一、地理信息系統(GIS)簡介

　　地理信息系統在國際上稱為GIS，即 Geograhpic Information system的縮寫。在我國又稱為資源與環境信息系統。在國際上雖然許多學者對GIS有不同的表述，但其基本概念是大體相同的。它通過對多要素數據的操作和綜合分析，方便快速地把所需要的信息以圖形、圖像、數字等多種形式輸出，滿足各應用領域或研究工作的需要。地理信息系統在國民經濟建設中得到了廣泛運用，特別是在地域資源開發、環境保護、資源利用、城市規劃管理、災情預測、人口控制、交通運輸等方面發揮著積極的作用。

　　二.地理信息系統(GIS)一般分為三種類型：

　　1、全國性的綜合系統。它是以一個國家為其研究和分析對象的系統，如日本的“國土信息系統”、加拿大的“國家地理信息系統”等，都是按全國統一標準、存貯包括自然地理和社會經濟要素的全面信息，為全國提供咨詢服務。

　　2、區域性的信息系統。它是以某個地區為其研究和分析對象的系統，如瑞典“斯德哥爾摩地區信息系統”。

　　3、專題性信息系統.它是以某個專業、問題或對象為主要內容的系統，也是發展最多、最為普遍的系統，如美國的地震分析系統、法國的地球物理信息系統等。

　　三、GIS的特點及功能

　　為了滿足GIS對地球表面、空中和地下的若干要素空間分布和相互關系的研究，GIS都具有公共地理定位基礎、標準化和數字化、多維結構的特點。此外，GIS還具有數據輸入、存貯、編輯、查詢、檢索、顯示輸出的功能，能進行各種操作運算和應用分析，并易于更新維護。

　　四、地理信息系統(GIS)發展方向及問題分析

　　進入21 世紀以后,地理信息系統主要的基礎理論和技術研究熱點有了新的變化,代表了地理信息系統研究的新進展,主要歸納如下:

　　(1) 穩定、快速的GIS 數據采集和數據更新體系

　　GIS 數據的來源可以包括:野外數字化采集系統、地圖掃描矢量化采集系統、局域和廣域差分GPS 數據采集系統、遙感數據采集和更新系統、數字攝影測量數據采集系統等。對于每一種數據采集系統的研究都將設計許多具體內容,數據源采集和更新體系是GIS 理論和技術研究的首要問題。

　　(2) GIS 空間數據的質量與不確定性分析

　　數據和軟件是GIS 走向產業化的前提,同時GIS 空間數據的質量直接影響GIS 的分析和應用,影響了GIS 的生存和發展。從空間位置數據質量研究到空間屬性數據質量研究、從數據誤差傳播分析到數據誤差模型的可視化、從模擬數據不確定性分析到批量數字產品生產的質量控制和抽樣檢驗等的變化可看出GIS 數據質量不確定性研究的對象越來越廣,內容越來越多。

　　(3) 3D 地理信息系統(3DGIS) 的研究

　　在傳統的二維(2D) GIS 中,通常是將垂直方向的信息抽象成一個屬性值,如DTM 中的高程,然后進行空間操作和分析。如果在垂直方向上的采樣多于一個,如:資源勘探中在一個鉆孔中的多個采樣,2DGIS 則難以處理。目前3DGIS 的數據模型研究有兩個方向:第一是利用三維幾何和CAD 領域的可視化, 構成3DGIS 中交互式的模型和可視化功能;第二是開發3DGIS 數據管理和空間分析功能,它從數據庫方面進行考慮,這兩個方面的結合以及迅速發展的虛擬現實技術將產生新的3DGIS 數據模型。

　　五 GIS 空間數據查詢語言的研究

　　GIS 數據描述的是空間信息,一般包括位置、屬性和時間三個方面。在GIS 應用中,使用最廣泛的是空間數據的查詢,有時查詢某一個圖形,有時是查詢空間圖形之間的相互關系。目前許多GIS 軟件提供的是常用的關系數據庫結構化查詢語言(SQL) ,而關系數據庫結構化查詢語言有其固有的缺陷,例如:不支持空間概念特別是空間關系、空間對象的查詢結果不能用空間圖形的方式有效地顯示給用戶以及不支持元數據查詢、知識查詢、定性查詢和基于圖形對象的查詢等。

　　當前對空間查詢語言的研究包括: (1) 空間結構化查詢語言( Spatial SQL) 。它是在關系型SQL 上發展起來的,不僅能完成空間數據的查詢,而且能表達查詢結果。其形式為: (空間數據庫查詢語言)SQL + (目標表示語言) GPL = Spatial SQL 。(2) 可視化查詢語言。將查詢語言的操作對象和過程及其空間關系等,用直觀的圖形或表格顯示給用戶,構成可視化查詢語言。(3) 自然查詢語言。引入自然語言的概念,使查詢語言的描述更接近自然語言,另外用模糊數學方法將模糊概念量化為確定的范圍,實現具有能理解模糊概念的查詢。

　　六、GIS 空間數據共享和數據標準研究

　　現有GIS 軟件與應用都有自己的數據格式和數據標準,不同GIS 軟件之間還不能直接讀取和操縱其他GIS 軟件的數據,而必需經過數據轉換。一方面國家和行業部門指定自己的外部交換數據標準,要求采用公共的數據格式,以解決不同 GIS軟件之間空間數據的轉換問題:另一方面指定空間數據相互操作協議(OGIS) ,指定一套大家能夠接受的空間數據操作函數(API) ,軟件開發商必須提供與這一API 函數一致的驅動程序,這樣不同的軟件就可以操作對方的數據。目前已有幾個重要空間數

　　據轉換標準:

　　DIGEST———數字地理信息交換標準(Digital Geographic Information Exchange Standard) 由北大西洋公約組織NATO 的數字地理信息工程組DGI2WG制定,可以處理柵格、矩陣和矢量數據的轉換(含拓撲結構) 。

　　STDS———空間數據轉換標準( Spatial Data Transfer Standard) 由美國地質測量協會USCS 制定,是一種不同計算機體系中空間數據的轉換標準。

　　OGIS———開放地理數據互操作規范(Open Geodata Inferoperdility Specification) 是通過各軟件開發商提供的與其定義的API 函數一致的驅動來實現的,從而使得不同軟件可操縱對象的數據。

　　七、結束語

　　(一)GIS 的發展應該從技術開發和理研究兩個方面并重,不應過分的強調技術或過分的強調理論研究。當前主要的GIS 基礎理論研究主要集中在一些高校和科研院所,同時很多企業與之合作,積極從事應用的開始。隨著GIS技術的不斷完善，我們堅信，基于GIS的數字規劃資源管理與利用方式將被全國規劃管理部門所接受和采納。

　　【參考文獻】

　　1、北京超圖公司副總裁王康弘《中國的地理信息產業發展與超圖實踐》;

　　2、中國測繪科學研究院副院長程鵬飛《中國創新的地理信息技術》;

　　3、 中國測繪科學研究院創辦的《影像與數據融合國際期刊》;

　　4、王振穎 曹麗娜《基于GIS的遼寧省農田水利管理信息系統研究》---;

　　5、于鳳友《空間數據組織管理的研究與應用》----大連理工大學，2003年。