地理信息系统(同名3947).doc

地理信息系统的应用摘要：地理信息系统(GIS)自20世纪60年代萌芽以来，至今已发展得相当成熟。作为传统学科与现代技术相结合的产物，地理信息系统已经成为现代管理、决策、指挥的重要组成部分，并为社会的进步与发展作出更大的贡献。本文主要介绍地理信息系统的主要应用以及应用的前景展望。关键词：地理信息系统；应用；展望随着信息产业的发展,3S即GPS、GIS、RS,逐步从云端走向平民化。尤其是GIS由于它能广泛地和各行各业的管理与规划相结合,因而自90年代起,这项技术已在我国广泛兴起。因3S技术与当今世界最先进的技术相连,信息产业、计算机产业的发展,尤其是内存、硬盘、显示系统等计算机硬件系统的容量和性能迅速地更新与增强及网络化技术的升级,为GIS技术的应用与发展提供了一个良好的平台基础与发展空间。地理信息系统(GIS)是一门介于地球科学与信息科学之间的交叉学科,是近年来迅速发展起来的一门新兴技术学科。随着计算机绘图和空间分析技术的发展,在很多相关专业领域里,尤其在地籍测量、地形绘图、专题图制图、土木工程、地理、土壤科学、空间变量的数学研究、测量与摄影测量、城乡规划、公用设施网络以及遥感和影像分析等行业中。1地理信息系统概念地理信息系统,简称GIS(Geographic Informa-tion System),是融合计算机图形和数据库于一体,用来存储和处理空间信息的高新技术。它把地理位置和相关属性信息有机结合起来,满足城市建设、企业管理、居民生活对空间信息的要求,并借助其独有的空间分析功能和可视化表达功能,为土地利用、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供辅助决策。一个完整的地理信息系统主要由5个部分组成:硬件、软件、数据、人员和方法；它主要具备五项基本功能:数据输入、数据编辑、数据存储与管理、空间查询与空间分析和可视化表达与输出。其中,空间查询与空间分析是GIS的核心,也是GIS有别于其他信息系统的本质特征。GIS最初是为解决地学问题而产生的,现今已成为一门涉及测绘遥感学、地理学、环境科学、空间科学和网络技术等多学科的综合性学科。GIS应用也从最早的地学领域扩展到如资源、环境、国土、房产、城建、消防、交通、金融、通讯、气象、地质、农业、林业、电力及政府办公等众多领域。2地理信息系统应用现状1963年,加拿大测量学家R.Tonilinson提出地理信息系统概念,地理信息系统呈“星火燎原”之势在全世界迅速发展起来。概括起来,GIS的发展共经历了20世纪60年代的探索时期,70年代的发展时期,80年代的成熟时期,以及90年代后的全面发展时期。它已成为信息产业的重要组成部分,其应用已渗透到社会生活的各个领域。纵观地理信息系统的发展,地理信息系统(GIS)自诞生至今,从最早的基本框架到成为一门独立的新领域,经历了近四十个年头,其应用领域已由自动制图、资源管理、土地利用发展到与地理位置相关的邮电通讯、水利电力、金融保险、地质矿产、交通运输等多个领域。目前交通行业的不少决策人员、工程管理人员、研究人员、技术人员已将GIS运用到交通行业的许多方面,尤其是在交通工程领域,采用GIS技术和方法研究交通规划、工程管理、交通运输及其相关的问题,与其他传统的方法相比,具有无可比拟的优点,如快速灵活性、客观定量性、强大的分析模拟能力等。越来越多的业内人士开始接受并运用这一先进科学的研究手段。3地理信息系统的应用3.1在交通方面的应用GIS在交通运输方面的应用,即GlsforTransPortation(GIS一T),是收集、存储、管理、综合分析和交丛里空间信息和交通信息的计算机软硬件系统。它是GIS技术在交通领域的延伸,是GIS与多种交通信息分析和处理技术的集成,它的主要功能有:基本功能、叠加功能、动态分段、地形分析、栅格显示功能和路径优化等功能。