地理信息系统特点范文

导语：如何才能写好一篇地理信息系统特点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】移动地理信息系统 应用 特点 前景

地理信息系统在我国经过几十年的发展，从原先简单的技术逐渐发展为一种综合性的产业化。但是与实际的投入相比，地理信息系统并没有完全发挥出应用的作用，没有达到预计效果。现阶段，我国信息技术发展的速度非常快，但是应用最为广泛的领域都与位置有着密切的关联，导致地理信息系统的发展受到限制，无法产生巨大的社会经济效益。因此，需要不断提高地理信息技术，建立一种基于位置服务的移动地理信息系统，提高地理信息系统的发展速度，实现高效地理信息系统产业化。这样才能够使地理信息系统的应用范围更加广泛，在最大程度上适应社会发展的需求。

1 研究现状

地理信息系统从产生到现在，经历了多半个世纪，技术逐渐走向成熟。而我国的地理信息系统研究起步较晚，落后西方国家近20年时间。经过这么多年的发展，地理信息系统在我国的应用越来越广泛，占据四分之一的市场份额。我国的城市规划、资源管理、自然风险评估、定位导航等方面都在使用地理信息系统来工作。近几年，我国开始大力发展经济与工程建设，在这些工程开发的过程中，地理信息系统起到了重要的作用，对国土资源管理与工程自然风险预防做出巨大贡献。因此，我国开始重点发展地理信息系统技术，投入大量人力、物力、财力，培养先进的人才与技术人员，逐渐形成一个完整的发展体系。

但是，地理信息系统应用研究的发展过程中，也存在相应的问题，对地理信息系统的发展造成了影响。其中最主要的问题为：

（1）移动地理信息系统理论与模型的建立没有相互统一协调发展，无法实现模型与实际地理的对应关系；

（2）移动地理信息系统体系、功能、技术人员等方面的建设无法满足社会发展的需求；

（3）移动地理信息系统数据结构研究方面存在诸多不足，难以建立地理与事物之间的拓扑关系。

2 特点与功能研究

2.1 特点研究

移动地理信息系统的特点是其快速发展的因素之一，主要的特点有：

（1）移动地理信息系统设备的物理体积较小，携带非常的方便，可以直接进行单手操作；

（2）采用的供电方式非常好，是自供直流电源，系统工作时可以为系统提供充足的电源，系统停止工作时能够自动进入节能模式，如果采用高能电池，可以长时间在野外进行采集工作；

（3）操作简单，移动地理信息系统的输入模式非常人性化，可以根据不同的习惯切换手写、笔触、键盘灯模式；

（4）移动地理信息系统的应用范围非常广泛，可以应用在交通行业、农业生产、电力系统建设、煤田探测、城市化建设等诸多方面；

（5）移动地理信息系统设备可以直接连接到无线网络，通过Internet网络进行数据传输、信息交流等；

（6）可以进行全天24小时服务，移动地理信息系统在工作的过程中，荧光屏会根据周围环境的亮度自行调节，进入省电、经济、高效模式；

（7）移动地理信息系统设备的性价比非常高，软件开发成功之后可以安装在多个设备上，不受用户使用数量的限制，使用数量越多，设备的平均价值就越低，非常合适。

2.2 功能研究

移动地理信息系统融入了现代高端科学信息技术，设备功能越来越全面，主要的功能有：

（1）移动地理信息系统逐渐开始进入高端产品模式，功能逐渐接近计算机，不仅有了最初的文字编辑与记事薄功能，还具备了时间提醒、音乐播放器、录音、计算器等诸多功能；

（2）移动地理信息系统导航功能，现在大多数的汽车都安装有导航系统，这正是基于移动地理信息系统上，可以在道路的岔口进行导航提示，准确的确认路线；

（3）移动地理信息系统的位置定位功能，为了方便工作管理，移动地理信息系统可以对设备持有者的位置进行定位，确定该位置的纬度、经度、行进的时间与方向等；

（4）随着通讯技术的快速发展，手机已经成为当代最为主要的通讯设备。移动地理信息系统的开发已经逐渐朝着手机功能目标发展，已经具备了正常手机的功能，这是缺少一些特殊的功能。

（5）移动地理信息系统的预案储备功能，可以通过设备制定好相应的路线和方案，在需要的时候进行回放，确保工作过程中不会出现差错。

3 应用前景

移动地理信息系统集地理信息、导航定位、通讯技术、数据库和互联网于一身，功能非常全面。现代社会经济发展迅速，用户对移动地理信息系统有着广泛的需求，生活中各个方面都涉及到移动地理信息系统。该系统应用范围非常广泛，可以应用在军事、环保、监测、国土资源管理、交通系统、风险灾害的预警与防预、管线巡检、天气预报等诸多领域当中。不管在哪个行业当中，都需要移动信息系统的协助，才能够完成工作。因此，移动地理信息系统应用还有巨大的发展与提升空间。

4 结束语

移动地理信息系统的应用能够大大促进我国社会经济的发展，提高我国的社会效益与经济效益。因此，应该加强对移动地理信息系统的研究，融入新技术进行创新，从而取得相应的效果。改进移动地理信息系统的存储和调度，加强理论与模型之间的结合，提高系统的功能，并将移动地理信息系统与社会各行各业完美的结合，在最大程度上提高系统的应用范围。

参考文献

[1]王强，李耀华，陈璐琳，苏艳华.国内运营商发展移动互联网的策略[J].现代电信科技，2010（05）.

[2]肖宇航.移动地理信息系统应用研究[D].武汉理工大学，2010.

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(一)地理信息系统具备多重功能

地理信息系统的基本功能为直观的反映地理事物，展现事物的空间分布，完成地理数据的可视化操作。地理信息系统也能直接连接计算机等设备，实现技术上的整合。这种功能使得信息系统能够在课堂教学中发挥极大的作用，提高空间数据的表现力。除基本功能外，地理信息系统还具备对空间数据进行组织和管理的能力。在教学中，教师只需点击其中的一个区域便可获得其具体信息，了解其空间分布。地理信息系统所具备的该项功能能够提高信息查询的效率，保证教学效果。

(二)地理信息系统满足数字化时代的要求

随着数字化时代的到来，各地在信息化系统的投资上也在不断扩大。地理信息系统作为高端数字技术，其开发与应用对信息化建设的完善起到了重要作用。从当前的情况来看，电子地图等数字化信息技术已经逐渐为人们所熟知。将电子地图等数字化信息技术应用于课堂教学中，能够使学生掌握现代化的数字技术，学会分析和应用信息系统，从而适应数字时代对人才的要求。

二、地理信息系统在中学地理教学中的应用方法

(一)完成地理数据的呈现

在地理教学中会涉及到大量的数据信息，对于这些信息的表现，以往通常使用投影仪等设备，将数据信息以柱形图或折线图的形式呈现出来。这种方式虽然能够实现数据的呈现，但呈现的形式过于单一，无法提高学生的学习兴趣。使用地理信息系统完成数据的处理，能够使数据信息以多样化的形式展现出来，提高了信息的可视性。地理信息系统不仅能够完成柱形图等具体图样的展示，还能将信息以三维立体图的形式展现出来，完成图形间的任意转化。另外，使用地理信息系统也能够减轻教师的负担，提高数据的准确性，完整的呈现各种地理分布图。

(二)完成地理图像的解析

地理教学的主要任务是培养学生的空间意识，使学生具备分析各种图形的能力。将地理信息系统运用于地理教学中，能够调动学生的各项感官，使学生掌握分析图形的能力。地理信息系统具有投影清晰、规范等优点，在完成数据展示的同时，能够实现数据的叠加呈现，将原本处于复合状态的图像分别展现出来。且地理信息系统易于存储信息，相关数据信息能够长期存储在系统中，不易造成损坏。另外，地理信息系统能够实现图形与数据的完美结合，使学生获得更好的学习体验。例如在讲解世界海洋分布时，教师可以将海洋中的暖流和寒流用不同颜色的线条标注出来，同时完成信息的动态演示，使数据信息形象的呈现出来。

(三)完成课堂习题的编制

除信息的存储与展示外，地理信息系统还能完成课堂习题的编制，使学生能够及时巩固所学知识，达到随学随练的目的。运用地理信息系统进行习题的编制，能够提高习题的针对性，保证评价的公平，从而提高学生的学习效率。如在学习气候类型时，教师通过地理信息系统为学生设置课堂习题，让学生填写各地的气候类型，降雨特点等，达到巩固教学内容的目的。与此同时，教师也可以运用计算机设备对学生的成绩进行评定，提高评价的准确性。运用地理信息系统进行习题的编制，有利于教师及时掌握学生的学习现状，以便于制定出具有针对性的教学方案。

