地質信息系統(tǒng)技術

一、內容概述

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地質信息系統(tǒng)（GIS），產生于20 世紀60 年代。它隨著人們對自然資源和環(huán)境的規(guī)劃管理工作的需要以及計算機制圖技術的應用而誕生，是一種對大批量空間數(shù)據(jù)采集、存儲、管理、檢索、處理和綜合分析并以多種形式輸出結果的計算機系統(tǒng)。1965 年，W.L.Garrison首先提出了“地質信息系統(tǒng)”這一術語，開創(chuàng)了這一新技術的發(fā)展史。此后，美國、加拿大、英國、澳大利亞等國均投入了大量人力、物力和財力，并逐步確立了他們在這一領域里的國際領先地位（黃潤秋，2001）。

二、應用范圍及應用實例

1.GIS技術在地質災害信息系統(tǒng)中的應用

隨著人口的急劇增長，經濟的迅速發(fā)展和自然資源的大量消耗，不僅生態(tài)環(huán)境惡化，而且導致自然災害（包括地質災害）頻繁發(fā)生。美國、印度等國是世界上地質災害較為嚴重的國家，地質災害具有類型多、分布廣和成災強度高的特點。這些地質災害大部分發(fā)生在承災能力較低的地區(qū)，給當?shù)氐慕洕蜕鐣€(wěn)定構成了嚴重的威脅。地質災害是地質環(huán)境質量低劣的表現(xiàn)，它的頻發(fā)不僅反映了自然地質環(huán)境的脆弱性，而且反映了人類工程經濟活動與地質環(huán)境間矛盾的激化。要使人類工程經濟活動與地質環(huán)境之間保持較為協(xié)調的關系，就必須對地質環(huán)境進行評價，以了解不同經濟發(fā)展過程中區(qū)域地質環(huán)境的基本態(tài)勢和變化趨勢，為環(huán)境管理和城市規(guī)劃等提供依據(jù)，但傳統(tǒng)技術手段已不能完全應付迅速反應的地質災害。地質信息系統(tǒng)作為當前高科技發(fā)展的產物，集圖形、圖像與屬性數(shù)據(jù)管理、處理、分析、輸入輸出等功能為一體，應是當前地質環(huán)境評價與地質災害預測的強有力工具（趙金平等，2004）。

GIS 技術的產生是計算機技術和信息化發(fā)展的共同產物。是管理和研究空間數(shù)據(jù)的技術系統(tǒng)?？梢匝杆俚孬@取滿足應用需要的信息，能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示處理的結果（曹修定等，2007）。國外尤其是發(fā)達國家在GIS應用與地質災害研究方面已做了很多工作。從20世紀60年代至今，GIS技術的應用也從數(shù)據(jù)管理、多源數(shù)據(jù)集數(shù)字化輸入和繪圖輸出，到DEM或DTM模型的使用，到GIS結合災害評價模型的擴展分析，到GIS與決策支持系統(tǒng)（DSS）的集成，到網(wǎng)絡GIS，逐步發(fā)展深入應用（黃潤秋，2001）。

印度Roorkee大學地球科學系的R.P.Gupta和B.C.Joshi（1990）用GIS方法對喜馬拉雅山麓的Ramganga Catchment地區(qū)進行滑坡災害危險性分帶。該項研究基于多源數(shù)據(jù)集，如航空像片、MSS磁帶數(shù)據(jù)、MSS圖像、假彩色合成圖像及各種野外數(shù)據(jù)，包括地質、構造、地形、土地利用及滑坡分布。以上數(shù)據(jù)需要進行數(shù)字、圖像等處理，然后解譯繪制出專題平面圖，包括地質圖（巖性與構造）、滑坡分布圖、土地利用圖等。這些圖件經數(shù)字化及有關數(shù)據(jù)都存儲在GIS系統(tǒng)中，找出與滑坡災害評價相關的因素，如滑坡活動與巖性的關系，滑坡活動與土地利用的關系，不同斜坡類型的滑坡分布情況，滑坡分布與主要斷裂帶的距離關系。經過統(tǒng)計及經驗分析，引入一個滑坡危險系數(shù)（LNRF）。LNRF值越大，表示該地滑坡災害發(fā)生的危險性越高。并且對LNRF的3個危險級別分別賦予0、1、2三個權重?？紤]到滑坡的發(fā)生是多個因素綜合作用的結果，故調用GIS的疊加分類模型，將各因素的權重疊加，得到綜合圖件，圖上反映的是每個地區(qū)的權重總和。根據(jù)給定標準，即可在這張圖上勾繪出滑坡災害危險性分區(qū)圖。

