地質(zhì)信息系統(tǒng)技術(shù)

一、內(nèi)容概述

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地質(zhì)信息系統(tǒng)（GIS），產(chǎn)生于20 世紀(jì)60 年代。它隨著人們對自然資源和環(huán)境的規(guī)劃管理工作的需要以及計算機(jī)制圖技術(shù)的應(yīng)用而誕生，是一種對大批量空間數(shù)據(jù)采集、存儲、管理、檢索、處理和綜合分析并以多種形式輸出結(jié)果的計算機(jī)系統(tǒng)。1965 年，W.L.Garrison首先提出了“地質(zhì)信息系統(tǒng)”這一術(shù)語，開創(chuàng)了這一新技術(shù)的發(fā)展史。此后，美國、加拿大、英國、澳大利亞等國均投入了大量人力、物力和財力，并逐步確立了他們在這一領(lǐng)域里的國際領(lǐng)先地位（黃潤秋，2001）。

二、應(yīng)用范圍及應(yīng)用實(shí)例

1.GIS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著人口的急劇增長，經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和自然資源的大量消耗，不僅生態(tài)環(huán)境惡化，而且導(dǎo)致自然災(zāi)害（包括地質(zhì)災(zāi)害）頻繁發(fā)生。美國、印度等國是世界上地質(zhì)災(zāi)害較為嚴(yán)重的國家，地質(zhì)災(zāi)害具有類型多、分布廣和成災(zāi)強(qiáng)度高的特點(diǎn)。這些地質(zhì)災(zāi)害大部分發(fā)生在承災(zāi)能力較低的地區(qū)，給當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)和社會穩(wěn)定構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。地質(zhì)災(zāi)害是地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量低劣的表現(xiàn)，它的頻發(fā)不僅反映了自然地質(zhì)環(huán)境的脆弱性，而且反映了人類工程經(jīng)濟(jì)活動與地質(zhì)環(huán)境間矛盾的激化。要使人類工程經(jīng)濟(jì)活動與地質(zhì)環(huán)境之間保持較為協(xié)調(diào)的關(guān)系，就必須對地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行評價，以了解不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中區(qū)域地質(zhì)環(huán)境的基本態(tài)勢和變化趨勢，為環(huán)境管理和城市規(guī)劃等提供依據(jù)，但傳統(tǒng)技術(shù)手段已不能完全應(yīng)付迅速反應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害。地質(zhì)信息系統(tǒng)作為當(dāng)前高科技發(fā)展的產(chǎn)物，集圖形、圖像與屬性數(shù)據(jù)管理、處理、分析、輸入輸出等功能為一體，應(yīng)是當(dāng)前地質(zhì)環(huán)境評價與地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測的強(qiáng)有力工具（趙金平等，2004）。

GIS 技術(shù)的產(chǎn)生是計算機(jī)技術(shù)和信息化發(fā)展的共同產(chǎn)物。是管理和研究空間數(shù)據(jù)的技術(shù)系統(tǒng)?？梢匝杆俚孬@取滿足應(yīng)用需要的信息，能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示處理的結(jié)果（曹修定等，2007）。國外尤其是發(fā)達(dá)國家在GIS應(yīng)用與地質(zhì)災(zāi)害研究方面已做了很多工作。從20世紀(jì)60年代至今，GIS技術(shù)的應(yīng)用也從數(shù)據(jù)管理、多源數(shù)據(jù)集數(shù)字化輸入和繪圖輸出，到DEM或DTM模型的使用，到GIS結(jié)合災(zāi)害評價模型的擴(kuò)展分析，到GIS與決策支持系統(tǒng)（DSS）的集成，到網(wǎng)絡(luò)GIS，逐步發(fā)展深入應(yīng)用（黃潤秋，2001）。

印度Roorkee大學(xué)地球科學(xué)系的R.P.Gupta和B.C.Joshi（1990）用GIS方法對喜馬拉雅山麓的Ramganga Catchment地區(qū)進(jìn)行滑坡災(zāi)害危險性分帶。該項研究基于多源數(shù)據(jù)集，如航空像片、MSS磁帶數(shù)據(jù)、MSS圖像、假彩色合成圖像及各種野外數(shù)據(jù)，包括地質(zhì)、構(gòu)造、地形、土地利用及滑坡分布。以上數(shù)據(jù)需要進(jìn)行數(shù)字、圖像等處理，然后解譯繪制出專題平面圖，包括地質(zhì)圖（巖性與構(gòu)造）、滑坡分布圖、土地利用圖等。這些圖件經(jīng)數(shù)字化及有關(guān)數(shù)據(jù)都存儲在GIS系統(tǒng)中，找出與滑坡災(zāi)害評價相關(guān)的因素，如滑坡活動與巖性的關(guān)系，滑坡活動與土地利用的關(guān)系，不同斜坡類型的滑坡分布情況，滑坡分布與主要斷裂帶的距離關(guān)系。經(jīng)過統(tǒng)計及經(jīng)驗分析，引入一個滑坡危險系數(shù)（LNRF）。LNRF值越大，表示該地滑坡災(zāi)害發(fā)生的危險性越高。并且對LNRF的3個危險級別分別賦予0、1、2三個權(quán)重。考慮到滑坡的發(fā)生是多個因素綜合作用的結(jié)果，故調(diào)用GIS的疊加分類模型，將各因素的權(quán)重疊加，得到綜合圖件，圖上反映的是每個地區(qū)的權(quán)重總和。根據(jù)給定標(biāo)準(zhǔn)，即可在這張圖上勾繪出滑坡災(zāi)害危險性分區(qū)圖。

