摘要：改革開放之后，我國的經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展態(tài)勢，對于很多行業(yè)也起到了極大的帶動作用，與此同時在現(xiàn)代工程建設(shè)過程當(dāng)中，在精度與功能方面的要求也在不斷提升，特別是測繪工程也呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭，正在邁向自動化、模塊化與數(shù)字化方向發(fā)展。在測繪工程當(dāng)中，地理信息系統(tǒng)作為重要的技術(shù)支撐，在很大層面上可以綜合化的開展評價分析及空間查詢和分析等，使測繪精度得到了大幅提升，更有效的保證了測繪工程效率與質(zhì)量。下文主要結(jié)合實(shí)踐，探討分析測繪工程當(dāng)中地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，希望能為有關(guān)人士提供一些參考作用。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；地理測繪；應(yīng)用

過去在地理測繪過程當(dāng)中，應(yīng)用的傳統(tǒng)地理測繪方式非常的繁雜，而且需要較大的勞動力投入，同時在測繪過程當(dāng)中，對于自然地理要素和地表設(shè)施位置大小以及屬性方面的測定效率非常低。而地理信息系統(tǒng)作為一種先進(jìn)的測繪技術(shù)方式，在測繪工作實(shí)際可以通過計算機(jī)系統(tǒng)，來有效的采集地理分布數(shù)據(jù)，并開展相應(yīng)的儲存管理以及分析與運(yùn)算，可以很好的應(yīng)對傳統(tǒng)測繪手段存在的不足，保證測繪效率和質(zhì)量，推動測繪工作的高效開展[1]。

1地理信息系統(tǒng)

1.1地理信息系統(tǒng)概述。地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem）簡稱GIS，作為一種重要的測繪技術(shù)手段，發(fā)揮著越來越重要的作用。應(yīng)用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行測繪工作當(dāng)中，主要是利用計算機(jī)軟硬件，來獲取地球整體與局部相應(yīng)的地理數(shù)據(jù)以及資源，信息和參數(shù)等，借助特定格式開展數(shù)據(jù)分析與管理，而且可以根據(jù)人們的需求，及時的輸出地理信息相關(guān)數(shù)據(jù)，信息圖形等，使測繪工作效率大幅增強(qiáng)。地理信息系統(tǒng)目前已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)空間世界表達(dá)模擬，分析處理空間數(shù)據(jù)的重要工具，更成為人們空間問題解決的重要資源[2]。古往今來，人類都是生存在地球上，地球表面空間位置信息和人類密切相關(guān)，伴隨近年來計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展和普及應(yīng)用，基于地理信息系統(tǒng)（GIS）及其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的“數(shù)字城市”與“數(shù)字地球”在人類生產(chǎn)生活當(dāng)中，發(fā)揮著越來越重要的作用。GIS主要包括以下幾個部分：首先是人員，在GIS當(dāng)中，人員是最為重要的組成部分，開發(fā)人員應(yīng)當(dāng)對GIS被執(zhí)行的各種任務(wù)充分定義，對處理程序進(jìn)行開發(fā)，提高操作能力，能夠使GIS軟件存在的不足得到有效克服，而相反的情況就無法成立，再好的軟件也難以把操作人員在GIS上的一無所知給彌補(bǔ)。數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，對于查詢與分析結(jié)果有著至關(guān)重要的影響。硬件，硬件性能優(yōu)劣，數(shù)據(jù)處理效果，和使用便捷性與相應(yīng)的輸出方式。軟件，不僅含有GIS軟件，同時還涉及很多數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和處理，繪圖等各種程序。過程，GIS應(yīng)當(dāng)明確定義，統(tǒng)一的方法來確保結(jié)果的正確性與可驗證性。1.2地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)。（1）地理信息系統(tǒng)有著非常高的效率，與傳統(tǒng)測繪形式相比，該系統(tǒng)是借助計算機(jī)系統(tǒng)來進(jìn)行運(yùn)行，使人力投入量大幅減少，能夠更加精準(zhǔn)高效的采集各種地理信息數(shù)據(jù)，有效控制和減少采集數(shù)據(jù)的時間和測繪時間投入，保證工作效率。（2）地理信息系統(tǒng)有著很強(qiáng)的時效性，過去測繪工作開展過程當(dāng)中，都是利用人工手段來采集相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析，倘若地理環(huán)境發(fā)生改變，或者天氣及其他原因造成改變的，通過人工手段不能及時的更新相關(guān)數(shù)據(jù)，對測繪結(jié)果造成影響，以至于測繪結(jié)果和出現(xiàn)偏差，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，能夠更加全面的監(jiān)控測繪地點(diǎn)，根據(jù)測繪地點(diǎn)環(huán)境條件改變，予以及時的更新和數(shù)據(jù)分析，確保測繪結(jié)果的精準(zhǔn)性與有效性。（3）地理信息系統(tǒng)有著非常高的測繪精度，而且該系統(tǒng)，是一個相對完整而又獨(dú)立的科學(xué)系統(tǒng)，可以實(shí)時的監(jiān)控相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行更新，該系統(tǒng)在應(yīng)用過程當(dāng)中利用計算機(jī)程序，來實(shí)現(xiàn)測繪制圖、制表工作，和現(xiàn)實(shí)非常接近[3]。

2地理信息系統(tǒng)在測繪中的功能

摘要:地理信息系統(tǒng)（GIS）可實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的分析和處理?？稍诘刭|(zhì)礦產(chǎn)勘查中構(gòu)建出成熟完善的礦產(chǎn)信息數(shù)據(jù)體系，為地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作的開展提供數(shù)據(jù)支持，進(jìn)而提高地質(zhì)礦產(chǎn)勘查的效率和水平。闡述GIS的概念及其在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的作用，并結(jié)合實(shí)例對GIS在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，為相關(guān)從業(yè)人員提供有價值的參考。

關(guān)鍵詞:地理信息系統(tǒng);地質(zhì)礦產(chǎn)勘查;具體應(yīng)用

目前，我國在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查上投入了大量的財力、人力和物力，若礦產(chǎn)資源勘查所獲取的信息不準(zhǔn)確，則會造成人力資源和經(jīng)濟(jì)資源的不必要損失。而利用計算機(jī)、通訊和多媒體等諸多先進(jìn)技術(shù)所建立起的地理信息系統(tǒng)，其在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用，不僅可為礦產(chǎn)資源勘查提供可靠的數(shù)據(jù)信息，還可依據(jù)相關(guān)信息對礦產(chǎn)資源開采工作進(jìn)行評估，在一定程度上提高了地質(zhì)礦產(chǎn)勘查的效率，同時也是實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化的技術(shù)保障。

