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        地理信息科學定義精選(五篇)

        發布時間:2024-01-19 14:51:19

        序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇地理信息科學定義,期待它們能激發您的靈感。

        地理信息科學定義

        篇1

        1(略)

        國內在環境信息科學的一些主要論題包括環境信息系統、環境遙感、環境模型、環境可視化、環境信息處理等方面都開展了一些研究工作。20世紀90年代以來,環境信息化發展迅速,特別是從上至下的各級政府主管部門環境信息系統的建設極大地推動了這一工作的進展,環境地理信息系統則已成為實現環境信息化的主要途徑。地理信息系統在環境領域的應用,正在從初期的信息管理、環境專題制圖發展到Gls與環境模型集成陳9]、35技術集成的多媒體環境系統、基于Gls的環境污染擴散模擬t‘’,‘“1、基于GIS的環境治理決策支持系統等。遙感技術在環境科學與工程領域有著廣泛應用,一些主要領域包括大氣污染遙感、水環境遙感、固體廢棄物遙感監測、城市熱島效應與熱環境監測、植被遙感、景觀格局遙感監測、海洋環境監測等。環境建模與模擬一直是環境工程研究的重要內容,一方面,各種數學模型、物理模型、統計模型在環境信息科學中得到大量應用,另一方面,基于環境過程機理的計算機模擬模型、元胞自動機(CA)模型、智能體(Agent)模型等也在環境領域受到重視。數據挖掘與知識發現是從海量數據庫中挖掘和提取對決策分析有用的、先前未知的隱含模式和規則的過程,筆者在1999年即面向環境信息化與數據挖掘技術的發展,試圖將二者結合,提出“環境數據庫中的知識發現”并進行了初步研究。可視化是表達和傳輸環境信息有效的形式,通過三維可視化、三維模擬實現環境現象、過程的真實感表達,能夠更加逼真地傳輸環境信息。近年來,虛擬現實技術在環境科學與工程領域的應用中受到了研究人員的重視卿]。“虛擬地理環境”是虛擬現實技術支持下地球科學研究的創新平臺,依托這一平臺,能夠進行環境科學與工程相關的理論研究、技術開發、工程實踐、模擬決策等活動。針對環境信息技術集成應用的趨勢,聶慶華提出了“數字環境”的概念,數字環境是環境信息化的過程和結果,是三維顯示的數字虛擬環境,包括環境信息數字化、環境信息傳輸網絡化、環境分析模型化和環境空間決策的智能化、環境過程和管理可視化。盡管國內目前在環境信息科學各個分支方向的研究非常活躍,但缺乏整體性、系統性的認識和探討。本文在分析環境信息科學研究進展的基礎上,基于環境信息流和信息分析處理構建了環境信息科學的體系結構,并以煤礦區環境監測治理與管理為例,全面分析了環境信息科學理論、方法與技術的應用,以期促進環境信息科學研究及其在構建和諧社會、推進可持續發展中的應用。

        2環境信息科學的體系結構及其在煤礦區的應用

        2.1環境信息科學的體系結構盡管環境信息科學的概念提出已有近20年的時間,但從目前國內外研究的現狀來看,對于環境信息科學的概念、學科體系還缺乏明顯的定義。已有的一些環境信息科學研究計劃中界定的范疇也不盡相同。因此,從促進環境信息科學研究的視角出發,首先需要對環境信息科學的體系結構進行界定。HuangGH等川提出的環境信息科學的構成要素及相互之間的關系見圖l,這是當前引用較多的環境信息科學體系結構。由圖1可見,環境信息科學是多學科集成的領域。傳感器綜合技術和通信技術的發展使得大尺度地面采樣技術成為可能,處理不同特征、尺度和復雜性問題的模型綜合成為新的挑戰,包括不同模擬、優化、評價模型以及相關信息技術與平臺的合并,不同技術輸人與輸出之間的聯接,社會經濟因子的量化,以及大尺度集成模型的解算策略。在此基礎上,HuangGH等「‘〕提出基于環境信息科學研究的環境決策支持系統計算機系統,其結構(圖略)USGS的研究報告’)中,將環境信息科學定義為:環境信息科學是為加強對不同復雜程度的環境現象的理解,并提出新的認識的,集成物理、生物學、計算機和信息科學的多學科方法的研發、試驗和應用的學科。不同定義都強調環境信息科學的多學科交叉、以信息技術為支持、解決復雜環境問題的特點。Huang等川的觀點顯然更強調以遙感、地理信息系統和GPS技術為基礎的空間信息技術與環境科學和工程的交叉,而USGS的定義則重點強調了現代計算技術、人工智能等在環境領域的應用,特別是USGS在其未來環境信息科學發展規劃中重點強調了計算智能等技的應用。基于以上觀點以及國內外研究的進展,結合我們的研究實踐與認識,以環境信息流和環境信息處理分析為主線,可以構建環境信息科學的體系結構及主要技術方法(圖略)。環境信息科學的理論基礎來源于面向環境科學與工程領域需求的多學科理論交叉,技術支持在于面向環境信息流的多技術手段集成,最終通過不同學科領域方法模型的綜合,實現環境科學與工程各個階段、各個過程的目標和任務。因此,需要從多學科理論交叉與多技術手段集成的角度推進環境信息科學研究。