荷蘭ITC的C.J.Van Westen和哥倫比亞IGAC的J.B.Alzate Bonilla（1990）基于GIS對山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行分析。他們在數(shù)據(jù)采集、整理方面做了大量工作，建立了一套完整的數(shù)據(jù)庫。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)出了分析評價模型，如斜坡穩(wěn)定性分析模型，其主要功能是計算斜坡穩(wěn)定的安全系數(shù)。另外，兩位學(xué)者還利用GIS所生成的數(shù)字高程模型（DEM），開發(fā)出了一部山區(qū)落石滾落速率計算模型，并據(jù)此繪出了研究區(qū)內(nèi)落石速率分區(qū)圖（黃潤秋，2001）。

美國科羅拉多州立大學(xué)Mario Mejia-Navarro和Ellen E.Wohl（1994）在哥倫比亞的麥德林地區(qū)，用GIS進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害和風(fēng)險評估（姜作勤，2008）。利用GIS對麥德林地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了分析和研究，重點(diǎn)考慮了基巖和地表地質(zhì)條件、構(gòu)造地質(zhì)條件、氣候、地形、地貌單元及其形成作用、土地利用和水文條件等因素。根據(jù)各因素的組成成分和災(zāi)害之間的對應(yīng)關(guān)系，把每一種因素細(xì)分為不同范疇等級，借助于GIS軟件（GRASS）的空間信息存儲、緩沖區(qū)分析、DEM模型及疊加分析等功能，對有關(guān)滑坡、洪水和河岸侵蝕等災(zāi)害傾向地區(qū)進(jìn)行了災(zāi)害分析，并對某一具體事件各構(gòu)成因素的脆弱性進(jìn)行評價。

同樣是美國科羅拉多州立大學(xué)Mario Mejia-Navarro博士后等人（1996）將GIS技術(shù)與決策支持系統(tǒng)（DSS）結(jié)合，利用GIS（主要是地質(zhì)資源分析系統(tǒng)GRASS軟件）及工程數(shù)學(xué)模型建立了自然災(zāi)害及風(fēng)險評估的決策支持系統(tǒng)并應(yīng)用在科羅拉多州的Glenwood Springs地區(qū)（姜作勤等，2001）。應(yīng)用GIS建立指標(biāo)數(shù)據(jù)庫，并建立基于GIS的多個控制變量的權(quán)重關(guān)系式。對泥石流、洪水、地面沉降、由風(fēng)引起的火災(zāi)等災(zāi)種進(jìn)行了災(zāi)害敏感性分析、脆弱性分析及風(fēng)險評估，輔助政府部門做出決策。

美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）已把加強(qiáng)城市地質(zhì)災(zāi)害研究列為21世紀(jì)初的重要工作，借助GIS編制美國主要城市地區(qū)多種災(zāi)害的數(shù)字化圖件，這種做法與西歐國家的城市地質(zhì)工作的總趨勢一致。其中，美國科羅拉多州格倫伍德斯普林市的城市地質(zhì)災(zāi)害評價項目最具代表性。由于該市位于山區(qū)河谷地區(qū)，崩滑流地質(zhì)災(zāi)害制約著城市的發(fā)展，為此，城市規(guī)劃部門委托科羅拉多州立大學(xué)，開展了GIS地質(zhì)災(zāi)害易損性和風(fēng)險評價編圖研究，最終按14種土地利用適宜性等級，對評價區(qū)進(jìn)行了土地利用區(qū)劃，圈出了未來城市發(fā)展的適宜地段和高風(fēng)險區(qū)，在此基礎(chǔ)上建立了城市整體化決策支持系統(tǒng)。

綜上所述，可以看出，國外尤其是發(fā)達(dá)國家將 GIS 應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害研究起步較早（表1），研究程度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們，此方面的應(yīng)用也隨著GIS技術(shù)的自身發(fā)展而深入（黃潤秋，2001）。

2.GIS在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

地質(zhì)信息系統(tǒng)與現(xiàn)代地球及其相關(guān)科學(xué)日益增長的需求相適應(yīng)，以處理地球上任何具有空間方位的海量信息為特征，具定量、定時、定位等優(yōu)點(diǎn)，近10年來已在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中得到廣泛應(yīng)用。一個區(qū)域各種地質(zhì)資料（圖形、圖像、文字、邏輯、數(shù)值）的GIS分析實(shí)際上代表該區(qū)域現(xiàn)階段較為客觀的總認(rèn)識。目前，野外收集資料、數(shù)據(jù)建庫、GIS分析等尚存在規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題，GIS本身解決諸多專業(yè)性較強(qiáng)地質(zhì)問題的能力亦不足。但GIS的進(jìn)一步發(fā)展與完善必將使地質(zhì)礦產(chǎn)勘查進(jìn)入一個數(shù)字化的新時期（周軍等，2002）。

GIS因解決地質(zhì)問題而產(chǎn)生，其雛形可以追溯到20 世紀(jì)60 年代。加拿大測量學(xué)家R.F.Tomlinson首先于1963年提出地質(zhì)信息系統(tǒng)這一術(shù)語，建成世界上第一個GIS即加拿大GIS（CGIS）一并應(yīng)用于資源管理與規(guī)劃。1970～1976年間美國聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局建成50多個信息系統(tǒng)并進(jìn)行綜合地質(zhì)研究，德國在1986 年建成DASCH系統(tǒng)，瑞典、日本等國也陸續(xù)建有自己的GIS。GIS的發(fā)展與計算機(jī)科學(xué)的高速發(fā)展并行，主要發(fā)生在過去的20年中，而近10年來發(fā)展更快（周軍等，2002）。

