一、內(nèi)容概述
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地質(zhì)信息系統(tǒng)（GIS），產(chǎn)生于20 世紀(jì)60 年代。它隨著人們對(duì)自然資源和環(huán)境的規(guī)劃管理工作的需要以及計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)的應(yīng)用而誕生，是一種對(duì)大批量空間數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理、檢索、處理和綜合分析并以多種形式輸出結(jié)果的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。1965 年，W.L.Garrison首先提出了“地質(zhì)信息系統(tǒng)”這一術(shù)語(yǔ)，開(kāi)創(chuàng)了這一新技術(shù)的發(fā)展史。此后，美國(guó)、加拿大、英國(guó)、澳大利亞等國(guó)均投入了大量人力、物力和財(cái)力，并逐步確立了他們?cè)谶@一領(lǐng)域里的國(guó)際領(lǐng)先地位（黃潤(rùn)秋，2001）。
二、應(yīng)用范圍及應(yīng)用實(shí)例
1.GIS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)中的應(yīng)用
隨著人口的急劇增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和自然資源的大量消耗，不僅生態(tài)環(huán)境惡化，而且導(dǎo)致自然災(zāi)害（包括地質(zhì)災(zāi)害）頻繁發(fā)生。美國(guó)、印度等國(guó)是世界上地質(zhì)災(zāi)害較為嚴(yán)重的國(guó)家，地質(zhì)災(zāi)害具有類型多、分布廣和成災(zāi)強(qiáng)度高的特點(diǎn)。這些地質(zhì)災(zāi)害大部分發(fā)生在承災(zāi)能力較低的地區(qū)，給當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)和社會(huì)穩(wěn)定構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。地質(zhì)災(zāi)害是地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量低劣的表現(xiàn)，它的頻發(fā)不僅反映了自然地質(zhì)環(huán)境的脆弱性，而且反映了人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境間矛盾的激化。要使人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境之間保持較為協(xié)調(diào)的關(guān)系，就必須對(duì)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)，以了解不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中區(qū)域地質(zhì)環(huán)境的基本態(tài)勢(shì)和變化趨勢(shì)，為環(huán)境管理和城市規(guī)劃等提供依據(jù)，但傳統(tǒng)技術(shù)手段已不能完全應(yīng)付迅速反應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害。地質(zhì)信息系統(tǒng)作為當(dāng)前高科技發(fā)展的產(chǎn)物，集圖形、圖像與屬性數(shù)據(jù)管理、處理、分析、輸入輸出等功能為一體，應(yīng)是當(dāng)前地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)與地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)的強(qiáng)有力工具（趙金平等，2004）。
GIS 技術(shù)的產(chǎn)生是計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息化發(fā)展的共同產(chǎn)物。是管理和研究空間數(shù)據(jù)的技術(shù)系統(tǒng)?？梢匝杆俚孬@取滿足應(yīng)用需要的信息，能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示處理的結(jié)果（曹修定等，2007）。國(guó)外尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家在GIS應(yīng)用與地質(zhì)災(zāi)害研究方面已做了很多工作。從20世紀(jì)60年代至今，GIS技術(shù)的應(yīng)用也從數(shù)據(jù)管理、多源數(shù)據(jù)集數(shù)字化輸入和繪圖輸出，到DEM或DTM模型的使用，到GIS結(jié)合災(zāi)害評(píng)價(jià)模型的擴(kuò)展分析，到GIS與決策支持系統(tǒng)（DSS）的集成，到網(wǎng)絡(luò)GIS，逐步發(fā)展深入應(yīng)用（黃潤(rùn)秋，2001）。
印度Roorkee大學(xué)地球科學(xué)系的R.P.Gupta和B.C.Joshi（1990）用GIS方法對(duì)喜馬拉雅山麓的Ramganga Catchment地區(qū)進(jìn)行滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性分帶。該項(xiàng)研究基于多源數(shù)據(jù)集，如航空像片、MSS磁帶數(shù)據(jù)、MSS圖像、假彩色合成圖像及各種野外數(shù)據(jù)，包括地質(zhì)、構(gòu)造、地形、土地利用及滑坡分布。以上數(shù)據(jù)需要進(jìn)行數(shù)字、圖像等處理，然后解譯繪制出專題平面圖，包括地質(zhì)圖（巖性與構(gòu)造）、滑坡分布圖、土地利用圖等。這些圖件經(jīng)數(shù)字化及有關(guān)數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在GIS系統(tǒng)中，找出與滑坡災(zāi)害評(píng)價(jià)相關(guān)的因素，如滑坡活動(dòng)與巖性的關(guān)系，滑坡活動(dòng)與土地利用的關(guān)系，不同斜坡類型的滑坡分布情況，滑坡分布與主要斷裂帶的距離關(guān)系。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)及經(jīng)驗(yàn)分析，引入一個(gè)滑坡危險(xiǎn)系數(shù)（LNRF）。LNRF值越大，表示該地滑坡災(zāi)害發(fā)生的危險(xiǎn)性越高。并且對(duì)LNRF的3個(gè)危險(xiǎn)級(jí)別分別賦予0、1、2三個(gè)權(quán)重?？紤]到滑坡的發(fā)生是多個(gè)因素綜合作用的結(jié)果，故調(diào)用GIS的疊加分類模型，將各因素的權(quán)重疊加，得到綜合圖件，圖上反映的是每個(gè)地區(qū)的權(quán)重總和。根據(jù)給定標(biāo)準(zhǔn)，即可在這張圖上勾繪出滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)圖。