        2.2環境信息科學在煤礦區綜合應用的研究從一定意義上來講,環境信息科學并不是一門獨立存在的新興學科,而是諸多學科的交叉和集成。不同學科在研究過程中,特別是遙感與地理信息系統應用、資源環境規劃與城鄉管理、環境影響評價、信息科學、計算機技術等領域都從不同的角度開展著與環境信息科學密切相關的內容,這些學科的研究成果是促進環境信息科學發展的基礎和關鍵。換言之,以前進行的研究工作往往是從環境信息科學的開展的相關論題研究,其重點還在于不同學科方向,但已經構成了環境信息科學研究的基礎層。為了促進環境信息科學的研究,需要改變從外部到內部的“包圍型”研究模式,努力推進從核心到的“拓展型”發展模式,即從環境信息流出發,組織和集成相關學科的研究,特別是在不同學科交叉鏈接的關鍵論題上開展深入研究,以便形成適應環境信息科學體系與研究需求的理論方法體系和應用技術系統。煤礦區作為1種以資源開采為驅動力發展起來的特殊地理區域,由于煤炭資源開采(以下僅涉及地下開采礦區)破壞上覆巖層原始應力狀態,導致地下水流失、地面塌陷,進而引發土壤污染、水土流失,礦山排研形成的研石山壓占大量土地,堆積物導致嚴重大氣污染和土壤損害,甚至引發各種地質災害。因此,煤炭區是1種典型的由于礦山開采導致的景觀破壞、環境污染、生態退化的復雜區域,煤礦區的環境問題具有明顯的復雜性。目前,對于煤礦區生態環境主要的研究視角包括:(l)從煤礦開采損害角度出發研究開采沉陷與地表變形預計、監測與治理;(2)從煤礦區土地資源管理角度出發研究煤礦區土地利用/覆蓋變化與生態響應;(3)從煤礦區地質環境角度出發研究礦區地質環境評價與地質災害預防,(4)從煤礦區水資源環境角度出發研究礦井水害、水污染與水資源調控;(5)從景觀格局生態學角度出發研究煤礦區景觀格局;(6)從地理環境演變角度出發研究煤礦區地理環境演變與模擬;(7)從遙感與GIS應用角度出發研究礦區資源環境遙感與信息系統;(8)從大氣污染角度出發研究煤礦區大氣污染評價與控制;(9)從經濟學角度出發研究煤礦區環境經濟評價;(10)從管理學與可持續發展角度出發研究煤礦區環境規劃、環境管理與可持續發展決策;等等。對以上不同視角的研究進行綜合分析,可以看出多主題、多要素的時空環境信息是其中的關鍵,任何視角的研究都需要充分的信息和數據的支持、需要環境信息和背景信息的集成、需要計算機信息系統和分析工具的支持、需要環境知識和其它領域知識的交叉和集成。因此,從環境信息科學的角度出發,可以集成現有的研究工作,充分應用相關學科已有研究成果,通過成果整合與集成,在推進環境信息科學研究的同時,也進一步推動相關領域的研究。實現整合的關鍵在于不同研究視角之間的關聯關系構建、鏈接邊界選擇、信息傳輸反饋、系統相互作用。煤礦區環境信息科學綜合研究與應用體系框架(圖略)。按照該研究框架,煤礦區環境信息科學的重點在于多學科研究的交叉點,主要包括:(l)基于采礦環境影響機理的模型建立、參數獲取;(2)各種環境模型的建立、參數提取與模型驗證(面向環境系統分析的環境評價、污染擴散、環境演變模型和面向環境管理決策的規劃模型、優化配置、動態演變模型以及環境保護治理與生態重建方案設計);(3)面向環境監測的遙感信息源選擇與圖像處理、環境信息提取與分析,以及組織、集成與管理多種環境相關信息的數據庫設計與建立;(4)環境信息系統、地理信息系統平臺下的模型解算與解釋、分析結果可視化與應用;(5)集成信息、模型、數據庫、系統、知識的環境決策支持系統(專家系統)構建。(6)資源一環境一人類一計算機系統中的信息流與信息應用。

