地理信息系統范文10篇

摘要：改革開放之后，我國的經濟呈現出迅猛的發展態勢，對于很多行業也起到了極大的帶動作用，與此同時在現代工程建設過程當中，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出良好的發展勢頭，正在邁向自動化、模塊化與數字化方向發展。在測繪工程當中，地理信息系統作為重要的技術支撐，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量。下文主要結合實踐，探討分析測繪工程當中地理信息系統的應用，希望能為有關人士提供一些參考作用。

關鍵詞：地理信息系統；地理測繪；應用

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

1地理信息系統

1.1地理信息系統概述。地理信息系統（GeographicInformationSystem）簡稱GIS，作為一種重要的測繪技術手段，發揮著越來越重要的作用。應用地理信息系統進行測繪工作當中，主要是利用計算機軟硬件，來獲取地球整體與局部相應的地理數據以及資源，信息和參數等，借助特定格式開展數據分析與管理，而且可以根據人們的需求，及時的輸出地理信息相關數據，信息圖形等，使測繪工作效率大幅增強。地理信息系統目前已經成為現實空間世界表達模擬，分析處理空間數據的重要工具，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，伴隨近年來計算機技術的高速發展和普及應用，基于地理信息系統（GIS）及其基礎上發展起來的“數字城市”與“數字地球”在人類生產生活當中，發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當中，人員是最為重要的組成部分，開發人員應當對GIS被執行的各種任務充分定義，對處理程序進行開發，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。數據，準確可靠的數據，對于查詢與分析結果有著至關重要的影響。硬件，硬件性能優劣，數據處理效果，和使用便捷性與相應的輸出方式。軟件，不僅含有GIS軟件，同時還涉及很多數據庫，數據統計分析和處理，繪圖等各種程序。過程，GIS應當明確定義，統一的方法來確保結果的正確性與可驗證性。1.2地理信息系統的特點。（1）地理信息系統有著非常高的效率，與傳統測繪形式相比，該系統是借助計算機系統來進行運行，使人力投入量大幅減少，能夠更加精準高效的采集各種地理信息數據，有效控制和減少采集數據的時間和測繪時間投入，保證工作效率。（2）地理信息系統有著很強的時效性，過去測繪工作開展過程當中，都是利用人工手段來采集相關數據，并進行分析，倘若地理環境發生改變，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數據，對測繪結果造成影響，以至于測繪結果和出現偏差，應用地理信息系統，能夠更加全面的監控測繪地點，根據測繪地點環境條件改變，予以及時的更新和數據分析，確保測繪結果的精準性與有效性。（3）地理信息系統有著非常高的測繪精度，而且該系統，是一個相對完整而又獨立的科學系統，可以實時的監控相關數據并進行更新，該系統在應用過程當中利用計算機程序，來實現測繪制圖、制表工作，和現實非常接近[3]。

2地理信息系統在測繪中的功能

摘要:地理信息系統（GIS）可實現對空間數據的分析和處理。可在地質礦產勘查中構建出成熟完善的礦產信息數據體系，為地質礦產勘查工作的開展提供數據支持，進而提高地質礦產勘查的效率和水平。闡述GIS的概念及其在地質礦產勘查中的作用，并結合實例對GIS在地質礦產勘查中的具體應用進行分析，為相關從業人員提供有價值的參考。

關鍵詞:地理信息系統;地質礦產勘查;具體應用

目前，我國在地質礦產勘查上投入了大量的財力、人力和物力，若礦產資源勘查所獲取的信息不準確，則會造成人力資源和經濟資源的不必要損失。而利用計算機、通訊和多媒體等諸多先進技術所建立起的地理信息系統，其在地質礦產勘查中的應用，不僅可為礦產資源勘查提供可靠的數據信息，還可依據相關信息對礦產資源開采工作進行評估，在一定程度上提高了地質礦產勘查的效率，同時也是實現礦產企業經濟效益最大化的技術保障。