表1 國外GIS在地質(zhì)環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害研究中的應(yīng)用

GIS因解決地質(zhì)問題而產(chǎn)生，其雛形可以追溯到20 世紀(jì)60 年代。加拿大測量學(xué)家R.F.Tomlinson首先于1963年提出地質(zhì)信息系統(tǒng)這一術(shù)語，建成世界上第一個GIS即加拿大GIS（CGIS）一并應(yīng)用于資源管理與規(guī)劃。1970～1976年間美國聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局建成50多個信息系統(tǒng)并進(jìn)行綜合地質(zhì)研究，德國在1986 年建成DASCH系統(tǒng)，瑞典、日本等國也陸續(xù)建有自己的GIS。GIS的發(fā)展與計算機(jī)科學(xué)的高速發(fā)展并行，主要發(fā)生在過去的20年中，而近10年來發(fā)展更快（周軍等，2002）。

ArcInfo與ArcView GIS是當(dāng)前最流行的兩個軟件包，為美國ESRI（Environmental Systems Research Institute，Inc.）的重要產(chǎn)品，被許多國家官方確定為國土資源、地質(zhì)、環(huán)境等管理、研究的主要地質(zhì)信息系統(tǒng)。ESRI始建于1969年，由Jack Dansermond和Laura Dangermond用自己平時積蓄的1100美元起步，經(jīng)過20世紀(jì)70年代的艱苦奮斗，1981年推出新型ArcInfo，1986年微機(jī)版的PC ArcInfo投入市場，1991 年又一力作ArcView GIS問世。1981年ESRI在其Redlands總部召開首次用戶會議，僅18人到場，而1998年的用戶大會有來自90個國家的8000多位代表。

ESRI的發(fā)展史反映了GIS從無到有、從弱到強(qiáng)、迅速成長壯大的發(fā)展歷程，也從一個側(cè)面顯示出GIS巨大的市場潛力和難以估量的應(yīng)用價值。

據(jù)悉，1995年市場上有報價的GIS 軟件已達(dá)上千種，但主要占據(jù)市場的不過10 余種。除上述提到的ArcInfo與ArcView GIS外，國外的GIS代表作還有MapInfo、ErMapper、Idrisi Endas、Erdas、Genamap、Spans、Tigris等。

GIS已在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中得到廣泛應(yīng)用，并取得許多矚目成果。美國、加拿大、澳大利亞早在1985～1989年就將其應(yīng)用于地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查和填圖。目前，澳大利亞開始利用筆記本電腦以數(shù)字形式采集野外地質(zhì)數(shù)據(jù)，建立有關(guān)數(shù)據(jù)庫，借助ArcInfo與ArcViewGIS編制第二代地質(zhì)圖件。

三、資料來源

曹修定，阮俊等.2007.GIS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)中的應(yīng)用.中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，18（3）：112～115

黃潤秋.2001.面向21世紀(jì)地質(zhì)環(huán)境管理及地質(zhì)災(zāi)害評價的信息技術(shù).國土資源科技管理，18：30～34

姜作勤.2008.國內(nèi)外區(qū)域地質(zhì)調(diào)查全過程信息化的現(xiàn)狀與特點(diǎn).地質(zhì)通報，27（7）：956～964

姜作勤，張明華.2001.野外地質(zhì)數(shù)據(jù)采集信息化所涉及的主要技術(shù)及其進(jìn)展.中國地質(zhì)，28（2）：36～42

趙金平，焦述強(qiáng).2004.基于GIS的地質(zhì)環(huán)境評價在國外的研究現(xiàn)狀.南通工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），3（2）：46～50

周軍，梁云.2002.地理信息系統(tǒng)及其在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用.西安工程學(xué)院學(xué)報，24（2）：47～50

有誰知道國內(nèi)外的GIS平臺有哪些以及其運(yùn)用什么技術(shù)，有何優(yōu)缺點(diǎn)？

不然不然，作為一個GIS行業(yè)的老技術(shù)人員我告訴你，國內(nèi)和國外的差異在于，國外一直在不斷專研技術(shù)，而國內(nèi)在技術(shù)一定程度上開始不斷的銷售低技術(shù)含量的東西，熱和普及是不健康的！

你的問題太泛，我舉一個例子吧

國外有個技術(shù)叫做差分，這個技術(shù)是用差分設(shè)備對GPS信號做二次編輯修正，從而提升精度到1.5-3米，但是國內(nèi)用的很少，即使有用，也是用2片芯片做精度調(diào)整，精度其實(shí)在3-20米，所以我們在做系統(tǒng)開發(fā)的時候，總是用軟件做修正，你看很多導(dǎo)航軟件，做的好的是位置在路上正常顯示，比如凱立德，如果不好，顯示就在外邊荒野里了，這個不是說軟件開發(fā)者不想做好，是水平和硬件設(shè)計者的工作沒有完全提升和認(rèn)真的問題

