地理信息系統(tǒng)(數(shù)據(jù)庫)

時間：2022-12-16 22:30:01 | 來源：信息時代

時間：2022-12-16 22:30:01 來源：信息時代

    地理信息系統(tǒng) : 為獲取、存儲、檢索、分析和顯示空間定位數(shù)據(jù)而建立的計算機(jī)化的信息管理系統(tǒng)。它是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),采用地理模型分析方法,適時提供多種空間的和動態(tài)的地理信息,為地理研究和地理決策服務(wù)的計算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。
地理信息(geographic information)是地理信息系統(tǒng)處理的核心內(nèi)容,是指表征地理圈或地理環(huán)境固有要素或物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。在地理信息中,其位置通過空間數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識,這是地理信息區(qū)別于其他類型信息的最顯著的標(biāo)志。地理信息具有定位特征(由經(jīng)緯網(wǎng)等建立的地理坐標(biāo)來實(shí)現(xiàn)空間位置的標(biāo)識)、多維結(jié)構(gòu)特征(在二維空間的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多主題的第三維結(jié)構(gòu))和動態(tài)變化特征(時序特征)。
一個完整的GIS主要由四個部分構(gòu)成,即計算機(jī)硬件系統(tǒng)、計算機(jī)軟件系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)(或空間數(shù)據(jù))和系統(tǒng)開發(fā)、管理和操作人員。計算機(jī)系統(tǒng)(軟件和硬件)是其核心部分,空間數(shù)據(jù)反映GIS的地理內(nèi)容,而管理人員和用戶則決定系統(tǒng)的工作方式和信息表示方式。
地理信息系統(tǒng)按其內(nèi)容可以分為三大類: ①專題地理信息系統(tǒng)(thematic GIS): 是具有有限目標(biāo)和專業(yè)特點(diǎn)的地理信息系統(tǒng),為特定的專門目的服務(wù);②區(qū)域信息系統(tǒng)(regional GIS): 主要以空間區(qū)域綜合研究和全面的信息服務(wù)為目標(biāo); ③地理信息系統(tǒng)工具(GIS tools):是一組具有圖形圖像數(shù)字化、存儲管理、查詢檢索、分析運(yùn)算和多種輸出等地理信息系統(tǒng)基本功能的軟件包。這種類型劃分的方法源自地理科學(xué),但目前其邊界已經(jīng)變得越來越模糊。
地理信息系統(tǒng)的主要功能包括: 數(shù)據(jù)采集(data acquisition)、數(shù)據(jù)處理(data processing)、數(shù)據(jù)存儲與管理(storage and management)、空間查詢與分析(spatial query and analysis)、圖形化顯示與交互(display and interaction)。
隨著GIS及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用的多樣化,GIS正發(fā)展為GIS & T(geographic information science and technology),它包括三方面的內(nèi)容: ①地理信息科學(xué)(geographic information science ,GIScience):關(guān)于空間信息的本質(zhì)和空間信息技術(shù)應(yīng)用的基本科學(xué)問題; ②空間信息技術(shù)(geospatial technology):用于處理空間數(shù)據(jù)的信息技術(shù)的集合,支持從空間數(shù)據(jù)采集、存儲和管理、分析到顯示和輸出等一系列功能;③GIS & T應(yīng)用(application of GIS & T): 包括空間信息技術(shù)在政府、企業(yè)和軍事等方面的廣泛應(yīng)用。
1. 地理信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)
目前比較主要的地理信息標(biāo)準(zhǔn)是地理信息/地球信息科學(xué)專業(yè)委員會制定的ISO/TC211地理信息標(biāo)準(zhǔn)(http://www. statkart.no/isotc211)及OGC制定的Open GIS標(biāo)準(zhǔn)(http://www. opengis. org)。
ISO/TC 211是對與地球上位置直接或間接有關(guān)的物體或現(xiàn)象信息的結(jié)構(gòu)化標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)共分為25個部分,主要針對地理信息的內(nèi)容和相關(guān)的方法;各種數(shù)據(jù)管理的工具和服務(wù)及有關(guān)的請求、處理、分析、獲取、表達(dá); 以及在不同的用戶、系統(tǒng)平臺和位置上進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。