1地理信息系統（GIS）的概述

1.1GIS的概念。GIS的基礎是地理空間數據庫。其是在計算機、通訊等先進技術的支持下，綜合運用系統工程學和信息學的理論知識，對有一定空間結構特性的數據進行科學分析和管理，且為授權用戶提供管理、決策等功能的系統。其基本功能實現流程如圖1所示。GIS可為項目勘察提供精細的地形圖和地質圖，且可實現對各種圖形數據和專業數據的統一管理，同時為多個平臺提供相應的數據信息。1.2GIS在地質礦產勘查中的作用。GIS的應用和發展，實現了數據信息和數據圖像的收集、分析、存儲、再現。其所具備的數據分析功能使得地質礦產勘查工作的簡便、準確成為了可能。其在地質礦產勘查中的作用具體表現為以下幾個方面：①完善的數據庫系統。GIS是1種可以實現數據輸入、數據輸出，圖片輸入、圖片輸出的計算機系統。地理信息系統可將數據圖像和數據信息的收集、管理、分析、儲存、再現等各種功能綜合起來，再根據具體操作實現圖像、數據分析和處理的計算機軟硬件系統。在整個地質礦產勘查過程中，地質勘查工作人員可以將具體的數據信息或數據圖像輸入到該系統中，利用系統強大的信息處理能力構建相應的數學模型，與此同時，還可對這些模型進行空間分割，進行空間模擬等，提升礦產勘查的工作效率；②先進的空間分析功能。與傳統的地質礦產勘查技術相比，地理信息系統具備強大的空間分析功能，該功能可使得其在空間上對地質狀況進行科學的定量和分析；③數據模擬分析功能。地理信息系統有著強大的數據模擬和數據分析功能，比如在處理地震數據時，可實現數據的疊加、拓撲等。

2地理信息系統（GIS）在地質礦產勘查中的應用

〖摘要〗測繪工作是為國民經濟建設服務的一項基礎性、前期性和公益性的工作。測繪技術的發展，給測繪管理工作提出了新的課題。傳統的測繪管理方法（包括行業管理、技術管理、生產管理、測繪資料管理及對外提供服務等）已不能滿足現代技術發展的需要。本文就利用計算機技術、網絡技術、辦公自動化技術及GIS技術建設省級基礎地理信息系統的有關問題提出作者的初步見解。

關鍵詞基礎地理信息系統

一、引言

隨著電子技術、計算機技術及現代測繪技術的發展，GPS技術給傳統的大地測量技術帶來了革命性的變化。數字攝影測量技術使傳統的航測技術產生了根本的變革。以GIS、GPS、RS為代表的3S的技術給測繪業帶來了前所未有的機遇和挑戰。國家測繪局以發展數字化測繪技術為起點，以推廣3S技術應用為龍頭，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字化測繪技術生產示范基地，并將發展地理信息產業確定為測繪行業的發展方向和歸宿，1995年底，國家基礎地理信息中心正式成立，同時在原來技術工作的基礎上，開始籌建國家基礎地理信息系統。

**地區的GIS技術應用屬全國較早的省份之一，北海市規劃局、北海市土地局、南寧市土地局、柳州市規劃局等均已建立或正在建設自己的地理信息系統。在測繪系統，3S技術應用起步雖然較晚，但經過各方面的共同努力，進步很快。以**測繪局為代表的數字化測繪生產技術已基本形成生產規模，GPS應用技術已比較成熟，**綜合區情地理信息系統建設工作進展順利，其它專題GIS技術開發與應用正在起步，數字攝影測量技術將在今后幾年的1：5萬、1：1萬地形圖更新建庫工作中得到廣泛應用。

測繪技術的發展，給測繪管理工作提出了新的課題。測繪行業管理、技術管理、生產管理、測繪產品（成果、資料）管理及對外提供服務等，無論從哪方面來說，傳統的管理方法均不能滿足現代技術發展的需要。形勢的發展對基礎地理信息提出了迫切要求。利用計算機技術、網絡技術、辦公自動化技術及GIS技術，建設**基礎地理信息系統，必須提到議事日程。本文就有關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展。

摘要：地理信息系統技術可以應用于其他技術領域，稱為GIS技術，同時可以完成空間數據分析和處理任務。在地質和礦物勘探中使用該技術可以提高礦物勘探的效率，并促進勘探工作的成功完成。因此，就地理信息系統在地質礦產勘查中的應用展開了討論和研究，希望將這種技術應用到更廣泛的領域。