荷蘭ITC的C.J.Van Westen和哥倫比亞IGAC的J.B.Alzate Bonilla（1990）基于GIS對山區(qū)地質災害進行分析。他們在數(shù)據(jù)采集、整理方面做了大量工作，建立了一套完整的數(shù)據(jù)庫。在此基礎上，開發(fā)出了分析評價模型，如斜坡穩(wěn)定性分析模型，其主要功能是計算斜坡穩(wěn)定的安全系數(shù)。另外，兩位學者還利用GIS所生成的數(shù)字高程模型（DEM），開發(fā)出了一部山區(qū)落石滾落速率計算模型，并據(jù)此繪出了研究區(qū)內落石速率分區(qū)圖（黃潤秋，2001）。

美國科羅拉多州立大學Mario Mejia-Navarro和Ellen E.Wohl（1994）在哥倫比亞的麥德林地區(qū)，用GIS進行地質災害和風險評估（姜作勤，2008）。利用GIS對麥德林地區(qū)地質災害進行了分析和研究，重點考慮了基巖和地表地質條件、構造地質條件、氣候、地形、地貌單元及其形成作用、土地利用和水文條件等因素。根據(jù)各因素的組成成分和災害之間的對應關系，把每一種因素細分為不同范疇等級，借助于GIS軟件（GRASS）的空間信息存儲、緩沖區(qū)分析、DEM模型及疊加分析等功能，對有關滑坡、洪水和河岸侵蝕等災害傾向地區(qū)進行了災害分析，并對某一具體事件各構成因素的脆弱性進行評價。

同樣是美國科羅拉多州立大學Mario Mejia-Navarro博士后等人（1996）將GIS技術與決策支持系統(tǒng)（DSS）結合，利用GIS（主要是地質資源分析系統(tǒng)GRASS軟件）及工程數(shù)學模型建立了自然災害及風險評估的決策支持系統(tǒng)并應用在科羅拉多州的Glenwood Springs地區(qū)（姜作勤等，2001）。應用GIS建立指標數(shù)據(jù)庫，并建立基于GIS的多個控制變量的權重關系式。對泥石流、洪水、地面沉降、由風引起的火災等災種進行了災害敏感性分析、脆弱性分析及風險評估，輔助政府部門做出決策。

美國地質調查局（USGS）已把加強城市地質災害研究列為21世紀初的重要工作，借助GIS編制美國主要城市地區(qū)多種災害的數(shù)字化圖件，這種做法與西歐國家的城市地質工作的總趨勢一致。其中，美國科羅拉多州格倫伍德斯普林市的城市地質災害評價項目最具代表性。由于該市位于山區(qū)河谷地區(qū)，崩滑流地質災害制約著城市的發(fā)展，為此，城市規(guī)劃部門委托科羅拉多州立大學，開展了GIS地質災害易損性和風險評價編圖研究，最終按14種土地利用適宜性等級，對評價區(qū)進行了土地利用區(qū)劃，圈出了未來城市發(fā)展的適宜地段和高風險區(qū)，在此基礎上建立了城市整體化決策支持系統(tǒng)。

綜上所述，可以看出，國外尤其是發(fā)達國家將 GIS 應用于地質災害研究起步較早（表1），研究程度已遠遠超過我們，此方面的應用也隨著GIS技術的自身發(fā)展而深入（黃潤秋，2001）。

2.GIS在地質礦產勘查中的應用

地質信息系統(tǒng)與現(xiàn)代地球及其相關科學日益增長的需求相適應，以處理地球上任何具有空間方位的海量信息為特征，具定量、定時、定位等優(yōu)點，近10年來已在地質礦產勘查中得到廣泛應用。一個區(qū)域各種地質資料（圖形、圖像、文字、邏輯、數(shù)值）的GIS分析實際上代表該區(qū)域現(xiàn)階段較為客觀的總認識。目前，野外收集資料、數(shù)據(jù)建庫、GIS分析等尚存在規(guī)范化、標準化等問題，GIS本身解決諸多專業(yè)性較強地質問題的能力亦不足。但GIS的進一步發(fā)展與完善必將使地質礦產勘查進入一個數(shù)字化的新時期（周軍等，2002）。

GIS因解決地質問題而產生，其雛形可以追溯到20 世紀60 年代。加拿大測量學家R.F.Tomlinson首先于1963年提出地質信息系統(tǒng)這一術語，建成世界上第一個GIS即加拿大GIS（CGIS）一并應用于資源管理與規(guī)劃。1970～1976年間美國聯(lián)邦地質調查局建成50多個信息系統(tǒng)并進行綜合地質研究，德國在1986 年建成DASCH系統(tǒng)，瑞典、日本等國也陸續(xù)建有自己的GIS。GIS的發(fā)展與計算機科學的高速發(fā)展并行，主要發(fā)生在過去的20年中，而近10年來發(fā)展更快（周軍等，2002）。