(四)完成教学内容的扩展

利用地理信息系统进行教学，能够深化教学内容，扩大学生的视野，使学生接触到更多的地理知识。如在学习我国临近国家现状时，教师可以利用地理信息系统为学生展现日本、印度、俄罗斯等地的气候特点和风土人情，并配以相关的解说，使学生能够身临其境的感受别国的风情。地理信息系统是一种较为直观的教学工具，具有良好的教学辅助功能。将其与计算机设备共同应用于教学中，不仅能够实现数据的精确呈现，也能扩展教学内容，使学生学习到更多的地理知识。

三、结语

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【关键词】地理信息系统；电力设计；应用

前言

现阶段，在电力系统的设计中，应用地理信息系统的情况日益普遍，该系统与电网信息数据有机结合，为电力信息系统奠定了基础，对于电网运行在辅助决策上具有一定的帮助。

1 地理信息系统在电力系统中应用的重要性

地理信息系统（geographic informationsystem ，GIS）在电力系统中的应用也可简单的称之为电力 GIS 系统。这种应用模式主要是将地理信息系统的原理与电力系统中的电力设备、变电站、输电网络、电力终端以及电力生产负荷、管理等核心内容想融合形成的一种对于电力系统进行信息化生产管理的综合性智能化信息系统。该信息系统可以直观的提供电力系统中相应电力设备的运行状态信息、电力技术信息、电力生产和管理信息以及电力传输应用过程中途径的山川、河流、城镇、环境等等一系列的电力系统信息与自然地理环境信息集中于一体，通过查询 GIS 系统相关数据、照片、图像和技术参数等信息就可以实时掌握电力系统运行的状态，在电力系统的维护和管理中有着十分重要的作用。

2 地理信息系统系统在电力系统中应用的特点

地理信息系统在电力系统中的应用，除了使电力系统具备GIS的基本特点之外，还拥有了更多的特点，具体的内容以下几个方面：

（1）由于电力系统的运行参数复杂，信息量庞大，对于实时性和动态变化的监测有着更高的要求，因此，在电力GIS系统中如果要达到对电力系统中的瞬时信息进行实时的收集、传输、分析、响应和处理，就需要系统的存储能力传输速度达到较高的要求，GIS系统的开放性和先进性都能满足这方面的要求，可以使电力系统的应用更加高效和快速。

（2）电力系统中的数据量比较大，对于GIS的稳定性和可靠性要求较高，电力企业在电力系统的搭建和维护过程中通常会使系统具有更好的可维护性，结合GIS系统的开放性特点，可以使电力GIS系统实现数据的单次输入和多次输出，再通过进行层次的保护和数据统一管理的方式，从而确保数据信息的一致性，使系统参数的传递和分析更加精确和可靠。

（3）电力系统的传输距离和范围以及使用终端的复杂程度，对于系统的拓扑分析能力和转换能力要求比较严格，GIS系统自身的单机工作模式已经无法满足电力系统多终端、接口类型复杂、信息覆盖面广泛的要求，充分利用GIS系统在局域网环境下的优势，不仅可以提高电力GIS系统的拓扑能力和转换能力，还能够通过计算机技术进行电力信息数据的整合分析工作，并可以实现资源的网络共享。

3. 地理信息系统在电力设计中的应用

3.1 电力设计中，应用地理信息系统的需求分析

地理信息系统在处理数据、分析网络等方面的能力较强，在电网设计中，通过对地理信息系统合理应用，一来有利于对数据在管理上进行更好的规划设计，二来可优化电力设计工作人员的工作效率、劳动强度等，使电力设计的直观性、交互性更为突出，此外，该系统可有效保障电网设计的安全性、可靠性、合理性、科学性，且符合节能降耗与经济环保的要求。

3.2 电力设计中，应用地理信息系统的目标分析

地理信息系统在电网设计中所设计到的工程数据均保存在系统内，并在地图中以直观的方式表现出来，为变电站的选址设计、线路设计、电网规划设计等提供初步设计以及可行性研究报告等，在对新变电站、新通信线、新线路等进行设计时，通过地理信息系统，可达到充分掌握周边地理环境以及电网情况的目标，有效减少了外出考察工作的次数，使电力设计的更为全面，尽可能减少了修改设计方案的次数。

4. 电力设计中，应用地理信息系统的思路分析

4.1 数据分析

基础的地理数据属于电力设计的前提条件。就数据的采集手段而言，可通过多种途径获得地理数据，例如工程测量方法、激光雷达方法、航测方法、卫星遥感方法等。此外，数据的形式也可以有多种，例如矢量电子地图形式、数字栅格图形式、数字高程模型形式以及数字正射影像形式等。地理数据在更新方面的效率为地理信息系统达到实用的重要因素。电网工程所涉及到的数据有多项，其中包括了设计资料、勘测、骨干电厂信息、变电站、电网中不低于 110KV 的线路等。而电网工程的数据主要是用来对电网的基本属性与地理属性等进行管理。此外，在供电局原工程资料的管理系统处、设计院处等也可获取细节方面的属性资料，例如电源厂站所有设备的相关资料、变电站所有设备的相关资料以及线路各个杆塔的相关资料。

4.2 地理信息系统开发平台型号的选择

地理信息属于地理信息系统的基础所在，对于电力设计而言，地理信息系统所应用的开发平台是否合适将会对项目的结果产生非常关键的影响。由于一个地区的地理数据十分放大，并且设计单位、供电局、电网公司等单位的相关人员在电网规划中均是应用该系统，这一现伏要求了地理信息系统的开发平台在可靠性、运行速度、数据容量等方面均需具备过硬的能力。通过对比发现，在多种地理信息的开发平台中，以 Arc 地理信息系统平台（来自美国的 ESRI公司）最为适合，该开发平台可使多个用户通过网络在平台上实现数据共享。

4.3 地理信息系统大致结构的分析

地理信息系统在基于遥感航测影像以及地形图的情况下，对电网工程中所涉及到的多项数据进行管理及融合，其中包括了设计资料、勘测、骨干电厂信息、变电站、电网中不低于 330KV 的线路等。通过空间数据上的查询功能、分析功能等，从而给予输电网中的设计工作、勘测工作以及规划工作等提供指导，使电网结构最优化。如此一来，不汉可提高已有数据资源的共享程度，且还是外业的工作量实现最小化，有效提升了内部的工作效率。地理信息系统所应用的模式为 C/S 的模式，其中 C 代表的是客户端，S 代表的是服务器，该模式支持局域网的访问。通过标准、统一的数据平台，可达到输变电接人相关专业系统这一目标，并且为处理、分析以及储存地理信息系统中输变电设备相关信息打好了基础。

4.4 地理信息系统地理信息系统中的主要功能分析

4.4.1 电网规划与设计该功能是通过地理信息系统并结合现有的电网信息而实现的，从而在地理信息系统中规划出电网的主框架。

4.4.2 线路规划在地理信息系统中对不低于 110KV 的线路进行初步设计，可掌握线路的多项信息，例如主要跨越物、线路缓冲带、转角坐标以及转角等。

4.4.3 数据管理在对数据的管理上，主要包括了：①导出或导人电网工程的数据；②基础地理数据；③管理元数据；④导出在系统中不同专业初步设计的成果；

4.4.4 变电站选址的规划通过地理信息系统绘制出变电站的站址，并从中获取四周坐标，可根据导出的坐标而计算着变电站在一定高程下的土石方需求量。

5. 应用地理信息系统的关键技术分析

5.1 在开发基础地理数据的维护平台中，结合多种类型（空间参照系具有差异）的数据，进而实现编辑元数据、修改数据、数据配置以及导人（导出）数据的作用。

5.2 在开发元数据的服务系统期间，许多多项性能进行考虑，例如互操作性、专用性、通用性等。并在系统中为用户提供下载元数据、浏览元数据以及查询元数据的功能，通过图形化地图载体，使用户可更为直观的对数据进行处理与操作。

5.3 在线路设计期间，需实时显示线路的缓冲区、坐标以及转角度数等，并预先将输电线在平台管理中设计到保密性问题时，需对权限严格控制。因此需设计相应的审批流程，但审批流程应尽可能简洁，从而便于设计人员的工作。比如：输电线路建模，系统采用坐标录入、手工调整、以及文件导入等多种方式，对线路进行编辑维护。实现在地理图上添加输电杆塔、架空导线，并显示出用户指定的文字标注信息（线路名称、塔号等）。同时提供便捷的工具处理设备的拓扑连接关系及电缆进站。