關鍵詞：地理信息系統；地質礦產勘查；分析研究

隨著互聯網技術的日趨成熟和發展，地質礦產勘查工作的勘查技術也與時俱進，技術不斷進步，確保了礦產勘查的效率。如今，我國的地理信息系統是借助互聯網技術，通信技術和多媒體技術構建的，并且還廣泛用于地質和礦物勘探行業，并且有相應的科學理論的支持，也就是說，如果沒有相當先進和完整的理論作為基礎，那么地質和礦物勘探工作將難以順利完成。

1地理信息系統與地質礦產勘查概述

1.1地理信息系統

在調查地球的空間位置的過程中，有必要使用由人員，設備，數據等組成的空間信息系統，只有該信息系統才能保證地質和礦物勘探作業的高效率。在地理信息系統中，每個元素都會影響勘探結果，因此構成地理信息系統的每個元素必須有效地發揮自己的作用。只有這樣，才能確保地理和礦物勘探數據的準確性。可以保證下一步，一切都可以順利進行。地理信息系統功能強大，不僅可以實現信息數據的存儲、操作和管理，還可以實現信息數據的描述和識別功能，因此可以廣泛應用于地理環境和地質領域。

摘要：為了提高該領域的作業效率，增加礦產資源勘查中的技術含量，地理信息系統的應用，可促使礦產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手段，并為地理信息系統應用范圍的擴大打下基礎。文章將對地理信息系統在礦產資源勘查領域中的應用進行闡述。

關鍵詞：地理信息系統；礦產資源；勘查領域；應用；技術手段

1地理信息系統概述及其在礦產資源勘查領域中的應用價值

1.1地理信息系統概述。所謂的地理信息系統，可簡稱為GIS，是指在地球地理空間位置的基礎上，充分地利用硬件、數據、軟件、人員等要素而組成的空間信息系統。同時，通過對結合地理學與地圖學以及遙感和計算機科學等不同學科知識的整合利用，豐富了地理信息系統內涵，增加了且在空間信息分析和處理方面的技術優勢，也能使相關地圖的視覺化效果更加顯著。1.2地理信息系統在礦產資源勘查領域中的應用價值。礦產資源勘查領域中，應重視地理信息系統應用，有利于增強礦產資源勘查結果準確性，提升其勘查領域發展中的信息化水平；關注地理信息系統應用，可使礦產資源勘查領域中的相關作業開展更具科學性，豐富勘查資料；通過對地理信息系統應用方面的思考，也能為礦產資源勘查方式優化方面提供技術支持，并使其勘查領域可處于穩定、高效的發展狀態，全面提高勘查成果的整合利用效率。

2地理信息系統在礦產資源勘查領域中的應用要點

基于礦產資源勘查領域中地理信息系統的應用研究，需要明確相關的應用要點，促使相關的研究內容更加豐富，提升相應研究成果的利用價值。2.1地質圖像制作方面的應用。為了增強礦產資源勘查效果，實現其勘查領域科學發展目標，在地質圖像制作中應用地理信息系統，給予其制作質量提高方面有效的技術保障。（1）借助地理信息系統的應用優勢，對礦產資源勘查區域豐富的地質信息進行整合利用，并在三維空間中完成相應的分析及處理工作，為相應的地質圖像制作方面提供參考依據，促使其制作質量更加可靠，從而提升這類圖像在礦產資源勘查中的利用價值；（2）作為礦產資源地質勘查中制圖方面的主要平臺，地理信息系統實際作用的發揮，可為地質圖像制作提供信息資源，且能在專業分析模型的支持下，完成好這類圖像制作工作，滿足礦產資源勘查領域發展方面的實際要求，更好地適應信息化時代的形勢變化。2.2勘察資料管理方面的應用。礦產資源勘查領域中的資料管理是否有效，與其勘查效果是否顯著、質量是否可靠等密切相關。因此，在加強礦產資源勘查資料管理的過程中，應考慮地理信息系統的應用，以便實現專業化管理。（1）利用地理信息系統能夠對礦產地質勘查資料進行文本錄入、數字化的圖形掃描處理，利用數據庫，對相關信息進行分類，從而達到分層次的統一管理，有利于增強這方面勘查資料管理中的專業性；（2）通過對地理信息系統引入及應用方面的綜合考慮，可實現礦產資源勘查領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，實現礦產資源地質勘查資源利用價值最大化及科學管理，提高技術含量，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）地質定量分析方面的應用。礦產資源地質勘查過程中，利用地理信息系統檢測、分析以及評價地質時，可以對礦產資源的信息數據庫進行合理的利用，自動形成專業的分析模型，實現對礦產資源地質的定量分析，為后續的作業計劃實施提供參考信息，且能細化這類資源地質勘查內容。同時，地理信息系統支持下的礦產資源地質定量分析，有利于提高其勘查精度，促進該勘查領域發展。（2）在豐富礦產資源地質勘查技術手段、降低其勘查問題發生率的過程中，需要應用地理信息系統，進而通過對礦產資源信息的存儲、管理等，實現相應的勘查工作目標。同時，地理信息系統中空間分析模型的作用發揮，可改善礦產資源地質勘查狀況，且能實現對礦產資源時空分布方面的遠程監控，針對性地開展這方面的勘查作業。