表1 國外GIS在地質環(huán)境與地質災害研究中的應用

GIS因解決地質問題而產生，其雛形可以追溯到20 世紀60 年代。加拿大測量學家R.F.Tomlinson首先于1963年提出地質信息系統(tǒng)這一術語，建成世界上第一個GIS即加拿大GIS（CGIS）一并應用于資源管理與規(guī)劃。1970～1976年間美國聯(lián)邦地質調查局建成50多個信息系統(tǒng)并進行綜合地質研究，德國在1986 年建成DASCH系統(tǒng)，瑞典、日本等國也陸續(xù)建有自己的GIS。GIS的發(fā)展與計算機科學的高速發(fā)展并行，主要發(fā)生在過去的20年中，而近10年來發(fā)展更快（周軍等，2002）。

ArcInfo與ArcView GIS是當前最流行的兩個軟件包，為美國ESRI（Environmental Systems Research Institute，Inc.）的重要產品，被許多國家官方確定為國土資源、地質、環(huán)境等管理、研究的主要地質信息系統(tǒng)。ESRI始建于1969年，由Jack Dansermond和Laura Dangermond用自己平時積蓄的1100美元起步，經過20世紀70年代的艱苦奮斗，1981年推出新型ArcInfo，1986年微機版的PC ArcInfo投入市場，1991 年又一力作ArcView GIS問世。1981年ESRI在其Redlands總部召開首次用戶會議，僅18人到場，而1998年的用戶大會有來自90個國家的8000多位代表。

ESRI的發(fā)展史反映了GIS從無到有、從弱到強、迅速成長壯大的發(fā)展歷程，也從一個側面顯示出GIS巨大的市場潛力和難以估量的應用價值。

據(jù)悉，1995年市場上有報價的GIS 軟件已達上千種，但主要占據(jù)市場的不過10 余種。除上述提到的ArcInfo與ArcView GIS外，國外的GIS代表作還有MapInfo、ErMapper、Idrisi Endas、Erdas、Genamap、Spans、Tigris等。

GIS已在地質礦產勘查中得到廣泛應用，并取得許多矚目成果。美國、加拿大、澳大利亞早在1985～1989年就將其應用于地質礦產調查和填圖。目前，澳大利亞開始利用筆記本電腦以數(shù)字形式采集野外地質數(shù)據(jù)，建立有關數(shù)據(jù)庫，借助ArcInfo與ArcViewGIS編制第二代地質圖件。

三、資料來源

曹修定，阮俊等.2007.GIS技術在地質災害信息系統(tǒng)中的應用.中國地質災害與防治學報，18（3）：112～115

黃潤秋.2001.面向21世紀地質環(huán)境管理及地質災害評價的信息技術.國土資源科技管理，18：30～34

姜作勤.2008.國內外區(qū)域地質調查全過程信息化的現(xiàn)狀與特點.地質通報，27（7）：956～964

姜作勤，張明華.2001.野外地質數(shù)據(jù)采集信息化所涉及的主要技術及其進展.中國地質，28（2）：36～42

趙金平，焦述強.2004.基于GIS的地質環(huán)境評價在國外的研究現(xiàn)狀.南通工學院學報（自然科學版），3（2）：46～50

周軍，梁云.2002.地理信息系統(tǒng)及其在地質礦產勘查中的應用.西安工程學院學報，24（2）：47～50

有誰知道國內外的GIS平臺有哪些以及其運用什么技術，有何優(yōu)缺點？

不然不然，作為一個GIS行業(yè)的老技術人員我告訴你，國內和國外的差異在于，國外一直在不斷專研技術，而國內在技術一定程度上開始不斷的銷售低技術含量的東西，熱和普及是不健康的！

你的問題太泛，我舉一個例子吧

國外有個技術叫做差分，這個技術是用差分設備對GPS信號做二次編輯修正，從而提升精度到1.5-3米，但是國內用的很少，即使有用，也是用2片芯片做精度調整，精度其實在3-20米，所以我們在做系統(tǒng)開發(fā)的時候，總是用軟件做修正，你看很多導航軟件，做的好的是位置在路上正常顯示，比如凱立德，如果不好，顯示就在外邊荒野里了，這個不是說軟件開發(fā)者不想做好，是水平和硬件設計者的工作沒有完全提升和認真的問題

還有，國外的GIS技術目前走向應用了，比如西門子有個技術是GIS病人監(jiān)護系統(tǒng)，把醫(yī)療設備技術和gis技術有機融合，效果非常好，但是我們做了2年了，苦于沒有人看好這個點，因為大家全說GIS成熟普及了，沒有什么掘金點，其實我們的起點和目前狀態(tài)非常低！

