gis介紹工程技術建議 gis技術應用有哪些方面

GIS是什么？GIS開發(fā)主要從事什么方面的開發(fā)？

GIS軟件開發(fā)（第一講）.ppt免費下載

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地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有時又稱為“地學信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統(tǒng)。

GIS的技術基礎

GIS為各種涉及空間數(shù)據(jù)分析的學科提供了新的技術方法，而每個相關學科都提供了一些構成GIS的技術與方法。

首先，地圖是記錄地球表面信息的一種形式，從歷史發(fā)展來看，GIS脫胎于地圖，而計算機制圖技術更是為地圖特征的數(shù)字表示、操作和顯示提供了成套方法，為GIS的圖形輸出設計等提供了理論支持。同時，地圖還是目前GIS的基礎數(shù)據(jù)源，但地圖強調的是數(shù)據(jù)分析、符號化與顯示，地理信息系統(tǒng)更注重空間分析。

其次，數(shù)據(jù)庫也是GIS的技術基礎之一。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要用于存儲、管理和查詢各類數(shù)據(jù)，并盡可能具備一些簡單的統(tǒng)計分析功能，這是現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。

第三，遙感作為空間數(shù)據(jù)的采集手段，成為GIS的重要信息源與數(shù)據(jù)更新途徑。遙感（RS）圖像處理系統(tǒng)包含復雜的解析函數(shù)，并有許多方法用于信息的增強與分類；大地測量為GIS提供了精確定位的控制信息，尤其是全球定位系統(tǒng)（GPS），可快速、廉價地獲取地表特征的數(shù)字位置信息；航空拍攝及其精確測量方法的應用使得攝影測量成為GIS主要的地形數(shù)據(jù)來源。總之，遙感是GIS的重要數(shù)據(jù)源與更新手段。

第四，計算機科學的發(fā)展對GIS起著關鍵性的影響。按照國際通行的定義，GIS軟件的開發(fā)和使用基本屬于計算機應用理論與方法在加入空間位置要素后的自然延伸，始于計算機出現(xiàn)不久，在最近10～15年，計算機不僅在容量與速度方面都有了質的飛躍，而且隨著多媒體、網絡、數(shù)據(jù)庫、軟件工程、電子技術等的飛速發(fā)展，GIS的發(fā)展也在突飛猛進（黃杏元，2004a，2004b，2004c）。幾乎每一次計算機技術的重要進展都帶動地理信息系統(tǒng)技術的重大進步，如空間數(shù)據(jù)的管理、網絡GIS、三維GIS等技術，每一步的重要發(fā)展都與計算機信息技術的進展有關。計算機輔助設計提供了數(shù)據(jù)輸入、顯示與表達的軟件與方法；計算機圖形學是現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)的基礎之一，它提供了圖形處理、顯示的軟硬件及其技術方法；網絡的普及使地理信息系統(tǒng)已成為許多機構必備的工作系統(tǒng)，尤其是政府決策部門在一定程度上由于受地理信息系統(tǒng)影響而改變了現(xiàn)有機構的運行方式、設置與工作計劃等；人工智能的發(fā)展也給地理信息系統(tǒng)的技術進步帶來了積極的影響（周成虎，1995）。

簡而言之，地理信息系統(tǒng)就是能夠輸入、存儲、管理并處理分析地理空間數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)。它隨計算機技術發(fā)展應運而生，是信息系統(tǒng)技術發(fā)展到高級階段的產物。

GIS技術的發(fā)展趨勢

GIS在資源環(huán)境領域的應用方興未艾，從技術、地理信息、經濟社會的需求等方面分析，在該領域有以下趨勢及建議：

應用軟件數(shù)據(jù)端口應有專門化，專業(yè)化方向發(fā)展，在同類型同方向的GIS數(shù)據(jù)交流共享方向提供適當?shù)姆奖?，以解決GIS數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)質量難以保證的問題。