摘要：礦業地理信息系統是實現礦山信息化的最重要的工具之一，該系統的應用可以提高采礦工作效率，礦產企業為了提高競爭力，更好的適應社會發展，以實現傳統礦業向現代化礦業的轉變。

關鍵詞：礦業地理信息系統；應用現狀；發展趨勢

1礦業地理信息系統的概述

所謂的礦業地理信息系統又可以稱為地學信息系統，它是一種非常重要的空間信息系統，而且具有特定的作用，一般情況下，礦業地理信息系統的正常運行都必須要由計算機的軟件和硬件系統作為支撐，然后對地球的表層，包括礦區地層的空間地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析，并且根據礦企實際需求來進行顯示和描述的一個技術系統。從嚴格的意義上來講，礦業地理信息系統是一個具有信息系統空間專業形式的數據管理系統，具有集中儲存操作顯示地理參考數據的一個計算機系統，可以根據數據庫里面的某一個位置，進行數據的識別和分析。目前各種類型的礦業地理信息系統，在運行的過程當中，必須要完成大量的地形數據分析，只有在將這些任務進行完成的前提下，才能夠在日常生活當中給予人們幫助。但是就我們了解到的情況來看，現在的礦業地理信息系統技術在研究方面主要注重于如何對空間數據處理的復雜問題進行解決，以及針對空間數據的顯示問題進行解決等等。在對礦業地理信息系統進行推廣的過程當中存在較多的障礙，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，就是礦業地理信息系統的數據分析能力還不足，不能夠滿足礦企資源開采的各種需求。

2礦業地理信息系統發展狀況

與國外的發達國家相比，我國礦業地理信息系統研究的起步時間相對較晚，但是經過長時間的研究及探索之后，也取得了較為明顯的成果。

當前國內許多地方的城市化發展進程在加快，因此城市測繪需要有更高的標準與要求。城市測繪技術應用傳統技術已難以滿足當前城市快速發展對測繪需要，迫切需要引入新的技術。地理信息系統由于具有多種優勢，可以應用于城市測繪工作中，推動了城市測繪工作的發展。

1地理信息系統應用于城市測繪體現出的優勢

1．1具有更高的測量效率

地理信息系統應用于測結合不需要估讀數據，省去了儀器的調節，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、繪制出所測區域的地形，提高了測量的效率。

1．2數據精度高

傳統模式下的城市測繪，測繪人員不論采用什么樣的方法，都難以控制測繪結果的有效性，影響到數據的準確性和科學性。應用地理信息系統，不僅可以實現大范圍內的測量，測量的有效性與作用范圍遠超出于傳統的測量方式，還可以實現衛星定位，可以捕捉軌道上的運動物體，在具體的測繪中，衛星聯系地面接收器，系統采用平面掃描的方式，提高了測量數據的真實性和客觀性。由于地理信息系統的應用，測量的精度和準確性得以提升。

【摘要】提出了基于客戶/服務器結構的地理信息系統集成平臺總體結構，探討了基于元數據的地理信息系統數據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數據庫，提出了應用符合3NF范式的關系數據庫進行模型管理的模式，在此基礎上探討了地理信息系統可視化建模工具。