1地理信息系統(tǒng)（GIS）的概述

1.1GIS的概念。GIS的基礎(chǔ)是地理空間數(shù)據(jù)庫。其是在計算機(jī)、通訊等先進(jìn)技術(shù)的支持下，綜合運(yùn)用系統(tǒng)工程學(xué)和信息學(xué)的理論知識，對有一定空間結(jié)構(gòu)特性的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析和管理，且為授權(quán)用戶提供管理、決策等功能的系統(tǒng)。其基本功能實(shí)現(xiàn)流程如圖1所示。GIS可為項目勘察提供精細(xì)的地形圖和地質(zhì)圖，且可實(shí)現(xiàn)對各種圖形數(shù)據(jù)和專業(yè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，同時為多個平臺提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。1.2GIS在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的作用。GIS的應(yīng)用和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息和數(shù)據(jù)圖像的收集、分析、存儲、再現(xiàn)。其所具備的數(shù)據(jù)分析功能使得地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作的簡便、準(zhǔn)確成為了可能。其在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的作用具體表現(xiàn)為以下幾個方面：①完善的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。GIS是1種可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出，圖片輸入、圖片輸出的計算機(jī)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)可將數(shù)據(jù)圖像和數(shù)據(jù)信息的收集、管理、分析、儲存、再現(xiàn)等各種功能綜合起來，再根據(jù)具體操作實(shí)現(xiàn)圖像、數(shù)據(jù)分析和處理的計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)。在整個地質(zhì)礦產(chǎn)勘查過程中，地質(zhì)勘查工作人員可以將具體的數(shù)據(jù)信息或數(shù)據(jù)圖像輸入到該系統(tǒng)中，利用系統(tǒng)強(qiáng)大的信息處理能力構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，與此同時，還可對這些模型進(jìn)行空間分割，進(jìn)行空間模擬等，提升礦產(chǎn)勘查的工作效率；②先進(jìn)的空間分析功能。與傳統(tǒng)的地質(zhì)礦產(chǎn)勘查技術(shù)相比，地理信息系統(tǒng)具備強(qiáng)大的空間分析功能，該功能可使得其在空間上對地質(zhì)狀況進(jìn)行科學(xué)的定量和分析；③數(shù)據(jù)模擬分析功能。地理信息系統(tǒng)有著強(qiáng)大的數(shù)據(jù)模擬和數(shù)據(jù)分析功能，比如在處理地震數(shù)據(jù)時，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的疊加、拓?fù)涞取?/p>

2地理信息系統(tǒng)（GIS）在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

〖摘要〗測繪工作是為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的一項基礎(chǔ)性、前期性和公益性的工作。測繪技術(shù)的發(fā)展，給測繪管理工作提出了新的課題。傳統(tǒng)的測繪管理方法（包括行業(yè)管理、技術(shù)管理、生產(chǎn)管理、測繪資料管理及對外提供服務(wù)等）已不能滿足現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的需要。本文就利用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、辦公自動化技術(shù)及GIS技術(shù)建設(shè)省級基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的有關(guān)問題提出作者的初步見解。

關(guān)鍵詞基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)

一、引言

隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)及現(xiàn)代測繪技術(shù)的發(fā)展，GPS技術(shù)給傳統(tǒng)的大地測量技術(shù)帶來了革命性的變化。數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)使傳統(tǒng)的航測技術(shù)產(chǎn)生了根本的變革。以GIS、GPS、RS為代表的3S的技術(shù)給測繪業(yè)帶來了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。國家測繪局以發(fā)展數(shù)字化測繪技術(shù)為起點(diǎn)，以推廣3S技術(shù)應(yīng)用為龍頭，先后在四川、北京、黑龍江、陜西、湖北、廣東、海南等地建立七個數(shù)字化測繪技術(shù)生產(chǎn)示范基地，并將發(fā)展地理信息產(chǎn)業(yè)確定為測繪行業(yè)的發(fā)展方向和歸宿，1995年底，國家基礎(chǔ)地理信息中心正式成立，同時在原來技術(shù)工作的基礎(chǔ)上，開始籌建國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)。

**地區(qū)的GIS技術(shù)應(yīng)用屬全國較早的省份之一，北海市規(guī)劃局、北海市土地局、南寧市土地局、柳州市規(guī)劃局等均已建立或正在建設(shè)自己的地理信息系統(tǒng)。在測繪系統(tǒng)，3S技術(shù)應(yīng)用起步雖然較晚，但經(jīng)過各方面的共同努力，進(jìn)步很快。以**測繪局為代表的數(shù)字化測繪生產(chǎn)技術(shù)已基本形成生產(chǎn)規(guī)模，GPS應(yīng)用技術(shù)已比較成熟，**綜合區(qū)情地理信息系統(tǒng)建設(shè)工作進(jìn)展順利，其它專題GIS技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用正在起步，數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)將在今后幾年的1：5萬、1：1萬地形圖更新建庫工作中得到廣泛應(yīng)用。

測繪技術(shù)的發(fā)展，給測繪管理工作提出了新的課題。測繪行業(yè)管理、技術(shù)管理、生產(chǎn)管理、測繪產(chǎn)品（成果、資料）管理及對外提供服務(wù)等，無論從哪方面來說，傳統(tǒng)的管理方法均不能滿足現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的需要。形勢的發(fā)展對基礎(chǔ)地理信息提出了迫切要求。利用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、辦公自動化技術(shù)及GIS技術(shù)，建設(shè)**基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)，必須提到議事日程。本文就有關(guān)問題提出作者的初步見解，以期拋磚引玉，引起討論，推動此項工作的健康而又快速地發(fā)展。

摘要：地理信息系統(tǒng)技術(shù)可以應(yīng)用于其他技術(shù)領(lǐng)域，稱為GIS技術(shù)，同時可以完成空間數(shù)據(jù)分析和處理任務(wù)。在地質(zhì)和礦物勘探中使用該技術(shù)可以提高礦物勘探的效率，并促進(jìn)勘探工作的成功完成。因此，就地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用展開了討論和研究，希望將這種技術(shù)應(yīng)用到更廣泛的領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；地質(zhì)礦產(chǎn)勘查；分析研究

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日趨成熟和發(fā)展，地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作的勘查技術(shù)也與時俱進(jìn)，技術(shù)不斷進(jìn)步，確保了礦產(chǎn)勘查的效率。如今，我國的地理信息系統(tǒng)是借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通信技術(shù)和多媒體技術(shù)構(gòu)建的，并且還廣泛用于地質(zhì)和礦物勘探行業(yè)，并且有相應(yīng)的科學(xué)理論的支持，也就是說，如果沒有相當(dāng)先進(jìn)和完整的理論作為基礎(chǔ)，那么地質(zhì)和礦物勘探工作將難以順利完成。

1地理信息系統(tǒng)與地質(zhì)礦產(chǎn)勘查概述

1.1地理信息系統(tǒng)

在調(diào)查地球的空間位置的過程中，有必要使用由人員，設(shè)備，數(shù)據(jù)等組成的空間信息系統(tǒng)，只有該信息系統(tǒng)才能保證地質(zhì)和礦物勘探作業(yè)的高效率。在地理信息系統(tǒng)中，每個元素都會影響勘探結(jié)果，因此構(gòu)成地理信息系統(tǒng)的每個元素必須有效地發(fā)揮自己的作用。只有這樣，才能確保地理和礦物勘探數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性?？梢员ＷC下一步，一切都可以順利進(jìn)行。地理信息系統(tǒng)功能強(qiáng)大，不僅可以實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的存儲、操作和管理，還可以實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的描述和識別功能，因此可以廣泛應(yīng)用于地理環(huán)境和地質(zhì)領(lǐng)域。

摘要：為了提高該領(lǐng)域的作業(yè)效率，增加礦產(chǎn)資源勘查中的技術(shù)含量，地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，可促使礦產(chǎn)資源勘查效果更加顯著，豐富這方面工作開展中所需的技術(shù)手段，并為地理信息系統(tǒng)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大打下基礎(chǔ)。文章將對地理信息系統(tǒng)在礦產(chǎn)資源勘查領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；礦產(chǎn)資源；勘查領(lǐng)域；應(yīng)用；技術(shù)手段

