地理信息系统存在的问题.docx
《地理信息系统存在的问题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地理信息系统存在的问题.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
地理信息系统存在的问题
地理信息系统存在的问题
1、什么是GIS
GIS（geographicinformationsystem），即地理信息系统，是利用现代计算机图形技术和数据库技术，输入、存储、编辑、分析、显示空间信息及其属性信息的地理资料系统。
在地理信息系统中储存和处理的数据可以分成两大类：
第一类是反映事物地理空间位置的信息，称空间信息或空间数据（也称地图数据，图形数据）。
第二类是与地理位置有关的反映事物其它特征的信息，称属性信息或属性数据（也可称为文字数据，非图形数据）。
通过GIS系统对这两类信息的特有管理方式，在它们之间建立双向对应关系，实现图形和数据
的互查互用。
2、GIS有别DBMS、MIS、地图数据库、CAD系统。
GIS与CAD有很大的区别。
首先，GIS是图形和属性的结合体，而CAD是单纯的图形，很难和大数据量的属性信息关联；其次，GIS中的图形有拓扑信息，可以进行各种复杂的空间分析，而CAD图形要素之间的关系是松散的，没有空间的概念；再次，GIS可以做多种基于图形或属性的查询统计，也能制作各种表现形式的专题图，而CAD一般不能；最后，GIS能处理大数据量，甚至是高达数十G的海量数据，也能读写存储于数据库中的空间图形，而CAD不能。
3、Gis在现实生活中无处不在
我们当今面临世界的最主要的挑战是——人口过多，环境污染，森林破坏，自然疾病等。
这些都与地理因素有关。
不论是从事一种新的职业，还是寻找生长香蕉的最合适的土壤，或是为救护车计算最佳的行车路线，这些本地问题也都有地理因素。
地图制作和地理分析已不是新鲜事，但GIS执行这些任务比传统的手工方法更好更快。
而且，在GIS技术出现之前，只有很少的人具有利用地理信息来帮助做出决定和解决问题的能力。
今天，GIS已是一个全球拥有数十万的人员和数十亿美元的产业。
GIS已在全世界的中学、学院、大学里被讲授。
在每个领域里的专家不断地意识到按地理的观点来思考和工作所带来的优越性。
4．GIS的组成
GIS由五个主要的元素所构成：
硬件、软件、数据、人员和方法。
硬件
硬件是GIS所操作的计算机。
今天，GIS软件可以在很多类型的硬件上运行。
从中央计算机服务器到桌面计算机，从单机到网络环境。
软件
GIS软件提供所需的存储、分析和显示地理信息的功能和工具。
主要的软件部件有：
输入和处理地理信息的工具
数据库管理系统（DBMS）
支持地理查询、分析和视觉化的工具
容易使用这些工具的图形化界面（GUI）
数据
一个GIS系统中最重要的部件就是数据了。
地理数据和相关的表格数据可以自己采集或者从商业数据提供者处购买。
GIS将把空间数据和其他数据源的数据集成在一起，而且可以使用那些被大多数公司用来组织和保存数据的数据库管理系统，来管理空间数据。
人员
GIS技术如果没有人来管理系统和制定计划应用于实际问题，将没有什么价值。
GIS的用户范围包括从设计和维护系统的技术专家，到那些使用该系统并完成他们每天工作的人员。
方法
成功的GIS系统，具有好的设计计划和自己的事务规律，这些是规范而且对每一个公司来说具体的操作实践又是独特的。
5．GIS如何工作
GIS就是用来存储有关世界的信息，这些信息是可以通过地理关系连接在一起的所有主题层集合。
这个简单却非常有力和通用的概念，对于解决许多真实世
界的问题具有无价的作用，这些问题包括：
跟踪传输工具、记录计划的详细资料，模拟全球的大气循环等。
6．地理参考系统
地理信息包含有明确的地理参照系统，例如经度和纬度坐标，或者是国家网格坐标。
也可以包含间接的地理参照系统，例如地址、邮政编码、人口普查区名、森林位置识别、路名等。
一种叫做地理编码的自动处理系统用来从间接的参照系统，如地址描述，转变成明确的地理参照系统，如多重定位。
这些地理参考系统可以使你定位一些特征，例如商业活动、森林位置，也可以定位一些事件，例如地震，用于做地表分析。