還有，國外的GIS技術(shù)目前走向應(yīng)用了，比如西門子有個技術(shù)是GIS病人監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，把醫(yī)療設(shè)備技術(shù)和gis技術(shù)有機(jī)融合，效果非常好，但是我們做了2年了，苦于沒有人看好這個點(diǎn)，因為大家全說GIS成熟普及了，沒有什么掘金點(diǎn)，其實(shí)我們的起點(diǎn)和目前狀態(tài)非常低！

GIS技術(shù)在國內(nèi)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

0 引言

隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展、空間技術(shù)的日新月異及計算機(jī)圖形學(xué)理論的日漸完善，GIS（Geographic Information System）技術(shù)也日趨成熟，并且逐漸被人們所認(rèn)識和接受。近年來，GIS被世界各國普遍重視，尤其是“數(shù)字地球”概念的提出，使其核心技術(shù)GIS更為各國政府所關(guān)注。目前，以管理空間數(shù)據(jù)見長的GIS已經(jīng)在全球變化與監(jiān)測、軍事、資源管理、城市規(guī)劃、土地管理、環(huán)境研究、農(nóng)作物估產(chǎn)、災(zāi)害預(yù)測、交通管理、礦產(chǎn)資源評價、文物保護(hù)、濕地制圖以及政府部門等許多領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。當(dāng)前GIS正處于急劇發(fā)展和變化之中，研究和總結(jié)GIS技術(shù)發(fā)展，對進(jìn)一步開展GIS研究工作具有重要的指導(dǎo)意義。因此，本文就目前GIS技術(shù)的研究現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢進(jìn)行總結(jié)和分析。

1 GIS研究現(xiàn)狀及其分析

1.1 GIS研究現(xiàn)狀

世紀(jì)90年代以來，由于計算機(jī)技術(shù)的不斷突破以及其它相關(guān)理論和技術(shù)的完善，GIS在全球得到了迅速的發(fā)展。在海量數(shù)據(jù)存儲、處理、表達(dá)、顯示及數(shù)據(jù)共享技術(shù)等方面都取得了顯著的成效，其概括起來有以下幾個方面[1]：①硬件系統(tǒng)采用服務(wù)器/客戶機(jī)結(jié)構(gòu)，初步形成了網(wǎng)絡(luò)化、分布式、多媒體GIS；②在GIS的設(shè)計中，提出了采用“開放的CIS環(huán)境”的概念，最終以實(shí)現(xiàn)資源共享、數(shù)據(jù)共享為目標(biāo)；③高度重視數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與數(shù)據(jù)質(zhì)量的問題，并已形成一些較為可行的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；④面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已經(jīng)問世，正在發(fā)展稱之為“對象——關(guān)系DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）”；⑤以CIS為核心的“3S”技術(shù)的逐漸成熟，為資源與環(huán)境工作提供了空間數(shù)據(jù)新的工具和方法；⑥新的數(shù)學(xué)理論和工具采用CIS，使其信息識別功能、空間分析功能得以增強(qiáng)等等。

在GIS技術(shù)不斷發(fā)展下，目前GIS的應(yīng)用已從基礎(chǔ)信息管理與規(guī)劃轉(zhuǎn)向更復(fù)雜的區(qū)域開發(fā)、預(yù)測預(yù)報，與衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合用于全球監(jiān)測，成為重要的輔助決策工具。據(jù)有關(guān)部門估計，目前世界上常用的GIS軟件己達(dá)400多種[2].國外較著名的GIS軟件產(chǎn)品有[3]：Auotodesk系列產(chǎn)品、Arc/Info、MapInfo及其構(gòu)件產(chǎn)品、Intergraph、Microstation等，還有Web環(huán)境下矢量地圖發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如XML、GML、SVG等等。我國GIS軟件研制起步較晚，比較成熟的測繪軟件主要有南方CASS，MapGIS，GeoStar，SuperMap等。盡管現(xiàn)存的GIS軟件很多，但對于它的研究應(yīng)用，歸納概括起來有二種情況：一是利用GIS系統(tǒng)處理用戶的數(shù)據(jù)；二是在GIS的基礎(chǔ)上，利用它的開發(fā)函數(shù)庫二次開發(fā)用戶專用的GIS軟件。目前已成功應(yīng)用包括資源管理、自動制圖、設(shè)施管理、城市和區(qū)域規(guī)劃、人口和商業(yè)管理、交通運(yùn)輸、石油和天然氣、教育、軍事等九大類別的一百多個領(lǐng)域。在美國及發(fā)達(dá)國家，GIS的應(yīng)用遍及環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害預(yù)測、城市規(guī)劃建設(shè)、政府管理等眾多領(lǐng)域。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，加速了GIS應(yīng)用的進(jìn)程，在城市規(guī)劃管理、交通運(yùn)輸、測繪、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮r重要的作用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1.2 當(dāng)前GIS發(fā)展存在的主要問題

基于以上GIS技術(shù)現(xiàn)狀研究，本文分析認(rèn)為GIS技術(shù)在模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方面存在著不足，一定程度上制約了GIS技術(shù)的發(fā)展。

（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面存在的問題

目前通用的GIS主要有矢量、柵格或兩者相加的混合系統(tǒng)，即使是混合系統(tǒng)實(shí)際上也是將兩類數(shù)據(jù)分開存儲，當(dāng)需要執(zhí)行不同的任務(wù)時采用不同的數(shù)據(jù)形式。在矢量結(jié)構(gòu)方面，其缺點(diǎn)是處理位置關(guān)系（包括相交、通過、包含等）相當(dāng)費(fèi)時，且缺乏與DEM和RS直接結(jié)合的能力。在柵格結(jié)構(gòu)方面，存在著柵格數(shù)據(jù)分辨率低，精度差；難以建立地物間的拓?fù)潢P(guān)系；難以操作單個目標(biāo)及柵格數(shù)據(jù)存貯量大等問題[4].

