我說一些關(guān)于數(shù)字地球的吧
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數(shù)字地球
一、 “ 數(shù)字地球 ”的提出
數(shù)字地球（ Digital Earth ）作為一個完整的名詞，最初于 1997 年下半年出現(xiàn)在科技界。 1998 年 1 月 31 日，美國副總統(tǒng)戈爾在加利福尼亞科學(xué)中心作了題為“數(shù)字地球——認(rèn)識二十一世紀(jì)我們這個星球”的講話，率先在公開場合喊出了“數(shù)字地球”這一名詞，他說：“我相信我們需要一個‘?dāng)?shù)字地球'，一種關(guān)于地球的可以嵌入海量數(shù)據(jù)的、多分辨率和三維的表示?！贝撕?，戈爾又在幾次公開場合提到數(shù)字地球。事實上，美國宇航局在去年下半年就開始了一個叫作 DIGITA EARTH 的項目，在 1 月 31 日戈爾的講話公開以后，美國宇航局又開始著手另外一個 DIGITAL EARTH 的項目。
通俗地講，數(shù)字地球就是用數(shù)字的手法將地球、地球上的活動及整個地球環(huán)境的時空變化裝入電腦中，實現(xiàn)網(wǎng)上流通，并使之最大限度地為人類的生存、可持續(xù)發(fā)展和日常的工作、學(xué)習(xí)、生活、娛樂服務(wù)。
嚴(yán)格地講，數(shù)字地球是以計算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲技術(shù)為基礎(chǔ)，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶，運(yùn)用海量地球信息對地球進(jìn)行多分辨率、多尺度、多時空和多種類的三維描述，并利用它作為工具來支持和改善人類活動和生活質(zhì)量。
數(shù)字地球的核心思想是用數(shù)字化的手段來處理整個地球的自然和社會活動諸方面的問題，最大限度地利用資源，并使普通百姓能夠通過一定方式方便地獲得他們所想了解的有關(guān)地球的信息；其特點是嵌入海量地理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對地球的多分辨率、三維描述，也就是虛擬地球。
二、 “數(shù)字地球”的內(nèi)涵
用戈爾自己的話來講，他定義的 “ 數(shù)字地球 ” 是 “ 一種能嵌入巨量的地球空間信息、對我們的星球所做的多分辨率的三維描述 ” 。這就表述了 “ 數(shù)字地球 ” 的主要特點：一是以巨量的地球空間信息為主要對象。其中既包括空間地球信息，也包括巨量衛(wèi)星圖像信息；既包括公共空間信息，也包括商業(yè)化信息。這些空間信息又是多分辨率的、遍及全球的。二是以支持巨量空間圖像信息與多源地球信息集成和實時網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的全球信息基礎(chǔ)設(shè)施為運(yùn)行環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)用戶能夠?qū)τ诜植荚谑澜缛魏尾煌?jié)點上的多源地球信息和圖像信息進(jìn)行提取和網(wǎng)絡(luò)空間集成。三是信息處理技術(shù)立足面向?qū)ο筮M(jìn)行智能化虛擬現(xiàn)實計算，對地球現(xiàn)象進(jìn)行三維描述和多媒體顯示，以人類能夠理解的方式幫助人類更好地認(rèn)識自己生存的星球，甚至為各類網(wǎng)絡(luò)用戶開辟一個認(rèn)識 “ 我們這顆星球 ” 的 “ 沒有圍墻的實驗室 ” ，同時還為解決一系列可持續(xù)發(fā)展問題服務(wù)，達(dá)到促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目標(biāo)。因此 “ 數(shù)字地球 ” 是一個涉及范圍十分廣泛的社會工程，需要由政府、企業(yè)、科研和教學(xué)單位等各類網(wǎng)絡(luò)用戶共同建設(shè)。
戈爾提出建造 “ 數(shù)字地球 ” 所需的計算科學(xué)、大規(guī)模存儲、衛(wèi)星圖像、寬帶網(wǎng)絡(luò)、互操作性和元數(shù)據(jù)等 6 項關(guān)鍵技術(shù)以及下世紀(jì)初的指標(biāo)正是圍繞以上特點提出的。從目前提出的關(guān)鍵技術(shù)及其下世紀(jì)初要達(dá)到的指標(biāo)來看，是有其特定的技術(shù)層次的。例如建立標(biāo)準(zhǔn)化的空間數(shù)據(jù)框架，實現(xiàn)基于空間數(shù)據(jù)倉庫、高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)的空間信息網(wǎng)絡(luò)實時傳輸、共享和處理技術(shù)，開發(fā)面向?qū)ο蟮木W(wǎng)絡(luò)在線智能化虛擬現(xiàn)實計算等一系列新的技術(shù)，都屬于面向 21 世紀(jì)的前沿領(lǐng)域，也是美國 “ 數(shù)字地球 ” 計劃的重點。技術(shù)研究圍繞 “ 信息高速公路 ” 上巨量空間圖象信息與多源地球信息的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用集成展開，即在多分辨率遙感（以衛(wèi)星為主）圖像和 NSDI 支持下，面向各類應(yīng)用，在 NII 與 GII 上構(gòu)造一個支持各地、各層次網(wǎng)絡(luò)用戶進(jìn)行智能化地球信息虛擬現(xiàn)實計算、多分辨率三維描述和輔助決策的應(yīng)用環(huán)境，其中的第一步是實現(xiàn)海量空間圖像信息與地球信息的網(wǎng)絡(luò)集成和共享。
三、“數(shù)字地球”的作用
數(shù)字地球是世界進(jìn)入信息時代的最重要標(biāo)志之一，對于發(fā)展全球信息產(chǎn)業(yè)具有非常重要的作用。
在計算機(jī)上利用數(shù)字地球可以對全球變化的過程、規(guī)律、影響以及對策進(jìn)行多分辨、多尺度、多時空和多種類的三維描述和各種模擬和仿真，從而提高人類應(yīng)付全球變化的能力。
通過數(shù)字地球，人們可以了解到世界上任何地方最新、最全面的實施的情況，在生態(tài)環(huán)境保護(hù)、氣候變化預(yù)測、地震預(yù)測、土地利用規(guī)劃、精細(xì)農(nóng)業(yè)、減災(zāi)、打擊犯罪活動 、外交、國防及政府宏觀決策等多方面具有廣泛的應(yīng)用前景。
依托數(shù)字地球，農(nóng)民可以獲得其農(nóng)田的長勢征兆，通過 GIS 通過 GIS 作分析，制定出行動計劃，然后在車載 GPS 和電子地圖指引下，實施農(nóng)田作業(yè)，及時預(yù)防病蟲害，把殺蟲劑、化肥和水用到必須用的地方。
在水利建設(shè)方面，通過數(shù)字地球可以虛擬大型水庫建成后庫區(qū)周圍和上下游的環(huán)境變化，一方面對水庫修建提供決策依據(jù)，同時對水庫修建后可能出現(xiàn)的問題有比較清楚的了解，從而制定相應(yīng)對策。
在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭和國防建設(shè)中，數(shù)字地球具有十分重要的意義。建立服務(wù)于戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)役的各種軍事地理信息系統(tǒng)，并運(yùn)用虛擬技術(shù)建立數(shù)字化戰(zhàn)場，從而掌握戰(zhàn)場主動權(quán)。