GIS技術在國內的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

0 引言

隨著計算機技術的飛速發(fā)展、空間技術的日新月異及計算機圖形學理論的日漸完善，GIS（Geographic Information System）技術也日趨成熟，并且逐漸被人們所認識和接受。近年來，GIS被世界各國普遍重視，尤其是“數(shù)字地球”概念的提出，使其核心技術GIS更為各國政府所關注。目前，以管理空間數(shù)據(jù)見長的GIS已經在全球變化與監(jiān)測、軍事、資源管理、城市規(guī)劃、土地管理、環(huán)境研究、農作物估產、災害預測、交通管理、礦產資源評價、文物保護、濕地制圖以及政府部門等許多領域發(fā)揮著越來越重要的作用。當前GIS正處于急劇發(fā)展和變化之中，研究和總結GIS技術發(fā)展，對進一步開展GIS研究工作具有重要的指導意義。因此，本文就目前GIS技術的研究現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢進行總結和分析。

1 GIS研究現(xiàn)狀及其分析

1.1 GIS研究現(xiàn)狀

世紀90年代以來，由于計算機技術的不斷突破以及其它相關理論和技術的完善，GIS在全球得到了迅速的發(fā)展。在海量數(shù)據(jù)存儲、處理、表達、顯示及數(shù)據(jù)共享技術等方面都取得了顯著的成效，其概括起來有以下幾個方面[1]：①硬件系統(tǒng)采用服務器/客戶機結構，初步形成了網(wǎng)絡化、分布式、多媒體GIS；②在GIS的設計中，提出了采用“開放的CIS環(huán)境”的概念，最終以實現(xiàn)資源共享、數(shù)據(jù)共享為目標；③高度重視數(shù)據(jù)標準化與數(shù)據(jù)質量的問題，并已形成一些較為可行的數(shù)據(jù)標準；④面向對象的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已經問世，正在發(fā)展稱之為“對象——關系DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）”；⑤以CIS為核心的“3S”技術的逐漸成熟，為資源與環(huán)境工作提供了空間數(shù)據(jù)新的工具和方法；⑥新的數(shù)學理論和工具采用CIS，使其信息識別功能、空間分析功能得以增強等等。

在GIS技術不斷發(fā)展下，目前GIS的應用已從基礎信息管理與規(guī)劃轉向更復雜的區(qū)域開發(fā)、預測預報，與衛(wèi)星遙感技術相結合用于全球監(jiān)測，成為重要的輔助決策工具。據(jù)有關部門估計，目前世界上常用的GIS軟件己達400多種[2].國外較著名的GIS軟件產品有[3]：Auotodesk系列產品、Arc/Info、MapInfo及其構件產品、Intergraph、Microstation等，還有Web環(huán)境下矢量地圖發(fā)布的標準和規(guī)范，如XML、GML、SVG等等。我國GIS軟件研制起步較晚，比較成熟的測繪軟件主要有南方CASS，MapGIS，GeoStar，SuperMap等。盡管現(xiàn)存的GIS軟件很多，但對于它的研究應用，歸納概括起來有二種情況：一是利用GIS系統(tǒng)處理用戶的數(shù)據(jù)；二是在GIS的基礎上，利用它的開發(fā)函數(shù)庫二次開發(fā)用戶專用的GIS軟件。目前已成功應用包括資源管理、自動制圖、設施管理、城市和區(qū)域規(guī)劃、人口和商業(yè)管理、交通運輸、石油和天然氣、教育、軍事等九大類別的一百多個領域。在美國及發(fā)達國家，GIS的應用遍及環(huán)境保護、災害預測、城市規(guī)劃建設、政府管理等眾多領域。近年來，隨著我國經濟建設的迅速發(fā)展，加速了GIS應用的進程，在城市規(guī)劃管理、交通運輸、測繪、環(huán)保、農業(yè)等領域發(fā)揮r重要的作用，取得了良好的經濟效益和社會效益。

1.2 當前GIS發(fā)展存在的主要問題

基于以上GIS技術現(xiàn)狀研究，本文分析認為GIS技術在模型、數(shù)據(jù)結構等方面存在著不足，一定程度上制約了GIS技術的發(fā)展。

（1）數(shù)據(jù)結構方面存在的問題

目前通用的GIS主要有矢量、柵格或兩者相加的混合系統(tǒng)，即使是混合系統(tǒng)實際上也是將兩類數(shù)據(jù)分開存儲，當需要執(zhí)行不同的任務時采用不同的數(shù)據(jù)形式。在矢量結構方面，其缺點是處理位置關系（包括相交、通過、包含等）相當費時，且缺乏與DEM和RS直接結合的能力。在柵格結構方面，存在著柵格數(shù)據(jù)分辨率低，精度差；難以建立地物間的拓撲關系；難以操作單個目標及柵格數(shù)據(jù)存貯量大等問題[4].

