gis的定義

GIS 是為解決資源與環(huán)境等全球性問題而發(fā)展起來的技

成都創(chuàng)新互聯(lián)公司基于成都重慶香港及美國等地區(qū)分布式IDC機房數(shù)據(jù)中心構(gòu)建的電信大帶寬，聯(lián)通大帶寬，移動大帶寬，多線BGP大帶寬租用,是為眾多客戶提供專業(yè)服務(wù)器托管報價，主機托管價格性價比高，為金融證券行業(yè)眉山聯(lián)通機房，ai人工智能服務(wù)器托管提供bgp線路100M獨享，G口帶寬及機柜租用的專業(yè)成都idc公司。

術(shù)與產(chǎn)業(yè)。上世紀60 年代中期，加拿大開始研究建立世界上

第一個地理信息系統(tǒng)(CGIS)，隨后又出現(xiàn)了美國哈佛大學的

SYMAP 和GRID 等系統(tǒng)。自那時起，GIS 開始服務(wù)于經(jīng)濟建設(shè)

和社會生活。在北美、西歐和日本等發(fā)達國家，現(xiàn)在已建立

了國家級、洲際之間以及各種專題性的地理信息系統(tǒng)。我國

GIS 的研究與應(yīng)用始于上世紀80 年代，近30 年來發(fā)展也十分

迅速，在計算機輔助繪制地圖等方面開展了大量基礎(chǔ)性的試

驗與研究工作，在理論、技術(shù)方法和實踐經(jīng)驗等方面都有了

長足的進步。

1.國外地理信息系統(tǒng)(GIS) 發(fā)展的4 個階段

（1）模擬地理信息系統(tǒng)階段

自19 世紀以來就得到廣泛應(yīng)用的地圖——模擬的圖形數(shù)

據(jù)庫和描述地理的文獻著作——模擬的屬性數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，

構(gòu)成了地理信息系統(tǒng)的基本概念模型。但是，這種模擬式的、

基于紙張的信息系統(tǒng)和信息過程，使得空間相關(guān)數(shù)據(jù)的存貯、

管理、量算與分析、應(yīng)用極不規(guī)范、不方便和效率低下。隨

著計算機科學的興起，數(shù)字地理信息的管理與使用成為必然。

（2）學術(shù)探索階段

上世紀50 年代，由于電子技術(shù)的發(fā)展及其在測量與制圖

學中的應(yīng)用，人們開始有可能用電子計算機來收集、存貯和

處理各種與空間和地理分布有關(guān)的圖形和屬性數(shù)據(jù)。1956 年，

奧地利測繪部門首先利用電子計算機建立了地籍數(shù)據(jù)庫，隨

后這一技術(shù)被各國廣泛應(yīng)用于土地測繪與地籍管理。1963 年，

加拿大測量學家首先提出地理信息系統(tǒng)這一術(shù)語，并建立了

世界上第一個地理信息系統(tǒng)—— 加拿大地理信息系統(tǒng)

（CGIS），用于資源與環(huán)境的管理和規(guī)劃。稍后，北美和西歐

成立了許多與GIS 有關(guān)的組織與機構(gòu)，如美國城市與區(qū)域信

息系統(tǒng)協(xié)會（URISA），國際地理聯(lián)合會（IGU）地理數(shù)據(jù)收集

和處理委員會（CGDPS）等，極大地促進了地理信息系統(tǒng)

知識與技術(shù)的傳播和推廣應(yīng)用。

（3）飛速發(fā)展和推廣應(yīng)用階段

上世紀70 年代以后，由于計算機技術(shù)的工業(yè)化、標準化

與實用化，以及大型商用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建立與使用，地理信

息系統(tǒng)對地理空間數(shù)據(jù)的處理速度與能力取得突破性進展。

其結(jié)果是：①一些發(fā)達國家先后建立了許多專業(yè)性的土地信

息系統(tǒng)（LIS）和資源與環(huán)境信息系統(tǒng)（GIS）；②關(guān)于GIS 軟

件、硬件和項目開發(fā)的商業(yè)公司篷勃發(fā)展。到1989 年，國際

市場上有報價的GIS 軟件達70 多個，并出現(xiàn)一些有代表性的

公司和產(chǎn)品。③數(shù)字地理信息的生產(chǎn)標準化、工業(yè)化和商品

化。④各種通用和專用的地理空間分析模型得到深入研究和

廣泛使用，GIS 的空間分析能力顯著增強。⑤有關(guān)GIS 的具有

技術(shù)權(quán)威和行政權(quán)威的行業(yè)機構(gòu)和研究部門在GIS 的應(yīng)用發(fā)