普通大眾可以在數(shù)字地球上學(xué)習(xí)、購物、參觀、旅游，也可通過時間和空間的變化，向穿越時空或空間的范圍，領(lǐng)略風(fēng)土人情、文學(xué)藝術(shù)、自然景觀、植物、動物、天氣等，仿佛身臨其境。依托數(shù)字地球，用戶只要戴上顯示頭盔，就可以看見地球從太空中出現(xiàn)，使用用戶界面的開窗放大數(shù)字圖像；隨著分辨率的不斷提高，他看見了大陸，然后是鄉(xiāng)村、城市，最后是私人住房、商店、樹木和其它天然和人造景觀；當(dāng)他對商品感興趣時，可以進(jìn)入商店內(nèi)，欣賞商場內(nèi)的衣服，并可根據(jù)自己的體型，構(gòu)造虛擬自己試穿衣服。
信息時代的來臨，將改變?nèi)祟惖纳婧桶l(fā)展方式。未來的利益分配將無不與數(shù)字地球息息相關(guān)。在未來的利益沖突（包括軍事沖突）中將很大程度依賴對數(shù)字地球的控制，數(shù)字地球上占優(yōu)勢的一方將在數(shù)字地球上展開外交攻勢、新聞傳播、心理戰(zhàn)、政治顛覆、文化侵略、數(shù)據(jù)破壞等。
四、“數(shù)字地球”發(fā)展的背景
從美國信息基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的歷史來看， “ 數(shù)字地球 ” 是美國國家和全球信息基礎(chǔ)設(shè)施（ NII 和 GII ）發(fā)展的自然延伸。早在 1981 年，美國學(xué)者就提出了 NII 的概念。 1992 年克林頓競選總統(tǒng)時將建設(shè)美國的 NII 作為國家的發(fā)展戰(zhàn)略提到議事日程，計劃用大約 20 年時間（至 2010 年）建設(shè)聯(lián)結(jié)全美國的高速通信網(wǎng)絡(luò)，總投資 4000 億美元，其中政府投資 200 億美元。 1993 年美國政府進(jìn)一步明確了發(fā)展 NII 的五項基本原則：鼓勵私人投資、促進(jìn)保護(hù)競爭、低價面向大眾、環(huán)境靈活有序和高質(zhì)服務(wù)全球。 1994 年，美國又把這些原則用到全球信息基礎(chǔ)設(shè)施（ GII ）建設(shè)中去。早在 90 年代初美國有關(guān)國家信息基礎(chǔ)設(shè)施（ NII ）的文獻(xiàn)中就已經(jīng)提出了 “ 數(shù)字地球 ” 的概念，但僅僅作為 NII 發(fā)展前景的一個應(yīng)用領(lǐng)域，在當(dāng)時的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)條件下，尚未提到議事日程。
1994 年美國通過發(fā)布總統(tǒng)令，開始將地球空間數(shù)據(jù)獲取、處理、存儲、分發(fā)以及改進(jìn)應(yīng)用效果所必需的各種技術(shù)、政策、標(biāo)準(zhǔn)和人力資源開發(fā)作為 “ 國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（ NSDI ）的組成部分納入 NII ，并建立了支撐 NSDI 運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) —— 國家地球空間數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò) ( 簡稱 NGDC) ?？臻g數(shù)據(jù)交換中心設(shè)在美國內(nèi)政部地質(zhì)調(diào)查所（ USGS ），美國聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會（ FGDC) 將 NGDC 作為協(xié)調(diào)地球空間信息標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)共享的依托。這個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過空間元數(shù)據(jù)技術(shù)把全球空間數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者、管理者和用戶連接在一起，初步形成了一個分布式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并通過國家協(xié)調(diào)加速地球數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用集成與共享。 NGDC 在加強(qiáng)美國以至世界范圍地理信息數(shù)據(jù)的交換方面發(fā)揮了重要作用，事實上已經(jīng)成為 Internet 上聯(lián)系整個地球空間數(shù)據(jù)（目前以美國為主）的一個檢索網(wǎng)絡(luò)，任何能夠通過 Internet 提供地學(xué)空間檢索數(shù)據(jù) ( 不是元數(shù)據(jù) ) 的機(jī)構(gòu)都可成為其成員。但鑒于 90 年代初美國的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)條件， NSDI 涉及的數(shù)據(jù)主要是地球空間數(shù)據(jù)（ Geospatial ），美國已經(jīng)積累和正在產(chǎn)生的大量來自航天、航空遙感（ RS ）和全球定位（ GPS ）等空間數(shù)據(jù)及其網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和集成并未提到議事日程。
90 年代后期， NII 取得了顯著發(fā)展，成為美國經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長的重要因素。通過將 Internet 民用化，美國逐步統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)地址和傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，制訂促進(jìn)數(shù)據(jù)共享和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的政策（數(shù)據(jù)政策、技術(shù)政策和經(jīng)濟(jì)政策），加速了 NII 技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，也為海量空間數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用集成提供了條件。其重要標(biāo)志是迅速遍布全球和每秒 10G 帶寬的第二代 Internet 的成功實施。另一方面，這一時期全球地理信息系統(tǒng)和空間信息技術(shù)的應(yīng)用迅速發(fā)展，以美國為代表的發(fā)達(dá)國家在地球數(shù)據(jù)的數(shù)字化以及空間數(shù)據(jù)的積累和應(yīng)用方面取得了顯著的進(jìn)展。相當(dāng)多的國家（特別是發(fā)達(dá)國家）已經(jīng)建立了大批基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫，并形成了定期更新和發(fā)布的制度。如美國地質(zhì)調(diào)查所下屬的國家測繪部已經(jīng)完成了覆蓋全美的 1 ∶ 200 萬全要素地形數(shù)據(jù)庫、 1 ∶ 10 萬地形數(shù)據(jù)庫、 1 ∶ 25 萬土地利用數(shù)據(jù)庫，正在建立全國 1 ∶ 2.4 萬地形數(shù)據(jù)庫和 1 ∶ 2 萬正射影像數(shù)據(jù)庫，并無償提供全社會共享。發(fā)達(dá)國家，特別是美國仍然保持著空間技術(shù)和數(shù)據(jù)市場的領(lǐng)先和壟斷地位。 “ 數(shù)字地球 ” 正是在上述背景之下提出的。