荷蘭ITC的C.J.Van Westen和哥倫比亞IGAC的J.B.Alzate Bonilla（1990）基于GIS對(duì)山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行分析。他們?cè)跀?shù)據(jù)采集、整理方面做了大量工作，建立了一套完整的數(shù)據(jù)庫(kù)。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了分析評(píng)價(jià)模型，如斜坡穩(wěn)定性分析模型，其主要功能是計(jì)算斜坡穩(wěn)定的安全系數(shù)。另外，兩位學(xué)者還利用GIS所生成的數(shù)字高程模型（DEM），開(kāi)發(fā)出了一部山區(qū)落石滾落速率計(jì)算模型，并據(jù)此繪出了研究區(qū)內(nèi)落石速率分區(qū)圖（黃潤(rùn)秋，2001）。
美國(guó)科羅拉多州立大學(xué)Mario Mejia-Navarro和Ellen E.Wohl（1994）在哥倫比亞的麥德林地區(qū)，用GIS進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（姜作勤，2008）。利用GIS對(duì)麥德林地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了分析和研究，重點(diǎn)考慮了基巖和地表地質(zhì)條件、構(gòu)造地質(zhì)條件、氣候、地形、地貌單元及其形成作用、土地利用和水文條件等因素。根據(jù)各因素的組成成分和災(zāi)害之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，把每一種因素細(xì)分為不同范疇等級(jí)，借助于GIS軟件（GRASS）的空間信息存儲(chǔ)、緩沖區(qū)分析、DEM模型及疊加分析等功能，對(duì)有關(guān)滑坡、洪水和河岸侵蝕等災(zāi)害傾向地區(qū)進(jìn)行了災(zāi)害分析，并對(duì)某一具體事件各構(gòu)成因素的脆弱性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
同樣是美國(guó)科羅拉多州立大學(xué)Mario Mejia-Navarro博士后等人（1996）將GIS技術(shù)與決策支持系統(tǒng)（DSS）結(jié)合，利用GIS（主要是地質(zhì)資源分析系統(tǒng)GRASS軟件）及工程數(shù)學(xué)模型建立了自然災(zāi)害及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的決策支持系統(tǒng)并應(yīng)用在科羅拉多州的Glenwood Springs地區(qū)（姜作勤等，2001）。應(yīng)用GIS建立指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)，并建立基于GIS的多個(gè)控制變量的權(quán)重關(guān)系式。對(duì)泥石流、洪水、地面沉降、由風(fēng)引起的火災(zāi)等災(zāi)種進(jìn)行了災(zāi)害敏感性分析、脆弱性分析及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，輔助政府部門做出決策。
美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）已把加強(qiáng)城市地質(zhì)災(zāi)害研究列為21世紀(jì)初的重要工作，借助GIS編制美國(guó)主要城市地區(qū)多種災(zāi)害的數(shù)字化圖件，這種做法與西歐國(guó)家的城市地質(zhì)工作的總趨勢(shì)一致。其中，美國(guó)科羅拉多州格倫伍德斯普林市的城市地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)項(xiàng)目最具代表性。由于該市位于山區(qū)河谷地區(qū)，崩滑流地質(zhì)災(zāi)害制約著城市的發(fā)展，為此，城市規(guī)劃部門委托科羅拉多州立大學(xué)，開(kāi)展了GIS地質(zhì)災(zāi)害易損性和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)編圖研究，最終按14種土地利用適宜性等級(jí)，對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)進(jìn)行了土地利用區(qū)劃，圈出了未來(lái)城市發(fā)展的適宜地段和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，在此基礎(chǔ)上建立了城市整體化決策支持系統(tǒng)。
綜上所述，可以看出，國(guó)外尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家將 GIS 應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害研究起步較早（表1），研究程度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我們，此方面的應(yīng)用也隨著GIS技術(shù)的自身發(fā)展而深入（黃潤(rùn)秋，2001）。
2.GIS在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用