        篇2

        [關鍵詞] 地理信息系統;集成二次開發;基礎開發

        1、地理信息系統內涵

        地理信息系統,是20世紀60年代創立并發展起來的新興技術,英文全稱為為Geographical Information System,簡稱GIS,地理信息系統融合多種學科,包括地圖學、遙感學、測繪學、空間科學、環境學、信息科學、管理科學、計算機科學等,是現代用來分析和處理海量地理數據的重要技術手段,不同的應用領域對地理信息系統有不同的定義,有的側重GIS的技術內涵進行定義,有的偏重GIS的應用功能進行定位。比如有的把它定義為對空間數據進行采集、存貯、提取、分析以及顯示的工具,有的定義為協助發展和規劃,進而做出決定的工具,無論側重哪個方面,GIS都是利用現代科技手段獲取地球信息,利用數學方法完成信息之間的轉換、預測、驗證。這一過程的核心是計算機技術,數據庫、地圖可視化和空間分析是基本技術,地球系統內的信息流組成其主要研究內容,主要研究和服務對象是資源環境。地理信息系統與其他信息系統相比,它的顯著優勢是具有處理空間分布數據的能力。通過有效結合屬性數據和空間數據,再利用計算機技術進行分析、處理,最后用圖表或曲線形式反映出來,為社會服務。

        2、地理信息系統應用開發的方式

        地理信息系統的開發方式包括基礎開發、借助GIS工具進行二次開發和集成二次開發,在基礎開發過程中,開發者不依賴GIS軟件,而是利用程序設計語言采集、處理、分析空間數據信息,采用相關算法進行獨立設計。這種開發方式可以大大節省成本,但是設計復雜需要大量人力物力,并且功能無法與商業化GIS軟件相比。借助GIS工具進行二次開發,當前大多數軟件商都向開發者推薦利用GIS軟件開發宏語言,用戶利用宏語言能夠非常方便地進行二次應用,但是這種開發方法的宏語言非常有限。集成二次開發是利用專業的GIS工具軟件,實現GIS的基本功能,利用可視化開發工具作為開發平臺,進行二者的集成開發。目前主要有OLE/DOE技術和GIS組件技術。

        3、地理信息系統應用現狀

        3.1應用于礦產資源調查、預測。近年來,隨著地理信息系統的不斷發展,越來越多地被應用到礦產資源的調查、評價與預測中,這種應用在地理信息系統產生初期就受到國內外找礦工作者的關注。在礦產勘查階段使用該技術,能夠幫助找礦工作者準確快速判斷地形,了解地貌露頭巖組合特性,以及地下構造形態、斷層走向等信息,工作者可以通過掌握這些信息,繪制出常規測繪無法達到地區的地形圖,如沙漠、高原、戈壁等,對找礦工作者有很大幫助。

        3.2應用在城市規劃和管理領域。城市規劃和管理涉及的要素非常廣泛,包括人口、交通、環境、資源、金融、經濟等等,GIS數據庫管理可以把這些信息全部納入城市系統,然后進行城市多目標的開發規劃。近年來,GIS技術在我國取得了非常顯著的成果。北京、上海、天津,深圳等發達城市已將建立了相當完善的GIS管理系統,還有一批城市如海口、洛陽等地正在積極籌備建設城市GIS系統,GIS系統的建設大大提高了城市的管理水平,促進了城市飛速向前發展。

        3.3應用在水文和水利領域。GIS技術可以用來研究河流治理、水污染以及洪水安全保障等方面的問題。GIS技術有著傳統方法無法企及的優越性,不僅速度快而且信息量龐大,并可實現思維的可視化,通過對水情、水庫、雨量信息的掌握,可以高效解決水文模型研究中一直存在的數量不足、信息量單一的問題,大大豐富了水文地質的研究領域,提高了水文模型研究的精度。我國的黃土高原小流域動態監測系統研究、黃河三角洲洪水災情分析系統研究、黃土高原三川河流區域治理與開發信息系統研究等在這方面的應用研究比較突出。

        3.4在人們生活中的應用。近年來,GSM移動通信技術取得了飛速發展,使得GIS的應用范圍擴展到人們的生活中,集成GIS、GPS、GSM技術已經在車輛安全防范系統和調度系統內得到應用。有效地幫助人們反劫防盜,為醫療救護提供有效引導,舉個醫療救護方面的實例,當患者向急救中心尋求救助時,監控中心可以通過GIS電子地圖查找患者的具置,同時搜索最近的急救車進行救援,大大提高了救援效率,為患者爭取了寶貴的時間,當患者進入救護車后,監控中心利用雙向通話功能,對救護車上的施救醫生進行指導,通過GIS的最優路徑功能,指引救護車用最快速度到達醫院。患者、家屬、醫生之間也可以通過GIS,并有效結合GPS、GSM無線通信和網絡,可以建立全方位的溝通體系,幫助患者進行及時、有效的治療。如果在車輛移動目標、重點保護單位、家居等安裝GPS、GSM無線通信設備,那么無論我們在哪里在干什么事情,都可以通過由GIS、GPS、互聯網等無線通信技術組成的綜合服務系統中獲得幫助和商務服務,使我們真正處于全方位、立體的數字化生活中。

        本文主要介紹了地理信息系統在不同領域的應用現狀,地理信息系統的發展速度非常快,應用范圍越來越廣泛,并且隨著第三產業的發展,地理信息系統的發展空間將進一步擴展,不僅為人們提供功能更加豐富的服務平臺,并且極大地促進我國的經濟發展。

        參考文獻:

        [1]張金區.輕量級網絡地理信息系統研究與應用[D].北京:中國科學院博士后研究報告,2012.