綜上所述不難看出，由 NII 或 GII 擴(kuò)充到 NSDI 再到 DE ，代表了美國 NII 或 GII 發(fā)展過程中不同的技術(shù)發(fā)展階段。 NII （ GII ）中所支持的信息類型和范圍不斷擴(kuò)大，信息處理功能和技術(shù)水平不斷提高。即 “ 信息高速公路 ” 上的 “ 貨 ” 擴(kuò)大到地球空間數(shù)據(jù)，并向高分辨率衛(wèi)星遙感的海量信息延伸；處理技術(shù)擴(kuò)展到地球空間信息和多媒體信息高速傳輸，再向多源空間地球信息與海量空間信息的網(wǎng)絡(luò)集成和實時（在線互操作）傳輸、智能化處理（虛擬現(xiàn)實）和三維顯示的方向發(fā)展。而目前在論及 “ 數(shù)字地球 ” 中經(jīng)常提到的常規(guī)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)和管理在美國屬于 NSDI 的范疇；對于衛(wèi)星圖像強(qiáng)調(diào)的是應(yīng)用，特別是現(xiàn)有空間信息的應(yīng)用。戈爾關(guān)于 “ 數(shù)字地球 ” 的講話中對于新的航天器和傳感器的關(guān)鍵技術(shù)甚至未作描述，進(jìn)一步完善 “ 遙感對地觀測衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè) ” 的任務(wù)在美國始終放在航天領(lǐng)域去完成。由此可見，美國 “ 數(shù)字地球 ” 的提出有其特定的經(jīng)濟(jì)、社會和技術(shù)背景，是美國空間技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展到相應(yīng)階段的產(chǎn)物。從空間技術(shù)來看， “ 數(shù)字地球 ” 是建立在美國衛(wèi)星、航空和地面臺站獲取的全球性對地觀測數(shù)據(jù)極大豐富的基礎(chǔ)上。從信息技術(shù)和 “ 信息高速公路 ” 建設(shè)及應(yīng)用的角度來看，可以認(rèn)為 “ 數(shù)字地球 ” 是在基本解決了 Internet 網(wǎng)絡(luò)傳輸與管理的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化問題之后，在網(wǎng)絡(luò)帶寬、大容量數(shù)據(jù)存儲和管理、多媒體信息網(wǎng)絡(luò)傳輸處理和融合、廣域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下虛擬現(xiàn)實和人工智能技術(shù)的聯(lián)機(jī)運(yùn)行等關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)方面取得重大突破，在 Internet2 開始運(yùn)行的背景之下，提出的更高技術(shù)層次、以驅(qū)動現(xiàn)有空間信息資源（特別是衛(wèi)星數(shù)據(jù)資源）的開發(fā)利用為重點的新一輪 NII 與 GII 發(fā)展計劃。因此，從某種意義上說， “ 數(shù)字地球 ” 的實施標(biāo)志著 90 年代以美國為代表的全球空間信息技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與地球科學(xué)技術(shù)在更高技術(shù)層次上加速融合，并推向應(yīng)用的新開端。
五、 我國發(fā)展“數(shù)字地球”的 對策
我國是一個人口眾多的發(fā)展中大國，實現(xiàn)信息化的社會經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)基礎(chǔ)與發(fā)達(dá)國家之間存在顯著差異，需要結(jié)合本國的國情和發(fā)展階段，積極應(yīng)對 “ 數(shù)字地球 ” 的挑戰(zhàn)。以下就關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)和創(chuàng)新、空間信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和地球信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展三個方面提出若干建議。
1. 加強(qiáng)我國 “ 數(shù)字地球 ” 關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)和創(chuàng)新
計算科學(xué)、大規(guī)模存儲、衛(wèi)星圖像、寬帶網(wǎng)絡(luò)、互操作性和元數(shù)據(jù)等六個方面的關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)是美國創(chuàng)建 “ 數(shù)字地球 ” 的重點。一方面，這些關(guān)鍵技術(shù)對于任何國家建設(shè)和應(yīng)用 “ 數(shù)字地球 ” 都是不可缺少的，而且正如戈爾所言 “ 大多數(shù)構(gòu)造 ‘ 數(shù)字地球 ' 需要的技術(shù)和能力已經(jīng)成熟或正在開發(fā) ” 。另一方面，從美國所提出的下世紀(jì)初要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)來看，我國與發(fā)達(dá)國家之間存在很大差距。因此，大力加強(qiáng)與 “ 數(shù)字地球 ” 有關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)研究和創(chuàng)新已刻不容緩。
在 “ 數(shù)字地球 ” 關(guān)鍵技術(shù)之中，特別引人注目的是 1 米分辨率的衛(wèi)星圖像商業(yè)化，此舉意味著將高分辨率的衛(wèi)星數(shù)據(jù)開始廣泛用于支持全球范圍的空間信息分析處理，包括強(qiáng)大的信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)支持下的實時分析處理。這不但對技術(shù)進(jìn)步具有重要意義，而且意味著巨大的商機(jī)和潛在的經(jīng)濟(jì)社會效益，而且與我國相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)和國家安全密切相關(guān)。在關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)和信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，我國作為發(fā)展中國家需要采取引進(jìn)與自主創(chuàng)新相結(jié)合的途徑。