地質(zhì)信息系統(tǒng)與現(xiàn)代地球及其相關(guān)科學(xué)日益增長(zhǎng)的需求相適應(yīng)，以處理地球上任何具有空間方位的海量信息為特征，具定量、定時(shí)、定位等優(yōu)點(diǎn)，近10年來(lái)已在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中得到廣泛應(yīng)用。一個(gè)區(qū)域各種地質(zhì)資料（圖形、圖像、文字、邏輯、數(shù)值）的GIS分析實(shí)際上代表該區(qū)域現(xiàn)階段較為客觀的總認(rèn)識(shí)。目前，野外收集資料、數(shù)據(jù)建庫(kù)、GIS分析等尚存在規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化等問(wèn)題，GIS本身解決諸多專業(yè)性較強(qiáng)地質(zhì)問(wèn)題的能力亦不足。但GIS的進(jìn)一步發(fā)展與完善必將使地質(zhì)礦產(chǎn)勘查進(jìn)入一個(gè)數(shù)字化的新時(shí)期（周軍等，2002）。
GIS因解決地質(zhì)問(wèn)題而產(chǎn)生，其雛形可以追溯到20 世紀(jì)60 年代。加拿大測(cè)量學(xué)家R.F.Tomlinson首先于1963年提出地質(zhì)信息系統(tǒng)這一術(shù)語(yǔ)，建成世界上第一個(gè)GIS即加拿大GIS（CGIS）一并應(yīng)用于資源管理與規(guī)劃。1970～1976年間美國(guó)聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局建成50多個(gè)信息系統(tǒng)并進(jìn)行綜合地質(zhì)研究，德國(guó)在1986 年建成DASCH系統(tǒng)，瑞典、日本等國(guó)也陸續(xù)建有自己的GIS。GIS的發(fā)展與計(jì)算機(jī)科學(xué)的高速發(fā)展并行，主要發(fā)生在過(guò)去的20年中，而近10年來(lái)發(fā)展更快（周軍等，2002）。
表1 國(guó)外GIS在地質(zhì)環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害研究中的應(yīng)用
GIS因解決地質(zhì)問(wèn)題而產(chǎn)生，其雛形可以追溯到20 世紀(jì)60 年代。加拿大測(cè)量學(xué)家R.F.Tomlinson首先于1963年提出地質(zhì)信息系統(tǒng)這一術(shù)語(yǔ)，建成世界上第一個(gè)GIS即加拿大GIS（CGIS）一并應(yīng)用于資源管理與規(guī)劃。1970～1976年間美國(guó)聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局建成50多個(gè)信息系統(tǒng)并進(jìn)行綜合地質(zhì)研究，德國(guó)在1986 年建成DASCH系統(tǒng)，瑞典、日本等國(guó)也陸續(xù)建有自己的GIS。GIS的發(fā)展與計(jì)算機(jī)科學(xué)的高速發(fā)展并行，主要發(fā)生在過(guò)去的20年中，而近10年來(lái)發(fā)展更快（周軍等，2002）。
ArcInfo與ArcView GIS是當(dāng)前最流行的兩個(gè)軟件包，為美國(guó)ESRI（Environmental Systems Research Institute，Inc.）的重要產(chǎn)品，被許多國(guó)家官方確定為國(guó)土資源、地質(zhì)、環(huán)境等管理、研究的主要地質(zhì)信息系統(tǒng)。ESRI始建于1969年，由Jack Dansermond和Laura Dangermond用自己平時(shí)積蓄的1100美元起步，經(jīng)過(guò)20世紀(jì)70年代的艱苦奮斗，1981年推出新型ArcInfo，1986年微機(jī)版的PC ArcInfo投入市場(chǎng)，1991 年又一力作ArcView GIS問(wèn)世。1981年ESRI在其Redlands總部召開(kāi)首次用戶會(huì)議，僅18人到場(chǎng)，而1998年的用戶大會(huì)有來(lái)自90個(gè)國(guó)家的8000多位代表。
ESRI的發(fā)展史反映了GIS從無(wú)到有、從弱到強(qiáng)、迅速成長(zhǎng)壯大的發(fā)展歷程，也從一個(gè)側(cè)面顯示出GIS巨大的市場(chǎng)潛力和難以估量的應(yīng)用價(jià)值。
據(jù)悉，1995年市場(chǎng)上有報(bào)價(jià)的GIS 軟件已達(dá)上千種，但主要占據(jù)市場(chǎng)的不過(guò)10 余種。除上述提到的ArcInfo與ArcView GIS外，國(guó)外的GIS代表作還有MapInfo、ErMapper、Idrisi Endas、Erdas、Genamap、Spans、Tigris等。
GIS已在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中得到廣泛應(yīng)用，并取得許多矚目成果。美國(guó)、加拿大、澳大利亞早在1985～1989年就將其應(yīng)用于地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查和填圖。目前，澳大利亞開(kāi)始利用筆記本電腦以數(shù)字形式采集野外地質(zhì)數(shù)據(jù)，建立有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，借助ArcInfo與ArcViewGIS編制第二代地質(zhì)圖件。
三、資料來(lái)源
曹修定，阮俊等.2007.GIS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)中的應(yīng)用.中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，18（3）：112～115
黃潤(rùn)秋.2001.面向21世紀(jì)地質(zhì)環(huán)境管理及地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的信息技術(shù).國(guó)土資源科技管理，18：30～34
姜作勤.2008.國(guó)內(nèi)外區(qū)域地質(zhì)調(diào)查全過(guò)程信息化的現(xiàn)狀與特點(diǎn).地質(zhì)通報(bào)，27（7）：956～964
姜作勤，張明華.2001.野外地質(zhì)數(shù)據(jù)采集信息化所涉及的主要技術(shù)及其進(jìn)展.中國(guó)地質(zhì)，28（2）：36～42