        [2]陳述彭.地球信息科學[M].北京:高等教育出版社,2007.

        [3]黃杏元.地理信息系統概論[M].北京:高等教育出版社,2001.

        篇3

        解讀GIS

        地理信息系統(GIS,Geographic Information System)是一門綜合性學科,結合地理學與地圖學以及遙感和計算機科學,已經廣泛的應用在不同的領域,是用于輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數據的計算機系統,隨著GIS的發展,也有稱GIS為“地理信息科學”(Geographic Information Science),近年來,也有稱GIS為"地理信息服務"(Geographic Information service)。

        GIS是一種基于計算機的工具,它可以對空間信息進行分析和處理(簡而言之,是對地球上存在的現象和發生的事件進行成圖和分析)。 GIS 技術把地圖這種獨特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數據庫操作(例如查詢和統計分析等)集成在一起。GIS與其他信息系統最大的區別是對空間信息的存儲管理分析,從而使其在廣泛的公眾和個人企事業單位中解釋事件、預測結果、規劃戰略等中具有實用價值。

        由于不同的部門和不同的應用目的,GIS的定義也有所不同。當前對GIS的定義一般有四種觀點:即面向數據處理過程的定義、面向工具箱的定義、面向專題應用的定義和面向數據庫的定義。Goodchild把GIS定義為“采集、存貯、管理、分析和顯示有關地理現象信息的綜合技術系統”。有學者認為“GIS是屬于從現實世界中采集、存儲、提取、轉換和顯示空間數據的一組有力的工具”,俄羅斯學者也把GIS定義為“一種解決各種復雜的地理相關問題,以及具有內部聯系的工具集合”。面向數據庫是定義則是在工具箱定義的基礎上,更加強調分析工具和數據庫間的連接,認為GIS是空間分析方法和數據管理系統的結合。面向專題應用的定義是在面向過程定義的基礎上,強調GIS所處理的數據類型,如土地利用GIS、交通GIS等;我們認為地理信息系統它是在計算機硬、軟件系統支持下,對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。它和其他計算系統一樣包括計算機硬件、軟件、數據和用戶四大要素。只不過GIS中的所有數據都具有地理參照,也就是說,數據通過某個坐標系統與地球表面中的特定位置發生聯系。

        開創美好未來

        在這次的大會上,來自各行各業的專家和代表交流經驗和技術。國家測繪地理信息局副局長李朋德指出,“如果想要利用地理信息來提升國家治理能力和現代化建設,一定要把地理信息當做一種公共語言、公共知識,讓地理信息數據成為國家的公共財富。這樣我們的數據才能夠權威,才能夠支撐我們國家治理能力和現代化建設中的空間決策,比如說空間的規劃,以及生態文明建設的監測等。缺乏統一的空間位置、平臺,這些事都難以實現。”但如何才能做到呢?李朋德認為,“要培養更多領導干部和整個社會的地理空間思維能力。提出來,大家要有戰略思維,我覺得我們各級干部還應該要有空間思維,就像《孫子兵法》所說的,識地形,天時、地利、人和,這個地利在哪兒、天時在哪兒,就是時空概念。怎么樣能把復雜的地理信息引入到黨政行政學院,怎么樣把這些知識帶進幼兒園、中學、大學,怎么讓所有的受教育者都形成空間思維能力,這對于我們國家的協作、合作能力是至關重要的。”

        中國科學院院士周成虎發表了題為《創新GIS》的講話。他指出,GIS的發展,經歷了上個世紀七八十年代的大型機時代,九十年代的個人機時代,本世紀初的互聯網時代,以及剛剛起步的大數據時代。這期間GIS發生了巨大的變化,主要表現在:遙感影像、實時感知、海量動態數據成為主流數據;高性能計算、云服務成為新的支撐技術體系;普適化應用、知識化服務的地理信息應用網絡主導應用模式。可以說,GIS科學與技術正處于一個重大變革的時期。大數據要求人們改變對精確性的苛求,轉而追求混雜性;要求人們改變對因果關系的追問,轉而追求相關關系。這是一種革命性的思維轉變,對GIS也提出了新的挑戰與要求。

        Esri中國信息技術有限公司技術總監沙志友在技術和應用展示環節上表示,GIS已經發生變化,主要兩個方面。第一方面,地圖已經成為人們日常生活中非常重要的組成部分,已經不是GIS專業或者GIS圈的專業知識和技術,只要智能手機裝著一份電子地圖, 74%的成人都會在自己的生活和工作中去采用電子地圖或者地圖知識解決遇到的問題。第二方面就是IT消費者化,ArcGIS消費者化不僅影響著公眾的消費者,實際對GIS的組織結構也產生比較大的影響,這并不意味著組織結構面向的的公眾消費者,而是把組織結構需要采用公眾消費者的思維去規劃、設計、去管理自己內部的信息化的系統。