引進(jìn)成熟技術(shù)加速我國空間信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；同時根據(jù)我國國情國力、應(yīng)用需求和國家安全的需要，重點部署 “ 數(shù)字地球 ” 關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)和創(chuàng)新，縮小與發(fā)達(dá)國家的差距。目前迫切需要在關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)和國防安全的兩個領(lǐng)域有所突破，即加速建立我國自主、穩(wěn)定、功能強(qiáng)大的衛(wèi)星對地觀測系統(tǒng)和空間信息傳輸主干網(wǎng)絡(luò)，擺脫過分依賴國外衛(wèi)星數(shù)據(jù)源、網(wǎng)絡(luò)傳輸和管理技術(shù)的局面，同時也為增強(qiáng)我國地球空間信息產(chǎn)業(yè)的國際競爭實力創(chuàng)造必要的條件。在日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)面前，需要進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)的是國家的統(tǒng)籌規(guī)劃和部門之間的合作，部門之間信息封鎖和低水平重復(fù)建設(shè)的局面應(yīng)當(dāng)盡快結(jié)束。其中包括加速我國遙感衛(wèi)星的研制和發(fā)射，建立自己的遙感衛(wèi)星系列和獨立穩(wěn)定的對地觀測空間信息源；建立健全空間地理信息采集、處理、分發(fā)和應(yīng)用的技術(shù)體系、基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)字產(chǎn)品的市場環(huán)境，滿足各類應(yīng)用對空間信息源的需求，特別是滿足國土資源環(huán)境動態(tài)觀測和分析的需要。我國作為一個幅員遼闊的大國，需要建立自主的對地觀測衛(wèi)星系列，也應(yīng)該為人類做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。同時， “ 數(shù)字地球 ” 關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)應(yīng)與 NSII 的建設(shè)、發(fā)展和應(yīng)用相結(jié)合，在開發(fā)中創(chuàng)新，培養(yǎng)人才，培育市場，促進(jìn)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
2. 加速我國空間信息基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展
在當(dāng)前國際經(jīng)濟(jì)和技術(shù)一體化趨勢不斷加強(qiáng)的環(huán)境之下， “ 數(shù)字地球 ” 同時也為我國高效、低成本發(fā)展國家空間信息基礎(chǔ)設(shè)施（ NSII ）提供了機(jī)遇。鑒于 “ 數(shù)字地球 ” 事實上是以全球空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和應(yīng)用為主導(dǎo)的計劃，與我國的國家空間信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及其應(yīng)用（市場）基本上是一致的。 “ 數(shù)字地球 ” 在中國實際上相當(dāng)于我國的國家空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展和應(yīng)用。
“ 數(shù)字地球 ” 的 6 項關(guān)鍵技術(shù)也屬于我國 NSII 建設(shè)和發(fā)展不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。在技術(shù)方面目前我國與發(fā)達(dá)國家之間存在很大差距，但在應(yīng)用方面則存在更大的潛力。特別是 1 米分辨率衛(wèi)星商業(yè)化和包括陸地衛(wèi)星在內(nèi)的商用衛(wèi)星數(shù)據(jù)的大幅度降價，都為我國的衛(wèi)星數(shù)據(jù)用戶提供了難得的機(jī)遇。我們一方面要通過技術(shù)創(chuàng)新解決由此對于我國相應(yīng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國家安全提出的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，另一方面又要抓住機(jī)遇利用分辨率更高、更廉價的空間數(shù)據(jù)，增強(qiáng)各領(lǐng)域的應(yīng)用效益、人才培養(yǎng)和市場培育。
我國作為發(fā)展中國家，一方面需要在 “ 數(shù)字地球 ” 的六個關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域加大科技創(chuàng)新力度，縮小與發(fā)達(dá)國家的差距，另一方面必須加速我國基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)，促進(jìn)我國空間信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大。這就有利于引導(dǎo)和帶動我國不同技術(shù)層次（成熟技術(shù)應(yīng)用和前沿技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)化）的空間信息技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用，合乎我國目前行業(yè)、地區(qū)、企業(yè)之間信息技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用水平和經(jīng)濟(jì)實力差距大、發(fā)展不平衡的社會經(jīng)濟(jì)背景。發(fā)展我國的 “ 數(shù)字地球 ” ，主要途徑可以歸納為以下三個方面：
一是盤活信息資源，驅(qū)動應(yīng)用發(fā)展。充分發(fā)揮我國現(xiàn)有的信息資源潛力，利用發(fā)達(dá)國家開放高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)的機(jī)會，加速多源信息的整合，推進(jìn) “ 數(shù)字地球 ” 應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)，提高現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)的開發(fā)利用水平，取得更好的應(yīng)用效益。在信息資源的開發(fā)利用方面，我國有更多的優(yōu)勢和主動權(quán)。一方面，作為發(fā)展中國家，我國有可能利用分辨率更高、更加豐富和更加廉價的空間地理信息。另一方面，我國在這方面具有很大的潛力。建國以來我國開展了大規(guī)模的地學(xué)調(diào)查，積累了數(shù)量大、系統(tǒng)性強(qiáng)、規(guī)范化程度高的地球空間信息資源，特別是自然資源調(diào)查的地球信息不但十分豐富，而且比較系統(tǒng)、全面。但這些信息資源的開發(fā)利用水平很低，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化共享和深加工的潛力巨大。特別是在提高我國國土調(diào)查、城市管理和遠(yuǎn)程教育等領(lǐng)域的技術(shù)水平和效益方面，具有顯著的優(yōu)勢和前景。
