地理信息系统范文10篇

摘要：改革开放之后，我国的经济呈现出迅猛的发展态势，对于很多行业也起到了极大的带动作用，与此同时在现代工程建设过程当中，在精度与功能方面的要求也在不断提升，特别是测绘工程也呈现出良好的发展势头，正在迈向自动化、模块化与数字化方向发展。在测绘工程当中，地理信息系统作为重要的技术支撑，在很大层面上可以综合化的开展评价分析及空间查询和分析等，使测绘精度得到了大幅提升，更有效的保证了测绘工程效率与质量。下文主要结合实践，探讨分析测绘工程当中地理信息系统的应用，希望能为有关人士提供一些参考作用。

关键词：地理信息系统；地理测绘；应用

过去在地理测绘过程当中，应用的传统地理测绘方式非常的繁杂，而且需要较大的劳动力投入，同时在测绘过程当中，对于自然地理要素和地表设施位置大小以及属性方面的测定效率非常低。而地理信息系统作为一种先进的测绘技术方式，在测绘工作实际可以通过计算机系统，来有效的采集地理分布数据，并开展相应的储存管理以及分析与运算，可以很好的应对传统测绘手段存在的不足，保证测绘效率和质量，推动测绘工作的高效开展[1]。

1地理信息系统

1.1地理信息系统概述。地理信息系统（GeographicInformationSystem）简称GIS，作为一种重要的测绘技术手段，发挥着越来越重要的作用。应用地理信息系统进行测绘工作当中，主要是利用计算机软硬件，来获取地球整体与局部相应的地理数据以及资源，信息和参数等，借助特定格式开展数据分析与管理，而且可以根据人们的需求，及时的输出地理信息相关数据，信息图形等，使测绘工作效率大幅增强。地理信息系统目前已经成为现实空间世界表达模拟，分析处理空间数据的重要工具，更成为人们空间问题解决的重要资源[2]。古往今来，人类都是生存在地球上，地球表面空间位置信息和人类密切相关，伴随近年来计算机技术的高速发展和普及应用，基于地理信息系统（GIS）及其基础上发展起来的“数字城市”与“数字地球”在人类生产生活当中，发挥着越来越重要的作用。GIS主要包括以下几个部分：首先是人员，在GIS当中，人员是最为重要的组成部分，开发人员应当对GIS被执行的各种任务充分定义，对处理程序进行开发，提高操作能力，能够使GIS软件存在的不足得到有效克服，而相反的情况就无法成立，再好的软件也难以把操作人员在GIS上的一无所知给弥补。数据，准确可靠的数据，对于查询与分析结果有着至关重要的影响。硬件，硬件性能优劣，数据处理效果，和使用便捷性与相应的输出方式。软件，不仅含有GIS软件，同时还涉及很多数据库，数据统计分析和处理，绘图等各种程序。过程，GIS应当明确定义，统一的方法来确保结果的正确性与可验证性。1.2地理信息系统的特点。（1）地理信息系统有着非常高的效率，与传统测绘形式相比，该系统是借助计算机系统来进行运行，使人力投入量大幅减少，能够更加精准高效的采集各种地理信息数据，有效控制和减少采集数据的时间和测绘时间投入，保证工作效率。（2）地理信息系统有着很强的时效性，过去测绘工作开展过程当中，都是利用人工手段来采集相关数据，并进行分析，倘若地理环境发生改变，或者天气及其他原因造成改变的，通过人工手段不能及时的更新相关数据，对测绘结果造成影响，以至于测绘结果和出现偏差，应用地理信息系统，能够更加全面的监控测绘地点，根据测绘地点环境条件改变，予以及时的更新和数据分析，确保测绘结果的精准性与有效性。（3）地理信息系统有着非常高的测绘精度，而且该系统，是一个相对完整而又独立的科学系统，可以实时的监控相关数据并进行更新，该系统在应用过程当中利用计算机程序，来实现测绘制图、制表工作，和现实非常接近[3]。

2地理信息系统在测绘中的功能

摘要:地理信息系统（GIS）可实现对空间数据的分析和处理。可在地质矿产勘查中构建出成熟完善的矿产信息数据体系，为地质矿产勘查工作的开展提供数据支持，进而提高地质矿产勘查的效率和水平。阐述GIS的概念及其在地质矿产勘查中的作用，并结合实例对GIS在地质矿产勘查中的具体应用进行分析，为相关从业人员提供有价值的参考。

关键词:地理信息系统;地质矿产勘查;具体应用

目前，我国在地质矿产勘查上投入了大量的财力、人力和物力，若矿产资源勘查所获取的信息不准确，则会造成人力资源和经济资源的不必要损失。而利用计算机、通讯和多媒体等诸多先进技术所建立起的地理信息系统，其在地质矿产勘查中的应用，不仅可为矿产资源勘查提供可靠的数据信息，还可依据相关信息对矿产资源开采工作进行评估，在一定程度上提高了地质矿产勘查的效率，同时也是实现矿产企业经济效益最大化的技术保障。

