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地理信息系統(tǒng)的基本技術(shù)與發(fā)展動(dòng)態(tài)
（作者未知） 2009/6/7
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?jī)?nèi)容，并且對(duì)當(dāng)前地理信息系統(tǒng)研究中的幾個(gè)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(jiǎn)要介紹.
關(guān)鍵詞 地理信息系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，空間數(shù)據(jù)庫(kù).
以計(jì)算機(jī)為核心的信息處理系統(tǒng)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(gè)三維空間中的萬(wàn)物無(wú)不與空間位置相關(guān)，如何利用計(jì)算機(jī)處理空間相關(guān)信息是地理信息系統(tǒng)(geographic information system，簡(jiǎn)稱GIS)產(chǎn)生和發(fā)展的原動(dòng)力.GIS技術(shù)在國(guó)防、城市規(guī)劃、交通運(yùn)輸、環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)等與國(guó)民經(jīng)濟(jì)乃至國(guó)家命脈相關(guān)的重要領(lǐng)域的成功應(yīng)用，極大地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，同時(shí)，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(guó)激烈競(jìng)爭(zhēng)的高科技熱點(diǎn)之一［1］.國(guó)家科委將其列入九五重中之重科技攻關(guān)項(xiàng)目.MAPGIS，VIEWGIS，CITYSTAR，GEOSTAR等一批優(yōu)秀國(guó)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(guó)內(nèi)GIS市場(chǎng)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?jī)?nèi)容及研究動(dòng)態(tài). 1.GIS的定義和研究?jī)?nèi)容 1.1 GIS的定義
GIS是計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測(cè)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?yàn)镚IS涉及的面太廣，站在不同的角度，給出的定義就不同.通�？梢詮�4種不同的途徑來(lái)定義GIS［2］.(1)面向功能的定義.GIS是采集、存儲(chǔ)、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(lái)采集、存儲(chǔ)、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(kù)的定義.GIS是這樣一類數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，它的數(shù)據(jù)有空間次序，并且提供一個(gè)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的操作集合，用來(lái)回答對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)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(jì)算機(jī)科學(xué)，基本技術(shù)是數(shù)據(jù)庫(kù)、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(jì)算機(jī)系統(tǒng).
雖然GIS使用了地圖、可視化、數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)，但與CAD系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)地圖系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)象的設(shè)計(jì)，其主要特點(diǎn)是設(shè)計(jì)者與計(jì)算機(jī)模型的交互.目前許多CAD開始支持對(duì)象的非圖形性質(zhì)，而GIS處理的數(shù)據(jù)大多來(lái)自現(xiàn)實(shí)世界，較之CAD的人造對(duì)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(jiǎn)單.更重要的是，GIS強(qiáng)調(diào)對(duì)空間數(shù)據(jù)的分析，CAD這方面的功能要弱得多.
計(jì)算機(jī)地圖系統(tǒng)側(cè)重于數(shù)據(jù)查詢、分類及自動(dòng)符號(hào)化，具有輔助設(shè)計(jì)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(kù)的聯(lián)系通常是一些簡(jiǎn)單的查詢.
數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是各種類型信息系統(tǒng)的核心.通用數(shù)據(jù)庫(kù)側(cè)重非圖形數(shù)據(jù)的優(yōu)化存儲(chǔ)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(kù)的一些基本技術(shù)，如數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、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(gè)獨(dú)立的、具有鮮明特色的研究領(lǐng)域.GIS的研究?jī)?nèi)容很廣泛，下面我們從輸入、存儲(chǔ)、操作和分析、輸出4個(gè)方面來(lái)討論GIS的研究?jī)?nèi)容. 1.2 GIS的研究?jī)?nèi)容
(1)輸入.地理數(shù)據(jù)如何有效地輸入到GIS中是一項(xiàng)瑣碎、費(fèi)時(shí)、代價(jià)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(wèn)題是低效率和高代價(jià)；掃描輸入則面臨另一個(gè)問(wèn)題，掃描得到的柵格數(shù)據(jù)如何變換成GIS數(shù)據(jù)庫(kù)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(dòng)的智能地圖識(shí)別短期內(nèi)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的可能；因而，交互式的地圖識(shí)別是矢量化方法的一種較為現(xiàn)實(shí)的途徑.市場(chǎng)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(lái)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(lái)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(guò)對(duì)遙感圖象的解釋來(lái)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（未完，下一頁(yè)）
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