        篇4

        [關鍵詞]地理信息 GIS 發展 應用

        [中圖分類號] P228.4 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2015)-3-278-1

        0引言

        GIS的發展一方面使得計算機知識得到了推廣和應用,另一方面也提高了我國信息技術。對基于計算機技術的GIS 技術的發展趨勢進行探討,能夠有效指導GIS 研究工作的開展。

        1地理信息系統概述

        1.1地理信息系統的基本概念

        地理信息系統(GIS腸eogarphiealIL-oflrmationSystem)是一種決策支持系統,具有信息系統的各種特點,一方面,它是一門介于地球科學與信息科學之間的交叉類學科,另一方面它是在計算機硬件和軟件系統的支持下對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、模擬、分析、顯示和描述的技術系統。綜合而言它是為區域和工程規劃、設計、管理決策服務的信息加工與管理技術的學科池是一種綜合性強、適用性廣的工具。

        1.2地理信息系統的構成

        地理信息系統(GSI)是由計算機硬件、軟件和不同的方法組成的系統該系統設計支持空間數據的采集、管理、處理、分析、建模和顯示,以便解決復雜的規劃和管理問題。

        1.3地理信息系統(GSI)的特征

        地理信息系統具有以下三個方面的特征:1.具備采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力具有很強的空間性和動態性;2.以地理研究和地理決策為目的,以地理模型方法為手段,具有空間分析、多要素綜合分析和動態預測的能力,并能產生高層次的地理信息;3.由計算機系統支持進行空間地理數據管理。并由計算機程序模擬常規的或專門的地理分析方法作用于空間數據,產生有用的信息并完成人類依靠傳統方法難以完成的任務。

        2地理信息系統的基本功能

        地理信息系統(GIS)的基本功能體現在6個方面:1.數據的采集與編輯,用于獲取數據,保證GIS數據庫中的數據在內容與空間上的完整性。2.數據轉換與處理,保證數據在入庫時內容上的完整性,邏輯上的一致性。3.數據的存儲和管理功能地理信息數據庫管理系統是數據存儲和管理的高新技術,包括數據庫定義、數據庫的建立與維護、數據庫操作、通訊功能等。4.制圖功能根據GIS的數據結構及繪圖儀的類型,用戶可獲得矢量化的地圖或柵格地圖。可以為用戶輸出全要素地圖,也可以根據用戶需要分層輸出各層的地圖。5.空間查詢與空間分析功能包括拓撲空間查詢、緩沖區分析、數字高程模型的建立、地形分析等等。6.二次開發和編程功能用戶可以在自己的編程環境中調用GIS的命令和函數,或者GIS系統將某些功能做成專門的控件供用戶開發使用。

        3 GIS的發展

        3.1 GIS軟硬件技術

        隨著計算機技術的發展,讓GIS能夠將更為復雜、更為大量的計算任務完成,使其所處理的空間分析和圖形更加復雜等等優勢。此外,努力改善開發平臺能力能夠決定GIS技術的發展,并能將軟件的可移植性增強和其所應用的領域擴大化,在相關技術的輔助下,將GIS系統的集成度和用戶友好度提高。美國的ARC/INFO、MAPINFO,澳大利亞GENAMAP和加拿大的TITAN/GIS、PCI是目前較好的GIS開發平臺;而國內中國地質大學的MAP/GIS和北大遙感所的CITYSTAR軟件也比較好。這些都是較為強大的二次開發功能;但在各個領域的開發利用的重點不一樣,在數據結構、集成化和智能化都有所不同。

        3.2 MGIS―多媒體GIS

        多媒體技術能夠將聲、像、圖、文和通訊等集合到一體,通過最為直觀的方式和感知信息,以及形象可感的、甚至能夠聲控對話的人機界面對信息處理進行操縱。GIS的系統結構、系統功能及應用模式的設計深受多媒體技術的影響,多媒體技術能夠讓呈現更為豐富、靈活、友好的表現形式。多媒體地理信息系統(MGIS)實現了文字、圖形(圖像)、色彩、聲音、色彩、動畫等技術的融合,使得GIS應用的市場和領域更為廣闊。它一方面能夠將生動直觀、高效快捷的信息服務提供給社會經濟、文化教育、旅游、商業和決策管理等領域,另一方面能夠讓電腦技術真正滲入到人們生活當中。多媒體技術在GIS領域的應用以及具有良好集成能力的MGIS的出現,都是技術發展的必然結果。

        3.3 WebGIS技術

        基于Web的GIS系統綜合利用了信息處理、計算機圖形學、數據庫、Internet、地理信息系統(GIS)、軟件工程等先進技術,借助現代網絡通信設備,使各類數據能夠很方便的到網絡上。達到了由用戶自定義數據檢索方式、自定義圖形層結構、在網絡上直接處理數據,顯示各類圖形等目標。