（2）GIS模型存在的問題

傳統(tǒng)GIS模型是按照計算機的方法對客觀世界地理空間不自然的分割和抽象，使得人們認知地理空間的認知模型與計算機中的數(shù)據(jù)模型不能形成良好的對應關系，難以表達復雜的地理實體，更難滿足客觀世界的整體特征要求。在GIS軟件開發(fā)中，如果語義分割不合理，將難以有效表達地理空間實體間的關系，這就導致較深層次的分析、處理操作難以實現(xiàn)。隨著GIS應用需求領域的不斷開拓及計算機技術的迅速發(fā)展，對空間數(shù)據(jù)模型和空間數(shù)據(jù)結構提出了更高的要求，使得傳統(tǒng)的地理空間數(shù)據(jù)模型力不從心，逐漸暴露其弊端。

目前，面向對象的數(shù)據(jù)模型一定程度上解決了傳統(tǒng)GIS數(shù)據(jù)模型的某些不足，但是OODB（面向對象數(shù)據(jù)庫）目前仍未在市場以及關鍵任務應用方面被廣泛接受，因為OODB作為一個DBS還不太成熟，如缺少完全非過程性的查詢語言以及視圖、授權、動態(tài)模式更新和參數(shù)化性能協(xié)調等；且OODB與RDB之間缺少應有的兼容性，因而使得大量的已建立起來的龐大的RDB客戶不敢輕易地去選擇OODB.

（3）其他方面亟待解決的問題

當前，GIS正處在一個大變革時期，GIS的進一步發(fā)展還面臨不少問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面[5]：①GIS設計與實現(xiàn)的方法學問題。在GIS設計與實現(xiàn)過程中缺乏面向對象的認知方法學和面向對象的程序設計方法學的指導，導致GIS軟件系統(tǒng)的可靠性和可維護性差；②GIS的功能問題。當前以數(shù)據(jù)采集、存儲、管理和查詢檢索功能為主的GIS，不能滿足社會和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展在空間分析、預測預報、決策支持等方面的要求，直接影響到GIS的應用效益和生命力；③三維GIS模型及可視化問題。目前大多數(shù)GIS軟件的圖形顯示是基于二維平面的，即使是三維效果顯示也是采用DEM的方法來處理表達地形的起伏，涉及到地底下真三維的自然和人工現(xiàn)象顯得無能為力。

2 GIS未來發(fā)展趨勢

2.1數(shù)據(jù)管理方面

（1）多比例尺、多尺度和多維空間數(shù)據(jù)的表達[6]

對于多比例尺數(shù)據(jù)的顯示，將運用影像金字塔技術、細節(jié)分層技術和地圖綜合等技術；而為了實現(xiàn)GIS的動態(tài)、實時和三維可視化，出現(xiàn)存儲真三維坐標數(shù)據(jù)的3D GIS和真四維時空GIS，這其中涉及了空間數(shù)據(jù)的海量存儲、時空數(shù)據(jù)處理與分析以及快速廣域三維計算與顯示等多項理論與技術[7].

（2）三庫一體化的數(shù)據(jù)結構方向

空間數(shù)據(jù)庫向著真正面向對象的數(shù)據(jù)模型和圖形矢量庫、影像柵格庫和DEM格網(wǎng)庫三庫一體化數(shù)據(jù)結構的方向發(fā)展[8].這種三庫一體化的數(shù)據(jù)結構改變了以圖層為處理基礎的組織方式，實現(xiàn)了直接面向空間實體的數(shù)據(jù)組織，使多源空間數(shù)據(jù)的錄入與融合成為了可能，從而為GIS與遙感技術的集成創(chuàng)造了條件。

（3）基于空間數(shù)據(jù)倉庫（Spatial Data warehouse）的海量空間數(shù)據(jù)管理的研究

空間數(shù)據(jù)量非常大，而且數(shù)據(jù)大都分散在政府、私人機構、公司的各個部門，數(shù)據(jù)的管理與使用就變得非常復雜，但這些空間數(shù)據(jù)又具有極大的科學價值和經濟價值，因此大多數(shù)發(fā)達國家都比較重視空間數(shù)據(jù)倉庫的建立工作，許多研究機構和政府部門都參與到空間數(shù)據(jù)倉庫建立的研究工作。

（4）利用數(shù)據(jù)挖掘技術進行知識發(fā)現(xiàn)

空間數(shù)據(jù)挖掘是從空間數(shù)據(jù)庫中抽取隱含的知識、空間關系以及其他非顯式的包含在空間數(shù)據(jù)庫中但以別的模式存在的信息供用戶使用，這是GIS應用的較高層次。由于目前空間數(shù)據(jù)的組織與管理仍局限于二維、靜態(tài)、單時相，且仍以圖層為處理基礎，因此，當前的GIS軟件和空間數(shù)據(jù)庫還不能有效地支持數(shù)據(jù)挖掘。