7．矢量和栅格模式
地理信息系统工作于两种不同的基本地理模式——矢量模式和栅格模式。
在矢量模式中，关于点、线和多边形的信息被编码并以x、y坐标形式储存。
一个点特征的定位，例如一个钻孔，可以被一个单一的x、y坐标所描述。
线特征，例如公路和河流，可以被存储于一系列的点坐标。
多边形特征，例如销售地域或河流聚集区域，可以被存储于一个闭合循环的坐标系。
矢量模式非常有利于描述一些离散特征，但对连续变化的特征，例如土壤类型或赶往医院的开销等，就不太有用。
栅格模式发展为连续特征的模式。
栅格图象包含有网格单元，有点像扫描的地图或照片。
不管是矢量模式还是栅格模式，用来存储地理数据，都有优点和缺陷。
现代的GIS都可以处理这两种模式。
8．GIS的任务
一般来说，GIS有以下五个过程或任务：
输入
处理
管理
查询和分析
可视化
输入
在地理数据用于GIS之前，数据必须转换成适当的数字格式。
从图纸数据转换成计算机文件的过程叫做数字化。
对于大型的项目，现代GIS技术可以通过扫描技术来使这个过程全部自动化，对于较小的项目，需要手工数字化（使用数字化桌）。
目前，许多地理数据已经是GIS兼容的数据格式。
这些数据可以从数据提供商那里获得并直接装入GIS中。
处理
对于一个特殊的GIS项目来说，有可能需要将数据转换成或处理成某种形式以适应你的系统。
例如，地理信息适用于不同的比例尺（街道中心线文件的比例尺也许是1:
100,000；人口边界是1:
50,000；邮政编码是1:
10,000）。
在这些信息被集成以前，必须转变成同一比例尺。
这可以是为了显示的目的而做的临时变换，也可以是为了分析所做的永久变换。
GIS技术提供了许多工具来处理空
间数据和去除不必要的数据。
管理
对于小的GIS项目，把地理信息存储成简单的文件就足够了。
但是，当数据量很大而且数据用户数很多时，最好使用一个数据库管理系统（DBMS），来帮助存储、组织和管理数据。
一个数据库管理系统DBMS就是用来管理一个数据库—一个数据的完整收集——的计算机软件。
有许多不同的DBMS设计，但在GIS中，关系数据库管理系统的设计是最有用的。
在关系数据库系统设计中，概念上数据都被存储成一系列的表格。
不同表格中的共同字段可以把它们连接起来。
这个令人惊讶的简单设计被广泛地应用，主要是由于它的灵活性以及在使用GIS和不使用GIS时，都被广泛地采用。
查询和分析
一旦你拥有一个包含你的地理信息的多功能的GIS系统，你可能开始提出象下面这样的一些简单问题：
这个角落上的这块土地属于谁？
两个地方之间的距离是多少？
工业用地的边界在哪里？
有关分析的问题可能是：
适合于盖新房子的所有地点在哪里？
生长橡树的最好的土壤类型是什么？
如果我要在这里建一条高速公路，它将如何影响交通？
GIS提供简单的鼠标点击查询功能和复杂的分析工具，为管理者和类似的分析家提供及时的信息。
当你分析地理数据用于寻找模式和趋势，或提出“如果……怎么样”设想时，GIS技术实际上正在被使用。
现代的GIS具有许多有力的分
析工具，但是有两个是特别重要的。
1.接近程度分析
o在这片水域周围100米范围内有多少房子？
o这家商店附近10公里范围内共有多少消费者？
o在这口井周围500米范围内紫花苜蓿这种植物占多大面积？
为了回答这些问题，GIS技术使用一个叫做缓冲的处理方法，来确定特征间的接近关系。
2.覆盖范围分析
不同数据层的综合方法叫做覆盖。
简单的说，它可以是一个可视化操作，但是
分析操作需要一个或多个物理连接起来的数据层。
覆盖，或空间连接，可以将
税收数据与土地、斜坡、植被或土地所有者等集成在一起。
可视化
对于许多类型的地理操作，最终结果最好是以地图或图形来显示。
图件对于存储和传递地理信息是非常有效的。
制图者已经生产了上千年的地图，GIS为扩展这种制图艺术和科学提供了崭新的和激动人心的工具。
地图显示可以集成在报告、三维观察、照片图象和例如多媒体的其他输出中。
9．GIS相关技术
GIS与其他几种信息系统密切相关，但由于其处理和分析地理数据的能力使其与它们相区别。
尽管没有什么硬性的和快速的规则来给这些信息系统分类，但