        4 GIS技術的應用

        4.1 GIS在地理學中的應用

        一般來說,地理學任何一門分支學科在具體的研究過程中,都必須收集前人的成果資料,并進行調研和分析測試,上述數據則是GIS信息管理分析的重要數據源之一,它和專題地圖提供的數據以及各種遙感數據構成了GIS的三大數據源。在地理學的研究工作中,不管研究對象、研究目的有何差異,三種類型的基本數據是利用GIS進行管理與分析的必要條件;然后針對具體問題采用各分支學科的研究方法,解決所要研究的問題;最后可以應用GIS進行專題地圖的編輯處理,或者應用GIS數據庫資料及相應的數據模型對研究對象的現狀或發展趨勢進行分析與預測。

        4.2 GIS在環境科學領域的應用

        隨著“數字地球”的概念的提出“,數字環保”的概念隨之形成“。數字環保”是在EMIS、DE、DE、GPS等技術的基礎上所衍生的大型系統工程。當前,引進地理信息系統(GIS)技術已經成為當前環境管理信息系統建設的一個熱點,GIS使EMIS的功能更加強大,可實現環境制圖、專題分析、統計分析表現、空間等值分析、模擬結果表現、信息查詢等功能。不僅把環境信息進行科學直觀化,將管理者置身于自然和社會環境中,而且使管理工作變得直觀、生動和全面。GIS除了在環境管理方向有重要的應用之外,在環境規劃、環境監測與評價以及環境影響評價等方面都有重要的應用。

        5結束語

        在當今這個信息化的社會中,唯有有效地利用自身資源,掌握更全面、更準確的信息,更快地作出科學的決策,才能在激烈的競爭中站穩腳跟,并同時給企業帶來更高的回報。GIS技術在我國取得了廣泛的應用,我們只有正確了解GIS技術發展動向,利用GIS最新技術開發產品,推廣應用,發展產業,才能立足于世界信息技術發展的潮流中。

        參考文獻

        [1]吳云豐,陳學輝.地理信息系統的應用及發展動態探析[J].硅谷,2014,15:8+5.

        篇5

        關鍵詞:移動地理信息系統;嵌入式系統;GIS;GPS

        中圖分類號:C922 文獻標識碼:A 文章編號:

        地理信息系統學科是一門結合地理信息科學和計算機科學的交叉型學科。近年來隨著社會需求的不斷增加,該學科發展迅速,在我們生產生活的各個方面都發揮了巨大的作用。地理信息系統(GIS Geographic Information System)結合計算機、信息科學和地理科學的最新成就,在計算機軟件和硬件快速發展的支持下,運用系統工程和信息科學的理論,科學管理、綜合分析具有空間內涵的地理數據,以提供規劃、管理、決策和研究所需的信息。本文主要研究移動地理信息系統中的硬件系統和開發環境,內容包括:嵌入式硬件終端、嵌入式操作系統、系統構架和移動GIS開發平臺。

        1嵌入式系統

        1.1嵌入式系統的定義

        根據IEEE(國際電機工程師協會)的定義,嵌入式系統是“控制、監視或者輔助裝置、機器和設備運行的裝置”。該定義主要是從應用上加以定義的,從中可以看出嵌入式系統是軟件和硬件的綜合體,還可以涵蓋機械等附屬裝置。

        目前國內一個被普遍認同的定義是:以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。

        這個定義上,可從幾方面來理解嵌入式系統:

        (1)嵌入式系統是和具體的應用緊密結合的,根據具體的應用選擇不同的嵌入式系統組合,以達到最佳的應用效果,把系統各個部分的作用發揮到最大限度。這一點正是嵌入式系統的意義所在。

        (2)嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術和各個行業的具體應用相結合后的產物,這一點就決定了它必然是一個技術密集、高度分散、不斷創新的知識集成系統。所以,一個嵌入式系統如果要在激烈的競爭中立于不敗之地,必須有一個正確的定位。比如著重發展圖形界面和多任務管理或是高實時性和高可靠性等獨有的特征。

        (3)嵌入式系統必須根據應用需求對軟硬件進行裁剪,提供滿足應用系統的所需要的獨特的應用環境。如果能建立相對通用的軟硬件基礎平臺,然后在其上開發出適應各種需要的系統,是一個比較好的發展模式。但是由于需求的多樣性,滿足所有應用的平臺是不存在的,目前的嵌入式系統的核心往往是一個只有很小的微內核,大部分功能需要根據實際的使用進行功能擴展或者裁減,但是由于微內核的存在,使得這種擴展能夠非常順利的進行。這就大大的提高了平臺的適應性和開發的效率。

        嵌入式系統應具有的特點是:高可靠性;在惡劣的環境或突然斷電的情況下,系統仍然能夠正常工作;許多嵌入式應用要求實時性,這就要求嵌入式操作系統具有實時處理能力;嵌入式系統和具體應用有機地結合在一起,它的更新換代也是與具體產品同步進行的;嵌入式系統中的軟件代碼要求高質量、高可靠性,比較核心的代碼一般都固化在只讀存儲器中或閃存中,也就是說軟件要求固態化存儲,而不是存儲在磁盤等載體中。