（2）GIS模型存在的問題

傳統(tǒng)GIS模型是按照計算機(jī)的方法對客觀世界地理空間不自然的分割和抽象，使得人們認(rèn)知地理空間的認(rèn)知模型與計算機(jī)中的數(shù)據(jù)模型不能形成良好的對應(yīng)關(guān)系，難以表達(dá)復(fù)雜的地理實(shí)體，更難滿足客觀世界的整體特征要求。在GIS軟件開發(fā)中，如果語義分割不合理，將難以有效表達(dá)地理空間實(shí)體間的關(guān)系，這就導(dǎo)致較深層次的分析、處理操作難以實(shí)現(xiàn)。隨著GIS應(yīng)用需求領(lǐng)域的不斷開拓及計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，對空間數(shù)據(jù)模型和空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，使得傳統(tǒng)的地理空間數(shù)據(jù)模型力不從心，逐漸暴露其弊端。

目前，面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型一定程度上解決了傳統(tǒng)GIS數(shù)據(jù)模型的某些不足，但是OODB（面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫）目前仍未在市場以及關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用方面被廣泛接受，因為OODB作為一個DBS還不太成熟，如缺少完全非過程性的查詢語言以及視圖、授權(quán)、動態(tài)模式更新和參數(shù)化性能協(xié)調(diào)等；且OODB與RDB之間缺少應(yīng)有的兼容性，因而使得大量的已建立起來的龐大的RDB客戶不敢輕易地去選擇OODB.

（3）其他方面亟待解決的問題

當(dāng)前，GIS正處在一個大變革時期，GIS的進(jìn)一步發(fā)展還面臨不少問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面[5]：①GIS設(shè)計與實(shí)現(xiàn)的方法學(xué)問題。在GIS設(shè)計與實(shí)現(xiàn)過程中缺乏面向?qū)ο蟮恼J(rèn)知方法學(xué)和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法學(xué)的指導(dǎo)，導(dǎo)致GIS軟件系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性差；②GIS的功能問題。當(dāng)前以數(shù)據(jù)采集、存儲、管理和查詢檢索功能為主的GIS，不能滿足社會和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展在空間分析、預(yù)測預(yù)報、決策支持等方面的要求，直接影響到GIS的應(yīng)用效益和生命力；③三維GIS模型及可視化問題。目前大多數(shù)GIS軟件的圖形顯示是基于二維平面的，即使是三維效果顯示也是采用DEM的方法來處理表達(dá)地形的起伏，涉及到地底下真三維的自然和人工現(xiàn)象顯得無能為力。

2 GIS未來發(fā)展趨勢

2.1數(shù)據(jù)管理方面

（1）多比例尺、多尺度和多維空間數(shù)據(jù)的表達(dá)[6]

對于多比例尺數(shù)據(jù)的顯示，將運(yùn)用影像金字塔技術(shù)、細(xì)節(jié)分層技術(shù)和地圖綜合等技術(shù)；而為了實(shí)現(xiàn)GIS的動態(tài)、實(shí)時和三維可視化，出現(xiàn)存儲真三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)的3D GIS和真四維時空GIS，這其中涉及了空間數(shù)據(jù)的海量存儲、時空數(shù)據(jù)處理與分析以及快速廣域三維計算與顯示等多項理論與技術(shù)[7].

（2）三庫一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方向

空間數(shù)據(jù)庫向著真正面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型和圖形矢量庫、影像柵格庫和DEM格網(wǎng)庫三庫一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展[8].這種三庫一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)改變了以圖層為處理基礎(chǔ)的組織方式，實(shí)現(xiàn)了直接面向空間實(shí)體的數(shù)據(jù)組織，使多源空間數(shù)據(jù)的錄入與融合成為了可能，從而為GIS與遙感技術(shù)的集成創(chuàng)造了條件。

（3）基于空間數(shù)據(jù)倉庫（Spatial Data warehouse）的海量空間數(shù)據(jù)管理的研究

空間數(shù)據(jù)量非常大，而且數(shù)據(jù)大都分散在政府、私人機(jī)構(gòu)、公司的各個部門，數(shù)據(jù)的管理與使用就變得非常復(fù)雜，但這些空間數(shù)據(jù)又具有極大的科學(xué)價值和經(jīng)濟(jì)價值，因此大多數(shù)發(fā)達(dá)國家都比較重視空間數(shù)據(jù)倉庫的建立工作，許多研究機(jī)構(gòu)和政府部門都參與到空間數(shù)據(jù)倉庫建立的研究工作。

（4）利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進(jìn)行知識發(fā)現(xiàn)

空間數(shù)據(jù)挖掘是從空間數(shù)據(jù)庫中抽取隱含的知識、空間關(guān)系以及其他非顯式的包含在空間數(shù)據(jù)庫中但以別的模式存在的信息供用戶使用，這是GIS應(yīng)用的較高層次。由于目前空間數(shù)據(jù)的組織與管理仍局限于二維、靜態(tài)、單時相，且仍以圖層為處理基礎(chǔ)，因此，當(dāng)前的GIS軟件和空間數(shù)據(jù)庫還不能有效地支持?jǐn)?shù)據(jù)挖掘。