結合國家信息化推進工作，以電子政務相關工程為基礎，推動GIS在資源環(huán)境管理中的推廣應用。

信息化建設已成為我國各級 *** 及企業(yè)的重要任務，GIS在以資源、能源、生產、資金等空間綜合配置、優(yōu)化組合為目的的信息化建設中，可以發(fā)揮應有的作用；結合相應的應用工程，推動GIS的發(fā)展；

應用往專業(yè)化方向發(fā)展，功能由通用管理功能轉向資源評估、監(jiān)督、跟蹤分析等專業(yè)功能方向發(fā)展。

隨著經濟社會的發(fā)展，經濟社會與資源環(huán)境之間的各方面的矛盾及問題逐漸暴露出來，這些問題在時間和空間上具有諸多的關聯(lián)性，分析這些問題、提出合理的解決方案建議，需要功能更專業(yè)化的GIS軟件系統(tǒng)支持；

支持多源、多尺度、多類型集成應用的軟件平臺工具的開發(fā)應用。

信息獲取技術的快速發(fā)展和多源化趨勢，要求資源環(huán)境方面的GIS應能夠接收、處理及分析多種來源、多尺度的地理信息；

促進3S技術集成應用，推動專業(yè)技術及軟件的發(fā)展，全球定位系統(tǒng)、遙感技術與GIS的集成應用已成為GIS軟件發(fā)展的趨勢之一，而這種應用的發(fā)展是在應用推動的基礎上建立的，針對特定的應用領域的集成化的GIS將成為資源環(huán)境領域GIS的發(fā)展方向，也是系統(tǒng)與業(yè)務結合的需要；

開展專業(yè)應用系統(tǒng)開發(fā)建設，結合資源環(huán)境各領域的需求，開發(fā)多種專業(yè)化的GIS，如針對性生態(tài)保護區(qū)、生態(tài)功能區(qū)、地下水、生物資源等領域的專業(yè)性GIS軟件與管理系統(tǒng)。

國內GIS現(xiàn)狀和對策

地理信息系統(tǒng)技術是一門綜合性的技術，它的發(fā)展是與地理學、地圖學、攝影測量學、遙感技術、數(shù)學和統(tǒng)計科學、信息技術等有關學科的發(fā)展分不開的。

GIS的發(fā)展可分為四個階段：第一個階段是初始發(fā)展階段，20世紀60年代世界上第一個GIS系統(tǒng)由加拿大測量學家R.F.Tomlison提出并建立，主要用于自然資源的管理和規(guī)劃；第二個階段是發(fā)展鞏固階段，20世紀70年代由于計算機硬件和軟件技術的飛速發(fā)展，尤其是大容量存儲設備的使用，促進了GIS朝實用的方向發(fā)展，不同專題、不同規(guī)模、不同類型的各具特色的地理信息系統(tǒng)在世界各地紛紛付諸研制，如美國、英國、德國、瑞典和日本等國對GIS的研究都投入了大量的人力、物力和財力；第三個階段是推廣應用階段，20世紀80年代，GIS逐步走向成熟，并在全世界范圍內全面推廣，應用領域不斷擴大，并與衛(wèi)星遙感技術結合，開始應用于全球性的問題，這個階段涌現(xiàn)出一大批GIS軟件，如ARC/INFO，GENAMAP，SPANS，MAPINFO，ERDAS，Microstation等；第四個階段是蓬勃發(fā)展階段，20世紀90年代，隨著地理信息產品的建立和數(shù)字化信息產品在全世界的普及，GIS成為確定性的產業(yè)，并逐漸滲透到各行各業(yè)，成為人們生活、學習和工作不可缺少的工具和助手。

地理信息系統(tǒng)的研制與應用在我國起步較晚，雖然歷史較短，但發(fā)展勢頭迅猛。

我國GIS的發(fā)展可分為三個階段。

第一階段從1970年到1980年，為準備階段，主要經歷了提出倡議、組建隊伍、培訓人才、組織個別實驗研究等階段。

機械制圖和遙感應用，為GIS的研制和應用做了技術和理論上的準備。

第二階段從1981年到1985年，為起步階段，完成了技術引進、數(shù)據(jù)規(guī)范和標準的研究、空間數(shù)據(jù)庫的建立、數(shù)據(jù)處理和分析算法及應用軟件的開發(fā)等環(huán)節(jié)，對GIS進行了理論探索和區(qū)域性的實驗研究。