        1.2嵌入式操作系統

        嵌入式操作系統EOS(Embedded Operating System)是一種用途廣泛的系統軟件,負責嵌入系統的全部軟、硬件資源的分配、調度操作,控制、協調并發活動;它必須體現其所在系統的特征,能夠通過裝卸某些模塊來達到系統所要求的功能。隨著Internet技術的發展、信息家電的普及應用及EOS的微型化和專業化,EOS開始從單一的弱功能向高專業化的強功能方向發展。嵌入式操作系統在系統實時高效性、硬件的相關依賴性、軟件固化以及應用的專用性等方面具有較為突出的特點。

        目前市場上最常見的嵌入式操作系統有Microsoft公司的 WindowSCE、3Com公司下屬子公司的 PalmOS、開放源代碼的Linux嵌入式系統三種。

        2分布式地理信息系統

        到目前為止比較常用的GIS解決方案是將所需的各部分集中在一起,例如用戶的桌面系統,仍然是利用GIS解決實際問題的主要有效方法。但是隨著人們需求的變化,用戶要求更靈活的使用GIS處理遇到的多種問題,隨著網絡和硬件設備的快速發展,分布式GIS應運而生,可以很好的滿足用戶的需求。

        2.1分布式GIS的特點

        分布式GIS有四個重要位置:

        (1)用戶位置和界面,在這個界面上,用戶可以得到并使用由GIS產生的信息用U表示。

        (2)用戶訪問的數據的位置,用D表示。按傳統的方法,數據先要傳到用戶的計算機上,然后才能被使用,但是,通過分布式GIS,用戶可以直接從遠端數據庫和存儲設備中訪問數據。

        (3)存儲數據的位置,用P表示。

        (4)GIS項目關注區域位置或者目標的位置,用S表示。所有的GIS項目都要對區域進行研究,需要獲取研究區域的數據,并利用GIS處理這些數據。

        在傳統的GIS中,U、D、P三個位置是相同的,因為數據及其處理過程都是在用戶桌面上完成的。對象可能位于世界上的任何位置,這主要取決于具體的項目。但是分布式GIS中D和P并不需要和U相同,并且用戶可能位于對象區域S內,能夠現場觀測目標對象。

        分布式GIS的關鍵是互操作標準和規范,它包括:對GIS數據庫中各原型要素(點、線、面等)的相關術語標準化;用于處理地理要素,并使地理數據具有開放式交互格式的地理標識語言,它是XML的一種;并使用戶從遠程自動獲取數據的網絡服務規范。

        2.2分布式GIS的體系結構

        分布式GIS客戶端通過TCP/IP連接可將數據從服務器下載到客戶端,完成地圖的編輯、導航、查詢等處理。客戶端具體實現這種體系結構時可以采用不同的實現策略。客戶端主要有胖客戶和瘦客戶兩種類型。

        3 GPS定位

        GPS是英文Global Positioning System(全球定位系統)的簡稱。全球定位系統是一種結合衛星及通訊發展的技術,利用導航衛星進行測時和測距。全球衛星定位系統(簡稱GPS)是美國從本世紀70年代開始研制,歷時20余年,耗資200億美元,于1994年全面建成。具有海陸空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。經過近十年我國測繪等部門的使用表明,全球衛星定位系統以全天候、高精度、自動化、高效益等特點,成功地應用于大地測量、工程測量、航空攝影、運載工具導航和管制、地殼運動測量、工程變形測量、資源勘察、地球動力學等多種學科,取得了好的經濟效益和社會效益。

        3.1GPS系統組成

        GPS系統包括三大部分:空間部分—GPS衛星星座;地面控制部分—地面監控系統;用戶設備部分—GPS信號接收機。

        (1)GPS工作衛星及其星座

        由21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成GPS衛星星座。24顆衛星均勻分布在6個軌道平面內,軌道傾角為55度,各個軌道平面間相距60度。每個軌道平面內各顆衛星間的升交角距相差90度,一個軌道平面上的衛星比西邊相鄰軌道平面上的相應衛星超前30度。在用GPS信號導航定位時,為了了解觀測站的三維坐標,必須觀測4顆GPS衛星,稱為定位星座。這4顆衛星在觀測過程中的幾何位置分布對定位精度有一定的影響。對于某地某時,甚至不能測得精確的點位坐標,這種時間段稱為“間隙段”。但這種時間間隙段是很短暫的,并不影響全球絕大多數地方的全天候、高精度、連續實時的導航定位測量。

        GPS衛星的核心部件是高精度的時鐘、導航電文存儲器、雙頻發射和接收機以及微處理器。而對于GPS定位成功的關鍵在于高穩定的頻率標準。這種高頻率標準由高精度的時鐘提供。時鐘由地面站校驗,其鐘差、鐘速連同其它信息由地面站注入衛星后,再轉發給用戶設備。