2.2技術集成方面

（1）“3S”集成

“3S”是GPS（全球定位系統(tǒng)）、RS（遙感）和GIS的簡稱，“3S”集成是指將遙感、空間定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)這三種對地觀測技術有機地集成在一起。地理信息是一種信息流，RS、GPS和GIS中任何一個系統(tǒng)都只側重于信息流特征中的一個方面，而不能滿足準確、全面地描述地理信息流的要求。因此，無論從物質運動形式、地學信息的本質特征還是“3S”各自的技術特征來說，“3S”集成都是科技發(fā)展的必然結果。

目前，“3S”集成還僅限于兩兩結合方式，這是“3S”集成的初級和基礎起步階段，其核心是GIS與RS的結合。這種兩兩結合雖然優(yōu)于單一系統(tǒng)，但是仍然存在以下缺陷。將“3S”進行集成從而形成一體化的信息技術體系是非常迫切的。這種集成包括空基“3S”集成和地基“3S”集成，即在硬件方面建立具有同步獲取涉譜數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的高重復觀測能力的平臺，而在軟件方面使GIS支持數(shù)據(jù)封裝，同時解決圖形和圖像數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理問題。

（2）GIS與虛擬現(xiàn)實技術的結合

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）是一種最有效地模擬人在自然環(huán)境中視、聽、動等行為的高級人機交互技術，是當代信息技術高速發(fā)展和集成的產物。從本質上說，虛擬現(xiàn)實就是一種先進的計算機用戶接口，通過計算機建立一種仿真數(shù)字環(huán)境，將數(shù)據(jù)轉換成圖形、聲音和接觸感受，利用多種傳感設備使用戶“投入”到該環(huán)境中，用戶可以如同在真實世界那樣“處理”計算機系統(tǒng)所產生的虛擬物體。將虛擬和重建逼真的、可操作的地理三維實體，GIS用戶在客觀世界的虛擬環(huán)境中能更有效的管理、分析空間實體數(shù)據(jù)。因此，開發(fā)虛擬GIS已成為GIS發(fā)展的一大趨勢。

（3）分布式技術、萬維網(wǎng)與GIS的結合[9]

目前，隨著Internet技術的迅猛發(fā)展，其應用已經深人到各行各業(yè)，作為與我們日常生活息息相關的GIS也不例外，它們的結合產生了web GIS.當前Web GIS系統(tǒng)已經得到迅速的發(fā)展，到1999年1月，僅在美國出現(xiàn)的這類系統(tǒng)就有23種之多。又由于客戶端可能會采用新的應用協(xié)議，因此也被認為是Internet GIS.

計算機網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，分布式計算的優(yōu)勢日益凸顯，GIS與分布式技術結合也就成為必然，它們的結合即構成了分布式CIS.它就是指利用最先進的分布式計算技術來處理分布在網(wǎng)絡上的異構多源的地理信息，集成網(wǎng)絡上不同平臺上的空間服務，構建一個物理上分布，邏輯上統(tǒng)一的GIS.它與傳統(tǒng)GIS最大的區(qū)別在于它不是按照系統(tǒng)的應用類別、運行環(huán)境劃分的，而是按照系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分布特征和針對其中數(shù)據(jù)處理的計算特征而分類的。

（4）移動通信技術與CIS的結合發(fā)展[10]

WAP/WML技術作為無線互聯(lián)網(wǎng)領域的一個熱點，已經顯示了其巨大的應用前景和市場價值。WAP柳ML技術與GIS技術的結合產生了移動GIS（Mobile GIS）應用和無線定位服務LBS（Location一basedServices）。通過WAR/WML技術，移動用戶幾乎可以在任何地方、時間獲得網(wǎng)絡提供的各種服務。無線定位服務將提供一個機會使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進人到主流的IT技術領域里。大多數(shù)的分析家都認為，到2010年，無線網(wǎng)絡將成為全球數(shù)據(jù)傳送的主要途徑。GIS的未來將會由其機動性所決定。

當前用于地理信息交互的語言還不足以完成真正的“設備無關接口”的互操作。各種移動設備對于從地理信息服務器所獲得的信息，其表現(xiàn)方式是各不相同的，用戶輸人方式也不相同。因此，對于不同的移動設備需要一種統(tǒng)一的標記語言。無線定位服務將提供一個機會使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進人到主流的IT技術領域里：大多數(shù)的分析家都認為，到2010年，無線網(wǎng)絡將成為全球數(shù)據(jù)傳送的主要途徑。GIS的未來將會由其機動性所決定。

（5）GIS與決策支持系統(tǒng)（DSS）的集成[11]