二是關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展。通過 NSII 建設(shè)實踐積累必要的經(jīng)驗，根據(jù)我國的實際開展 “ 數(shù)字地球 ” 關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用，促進(jìn) NSII 的技術(shù)更新和持續(xù)發(fā)展，逐步建立有中國特色的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行與管理體系，形成我國自主的航天對地觀測體系，增強(qiáng)我國空間信息技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的國際競爭實力，保障國家安全。
三是帶動高技術(shù)產(chǎn)業(yè)形成和發(fā)展。通過空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，促進(jìn)和帶動我國空間信息系統(tǒng)軟件產(chǎn)業(yè)、空間信息服務(wù)業(yè)及其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展，并為其應(yīng)用開辟市場，創(chuàng)造必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)支撐環(huán)境。
從某種意義上說，美國 “ 數(shù)字地球 ” 的公益性和基礎(chǔ)性部分與我國正在研究開發(fā)的 “ 國家空間信息基礎(chǔ)設(shè)施 ” （ NSII ）可以相對應(yīng)，而其中的市場化應(yīng)用部分與我國地理信息資源的應(yīng)用及其相關(guān)行業(yè)的信息化、網(wǎng)絡(luò)化、產(chǎn)業(yè)化和市場化密切相關(guān)。中國同樣具有創(chuàng)建 “ 數(shù)字地球 ” 的需求和條件。
3. 大力培植我國空間信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展
我國具有豐富的地球信息資源和廣闊的空間信息應(yīng)用領(lǐng)域。 80 年代以來我國陸續(xù)積累了大量空間數(shù)據(jù)，開發(fā)建設(shè)了為數(shù)甚多的基于空間信息的應(yīng)用系統(tǒng)，其中一些技術(shù)已經(jīng)達(dá)到當(dāng)時國際先進(jìn)水平，但仍有大批空間數(shù)據(jù)（包括航天、航空遙感數(shù)據(jù)）及其研究成果未能及時轉(zhuǎn)化為應(yīng)用，沒有在國民經(jīng)濟(jì)和社會服務(wù)信息化中發(fā)揮應(yīng)有的作用。國內(nèi) 70 ％以上的地理信息系統(tǒng)軟件市場被國外軟件占領(lǐng)，空間信息產(chǎn)業(yè)十分弱小。針對以上問題， “ 九五 ” 以來，我國已將 GIS 、 RS 和 GPS 的產(chǎn)業(yè)化、集成化和實用化列為 “ 重中之重 ” 的研究課題，組織開展了國家空間信息基礎(chǔ)設(shè)施（ NSII ）關(guān)鍵技術(shù)及其雛形 —— 國家資源環(huán)境與區(qū)域經(jīng)濟(jì)信息系統(tǒng)（ NREDIS ）的開發(fā)，并通過這些項目促進(jìn)空間信息共享和相應(yīng)地球空間信息產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展。
綜上所述，面對 “ 數(shù)字地球 ” 的挑戰(zhàn)，有必要在現(xiàn)有工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)國家的宏觀組織協(xié)調(diào)，設(shè)立國家空間信息基礎(chǔ)設(shè)施（ NSII ）的重點開發(fā)專項，將各有關(guān)方面的研究和開發(fā)統(tǒng)一組織和集成在 NSII 開發(fā)與應(yīng)用框架之中，促進(jìn)我國空間信息資源的高效開發(fā)利用和規(guī)范化網(wǎng)絡(luò)共享，在全球空間信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中做出自己的貢獻(xiàn)。
六、“數(shù)字地球”及其與現(xiàn)代測繪的關(guān)系
“數(shù)字地球”是美國副總統(tǒng)戈爾 1998 年 1 月在一次演講中提出的概念；是一種能輸入大量的地理信息，并對其進(jìn)行多種分辨率處理的動態(tài)描述系統(tǒng)。它是隨著國家信息基礎(chǔ)設(shè)施（即通常所說的國家信息高速公路）的發(fā)展而形成的?！皵?shù)字地球”是以信息基礎(chǔ)設(shè)施和空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施為依托的一個廣泛的概念。其技術(shù)基礎(chǔ)包括計算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)、大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、空間對地觀測技術(shù)及數(shù)字通訊技術(shù)等。
形成和發(fā)展“數(shù)字地球”必須首先發(fā)展國家的信息基礎(chǔ)設(shè)施和國家的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。后者主要包括四個部分：地球空間數(shù)據(jù)框架，空間數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)、管理與分發(fā)，空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)以及空間數(shù)據(jù)交換網(wǎng)站等。這些工作和設(shè)施都與現(xiàn)代測繪工作直接有關(guān)。特別是國家空間數(shù)據(jù)框架，包括大地控制、數(shù)字正射影像、數(shù)字高程模型、交通、水系、行政境界、公共地籍等空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，它們的獲取、處理和管理工作都是測繪工作的業(yè)務(wù)范圍，也是當(dāng)代測繪事業(yè)的發(fā)展方向。