GIS在交通运输方面主要应用于以下几个方面:交通网络的规划、建设与管理；交通控制与营运管理；交通建设对环境的影响评价。通地理信息系统因具有强大的信息服务和管理功能,所以应用范围广泛。具体体现在三个方面:可以应用在交通管理的各个环节,即从交通规划、设计、施工到运营和养护的所有阶段以及交通科研；可以广泛应用在国家、省、市等不同层次的管理。可以广泛应用在政府、交通运输管理、运输企业和工程设计施工等各部门。3.2在农业方面的应用农业生产系统是一个高度复杂的自然-社会复合体系,对资源环境的信赖性较重,系统内各资源环境要素及其相对应的社会经济状态既有垂直变化也有水平差异,这也决定了其在时空中的复杂性和变异性极强。传统数据管理系统和方法面对这一复杂系统产生的海量数据,尤其是大量的空间信息数据,已越来越显得“有心无力”,而与此同时,GIS则凭借其特有的空间信息管理与处理加工能力成为了农业现代化及其可持续发展强有力的技术支持。在国外, 20世纪70年代GIS开始应用于农业领域,涉及土地资源调查、土地资源评价、农业资源信息管理分析等方面。进入90年代,其应用不断深入和普及,主要用于区域农业可持续发展研究、农作物种植适宜性评价、农业生产信息管理、农田土壤侵蚀与保护研究、农业生态环境监测、农业灾害控制与预防以及集成现代高新技术的“精确农业”的研究与应用等领域。80年代中期,我国开始将GIS应用于农业领域,从最初的国土资源决策管理、农业资源信息管理、区域农业规划到现在的农作物估产研究、区域农业可持续发展研究、农业生态环境监测、农业生产潜力研究、“精确农业”等方面,都取得了很大成绩,其中部分研究成果应用于农业生产,还获得了显著的经济效益。3.3在城市规划方面的应用城市规划和管理是GIS的一个重要应用领域，利用GIS技术可进行城市规划的辅助设计、工程选址等工作， 也可进行城市管理的规划控制、辅助决策等工作。城市与区域规划具有高度的综合性，涉及资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金融等因素，但是要把这些信息进行筛选并转换成可用的形式并不容易，规划人员需要切实可行的、实时性强的信息、而GIS能为规划人员提供功能强大的工具。例如规划人员利用GIS对交通流量、土地利用和人口数据进行分析，预测将来的道路等级；工程技术人员利用GIS将地质、水文和人文数据结合起来，进行路线和构造设计；GIS软件帮助政府部门完成总体规划、分区、现有土地利用、分区一致性、空地、开发区和设施位置等分析工作，是实现区域规划科学化和满足城市发展的重要保证。3.4在环境监测方面的应用GIS技术的加入为环境监测领域的发展带来新的契机,主要表现为:使抽象的监测数据规律化。利用GIS的空间信息属性可使原本具有空间属性的抽象的环境统计数据规律化,从而揭示其空间分布的地理规律；提高工作效率。利用专题地图功能,可以迅速将环境统计报表数据以图表等多种形式显示在地图上,既减轻了工作量,又能以多种形式展示环境数据,可以更快速清楚地了解环境状况；拓展工作范围。利用GIS提供的路径分析功能,可以对以前只能基于一维的风向模型建立起二维的污染物扩散模型；集成化解决问题。由于GIS数据参照同一空间坐标系,这使得不同领域共享数据和结果变得简单高效,各部门数据可集成支持整个项目的战略决策。3.5在水文学和水资源管理方面的应用自70年代起,美国田纳西流域管理局利用GIS技术处理和分析各种流域数据,为流域管理和规划提供决策服务, GIS开始应用于水文学及水资源管理。进入80年代后,随着计算机技术的飞速发展, GIS在水文学及水资源管理领域的发展也非常迅速。美国测绘研究会(ACSM)及美国摄影测量与遥感学会(ASPRS)1986年年会,在GIS专题交流中已有一些GIS应用于水文学及水资源管理中较有实用价值的系统与理论研究成果:国际水文科学协会(I-AHS)于1993年4月在奥地利维也纳召开了GIS在水文学及水资源中的应用专题国际会议,并出版了论文集； 1995年7月在美国科罗拉多大学召开水资源系统的模拟与管理专题学术讨论会,其中包括GIS的应用子题。