OpenGIS——開放的地理數(shù)據(jù)互操作規(guī)范(open geodata interoperation specification,OGIS)由美國OGC協(xié)會(OpenGIS Consortium—OpenGIS)提出。OGC是一個非贏利性組織,目的是促進(jìn)采用新的技術(shù)和商業(yè)方式來提高地理信息處理的互操作性(interoperablity)。GIS互操作(GIS interoperation)是指不同的GIS系統(tǒng)間與平臺無關(guān)的透明數(shù)據(jù)訪問、共享空間數(shù)據(jù)庫和其他服務(wù)。OpenGIS規(guī)范主要定義了三個模型: 開放的地理數(shù)據(jù)模型(open geodata model,OGM)、OpenGIS服務(wù)模型(OpenGIS services model,ICM)。
另外,美國聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會(FGDC,http://www.fgdc.gov)的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CSDGM是比較重要的空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),它是一個參考文件,向用戶說明數(shù)據(jù)獲取、使用和評價過程中需要的內(nèi)容,第二版CSDGM(1997年完成)包含7個主要子集和3個次要子集。ISO/TC211元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)就是以此為基礎(chǔ)制定的。
2. 地理信息系統(tǒng)應(yīng)用
地理信息系統(tǒng)與其他信息技術(shù)相結(jié)合,形成眾多地理信息系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù),網(wǎng)絡(luò)化、分布式成為當(dāng)前地理信息系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的主要趨勢,也使得地理信息系統(tǒng)具有更復(fù)雜、更強(qiáng)大的功能,更加專業(yè)化,應(yīng)用也更加廣泛。
3S集成技術(shù)是地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(remote sensing,RS)和全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)(global navigation satellite system,GNSS)技術(shù)的集成化、一體化的應(yīng)用,RS和GNSS向GIS提供或更新區(qū)域信息以及空間定位,GIS進(jìn)行相應(yīng)的空間分析,以便從RS和GNSS提供的數(shù)據(jù)中提取有用信息,并進(jìn)行綜合集成,使之成為決策的科學(xué)依據(jù)。
WebGIS即萬維網(wǎng)地理信息系統(tǒng),是利用Web技術(shù)來擴(kuò)展和完善地理信息系統(tǒng)的一種方式,可以通過Web實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)發(fā)布、空間查詢檢索和空間模型服務(wù)等應(yīng)用。
空間信息服務(wù)(GIService)是在現(xiàn)有GIS系統(tǒng)基礎(chǔ)之上,利用Web服務(wù)技術(shù)對GIS已有的數(shù)據(jù)及功能模塊進(jìn)行重新解析、包裝及組合。
網(wǎng)格地理信息系統(tǒng)(Grid GIS)是利用現(xiàn)有的網(wǎng)格技術(shù)、空間信息基礎(chǔ)設(shè)施、空間信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)范,構(gòu)建一個虛擬的空間信息管理與處理環(huán)境,將空間地理分布的、異構(gòu)的各種設(shè)備與系統(tǒng)進(jìn)行集成,從而為用戶提供一體化的空間信息應(yīng)用服務(wù)的智能化信息平臺。
地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛,主要的應(yīng)用方向包括資源清查、災(zāi)害監(jiān)測、土地管理、環(huán)境管理、城市規(guī)劃與管理、交通運(yùn)輸管理、軍事作戰(zhàn)指揮、宏觀決策等。而隨著地理信息系統(tǒng)的社會化,其應(yīng)用領(lǐng)域也日益拓展,國家管理與政策制定、選舉與分區(qū)等政治問題、健康與衛(wèi)生保健等成為新的應(yīng)用領(lǐng)域。
地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的社會化是其發(fā)展的必然趨勢,GIS技術(shù)在公眾生活中廣泛使用,并形成從空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)、GIS軟件生產(chǎn)與系統(tǒng)集成到GIS服務(wù)與工程監(jiān)理的規(guī)模化的GIS產(chǎn)業(yè)。在這一過程中,將產(chǎn)生新的政策制度,包括GIS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)與共享政策、GIS產(chǎn)業(yè)運(yùn)行規(guī)范以及相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用GIS的規(guī)定,同時也將帶來新的法律問題,如空間數(shù)據(jù)版權(quán)、空間數(shù)據(jù)保密、隱私權(quán)問題等。