趙金平，焦述強(qiáng).2004.基于GIS的地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)在國(guó)外的研究現(xiàn)狀.南通工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），3（2）：46～50
周軍，梁云.2002.地理信息系統(tǒng)及其在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用.西安工程學(xué)院學(xué)報(bào)，24（2）：47～50
0 引言
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展、空間技術(shù)的日新月異及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論的日漸完善，GIS（Geographic Information System）技術(shù)也日趨成熟，并且逐漸被人們所認(rèn)識(shí)和接受。近年來(lái)，GIS被世界各國(guó)普遍重視，尤其是“數(shù)字地球”概念的提出，使其核心技術(shù)GIS更為各國(guó)政府所關(guān)注。目前，以管理空間數(shù)據(jù)見(jiàn)長(zhǎng)的GIS已經(jīng)在全球變化與監(jiān)測(cè)、軍事、資源管理、城市規(guī)劃、土地管理、環(huán)境研究、農(nóng)作物估產(chǎn)、災(zāi)害預(yù)測(cè)、交通管理、礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)、文物保護(hù)、濕地制圖以及政府部門等許多領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。當(dāng)前GIS正處于急劇發(fā)展和變化之中，研究和總結(jié)GIS技術(shù)發(fā)展，對(duì)進(jìn)一步開(kāi)展GIS研究工作具有重要的指導(dǎo)意義。因此，本文就目前GIS技術(shù)的研究現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行總結(jié)和分析。
1 GIS研究現(xiàn)狀及其分析
1.1 GIS研究現(xiàn)狀
世紀(jì)90年代以來(lái)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷突破以及其它相關(guān)理論和技術(shù)的完善，GIS在全球得到了迅速的發(fā)展。在海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、表達(dá)、顯示及數(shù)據(jù)共享技術(shù)等方面都取得了顯著的成效，其概括起來(lái)有以下幾個(gè)方面[1]：①硬件系統(tǒng)采用服務(wù)器/客戶機(jī)結(jié)構(gòu)，初步形成了網(wǎng)絡(luò)化、分布式、多媒體GIS；②在GIS的設(shè)計(jì)中，提出了采用“開(kāi)放的CIS環(huán)境”的概念，最終以實(shí)現(xiàn)資源共享、數(shù)據(jù)共享為目標(biāo)；③高度重視數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與數(shù)據(jù)質(zhì)量的問(wèn)題，并已形成一些較為可行的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；④面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)已經(jīng)問(wèn)世，正在發(fā)展稱之為“對(duì)象——關(guān)系DBMS（數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)）”；⑤以CIS為核心的“3S”技術(shù)的逐漸成熟，為資源與環(huán)境工作提供了空間數(shù)據(jù)新的工具和方法；⑥新的數(shù)學(xué)理論和工具采用CIS，使其信息識(shí)別功能、空間分析功能得以增強(qiáng)等等。
在GIS技術(shù)不斷發(fā)展下，目前GIS的應(yīng)用已從基礎(chǔ)信息管理與規(guī)劃轉(zhuǎn)向更復(fù)雜的區(qū)域開(kāi)發(fā)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，與衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合用于全球監(jiān)測(cè)，成為重要的輔助決策工具。據(jù)有關(guān)部門估計(jì)，目前世界上常用的GIS軟件己達(dá)400多種[2].國(guó)外較著名的GIS軟件產(chǎn)品有[3]：Auotodesk系列產(chǎn)品、Arc/Info、MapInfo及其構(gòu)件產(chǎn)品、Intergraph、Microstation等，還有Web環(huán)境下矢量地圖發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如XML、GML、SVG等等。我國(guó)GIS軟件研制起步較晚，比較成熟的測(cè)繪軟件主要有南方CASS，MapGIS，GeoStar，SuperMap等。盡管現(xiàn)存的GIS軟件很多，但對(duì)于它的研究應(yīng)用，歸納概括起來(lái)有二種情況：一是利用GIS系統(tǒng)處理用戶的數(shù)據(jù)；二是在GIS的基礎(chǔ)上，利用它的開(kāi)發(fā)函數(shù)庫(kù)二次開(kāi)發(fā)用戶專用的GIS軟件。目前已成功應(yīng)用包括資源管理、自動(dòng)制圖、設(shè)施管理、城市和區(qū)域規(guī)劃、人口和商業(yè)管理、交通運(yùn)輸、石油和天然氣、教育、軍事等九大類別的一百多個(gè)領(lǐng)域。在美國(guó)及發(fā)達(dá)國(guó)家，GIS的應(yīng)用遍及環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害預(yù)測(cè)、城市規(guī)劃建設(shè)、政府管理等眾多領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，加速了GIS應(yīng)用的進(jìn)程，在城市規(guī)劃管理、交通運(yùn)輸、測(cè)繪、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮r重要的作用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