下面的讨论可以帮助区分GIS和桌面制图、计算机辅助设计CAD、遥感、DBMS、以及GPS技术。
桌面制图
桌面制图系统用地图来组织数据和用户交互。
这种系统的主要目的是产生地图：
地图就是数据库。
大多数桌面制图系统只有及其有限的数据管理、空间分析以及个性化能力。
桌面制图系统在桌面计算机上进行操作，例如PC机，Macintosh以及小型UNIX工作站。
计算机辅助设计CAD
计算机辅助设计（CAD）系统促进了产生建筑物和基本建设的设计和规划。
这种设计需要装配固有特征的组件来产生整个结构。
这些系统需要一些规则来指明如何装配这些部件，并具有非常有限的分析能力。
CAD系统已经扩展可以支持地图设计，但管理和分析大型的地理数据库的工具很有限。
遥感和GPS
遥感是一门使用传感器对地球进行测量的科学和技术，例如，飞机上的照相机，全球定位系统（GPS）接收器，或其他设备。
这些传感器以图象的格式收集数据，并为利用、分析和可视化这些图象提供专门的功能。
由于它缺乏强大的地理数据管理和分析作用，所以不能叫作真正的GIS。
DBMS数据库管理系统
数据库管理系统专门研究如何存储和管理所有类型的数据，其中包括地理数据。
DBMS使存储和查找数据最优化，许多GIS为此而依靠它。
相对于GIS而言，它们没有分析和可视化的工具。
10．GIS可以做什么
进行地理信息查询和分析
GIS搜索数据库并进行地理信息查询的能力，节约了许多公司数以百万计的美元。
GIS可以：
缩短回答客户请求的时间
找到适合于开发的土地
在粮食、土壤和天气之间找寻相关关系
电气线路故障定位
房地产经纪人可以用GIS在一定的区域内寻找满足下列条件的所有房屋：
瓦盖的屋顶、五个房间，并可列出它们的所有特点。
查询可以通过增加准则来进一步细化：
房价必须每平方英尺少于100美元。
还可以列出这些房屋离学校在一定的距离之内。
做出好的决定
一个古老的格言“好的信息导致好的决定”，对于GIS和其他信息系统来说都是正确的。
然而，一个地理信息系统（GIS），并不是一个自动决策系统，而是一个查询、分析和支持作出决策处理的图件数据工具。
GIS技术已经被用于帮助完成一些任务，例如：
为计划调查提供信息，帮助解决领土争端，以最小化视觉干扰为原则设置路标。
GIS可以用于帮助一个新房址的选定，以使其受环境影响最小，在低风险区域，离人口聚集地近。
可以以地图和附加报告的方式简洁而清晰的提供这个信息，使决策者集中精力于实际的问题，而不是花时间去理解数据。
由于GIS结果能够很快地获得，多个假想的结果可以被高效地评价。
制图
图件在GIS中占有重要的一席之地。
GIS的制图方法比传统的人工或自动绘图方法要灵活得多。
她开始于数据库的创建。
已经存在的纸张图件可以进行数字化，并可以把计算机兼容的信息转换到GIS中。
以GIS为基础的图形数据库是可以延续的，比例尺也不受限制。
图件可以以任何地点为中心，比例尺任意，使用突出效果的特殊字符有效地显示所选择的信息。
地图集和地图丛书的特征可以用计算机程序编码，并与最终的数据库产品相比较。
在其他GIS中使用的数字化产品还可以来自数据库的简单拷贝。
在一个大的组织机构中，地形数据库可以被其他部门用作参考构架
11．Gis在国土领域的应用
１）GIS最初的应用就是在国土资源信息化建设中的应用。
由于国土资源管理的复杂性，与国土管理对空间数据的极大依赖，使得国土行业成为了GIS最古老、最广泛的应用领域之一。
早期的GIS几乎全部是处理和土地有关的信息系统，GIS的概念正是由于计算机在土地管理中的应用而产生的。
20世纪80年代初，GIS从美国引进到中国，刚开始主要在地学科研领域应用。
20世纪80年代中期，我国独立的土地管理部门开始建立，虽然时值GIS技术已经产生20
多年时间，但一直到20世纪90年代初国土资源管理部门才在深圳等少数城市开始应用。
到20世纪90年代中后期，我国国土资源部门GIS应用进入一个快速发展期。
目前
正在开展的第二次国土资源大调查也是gIS在国土行业应用日趋成熟的表现。
２）国土资源信息化的发展历程
随着信息技术的发展，我国的国土资源信息化建设大致可以分为三个发展阶段：
数字制图与科学计算阶段、数据库与单一系统建设阶段、数据中心与电子政务阶段，分别标志着国土资源信息化发展历程的起步、发展、形成三个阶段。