结束语：

综上所述，经过调查资料显示和实践证明电力 GIS 系统既能够充分发挥 GIS 系统的全部优势，同时还能够结合电力系统的特点和要求，进行整合优化，实现了电力系统控制管理的智能化和人性化，对于实现电力系统的现代化有着十分重要的应用意义。

参考文献：

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关键词：地理信息系统；地质灾害信息系统；灾害预报

我国属自然灾害频发国家，地质灾害由于具有不确定性、突发性、成因复杂性，给国家和人民带来了巨大的损失。提高国家地质灾害的预防能力，保护人民群众的生命财产安全已经成为备受国家和社会关注的重要问题。随着地理信息系统技术的不断成熟与发展，该技术在城市管理、矿产资源勘探、地质灾害等多个领域中都发挥出重要作用，在地质灾害信息系统建设中应用地理信息系统，能有效提高地质灾害调查工作的科学性。

1地理信息系统含义和特点

地理信息系统是一门综合性学科，在计算机软硬件的支持下，对地球整体或部分表面空间中的地理分布数据进行采集、归类、运算、分析、处理、储存等操作。在多个领域中都有广泛的应用，地理信息系统的应用范围如图1所示。由众多模块构成的地理信息系统能通过建立空间模型，对地理空间进行综合分析，并通过复杂动态化的运算预测空间内地理信息[1]。

2地理信息系统的作用

地理信息系统具有强大的地理信息采集功能，加强对地理信息系统的研究，有助于提高人类对重大地质灾害的预防能力，对保障国民的生命财产安全具有重大意义[2]。加强对地理信息系统的研究，对国内多个研究领域都有重要的推动作用，尤其对地质灾害防治部门而言，有助于该部门深入研究不同地区的地理信息特点，制订出更科学的地质灾害防治方案。在实际应用过程中，地理信息系统利用计算机技术、信息工程技术、遥感技术等对空间信息进行采集、分析和处理，并将信息处理结果、地理分析功能和一般数据库操作进行集成化处理，在此过程中，实现对信息的动态化处理，对空间模型中各项数据进行更新，并最终达到预防重大地质灾害的目的。

3地理信息系统的分类

（1）专题信息系统。该系统主要分析专项目标，具有明确的主题意义，对特定项目的服务质量较好，如在水资源管理系统中的应用。（2）区域信息系统。该系统是以区为单位，对区域内的数据进行采集，区域的划分可根据实际需求进行相应的调整，如对长江某流域地理信息进行研究等。（3）地理信息系统。与上述两个系统相比，地理信息系统的构成复杂，在实际工作中具有较多要求和限制。该系统主要是利用图像数字化工具对数据进行查询、分析、探索及储存，还能在用户的要求下对数据进行运算。地理信息系统不仅能对地球表层地理信息数据进行采集、分析和处理，还能对环境资源信息数据进行采集、分析和处理[3]。

4地理信息系统在地质灾害信息系统建设中的应用

4.1对地质灾害进行评价和管理

利用地理信息系统采集、分析和处理区域地理数据完善空间信息管理系统[4]，这一功能让人们能够更加深入地探索地质灾害的发生规律和分布特点，还能在空间信息管理系统中展示历史地质灾害发生的原因和等级，帮助地理专家更准确地预测地质灾害的发生位置。灾害发生前会有一些征兆，如滑坡前缘土体隆起并出现放射性裂缝，护坡前缘坡脚位置多年堵塞的泉水突然复活，动物异常惊恐等。利用地理信息系统能对区域范围内可能发生滑坡的位置进行监测，当发现滑坡灾害的不同征兆后，对滑坡灾害的影响范围、灾害等级等进行科学性测评，并结合测评结果制定针对性的防范策略。

4.2地质灾害危险度划分和评估

地质灾害的类型较多，如地震、滑坡、泥石流、地面沉降、土壤盐碱化等，各类地质灾害的产生原因非常复杂，且具有突发性和不确定性特点。以往受到科技水平的限制，人们难以对地质灾害的危险程度进行科学的划分和评估，利用地理信息系统则能使操作人员准确获取地理信息数据，在空间信息管理系统中录入地理信息数据，对地质灾害等级、地质灾害原因和影响范围等进行预测，并为后续类似地质灾害的防控提供参考。相关部门也能利用地质灾害的危险等级制订相应的预防或救灾计划，提高预防或救灾措施的科学性和合理性，避免出现资源浪费或资源分配不足等问题。

4.3地理信息系统技术和专业系统集成的应用

利用专业系统能有效提高地理信息数据的准确性，提高风险预防的全面性，为地质灾害的防治工作提供更加全面的数据参考，提高地质灾害防治工作的科学性。地理信息系统的主要功能是对地理信息数据进行采集、分析和处理，专家系统的主要功能是利用专家知识分析空间信息管理系统中的数据。同时，在操作过程中，操作人员也能利用专家经验验证地质灾害信息的准确性，通过对比专家经验和地理信息系统的相关数据，对地理信息系统进行反向完善，使二者能相互促进。地理信息系统技术和专业系统集成的应用，有助于提高我国地质灾害的动态管理质量。

4.4地质灾害防治研究

受科技水平的限制，以往地质灾害的治理主要以事后治理为主，即在地质灾害发生后根据灾害现场的损失评估采取相应的治理和救灾手段，不可避免地造成大量资源的浪费，并且很多高等级、高强度自然灾害的发生会通常还会诱发其他次生灾害，若未能对其进行准确预测，会造成更大的危害和损失。地理信息系统的应用有效提高了地质灾害防治的事前管理水平。以江西省吉安市的地质灾害信息系统为例，可利用该系统及时地监测、采集、分析和整理灾情信息，依托灾情数据建立数据模型，分析地质灾害发生情况，预测可能发生的次生灾害，制订针对性的地质灾害防治方案，为救援部门准备救援物资、组织救援人员、制订救援计划提供参考。吉安市地质灾害信息系统界面图如图2所示。

5结束语

综上所述，在科学技术水平不断提高的背景下，地理信息系统技术的逐渐成熟，为资源管理、国土规划、地质灾害预防等多个领域都带来了新的技术保障，使其获得更好的发展。在地质灾害信息系统建设中科学地应用地理信息系统，能显著提高系统的全面性和准确度，提高对地质灾害的监控水平，提高对地质灾害相关数据的采集、分析、处理和运用能力，帮助相关部门在地质灾害发生前对其进行更加准确的预测，在地质灾害发生后制订科学性更强的救灾计划，减少地质灾害带来的损失。

参考文献：

[1]赵子良,石德强,汪玮.基于地理信息系统和遥感的区域地质灾害易发分区研究:以咸宁市咸安区为例[J].资源环境与工程,2019,33(S1):64-69.

[2]王克峰,李芹.地质灾害信息系统及群测群防体系基础地理信息数据库建设[J].测绘与空间地理信息,2017,40(11):100-102.

[3]高华晨.滑坡灾害风险分析及其防治研究[D].武汉:湖北工业大学,2020.

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【关键词】大数据时代，地理信息系统，应用

前言

从目前的实际角度来说，大数据时代下的地理信息系统的应用研究已经成为了当代地理学术方面重要的研究应用，下面我们就对大数据下的地理信息系统的应用进行分析和简述。

一、大数据对地理信息系统发展的重要性。

在目前社会经济、科技不断的发展的大环境下，大数据时代已经悄然到来，从某种意义上来说，地理信息的测绘部门和相应的技术在某方面来说受到了重大的影响和挑战，如果我们可以合理的对大数据技术进行应用，那么我们就可以起到一个推进器的作用，从而推动地理测绘信息部分和机构的发展，但同时，我们要注意一点，从目前阶段我国的测绘地理信息机构已经开始重视大数据技术，并且已经在这个基础上进行了地区检测，如果地理信息系统部分和机构可以在工作中加入大数据几乎，那么大数据会让地理信息部门和机构的工作变得更加便捷。大数据技术让地理信息行业发生了天翻地覆的变化，一方面，许多专业和学者都希望在大数据技术的环境下对地理信息系统中施展拳脚。另一方面，大数据有效的促进了企业的发展和变革，最后。大数据时代下，他的商业价值无法估量他的潜力无疑是巨大的，我们应该进行具体的探究和思考，然后完成一系列的转型，让技术和管理之间联系密切，把握住商机，获得足够的发展空间，为地理信息行业取得良好发展做出一定程度上的探路。