我國已建成的國家 l ： 100 萬和 1 ： 25 萬數(shù)字化地圖數(shù)據(jù)庫是國家法定的空間數(shù)據(jù)框架。但這兩個數(shù)據(jù)框架的比例尺還不夠大，還急需國家和省市兩級建立以航天和航空遙感影像為基礎(chǔ)的國家級 1 ： 5 萬和省級 1 ： 1 萬數(shù)字空間數(shù)據(jù)庫，從而可獲得直徑 1 米分辨率的我國地面圖像。這些都是國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施和先行，是不可缺少的重要組成部分，將為我國的“數(shù)字地球”打下堅實的基礎(chǔ)。在這個框架基礎(chǔ)上加載我國經(jīng)濟(jì)、社會和人文等各行各業(yè)中一切與地理位置有關(guān)的空間信息，并由此建成國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，將為解決我國的人口、資源、環(huán)境、災(zāi)害等社會可持續(xù)發(fā)展中的重大問題，以及有關(guān)國土資源的規(guī)劃保護(hù)利用、工農(nóng)業(yè)發(fā)展等推動國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)平衡和人民生活質(zhì)量提高的實際問題作出極其重要的貢獻(xiàn)。由此，在全球發(fā)展和形成的“數(shù)字地球”將為全球人類社會的可持續(xù)發(fā)展和社會進(jìn)步作出積極貢獻(xiàn)。
地理信息系統(tǒng)在最近的30多年內(nèi)取得了驚人的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評估、災(zāi)害預(yù)測、國土管理、城市規(guī)劃、郵電通訊、交通運(yùn)輸、軍事公安、水利電力、公共設(shè)施管理、農(nóng)林牧業(yè)、統(tǒng)計、商業(yè)金融等幾乎所有領(lǐng)域。
以下地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域分別回答了在各自領(lǐng)域內(nèi)的作用
資源管理(Resource Management)
主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域，解決農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域各種資源(如土地、森林、草場) 分布、分級、統(tǒng)計、制圖等問題。主要回答“定位”和“模式”兩類問題。
資源配置(Resource Configuration)
在城市中各種公用設(shè)施、救災(zāi)減災(zāi)中物資的分配、全國范圍內(nèi)能源保障、糧食供 應(yīng)等到機(jī)構(gòu)的在各地的配置等都是資源配置問題。GIS在這類應(yīng)用中的目標(biāo)是保證 資源的最合理配置和發(fā)揮最大效益。
城市規(guī)劃和管理(Urban Planning and Management)
空間規(guī)劃是GIS的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，城市規(guī)劃和管理是其中的主要內(nèi)容。例如， 在大規(guī)模城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中如何保證綠地的比例和合理分布、如何保證學(xué)校、 公共設(shè)施、運(yùn)動場所、服務(wù)設(shè)施等能夠有最大的服務(wù)面(城市資源配置問題)等。
土地信息系統(tǒng)和地籍管理(Land Information System and Cadastral Applicaiton)
土地和地籍管理涉及土地使用性質(zhì)變化、地塊輪廓變化、地籍權(quán)屬關(guān)系變化等許 多內(nèi)容，借助GIS技術(shù)可以高效、高質(zhì)量地完成這些工作。
生態(tài)、環(huán)境管理與模擬(Environmental Management and Modeling)
區(qū)域生態(tài)規(guī)劃、環(huán)境現(xiàn)狀評價、環(huán)境影響評價、污染物削減分配的決策支持、環(huán) 境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的決策支持、環(huán)保設(shè)施的管理、環(huán)境規(guī)劃等。
應(yīng)急響應(yīng)(Emergency Response)
解決在發(fā)生洪水、戰(zhàn)爭、核事故等重大自然或人為災(zāi)害時，如何安排最佳的人員 撤離路線、并配備相應(yīng)的運(yùn)輸和保障設(shè)施的問題。
地學(xué)研究與應(yīng)用(Application in GeoScience)
地形分析、流域分析、土地利用研究、經(jīng)濟(jì)地理研究、空間決策支持、空間統(tǒng)計 分析、制圖等都可以借助地理信息系統(tǒng)工具完成。ArcInfo系統(tǒng)就是一個很好的 地學(xué)分析應(yīng)用軟件系統(tǒng)。
商業(yè)與市場(Business and Marketing)
商業(yè)設(shè)施的建立充分考慮其市場潛力。例如大型商場的建立如果不考慮其他商場 的分布、待建區(qū)周圍居民區(qū)的分布和人數(shù)，建成之后就可能無法達(dá)到預(yù)期的市場 和服務(wù)面。有時甚至商場銷售的品種和市場定位都必須與待建區(qū)的人口結(jié)構(gòu)(年 齡構(gòu)成、性別構(gòu)成、文化水平)、消費水平等結(jié)合起來考慮。地理信息系統(tǒng)的空 間分析和數(shù)據(jù)庫功能可以解決這些問題。 房地產(chǎn)開發(fā)和銷售過程中也可以利用GIS功能進(jìn)行決策和分析。
基礎(chǔ)設(shè)施管理(Facilities Management)
城市的地上地下基礎(chǔ)設(shè)施(電信、自來水、道路交通、天然氣管線、排污設(shè)施、 電力設(shè)施等)廣泛分布于城市的各個角落、且這些設(shè)施明顯具有地理參照特征的。 它們的管理、統(tǒng)計、匯總都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。
選址分析(Site Selecting Analysis)
根據(jù)區(qū)域地理環(huán)境的特點，綜合考慮資源配置、市場潛力、交通條件、地形特征、 環(huán)境影響等因素，在區(qū)域范圍內(nèi)選擇最佳位置，是GIS的一個典型應(yīng)用領(lǐng)域，充 分體現(xiàn)了GIS的空間分析功能。
網(wǎng)絡(luò)分析(Newwork System Analysis)
建立交通網(wǎng)絡(luò)、地下管線網(wǎng)絡(luò)等的計算機(jī)模型，研究交通流量、進(jìn)行交通規(guī)則、 處理地下管線突發(fā)事件(爆管、斷路)等應(yīng)急處理。 警務(wù)和醫(yī)療救護(hù)的路徑優(yōu)選、車輛導(dǎo)航等也是GIS網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用的實例。
可視化應(yīng)用(Visualization Application)
以數(shù)字地形模型為基礎(chǔ)，建立城市、區(qū)域、或大型建筑工程、著名風(fēng)景名勝區(qū)的 三維可視化模型，實現(xiàn)多角度瀏覽，可廣泛應(yīng)用于宣傳、城市和區(qū)域規(guī)劃、大型 工程管理和仿真、旅游等領(lǐng)域。
分布式地理信息應(yīng)用(Distributed Geographic Information Application)
隨著網(wǎng)絡(luò)和Internet技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)行于Intranet或Internet環(huán)境下的地理信息 系統(tǒng)應(yīng)用類型，其目標(biāo)是實現(xiàn)地理信息的分布式存儲和信息共享，以及遠(yuǎn)程空間 導(dǎo)航等。
