地理信息系统新进展

浅谈地理信息系统的新进展世纪90年代以来，由于计算机技术的不断突破以及其它相关理论和技术的完善，地理信息系统（GIS）得到了迅速的发展。GIS是利用计算机存贮、处理地理信息的一种技术与工具，是一种在计算机软、硬机支持下，把各种资源信息和环境参数按空间分布或地理坐标，以一定格式和分类编码输入、处理、存贮、输出，以满足应用需要的人-机交互信息系统。GIS的理论和技术基础是计算机制图、数据库管理、摄影测量与遥感和计量地理学。在计算机图像技术、空间技术日新月异的发展中，GIS技术也日趋成熟，并逐步被人们认识和接受。GIS一门以应用为目的的信息产业，其应用已经深入到各行各业，形成了诸如资源与环境GIS,国土管理GIS，城市规划GIS，煤矿瓦斯管理GIS，旅游管理GIS，时空分布研究GIS，灾害监测与防治GIS,农林牧副渔GIS,工商经营管理GIS,国民经济运营运行和规划GIS、交通管理GIS、城市管理、工矿生产管理GIS及各部门办公GIS等；其应用还可以深入到千家万户，形成诸如掌上电脑PDA-GIS，电子地图查询等。GIS在海量数据存储、处理、表达、显示及数据共享技术等方面较其他学科显示出的优势，使GIS被普遍重视，尤其是“数字地球”概念的提出，其核心技术GIS更为政府部门所关注，并使其在各项目中大力开展数字基础建设。“十五”期间，我国在数字城市和城市信息化建设方面做了大量的工作。期间，中国有120多个城市建设了城市规划管理信息系统，400多个城市建设了房产管理信息系统，100多个城市建设了综合或专业管网管理系统，100多个城市正在建设空间基础信息系统。随着GIS的发展，引入3S技术。3S”是GPS（全球定位系统）、RS（遥感）和GIS的简称，“3S”集成是指将遥感、空间定位系统和地理信息系统这三种对地观测技术有机地集成在一起。地理信息是一种信息流，RS、GPS和GIS中任何一个系统都只侧重于信息流特征中的一个方面，而不能满足准确、全面地描述地理信息流的要求。因此，无论从物质运动形式、地学信息的本质特征还是“3S”各自的技术特征来说，“3S”集成都是科技发展的必然结果。目前，“3S”集成还仅限于两两结合方式，这是“3S”集成的初级和基础起步阶段，其核心是GIS与RS的结合。这种两两结合虽然优于单一系统，但是仍然存在缺陷。将“3S”进行集成从而形成一体化的信息技术体系是非常迫切的。这种集成包括空基“3S”集成和地基“3S”集成，即在硬件方面建立具有同步获取涉谱数据和空间数据的高重复观测能力的平台，而在软件方面使GIS支持数据封装，同时解决图形和图像数据的统一处理问题。与二维GIS相比,三维GIS对客观世界的表达能给人以更真实的感受,它以立体造型技术向用户展现地理空间现象,不仅能够表达空间对象间的平面关系,而且能描述和表达它们之间的垂向关系。随着图形学理论与技术在不同领域的应用与发展,用户对三维GIS的需求日益增强,三维GIS的良好应用前景,吸引了国内外众多GIS软件公司。由于理论和技术水平的限制,三维空间信息的获取能力相对较弱一直是阻碍三维GIS发展的一个重要原因。一旦能够实现三维空间信息的实时廉价获取,三维GIS将会有更迅猛的发展。三维空间信息包括物体的三维表面信息和物体的三维体信息。其中表面信息的采集技术研究已经取得了重要进展,多种采集方法被提出并得到了广泛的应用,如地图数据采集法、实体测量法、摄影测量、相干合成孔径雷达遥感(INSAR)等基于影像的方法等。三维GIS的实现关键在于三维数据模型的建立。对空间实体及空间关系的准确、有效表达是三维空间建模的主要任务,它应具备以下功能:空间实体及空间关系的定义及描述与表达方法,空间实体和非空间实体之间的直接或间接关系的描述与表达、空间数据操作的分类定义及操作符号和操作规则描述、空间实体和非空间实体之间的相互制约机制及限定时间序列下的动态变化,空间数据的完整性及一致性检验规则等,目前提出的三维空间数据模型可分为3类,即:面模型、体模型和混合模型等。随着Internet技术的迅猛发展，其应用已经深人到各行各业，作为与我们日常生活息息相关的GIS也不例外，它们的结合产生了webGIS。目前，已有若干不同的技术方法被用于研制webGIS，分别是：公共网端接口方法（CommonGatewayInterface—CGI）、服务器应用程序接口方法（ServerAPI）、插入法（Plug-in）、Java互联网编程语言、ActiveX技术方法。从目前的发展和研究中可以看出，各个领域对WebGIS的应用需求越来越大，WebGIS正朝着分布式、标准化、大众化、开放的、互操作的方向迈进。尽管目前WebGIS还是一个相对较新的技术，本身存在着很多不足之处，但毋庸置疑的是，在信息技术迅猛发展的带动下，新一代的WebGIS将会给我们带来一个更加方便、快捷、灵活的信息世界。随着社会需求的扩大，GIS应用不断深入，GIS技术不断成熟，总结GIS发展的新趋势如下：1）数据标准化。即：支持GIS工作的数据结构及数据交换格式的标准化，提供GIS工作基础数据接口的标准化；2）系统集成化。即：GIS软件部件的对象化，使GIS软件具有不同功能，可实现互操作和自我管理的软件组件。使数据不仅能在应用系统内流动，还能在系统间流动。通过面向对象技术和集成技术利用对象链接和嵌入技术OLE，开放式数据库互链技术ODBC等为用户提供简单，标准，透明的公共编程接口；3）平台网络化。即：GIS的工作平台将逐步从单机、局域网转入互连网工作环境，使GIS可实现网上发布、浏览、下载，实现基于Web的GIS查询和分析；4）应用社会化。即：GIS的应用范围将从以政府及单位应用为主，逐步向私营企业的应用，最终走入千家万户。