数字制图与科学计算阶段
主要是从20世纪80年代中期到90年代初，属于国土资源管理与计算机技术的初步结合时期，是国土资源信息化发展历程的起步阶段。
长期以来，国土资源管理工作涉及的图件、文档资料庞杂，手工处理任务繁重，效率低下，要摆脱这种局面只有和逐步兴起的计算机技术融合才能得以解决。
这一阶段地矿系统开始利用计算机进行地质填图，彻底摆脱了手工制图；土地管理人员也逐步利用计算机进行土地利用、土地规划图的生产，甩掉了求积仪，并在此基础上尝试进行简单的科学运算，为国家宏观经济服务；测绘人员开始利用计算机进行内外业一体化成图，利用计算机强大的运算能力，将大量的计算放到内业进
行，极大的减轻了外业工作量。
减轻计算量，保存数据，提高工效是这一时期计算机技术融于国土资源管理中的主要动力和特点，应用的主要目的仍只是利用计算机强大的计算存储能力和电子数据易于保管的特点解决计算和资料保存的问题，还没能根据土地业务管理的具体要求开发土地信息软件进行管理。
数字成图是这个阶段的主要应用，典型软件是ARC/INFO、GENAMAP、MAPGIS、AUTOCAD。
目前广泛使用的土地利用规划图和土地利用现状图可以说是国土资源信息化发展中在数字制图方面的典型应用实例。
土地利用规划是指在一定区域内，根据经济社会可持续发展的要求和自然、经济、社会条件，对土地的开发、利用整治、保护，在时间上、空间上所作的统筹安排和总体布局。
对实现国家保护耕地的目标，发挥了重要作用。
而土地利用现状图则对土地利用现状做动态分析预测，如通过县、乡、镇土地利用现状图了解矿点分布等信息进而对土地资源的利用做合理调整。
两者的实现都离不开数字制图。
近年来，地图学作为一门典型的信息科学，在数字化革命中产生了极富深远影响的变革，地图由于数字化而成为地理信息系统和数字空间的主体信息载体。
数字地图既是最终产品，也是进一步进行科学分析与辅助决策的工具。
相关部门如果在进行选址、规划、设计、监测、评价等重大决策时，利用数字地图进行具有科学抽象性质的多层次、多时态的地图数据处理，就可以得到最接近要求的信息，从而做出最科学的决策。
地图分析与应用在新时代背景下倍受重视，它必将成为未来地理信息产业的核心问题。
国土资源信息化在科学计算方面的发展随着技术的进步同样方兴未艾。
在三峡工程的论证过程中，气象预报分析和国土资源信息紧密联系，一刻也离不开计算机强大的分析计算功能。
通过对三峡地区气候、地质情况的计算机模拟分析，深入了解建坝后的地质、水文变化，达到对工程效益的综合性分析，完成了以前难以想象的数据处理任务，对于工程的战略实施起到了举足轻重的作用。
科学计算在国土资源预报工作中同样发挥了重要作用。
例如国土资源预报中的灾毁分析基本上由灾害分析系统自动收集、处理数据，形成相关结论，如果用人工处理这样的巨量数据，即使能够完成也难以保障结论的精确高效。
数据库与单一系统建设阶段
开始于20世纪90年代，属于国土资源信息化的发展期。
土地管理人员在数字成图的基础上，开始将一些以图幅保管的电子业务数据逐步按一定规则组织起来形成一个大的数据集，然后利用专门开发的土地信息管理软件进行管理。
土地管理部门根据业务工作的要求，设计并实现了与土地管理有关的信息收集、管理、处理的计算机综合应用软件系统。
这一时期国土资源信息化过程表现出两个明显的特征：
1、土地信息系统开始利用地理信息技术来操作与土地管理业务相关的空间信息；2、土地信息系统还需要利用办公自动化技术处理和传递土地管理业务的事务文档。
可见，地理信息系统与办公自动化系统两者在国土资源信息化进程中开始溶为一体不仅是土地管理业务工作的实际要求，更成为国土资源信息化发展中的一种必然趋势。
由于当时技术条件的限制，网络化、信息化、集成化思想在国土资源管理中的应用还不成熟，没有形成可共享和动态交换的综合信息资源，因此限制了国土资源信息化的进一步发展，但同时也为下一阶段的发展提供了思路。
这时的数据都是以单机文件的形式进行保管，因此软件还是单机的，主要的业务软件有：
地籍管理、土地利用数据库。
地籍管理工作是土地管理部门一项技术性、政策性、时效性很强的工作。
随着
升级会员 