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地理信息系統(tǒng)的博才取勝和運(yùn)籌帷幄的優(yōu)勢，使它成為國家宏觀決策和區(qū)域多目標(biāo)開發(fā)的重要技術(shù)工具。也成為與空間信息有關(guān)各行各業(yè)的基本工具，以下簡要介紹地理信息系統(tǒng)的一些主要應(yīng)用方面：
一、測繪與地圖制圖：
地理信息系統(tǒng)技術(shù)源于機(jī)助制圖。地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)與遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)在測繪界的廣泛應(yīng)用，為測繪與地圖制圖帶來了一場革命性的變化。集中體現(xiàn)在：地圖數(shù)據(jù)獲取與成圖的技術(shù)流程發(fā)生的根本的改變；地圖的成圖周期大大縮短；地圖成圖精度大幅度提高；地圖的品種大大豐富。數(shù)字地圖、網(wǎng)絡(luò)地圖、電子地圖等一批嶄新的地圖形式為廣大用戶帶來了巨大的應(yīng)用便利。測繪與地圖制圖進(jìn)入了一個嶄新的時代。
二、資源管理：
資源清查是地理信息系統(tǒng)最基本的職能，這時系統(tǒng)的主要任務(wù)是將各種來源的數(shù)據(jù)匯集在一起，并通過系統(tǒng)的統(tǒng)計和覆蓋分析功能，按多種邊界和屬性條件，提供區(qū)域多種條件組合形式的資源統(tǒng)計和進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的快速再現(xiàn)。以土地利用類型為例，可以輸出不同土地利用類型的分布和面積，按不同高程帶劃分的土地利用類型，不同坡度區(qū)內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀，以及不同時期的土地利用變化等，為資源的合理利用、開發(fā)和科學(xué)管理提供依據(jù)。再如，美國資源部和威斯康星州合作建立了以治理土壤侵蝕為主要目的的多用途專用的土地GIS。該系統(tǒng)通過收集耕地面積、濕地分布面積、季節(jié)性洪水覆蓋面積、土壤類型、專題圖件信息、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)等信息，建立了潛在威斯康星地區(qū)的土壤侵蝕模型，據(jù)此，探討了土壤惡化的機(jī)理，提出了合理的改良土壤方案，達(dá)到對土壤資源保護(hù)的目的。
三、城鄉(xiāng)規(guī)劃：
城市與區(qū)域規(guī)劃中要處理許多不同性質(zhì)和不同特點的問題，它涉及資源、環(huán)境、人口、交通、經(jīng)濟(jì)、教育、文化和金融等多個地理變量和大量數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理有利于將這些數(shù)據(jù)信息歸并到統(tǒng)一系統(tǒng)中，最后進(jìn)行城市與區(qū)域多目標(biāo)的開發(fā)和規(guī)劃，包括城鎮(zhèn)總體規(guī)劃、城市建設(shè)用地適宜性評價、環(huán)境質(zhì)量評價、道路交通規(guī)劃、公共設(shè)施配置，以及城市環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測等。這些規(guī)劃功能的實現(xiàn)，是以地理信息系統(tǒng)的空間搜索方法、多種信息的疊加處理和一系列分析軟件(回歸分析、投入產(chǎn)出計算、模糊加權(quán)評價、0-l規(guī)劃模型、系統(tǒng)動力學(xué)模型等)加以保證的。我國大城市數(shù)量居于世界前列，根據(jù)加快中心城市的規(guī)劃建設(shè)，加強(qiáng)城市建設(shè)決策科學(xué)化的要求，利用地理信息系統(tǒng)作為城市規(guī)劃、管理和分析的工具，具有十分重要的意義。例如：北京某測繪部門以北京市大比例尺地形圖為基礎(chǔ)圖形數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上綜合疊加地下及地面的八大類管線(包括上水、污水、電力、通訊、燃?xì)狻⒐こ坦芫€)以及測量控制網(wǎng)，規(guī)劃路等基礎(chǔ)測繪信息，形成一個測繪數(shù)據(jù)的城市地下管線信息系統(tǒng)。從而實現(xiàn)了對地下管線信息的全面的現(xiàn)代化管理。為城市規(guī)劃設(shè)計與管理部門、市政工程設(shè)計與管理部門、城市交通部門與道路建設(shè)部門等提供地下管線及其它測繪部門的查詢服務(wù)。
四、災(zāi)害監(jiān)測：
利用地理信息系統(tǒng)，借助遙感遙測的數(shù)據(jù)，可以有效地用于森林火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報、洪水災(zāi)情監(jiān)測和洪水淹沒損失的估算，為救災(zāi)搶險和防洪決策提供及時準(zhǔn)確的信息。1994年的美國洛杉機(jī)大地震，就是利用ARC／INFO進(jìn)行災(zāi)后應(yīng)急響應(yīng)決策支持，成為大都市利用GIS技術(shù)建立防震減災(zāi)系統(tǒng)的成功范例。通過對橫濱大地震的震后影響作出評估，建立各類數(shù)字地圖庫，如地質(zhì)、斷層、倒塌建筑等圖庫。把各類圖層進(jìn)行疊加分析得出對應(yīng)急有價值的信息，該系統(tǒng)的建成使有關(guān)機(jī)構(gòu)可以對象神戶一樣的大都市大地震作出快速響應(yīng)，最大程度地減少傷亡和損失。再如，據(jù)我國大興安嶺地區(qū)的研究，通過普查分析森林火災(zāi)實況，統(tǒng)計分析十幾萬個氣象數(shù)據(jù)，從中篩選出氣溫、風(fēng)速、降水、溫度等氣象要素、春秋兩季植被生長情況和積雪覆蓋程度等14個因子，用模糊數(shù)學(xué)方法建立數(shù)學(xué)模型，建立微機(jī)信息系統(tǒng)的多因子的綜合指標(biāo)森林火險預(yù)報方法，對預(yù)報火險等級的準(zhǔn)確率可達(dá)73%以上。
五、環(huán)境保護(hù)：
利用GIS技術(shù)建立城市環(huán)境監(jiān)測、分析及預(yù)報信息系統(tǒng)；為實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測與管理的科學(xué)化自動化提供最基本的條件；在區(qū)域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價過程中，利用GIS技術(shù)的輔助，實現(xiàn)對整個區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行客觀地、全面地評價，以反映出區(qū)域中受污染的程度以及空間分布狀態(tài)；在野生動植物保護(hù)中的應(yīng)用，世界野生動物基金會采用GIS空間分析功能，幫助世界最大的貓科動物改變它目前瀕于滅種的境地。都取得了很好的應(yīng)用效果。
六、國防：