2.2技術(shù)集成方面

（1）“3S”集成

“3S”是GPS（全球定位系統(tǒng)）、RS（遙感）和GIS的簡稱，“3S”集成是指將遙感、空間定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)這三種對地觀測技術(shù)有機(jī)地集成在一起。地理信息是一種信息流，RS、GPS和GIS中任何一個系統(tǒng)都只側(cè)重于信息流特征中的一個方面，而不能滿足準(zhǔn)確、全面地描述地理信息流的要求。因此，無論從物質(zhì)運(yùn)動形式、地學(xué)信息的本質(zhì)特征還是“3S”各自的技術(shù)特征來說，“3S”集成都是科技發(fā)展的必然結(jié)果。

目前，“3S”集成還僅限于兩兩結(jié)合方式，這是“3S”集成的初級和基礎(chǔ)起步階段，其核心是GIS與RS的結(jié)合。這種兩兩結(jié)合雖然優(yōu)于單一系統(tǒng)，但是仍然存在以下缺陷。將“3S”進(jìn)行集成從而形成一體化的信息技術(shù)體系是非常迫切的。這種集成包括空基“3S”集成和地基“3S”集成，即在硬件方面建立具有同步獲取涉譜數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的高重復(fù)觀測能力的平臺，而在軟件方面使GIS支持?jǐn)?shù)據(jù)封裝，同時解決圖形和圖像數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理問題。

（2）GIS與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）是一種最有效地模擬人在自然環(huán)境中視、聽、動等行為的高級人機(jī)交互技術(shù)，是當(dāng)代信息技術(shù)高速發(fā)展和集成的產(chǎn)物。從本質(zhì)上說，虛擬現(xiàn)實(shí)就是一種先進(jìn)的計算機(jī)用戶接口，通過計算機(jī)建立一種仿真數(shù)字環(huán)境，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形、聲音和接觸感受，利用多種傳感設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，用戶可以如同在真實(shí)世界那樣“處理”計算機(jī)系統(tǒng)所產(chǎn)生的虛擬物體。將虛擬和重建逼真的、可操作的地理三維實(shí)體，GIS用戶在客觀世界的虛擬環(huán)境中能更有效的管理、分析空間實(shí)體數(shù)據(jù)。因此，開發(fā)虛擬GIS已成為GIS發(fā)展的一大趨勢。

（3）分布式技術(shù)、萬維網(wǎng)與GIS的結(jié)合[9]

目前，隨著Internet技術(shù)的迅猛發(fā)展，其應(yīng)用已經(jīng)深人到各行各業(yè)，作為與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的GIS也不例外，它們的結(jié)合產(chǎn)生了web GIS.當(dāng)前Web GIS系統(tǒng)已經(jīng)得到迅速的發(fā)展，到1999年1月，僅在美國出現(xiàn)的這類系統(tǒng)就有23種之多。又由于客戶端可能會采用新的應(yīng)用協(xié)議，因此也被認(rèn)為是Internet GIS.

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，分布式計算的優(yōu)勢日益凸顯，GIS與分布式技術(shù)結(jié)合也就成為必然，它們的結(jié)合即構(gòu)成了分布式CIS.它就是指利用最先進(jìn)的分布式計算技術(shù)來處理分布在網(wǎng)絡(luò)上的異構(gòu)多源的地理信息，集成網(wǎng)絡(luò)上不同平臺上的空間服務(wù)，構(gòu)建一個物理上分布，邏輯上統(tǒng)一的GIS.它與傳統(tǒng)GIS最大的區(qū)別在于它不是按照系統(tǒng)的應(yīng)用類別、運(yùn)行環(huán)境劃分的，而是按照系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分布特征和針對其中數(shù)據(jù)處理的計算特征而分類的。

（4）移動通信技術(shù)與CIS的結(jié)合發(fā)展[10]

WAP/WML技術(shù)作為無線互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個熱點(diǎn)，已經(jīng)顯示了其巨大的應(yīng)用前景和市場價值。WAP柳ML技術(shù)與GIS技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了移動GIS（Mobile GIS）應(yīng)用和無線定位服務(wù)LBS（Location一basedServices）。通過WAR/WML技術(shù)，移動用戶幾乎可以在任何地方、時間獲得網(wǎng)絡(luò)提供的各種服務(wù)。無線定位服務(wù)將提供一個機(jī)會使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進(jìn)人到主流的IT技術(shù)領(lǐng)域里。大多數(shù)的分析家都認(rèn)為，到2010年，無線網(wǎng)絡(luò)將成為全球數(shù)據(jù)傳送的主要途徑。GIS的未來將會由其機(jī)動性所決定。

當(dāng)前用于地理信息交互的語言還不足以完成真正的“設(shè)備無關(guān)接口”的互操作。各種移動設(shè)備對于從地理信息服務(wù)器所獲得的信息，其表現(xiàn)方式是各不相同的，用戶輸人方式也不相同。因此，對于不同的移動設(shè)備需要一種統(tǒng)一的標(biāo)記語言。無線定位服務(wù)將提供一個機(jī)會使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進(jìn)人到主流的IT技術(shù)領(lǐng)域里：大多數(shù)的分析家都認(rèn)為，到2010年，無線網(wǎng)絡(luò)將成為全球數(shù)據(jù)傳送的主要途徑。GIS的未來將會由其機(jī)動性所決定。

（5）GIS與決策支持系統(tǒng)（DSS）的集成[11]