1地理信息系統(tǒng)概述及其在礦產(chǎn)資源勘查領(lǐng)域中的應(yīng)用價值

1.1地理信息系統(tǒng)概述。所謂的地理信息系統(tǒng)，可簡稱為GIS，是指在地球地理空間位置的基礎(chǔ)上，充分地利用硬件、數(shù)據(jù)、軟件、人員等要素而組成的空間信息系統(tǒng)。同時，通過對結(jié)合地理學(xué)與地圖學(xué)以及遙感和計算機(jī)科學(xué)等不同學(xué)科知識的整合利用，豐富了地理信息系統(tǒng)內(nèi)涵，增加了且在空間信息分析和處理方面的技術(shù)優(yōu)勢，也能使相關(guān)地圖的視覺化效果更加顯著。1.2地理信息系統(tǒng)在礦產(chǎn)資源勘查領(lǐng)域中的應(yīng)用價值。礦產(chǎn)資源勘查領(lǐng)域中，應(yīng)重視地理信息系統(tǒng)應(yīng)用，有利于增強(qiáng)礦產(chǎn)資源勘查結(jié)果準(zhǔn)確性，提升其勘查領(lǐng)域發(fā)展中的信息化水平；關(guān)注地理信息系統(tǒng)應(yīng)用，可使礦產(chǎn)資源勘查領(lǐng)域中的相關(guān)作業(yè)開展更具科學(xué)性，豐富勘查資料；通過對地理信息系統(tǒng)應(yīng)用方面的思考，也能為礦產(chǎn)資源勘查方式優(yōu)化方面提供技術(shù)支持，并使其勘查領(lǐng)域可處于穩(wěn)定、高效的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，全面提高勘查成果的整合利用效率。

2地理信息系統(tǒng)在礦產(chǎn)資源勘查領(lǐng)域中的應(yīng)用要點(diǎn)

基于礦產(chǎn)資源勘查領(lǐng)域中地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用研究，需要明確相關(guān)的應(yīng)用要點(diǎn)，促使相關(guān)的研究內(nèi)容更加豐富，提升相應(yīng)研究成果的利用價值。2.1地質(zhì)圖像制作方面的應(yīng)用。為了增強(qiáng)礦產(chǎn)資源勘查效果，實(shí)現(xiàn)其勘查領(lǐng)域科學(xué)發(fā)展目標(biāo)，在地質(zhì)圖像制作中應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，給予其制作質(zhì)量提高方面有效的技術(shù)保障。（1）借助地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢，對礦產(chǎn)資源勘查區(qū)域豐富的地質(zhì)信息進(jìn)行整合利用，并在三維空間中完成相應(yīng)的分析及處理工作，為相應(yīng)的地質(zhì)圖像制作方面提供參考依據(jù)，促使其制作質(zhì)量更加可靠，從而提升這類圖像在礦產(chǎn)資源勘查中的利用價值；（2）作為礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查中制圖方面的主要平臺，地理信息系統(tǒng)實(shí)際作用的發(fā)揮，可為地質(zhì)圖像制作提供信息資源，且能在專業(yè)分析模型的支持下，完成好這類圖像制作工作，滿足礦產(chǎn)資源勘查領(lǐng)域發(fā)展方面的實(shí)際要求，更好地適應(yīng)信息化時代的形勢變化。2.2勘察資料管理方面的應(yīng)用。礦產(chǎn)資源勘查領(lǐng)域中的資料管理是否有效，與其勘查效果是否顯著、質(zhì)量是否可靠等密切相關(guān)。因此，在加強(qiáng)礦產(chǎn)資源勘查資料管理的過程中，應(yīng)考慮地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，以便實(shí)現(xiàn)專業(yè)化管理。（1）利用地理信息系統(tǒng)能夠?qū)ΦV產(chǎn)地質(zhì)勘查資料進(jìn)行文本錄入、數(shù)字化的圖形掃描處理，利用數(shù)據(jù)庫，對相關(guān)信息進(jìn)行分類，從而達(dá)到分層次的統(tǒng)一管理，有利于增強(qiáng)這方面勘查資料管理中的專業(yè)性；（2）通過對地理信息系統(tǒng)引入及應(yīng)用方面的綜合考慮，可實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源勘查領(lǐng)域中屬性資料與空間信息的一體化管理，且能以圖形、文字的形式展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查資源利用價值最大化及科學(xué)管理，提高技術(shù)含量，提高空間信息資源在這方面勘查資料管理中的利用效率。2.3其他。（1）地質(zhì)定量分析方面的應(yīng)用。礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查過程中，利用地理信息系統(tǒng)檢測、分析以及評價地質(zhì)時，可以對礦產(chǎn)資源的信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行合理的利用，自動形成專業(yè)的分析模型，實(shí)現(xiàn)對礦產(chǎn)資源地質(zhì)的定量分析，為后續(xù)的作業(yè)計劃實(shí)施提供參考信息，且能細(xì)化這類資源地質(zhì)勘查內(nèi)容。同時，地理信息系統(tǒng)支持下的礦產(chǎn)資源地質(zhì)定量分析，有利于提高其勘查精度，促進(jìn)該勘查領(lǐng)域發(fā)展。（2）在豐富礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查技術(shù)手段、降低其勘查問題發(fā)生率的過程中，需要應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，進(jìn)而通過對礦產(chǎn)資源信息的存儲、管理等，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的勘查工作目標(biāo)。同時，地理信息系統(tǒng)中空間分析模型的作用發(fā)揮，可改善礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查狀況，且能實(shí)現(xiàn)對礦產(chǎn)資源時空分布方面的遠(yuǎn)程監(jiān)控，針對性地開展這方面的勘查作業(yè)。

摘要：礦業(yè)地理信息系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)礦山信息化的最重要的工具之一，該系統(tǒng)的應(yīng)用可以提高采礦工作效率，礦產(chǎn)企業(yè)為了提高競爭力，更好的適應(yīng)社會發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)礦業(yè)向現(xiàn)代化礦業(yè)的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：礦業(yè)地理信息系統(tǒng)；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

1礦業(yè)地理信息系統(tǒng)的概述

所謂的礦業(yè)地理信息系統(tǒng)又可以稱為地學(xué)信息系統(tǒng)，它是一種非常重要的空間信息系統(tǒng)，而且具有特定的作用，一般情況下，礦業(yè)地理信息系統(tǒng)的正常運(yùn)行都必須要由計算機(jī)的軟件和硬件系統(tǒng)作為支撐，然后對地球的表層，包括礦區(qū)地層的空間地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、管理、運(yùn)算、分析，并且根據(jù)礦企實(shí)際需求來進(jìn)行顯示和描述的一個技術(shù)系統(tǒng)。從嚴(yán)格的意義上來講，礦業(yè)地理信息系統(tǒng)是一個具有信息系統(tǒng)空間專業(yè)形式的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，具有集中儲存操作顯示地理參考數(shù)據(jù)的一個計算機(jī)系統(tǒng)，可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫里面的某一個位置，進(jìn)行數(shù)據(jù)的識別和分析。目前各種類型的礦業(yè)地理信息系統(tǒng)，在運(yùn)行的過程當(dāng)中，必須要完成大量的地形數(shù)據(jù)分析，只有在將這些任務(wù)進(jìn)行完成的前提下，才能夠在日常生活當(dāng)中給予人們幫助。但是就我們了解到的情況來看，現(xiàn)在的礦業(yè)地理信息系統(tǒng)技術(shù)在研究方面主要注重于如何對空間數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜問題進(jìn)行解決，以及針對空間數(shù)據(jù)的顯示問題進(jìn)行解決等等。在對礦業(yè)地理信息系統(tǒng)進(jìn)行推廣的過程當(dāng)中存在較多的障礙，這種最明顯的障礙之一就是缺乏足夠的專題分析模型。通俗的講，就是礦業(yè)地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析能力還不足，不能夠滿足礦企資源開采的各種需求。