1地理信息系统（GIS）的概述

1.1GIS的概念。GIS的基础是地理空间数据库。其是在计算机、通讯等先进技术的支持下，综合运用系统工程学和信息学的理论知识，对有一定空间结构特性的数据进行科学分析和管理，且为授权用户提供管理、决策等功能的系统。其基本功能实现流程如图1所示。GIS可为项目勘察提供精细的地形图和地质图，且可实现对各种图形数据和专业数据的统一管理，同时为多个平台提供相应的数据信息。1.2GIS在地质矿产勘查中的作用。GIS的应用和发展，实现了数据信息和数据图像的收集、分析、存储、再现。其所具备的数据分析功能使得地质矿产勘查工作的简便、准确成为了可能。其在地质矿产勘查中的作用具体表现为以下几个方面：①完善的数据库系统。GIS是1种可以实现数据输入、数据输出，图片输入、图片输出的计算机系统。地理信息系统可将数据图像和数据信息的收集、管理、分析、储存、再现等各种功能综合起来，再根据具体操作实现图像、数据分析和处理的计算机软硬件系统。在整个地质矿产勘查过程中，地质勘查工作人员可以将具体的数据信息或数据图像输入到该系统中，利用系统强大的信息处理能力构建相应的数学模型，与此同时，还可对这些模型进行空间分割，进行空间模拟等，提升矿产勘查的工作效率；②先进的空间分析功能。与传统的地质矿产勘查技术相比，地理信息系统具备强大的空间分析功能，该功能可使得其在空间上对地质状况进行科学的定量和分析；③数据模拟分析功能。地理信息系统有着强大的数据模拟和数据分析功能，比如在处理地震数据时，可实现数据的叠加、拓扑等。

2地理信息系统（GIS）在地质矿产勘查中的应用

〖摘要〗测绘工作是为国民经济建设服务的一项基础性、前期性和公益性的工作。测绘技术的发展，给测绘管理工作提出了新的课题。传统的测绘管理方法（包括行业管理、技术管理、生产管理、测绘资料管理及对外提供服务等）已不能满足现代技术发展的需要。本文就利用计算机技术、网络技术、办公自动化技术及GIS技术建设省级基础地理信息系统的有关问题提出作者的初步见解。

关键词基础地理信息系统

一、引言

随着电子技术、计算机技术及现代测绘技术的发展，GPS技术给传统的大地测量技术带来了革命性的变化。数字摄影测量技术使传统的航测技术产生了根本的变革。以GIS、GPS、RS为代表的3S的技术给测绘业带来了前所未有的机遇和挑战。国家测绘局以发展数字化测绘技术为起点，以推广3S技术应用为龙头，先后在四川、北京、黑龙江、陕西、湖北、广东、海南等地建立七个数字化测绘技术生产示范基地，并将发展地理信息产业确定为测绘行业的发展方向和归宿，1995年底，国家基础地理信息中心正式成立，同时在原来技术工作的基础上，开始筹建国家基础地理信息系统。

**地区的GIS技术应用属全国较早的省份之一，北海市规划局、北海市土地局、南宁市土地局、柳州市规划局等均已建立或正在建设自己的地理信息系统。在测绘系统，3S技术应用起步虽然较晚，但经过各方面的共同努力，进步很快。以**测绘局为代表的数字化测绘生产技术已基本形成生产规模，GPS应用技术已比较成熟，**综合区情地理信息系统建设工作进展顺利，其它专题GIS技术开发与应用正在起步，数字摄影测量技术将在今后几年的1：5万、1：1万地形图更新建库工作中得到广泛应用。

测绘技术的发展，给测绘管理工作提出了新的课题。测绘行业管理、技术管理、生产管理、测绘产品（成果、资料）管理及对外提供服务等，无论从哪方面来说，传统的管理方法均不能满足现代技术发展的需要。形势的发展对基础地理信息提出了迫切要求。利用计算机技术、网络技术、办公自动化技术及GIS技术，建设**基础地理信息系统，必须提到议事日程。本文就有关问题提出作者的初步见解，以期抛砖引玉，引起讨论，推动此项工作的健康而又快速地发展。

摘要：地理信息系统技术可以应用于其他技术领域，称为GIS技术，同时可以完成空间数据分析和处理任务。在地质和矿物勘探中使用该技术可以提高矿物勘探的效率，并促进勘探工作的成功完成。因此，就地理信息系统在地质矿产勘查中的应用展开了讨论和研究，希望将这种技术应用到更广泛的领域。

关键词：地理信息系统；地质矿产勘查；分析研究

随着互联网技术的日趋成熟和发展，地质矿产勘查工作的勘查技术也与时俱进，技术不断进步，确保了矿产勘查的效率。如今，我国的地理信息系统是借助互联网技术，通信技术和多媒体技术构建的，并且还广泛用于地质和矿物勘探行业，并且有相应的科学理论的支持，也就是说，如果没有相当先进和完整的理论作为基础，那么地质和矿物勘探工作将难以顺利完成。

1地理信息系统与地质矿产勘查概述

1.1地理信息系统

在调查地球的空间位置的过程中，有必要使用由人员，设备，数据等组成的空间信息系统，只有该信息系统才能保证地质和矿物勘探作业的高效率。在地理信息系统中，每个元素都会影响勘探结果，因此构成地理信息系统的每个元素必须有效地发挥自己的作用。只有这样，才能确保地理和矿物勘探数据的准确性。可以保证下一步，一切都可以顺利进行。地理信息系统功能强大，不仅可以实现信息数据的存储、操作和管理，还可以实现信息数据的描述和识别功能，因此可以广泛应用于地理环境和地质领域。