二、大数据背景下地理信息系统所要接受的挑战。

（一）地理空间数据为什么一直在持续的增加？因为从目前来看，我国的地理空间数据处理在速度方面在不断的增加，在这个不断加快的过程中，地理空间数据的结构化特点就会凸显出来，所以这个情况我们要及时的针对好，利用地理空间数据整体的特点，来进行大数据空间存取技术的大范围普及和使用，经过我们反复的实践和分析下，可以得出一个结论，那就是当前地理信息系统在目前的大数据技术时代下面临着严峻的挑战，其中最大的问题是在于是否我们可以有效的实现数据信息空想以至我们可以完成大数据文件管理和大数据文件的保护，同时可以在面对众多文件和重复数据的情况下，进行科学有效的整理，保证自身的效率和存储质量。

（二）我们还有一个数据整理的问题要进行分析，众所周知，大量的地理信息，地理信息心痛可以系统的进行数据信息或者别的途径来进行信息上的获取，但是目前传统的组织方法和处理方法等不能适应现在的大数据结技术的走向，在这样的背景下，我们要最大限度的提高自身的基础性数据的效率，我们要最大程度的进行有效的提升基础性数据更新效率能力，从而有效的满足用户需求，从而逐渐在这个大时代背景下被人们所重视。

三、大数据在地理信息系统的应用分析

（一）首先大数据在地理信息系统的应用，完美的提高了地理信息系统的高效存储能力，随着目前科技的飞速发展下，计算机的硬件设备已经呈现出了颓势，已经不能和以往相比了，对于计算机的存储也已经变的更加的简单，特别要注意的是，计算机标配硬盘的容量一般都符合原定的标准要求，单体磁盘的服务器标准容量可以达到30TB，但是在客观世界的影响下，我们通常所说的地理信息系统经常在应急保障方面和实时导航上已经获得了社会等广泛的应用所以这就要求了数据的存储量变得越来越高，相反，如果储存量越来越低，那么地理信息系统会受到打击，所以这样说来数据库就要多个类型的数据支持和结构化的数据支持才行。

（二）在大数据的时代背景下，我们要进行数据库的扩展和升级，因为从目前来看，大数据背景下基础性的数据量已经发展的速度越来越快，如果不升级就导致了无法进行信息的及时更新容纳。从目前来看，F阶段的数据库使用，关系类型的数据库比较常用而且硬件的升级也是十分重要，他在一定程度上，有利于数据库进行采分割扩展和非规范扩展等。升级硬件设备会花费大量的资金，同时，数据库的服务器性能和容量提升的空间也很小，而数据库分割不适合非结构化数据，我们要进行进一步的程序修改，这就导致了程序和模型的独立性受到了破坏，然而非规范化的处理，可以增加大量冗余的同时来实现一致性的难度大幅度增加，由此可见，我们必须要争地理信息系统的数据库进行水平发展，才能保证他有足够的伸缩性和扩展性。

四、结语

地理信息系统的工作是大量存取数据等任务，随着目前我国的科技在不断的发展和生活水平不断提高的大前提下，我们应该对地理信息系统进行重视，众所周知，大数据是地理信息系统中最重要的组成部分，（其内容为遥感技术、地理信息采集等）所以在大数据的前提背景下，地理信息系统的未来有着广阔的前景，在未来的发展中地理信息系统会出现质的飞跃。

参考文献：

[1] 钟耳顺，杨福慧. 地理信息数据化 开创GIS辉煌时代――访中国科学院地理信息研究所专家、北京超图地理信息技术有限公司董事长[J]. 中国新技术新产品精选，2007，（05）：5-6.

[2] 陈戈，方朝阳，乔新，李海涛，张彩云，陈勇，韩冬. 一个基于卫星遥感数据的海洋大气地理信息系统平台软件――MAGIS [J]. 中国海洋大学学报（自然科学版），2004，（09）：31-32.

[3] 高盼. 立得空间：从行业"拓荒"到引领地理信息大数据时代――专访立得空间董事长兼总裁郭晟[J]. 中国信息界，20164，（07）：25-26.

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[关键词]地理信息系统 空间数据 数据管理

中图分类号：UI69 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0350-01

1、地理信息系统与其他系统的区别与联系

从地理信息系统的发展过程可以看出，地理信息系统的产生、发展与制图系统存在着密切的联系，两者相同之处是基于空间数据的表达、显示和处理，从系统构成和功能上看，一个地理信息系统具有机制制图系统所有组成和功能，并且地理信息系统还具有数据处理功能。

地理信息系统和数据库管理系统的区别就在于地理信息系统具有对空间数据进行解释、判断和分析的能力，而不是简单的数据管理，数据中的信息也能被广泛地利用，它的核心就是具有独特的数据管理，因此，地理信息系统是能对空间数据进行分析的数据库管理系统，地理信息系统必须包含数据库管理系统。

地理信息系统对图形数据和属性数据库进行分析和应用，是以文件管理的形式储存图形，并且图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系等。它与地图数据库以及地理数据库的区别是地理信息系统仅仅是将数字地图有组织地存放起来、不注重分析和查询，不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的分析，它是地理信息系统的数据源。

地理信息系统和CAD系统的区别是，二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只处理规则的几何图形，它在属性方面弱，更缺乏分析和判断能力。

计算机制图是地理信息系统采集、储存、处理空间数据的有力工具和手段。严格地讲，计算机地图制图是以传统的地图制图原理为基础，并且利用电子计算机及其连接的输入、输出装置作为主要工具，采用数据库技术和图形数字处理的方法来实现地图信息的获取、变换、传输、识别、储存、处理、显示和绘图输出等。计算机地图制图又称机助制图。地理信息系统的数据源通过不同的地图制图表现出来。例如：在测绘制图中，点的坐标，水系，道路，房屋以及植被面的属性等，利用不同的软件绘制和表现出来等等。

2、地理信息系统具有的特征

地理信息系统是传统科学与现代技术相结合而产生的边缘科学，它具有多学科交叉的特征，地理信息系统又是计算机化的信息系统，需要得到计算机硬件和软件系统的支持。

地理信息系统处理的对象为地理空间信息，地理信息系统用于处理自然界特定空间内各种地理现象的信息，地理信息系统的核心组成是地理数据库和空间数据库，包括属性数据库、图形数据库和遥感影像数据库等，地理信息系统能够在同一的平台内综合处理这些信息，这是地理信息系统不同于其他信息系统的重要一点，并且包含的内容是丰富的和广泛的。

地理信息系统可以根据实际需要设计生产各种地图，它通过图表、文字、色彩等信息形象的表现出来，地理信息系统具有强大的制图功能，完全可以代替传统制图和一般意义上的机助制图技术。地理信息系统具有空间分析功能，从而使地理信息系统区别于机助制图系统，也正是空间分析功能赋予地理信息系统以强大的生命力。空间模拟地理信息系统是整个地球或部分区域的资源、环境在计算机中的缩影。地理信息系统可以依据系统应用模型，快速模拟自然过程的演变和过程，取得地理预测和实验的结果。

在各行各业中，通过地理信息系统选择优化方案，避免不合理的决策，并且解决资源、环境、社会、经济和人口有关的实际应用课题，在经济社会中有助于决策支持系统。地理信息系统除了具有信息的一般特性还具有以下独特特性：①空间分布性。它具有先定位后定性以及在区域上的分布特点，属性的表现形式是多层次的。②数据量大。因为它具有空间特征和属性特征还随时间的变化而变化，所以数据量很大。③地理信息系统具有载体的多样性，除物体的物质和能量本身外，还通过文字、数字、影像、符号、磁带、光盘等等来描述地理实体。

3、地理信息系统的主要应用

从地理信息系统和其他系统的区别与联系以及地理信息系统特征和地理信息系统的分类中不难看出，地理信息系统的发展前景广阔，表现在网络化、标准化、数据商业化、系统的专门化、企业化、全球化、大众化和智能化。地理信息系统是一种对自然与人类应用非常广泛的系统工具，它的博才取胜和运筹帷幄的优势，使它成为能够影响人们生活的各个方面、有关各行各业经济技术发展的基本工具。它的应用分为两种情况，一种是利用地理信息系统来处理用户的数据，在地理信息系统的基础上，利用它的开发函数库二次开发出用户的地理信息系统软件，并且在测绘与地图制图、资源管理、城乡规划、灾情监测、环境保护、国防、宏观决策支持等一百多个领域，取得了良好的社会经济效益，下面结合例子来论述地理信息系统的广泛应用。

地理信息系统在综合分析评价与模拟预测中的应用，它不仅对地理空间数据进行编码、存储和提取，而且通过世界模拟，得到综合评价，并且用这些数据以命令、函数和分析模拟程序对未来结果作出定量的和趋势预测，对比不同决策方案的效果以及产生的后果，做出最优决策，避免和预防灾难发生。例如，通过对大兴安岭火灾的研究、普查和分析，应用系统对十几万个数据进行分析筛选出气温、风速、降水等气候要素，以及植被生长情况、积雪覆盖程度，用模糊数学方法建立数学模型，并且建立微机系统多因子的综合指标来预防灾情发生。