2礦業(yè)地理信息系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r

與國外的發(fā)達(dá)國家相比，我國礦業(yè)地理信息系統(tǒng)研究的起步時間相對較晚，但是經(jīng)過長時間的研究及探索之后，也取得了較為明顯的成果。

當(dāng)前國內(nèi)許多地方的城市化發(fā)展進(jìn)程在加快，因此城市測繪需要有更高的標(biāo)準(zhǔn)與要求。城市測繪技術(shù)應(yīng)用傳統(tǒng)技術(shù)已難以滿足當(dāng)前城市快速發(fā)展對測繪需要，迫切需要引入新的技術(shù)。地理信息系統(tǒng)由于具有多種優(yōu)勢，可以應(yīng)用于城市測繪工作中，推動了城市測繪工作的發(fā)展。

1地理信息系統(tǒng)應(yīng)用于城市測繪體現(xiàn)出的優(yōu)勢

1．1具有更高的測量效率

地理信息系統(tǒng)應(yīng)用于測結(jié)合不需要估讀數(shù)據(jù)，省去了儀器的調(diào)節(jié)，測繪中不會受到天氣與地形等外部因素的干擾，因此可以保證較高的測繪效率，特別是應(yīng)用于地貌地形的勘測，采用GIS測量儀，可以有效提高測量的效率，可以快速、繪制出所測區(qū)域的地形，提高了測量的效率。

1．2數(shù)據(jù)精度高

傳統(tǒng)模式下的城市測繪，測繪人員不論采用什么樣的方法，都難以控制測繪結(jié)果的有效性，影響到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的測量，測量的有效性與作用范圍遠(yuǎn)超出于傳統(tǒng)的測量方式，還可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星定位，可以捕捉軌道上的運(yùn)動物體，在具體的測繪中，衛(wèi)星聯(lián)系地面接收器，系統(tǒng)采用平面掃描的方式，提高了測量數(shù)據(jù)的真實(shí)性和客觀性。由于地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，測量的精度和準(zhǔn)確性得以提升。

【摘要】提出了基于客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的地理信息系統(tǒng)集成平臺總體結(jié)構(gòu)，探討了基于元數(shù)據(jù)的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成平臺以建立物理上分布而邏輯上集中的分布式地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，提出了應(yīng)用符合3NF范式的關(guān)系數(shù)據(jù)庫進(jìn)行模型管理的模式，在此基礎(chǔ)上探討了地理信息系統(tǒng)可視化建模工具。

【關(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng)集成平臺框架結(jié)構(gòu)GIS數(shù)據(jù)集成平臺GIS模型集成平臺可視化建模工具

1引言

近年來，隨著GIS應(yīng)用的廣泛和深入建立了一大批地理信息系統(tǒng)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和實(shí)際的需要，這些分散的系統(tǒng)要求集成運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)信息共享，提高運(yùn)行效率。在國家“八五”攻關(guān)中就開展了這方面的研究[1，2]，在“九五”攻關(guān)中對系統(tǒng)實(shí)用化和運(yùn)行業(yè)務(wù)化提出了更高的要求。地理信息系統(tǒng)集成的重要性得到普遍的認(rèn)識[3，4]。

地理信息系統(tǒng)集成可以分為兩個層次，一個是地理信息之間相互關(guān)系的概念層次集成，側(cè)重于地理信息的空間分析；另一個是不同數(shù)據(jù)和模型之間組織和管理的技術(shù)層次集成。本文所指的地理信息系統(tǒng)集成主要指后者意義上的集成。

在計算機(jī)集成制造（ComputerIntegratedManufactureSystem，CIMS）領(lǐng)域，集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或集成平臺的概念得到廣泛的應(yīng)用，集成平臺被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息集成、功能集成所需的基本信息處理和通信公共服務(wù)的集合[5]。IBM公司基于系統(tǒng)使能器（Enabler）的集成平臺在企業(yè)應(yīng)用中獲得極大成功[6]，中國在CIMS應(yīng)用中也廣泛使用集成平臺技術(shù)[7]，收到巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

一、概述

近年來，隨著氣候變化和人類活動對自然的影響越來越大，自然災(zāi)害的發(fā)生率逐漸提高。我國幅員遼闊，地形地貌復(fù)雜，人口眾多，是世界上受自然災(zāi)害危害最嚴(yán)重的國家之一，洪澇、泥石流、山體滑坡、地震等自然災(zāi)害對人民的生命和財產(chǎn)造成了不可估量的損失。而大部分自然災(zāi)害通常都具有突發(fā)性，不容易預(yù)測，因此盡快提升對自然災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警能力至關(guān)重要。地理信息系統(tǒng)（geographicinformationsystem，簡稱GIS）是重要的空間信息系統(tǒng)，是在計算機(jī)硬件和軟件的支持下，對自然資源中的地理要素數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存，進(jìn)而對空間信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，同時能夠?qū)ζ涮卣鬟M(jìn)行可視化顯示和科學(xué)描述的技術(shù)系統(tǒng)[1]。近年來，隨著技術(shù)的愈發(fā)成熟，地理信息系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如社會服務(wù)和基礎(chǔ)建設(shè)等方面；其在自然資源領(lǐng)域的應(yīng)用也很廣泛，包括自然資源管理、土地規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境管理、林業(yè)資源調(diào)查等。由于地理信息系統(tǒng)擁有極強(qiáng)的空間綜合分析和動態(tài)預(yù)測能力，可以高效地作出最符合地理要素的空間決策，其在自然災(zāi)害預(yù)警中的作用被逐漸重視。本文探討地理信息系統(tǒng)在自然災(zāi)害預(yù)警中的應(yīng)用。