摘要：为了提高该领域的作业效率，增加矿产资源勘查中的技术含量，地理信息系统的应用，可促使矿产资源勘查效果更加显著，丰富这方面工作开展中所需的技术手段，并为地理信息系统应用范围的扩大打下基础。文章将对地理信息系统在矿产资源勘查领域中的应用进行阐述。

关键词：地理信息系统；矿产资源；勘查领域；应用；技术手段

1地理信息系统概述及其在矿产资源勘查领域中的应用价值

1.1地理信息系统概述。所谓的地理信息系统，可简称为GIS，是指在地球地理空间位置的基础上，充分地利用硬件、数据、软件、人员等要素而组成的空间信息系统。同时，通过对结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学等不同学科知识的整合利用，丰富了地理信息系统内涵，增加了且在空间信息分析和处理方面的技术优势，也能使相关地图的视觉化效果更加显著。1.2地理信息系统在矿产资源勘查领域中的应用价值。矿产资源勘查领域中，应重视地理信息系统应用，有利于增强矿产资源勘查结果准确性，提升其勘查领域发展中的信息化水平；关注地理信息系统应用，可使矿产资源勘查领域中的相关作业开展更具科学性，丰富勘查资料；通过对地理信息系统应用方面的思考，也能为矿产资源勘查方式优化方面提供技术支持，并使其勘查领域可处于稳定、高效的发展状态，全面提高勘查成果的整合利用效率。

2地理信息系统在矿产资源勘查领域中的应用要点

基于矿产资源勘查领域中地理信息系统的应用研究，需要明确相关的应用要点，促使相关的研究内容更加丰富，提升相应研究成果的利用价值。2.1地质图像制作方面的应用。为了增强矿产资源勘查效果，实现其勘查领域科学发展目标，在地质图像制作中应用地理信息系统，给予其制作质量提高方面有效的技术保障。（1）借助地理信息系统的应用优势，对矿产资源勘查区域丰富的地质信息进行整合利用，并在三维空间中完成相应的分析及处理工作，为相应的地质图像制作方面提供参考依据，促使其制作质量更加可靠，从而提升这类图像在矿产资源勘查中的利用价值；（2）作为矿产资源地质勘查中制图方面的主要平台，地理信息系统实际作用的发挥，可为地质图像制作提供信息资源，且能在专业分析模型的支持下，完成好这类图像制作工作，满足矿产资源勘查领域发展方面的实际要求，更好地适应信息化时代的形势变化。2.2勘察资料管理方面的应用。矿产资源勘查领域中的资料管理是否有效，与其勘查效果是否显著、质量是否可靠等密切相关。因此，在加强矿产资源勘查资料管理的过程中，应考虑地理信息系统的应用，以便实现专业化管理。（1）利用地理信息系统能够对矿产地质勘查资料进行文本录入、数字化的图形扫描处理，利用数据库，对相关信息进行分类，从而达到分层次的统一管理，有利于增强这方面勘查资料管理中的专业性；（2）通过对地理信息系统引入及应用方面的综合考虑，可实现矿产资源勘查领域中属性资料与空间信息的一体化管理，且能以图形、文字的形式展现，实现矿产资源地质勘查资源利用价值最大化及科学管理，提高技术含量，提高空间信息资源在这方面勘查资料管理中的利用效率。2.3其他。（1）地质定量分析方面的应用。矿产资源地质勘查过程中，利用地理信息系统检测、分析以及评价地质时，可以对矿产资源的信息数据库进行合理的利用，自动形成专业的分析模型，实现对矿产资源地质的定量分析，为后续的作业计划实施提供参考信息，且能细化这类资源地质勘查内容。同时，地理信息系统支持下的矿产资源地质定量分析，有利于提高其勘查精度，促进该勘查领域发展。（2）在丰富矿产资源地质勘查技术手段、降低其勘查问题发生率的过程中，需要应用地理信息系统，进而通过对矿产资源信息的存储、管理等，实现相应的勘查工作目标。同时，地理信息系统中空间分析模型的作用发挥，可改善矿产资源地质勘查状况，且能实现对矿产资源时空分布方面的远程监控，针对性地开展这方面的勘查作业。

摘要：矿业地理信息系统是实现矿山信息化的最重要的工具之一，该系统的应用可以提高采矿工作效率，矿产企业为了提高竞争力，更好的适应社会发展，以实现传统矿业向现代化矿业的转变。

关键词：矿业地理信息系统；应用现状；发展趋势

1矿业地理信息系统的概述

所谓的矿业地理信息系统又可以称为地学信息系统，它是一种非常重要的空间信息系统，而且具有特定的作用，一般情况下，矿业地理信息系统的正常运行都必须要由计算机的软件和硬件系统作为支撑，然后对地球的表层，包括矿区地层的空间地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析，并且根据矿企实际需求来进行显示和描述的一个技术系统。从严格的意义上来讲，矿业地理信息系统是一个具有信息系统空间专业形式的数据管理系统，具有集中储存操作显示地理参考数据的一个计算机系统，可以根据数据库里面的某一个位置，进行数据的识别和分析。目前各种类型的矿业地理信息系统，在运行的过程当中，必须要完成大量的地形数据分析，只有在将这些任务进行完成的前提下，才能够在日常生活当中给予人们帮助。但是就我们了解到的情况来看，现在的矿业地理信息系统技术在研究方面主要注重于如何对空间数据处理的复杂问题进行解决，以及针对空间数据的显示问题进行解决等等。在对矿业地理信息系统进行推广的过程当中存在较多的障碍，这种最明显的障碍之一就是缺乏足够的专题分析模型。通俗的讲，就是矿业地理信息系统的数据分析能力还不足，不能够满足矿企资源开采的各种需求。