        (2)地面監控系統

        對于導航定位來說,GPS衛星是一動態己知點。衛星的位置是依據衛星發射的星歷—描述衛星運動及其軌道的參數算得的。每顆GPS衛星所播發的星歷,是由地面監控系統提供的。衛星上的各種設備是否工作正常,以及衛星是否一直沿著預定的軌道運行,都要由地面設備進行檢測和控制。地面系統的另一個重要作用是保持各顆衛星處于同一時間標準—GPS系統時間。

        (3)GPS信號接收機

        GPS信號接收機的任務是:能夠捕獲到按一定衛星高度截至角所選擇的待測衛星的信號,并跟蹤這些衛星的運行,對所接收到的GPS信號進行交換、放大和處理,以便測量出GPS信號從衛星到接收機的傳播時間,解譯出GPS衛星所發出的導航電文,實時的計算出測量站的三維位置。

        3.2坐標系統

        在衛星定位中,需要研究建立衛星在其軌道上運動的坐標系,并尋求衛星運動的坐標系與地面點所在的坐標系間的轉換。衛星定位中常采用空間直角坐標系及其相應的大地坐標系,一般取地球質心為坐標系的原點。根據坐標軸指向的不同,有兩類坐標系,天球坐標系和地球坐標系。地球坐標系隨同地球自轉,可看作是固定在地球上的坐標系,便于描述地面觀測站的空間位置;天球坐標系與地球自轉無關,便于描述人造地球衛星的位置。

        4 MapXMobile

        MapXMobile是專門為開發移動地理信息系統而設計的一種工具,它提供了簡單高效的方法,將地圖繪制功能嵌入到手持設備中。 MapXMobile是一組動態鏈接庫(DLL),通過使用嵌入式VB或VC一開發環境,它能夠迅速地與用戶程序相結合。例如,MapPXMobile向應用程序添加強大的地圖繪制功能,可以將數據顯示為點、餅狀圖或柱狀圖;通過使用特定的半徑、矩形或特定點的屬性來組織數據、執行搜索或選擇地圖圖元,以充分發揮其空間分析功能。

        4.1 MapXMobile的主要功能

        MapXMobile的主要功能包括:

        (l)使用MapXMobile控件。

        地理數據將以直觀的形式表達給用戶,通過創建或編輯地圖圖元,在地圖上顯示分析結果。

        (2)繪制專題地圖。

        專題地圖是用來分析和表現數據的很有用的方法,它將數據與地圖上的每個圖元相關聯,然后使用顏色編碼(或其它樣式)來展示數據。通過專題地圖的繪制,可以使用顏色編碼、點的密度、單獨值、分級符號、餅狀圖或柱狀圖來表現地理信息數據。

        (3)逐層細化地圖制作。

        通過簡單的點擊即可查看詳細數據。

        (4)數據綁定。

        地圖和屬性數據可以來自在其中嵌入了MapXMobile的容器,MapXMobile還提供了來自各種ODBC數據源或DAO數據源(例如 MS Access)的數據,以及若干不同類型的數據源的綁定。

        (5)注釋。

        提供標注,以突出顯示特定數據,并通過添加文本、符號和標簽來使地圖便于查詢和理解。

        (6)圖層化繪制地圖。

        通過顯示和控制地圖圖層,用戶可以自由地設置圖層的顯示范圍,使其只在地圖的預設級別內顯示,還可以使用和創建無縫的地圖圖層以及動態圖層、用戶圖層等。

        4.2數據組織形式

        MapXMobile將其所有基礎信息都以MapInfo表(Table)的形式組織起來。每張表都是一組MapInfo文件,用來在地圖上創建一個圖層。

        所有的MapInfo表都包含一下文件:

        .tab:描述MapInfo表的結構,是主要體現數據文件格式的文本文件。

        .dat:(.mdb、.aid或.dbf)描述表格數據。

        .map:描述圖形對象(如果該表沒有任何地圖對象,則該文件將不存在)。

        .id:將數據與對象相鏈接,交叉引用(如果該表沒有任何地圖對象,則該文件將不存在)。

        .ind:索引文件。通過索引文件,可以使用Find對象搜索地圖元素。

        GeoSet是由同一地理區域標準MapInfo格式地圖文件 (.tab)組成的數據集,因襲命名為GeoSet。GeoSet可以避免在每次使用地圖處理多個圖層時,分別打開和顯示這些圖層所造成的時間消耗。GeoSet的擴展名為.gst,.gst是包含有若干元數據關鍵字的文本文件,決定 MapXMobile顯示哪些表以及如何顯示。

        在打開一個GeoSet時,將自動以默認方式顯示并打開在該GeoSet中包含的所有文件,并返回所有的地圖圖層和設置。開發人員可以更改該默認顯示設置以滿足自身的要求。GeoSet的設置包括投影方式、自動標注、縮放圖層以及在打開表時的可見性。

        參考文獻:

        [1]余明,艾廷華.地理信息系統導論[M].北京:清華人學出版社,2009

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