地理信息系统在测绘事业中的应用，地理信息系统技术、遥感技术和全球定位技术，为测绘事业的发展起决定的作用，使地图数据的获取和成图流程都发生了根本的改变，成图的周期大大缩短，保证精度提高，促成地图品种的多样化。

地理信息系统在地理空间数据管理中的应用，它可以对地理数据的采集和组织进行有效的数据库管理、更新、维护，且可对在决策中所需的地理信息，用多种方式进行快速查询和检查。例如在城市建设中，地面下的类管线以及测量控制网，规划路线等基础图形数据，通过地理信息系统的实现，对地下管线信息的全方位的现代化管理，为市政工程设计以及规划建设提供查询服务，一旦遇到问题，可以快速提出坚决方案。

在资源管理和环境保护中的作用，利用地理信息系统可以进行资源清查，将各方面来源的数据汇聚在一起，通过系统的分析使原始的数据快速再现，根据不同时期的土地类型以及土地利用现状的分析，进行合理的开发和科学的管理。在环境保护方面，利用地理信息系统建立了环境检测，分析及预报系统，客观、全面、正确地反映区域的污染程度以及空间的分布状态。为实现环境管理的科学化和自动化提供最基本的条件。

参考文献

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关键字：城市建设；遥感；一体化；ENVI/IDL；ArcGIS

Abstract: This paper describes the significance of remote sensing and geographic information systems integration and integration of the integrated three levels: management and sharing of data integration, platform integration and system integration development, pointed out that the integration of remote sensing and geographic information systems integration can achieve complementary advantages, to enhance the operability of the geographic information system software, to enhance the work efficiency of the space and image analysis, and effectively save the cost of the system, and proposed management and analysis of spatial data integration platform and emergency relief, remote sensing and geographic information systems integration the construction scheme of the system, it is bound to play an important role in urban management.Key words: urban construction; remote sensing; integration; the ENVI / IDL; the ArcGIS

引言

遥感技术是利用地面物体波谱特性，通过扫描影像识别地面物体的物理属性，具有紫外、可见光、红外、远红外直至微波等遥感工作波段。对这些波段的数据信息，进行图像处理和信息提取，就会获取大量的专业信息，如，对水体、植被、水系、地质、灾害、土地利用、水土流失、海岸侵蚀等，用于对城市建设的资源环境进行规划管理的辅助决策。

地理信息系统是地图学与现代信息技术融合的1门信息技术，地理信息系统是城市建设信息采集、存储、管理、分析、表达的有力工具。城市建设信息量大且繁杂，既有实时数据，又有历史数据；既有环境数据，又有经济数据；既有矢量数据，又有栅格数据。这些数据中80%以上与空间位置相关。地理信息系统可有效地存储和管理这些庞杂的数据[1]。

城市建设中的遥感应用

城市遥感是现阶段遥感技术最具活力的领域之一，也是遥感最具有应用价值的领域之一。其主要表现在：a）城市空间基础数据的获取。采用高分辨率卫星遥感影像，获取信息量极其丰富的数字矢量线划数据、数字栅格数据、数字正射影像数据、数字高程模型，直接用作城市规划的背景图，在其上面叠加地形图、道路红线、地块分界线、重要设施和地名等，它与地形图相比不仅现势性好且更直观；b）城市规划动态监测。采用两期卫星影像，经过几何配准、叠加分析，找出变化目标，再将变化目标同城市总体规划进行比较，用规划管理信息系统提供的基础数据辅助检查，通过现场检查确定变化目标属性，实现城市建设现状的动态监测，为城市总体规划的实施提供保障；c）城市绿化覆盖率计算。采用遥感影像进行城市绿化覆盖率的计算，获取城区内绿化覆盖率、绿化面积和绿化类型分类等信息，建立城市绿化数据库。

由此可见，遥感技术是城市建设中获取信息的重要手段之一，可快速实现城市范围国土资源与生态环境的多层次、全方位综合调查，系统研究城市资源与环境的空间分布规律及其相互联系、相互制约的关系，按不同层次、不同内容编制系列基础图件，客观、真实、系统地反映城市的建设成就和存在问题，为制定城市国民经济和社会发展的中长期规划、国土资源和生态环境的综合整治规划以及城市经济可持续发展规划提供科学依据。

遥感与地理信息系统一体化集成技术

遥感是空间数据采集和分类的有效工具，地理信息系统是管理和分析空间数据的有效工具[2]。遥感影像已成为地理信息系统的主要信息源。作为地理信息系统的核心组成部分，遥感影像是提供及时信息的理想方式。在空间信息的许多行业，离开遥感影像，地理信息系统就是不完整的。另一方面，遥感获取丰富的、海量的空间数据有赖于地理信息系统的有效管理与共享，利用地理信息系统强大的空间分析功能提取更深层次的专题信息，全面提升影像的利用价值。

遥感与地理信息系统一体化集成

遥感影像类似于地理信息系统中的栅格数据，遥感和地理信息系统很容易在数据层次上实现集成[2]。地理信息系统软件没有提供完善的图像处理功能，遥感软件中也缺少空间分析及数据管理工具。遥感和地理信息系统平台一体化集成，可以由3个层次及途径实现。

数据一体化管理与共享

遥感影像和图像分析功能可以作为核心组成部分与地理信息系统实现一体化，首先解决的问题就是遥感与地理信息系统平台之间的数据互操作问题。数据互操作实现有2个途径，a）将遥感数据或者地理信息系统数据都以标准格式保存，2个平台都支持；b）遥感和地理信息系统平台直接支持对方数据格式。很明显后者比前者更加方便。

遥感数据主要格式为栅格，地理信息系统主要由矢量数据格式组成。栅格和矢量一体化管理，需要1种数据模型，同时储存栅格和矢量数据，支持分布式管理。

影像天然地具有企业级应用的潜力，因为它可以实现多个用户在同一幅图上同时进行操作。这对于大型企业级应用更加有利，其中，最主要的优势就是节省成本。我们可以分享同一影像资源，显著地减少成本。而影像由于自身的特点，具有很高的存储要求，尤其是高空间分辨率、多光谱影像。基于Web services的共享方式提供了1种合理的解决方式，它集中利用了计算机资源，可为若干个客户端提供影像共享服务。

平台一体化分析

在遥感软件中进行的图像处理工作流，与地理信息系统软件下的地理信息系统工作流实现无缝链接和交换。比如，在遥感软件中处理的数据通过菜单功能直接传送到地理信息系统软件中，无需中间的保存、打开等步骤；地理信息系统软件中分析的数据，直接导入遥感软件中，且保持同步显示；遥感软件中集成地理信息系统软件的部分组件功能。虽然在2个不同的软件平台下工作，操作感和处理效率类似在1个平台下作业。

系统一体化集成开发

大多数遥感和地理信息系统软件平台都提供了二次开发功能。在进行地理信息系统系统开发时，将专业的影像数据处理和分析工具集成到地理信息系统系统环境中，在同一系统中既能完成遥感数据的专业处理与分析，又能完成地理信息系统空间分析和共享等工作，形成1个遥感与地理信息系统一体化集成系统。要实现一体化集成系统，前提是遥感和地理信息系统软件平台提供的二次开发接口，都能通过程序开发语言调用，并整合在一起。

ENVI/IDL与Arc地理信息系统一体化集成方案

遥感与地理信息系统不仅从数据上，还会从整个软件构架体系上真正实现融合，从而达到优势互补，进一步提升地理信息系统软件的可操作性，提升空间和影像分析的工作效率，并有效节约系统成本。为了适应这种用户需求和技术发展趋势，更好地为用户提供服务，全球最大的地理信息系统技术提供商Esri公司与全球遥感领域的领导者美国ITT VIS公司，建立了全球战略合作伙伴关系，共同开发和建设遥感与地理信息系统一体化平台。

ENVI是采用IDL（交互式数据处理开发语言）开发的、功能强大的、完整的遥感图像处理软件。ArcGIS是全球使用最广的地理信息系统软件。ENVI/IDL与ArcGIS一体化集成解决方案，在真正意义上实现了遥感与地理信息系统一体化集成。