決策支持系統(tǒng)（Decision Support System，簡稱DSS）是以管理學、運籌學、控制論、行為科學和人下智能為基礎，運用信息仿真和計算手段為基礎，綜合利用現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)庫、信息和模型來輔助決策者或決策分析人員解決結構化和半結構化問題，甚至非結構化問題的人機交互系統(tǒng)。

目前，絕大多數(shù)的GIS還僅限于圖形的分析處理，缺乏對復雜空間問題的決策支持，而目前絕大多數(shù)的DSS則無法向決策者提供一個友好的可視化的決策環(huán)境。因此，將GIS與DSS相集成，最終形成空間決策支持系統(tǒng)（SDSS），借助GIS強大的空間數(shù)據(jù)處理分析功能，并在DSS中嵌入空間分析模塊，從而輔助決策者求解復雜的空間問題，這是GIS應用向較高層次的發(fā)展。其中SDSS中知識的表達、獲取和知識推理以及模型庫、知識庫、數(shù)據(jù)庫三庫接口的設計是啞待解決的關鍵問題。

2.3 發(fā)展歷程方面

自20世紀60年代世界上第一個GIS——加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS）問世以來，經過40年的發(fā)展，GIS經歷了三個階段的發(fā)展。目前，隨著第三代互聯(lián)網(wǎng)的提出與實施，以及計算機技術、數(shù)據(jù)庫技術的飛速發(fā)展，GIS即將步入第四代GIS發(fā)展階段。

第四代GIS軟件將在數(shù)據(jù)組織、存儲、檢索和運算等方面發(fā)生革命性的變革。數(shù)據(jù)組織應該是面向空間實體的，空間位置只是實體眾多屬性中的一類，它應和其它屬性有機地組織在一起并統(tǒng)一存放：“關系”概念和“關系運算”應該加以擴充，應該包括空間關系及其運算；傳統(tǒng)的結構化查詢語言應該擴充，把空間關系及其查詢包括在里面；以倒排表為基礎的數(shù)據(jù)庫索引機制應該擴展，建立至少包括拓撲關系在內的新的索引機制；數(shù)據(jù)存儲機制應該適應空間數(shù)據(jù)提取和計算的要求等。只有實現(xiàn)數(shù)據(jù)真正的一體化存儲和處理，才能自由地、方便地、快速地實現(xiàn)人們所期望的處理功能。在功能上，第四代GIS軟件應該具備支持數(shù)字地球（區(qū)域、城市）的能力，成為OS、DBMS之上的主要應用集成平臺，它具有統(tǒng)一的海量存儲、查詢和分析處理能力、一定的三維和時序處理能力、強大的應用集成能力和靈活的操縱能力，且具有一定的虛擬現(xiàn)實表達。

3 結束語

通過以上對GIS現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的分析，可以看出，GIS作為信息產業(yè)的重要組成部分，正以前所未有的速度向前發(fā)展。把握當前GIS的技術發(fā)展現(xiàn)狀及不足，有利于人們預見GIS的發(fā)展趨勢，站在更高更遠的角度去揚長避短，較好地促進GIS技術的快速發(fā)展。隨著地理信息系統(tǒng)產業(yè)的建立和數(shù)字化住處產品在全世界的普及，GIS將深人到各行各業(yè)以至千家萬戶，成為人們生產、工作、學習和生活中不可缺少的工具和助手。

gis可以做哪些神奇的

GIS已經愈來愈多地為世界各國地質調查部門所采用，并在區(qū)域地質調查、區(qū)域礦產資源與環(huán)境評價、礦產資源與礦權管理中發(fā)揮越來越重要作用。

GIS（Geographic Information System）地理信息系統(tǒng)。顧名思義，地理信息系統(tǒng)是處理地理信息的系統(tǒng)。地理信息是指直接或間接與地球上的空間位置有關的信息，又常稱為空間信息。一般來說，GIS可定義為："用于采集、存儲、管理、處理、檢索、分析和表達地理空間數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)，是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術"。從GIS系統(tǒng)應用角度，可進一步定義為："GIS由計算機系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)和用戶組成，通過對地理數(shù)據(jù)的集成、存儲、檢索、操作和分析，生成并輸出各種地理信息，從而為土地利用、資源評價與管理、環(huán)境監(jiān)測、交通運輸、經濟建設、城市規(guī)劃以及政府部門行政管理提供新的知識，為工程設計和規(guī)劃、管理決策服務"（陳述彭，1999）。