二、GIS在自然災(zāi)害預(yù)警中的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)通過采集和存儲地理空間要素數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示。一個地理信息系統(tǒng)在應(yīng)用上可分為輸入層和輸出層。輸入層指對氣候、地理信息、地理要素等數(shù)據(jù)的收集、分類和存儲，存儲好的數(shù)據(jù)可按需求進(jìn)行分析處理，為數(shù)據(jù)的有效輸出作準(zhǔn)備。輸出層則是將處理好的數(shù)據(jù)進(jìn)行描述，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化展示和統(tǒng)計分析圖表功能，同時依托于對數(shù)據(jù)的有效分析進(jìn)行災(zāi)害預(yù)警，具體如圖1所示。1.輸入層：數(shù)據(jù)收集、分類和存儲數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)的核心，輸出層的數(shù)據(jù)展示、統(tǒng)計圖表以及數(shù)據(jù)分析都建立在準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)上，所以數(shù)據(jù)的收集和存儲是地理信息系統(tǒng)能夠良好運(yùn)作的前提。數(shù)據(jù)的有效存儲依托于設(shè)計合理規(guī)范的數(shù)據(jù)庫，因此按照需求設(shè)計數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和歸納表中字段屬性是非常必要的。數(shù)據(jù)的來源多種多樣，一部分來自歷年的災(zāi)害統(tǒng)計和氣候、水文等數(shù)據(jù)，另一部分則來自于災(zāi)害隱患點(diǎn)的實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過在隱患點(diǎn)附近設(shè)置監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，依靠外置的監(jiān)測設(shè)備，如攝像頭和感應(yīng)儀器等，實(shí)時將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸回數(shù)據(jù)庫，針對自然災(zāi)害發(fā)生的必要條件進(jìn)行監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)對此類數(shù)據(jù)的動態(tài)獲取和全天候監(jiān)測[2]。地理信息系統(tǒng)把地理分析功能與數(shù)據(jù)庫操作結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)的規(guī)范存儲和查詢。但是，通過多種類的數(shù)據(jù)收集方式收集的數(shù)據(jù)量有時太過于龐大，一定程度上也造成了數(shù)據(jù)的冗余。因此在存儲前需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分類，需要技術(shù)人員從專業(yè)角度剖析自然災(zāi)害發(fā)生的原因，結(jié)合當(dāng)?shù)貐^(qū)域特點(diǎn)，篩選有效數(shù)據(jù)，保證入庫數(shù)據(jù)精煉、合理。2.輸出層：數(shù)據(jù)展示、輔助災(zāi)害預(yù)警通過輸入層，收集的數(shù)據(jù)已被存入結(jié)構(gòu)合理、內(nèi)容精煉的數(shù)據(jù)庫，方便輸出層的使用。對于數(shù)據(jù)的應(yīng)用不僅僅體現(xiàn)在可視化展示，更重要的是要通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，得出輔助災(zāi)害預(yù)警的有效信息。數(shù)據(jù)的輸出層主要包括三個方面功能：一是數(shù)據(jù)的可視化表現(xiàn)，如災(zāi)害隱患點(diǎn)的區(qū)域地圖、水流區(qū)域圖、山地地形圖等，還可將區(qū)域行政圖與隱患點(diǎn)結(jié)合在一起形成災(zāi)害隱患點(diǎn)專題地圖；二是對數(shù)據(jù)篩選后進(jìn)行統(tǒng)計圖表展示，包括數(shù)據(jù)的統(tǒng)計圖、對比圖以及變化趨勢圖；三是通過對數(shù)據(jù)的深層次分析來輔助災(zāi)害預(yù)警工作。通過對數(shù)據(jù)的深層次分析來輔助災(zāi)害預(yù)警工作，具體有以下幾方面。制定預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)。通過制定直觀的預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)行簡單的災(zāi)害預(yù)警判斷。例如，通過地表滑行位移監(jiān)測山體滑坡、短期降雨量變化監(jiān)測山洪或內(nèi)澇、土壤含水量變化監(jiān)測泥石流等。但此類方法的有效預(yù)警是建立在準(zhǔn)確的預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上的，因此需要尋求有關(guān)地質(zhì)部門或氣象部門來協(xié)助標(biāo)準(zhǔn)的制定。另外，還可以通過綜合分析歷年災(zāi)害數(shù)據(jù)以及當(dāng)?shù)氐匦?、氣候特點(diǎn)，總結(jié)出災(zāi)害發(fā)生的高頻時間段，更好地為預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)制定提供依據(jù)。建立災(zāi)害模型。地理信息系統(tǒng)能為建立災(zāi)害模型和區(qū)域災(zāi)害風(fēng)險預(yù)估提供有力支持。結(jié)合分析災(zāi)害發(fā)生的高頻時間段、發(fā)生氣候和地質(zhì)條件以及災(zāi)害歷史數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)建模，可以得出災(zāi)害風(fēng)險值算法和災(zāi)害模擬模型，進(jìn)而將各個區(qū)域的地形特征、流域水量、氣候等數(shù)值套入算法和模型，計算出未來某一時間段內(nèi)災(zāi)害發(fā)生的概率。通過套用成熟的災(zāi)害模擬模型，預(yù)警中心可以對有關(guān)區(qū)域加大監(jiān)控和巡查力度，進(jìn)而在災(zāi)害發(fā)生前及時聯(lián)系當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門進(jìn)行群眾疏散或加固防御工事，有針對性地對高風(fēng)險區(qū)域進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險預(yù)估，力爭從源頭上阻止或減少自然災(zāi)害的形成。輔助巡查人員實(shí)地巡護(hù)。地理信息系統(tǒng)也可以配合區(qū)域巡查員進(jìn)行巡護(hù)。例如在高風(fēng)險區(qū)域和發(fā)生災(zāi)害的高頻期加大巡護(hù)頻率，并依托于巡查員手持GPS等移動終端，通過接口將系統(tǒng)遠(yuǎn)程與其對接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而監(jiān)測巡查員的巡查范圍，形成巡查地圖，提供巡點(diǎn)，排查巡查盲點(diǎn)，提高巡查效率；同時，由于可以對接移動終端設(shè)備，系統(tǒng)還可以向其發(fā)送預(yù)警信息，并接收設(shè)備上傳的巡查現(xiàn)場數(shù)據(jù)和圖片，從而輔助預(yù)警中心遠(yuǎn)程分析和判斷，為災(zāi)害預(yù)警方案和決策的形成提供有效支撐。3.與其他技術(shù)結(jié)合地理信息系統(tǒng)與其他技術(shù)結(jié)合可以發(fā)揮更優(yōu)質(zhì)的作用。在目前的應(yīng)用中，結(jié)合較多的技術(shù)是遙感技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)。遙感技術(shù)是利用傳感器對遠(yuǎn)距離目標(biāo)進(jìn)行無接觸探測，已被廣泛應(yīng)用于地理數(shù)據(jù)獲取。目前，對于遙感在自然災(zāi)害預(yù)警和災(zāi)后輔助救援中的作用已有很多研究，如無人機(jī)遙感與GIS結(jié)合監(jiān)測泥石流[3]，遙感監(jiān)測輔助水災(zāi)的災(zāi)后救援[4]，遙感和地理信息技術(shù)結(jié)合在地質(zhì)災(zāi)害防治中的作用研究[5]等。遙感技術(shù)不受地面惡劣條件限制，能夠遠(yuǎn)程迅速準(zhǔn)確地獲取圖形信息，更好地發(fā)揮地理信息系統(tǒng)的作用。大數(shù)據(jù)技術(shù)近些年方興未艾，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用提高了整個社會的數(shù)據(jù)獲取、處理的能力和智能程度。大數(shù)據(jù)在自然災(zāi)害預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)中的應(yīng)用研究也有不少，如基于山洪災(zāi)害調(diào)查評價大數(shù)據(jù)成果對全國山洪災(zāi)害風(fēng)險的分區(qū)研究[6]，依托于水文氣象大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)洪澇災(zāi)害預(yù)警平臺探討[7]，大數(shù)據(jù)在提升災(zāi)難信息管理水平中的作用[8]等。通過與大數(shù)據(jù)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，地理信息系統(tǒng)能夠更高效地獲取和處理大批量、復(fù)雜的數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)的多樣性，更好地提升地理信息系統(tǒng)的預(yù)警功能。

三、結(jié)語

地理信息系統(tǒng)在自然災(zāi)害預(yù)警中的應(yīng)用意義重大。一方面，立足于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，依托于系統(tǒng)的信息分析和處理能力，地理信息系統(tǒng)有助于地理空間數(shù)據(jù)和氣候、災(zāi)害數(shù)據(jù)的聯(lián)合應(yīng)用，提高了數(shù)據(jù)的使用效率；另一方面，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析形成的風(fēng)險評估算法和災(zāi)害模擬模型，為自然災(zāi)害的預(yù)警提供準(zhǔn)確和科學(xué)的支撐，有效提升了自然災(zāi)害的科學(xué)預(yù)警水平，減輕預(yù)警壓力和難度，提高預(yù)警效率和成果。地理信息系統(tǒng)在自然災(zāi)害預(yù)警中能夠發(fā)揮持續(xù)有效的作用，為有關(guān)部門的決策人員提供強(qiáng)有力的科學(xué)支撐。在今后的防災(zāi)減災(zāi)工作中，技術(shù)人員可以充分挖掘地理信息系統(tǒng)的功能，使其能夠被更廣泛更深入地應(yīng)用于自然災(zāi)害預(yù)警中，并依托大數(shù)據(jù)和遙感技術(shù)、全球定位技術(shù)、云計算等技術(shù)，提高我國自然災(zāi)害預(yù)警的綜合能力和科學(xué)水平。