遥感与地理信息系统一体化在城市建设中的应用

遥感与地理信息系统一体化解决了数据、分析与共享三者之间的融合问题，形成完整的空间信息平台。下面介绍2种空间信息一体化平台的构建思路。

空间数据一体化管理与分析平台

平台结构见图1，主要包括3个组成部分：数据处理中心、数据储存和中心和数据分析和应用中心。3个部分都是通过广域网/局域网进行连接[6]。

图 1空间数据一体化管理与分析平台结构图

数据处理中心

数据处理中心依托ENVI遥感图像处理系统，快速对遥感数据进行预处理，完成影像的几何校正、融合、增强等处理流程。

数据储存与中心

数据储存与中心主要完成两部分工作：a）将数据处理中心处理好的遥感数据进行入库管理，并建立必要的元数据信息；b)将遥感数据与共享。

空间数据库模型采用Geodatabase，它是按一定的模型和规则组合起来的存储空间数据和属性数据的容器，实现了多源空间数据的集中和分布式管理。

遥感数据共享是基于ArcGIS Server平台构建。ArcGIS Server 是功能强大的基于服务器的 地理信息系统 产品，用于构建集中管理的、支持多用户的、具备高级地理信息系统功能的企业级地理信息系统应用与服务。它支持OGC标准服务，其中，针对栅格影像数据，可选择WCS服务。其最大的特点是可超过3个波段的多波段影像数据，并保持影像的光谱信息。

数据分析和应用中心

数据分析和应用中心是在遥感/地理信息系统软件的支持下，通过广域网或者局域网从数据储存与中心的空间数据库或者Web Services中获取影像数据，并结合城市建设应用模型，提取相应的专题信息。同时，将获得的专题信息应用于实际生产。

空间数据一体化管理与分析平台实现了统一采集并分发数据，各部门通过网络快速检索、浏览、下载数据，根据所在单位以及处理事务需要对数据进行分析。实现资源的统一调配和快速应用。

应急救灾遥感地理信息系统一体化系统

以水情灾害为例，应急救灾遥感地理信息系统一体化系统的结构见图2。分为4个组成部分：灾情遥感监测平台、数据库系统、遥感信息共享服务平台、平台应用门户[3]。

图2应急救灾遥感地理信息系统一体化系统结构图

灾情遥感监测平台

灾情遥感监测平台依托ENVI/IDL+ArcGIS Engine二次开发功能，构建包括基于遥感的水情监测、基于地理信息系统的损失评估系统和应急决策系统。实现灾害信息的收集、分析以及决策为一体的完整应急救灾信息平台。

ENVI是个非常开放的平台，提供丰富的影像处理函数供外部程序调用。同时，IDL具有很好的扩展性，能很方便地与其他开发环境（VB、VC、.NET、Java等）进行集成开发[4,5]。ArcGIS提供ArcObjects软件组件库，也提供了模块化、可伸缩、跨平台的通用API。

数据库系统

采用空间数据模型，储存遥感影像数据、基础地理数据和社会经济数据，供其他平台使用，是整个系统的“心脏”。

遥感信息共享服务平台

采用B/S平台，快速将数据库系统或者灾情遥感监测平台中的灾情信息到网上。实现快速共享机制。

平台应用门户

平台应用门户是以遥感信息共享服务平台为基础，根据权限和使用对象性质划分为决策领导、救灾人员和普通用户三类用户。用户通过客户端浏览器，如，IE快速浏览灾情信息。

结语

随着空间信息市场的快速发展，遥感与地理信息系统的结合日益紧密。遥感与地理信息系统的一体化集成逐渐成为1种趋势和发展潮流。ENVI/IDL与ArcGIS为遥感和地理信息系统的一体化集成提供了1个最佳的解决方案。基于这个解决方案，将遥感与地理信息系统紧密结合，达到优势互补，进一步提升地理信息系统软件的可操作性，提升空间和影像分析的工作效率，并有效节约系统成本。必将在水利行业中发挥重要的作用。

参考文献：

[1] 邬伦,刘瑜,张晶,等.地理信息系统原理、方法和应用[M].北京:科学出版社,2001.

[2] 彭望琭,遥感概论[M].北京:高等教育出版社,2002.

[3] 丁志雄.基于RS与地理信息系统的洪涝灾害损失评估技术方法研究[D].北京:中国水利水电科学研究院.

[4] ITT Visual Information Solutions.ENVI4.7_User_Guide [D].ITT Visual Information Solutions,2009.

[5] ITT Visual Information Solutions.ENVI Tutorials[D]. ITT Visual Information Solutions,2009.

篇8

【关键词】地理 信息系统 集成平台

1 引言

现阶段加强对地理信息系统集成技术的研究，探讨构建更加合理的地理信息系统集成平台框架结构具有重要的现实意义。地理信息集成平台的构建，为城市的建设和规划、环境的监督和测试、城市公共安全以及地质勘测等方面做出了很大的贡献。地理信息系统的集成常常被分为两个层次：其中的一个层次是偏向于地理信息之间的空间分析，是各层地理信息之间相互关系的集成；另一个层次是关于地理信息之间不同的模型和数据，相互组织和管理方面的技术层次的集成问题。本文主要介绍第二个层次上的地理信息系统的集成问题。

2 地理信息系统集成技术

地理信息系统的发展也经历了一个漫长的过程，地理信息系统的集成技术在这段发展过程中也逐渐分成了下面几种形式：

（1）同样一款GIS软件的系统在不同的模块或者是不同的系统之间选择，使用Import/Export的文本和文件之间的交换形式。这种方式是最为简单，它对于任何系统或者模块之间的数据和模型的集成都适用。（2）大型的商业GIS软件的数据结构和数据模型具有一致性，可以对开发语言进行二次提供，从而构成软件的开发平台。利用二进制的数据转换形势在不同的模块之间进行数据交换，不同的GIS软件系统之间具有密切关系的话，也可以采用这种数据集成方式。（3）采用API的形式进行集成，也就是应用程序接口的形式。例如软件系统ARC/INFO能够实现数据客户端和服务器之间的通讯就是通过RPC的接口来完成，提供了ARC/INFO与ARCVIEW之间的集成。另外用户使用时也可以根据RPC的规范模式开发应用模块，以此来实现信息系统的集成。基于API的思想技术还有ESRI提出的分布式计算环境。（4）对象之间进行的互操作功能是通过对象连接和嵌入的自动化功能来实现的。很多的商业GIS软件都可以提供对象嵌入的自动化功能，用户也能够利用这些软件作为能够嵌入自己系统的对象。（5）还有一种信息系统集成形式是关系数据库技术（ORDBMS），它可以将空间数据之间作为一种类型的数据直接进行集成，然后进入数据库的系统，使用者可以通过这个平台直接对矢量的空间数据、普通关系的数据以及遥感的图像数据进行管理和处理，也能够利用这种的数据库平台的接口（API）对GIS的应用系统进行开发。（6）地理信息系统朝着开放以及互操作方向发展的标志是OPENGIS组织对于COBRA标准的采用，它了一些简单的规范特征，这些都是地理信息系统开放的基础，但是这种形式对于GIS软件有了新的要求，需要重新开发GIS软件。

根据这些形式的分析，地理信息系统的集成技术有了总体结构、数据库集成平台、模型集成平台这些平台结构分别是基于客户/服务器、元数据或者关系数据库构建而成的，并且在这些基础上可以空间建模对数据进行空间处理，以便于进行空间的决策。

3 地理信息系统集成平台框架结构

近年来随着客户/服务器体系结构的推广使用，许多分布式系统中已经普遍使用这种C/S结构。在这种结构下，不再需要对单一的客户设置单一的服务器，而是把多个客户机或者服务器通过各种硬件网络和支撑平系到一起，实现各客户机各平台之间的通信，从而将所有的客户机、服务器和软硬件系统组成一个整体性的系统，而且能够实现分布式的计算分析。这种基于客户/服务器的分布式系统主要由前端的客户机和后端的服务器两部分组成。当客户端有需求的时候就可以向系统发出命令请求，分布式系统的网络服务系统就会把接收到的命令请求传送到相应的服务器，服务器接收到请求之后就按照预先设定好的程序进行相应的分析计算，然后再经过网络服务系统把分析计算的结果反馈给客户端，基于C/S结构实现分布式的计算分析。

将客户/服务器机制引入地理信息系统集成平台能够实现对地理信息的分布式处理。将地理信息系统集成平台分为两层C/S结构，其中第一层C/S结构由系统的前端客户和整个系统的数据库、模型库集成平台和对应的应用模型组成，第二层C/S结构是则主要由平台、模型以及相关商用软件组成。基本的框架结构由客户端、模型和数据集成平台服务器与信息处理功能服务器三部分组成。在平时工作中客户端主要是对用户进行引导，指引客户进行数据输入、模型功能的选择和某些输入输出项的选择，然后将这些信息进行整理，提交到地理信息系统的模型、数据集成平台的相关服务器中。这些服务器的主要作用是在模型数据库中进行检索选择，根据用户端发送的相关需求选择合适的模型，当出现特殊需求的时候要重建模型或者对不同的模型进行功能组合搭配。确定好模型以后，根据模型的具体情况把相关的模型数据整理后提交给数据集成平台的服务器，经过不同的功能处理服务器的转化处理将这些数据转化为RS、GIS等服务器能够识别操作的数据信息，最后这些服务器的操作结果会经过模型集成平台的服务器再反馈给用户客户端。

4 结语

本文介绍一种以客户/服务器体系结构为基础的地理信息系统集成平台框架结构，从多个角度讨论这种集成平台所涉及的相关地理信息系统集成技术。通过C/S结构实现对于用户需求的分布式处理，解决了关于地理信息之间不同的模型和数据，相互组织和管理方面的技术层次的集成问题。现阶段我国对于地理信息系统集成平台的构建技术还不够成熟，需要技术人员加强对于这方面的研究，提高我国对于地理信息的分析计算技术，促进我国地理信息行业的快速发展。

参考文献：

[1]张健挺，万庆.地理信息系统集成平台框架结构研究[J].遥感学报，1999（1）：77-83.