1.2 當(dāng)前GIS發(fā)展存在的主要問(wèn)題
基于以上GIS技術(shù)現(xiàn)狀研究，本文分析認(rèn)為GIS技術(shù)在模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方面存在著不足，一定程度上制約了GIS技術(shù)的發(fā)展。
（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面存在的問(wèn)題
目前通用的GIS主要有矢量、柵格或兩者相加的混合系統(tǒng)，即使是混合系統(tǒng)實(shí)際上也是將兩類數(shù)據(jù)分開(kāi)存儲(chǔ)，當(dāng)需要執(zhí)行不同的任務(wù)時(shí)采用不同的數(shù)據(jù)形式。在矢量結(jié)構(gòu)方面，其缺點(diǎn)是處理位置關(guān)系（包括相交、通過(guò)、包含等）相當(dāng)費(fèi)時(shí)，且缺乏與DEM和RS直接結(jié)合的能力。在柵格結(jié)構(gòu)方面，存在著柵格數(shù)據(jù)分辨率低，精度差；難以建立地物間的拓?fù)潢P(guān)系；難以操作單個(gè)目標(biāo)及柵格數(shù)據(jù)存貯量大等問(wèn)題[4].
（2）GIS模型存在的問(wèn)題
傳統(tǒng)GIS模型是按照計(jì)算機(jī)的方法對(duì)客觀世界地理空間不自然的分割和抽象，使得人們認(rèn)知地理空間的認(rèn)知模型與計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)模型不能形成良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，難以表達(dá)復(fù)雜的地理實(shí)體，更難滿足客觀世界的整體特征要求。在GIS軟件開(kāi)發(fā)中，如果語(yǔ)義分割不合理，將難以有效表達(dá)地理空間實(shí)體間的關(guān)系，這就導(dǎo)致較深層次的分析、處理操作難以實(shí)現(xiàn)。隨著GIS應(yīng)用需求領(lǐng)域的不斷開(kāi)拓及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)空間數(shù)據(jù)模型和空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，使得傳統(tǒng)的地理空間數(shù)據(jù)模型力不從心，逐漸暴露其弊端。
目前，面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型一定程度上解決了傳統(tǒng)GIS數(shù)據(jù)模型的某些不足，但是OODB（面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)）目前仍未在市場(chǎng)以及關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用方面被廣泛接受，因?yàn)镺ODB作為一個(gè)DBS還不太成熟，如缺少完全非過(guò)程性的查詢語(yǔ)言以及視圖、授權(quán)、動(dòng)態(tài)模式更新和參數(shù)化性能協(xié)調(diào)等；且OODB與RDB之間缺少應(yīng)有的兼容性，因而使得大量的已建立起來(lái)的龐大的RDB客戶不敢輕易地去選擇OODB.
（3）其他方面亟待解決的問(wèn)題
當(dāng)前，GIS正處在一個(gè)大變革時(shí)期，GIS的進(jìn)一步發(fā)展還面臨不少問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[5]：①GIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的方法學(xué)問(wèn)題。在GIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中缺乏面向?qū)ο蟮恼J(rèn)知方法學(xué)和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法學(xué)的指導(dǎo)，導(dǎo)致GIS軟件系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性差；②GIS的功能問(wèn)題。當(dāng)前以數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理和查詢檢索功能為主的GIS，不能滿足社會(huì)和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展在空間分析、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、決策支持等方面的要求，直接影響到GIS的應(yīng)用效益和生命力；③三維GIS模型及可視化問(wèn)題。目前大多數(shù)GIS軟件的圖形顯示是基于二維平面的，即使是三維效果顯示也是采用DEM的方法來(lái)處理表達(dá)地形的起伏，涉及到地底下真三維的自然和人工現(xiàn)象顯得無(wú)能為力。
2 GIS未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
2.1數(shù)據(jù)管理方面
（1）多比例尺、多尺度和多維空間數(shù)據(jù)的表達(dá)[6]
對(duì)于多比例尺數(shù)據(jù)的顯示，將運(yùn)用影像金字塔技術(shù)、細(xì)節(jié)分層技術(shù)和地圖綜合等技術(shù)；而為了實(shí)現(xiàn)GIS的動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)和三維可視化，出現(xiàn)存儲(chǔ)真三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)的3D GIS和真四維時(shí)空GIS，這其中涉及了空間數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)、時(shí)空數(shù)據(jù)處理與分析以及快速?gòu)V域三維計(jì)算與顯示等多項(xiàng)理論與技術(shù)[7].