2矿业地理信息系统发展状况

与国外的发达国家相比，我国矿业地理信息系统研究的起步时间相对较晚，但是经过长时间的研究及探索之后，也取得了较为明显的成果。

当前国内许多地方的城市化发展进程在加快，因此城市测绘需要有更高的标准与要求。城市测绘技术应用传统技术已难以满足当前城市快速发展对测绘需要，迫切需要引入新的技术。地理信息系统由于具有多种优势，可以应用于城市测绘工作中，推动了城市测绘工作的发展。

1地理信息系统应用于城市测绘体现出的优势

1．1具有更高的测量效率

地理信息系统应用于测结合不需要估读数据，省去了仪器的调节，测绘中不会受到天气与地形等外部因素的干扰，因此可以保证较高的测绘效率，特别是应用于地貌地形的勘测，采用GIS测量仪，可以有效提高测量的效率，可以快速、绘制出所测区域的地形，提高了测量的效率。

1．2数据精度高

传统模式下的城市测绘，测绘人员不论采用什么样的方法，都难以控制测绘结果的有效性，影响到数据的准确性和科学性。应用地理信息系统，不仅可以实现大范围内的测量，测量的有效性与作用范围远超出于传统的测量方式，还可以实现卫星定位，可以捕捉轨道上的运动物体，在具体的测绘中，卫星联系地面接收器，系统采用平面扫描的方式，提高了测量数据的真实性和客观性。由于地理信息系统的应用，测量的精度和准确性得以提升。

【摘要】提出了基于客户/服务器结构的地理信息系统集成平台总体结构，探讨了基于元数据的地理信息系统数据集成平台以建立物理上分布而逻辑上集中的分布式地理信息系统数据库，提出了应用符合3NF范式的关系数据库进行模型管理的模式，在此基础上探讨了地理信息系统可视化建模工具。

【关键词】地理信息系统集成平台框架结构GIS数据集成平台GIS模型集成平台可视化建模工具

1引言

近年来，随着GIS应用的广泛和深入建立了一大批地理信息系统。随着网络技术的发展和实际的需要，这些分散的系统要求集成运行，以实现信息共享，提高运行效率。在国家“八五”攻关中就开展了这方面的研究[1，2]，在“九五”攻关中对系统实用化和运行业务化提出了更高的要求。地理信息系统集成的重要性得到普遍的认识[3，4]。

地理信息系统集成可以分为两个层次，一个是地理信息之间相互关系的概念层次集成，侧重于地理信息的空间分析；另一个是不同数据和模型之间组织和管理的技术层次集成。本文所指的地理信息系统集成主要指后者意义上的集成。

在计算机集成制造（ComputerIntegratedManufactureSystem，CIMS）领域，集成基础结构或集成平台的概念得到广泛的应用，集成平台被认为是实现企业信息集成、功能集成所需的基本信息处理和通信公共服务的集合[5]。IBM公司基于系统使能器（Enabler）的集成平台在企业应用中获得极大成功[6]，中国在CIMS应用中也广泛使用集成平台技术[7]，收到巨大的经济和社会效益。