1996年4月又在维也纳召开了GIS在水文学及水资源中的应用专题国际会议。这些会议为有关的研究和决策部门提供实用的GIS。此外还对GIS在各部门的可用性作出评价。可以预见,随着计算机技术、人工智能技术、神经网络技术的发展,遥感等数据采集系统、远程通讯系统及各种计算机输入输出设备的进步,GIS在水文学及水资源管理中的开发应用将具有重大的理论价值和实际意义。3.6在渔业方面的应用上世纪80年代中后期，地理信息系统开始应用于海洋渔业研究。形成了海洋地理信息系统。海洋地理信息系统是以海底、水体、海表面、大气及海岸带人类活动为研究对象，开发利用地理信息系统的空间海洋数据处理能力，集成海洋数据模拟及动态显示等功能。该系统受到世界范围的广泛重视，在科研及生产活动中均已产生巨大的社会效益和经济效益。在海洋科学方面使用海洋地理信息系统可改善海洋数据的管理方式，大大提高海洋数据的使用率和工作效率。3.7在测绘方面的应用地理信息系统的工作原理较为复杂，其是采用综合分析的方法，对来自不同地方的形式数据进行全方位的分析。测绘人员根据所得的数据找到并确定原变量的坐标位置，再通过汇总和总结工作，将所得的数据更加系统化。比如说，在测量一座高山时，地理信息系统可以通过利用经纬度以及高山的海拔来对变量位置进行标注，然后将所得的数据存人数据库，形成可以使用的信息。紧接着，便将数据库中存储的数字信息进行转化，形成可以供人们正常识别观看的图像或信息，进而提供有效的测绘信息，满足人们的要求。4地理信息系统应用展望GIS 对三维问题处理的不足，很大程度上限制了其在矿山与地质领域的应用。现有的 GIS 软件虽然可以利用 DEM（数字高程模型）来处理空间实体的高程值，但是还局限在空间实体的表面，而无法建立空间实体的三维拓扑关系，也就是说还不能够实现真三维的操作，因而人们将现有的 GIS 称为二维 GIS 或二维半 GIS。众多的应用领域如矿山、地质以及气象、环境、地球物理、水文等都需要三维 GIS 平台来显现他们大量的真三维操作。空间可视化技术是指在动态、时空变换、多维的可交互的地图条件下探索和提高视觉效果的技术。虚拟现实(VR)技术，也称虚拟环境和人工现实，已成功使用于游戏。运用利用空间可视化技术和虚拟现实技术对地形环境仿真，实现交互式观察和分析，提高对地形环境的认知效果，将是三维 GIS 可视化发展的一个重点。目前,我国地理信息技术已步入世界先进行列,地理信息产业也初具规模,地理信息系统将向着数据标准化、系统集成化、平台网络化和应用社会化等方向发展。数据标准化使GIS市场从单纯的系统驱动转向数据驱动；系统集成化意味着GIS软件部件的对象化,使数据不仅能在应用系统内流动,还能在系统间流动；平台网络化意味着GIS的工作平台将逐步从单机转入网络工作环境,利用GIS可实现网上发布、浏览、下载,实现基于Web的GIS查询和分析；应用社会化意味着GIS的应用范围将随着上述技术的发展不断拓宽,最终走入千家万户。参考文献：1阮惠华.面向城市规划的地理信息系统应用D.吉林大学,2006.2缪建军.地理信息系统在环境监测中的应用.中国环境科学学会（2011）C.中国环境科学学会: 2011(2):2604-2606.3王长青.城市规划中地理信息系统技术的应用.科技与经济J.2006(3):26-27.4王璐,翟义欣,王菲.地理信息系统(GIS)的发展及在农业领域的应用现状与展望.农业环境科学学报J.2005(24):362-366.5胡祎.地理信息系统(GIS)发展史及前景展望D.中国地质大学,2011.6许军.地理信息系统的应用D.北京邮电大学,2009.7储征伟,杨娅丽.地理信息系统应用现状及发展趋势.现代测绘J.2011