摘要從結(jié)構(gòu)功能上分析了地理信息系統(tǒng)的概念及主要研究內(nèi)容，并且對當(dāng)前地理信息系統(tǒng)研究中的幾個熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，如面向?qū)ο蠹夹g(shù)、三維技術(shù)、圖象處理和人工智能技術(shù)等作了簡要介紹.關(guān)鍵詞地理信息系統(tǒng)，計算機(jī)系統(tǒng)，空間數(shù)據(jù)庫.以計算機(jī)為核心的信息處理系統(tǒng)技術(shù)是二次世界大戰(zhàn)后科技革命的主要標(biāo)志之一.在信息的諸多類型中與空間相關(guān)的信息是十分重要的一類.人類生存的地球這個三維空間中的萬物無不與空間位置相關(guān)，如何利用計算機(jī)處理空間相關(guān)信息是地理信息系統(tǒng)(geographicinformationsystem，簡稱GIS)產(chǎn)生和發(fā)展的原動力.GIS技術(shù)在國防、城市規(guī)劃、交通運(yùn)輸、環(huán)境監(jiān)測和保護(hù)等與國民經(jīng)濟(jì)乃至國家命脈相關(guān)的重要領(lǐng)域的成功應(yīng)用，極大地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，同時，也極大地刺激了GIS技術(shù)的迅速發(fā)展，使之成為世界各國激烈競爭的高科技熱點(diǎn)之一［1］.國家科委將其列入九五重中之重科技攻關(guān)項目.MAPGIS，VIEWGIS，CITYSTAR，GEOSTAR等一批優(yōu)秀國產(chǎn)GIS軟件已經(jīng)開始在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，成為國內(nèi)GIS市場一支不可忽視的力量.本文將側(cè)重從GIS技術(shù)的角度討論GIS的定義、研究內(nèi)容及研究動態(tài).1.GIS的定義和研究內(nèi)容1.1GIS的定義GIS是計算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測量學(xué)、地圖學(xué)等多門學(xué)科綜合的技術(shù).要給出GIS的準(zhǔn)確定義是困難的，因為GIS涉及的面太廣，站在不同的角度，給出的定義就不同.通常可以從4種不同的途徑來定義GIS［2］.(1)面向功能的定義.GIS是采集、存儲、檢查、操作、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的系統(tǒng).(2)面向應(yīng)用的定義.這種方式根據(jù)GIS應(yīng)用領(lǐng)域的不同，將GIS分為各類應(yīng)用系統(tǒng)，例如土地信息系統(tǒng)、城市信息系統(tǒng)、規(guī)劃信息系統(tǒng)、空間決策支持系統(tǒng)等.(3)工具箱定義方式.GIS是一組用來采集、存儲、查詢、變換和顯示空間數(shù)據(jù)的工具的集合.這種定義強(qiáng)調(diào)GIS提供的用于處理地理數(shù)據(jù)的工具.(4)基于數(shù)據(jù)庫的定義.GIS是這樣一類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它的數(shù)據(jù)有空間次序，并且提供一個對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的操作集合，用來回答對數(shù)據(jù)庫中空間實(shí)體的查詢.我們認(rèn)為，雖然GIS是一門多學(xué)科綜合的邊緣學(xué)科，但其核心是計算機(jī)科學(xué)，基本技術(shù)是數(shù)據(jù)庫、地圖可視化及空間分析(見圖1)；因此，可以這樣定義：GIS是處理地理數(shù)據(jù)的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計算機(jī)系統(tǒng).雖然GIS使用了地圖、可視化、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，但與CAD系統(tǒng)、計算機(jī)地圖系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等均有很大的區(qū)別.CAD系統(tǒng)提供交互式的圖形處理功能，以輔助象建筑、VLSI等人造對象的設(shè)計，其主要特點(diǎn)是設(shè)計者與計算機(jī)模型的交互.目前許多CAD開始支持對象的非圖形性質(zhì)，而GIS處理的數(shù)據(jù)大多來自現(xiàn)實(shí)世界，較之CAD的人造對象更為復(fù)雜，數(shù)據(jù)量更大.另外，CAD中的拓?fù)潢P(guān)系較為簡單.更重要的是，GIS強(qiáng)調(diào)對空間數(shù)據(jù)的分析，CAD這方面的功能要弱得多.計算機(jī)地圖系統(tǒng)側(cè)重于數(shù)據(jù)查詢、分類及自動符號化，具有輔助設(shè)計地圖和產(chǎn)生高質(zhì)量矢量形式的輸出機(jī)制.它強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)顯示而不是數(shù)據(jù)分析，地理數(shù)據(jù)往往缺少拓?fù)潢P(guān)系；另外，它與數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系通常是一些簡單的查詢.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是各種類型信息系統(tǒng)的核心.通用數(shù)據(jù)庫側(cè)重非圖形數(shù)據(jù)的優(yōu)化存儲與查詢，其圖形查詢與顯示功能極為有限，其數(shù)據(jù)分析功能也很有限.然而，數(shù)據(jù)庫的一些基本技術(shù)，如數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)檢索等，都在GIS中廣泛采用，成為GIS的核心技術(shù).由此可見，GIS已經(jīng)形成了一個獨(dú)立的、具有鮮明特色的研究領(lǐng)域.GIS的研究內(nèi)容很廣泛，下面我們從輸入、存儲、操作和分析、輸出4個方面來討論GIS的研究內(nèi)容.1.2GIS的研究內(nèi)容(1)輸入.地理數(shù)據(jù)如何有效地輸入到GIS中是一項瑣碎、費(fèi)時、代價昂貴的任務(wù)，大多數(shù)的地理數(shù)據(jù)是從低質(zhì)地圖輸入GIS.常用的方法是數(shù)字化和掃描.數(shù)字化的主要問題是低效率和高代價；掃描輸入則面臨另一個問題，掃描得到的柵格數(shù)據(jù)如何變換成GIS數(shù)據(jù)庫通常要求的點(diǎn)、線、面、拓?fù)潢P(guān)系屬性等形式.就這一領(lǐng)域目前的研究進(jìn)展而言，全自動的智能地圖識別短期內(nèi)沒有實(shí)現(xiàn)的可能；因而，交互式的地圖識別是矢量化方法的一種較為現(xiàn)實(shí)的途徑.市場上已有多種交互式矢量化軟件出售.目前GIS的輸入正在越來越多地借助非地圖形式，遙感就是其中的一種形式.遙感數(shù)據(jù)已經(jīng)成為GIS的重要數(shù)據(jù)來源.與地圖數(shù)據(jù)不同的是，遙感數(shù)據(jù)輸入到GIS較為容易，但如果通過對遙感圖象的解釋來采集和編譯地理信息則是一件較為困難的事情；因此，GIS中開始大量融入圖象處理技術(shù)，許多成熟的GIS產(chǎn)品，如MAPGIS中都具有功能齊全的圖象處理子系統(tǒng).地理數(shù)據(jù)采集的另一項主要進(jìn)展是GPS技術(shù).GPS可以準(zhǔn)確、快速地定位在地球表面的任何地點(diǎn)，因而，除了作為原始地理信息的來源外，GPS在飛行器跟蹤、緊急事件處理、環(huán)境和資源監(jiān)測、管理等方面有著很大的潛力.