第三個階段從1986年到2013年，為初步發(fā)展階段，我國GIS的研究和應用進入有組織、有計劃、有目標的階段，逐步建立了不同層次、不同規(guī)模的組織機構、研究中心和實驗室。

GIS研究逐步與國民經濟建設和社會生活需求相結合，并取得了重要進展和實際應用效益。

主要表現(xiàn)在四個方面：（1）制定了國家地理信息系統(tǒng)規(guī)范，解決信息共享和系統(tǒng)兼容問題，為全國地理信息系統(tǒng)的建立做準備。

（2）應用型GIS發(fā)展迅速。

（3）在引進的基礎上擴充和研制了一批軟件。

（4）開始出版有關地理信息系統(tǒng)理論、技術和應用等方面的書籍，設立了地理信息系統(tǒng)專業(yè)，培養(yǎng)了大批人才，并積極開展國際合作，參與全球性地理信息系統(tǒng)的討論和實驗。

在科技部等國家有關部門的大力組織和支持下，國產GIS基礎軟件開發(fā)工作取得了重要進展，出現(xiàn)了一批GIS高技術企業(yè)，開發(fā)出了較為成熟的國產GIS軟件，如MapGIS、GeoStar、CityStar、SuperMap、MapEngine、GROW等，并形成了一定的產業(yè)規(guī)模。

這些國產GIS軟件以較高的性價比，打破了國外GIS軟件對我國市場的壟斷，有力促進了我國地理信息系統(tǒng)技術的發(fā)展。

這些年，GIS技術在我國得到了廣泛應用，其應用面從傳統(tǒng)的城市規(guī)劃、土地利用、測繪、環(huán)境保護、電力、電信、減災防災等領域滲透到礦產資源調查、海洋資源調查與管理等各方面，取得了豐碩的成果和巨大的經濟效益。

當前，國家有關部門正逐步將GIS嵌入到電子政務系統(tǒng)中。

隨著計算機和信息技術的快速發(fā)展，GIS技術得到了迅猛的發(fā)展。

GIS系統(tǒng)正朝著專業(yè)或大型化、社會化方向不斷發(fā)展著。

“大型化”體現(xiàn)在系統(tǒng)和數(shù)據(jù)規(guī)模兩個方面；“社會化”則要求GIS要面向整個社會，滿足社會各界對有關地理信息的需求，簡言之就是“開放數(shù)據(jù)”、“簡化操作”，“面向服務”，通過網絡實現(xiàn)從數(shù)據(jù)乃至系統(tǒng)之間的完全共享和互動。

下面我們從地理信息系統(tǒng)技術角度來討論和分析當前GIS的相關技術及其發(fā)展趨勢。

1.1 空間信息的獲取、處理與交換地理空間數(shù)據(jù)是GIS的血液，構建和維護空間數(shù)據(jù)庫是一項復雜、工作量巨大的工程，它包括：數(shù)據(jù)的獲取、校驗和規(guī)范化、結構化處理、數(shù)據(jù)維護等過程。

GIS處理的數(shù)據(jù)對象是空間對象，有很強的時空特性，獲取數(shù)據(jù)的手段及數(shù)據(jù)的形式也復雜多樣。

獲取數(shù)據(jù)的基本方式有：野外全站儀平板測量、GPS測量、室內地圖掃描數(shù)字化、數(shù)字攝影測量、從遙感影像進行目標測量和數(shù)據(jù)轉換等。

這些獲取技術已基本成熟。

同時，空間數(shù)據(jù)也具有很強的時效性，不同的空間數(shù)據(jù)必須進行周期不等的數(shù)據(jù)更新維護，空間數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的準確、及時、完整是實現(xiàn)GIS應用系統(tǒng)價值的前提基礎。