決策支持系統(tǒng)（Decision Support System，簡稱DSS）是以管理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、控制論、行為科學(xué)和人下智能為基礎(chǔ)，運(yùn)用信息仿真和計算手段為基礎(chǔ)，綜合利用現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)庫、信息和模型來輔助決策者或決策分析人員解決結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化問題，甚至非結(jié)構(gòu)化問題的人機(jī)交互系統(tǒng)。

目前，絕大多數(shù)的GIS還僅限于圖形的分析處理，缺乏對復(fù)雜空間問題的決策支持，而目前絕大多數(shù)的DSS則無法向決策者提供一個友好的可視化的決策環(huán)境。因此，將GIS與DSS相集成，最終形成空間決策支持系統(tǒng)（SDSS），借助GIS強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)處理分析功能，并在DSS中嵌入空間分析模塊，從而輔助決策者求解復(fù)雜的空間問題，這是GIS應(yīng)用向較高層次的發(fā)展。其中SDSS中知識的表達(dá)、獲取和知識推理以及模型庫、知識庫、數(shù)據(jù)庫三庫接口的設(shè)計是啞待解決的關(guān)鍵問題。

2.3 發(fā)展歷程方面

自20世紀(jì)60年代世界上第一個GIS——加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS）問世以來，經(jīng)過40年的發(fā)展，GIS經(jīng)歷了三個階段的發(fā)展。目前，隨著第三代互聯(lián)網(wǎng)的提出與實(shí)施，以及計算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的飛速發(fā)展，GIS即將步入第四代GIS發(fā)展階段。

第四代GIS軟件將在數(shù)據(jù)組織、存儲、檢索和運(yùn)算等方面發(fā)生革命性的變革。數(shù)據(jù)組織應(yīng)該是面向空間實(shí)體的，空間位置只是實(shí)體眾多屬性中的一類，它應(yīng)和其它屬性有機(jī)地組織在一起并統(tǒng)一存放：“關(guān)系”概念和“關(guān)系運(yùn)算”應(yīng)該加以擴(kuò)充，應(yīng)該包括空間關(guān)系及其運(yùn)算；傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化查詢語言應(yīng)該擴(kuò)充，把空間關(guān)系及其查詢包括在里面；以倒排表為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫索引機(jī)制應(yīng)該擴(kuò)展，建立至少包括拓?fù)潢P(guān)系在內(nèi)的新的索引機(jī)制；數(shù)據(jù)存儲機(jī)制應(yīng)該適應(yīng)空間數(shù)據(jù)提取和計算的要求等。只有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)真正的一體化存儲和處理，才能自由地、方便地、快速地實(shí)現(xiàn)人們所期望的處理功能。在功能上，第四代GIS軟件應(yīng)該具備支持?jǐn)?shù)字地球（區(qū)域、城市）的能力，成為OS、DBMS之上的主要應(yīng)用集成平臺，它具有統(tǒng)一的海量存儲、查詢和分析處理能力、一定的三維和時序處理能力、強(qiáng)大的應(yīng)用集成能力和靈活的操縱能力，且具有一定的虛擬現(xiàn)實(shí)表達(dá)。

3 結(jié)束語

通過以上對GIS現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的分析，可以看出，GIS作為信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，正以前所未有的速度向前發(fā)展。把握當(dāng)前GIS的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及不足，有利于人們預(yù)見GIS的發(fā)展趨勢，站在更高更遠(yuǎn)的角度去揚(yáng)長避短，較好地促進(jìn)GIS技術(shù)的快速發(fā)展。隨著地理信息系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的建立和數(shù)字化住處產(chǎn)品在全世界的普及，GIS將深人到各行各業(yè)以至千家萬戶，成為人們生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)和生活中不可缺少的工具和助手。

gis可以做哪些神奇的

GIS已經(jīng)愈來愈多地為世界各國地質(zhì)調(diào)查部門所采用，并在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、區(qū)域礦產(chǎn)資源與環(huán)境評價、礦產(chǎn)資源與礦權(quán)管理中發(fā)揮越來越重要作用。

GIS（Geographic Information System）地理信息系統(tǒng)。顧名思義，地理信息系統(tǒng)是處理地理信息的系統(tǒng)。地理信息是指直接或間接與地球上的空間位置有關(guān)的信息，又常稱為空間信息。一般來說，GIS可定義為："用于采集、存儲、管理、處理、檢索、分析和表達(dá)地理空間數(shù)據(jù)的計算機(jī)系統(tǒng)，是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)"。從GIS系統(tǒng)應(yīng)用角度，可進(jìn)一步定義為："GIS由計算機(jī)系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)和用戶組成，通過對地理數(shù)據(jù)的集成、存儲、檢索、操作和分析，生成并輸出各種地理信息，從而為土地利用、資源評價與管理、環(huán)境監(jiān)測、交通運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、城市規(guī)劃以及政府部門行政管理提供新的知識，為工程設(shè)計和規(guī)劃、管理決策服務(wù)"（陳述彭，1999）。