（2）三庫(kù)一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方向
空間數(shù)據(jù)庫(kù)向著真正面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型和圖形矢量庫(kù)、影像柵格庫(kù)和DEM格網(wǎng)庫(kù)三庫(kù)一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展[8].這種三庫(kù)一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)改變了以圖層為處理基礎(chǔ)的組織方式，實(shí)現(xiàn)了直接面向空間實(shí)體的數(shù)據(jù)組織，使多源空間數(shù)據(jù)的錄入與融合成為了可能，從而為GIS與遙感技術(shù)的集成創(chuàng)造了條件。
（3）基于空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（Spatial Data warehouse）的海量空間數(shù)據(jù)管理的研究
空間數(shù)據(jù)量非常大，而且數(shù)據(jù)大都分散在政府、私人機(jī)構(gòu)、公司的各個(gè)部門，數(shù)據(jù)的管理與使用就變得非常復(fù)雜，但這些空間數(shù)據(jù)又具有極大的科學(xué)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家都比較重視空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的建立工作，許多研究機(jī)構(gòu)和政府部門都參與到空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)建立的研究工作。
（4）利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進(jìn)行知識(shí)發(fā)現(xiàn)
空間數(shù)據(jù)挖掘是從空間數(shù)據(jù)庫(kù)中抽取隱含的知識(shí)、空間關(guān)系以及其他非顯式的包含在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中但以別的模式存在的信息供用戶使用，這是GIS應(yīng)用的較高層次。由于目前空間數(shù)據(jù)的組織與管理仍局限于二維、靜態(tài)、單時(shí)相，且仍以圖層為處理基礎(chǔ)，因此，當(dāng)前的GIS軟件和空間數(shù)據(jù)庫(kù)還不能有效地支持?jǐn)?shù)據(jù)挖掘。
2.2技術(shù)集成方面
（1）“3S”集成
“3S”是GPS（全球定位系統(tǒng)）、RS（遙感）和GIS的簡(jiǎn)稱，“3S”集成是指將遙感、空間定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)這三種對(duì)地觀測(cè)技術(shù)有機(jī)地集成在一起。地理信息是一種信息流，RS、GPS和GIS中任何一個(gè)系統(tǒng)都只側(cè)重于信息流特征中的一個(gè)方面，而不能滿足準(zhǔn)確、全面地描述地理信息流的要求。因此，無(wú)論從物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式、地學(xué)信息的本質(zhì)特征還是“3S”各自的技術(shù)特征來(lái)說(shuō)，“3S”集成都是科技發(fā)展的必然結(jié)果。
目前，“3S”集成還僅限于兩兩結(jié)合方式，這是“3S”集成的初級(jí)和基礎(chǔ)起步階段，其核心是GIS與RS的結(jié)合。這種兩兩結(jié)合雖然優(yōu)于單一系統(tǒng)，但是仍然存在以下缺陷。將“3S”進(jìn)行集成從而形成一體化的信息技術(shù)體系是非常迫切的。這種集成包括空基“3S”集成和地基“3S”集成，即在硬件方面建立具有同步獲取涉譜數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的高重復(fù)觀測(cè)能力的平臺(tái)，而在軟件方面使GIS支持?jǐn)?shù)據(jù)封裝，同時(shí)解決圖形和圖像數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理問(wèn)題。
（2）GIS與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合
虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）是一種最有效地模擬人在自然環(huán)境中視、聽(tīng)、動(dòng)等行為的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù)，是當(dāng)代信息技術(shù)高速發(fā)展和集成的產(chǎn)物。從本質(zhì)上說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)就是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用戶接口，通過(guò)計(jì)算機(jī)建立一種仿真數(shù)字環(huán)境，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形、聲音和接觸感受，利用多種傳感設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，用戶可以如同在真實(shí)世界那樣“處理”計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所產(chǎn)生的虛擬物體。將虛擬和重建逼真的、可操作的地理三維實(shí)體，GIS用戶在客觀世界的虛擬環(huán)境中能更有效的管理、分析空間實(shí)體數(shù)據(jù)。因此，開(kāi)發(fā)虛擬GIS已成為GIS發(fā)展的一大趨勢(shì)。
（3）分布式技術(shù)、萬(wàn)維網(wǎng)與GIS的結(jié)合[9]
目前，隨著Internet技術(shù)的迅猛發(fā)展，其應(yīng)用已經(jīng)深人到各行各業(yè)，作為與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的GIS也不例外，它們的結(jié)合產(chǎn)生了web GIS.當(dāng)前Web GIS系統(tǒng)已經(jīng)得到迅速的發(fā)展，到1999年1月，僅在美國(guó)出現(xiàn)的這類系統(tǒng)就有23種之多。又由于客戶端可能會(huì)采用新的應(yīng)用協(xié)議，因此也被認(rèn)為是Internet GIS.