摘要从结构功能上分析了地理信息系统的概念及主要研究内容，并且对当前地理信息系统研究中的几个热点研究领域，如面向对象技术、三维技术、图象处理和人工智能技术等作了简要介绍.关键词地理信息系统，计算机系统，空间数据库.以计算机为核心的信息处理系统技术是二次世界大战后科技革命的主要标志之一.在信息的诸多类型中与空间相关的信息是十分重要的一类.人类生存的地球这个三维空间中的万物无不与空间位置相关，如何利用计算机处理空间相关信息是地理信息系统(geographicinformationsystem，简称GIS)产生和发展的原动力.GIS技术在国防、城市规划、交通运输、环境监测和保护等与国民经济乃至国家命脉相关的重要领域的成功应用，极大地推动了社会生产力的发展，同时，也极大地刺激了GIS技术的迅速发展，使之成为世界各国激烈竞争的高科技热点之一［1］.国家科委将其列入九五重中之重科技攻关项目.MAPGIS，VIEWGIS，CITYSTAR，GEOSTAR等一批优秀国产GIS软件已经开始在许多领域得到广泛应用，成为国内GIS市场一支不可忽视的力量.本文将侧重从GIS技术的角度讨论GIS的定义、研究内容及研究动态.1.GIS的定义和研究内容1.1GIS的定义GIS是计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科综合的技术.要给出GIS的准确定义是困难的，因为GIS涉及的面太广，站在不同的角度，给出的定义就不同.通常可以从4种不同的途径来定义GIS［2］.(1)面向功能的定义.GIS是采集、存储、检查、操作、分析和显示地理数据的系统.(2)面向应用的定义.这种方式根据GIS应用领域的不同，将GIS分为各类应用系统，例如土地信息系统、城市信息系统、规划信息系统、空间决策支持系统等.(3)工具箱定义方式.GIS是一组用来采集、存储、查询、变换和显示空间数据的工具的集合.这种定义强调GIS提供的用于处理地理数据的工具.(4)基于数据库的定义.GIS是这样一类数据库系统，它的数据有空间次序，并且提供一个对数据进行操作的操作集合，用来回答对数据库中空间实体的查询.我们认为，虽然GIS是一门多学科综合的边缘学科，但其核心是计算机科学，基本技术是数据库、地图可视化及空间分析(见图1)；因此，可以这样定义：GIS是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统.虽然GIS使用了地图、可视化、数据库等技术，但与CAD系统、计算机地图系统、数据库系统等均有很大的区别.CAD系统提供交互式的图形处理功能，以辅助象建筑、VLSI等人造对象的设计，其主要特点是设计者与计算机模型的交互.目前许多CAD开始支持对象的非图形性质，而GIS处理的数据大多来自现实世界，较之CAD的人造对象更为复杂，数据量更大.另外，CAD中的拓扑关系较为简单.更重要的是，GIS强调对空间数据的分析，CAD这方面的功能要弱得多.计算机地图系统侧重于数据查询、分类及自动符号化，具有辅助设计地图和产生高质量矢量形式的输出机制.它强调数据显示而不是数据分析，地理数据往往缺少拓扑关系；另外，它与数据库的联系通常是一些简单的查询.数据库系统是各种类型信息系统的核心.通用数据库侧重非图形数据的优化存储与查询，其图形查询与显示功能极为有限，其数据分析功能也很有限.然而，数据库的一些基本技术，如数据模型、数据存储、数据检索等，都在GIS中广泛采用，成为GIS的核心技术.由此可见，GIS已经形成了一个独立的、具有鲜明特色的研究领域.GIS的研究内容很广泛，下面我们从输入、存储、操作和分析、输出4个方面来讨论GIS的研究内容.1.2GIS的研究内容(1)输入.地理数据如何有效地输入到GIS中是一项琐碎、费时、代价昂贵的任务，大多数的地理数据是从低质地图输入GIS.常用的方法是数字化和扫描.数字化的主要问题是低效率和高代价；扫描输入则面临另一个问题，扫描得到的栅格数据如何变换成GIS数据库通常要求的点、线、面、拓扑关系属性等形式.就这一领域目前的研究进展而言，全自动的智能地图识别短期内没有实现的可能；因而，交互式的地图识别是矢量化方法的一种较为现实的途径.市场上已有多种交互式矢量化软件出售.目前GIS的输入正在越来越多地借助非地图形式，遥感就是其中的一种形式.遥感数据已经成为GIS的重要数据来源.与地图数据不同的是，遥感数据输入到GIS较为容易，但如果通过对遥感图象的解释来采集和编译地理信息则是一件较为困难的事情；因此，GIS中开始大量融入图象处理技术，许多成熟的GIS产品，如MAPGIS中都具有功能齐全的图象处理子系统.地理数据采集的另一项主要进展是GPS技术.GPS可以准确、快速地定位在地球表面的任何地点，因而，除了作为原始地理信息的来源外，GPS在飞行器跟踪、紧急事件处理、环境和资源监测、管理等方面有着很大的潜力.(2)存储.GIS中的数据分为栅格数据和矢量数据两大类，如何在计算机中有效存储和管理这两类数据是GIS的基本问题.