【關鍵詞】地理信息系統集成平臺框架結構GIS數據集成平臺GIS模型集成平臺可視化建模工具

1引言

近年來，隨著GIS應用的廣泛和深入建立了一大批地理信息系統。隨著網絡技術的發展和實際的需要，這些分散的系統要求集成運行，以實現信息共享，提高運行效率。在國家“八五”攻關中就開展了這方面的研究[1，2]，在“九五”攻關中對系統實用化和運行業務化提出了更高的要求。地理信息系統集成的重要性得到普遍的認識[3，4]。

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

在計算機集成制造（ComputerIntegratedManufactureSystem，CIMS）領域，集成基礎結構或集成平臺的概念得到廣泛的應用，集成平臺被認為是實現企業信息集成、功能集成所需的基本信息處理和通信公共服務的集合[5]。IBM公司基于系統使能器（Enabler）的集成平臺在企業應用中獲得極大成功[6]，中國在CIMS應用中也廣泛使用集成平臺技術[7]，收到巨大的經濟和社會效益。

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，自然災害的發生率逐漸提高。我國幅員遼闊，地形地貌復雜，人口眾多，是世界上受自然災害危害最嚴重的國家之一，洪澇、泥石流、山體滑坡、地震等自然災害對人民的生命和財產造成了不可估量的損失。而大部分自然災害通常都具有突發性，不容易預測，因此盡快提升對自然災害的監測預警能力至關重要。地理信息系統（geographicinformationsystem，簡稱GIS）是重要的空間信息系統，是在計算機硬件和軟件的支持下，對自然資源中的地理要素數據進行采集、儲存，進而對空間信息數據進行分析和處理，同時能夠對其特征進行可視化顯示和科學描述的技術系統[1]。近年來，隨著技術的愈發成熟，地理信息系統已經被廣泛應用于各個領域，如社會服務和基礎建設等方面；其在自然資源領域的應用也很廣泛，包括自然資源管理、土地規劃、生態環境管理、林業資源調查等。由于地理信息系統擁有極強的空間綜合分析和動態預測能力，可以高效地作出最符合地理要素的空間決策，其在自然災害預警中的作用被逐漸重視。本文探討地理信息系統在自然災害預警中的應用。

二、GIS在自然災害預警中的應用

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

三、結語

地理信息系統在自然災害預警中的應用意義重大。一方面，立足于系統數據庫，依托于系統的信息分析和處理能力，地理信息系統有助于地理空間數據和氣候、災害數據的聯合應用，提高了數據的使用效率；另一方面，通過對數據進行分析形成的風險評估算法和災害模擬模型，為自然災害的預警提供準確和科學的支撐，有效提升了自然災害的科學預警水平，減輕預警壓力和難度，提高預警效率和成果。地理信息系統在自然災害預警中能夠發揮持續有效的作用，為有關部門的決策人員提供強有力的科學支撐。在今后的防災減災工作中，技術人員可以充分挖掘地理信息系統的功能，使其能夠被更廣泛更深入地應用于自然災害預警中，并依托大數據和遙感技術、全球定位技術、云計算等技術，提高我國自然災害預警的綜合能力和科學水平。