人類生活在地球上，80%以上的信息與地球上的空間位置有關。GIS的出現(xiàn)是信息技術及其應用發(fā)展到一定程度的必然產物。地理信息系統(tǒng)萌芽于上世紀的60年代。1962年，加拿大的Roger F. Tomlinson提出利用數(shù)字計算機處理和分析大量的土地利用地圖數(shù)據(jù)，并建議加拿大土地調查局建立加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS），以實現(xiàn)專題地圖的疊加、面積量算、自然資源的管理和規(guī)劃等；與此同時，美國的Duane F. Marble在美國西北大學研究利用數(shù)字計算機研制數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)，以支持大規(guī)模城市交通研究，并提出建立地理信息系統(tǒng)的思想。70年代是地理信息系統(tǒng)走向實用的發(fā)展期。美國、加拿大、英國、西德、瑞典和日本等國對GIS的研究均投入了大量人力、物力和財力。到1972年CGIS全面投入運行與使用，成為世界上第一個運行型的地理信息系統(tǒng)；在此期間美國地質調查局發(fā)展了50多個地理信息系統(tǒng)，用于獲取和處理地質、地理、地形和水資源信息；1974年日本國土地理院開始建立數(shù)字國土信息系統(tǒng)，存儲、處理和檢索測量數(shù)據(jù)、航空像片信息、行政區(qū)劃、土地利用、地形地質等信息；瑞典在中央、區(qū)域和城市三級建立了許多信息系統(tǒng)，如土地測量信息系統(tǒng)、斯德哥爾摩地理信息系統(tǒng)、城市規(guī)劃信息系統(tǒng)等。但由于當時的GIS系統(tǒng)多數(shù)運行在小型機上，涉及的計算機軟硬件、外部設備及GIS軟件本身的價格都相當昂貴，限制了GIS的應用范圍。

80年代是GIS的推廣應用階段，由于計算機技術的飛速發(fā)展，在性能大幅度提高的同時，價格迅速下降，特別是工作站和個人計算機的出現(xiàn)與完善，使GIS的應用領域與范圍不斷擴大。GIS與衛(wèi)星遙感技術相結合，開始用于全球性問題的研究，如全球變化和全球監(jiān)測、全球沙漠化、全球可居住區(qū)評價、厄爾尼諾現(xiàn)象及酸雨、核擴散及核廢料等(李德仁，1994)；從土地利用、城市規(guī)劃等宏觀管理應用，深入到各個領域解決工程問題，如環(huán)境與資源評價、工程選址、設施管理、緊急事件響應等。在這一時期，出現(xiàn)了一大批代表性的GIS軟件，如ARC／INFO、GENAMAP、SPANS、MAPINPO、ERDAS、Microstation等，其中ARC／INFO已經愈來愈多地為世界各國地質調查部門所采用，并在區(qū)域地質調查、區(qū)域礦產資源與環(huán)境評價、礦產資源與礦權管理中發(fā)揮越來越重要作用。

90年代為GIS的用戶時代，隨著地理信息產業(yè)的建立和數(shù)字化信息產品在全世界的普及，GIS成為了一個產業(yè)，投入使用的GIS系統(tǒng)，每2～3年就翻一番，GIS市場的增長也很快。目前，GIS的應用在走向區(qū)域化和全球化的同時，己滲透到各行各業(yè)，涉及千家萬戶，成為人們生產、生活、學習和工作中不可缺少的工具和助手。與此同時，GIS也從單機、二維、封閉向開放、網(wǎng)絡(包括Web GIS)、多維的方向發(fā)展。

我國地理信息系統(tǒng)方面的工作始于80年代初。地理信息系統(tǒng)進入發(fā)展階段的標志是第七個五年計劃的開始，地理信息系統(tǒng)研究作為政府行為，正式列入國家科技攻關計劃，開始了有計劃、有組織、有目標的科學研究、應用實驗和工程建設工作。許多部門同時展開了地理信息系統(tǒng)研究與開發(fā)工作。1994年中國GIS協(xié)會在北京成立，標志中國GIS行業(yè)已形成一定規(guī)模。九五期間，國家將地理信息系統(tǒng)的研究應用作為重中之重的項目予以支持，1996年，為支持國產GIS軟件的發(fā)展，原國家科委開始組織軟件評測，并組織應用示范工程。這一系列的舉措極大的促進了國產GIS軟件的發(fā)展與GIS的應用。1998年，國產軟件打破國外軟件的壟斷，在國內市場的占有率達25%。同年，在抽樣調查25個省市19個行業(yè)的1000多個單位中，全部使用了地理信息系統(tǒng)(秦其明、袁勝元，2001)。地理信息系統(tǒng)在資源調查、評價、管理和監(jiān)測，在城市的管理、規(guī)劃和市政工程、行政管理與空間決策、災害的評估與預測、地籍管理及土地利用，在交通、農業(yè)、公安等諸多領域得到了廣泛的應用。 2. 地理信息系統(tǒng)的組成

GIS的應用系統(tǒng)由五個主要部分構成，即硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員和方法。

當前名稱：國外對gis技術的研究 國外對gis技術的研究現(xiàn)狀
本文路徑：http://sd-ha.com/article14/dopside.html

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