在计算机高速发展的今天，尽管微机的硬盘容量已达到GB级，但计算机的存储器对灵活、高效地处理地图这类对象仍是不够的.GIS的数据存储却有其独特之处.大多数的GIS系统中采用了分层技术，即根据地图的某些特征，把它分成若干层，整张地图是所有层叠加的结果.在与用户的交换过程中只处理涉及到的层，而不是整幅地图，因而能够对用户的要求作出快速反应.地理数据存储是GIS中最低层和最基本的技术，它直接影响到其他高层功能的实现效率，从而影响整个GIS的性能.基于微机平台的MAPGIS能够快速、高效地处理多达上万幅的海量地图库，这不仅在国产GIS软件中处于领先地位，即使与国外同类产品相比仍是其中佼佼者，这与MAPGIS较好地解决了地理数据的存储问题密切相关.(3)地理数据的操作和分析.GIS中对数据的操作提供了对地理数据有效管理的手段.对图形数据(点、线、面)和属性数据的增加、删除、修改等基本操作大多可借鉴CAD和通用数据库中的成熟技术；有所不同的是GIS中图形数据与属性数据紧密结合在一起，形成对地物的描述，对其中一类数据的操作势必影响到与之相关的另一类数据，因而操作带来的数据一致性和操作效率问题是GIS数据操作的主要问题.地理数据的分析功能，即空间分析，是GIS得以广泛应用的重要原因之一.通过GIS提供的空间分析功能，用户可以从已知的地理数据中得出隐含的重要结论，这对于许多应用领域是至关重要的.GIS的空间分析分为两大类：矢量数据空间分析和栅格数据空间分析.矢量数据空间分析通常包括：空间数据查询和属性分析，多边形的重新分类、边界消除与合并，点线、点与多边形、线与多边形、多边形与多边形的叠加，缓冲区分析，网络分析，面运算，目标集统计分析.栅格数据空间分析功能通常包括：记录分析、叠加分析、滤波分析、扩展领域操作、区域操作、统计分析.(4)输出.将用户查询的结果或是数据分析的结果以合适的形式输出是GIS问题求解过程的最后一道工序.输出形式通常有两种：在计算机屏幕上显示或通过绘图仪输出.对于一些对输出精度要求较高的应用领域，高质量的输出功能对GIS是必不可少的.这方面的技术主要包括：数据校正、编辑、图形整饰、误差消除、坐标变换、出版印刷等.2地理信息系统的发展动态近年来地理信息系统技术发展迅速，其主要的原动力来自日益广泛的应用领域对地理信息系统不断提高的要求.另一方面，计算机科学的飞速发展为地理信息系统提供了先进的工具和手段，许多计算机领域的新技术，如面向对象技术、三维技术、图象处理和人工智能技术都可直接应用到地理信息系统中［3］.下面我们对当前地理信息系统研究中的几个热点研究领域作一介绍.2.1GIS中面向对象(objectoriented)技术研究面向对象方法为人们在计算机上直接描述物理世界提供了一条适合于人类思维模式的方法，面向对象的技术在GIS中的应用，即面向对象的GIS，已成为GIS的发展方向.这是因为空间信息较之传统数据库处理的一维信息更为复杂、琐碎，面向对象的方法为描述复杂的空间信息提供了一条直观、结构清晰、组织有序的方法，因而倍受重视［4］.图2展示了面向对象的GIS的一般结构.面向对象的GIS较之传统GIS有下列优点：(1)所有的地物以对象形式封装，而不是以复杂的关系形式存储，使系统组织结构良好、清晰；(2)以对象为基础，消除了分层的概念；(3)面向对象的分类结构和组装结构使GIS可以直接定义和处理复杂的地物类型；(4)根据面向对象late_binding(后编译）的思想，用户可以在现有抽象数据类型和空间操作箱上定义自己所需的数据类型和空间操作方法，增强系统的开发性和可扩充性；(5)基于icon的面向对象的用户界面，便于用户操作和使用.SmallworldGIS是目前面向对象GIS中最为典型的代表.一些传统的GIS也开始部分采用面向对象的技术，如ARC/INFO7.0,Intergraph的TIGRIS,SYSTEM9,FACET系统等.面向对象的GIS也存在一些尚待进一步研究的问题：(1)大对象的操作仍受硬件条件的限制；(2)对象的独立性与颗粒度问题；(3)矢量和栅格数据统一的、支持动态拓扑结构和复合对象表示的面向对象的数据结构问题.2.2时空系统(spatio_temporalsystem)传统的地理信息系统只考虑地物的空间特性，忽略了其时间特性.在许多应用领域中，如环境监测、地震救援、天气预报等，空间对象是随时间变化的，而这种动态变化的规律在求解过程中起着十分重要的作用.过去GIS忽略时态主要是受器件的限制，也有技术方面的原因.近年来，对GIS中时态特性的研究变得十分活跃，即所谓“时空系统”［5］.地物除了具有三维空间中的空间性质外，如何刻画时间维的变化也十分重要.通常把GIS的时间维分成处理时间维(transactiontimedimension)和有效时间维(validtimedimension).处理时间又称数据库时间或系统时间，它指在GIS中处理发生的时间.有效时间亦称事件时间或实际时间，它指在实际应用领域事件出现的时间.