摘要從結構功能上分析了地理信息系統的概念及主要研究內容，并且對當前地理信息系統研究中的幾個熱點研究領域，如面向對象技術、三維技術、圖象處理和人工智能技術等作了簡要介紹.關鍵詞地理信息系統，計算機系統，空間數據庫.以計算機為核心的信息處理系統技術是二次世界大戰后科技革命的主要標志之一.在信息的諸多類型中與空間相關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，如何利用計算機處理空間相關信息是地理信息系統(geographicinformationsystem，簡稱GIS)產生和發展的原動力.GIS技術在國防、城市規劃、交通運輸、環境監測和保護等與國民經濟乃至國家命脈相關的重要領域的成功應用，極大地推動了社會生產力的發展，同時，也極大地刺激了GIS技術的迅速發展，使之成為世界各國激烈競爭的高科技熱點之一［1］.國家科委將其列入九五重中之重科技攻關項目.MAPGIS，VIEWGIS，CITYSTAR，GEOSTAR等一批優秀國產GIS軟件已經開始在許多領域得到廣泛應用，成為國內GIS市場一支不可忽視的力量.本文將側重從GIS技術的角度討論GIS的定義、研究內容及研究動態.1.GIS的定義和研究內容1.1GIS的定義GIS是計算機科學、地理學、測量學、地圖學等多門學科綜合的技術.要給出GIS的準確定義是困難的，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、分析和顯示地理數據的系統.(2)面向應用的定義.這種方式根據GIS應用領域的不同，將GIS分為各類應用系統，例如土地信息系統、城市信息系統、規劃信息系統、空間決策支持系統等.(3)工具箱定義方式.GIS是一組用來采集、存儲、查詢、變換和顯示空間數據的工具的集合.這種定義強調GIS提供的用于處理地理數據的工具.(4)基于數據庫的定義.GIS是這樣一類數據庫系統，它的數據有空間次序，并且提供一個對數據進行操作的操作集合，用來回答對數據庫中空間實體的查詢.我們認為，雖然GIS是一門多學科綜合的邊緣學科，但其核心是計算機科學，基本技術是數據庫、地圖可視化及空間分析(見圖1)；因此，可以這樣定義：GIS是處理地理數據的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計算機系統.雖然GIS使用了地圖、可視化、數據庫等技術，但與CAD系統、計算機地圖系統、數據庫系統等均有很大的區別.CAD系統提供交互式的圖形處理功能，以輔助象建筑、VLSI等人造對象的設計，其主要特點是設計者與計算機模型的交互.目前許多CAD開始支持對象的非圖形性質，而GIS處理的數據大多來自現實世界，較之CAD的人造對象更為復雜，數據量更大.另外，CAD中的拓撲關系較為簡單.更重要的是，GIS強調對空間數據的分析，CAD這方面的功能要弱得多.計算機地圖系統側重于數據查詢、分類及自動符號化，具有輔助設計地圖和產生高質量矢量形式的輸出機制.它強調數據顯示而不是數據分析，地理數據往往缺少拓撲關系；另外，它與數據庫的聯系通常是一些簡單的查詢.數據庫系統是各種類型信息系統的核心.通用數據庫側重非圖形數據的優化存儲與查詢，其圖形查詢與顯示功能極為有限，其數據分析功能也很有限.然而，數據庫的一些基本技術，如數據模型、數據存儲、數據檢索等，都在GIS中廣泛采用，成為GIS的核心技術.由此可見，GIS已經形成了一個獨立的、具有鮮明特色的研究領域.GIS的研究內容很廣泛，下面我們從輸入、存儲、操作和分析、輸出4個方面來討論GIS的研究內容.1.2GIS的研究內容(1)輸入.地理數據如何有效地輸入到GIS中是一項瑣碎、費時、代價昂貴的任務，大多數的地理數據是從低質地圖輸入GIS.常用的方法是數字化和掃描.數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，掃描得到的柵格數據如何變換成GIS數據庫通常要求的點、線、面、拓撲關系屬性等形式.就這一領域目前的研究進展而言，全自動的智能地圖識別短期內沒有實現的可能；因而，交互式的地圖識別是矢量化方法的一種較為現實的途徑.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.遙感數據已經成為GIS的重要數據來源.與地圖數據不同的是，遙感數據輸入到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，許多成熟的GIS產品，如MAPGIS中都具有功能齊全的圖象處理子系統.地理數據采集的另一項主要進展是GPS技術.GPS可以準確、快速地定位在地球表面的任何地點，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、環境和資源監測、管理等方面有著很大的潛力.(2)存儲.GIS中的數據分為柵格數據和矢量數據兩大類，如何在計算機中有效存儲和管理這兩類數據是GIS的基本問題.