人類生活在地球上，80%以上的信息與地球上的空間位置有關(guān)。GIS的出現(xiàn)是信息技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展到一定程度的必然產(chǎn)物。地理信息系統(tǒng)萌芽于上世紀(jì)的60年代。1962年，加拿大的Roger F. Tomlinson提出利用數(shù)字計算機(jī)處理和分析大量的土地利用地圖數(shù)據(jù)，并建議加拿大土地調(diào)查局建立加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS），以實(shí)現(xiàn)專題地圖的疊加、面積量算、自然資源的管理和規(guī)劃等；與此同時，美國的Duane F. Marble在美國西北大學(xué)研究利用數(shù)字計算機(jī)研制數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)，以支持大規(guī)模城市交通研究，并提出建立地理信息系統(tǒng)的思想。70年代是地理信息系統(tǒng)走向?qū)嵱玫陌l(fā)展期。美國、加拿大、英國、西德、瑞典和日本等國對GIS的研究均投入了大量人力、物力和財力。到1972年CGIS全面投入運(yùn)行與使用，成為世界上第一個運(yùn)行型的地理信息系統(tǒng)；在此期間美國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展了50多個地理信息系統(tǒng)，用于獲取和處理地質(zhì)、地理、地形和水資源信息；1974年日本國土地理院開始建立數(shù)字國土信息系統(tǒng)，存儲、處理和檢索測量數(shù)據(jù)、航空像片信息、行政區(qū)劃、土地利用、地形地質(zhì)等信息；瑞典在中央、區(qū)域和城市三級建立了許多信息系統(tǒng)，如土地測量信息系統(tǒng)、斯德哥爾摩地理信息系統(tǒng)、城市規(guī)劃信息系統(tǒng)等。但由于當(dāng)時的GIS系統(tǒng)多數(shù)運(yùn)行在小型機(jī)上，涉及的計算機(jī)軟硬件、外部設(shè)備及GIS軟件本身的價格都相當(dāng)昂貴，限制了GIS的應(yīng)用范圍。

80年代是GIS的推廣應(yīng)用階段，由于計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，在性能大幅度提高的同時，價格迅速下降，特別是工作站和個人計算機(jī)的出現(xiàn)與完善，使GIS的應(yīng)用領(lǐng)域與范圍不斷擴(kuò)大。GIS與衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合，開始用于全球性問題的研究，如全球變化和全球監(jiān)測、全球沙漠化、全球可居住區(qū)評價、厄爾尼諾現(xiàn)象及酸雨、核擴(kuò)散及核廢料等(李德仁，1994)；從土地利用、城市規(guī)劃等宏觀管理應(yīng)用，深入到各個領(lǐng)域解決工程問題，如環(huán)境與資源評價、工程選址、設(shè)施管理、緊急事件響應(yīng)等。在這一時期，出現(xiàn)了一大批代表性的GIS軟件，如ARC／INFO、GENAMAP、SPANS、MAPINPO、ERDAS、Microstation等，其中ARC／INFO已經(jīng)愈來愈多地為世界各國地質(zhì)調(diào)查部門所采用，并在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、區(qū)域礦產(chǎn)資源與環(huán)境評價、礦產(chǎn)資源與礦權(quán)管理中發(fā)揮越來越重要作用。

90年代為GIS的用戶時代，隨著地理信息產(chǎn)業(yè)的建立和數(shù)字化信息產(chǎn)品在全世界的普及，GIS成為了一個產(chǎn)業(yè)，投入使用的GIS系統(tǒng)，每2～3年就翻一番，GIS市場的增長也很快。目前，GIS的應(yīng)用在走向區(qū)域化和全球化的同時，己滲透到各行各業(yè)，涉及千家萬戶，成為人們生產(chǎn)、生活、學(xué)習(xí)和工作中不可缺少的工具和助手。與此同時，GIS也從單機(jī)、二維、封閉向開放、網(wǎng)絡(luò)(包括Web GIS)、多維的方向發(fā)展。

我國地理信息系統(tǒng)方面的工作始于80年代初。地理信息系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)展階段的標(biāo)志是第七個五年計劃的開始，地理信息系統(tǒng)研究作為政府行為，正式列入國家科技攻關(guān)計劃，開始了有計劃、有組織、有目標(biāo)的科學(xué)研究、應(yīng)用實(shí)驗和工程建設(shè)工作。許多部門同時展開了地理信息系統(tǒng)研究與開發(fā)工作。1994年中國GIS協(xié)會在北京成立，標(biāo)志中國GIS行業(yè)已形成一定規(guī)模。九五期間，國家將地理信息系統(tǒng)的研究應(yīng)用作為重中之重的項目予以支持，1996年，為支持國產(chǎn)GIS軟件的發(fā)展，原國家科委開始組織軟件評測，并組織應(yīng)用示范工程。這一系列的舉措極大的促進(jìn)了國產(chǎn)GIS軟件的發(fā)展與GIS的應(yīng)用。1998年，國產(chǎn)軟件打破國外軟件的壟斷，在國內(nèi)市場的占有率達(dá)25%。同年，在抽樣調(diào)查25個省市19個行業(yè)的1000多個單位中，全部使用了地理信息系統(tǒng)(秦其明、袁勝元，2001)。地理信息系統(tǒng)在資源調(diào)查、評價、管理和監(jiān)測，在城市的管理、規(guī)劃和市政工程、行政管理與空間決策、災(zāi)害的評估與預(yù)測、地籍管理及土地利用，在交通、農(nóng)業(yè)、公安等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 2. 地理信息系統(tǒng)的組成

GIS的應(yīng)用系統(tǒng)由五個主要部分構(gòu)成，即硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員和方法。

當(dāng)前名稱：國外對gis技術(shù)的研究 國外對gis技術(shù)的研究現(xiàn)狀
本文路徑：http://jinyejixie.com/article14/dopside.html

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