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，分布式計(jì)算的優(yōu)勢(shì)日益凸顯，GIS與分布式技術(shù)結(jié)合也就成為必然，它們的結(jié)合即構(gòu)成了分布式CIS.它就是指利用最先進(jìn)的分布式計(jì)算技術(shù)來(lái)處理分布在網(wǎng)絡(luò)上的異構(gòu)多源的地理信息，集成網(wǎng)絡(luò)上不同平臺(tái)上的空間服務(wù)，構(gòu)建一個(gè)物理上分布，邏輯上統(tǒng)一的GIS.它與傳統(tǒng)GIS最大的區(qū)別在于它不是按照系統(tǒng)的應(yīng)用類別、運(yùn)行環(huán)境劃分的，而是按照系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分布特征和針對(duì)其中數(shù)據(jù)處理的計(jì)算特征而分類的。
（4）移動(dòng)通信技術(shù)與CIS的結(jié)合發(fā)展[10]
WAP/WML技術(shù)作為無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，已經(jīng)顯示了其巨大的應(yīng)用前景和市場(chǎng)價(jià)值。WAP柳ML技術(shù)與GIS技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了移動(dòng)GIS（Mobile GIS）應(yīng)用和無(wú)線定位服務(wù)LBS（Location一basedServices）。通過(guò)WAR/WML技術(shù)，移動(dòng)用戶幾乎可以在任何地方、時(shí)間獲得網(wǎng)絡(luò)提供的各種服務(wù)。無(wú)線定位服務(wù)將提供一個(gè)機(jī)會(huì)使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進(jìn)人到主流的IT技術(shù)領(lǐng)域里。大多數(shù)的分析家都認(rèn)為，到2010年，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將成為全球數(shù)據(jù)傳送的主要途徑。GIS的未來(lái)將會(huì)由其機(jī)動(dòng)性所決定。
當(dāng)前用于地理信息交互的語(yǔ)言還不足以完成真正的“設(shè)備無(wú)關(guān)接口”的互操作。各種移動(dòng)設(shè)備對(duì)于從地理信息服務(wù)器所獲得的信息，其表現(xiàn)方式是各不相同的，用戶輸人方式也不相同。因此，對(duì)于不同的移動(dòng)設(shè)備需要一種統(tǒng)一的標(biāo)記語(yǔ)言。無(wú)線定位服務(wù)將提供一個(gè)機(jī)會(huì)使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進(jìn)人到主流的IT技術(shù)領(lǐng)域里：大多數(shù)的分析家都認(rèn)為，到2010年，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將成為全球數(shù)據(jù)傳送的主要途徑。GIS的未來(lái)將會(huì)由其機(jī)動(dòng)性所決定。
（5）GIS與決策支持系統(tǒng)（DSS）的集成[11]
決策支持系統(tǒng)（Decision Support System，簡(jiǎn)稱DSS）是以管理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、控制論、行為科學(xué)和人下智能為基礎(chǔ)，運(yùn)用信息仿真和計(jì)算手段為基礎(chǔ)，綜合利用現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)庫(kù)、信息和模型來(lái)輔助決策者或決策分析人員解決結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題，甚至非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的人機(jī)交互系統(tǒng)。
目前，絕大多數(shù)的GIS還僅限于圖形的分析處理，缺乏對(duì)復(fù)雜空間問(wèn)題的決策支持，而目前絕大多數(shù)的DSS則無(wú)法向決策者提供一個(gè)友好的可視化的決策環(huán)境。因此，將GIS與DSS相集成，最終形成空間決策支持系統(tǒng)（SDSS），借助GIS強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)處理分析功能，并在DSS中嵌入空間分析模塊，從而輔助決策者求解復(fù)雜的空間問(wèn)題，這是GIS應(yīng)用向較高層次的發(fā)展。其中SDSS中知識(shí)的表達(dá)、獲取和知識(shí)推理以及模型庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)三庫(kù)接口的設(shè)計(jì)是啞待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
2.3 發(fā)展歷程方面
自20世紀(jì)60年代世界上第一個(gè)GIS——加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS）問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)40年的發(fā)展，GIS經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展。目前，隨著第三代互聯(lián)網(wǎng)的提出與實(shí)施，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的飛速發(fā)展，GIS即將步入第四代GIS發(fā)展階段。