在計算機高速發展的今天，盡管微機的硬盤容量已達到GB級，但計算機的存儲器對靈活、高效地處理地圖這類對象仍是不夠的.GIS的數據存儲卻有其獨特之處.大多數的GIS系統中采用了分層技術，即根據地圖的某些特征，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，因而能夠對用戶的要求作出快速反應.地理數據存儲是GIS中最低層和最基本的技術，它直接影響到其他高層功能的實現效率，從而影響整個GIS的性能.基于微機平臺的MAPGIS能夠快速、高效地處理多達上萬幅的海量地圖庫，這不僅在國產GIS軟件中處于領先地位，即使與國外同類產品相比仍是其中佼佼者，這與MAPGIS較好地解決了地理數據的存儲問題密切相關.(3)地理數據的操作和分析.GIS中對數據的操作提供了對地理數據有效管理的手段.對圖形數據(點、線、面)和屬性數據的增加、刪除、修改等基本操作大多可借鑒CAD和通用數據庫中的成熟技術；有所不同的是GIS中圖形數據與屬性數據緊密結合在一起，形成對地物的描述，對其中一類數據的操作勢必影響到與之相關的另一類數據，因而操作帶來的數據一致性和操作效率問題是GIS數據操作的主要問題.地理數據的分析功能，即空間分析，是GIS得以廣泛應用的重要原因之一.通過GIS提供的空間分析功能，用戶可以從已知的地理數據中得出隱含的重要結論，這對于許多應用領域是至關重要的.GIS的空間分析分為兩大類：矢量數據空間分析和柵格數據空間分析.矢量數據空間分析通常包括：空間數據查詢和屬性分析，多邊形的重新分類、邊界消除與合并，點線、點與多邊形、線與多邊形、多邊形與多邊形的疊加，緩沖區分析，網絡分析，面運算，目標集統計分析.柵格數據空間分析功能通常包括：記錄分析、疊加分析、濾波分析、擴展領域操作、區域操作、統計分析.(4)輸出.將用戶查詢的結果或是數據分析的結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用領域，高質量的輸出功能對GIS是必不可少的.這方面的技術主要包括：數據校正、編輯、圖形整飾、誤差消除、坐標變換、出版印刷等.2地理信息系統的發展動態近年來地理信息系統技術發展迅速，其主要的原動力來自日益廣泛的應用領域對地理信息系統不斷提高的要求.另一方面，計算機科學的飛速發展為地理信息系統提供了先進的工具和手段，許多計算機領域的新技術，如面向對象技術、三維技術、圖象處理和人工智能技術都可直接應用到地理信息系統中［3］.下面我們對當前地理信息系統研究中的幾個熱點研究領域作一介紹.2.1GIS中面向對象(objectoriented)技術研究面向對象方法為人們在計算機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，面向對象的技術在GIS中的應用，即面向對象的GIS，已成為GIS的發展方向.這是因為空間信息較之傳統數據庫處理的一維信息更為復雜、瑣碎，面向對象的方法為描述復雜的空間信息提供了一條直觀、結構清晰、組織有序的方法，因而倍受重視［4］.圖2展示了面向對象的GIS的一般結構.面向對象的GIS較之傳統GIS有下列優點：(1)所有的地物以對象形式封裝，而不是以復雜的關系形式存儲，使系統組織結構良好、清晰；(2)以對象為基礎，消除了分層的概念；(3)面向對象的分類結構和組裝結構使GIS可以直接定義和處理復雜的地物類型；(4)根據面向對象late_binding(后編譯）的思想，用戶可以在現有抽象數據類型和空間操作箱上定義自己所需的數據類型和空間操作方法，增強系統的開發性和可擴充性；(5)基于icon的面向對象的用戶界面，便于用戶操作和使用.SmallworldGIS是目前面向對象GIS中最為典型的代表.一些傳統的GIS也開始部分采用面向對象的技術，如ARC/INFO7.0,Intergraph的TIGRIS,SYSTEM9,FACET系統等.面向對象的GIS也存在一些尚待進一步研究的問題：(1)大對象的操作仍受硬件條件的限制；(2)對象的獨立性與顆粒度問題；(3)矢量和柵格數據統一的、支持動態拓撲結構和復合對象表示的面向對象的數據結構問題.2.2時空系統(spatio_temporalsystem)傳統的地理信息系統只考慮地物的空間特性，忽略了其時間特性.在許多應用領域中，如環境監測、地震救援、天氣預報等，空間對象是隨時間變化的，而這種動態變化的規律在求解過程中起著十分重要的作用.過去GIS忽略時態主要是受器件的限制，也有技術方面的原因.近年來，對GIS中時態特性的研究變得十分活躍，即所謂“時空系統”［5］.地物除了具有三維空間中的空間性質外，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).處理時間又稱數據庫時間或系統時間，它指在GIS中處理發生的時間.有效時間亦稱事件時間或實際時間，它指在實際應用領域事件出現的時間.