現(xiàn)代戰(zhàn)爭的一個基本特點就是"三S"技術(shù)被廣泛地運(yùn)用到從戰(zhàn)略構(gòu)思到戰(zhàn)術(shù)安排的各個環(huán)節(jié)。它往往在一定程度上決定了戰(zhàn)爭的成敗。如海灣戰(zhàn)爭期間，美國國防制圖局為戰(zhàn)爭的需要在工作站上建立了GIS與遙感的集成系統(tǒng)，它能用自動影像匹配和自動目標(biāo)識別技術(shù)，處理衛(wèi)星和高空偵察機(jī)實時獲得的戰(zhàn)場數(shù)字影像，及時地將反映戰(zhàn)場現(xiàn)狀的正射影影像疊加到數(shù)字地圖上，數(shù)據(jù)直接傳送到海灣前線指揮部和五角大樓，為軍事決策提供24小時的實時服務(wù)。
七、宏觀決策支持：
地理信息系統(tǒng)利用擁有的數(shù)據(jù)庫，通過一系列決策模型的構(gòu)建和比較分析，為國家宏觀決策提供依據(jù)。例如系統(tǒng)支持下的土地承載力的研究，可以解決土地資源與人口容量的規(guī)劃。我國在三峽地區(qū)研究中，通過利用地理信息系統(tǒng)和機(jī)助制圖的方法，建立環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，為三峽宏觀決策提供了建庫前后環(huán)境變化的數(shù)量、速度和演變趨勢等可靠的數(shù)據(jù)。
總之，地理信息系統(tǒng)正越來越成為國民經(jīng)濟(jì)各有關(guān)領(lǐng)域必不可少的應(yīng)用工具，相信它的不斷成熟與完善將為社會的進(jìn)步與發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。
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三 、城市管理的GIS應(yīng)用（一）關(guān)系城市管理是應(yīng)用地理信息系統(tǒng)最早、最有成效的領(lǐng)域之一（二）應(yīng)用1、空間規(guī)劃如：城市總統(tǒng)規(guī)劃、城市建設(shè)用地的規(guī)劃、道路的規(guī)劃、綠地的比例和分布、學(xué)校、公共設(shè)施、運(yùn)動場所、服務(wù)設(shè)施的配置，這些都可以通過GIS來進(jìn)行規(guī)劃，以達(dá)到最大限度的服務(wù)2、土地管理如：可以利用GIS對土地使用性質(zhì)變化、地塊輪廓變化、地籍權(quán)屬關(guān)系變化等進(jìn)行分析，也可以獲取土地的信息和對土地的評價3、城市基礎(chǔ)設(shè)施的管理可以對電力、電信、交通道路、自來水及排污管道等的管理。 4、公共政策評估如：對污染物消減分配的決策支持、環(huán)境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的決策支持、環(huán)境保護(hù)的政策的支持等的情況，也可以通過GIS反應(yīng)出來。5、生態(tài)環(huán)境管理與模擬如：環(huán)境作用分析、有毒或有害物質(zhì)設(shè)施選址、地下水模擬和污染跟著、野生動物棲息地分析和前一路線的規(guī)劃、風(fēng)景河流、休閑資源、洪泛區(qū)平原、濕地、農(nóng)田蓄水層、森林等的管理，也可以通過GIS來進(jìn)行。6、選址分析如：在選擇住房、商業(yè)區(qū)等地的時候，可以通過GIS，根據(jù)區(qū)域地理環(huán)境特點，綜合考慮資源配置、市場潛力、交通條件、地形特征、環(huán)境影響等因素，選擇最佳位置。7、經(jīng)濟(jì)與商業(yè)管理如：商業(yè)設(shè)施的建立可以通過GIS反映出市場潛力和周圍的居民分布情況，在選擇商品的品種時應(yīng)考慮到周圍居民的需要。8、應(yīng)急響應(yīng)如：對交通事故、地下管線爆裂等突發(fā)事件的應(yīng)急處理效率。9、其他方面如：在交通管理；房地產(chǎn)的開發(fā)、管理和銷售；車輛GPS導(dǎo)航；街道網(wǎng)絡(luò)分析；城市治安管理、醫(yī)療救護(hù)等方面也發(fā)揮著重要作用。
地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS）作為獲取、處理、管理和分析地理空間數(shù)據(jù)的重要工具、技術(shù)和學(xué)科，近年來得到了廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展。
從技術(shù)和應(yīng)用的角度，GIS是解決空間問題的工具、方法和技術(shù)；
從學(xué)科的角度，GIS是在地理學(xué)、地圖學(xué)、測量學(xué)和計算機(jī)科學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門學(xué)科，具有獨立的學(xué)科體系；
從功能上，GIS具有空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲、現(xiàn)示、編輯、處理、分析、輸出和應(yīng)用等功能；
從系統(tǒng)學(xué)的角度，GIS具有一定結(jié)構(gòu)和功能，是一個完整的系統(tǒng)。是一門綜合性學(xué)科，結(jié)合地理學(xué)與地圖學(xué)以及遙感和計算機(jī)科學(xué)，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，是用于輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的計算機(jī)系統(tǒng)。
隨著GIS的發(fā)展，也有稱GIS為“地理信息學(xué)”（Geographic Information Science），近年來，也有稱GIS為“地理信息服務(wù)”（Geographic Information service）。
該系統(tǒng)能夠?qū)Σ煌臻g存儲的信息根據(jù)不同要求進(jìn)行疊加分析、網(wǎng)絡(luò)分析、緩沖區(qū)分析，運(yùn)用高等數(shù)學(xué)完成分析，進(jìn)行空間動態(tài)數(shù)學(xué)模擬、評價、預(yù)測。成為了整個GIS技術(shù)功能中最具有開發(fā)價值的組成部分。
當(dāng)對旅游地資源做評價時，先建立關(guān)于資源類型、規(guī)模、可操作性、環(huán)境容量情況、設(shè)施等條件評價因子庫，然后利用高等數(shù)學(xué)將將旅游資源評價模擬計算，并把結(jié)果用最直觀形式顯示在分布圖中。
擴(kuò)展資料:
GIS在旅游管理和開發(fā)中的應(yīng)用：
1、GIS能夠為不同游客更好提供各種有關(guān)旅游區(qū)的信息。旅行社還可以通過GIS查找客源、客流量、消費情況，為大家安排布置更好的出行路線和制定服務(wù)設(shè)施。
2、有關(guān)建設(shè)部門可以通過GIS中的信息充分了解旅游區(qū)的現(xiàn)狀，并且及時的做出規(guī)劃、整改和監(jiān)督開發(fā)情況。
3、GIS技術(shù)利用與高等數(shù)學(xué)分析模型的集成發(fā)揮立體空間分析功能，將旅游旅游資源評價、旅游開發(fā)條件、旅游區(qū)環(huán)境容量、旅游需求預(yù)測、旅游經(jīng)濟(jì)效益等模型鑲嵌GIS中，達(dá)到輔助旅游管理部門做出有價值開發(fā)決策的目的。
重慶分公司
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