根据处理时间和有效时间的划分，可以把时空系统分为4类：静态时空系统(staticSTsystem)、历史时态系统(historicalSTsystem)、回溯时态系统(rollbackSTsystem)和双时态系统(bitemporalSTsystem).(1)静态时空系统.它既不支持处理时间，也不支持有效时间，系统只保留应用领域的一种状态，比如当前状态.(2)历史时态系统.它只支持有效时间，这种系统适用于事件实际发生的历史对问题求解十分重要的应用领域.(3)回溯时态系统.它只支持处理时间，这种系统适用于信息系统的历史对问题求解十分重要的应用领域.(4)双时态系统.它同时支持处理时间和有效时间.处理时间记录了信息系统的历史，有效时间记录了事件发生的历史.时空系统主要研究时空模型，时空数据的表示、存储、操作、查询和时空分析.目前比较流行的作法是在现有数据模型基础上扩充，如在关系模型的元组中加入时间，在对象模型中引入时间属性.在这种扩充的基础上如何解决从表示到分析的一系列问题仍有待进一步研究.2.3地理信息建模系统(geographicinformationmodellingsystem，简称GIMS)通用GIS的空间分析功能对于大多数的应用问题是远远不够的，因为这些领域都有自己独特的专用模型，目前通用的GIS大多通过提供进行二次开发的工具和环境来解决这一问题.如ARC/INFO提供的进行二次开发的宏语言AML.二次开发工具的一个主要问题是它对于普通用户而言过于困难.而GIS成功应用于专门领域的关键在于支持建立该领域特有的空间分析模型.GIS应当支持面向用户的空间分析模型的定义、生成和检验的环境，支持与用户交互式的基于GIS的分析、建模和决策.这种GIS系统又称为地理信息建模系统.GIMS是目前GIS研究的热点问题之一.目前实现通用GIS空间分析功能与各种领域专用模型的结合主要有两种途径.(1)松散耦合式.即除GIS外，借助其他软件环境实现专用模型，其与GIS之间采用数据通讯的方式联系.(2)嵌入式.即在GIS中借助GIS的通用功能来实现应用领域的专用分析模型.上述两种方式总体上对用户定义自己的专用模型的支持程度都是不够的.目前的GIS离支持实现数据集定义、模型定义、模型生成和模型检验的全过程仍有相当大的距离.GIMS的研究有几个值得注意的动向.(1)面向对象在GIS中的应用.面向对象技术用对象(实体属性和操作的封装)、对象类结构(分类和组装结构)、对象间的通讯来描述客观世界，为描述复杂的三维空间提供了一条结构化的途径.这种技术本身就为模型的定义和表示提供了有效的手段，因而在面向对象GIS基础上研究面向对象的模型定义、生成和检验，应当比在传统GIS上用传统方法要容易得多.(2)基于icon的用户建模界面.建模过程中的对象和空间分析操作均以icon形式展示给用户，用户亦可自定义icon.用户在对icon的定义、选择和操作中完成模型的定义和检验.这种方法较之AML这类宏语言要方便和直观得多.(3)GIS与其他的模型和知识库的结合.这是许多应用领域面临的一个非常实际的问题，即存在GIS之外的模型和知识库如何与GIS耦合成一个有机整体.2.4三维GIS的研究三维GIS是许多应用领域对GIS的基本要求.目前的GIS大多提供了一些较为简单的三维显示和操作功能，但这与真三维表示和分析还有很大差距.真正的三维GIS必须支持真三维的矢量和栅格数据模型及以此为基础的三维空间数据库，解决了三维空间操作和分析问题.主要研究的方向包括：(1)三维数据结构的研究，主要包括数据的有效存储、数据状态的表示和数据的可视化；(2)三维数据的生成和管理；(3)地理数据的三维显示，主要包括三维数据的操作，表面处理，栅格图象、全息图象显示，层次处理等.3结语地理信息系统近年发展迅速，其内涵和外延正在不断变化.最初的地理信息系统都是一些具体的应用系统，充其量只能称之为一门技术.现在已发展成一个独立的、充满活力的新兴学科，这已经为大家所公认.地球信息科学从理论上讲是解决地球信息问题，它的范围包括从卫星航空遥感或全球定位系统(GPS)接受信息，变换和校正后进入空间数据库：数据库中的地理信息可以方便地检索、查询，在此数据库和相关知识库的基础上能够定义和生成各种领域专用模型，如城市规划模型、灾害评价模型等；运用这些模型对地理数据进行有效分析，并把分析结果或是决策咨询建议以直观、清晰的形式输出.这一范围包括了计算机科学、地图学、航测、遥感等多种学科的交叉.总之，由于地理信息在人类生活和国民经济中的重要作用，地理信息系统在未来的几十年中将保持高速发展的势头，成为高科技领域的核心技术.参考文献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张家庆，张军.九十年代GIS软件系统设计的思考.测绘学报，1994,23(2):127～1345WachowiczM,HealeyRC.TowardtemporalityinGIS,innovationinGIS.London:Taylor&FrancisLtd,1994.105～115