根據處理時間和有效時間的劃分，可以把時空系統分為4類：靜態時空系統(staticSTsystem)、歷史時態系統(historicalSTsystem)、回溯時態系統(rollbackSTsystem)和雙時態系統(bitemporalSTsystem).(1)靜態時空系統.它既不支持處理時間，也不支持有效時間，系統只保留應用領域的一種狀態，比如當前狀態.(2)歷史時態系統.它只支持有效時間，這種系統適用于事件實際發生的歷史對問題求解十分重要的應用領域.(3)回溯時態系統.它只支持處理時間，這種系統適用于信息系統的歷史對問題求解十分重要的應用領域.(4)雙時態系統.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的歷史，有效時間記錄了事件發生的歷史.時空系統主要研究時空模型，時空數據的表示、存儲、操作、查詢和時空分析.目前比較流行的作法是在現有數據模型基礎上擴充，如在關系模型的元組中加入時間，在對象模型中引入時間屬性.在這種擴充的基礎上如何解決從表示到分析的一系列問題仍有待進一步研究.2.3地理信息建模系統(geographicinformationmodellingsystem，簡稱GIMS)通用GIS的空間分析功能對于大多數的應用問題是遠遠不夠的，因為這些領域都有自己獨特的專用模型，目前通用的GIS大多通過提供進行二次開發的工具和環境來解決這一問題.如ARC/INFO提供的進行二次開發的宏語言AML.二次開發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成功應用于專門領域的關鍵在于支持建立該領域特有的空間分析模型.GIS應當支持面向用戶的空間分析模型的定義、生成和檢驗的環境，支持與用戶交互式的基于GIS的分析、建模和決策.這種GIS系統又稱為地理信息建模系統.GIMS是目前GIS研究的熱點問題之一.目前實現通用GIS空間分析功能與各種領域專用模型的結合主要有兩種途徑.(1)松散耦合式.即除GIS外，借助其他軟件環境實現專用模型，其與GIS之間采用數據通訊的方式聯系.(2)嵌入式.即在GIS中借助GIS的通用功能來實現應用領域的專用分析模型.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離支持實現數據集定義、模型定義、模型生成和模型檢驗的全過程仍有相當大的距離.GIMS的研究有幾個值得注意的動向.(1)面向對象在GIS中的應用.面向對象技術用對象(實體屬性和操作的封裝)、對象類結構(分類和組裝結構)、對象間的通訊來描述客觀世界，為描述復雜的三維空間提供了一條結構化的途徑.這種技術本身就為模型的定義和表示提供了有效的手段，因而在面向對象GIS基礎上研究面向對象的模型定義、生成和檢驗，應當比在傳統GIS上用傳統方法要容易得多.(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合.這是許多應用領域面臨的一個非常實際的問題，即存在GIS之外的模型和知識庫如何與GIS耦合成一個有機整體.2.4三維GIS的研究三維GIS是許多應用領域對GIS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據模型及以此為基礎的三維空間數據庫，解決了三維空間操作和分析問題.主要研究的方向包括：(1)三維數據結構的研究，主要包括數據的有效存儲、數據狀態的表示和數據的可視化；(2)三維數據的生成和管理；(3)地理數據的三維顯示，主要包括三維數據的操作，表面處理，柵格圖象、全息圖象顯示，層次處理等.3結語地理信息系統近年發展迅速，其內涵和外延正在不斷變化.最初的地理信息系統都是一些具體的應用系統，充其量只能稱之為一門技術.現在已發展成一個獨立的、充滿活力的新興學科，這已經為大家所公認.地球信息科學從理論上講是解決地球信息問題，它的范圍包括從衛星航空遙感或全球定位系統(GPS)接受信息，變換和校正后進入空間數據庫：數據庫中的地理信息可以方便地檢索、查詢，在此數據庫和相關知識庫的基礎上能夠定義和生成各種領域專用模型，如城市規劃模型、災害評價模型等；運用這些模型對地理數據進行有效分析，并把分析結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科學、地圖學、航測、遙感等多種學科的交叉.總之，由于地理信息在人類生活和國民經濟中的重要作用，地理信息系統在未來的幾十年中將保持高速發展的勢頭，成為高科技領域的核心技術.參考文獻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軟件系統設計的思考.測繪學報，1994,23(2):127～1345WachowiczM,HealeyRC.TowardtemporalityinGIS,innovationinGIS.London:Taylor&FrancisLtd,1994.105～115