(2)存儲.GIS中的數(shù)據(jù)分為柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)兩大類，如何在計算機(jī)中有效存儲和管理這兩類數(shù)據(jù)是GIS的基本問題.在計算機(jī)高速發(fā)展的今天，盡管微機(jī)的硬盤容量已達(dá)到GB級，但計算機(jī)的存儲器對靈活、高效地處理地圖這類對象仍是不夠的.GIS的數(shù)據(jù)存儲卻有其獨(dú)特之處.大多數(shù)的GIS系統(tǒng)中采用了分層技術(shù)，即根據(jù)地圖的某些特征，把它分成若干層，整張地圖是所有層疊加的結(jié)果.在與用戶的交換過程中只處理涉及到的層，而不是整幅地圖，因而能夠?qū)τ脩舻囊笞鞒隹焖俜磻?yīng).地理數(shù)據(jù)存儲是GIS中最低層和最基本的技術(shù)，它直接影響到其他高層功能的實(shí)現(xiàn)效率，從而影響整個GIS的性能.基于微機(jī)平臺的MAPGIS能夠快速、高效地處理多達(dá)上萬幅的海量地圖庫，這不僅在國產(chǎn)GIS軟件中處于領(lǐng)先地位，即使與國外同類產(chǎn)品相比仍是其中佼佼者，這與MAPGIS較好地解決了地理數(shù)據(jù)的存儲問題密切相關(guān).(3)地理數(shù)據(jù)的操作和分析.GIS中對數(shù)據(jù)的操作提供了對地理數(shù)據(jù)有效管理的手段.對圖形數(shù)據(jù)(點(diǎn)、線、面)和屬性數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改等基本操作大多可借鑒CAD和通用數(shù)據(jù)庫中的成熟技術(shù)；有所不同的是GIS中圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)緊密結(jié)合在一起，形成對地物的描述，對其中一類數(shù)據(jù)的操作勢必影響到與之相關(guān)的另一類數(shù)據(jù)，因而操作帶來的數(shù)據(jù)一致性和操作效率問題是GIS數(shù)據(jù)操作的主要問題.地理數(shù)據(jù)的分析功能，即空間分析，是GIS得以廣泛應(yīng)用的重要原因之一.通過GIS提供的空間分析功能，用戶可以從已知的地理數(shù)據(jù)中得出隱含的重要結(jié)論，這對于許多應(yīng)用領(lǐng)域是至關(guān)重要的.GIS的空間分析分為兩大類：矢量數(shù)據(jù)空間分析和柵格數(shù)據(jù)空間分析.矢量數(shù)據(jù)空間分析通常包括：空間數(shù)據(jù)查詢和屬性分析，多邊形的重新分類、邊界消除與合并，點(diǎn)線、點(diǎn)與多邊形、線與多邊形、多邊形與多邊形的疊加，緩沖區(qū)分析，網(wǎng)絡(luò)分析，面運(yùn)算，目標(biāo)集統(tǒng)計分析.柵格數(shù)據(jù)空間分析功能通常包括：記錄分析、疊加分析、濾波分析、擴(kuò)展領(lǐng)域操作、區(qū)域操作、統(tǒng)計分析.(4)輸出.將用戶查詢的結(jié)果或是數(shù)據(jù)分析的結(jié)果以合適的形式輸出是GIS問題求解過程的最后一道工序.輸出形式通常有兩種：在計算機(jī)屏幕上顯示或通過繪圖儀輸出.對于一些對輸出精度要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域，高質(zhì)量的輸出功能對GIS是必不可少的.這方面的技術(shù)主要包括：數(shù)據(jù)校正、編輯、圖形整飾、誤差消除、坐標(biāo)變換、出版印刷等.2地理信息系統(tǒng)的發(fā)展動態(tài)近年來地理信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展迅速，其主要的原動力來自日益廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Φ乩硇畔⑾到y(tǒng)不斷提高的要求.另一方面，計算機(jī)科學(xué)的飛速發(fā)展為地理信息系統(tǒng)提供了先進(jìn)的工具和手段，許多計算機(jī)領(lǐng)域的新技術(shù)，如面向?qū)ο蠹夹g(shù)、三維技術(shù)、圖象處理和人工智能技術(shù)都可直接應(yīng)用到地理信息系統(tǒng)中［3］.下面我們對當(dāng)前地理信息系統(tǒng)研究中的幾個熱點(diǎn)研究領(lǐng)域作一介紹.2.1GIS中面向?qū)ο?objectoriented)技術(shù)研究面向?qū)ο蠓椒槿藗冊谟嬎銠C(jī)上直接描述物理世界提供了一條適合于人類思維模式的方法，面向?qū)ο蟮募夹g(shù)在GIS中的應(yīng)用，即面向?qū)ο蟮腉IS，已成為GIS的發(fā)展方向.這是因為空間信息較之傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫處理的一維信息更為復(fù)雜、瑣碎，面向?qū)ο蟮姆椒槊枋鰪?fù)雜的空間信息提供了一條直觀、結(jié)構(gòu)清晰、組織有序的方法，因而倍受重視［4］.圖2展示了面向?qū)ο蟮腉IS的一般結(jié)構(gòu).面向?qū)ο蟮腉IS較之傳統(tǒng)GIS有下列優(yōu)點(diǎn)：(1)所有的地物以對象形式封裝，而不是以復(fù)雜的關(guān)系形式存儲，使系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)良好、清晰；(2)以對象為基礎(chǔ)，消除了分層的概念；(3)面向?qū)ο蟮姆诸惤Y(jié)構(gòu)和組裝結(jié)構(gòu)使GIS可以直接定義和處理復(fù)雜的地物類型；(4)根據(jù)面向?qū)ο髄ate_binding(后編譯）的思想，用戶可以在現(xiàn)有抽象數(shù)據(jù)類型和空間操作箱上定義自己所需的數(shù)據(jù)類型和空間操作方法，增強(qiáng)系統(tǒng)的開發(fā)性和可擴(kuò)充性；(5)基于icon的面向?qū)ο蟮挠脩艚缑?，便于用戶操作和使?SmallworldGIS是目前面向?qū)ο驡IS中最為典型的代表.一些傳統(tǒng)的GIS也開始部分采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，如ARC/INFO7.0,Intergraph的TIGRIS,SYSTEM9,FACET系統(tǒng)等.面向?qū)ο蟮腉IS也存在一些尚待進(jìn)一步研究的問題：(1)大對象的操作仍受硬件條件的限制；(2)對象的獨(dú)立性與顆粒度問題；(3)矢量和柵格數(shù)據(jù)統(tǒng)一的、支持動態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和復(fù)合對象表示的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題.2.2時空系統(tǒng)(spatio_temporalsystem)傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)只考慮地物的空間特性，忽略了其時間特性.在許多應(yīng)用領(lǐng)域中，如環(huán)境監(jiān)測、地震救援、天氣預(yù)報等，空間對象是隨時間變化的，而這種動態(tài)變化的規(guī)律在求解過程中起著十分重要的作用.過去GIS忽略時態(tài)主要是受器件的限制，也有技術(shù)方面的原因.近年來，對GIS中時態(tài)特性的研究變得十分活躍，即所謂“時空系統(tǒng)”［5］.地物除了具有三維空間中的空間性質(zhì)外，如何刻畫時間維的變化也十分重要.通常把GIS的時間維分成處理時間維(transactiontimedimension)和有效時間維(validtimedimension).處理時間又稱數(shù)據(jù)庫時間或系統(tǒng)時間，它指在GIS中處理發(fā)生的時間.有效時間亦稱事件時間或?qū)嶋H時間，它指在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域事件出現(xiàn)的時間.