篇9

关键词：大数据时代；地理信息系统；问题分析；应用研究

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）05-0019-02

以往学者对地理信息系统应用大数据方面的研究较多偏向整体方面的研究，较为缺乏对地理信息系统应用大数据在技术层次方面的探讨。本研究从地理信息系统应用大数据在数据存储和数据处理方面的问题着手进行研究，提出了基于大数据的MongoDB和Dremel的解决措施。

1 地理信息系统应用大数据的必要性

受当时数据存储技术的限制，早期的地理信息系统主要采用RDBMS进行管理，或者采用文件与RDBMS的方式进行管理，如国产GIS软件GeoStar就采用后者的方式予以实现，其属性数据仍沿用RDBMS管理模式，图形、影响和DEM则交由文件系统管理[1]。但GIS本身固有的空间数据和海量数据特征以及数据处理快速响应的需求，决定了以RDBMS为代表的传统数据存储和以统计学和数据挖掘为代表的传统数据处理技术已经无法适应GIS数据存储及处理的发展需求。大数据的出现，带给了地理信息系统新的变革。就整体而言，大数据处理方式与传统数据处理方式存在以下区别。

大数据与传统数据处理方式存在诸多不同：首先，大数据没有抽样概念，其针对的是全部数据，即全样本数据概念，而传统的数据处理方式无论是统计学还是数据挖掘，都是以在数据中抽取样本研究的方式进行；其次，传统的统计学注重数据的因果关系分析，而大数据则完全无视数据的因果关系而在乎数据的关联信息；再次，传统的RDBMS数据处理技术十分追求优良的精确性、高度的一致性，使得其并不具备良好的可扩展性，而大数据则因为多样化的数据类型需要必须具备良好的可拓展性，并不再盲目追求计算结果的精确性，虽然RDBMS数据处理方式已经有了并行计算，但追求高度一致性和容错性的特点使得其无法像MapReduce等大数据并行处理技术那样具备“秒级定律”的可用性和可拓展性；最后，大数据处理的数据类型也不同于以结构化数据为主的传统数据处理方式，其数据处理对象包括了以数字、字符为代表的结构化数据、员工简历信息等为代表的半结构化数据、音频、视频等为代表的非结构化数据这三大类型，在数据处理难度大为艰巨的同时，数据处理能力也得到了极大的提升[2]。

由以上四个方面的对比可以看出，大数据相比传统的数据存储及处理技术，无疑更能满足地理信息系统空间数据、海量数据和数据处理快速响应的需求，因而地理信息系统应用大数据已成为时代的必然。

2 地理信息系统应用大数据的问题分析

2.1 数据存储

地理信息系统的空间数据特点注定了其数据存储具有明显的非结构化特征，其数据集呈现出典型的大数据特点，即海量数据规模（Volume）、快速的数据流转和动态的数据体系（Velocity）、多样化的数据类型（Variety）、快速变化的数据模型（Vitality）和高价值低密度（Value），以及高复杂度（Complexity）的大数据5V+1C特性。我国巨大的地理信息系统市场需求，爆炸性增长的空间数据存储、越来越快速的数据处理响应以及越来越多样化和清晰化的数据描述需求等等这些都对地理信息系统应用大数据提出了高要求。此外，地理信息系统的数据共享与保护、大量重复数据的处理也对其应用大数据构成了挑战。

2.2 数据处理

虽然地理信息系统目前已实现对海量空间数据通过多种途径进行汇总，但其对海量空间数据的组织、处理、加工和存储技术仍是较为落后[3]。在数据处理技术方面主要呈现为非结构化的海量空间数据与传统SQL数据处理技术的不相兼容，致使对海量空间数据的管理、处理和加工效果仍是差强人意，以此为基础的数据增值产品自然无法顺利产生，这已成为制约我国地理信息系统市场进一步发展的瓶颈。随着市场竞争和用户需求的现实需要，地理信息系统空间数据集的实时更新要求正不断被提升，在客观上需要不断加强的计算能力及效率。这既是地理信息系统应用大数据的客观需要，同时也是其海量空间数据顺应社会发展的必然要求。

3 地理信息系统应用大数据研究

3.1 数据存储

尽管GIS软件已经通过加入对象关系模型实现了对RDBMS的性能扩展，使其能够同时管理图形、属性数据、影响和DEM数据，并已实现了多比例尺空间数据的存储，但该数据存储模式已触碰到既有技术发展的瓶颈，并且是导致地理信息系统空间数据自动综合能力与效率低下的重要原因。此外，以C/S架构为基础的GIS系统由于自身的封闭性导致了其自身的数据共享能力偏弱，对批量数据处理后的存储与同步性更新能力与效率也仍是有待加强。有鉴于此，有必要采取大数据的存储方式，对传统的地理信息系统数据存储模式进行革新。

大数据处理方式与传统数据处理方式的一大明显区别是数据存储形式的不同。传统的数据处理方式在这一环节主要依靠RDBMS来实现。RDBMS尤其擅长结构化数据的数据存储，但却无法很好地存储半结构化数据与非结构化数据。而大数据处理方式均很擅长对半结构化数据与非结构化数据的存储。此外，大数据普遍采用分布式数据库或分布式计算集群实现数据的存储。其数据库类型被人统称为NoSQL，尽管传统的RDBMS也有分布式数据库，但它的存储方式仍以结构化数据为主，并在高一致性、高精确度等方面进行严格要求，因而无法实现良好的扩展功能，而NoSQL则没有这方面的严格限制。因此，NoSQL云存储技术应是未来地理信息系统数据存储的主流技术。

NoSQL摒弃了RDBMS的关系与连接特性，保证了在数据存储上的极佳可拓展性。数据存储模型的灵活多变，更是大大减少了其在进行数据存储和更新操作时的系统开销。以MongoDB为例，它为了实现对多样化的数据存储形式的兼容，采用了面向文档的数据库管理措施，使得其具备优良的可拓展性。其原理就是将RDBMS中“行”的概念替换成“文档”模型，因而能够确保实际数据存储时文档或数组的嵌套，并实现了复杂层次关系的单一记录存储[4]。它所存储的数据结构十分松散，保障了其数据存储模型的灵活多变特性，并能够有效支持复杂的属性数据，在索引结构方面也由于自身复杂层次关系的简化和查询索引技术的强大，已经基本实现了对RDBMS查询功能的完全支持。

由此可见，文档型NoSQL存储技术十分符合地理信息系统空间数据存储的要求，并且避免了地理信息系统传统数据存储技术在存储海量空间数据时耗费的数据压缩与转换的系统开销，因而能够通过对数据存储方式的革新有效提升地理信息系统在数据读取与更新时的效率。

3.2 数据处理

传统空间数据库都会建立多比例尺的空间数据库，再根据实际应用的需要调动不同比例尺数据库的数据，来增强地理信息系统对数据处理响应速度的需求[1]。但就其实际操作而言仍无法较好地满足地理信息系统对数据处理接近实时数据处理的要求，其矢量数据的自动综合能力也是差强人意。但在大数据时代，该空间数据的处理方式完全可以用大数据的交互式数据处理方式来予以解决。

交互式数据处理，主要指通过人机交互来逐步实现对数据的处理，它能让数据被及时地处理和修改，并让处理结果立刻被用户知悉和运用。当前交互式数据处理系统有Spark和Dremel等。作为高效分布式计算系统，Spark在性能上要比Hadoop在数据处理上的效率提升100倍，并提供了比Hadoop更为上层的API。Spark的代码简洁，Hadoop要实现与其相同功能的代码往往需要数十倍或上百倍的长度。Dremel则通过组建规模上千的集群来实现PB级别海量数据的秒级处理。因为Google专门设计Dremel用来弥补MapReduce的不足，因而Dremel在规模上、交互式查询能力都要比后者优越。