一、概述

近年来，随着气候变化和人类活动对自然的影响越来越大，自然灾害的发生率逐渐提高。我国幅员辽阔，地形地貌复杂，人口众多，是世界上受自然灾害危害最严重的国家之一，洪涝、泥石流、山体滑坡、地震等自然灾害对人民的生命和财产造成了不可估量的损失。而大部分自然灾害通常都具有突发性，不容易预测，因此尽快提升对自然灾害的监测预警能力至关重要。地理信息系统（geographicinformationsystem，简称GIS）是重要的空间信息系统，是在计算机硬件和软件的支持下，对自然资源中的地理要素数据进行采集、储存，进而对空间信息数据进行分析和处理，同时能够对其特征进行可视化显示和科学描述的技术系统[1]。近年来，随着技术的愈发成熟，地理信息系统已经被广泛应用于各个领域，如社会服务和基础建设等方面；其在自然资源领域的应用也很广泛，包括自然资源管理、土地规划、生态环境管理、林业资源调查等。由于地理信息系统拥有极强的空间综合分析和动态预测能力，可以高效地作出最符合地理要素的空间决策，其在自然灾害预警中的作用被逐渐重视。本文探讨地理信息系统在自然灾害预警中的应用。

二、GIS在自然灾害预警中的应用

地理信息系统通过采集和存储地理空间要素数据对数据进行可视化展示。一个地理信息系统在应用上可分为输入层和输出层。输入层指对气候、地理信息、地理要素等数据的收集、分类和存储，存储好的数据可按需求进行分析处理，为数据的有效输出作准备。输出层则是将处理好的数据进行描述，实现数据的可视化展示和统计分析图表功能，同时依托于对数据的有效分析进行灾害预警，具体如图1所示。1.输入层：数据收集、分类和存储数据是地理信息系统的核心，输出层的数据展示、统计图表以及数据分析都建立在准确的数据上，所以数据的收集和存储是地理信息系统能够良好运作的前提。数据的有效存储依托于设计合理规范的数据库，因此按照需求设计数据库结构和归纳表中字段属性是非常必要的。数据的来源多种多样，一部分来自历年的灾害统计和气候、水文等数据，另一部分则来自于灾害隐患点的实时监测数据。通过在隐患点附近设置监视网络，依靠外置的监测设备，如摄像头和感应仪器等，实时将监测数据传输回数据库，针对自然灾害发生的必要条件进行监控，从而实现对此类数据的动态获取和全天候监测[2]。地理信息系统把地理分析功能与数据库操作结合在一起，实现地理空间数据的规范存储和查询。但是，通过多种类的数据收集方式收集的数据量有时太过于庞大，一定程度上也造成了数据的冗余。因此在存储前需要对数据进行挖掘和分类，需要技术人员从专业角度剖析自然灾害发生的原因，结合当地区域特点，筛选有效数据，保证入库数据精炼、合理。2.输出层：数据展示、辅助灾害预警通过输入层，收集的数据已被存入结构合理、内容精炼的数据库，方便输出层的使用。对于数据的应用不仅仅体现在可视化展示，更重要的是要通过对数据的统计和分析，得出辅助灾害预警的有效信息。数据的输出层主要包括三个方面功能：一是数据的可视化表现，如灾害隐患点的区域地图、水流区域图、山地地形图等，还可将区域行政图与隐患点结合在一起形成灾害隐患点专题地图；二是对数据筛选后进行统计图表展示，包括数据的统计图、对比图以及变化趋势图；三是通过对数据的深层次分析来辅助灾害预警工作。通过对数据的深层次分析来辅助灾害预警工作，具体有以下几方面。制定预警标准。通过制定直观的预警标准可以进行简单的灾害预警判断。例如，通过地表滑行位移监测山体滑坡、短期降雨量变化监测山洪或内涝、土壤含水量变化监测泥石流等。但此类方法的有效预警是建立在准确的预警标准基础上的，因此需要寻求有关地质部门或气象部门来协助标准的制定。另外，还可以通过综合分析历年灾害数据以及当地地形、气候特点，总结出灾害发生的高频时间段，更好地为预警标准制定提供依据。建立灾害模型。地理信息系统能为建立灾害模型和区域灾害风险预估提供有力支持。结合分析灾害发生的高频时间段、发生气候和地质条件以及灾害历史数据，通过数学建模，可以得出灾害风险值算法和灾害模拟模型，进而将各个区域的地形特征、流域水量、气候等数值套入算法和模型，计算出未来某一时间段内灾害发生的概率。通过套用成熟的灾害模拟模型，预警中心可以对有关区域加大监控和巡查力度，进而在灾害发生前及时联系当地有关部门进行群众疏散或加固防御工事，有针对性地对高风险区域进行灾害风险预估，力争从源头上阻止或减少自然灾害的形成。辅助巡查人员实地巡护。地理信息系统也可以配合区域巡查员进行巡护。例如在高风险区域和发生灾害的高频期加大巡护频率，并依托于巡查员手持GPS等移动终端，通过接口将系统远程与其对接，实现实时数据传输，进而监测巡查员的巡查范围，形成巡查地图，提供巡点，排查巡查盲点，提高巡查效率；同时，由于可以对接移动终端设备，系统还可以向其发送预警信息，并接收设备上传的巡查现场数据和图片，从而辅助预警中心远程分析和判断，为灾害预警方案和决策的形成提供有效支撑。3.与其他技术结合地理信息系统与其他技术结合可以发挥更优质的作用。在目前的应用中，结合较多的技术是遥感技术和大数据技术。遥感技术是利用传感器对远距离目标进行无接触探测，已被广泛应用于地理数据获取。目前，对于遥感在自然灾害预警和灾后辅助救援中的作用已有很多研究，如无人机遥感与GIS结合监测泥石流[3]，遥感监测辅助水灾的灾后救援[4]，遥感和地理信息技术结合在地质灾害防治中的作用研究[5]等。遥感技术不受地面恶劣条件限制，能够远程迅速准确地获取图形信息，更好地发挥地理信息系统的作用。大数据技术近些年方兴未艾，大数据的应用提高了整个社会的数据获取、处理的能力和智能程度。大数据在自然灾害预警和应急响应中的应用研究也有不少，如基于山洪灾害调查评价大数据成果对全国山洪灾害风险的分区研究[6]，依托于水文气象大数据的网络洪涝灾害预警平台探讨[7]，大数据在提升灾难信息管理水平中的作用[8]等。通过与大数据技术的结合应用，地理信息系统能够更高效地获取和处理大批量、复杂的数据，提升数据的多样性，更好地提升地理信息系统的预警功能。

三、结语

地理信息系统在自然灾害预警中的应用意义重大。一方面，立足于系统数据库，依托于系统的信息分析和处理能力，地理信息系统有助于地理空间数据和气候、灾害数据的联合应用，提高了数据的使用效率；另一方面，通过对数据进行分析形成的风险评估算法和灾害模拟模型，为自然灾害的预警提供准确和科学的支撑，有效提升了自然灾害的科学预警水平，减轻预警压力和难度，提高预警效率和成果。地理信息系统在自然灾害预警中能够发挥持续有效的作用，为有关部门的决策人员提供强有力的科学支撑。在今后的防灾减灾工作中，技术人员可以充分挖掘地理信息系统的功能，使其能够被更广泛更深入地应用于自然灾害预警中，并依托大数据和遥感技术、全球定位技术、云计算等技术，提高我国自然灾害预警的综合能力和科学水平。