根據(jù)處理時間和有效時間的劃分，可以把時空系統(tǒng)分為4類：靜態(tài)時空系統(tǒng)(staticSTsystem)、歷史時態(tài)系統(tǒng)(historicalSTsystem)、回溯時態(tài)系統(tǒng)(rollbackSTsystem)和雙時態(tài)系統(tǒng)(bitemporalSTsystem).(1)靜態(tài)時空系統(tǒng).它既不支持處理時間，也不支持有效時間，系統(tǒng)只保留應(yīng)用領(lǐng)域的一種狀態(tài)，比如當(dāng)前狀態(tài).(2)歷史時態(tài)系統(tǒng).它只支持有效時間，這種系統(tǒng)適用于事件實(shí)際發(fā)生的歷史對問題求解十分重要的應(yīng)用領(lǐng)域.(3)回溯時態(tài)系統(tǒng).它只支持處理時間，這種系統(tǒng)適用于信息系統(tǒng)的歷史對問題求解十分重要的應(yīng)用領(lǐng)域.(4)雙時態(tài)系統(tǒng).它同時支持處理時間和有效時間.處理時間記錄了信息系統(tǒng)的歷史，有效時間記錄了事件發(fā)生的歷史.時空系統(tǒng)主要研究時空模型，時空數(shù)據(jù)的表示、存儲、操作、查詢和時空分析.目前比較流行的作法是在現(xiàn)有數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上擴(kuò)充，如在關(guān)系模型的元組中加入時間，在對象模型中引入時間屬性.在這種擴(kuò)充的基礎(chǔ)上如何解決從表示到分析的一系列問題仍有待進(jìn)一步研究.2.3地理信息建模系統(tǒng)(geographicinformationmodellingsystem，簡稱GIMS)通用GIS的空間分析功能對于大多數(shù)的應(yīng)用問題是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因為這些領(lǐng)域都有自己獨(dú)特的專用模型，目前通用的GIS大多通過提供進(jìn)行二次開發(fā)的工具和環(huán)境來解決這一問題.如ARC/INFO提供的進(jìn)行二次開發(fā)的宏語言AML.二次開發(fā)工具的一個主要問題是它對于普通用戶而言過于困難.而GIS成功應(yīng)用于專門領(lǐng)域的關(guān)鍵在于支持建立該領(lǐng)域特有的空間分析模型.GIS應(yīng)當(dāng)支持面向用戶的空間分析模型的定義、生成和檢驗的環(huán)境，支持與用戶交互式的基于GIS的分析、建模和決策.這種GIS系統(tǒng)又稱為地理信息建模系統(tǒng).GIMS是目前GIS研究的熱點(diǎn)問題之一.目前實(shí)現(xiàn)通用GIS空間分析功能與各種領(lǐng)域?qū)Ｓ媚Ｐ偷慕Y(jié)合主要有兩種途徑.(1)松散耦合式.即除GIS外，借助其他軟件環(huán)境實(shí)現(xiàn)專用模型，其與GIS之間采用數(shù)據(jù)通訊的方式聯(lián)系.(2)嵌入式.即在GIS中借助GIS的通用功能來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用領(lǐng)域的專用分析模型.上述兩種方式總體上對用戶定義自己的專用模型的支持程度都是不夠的.目前的GIS離支持實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集定義、模型定義、模型生成和模型檢驗的全過程仍有相當(dāng)大的距離.GIMS的研究有幾個值得注意的動向.(1)面向?qū)ο笤贕IS中的應(yīng)用.面向?qū)ο蠹夹g(shù)用對象(實(shí)體屬性和操作的封裝)、對象類結(jié)構(gòu)(分類和組裝結(jié)構(gòu))、對象間的通訊來描述客觀世界，為描述復(fù)雜的三維空間提供了一條結(jié)構(gòu)化的途徑.這種技術(shù)本身就為模型的定義和表示提供了有效的手段，因而在面向?qū)ο驡IS基礎(chǔ)上研究面向?qū)ο蟮哪Ｐ投x、生成和檢驗，應(yīng)當(dāng)比在傳統(tǒng)GIS上用傳統(tǒng)方法要容易得多.(2)基于icon的用戶建模界面.建模過程中的對象和空間分析操作均以icon形式展示給用戶，用戶亦可自定義icon.用戶在對icon的定義、選擇和操作中完成模型的定義和檢驗.這種方法較之AML這類宏語言要方便和直觀得多.(3)GIS與其他的模型和知識庫的結(jié)合.這是許多應(yīng)用領(lǐng)域面臨的一個非常實(shí)際的問題，即存在GIS之外的模型和知識庫如何與GIS耦合成一個有機(jī)整體.2.4三維GIS的研究三維GIS是許多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)IS的基本要求.目前的GIS大多提供了一些較為簡單的三維顯示和操作功能，但這與真三維表示和分析還有很大差距.真正的三維GIS必須支持真三維的矢量和柵格數(shù)據(jù)模型及以此為基礎(chǔ)的三維空間數(shù)據(jù)庫，解決了三維空間操作和分析問題.主要研究的方向包括：(1)三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究，主要包括數(shù)據(jù)的有效存儲、數(shù)據(jù)狀態(tài)的表示和數(shù)據(jù)的可視化；(2)三維數(shù)據(jù)的生成和管理；(3)地理數(shù)據(jù)的三維顯示，主要包括三維數(shù)據(jù)的操作，表面處理，柵格圖象、全息圖象顯示，層次處理等.3結(jié)語地理信息系統(tǒng)近年發(fā)展迅速，其內(nèi)涵和外延正在不斷變化.最初的地理信息系統(tǒng)都是一些具體的應(yīng)用系統(tǒng)，充其量只能稱之為一門技術(shù).現(xiàn)在已發(fā)展成一個獨(dú)立的、充滿活力的新興學(xué)科，這已經(jīng)為大家所公認(rèn).地球信息科學(xué)從理論上講是解決地球信息問題，它的范圍包括從衛(wèi)星航空遙感或全球定位系統(tǒng)(GPS)接受信息，變換和校正后進(jìn)入空間數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫中的地理信息可以方便地檢索、查詢，在此數(shù)據(jù)庫和相關(guān)知識庫的基礎(chǔ)上能夠定義和生成各種領(lǐng)域?qū)Ｓ媚Ｐ?，如城市?guī)劃模型、災(zāi)害評價模型等；運(yùn)用這些模型對地理數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，并把分析結(jié)果或是決策咨詢建議以直觀、清晰的形式輸出.這一范圍包括了計算機(jī)科學(xué)、地圖學(xué)、航測、遙感等多種學(xué)科的交叉.總之，由于地理信息在人類生活和國民經(jīng)濟(jì)中的重要作用，地理信息系統(tǒng)在未來的幾十年中將保持高速發(fā)展的勢頭，成為高科技領(lǐng)域的核心技術(shù).參考文獻(xiàn)1CoppockJT,RhindDW.ThehistoryofGIS,geographicinformationsystem.London:LongmanInc,1991.21～392MaguireDJ.AnoverviewanddefinitionofGIS,geographicinformationsystem.London:LongmanInc,1991.9～193EgenhoferMJ,HerringJR.Advancesinspatialdatabases.In:Proceedingsof4thIntSymposiumonSSD''''95.［s.l.］:SpringerInc,1995.4張家慶，張軍.九十年代GIS軟件系統(tǒng)設(shè)計的思考.測繪學(xué)報，1994,23(2):127～1345WachowiczM,HealeyRC.TowardtemporalityinGIS,innovationinGIS.London:Taylor&FrancisLtd,1994.105～115