第四代GIS軟件將在數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)、檢索和運(yùn)算等方面發(fā)生革命性的變革。數(shù)據(jù)組織應(yīng)該是面向空間實(shí)體的，空間位置只是實(shí)體眾多屬性中的一類，它應(yīng)和其它屬性有機(jī)地組織在一起并統(tǒng)一存放：“關(guān)系”概念和“關(guān)系運(yùn)算”應(yīng)該加以擴(kuò)充，應(yīng)該包括空間關(guān)系及其運(yùn)算；傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言應(yīng)該擴(kuò)充，把空間關(guān)系及其查詢包括在里面；以倒排表為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)索引機(jī)制應(yīng)該擴(kuò)展，建立至少包括拓?fù)潢P(guān)系在內(nèi)的新的索引機(jī)制；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制應(yīng)該適應(yīng)空間數(shù)據(jù)提取和計(jì)算的要求等。只有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)真正的一體化存儲(chǔ)和處理，才能自由地、方便地、快速地實(shí)現(xiàn)人們所期望的處理功能。在功能上，第四代GIS軟件應(yīng)該具備支持?jǐn)?shù)字地球（區(qū)域、城市）的能力，成為OS、DBMS之上的主要應(yīng)用集成平臺(tái)，它具有統(tǒng)一的海量存儲(chǔ)、查詢和分析處理能力、一定的三維和時(shí)序處理能力、強(qiáng)大的應(yīng)用集成能力和靈活的操縱能力，且具有一定的虛擬現(xiàn)實(shí)表達(dá)。
3 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)以上對(duì)GIS現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)的分析，可以看出，GIS作為信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，正以前所未有的速度向前發(fā)展。把握當(dāng)前GIS的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及不足，有利于人們預(yù)見(jiàn)GIS的發(fā)展趨勢(shì)，站在更高更遠(yuǎn)的角度去揚(yáng)長(zhǎng)避短，較好地促進(jìn)GIS技術(shù)的快速發(fā)展。隨著地理信息系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的建立和數(shù)字化住處產(chǎn)品在全世界的普及，GIS將深人到各行各業(yè)以至千家萬(wàn)戶，成為人們生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)和生活中不可缺少的工具和助手。
IDSS為Iceing Design Stuidiu Of Seaing英文簡(jiǎn)稱．是華飾網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中心(6xin.com)負(fù)責(zé)裝飾極專業(yè)性信息研究工作組及裝飾資源技術(shù)援助團(tuán)隊(duì)主干，華飾內(nèi)部定義為裝飾信息標(biāo)準(zhǔn)化研究中心(對(duì)于宏觀稱謂是華飾裝修專家智囊團(tuán))．主要負(fù)責(zé)華飾網(wǎng)專業(yè)性質(zhì)問(wèn)題的解釋,支援,以及相關(guān)合作媒體的專業(yè)信息采集，研究，評(píng)論，撰寫等工作．
GDSS是一種基于計(jì)算機(jī)的群體合作支持系統(tǒng),主要以局域網(wǎng)的形式支持多人參加的會(huì)議,通過(guò)一個(gè)自動(dòng)化的過(guò)程來(lái)收集、記錄、交換會(huì)議意見(jiàn),并實(shí)時(shí)顯示反應(yīng)意見(jiàn),交換發(fā)言權(quán)。GDSS可以縮短會(huì)議時(shí)間,提高會(huì)議效率,增加群體滿意度。
DSS的英文全稱為Decision Support System，中文翻譯為決策支持系統(tǒng)。 決策支持系統(tǒng)以數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)為依托，通過(guò)對(duì)企業(yè)歷史數(shù)據(jù)的挖掘，為企業(yè)提供全方位的決策支持。它有以下幾種驅(qū)動(dòng)方式：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、模型驅(qū)動(dòng)、知識(shí)驅(qū)動(dòng)、基于Web、基于仿真、基于GIS、通信驅(qū)動(dòng)
地理信息系統(tǒng)（GIS ，geographic information system）是隨著地理科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)和信息科學(xué)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一個(gè)學(xué)科。在計(jì)算機(jī)發(fā)展史上，在計(jì)算機(jī)發(fā)展史上，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD）的出現(xiàn)使人們可以用計(jì)算機(jī)處理象圖形這樣的數(shù)據(jù)，圖形數(shù)據(jù)的標(biāo)志之一就是圖形元素有明確的位置坐標(biāo)，不同圖形之間有各種各樣的拓?fù)潢P(guān)系。
GPS導(dǎo)航系統(tǒng)
重慶分公司
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