空間數(shù)據(jù)維護往往涉及跨部門、跨行業(yè)的多種數(shù)據(jù)格式和多種數(shù)據(jù)類型的大量數(shù)據(jù)，提供有效的空間數(shù)據(jù)編輯更新手段是當前亟待解決的一個重要課題。

基于上述信息獲取技術，在過去的二十年間，國家有關部委和行業(yè)部門已經積累了大量原始數(shù)字化數(shù)據(jù)和相應資料，建立了1100多個大、中型數(shù)據(jù)庫以及大量的各類數(shù)字化地理基礎圖、專題圖、城市地籍圖等。

國家測繪局已經完成了全國l：100萬、 1：25萬基礎地理空間數(shù)據(jù)庫以及全國七大江河數(shù)字地形模型的建設，并啟動了全國l：5萬，部分省份1：1萬基礎地理空間數(shù)據(jù)庫的建設。

這些基礎數(shù)據(jù)有力促進了GIS技術的廣泛應用，進而產生了大量的GIS數(shù)據(jù)。

但由于地理信息系統(tǒng)軟件大多采用不同的空間數(shù)據(jù)模型，以及它們在地理實體上的認識差異，使得所積累的數(shù)據(jù)難以轉換和共享（即使能夠數(shù)據(jù)轉換，也會產生信息的丟失），從而形成一個個新的數(shù)據(jù)孤島。

制訂數(shù)據(jù)交換的格式標準已成為大家的共識。

一些國家和組織已經在進行這方面的工作，并定義了一些數(shù)據(jù)交換標準，如SDTS，OpenGIS聯(lián)盟制訂的GML，另外一些公認的數(shù)據(jù)格式如DXF，Shapefile和MIF文件格式等正逐漸成為數(shù)據(jù)交換的事實標準。

我國也在“九五”期間制定了地球空間數(shù)據(jù)轉換標準。

但是由于人們對空間信息認識和研究成果的制約，還沒有一個統(tǒng)一的地理數(shù)據(jù)模型，因此建立實用的數(shù)據(jù)交換格式和信息標準將是一個長期、復雜過程。

1.2 空間數(shù)據(jù)的管理空間數(shù)據(jù)的管理涉及到二個方面的內容：空間數(shù)據(jù)模型和空間數(shù)據(jù)庫。

空間數(shù)據(jù)模型刻畫了現(xiàn)實世界中空間實體及其相互間的聯(lián)系，它為空間數(shù)據(jù)的組織和空間數(shù)據(jù)庫的設計提供了基本的方法。

因此，空間數(shù)據(jù)模型的研究對設計空間數(shù)據(jù)庫和發(fā)展新一代GIS系統(tǒng)起著舉足輕重的作用。

在GIS中與空間信息有關的信息模型有三個，即基于對象(要素)(Feature)的模型、場(Field)模型以及網絡(Network)模型。

GIS基礎軟件平臺的研制和應用系統(tǒng)的設計開發(fā)一直沿用這三種空間數(shù)據(jù)模型，但這些模型在空間實體間的相互關系及其時空變化的描述與表達、數(shù)據(jù)組織、空間分析等方面均有較大的局限性，難以滿足新一代GIS基礎軟件平臺和應用系統(tǒng)發(fā)展的要求。

主要表現(xiàn)為：（1） 僅能表達空間點、線、面目標間極為有限的簡單拓撲關系，且這些拓撲關系的生成與維護耗時費力；（2） 難以有效地表達現(xiàn)實三維空間實體及其相互關系；（3） 適于記錄和表達某一時刻空間實體性狀及相互間關系靜態(tài)分布，難以有效地描述和表達空間實體及其相互間關系的時空變化；（4） 沒有考慮異地、異構、異質空間數(shù)據(jù)的互操作和分布式“對象”處理等問題。

針對上述不足，時空數(shù)據(jù)模型、三維數(shù)據(jù)模型、分布式空間數(shù)據(jù)管理、GIS設計的CASE工具等研究已成為當前國際上GIS空間數(shù)據(jù)模型研究的學術前沿。

文章題目：gis介紹工程技術建議 gis技術應用有哪些方面
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