以Dremel为例，它通过嵌套式的数据模型来支持对半结构化和非结构化数据的并行处理。通过用列式存储方法来保存数据，进而在数据处理和分析时只需要针对指定数据进行处理，因而减少了CPU和磁盘的访问量。最后，Dremel结合了Web搜索和并行DBMS的技术，通过借鉴Web搜索的“查询树”概念，将复杂巨大化的查询搜索分割成并发在大量节点上处理的较小简单数据查询。简单而言，交互式数据处理方式就是通过对数据的分片存储和对查询功能的优化来实现对海量数据的快速处理。

由此可见，地理信息系统传统的多比例尺数据库数据完全可以通过Dremel嵌套式数据模型的列式存储方式进行存储，进而在响应实际数据处理需求时通过类似Web搜索的处理方法调出符合查询要求的分片数据，从而实现空间数据处理的优化，因为数据搜索的系统开销大为降低，因而大大提升地理信息系统的数据处理响应速度。

4 结束语

经过探讨地理信息系统在大数据应用方面的数据存储及数据处理问题，并针对性地给出基于大数据的解决措施，可以发现大数据在未来的地理信息系统具备广阔的应用前景。除了本文所提及的MongoDB和Dremel大数据处理技术，大数据还有以MapReduce为代表的批量数据处理技术、以Storm为代表的流式数据处理技术和以Neo4j为代表的图数据处理技术，它们都在未来的地理信息系统发展中大有可为。

参考文献：

[1] 龚健雅. 中国地理信息系统技术的发展[J]. 测绘工程， 2002（2）： 5.

[2] 维克托・迈尔・舍恩伯格， 肯尼思・库克耶.大数据时代[M]. 盛杨燕， 周涛， 译. 杭州： 浙江人民出版社， 2012.

篇10

随着城市建设的快速发展，潍坊市燃气事业发展迅猛，燃气管道数量急剧增加。城区管道燃气已经从中心城区向郊区延伸，并实现了燃气管网的全区覆盖，燃气居民用户20万户，工业用户3000多户。潍坊市城区已有1200km各种压力级制的燃气管道，管网管理的难度越来越大，涉及面越来越广，手工的管理模式和管理手段已无法满足“合理规划、科学管理、安全供气、优质服务”的要求，建立地下燃气管网地理信息系统是解决问题的捷径。通过地理信息系统可以实现燃气管网的动态管理，为城市燃气规划、管网管理、燃气事故预防及突发事故的处理等迅速、准确地提供管网的相关数据。目前，我市燃气管网地理信息系统已经建立并进一步扩展中。

一、建立地理信息系统的必要性

1、燃气管网地理信息系统的基本功能。燃气管线相关地形、管深、材质甚至管内介质参数就是地理信息，这一系统数据量巨大，有空间定位的特点。地理信息系统可以对管网的空间、属性特征及时序特征在计算机硬、软件系统支持下进行数据的采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述。建立燃气管网地理信息系统可以使地下燃气管线变暗为明，直接了解管线的走向、相互间距、埋设深度等，避免在建设施工中发生重大事故。在建立信息数据库后，应用系统网络分析和各种专业算法，可以动态模拟出管道内温度、压力、流量等参数，并提供燃气管道突发事故应急处理的决策方案。

2、燃气管网地埋信息系统功能可以进一步拓展。目前大多燃气公司采用图形软件系统CAD进行管线的图档管理，功能比较单一。一个功能强大的燃气管网地埋信息系统，必须能快速处理各种海量的空间数据，自动处理图形数据与属性数据的管理拓扑关系，并能实施有关查询统计，决策分析。建立这样一个系统首先要选择系统运行的GIS平台软件。GIS平台是具有模拟、处理、检索、分析和表达数据等完备功能的通用型软件，燃气管网信息系统是在GIS平台上二次开发出的应用系统。以Mapinfo为代表的国外GIS软件功能强大，但价格昂贵，国产GIS界面简洁，使用方便，功能已接近国外软件，价格较低，便于维护。

3、 地理信息技术构建强大的基础工作平台。在信息化发展过程中，有很多方面需要地理信息系统作为基础图形平台。市政公共设施的建设高速发展，大量的塑料管材开始不断投入使用。对于钢管，一些原有的标志点已无法继续使用或者需要通过荒芜地区。在毫无参照物的情况下，将地理信息与电子标志系统进行融合，改变巡线人员利用拴点图、竣工图和经验来判断管道走向、拐点、管径、材质等方面情况的旧有模式，通过利用标志器探测仪来对整个区域的管网进行综合的分析判断，可大大提高效率，降低工作强度。

二、地理信息系统的特点

1、实现燃气管网信息的共享，保证信息一致性、唯一性和及时性。将通用地理信息的相关内容与电子标志系统进行融合，通过相应的指令就可以调出探测区域管网的图号、地名、调压站、阀门井、工程号、坐标定位、查询、统计和分析等相关的信息。实现与SCADA的连接，可远程定位监控，并可实时查看当前数据和历史数据。接收GPS卫星信号，利用先进的GPS卫星定位技术，搜寻当前所在位置，通过CAD/GIS数据库，完成对该区域管道情况的综合处理。

2、利用先进的ID标志器，可以快速地对标志器内的信息进行读取，分析判断，进而了解地下管网的相关情况。

3、通过电子信息标志器内置的芯片，将所需要的信息储存在电子信息标志器中。信息储存功能包括很多内容，其中对管网管理非常有用的功能包括：按照管道类型(高压、次高压、中压、低压)、按照设备类型(变径、套管、遥控阀门、阀门井等)、按照行政区域(各区)、按照通气状态、按照时间设置(年、月)进行多种组合的数据查询和储存处理。

4、通过相应的管理软件对电子信息标志器的发放情况、埋设情况、验收情况进行管理。通过对历史数据的收集和汇总分析，对制定管道维护计划和处理突发事件提供有益的帮助。强大的数据维护和通信系统，保证数据的实时性，使系统运行更加稳定，系统数据更加安全可靠。

三、 地理信息系统的应用

1、管网运行。管网地理信息系统可以为管网运行管理人员提供管网分布基本信息，根据管网地理信息系统的动态拴点功能精确定位特定的管道、阀门井和调压站等。将管网地理信息数据录入到电子标志系统中，配合GPS卫星定位仪，当探测装置运行时，可以随时查看探测装置周围管道情况以及泄漏管道影响的区域。当巡线人员需要探测不明管道位置和管道相关情况时，利用探测装置可以迅速探测管道情况，进一步发挥管网地理信息系统的效能，确保管网运行更加安全可靠。

2、应急抢险。EMS的精确定位技术还可应用在管网事故抢修方面。如在管网事故紧急抢修时，可以采用EMS与GPS相结合，通过GPS系统准确获取抢修的地面位置，并利用EMS快速确定故障区域，协助抢险人员分析事故的影响范围和影响程度，生成抢修方案，有效实施抢修作业。

3、综合调度。利用地理信息系统，可以建立强大的管网信息网络，对各区域管道的精确路线、埋设深度等信息进行系统化的构建，为调度中心对管道的综合调度、安全运行提供了坚实的技术支持。

四、对未来的展望

1、完善基本信息数据。当前的管网地理信息系统的数据还不全面、不准确，有的旧管道没有基础资料，以及由于信息不畅、管理流程不清等原因造成的管道压力不符、设施名称不统一等实际问题较多，因此，还需要经过大量的补测更新工作来逐步完善。

2、更新现有地形图。图库中新地形图缺乏，现有的地形图不能满足燃气事业快速发展需要，造成新测管道缺乏地形依据。由测绘院提供新的地形图，对还没有参照物的燃气管道，组织测量人员进行现场补测，着力健全新地形的相关资料。对已完成的相关工程项目的资料进行归档，并与图档管理部门和管网所密切配合，逐步完善各项资料。

3、建立系统模块。在建立燃气管网信息系统时，要根据各燃气公司的实际需要，确定系统的功能要求能到哪一个层次，兼顾务实和发展。切忌在基础功能都没能很好实现的情况下盲目追求较高层次的功能。各种GIS系统中，最内核算的功能是数据的维护，燃气管网GIS围绕数据库这一中心，最常用也最实用的是运用数据进行基本查询、出图、事故处理等功能，这一系统应包括数据编辑子系统、图形管理子系统、管网管理子系统、决策分析子系统、查询统计子系统、用户管理子系统。