展中發(fā)揮引導(dǎo)和驅(qū)動作用。

（4）地理信息產(chǎn)業(yè)的形成和社會化地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)

上世紀90 年代以來，隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及國民經(jīng)濟信

息化的推進，地理信息系統(tǒng)作為大的地理信息中心，進入日

常辦公室和千家萬戶之中，從面向?qū)I(yè)領(lǐng)域的項目開發(fā)到綜

合性城市與區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展研究，從政府行為、學術(shù)行為

發(fā)展到公民行為和信息民主，成為信息社會的重要技術(shù)基礎(chǔ)。

2.國內(nèi)地理信息系統(tǒng)(GIS)發(fā)展現(xiàn)狀

我國對GIS 的研究起步較晚，但是近30 年來，在各級政

府和有關(guān)人士的大力呼吁和促動下，我國的地理信息系統(tǒng)事

業(yè)突飛猛進，成績巨大。我國GIS 的發(fā)展可以劃分為3 個階

段。

（1）起步準備階段（1978～1985 年）

主要在概念和理論體系的引入與建立，關(guān)于遙感分析、

制圖和數(shù)字地面模型的試驗研究，以及軟、硬件的引進，相

應(yīng)規(guī)范的研究，局部系統(tǒng)或試驗系統(tǒng)的開發(fā)研究，為GIS 的

全面發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（2）加速發(fā)展階段（1985～1995 年）

GIS 作為一個全國性的研究與應(yīng)用領(lǐng)域，進行了有計劃、

有目標、有組織的科學試驗與工程建設(shè)，取得一定的社會經(jīng)

濟效益。主要表現(xiàn)在：①GIS 教育與知識傳播的熱浪此起彼伏，

GIS 成為空間相關(guān)領(lǐng)域的熱門話題；②GIS 建設(shè)引起各級

政府高度重視，其發(fā)展機制由學術(shù)推動演變?yōu)檎苿?；?/p>

部分城市和沿海地區(qū)GIS 建設(shè)率先進入實施階段，并取得階

段性成果；④出現(xiàn)商品化的國產(chǎn)GIS 軟件、硬件品牌；出現(xiàn)

專門的GIS 的管理中心、研究機構(gòu)與公司；出現(xiàn)專門的GIS

協(xié)會，涌現(xiàn)一批GIS 專門人才；出現(xiàn)專門的刊物與展示會；

初步形成全國性的GIS 市場。⑤在應(yīng)用模式、行業(yè)模式和管

理方面作了有益的探索。

（3）地理信息產(chǎn)業(yè)化階段（1995－）

目前，我國GIS 的發(fā)展正處于向產(chǎn)業(yè)化階段過渡的轉(zhuǎn)折

點。能否借助國際大氣候的東風，倚重國內(nèi)經(jīng)濟高速發(fā)展的

大好形勢，搭乘全球信息高速公路的快車，實現(xiàn)地理信息產(chǎn)

業(yè)化和國民經(jīng)濟信息化，這是國內(nèi)地理信息界人士面臨的嚴

重挑戰(zhàn)和千載難逢的機遇。而在這一過程中，一方面需要探

索建立一套政府宏觀調(diào)控與市場機制相結(jié)合的地理信息產(chǎn)業(yè)

模式。另一方面，則要充分總結(jié)和借鑒國內(nèi)外地理信息系統(tǒng)

項目建設(shè)的經(jīng)驗和教訓，掌握地理信息系統(tǒng)的發(fā)展動向，建

立起行之有效的地理信息系統(tǒng)工程學的理論、方法與管理模

式。

（三）地理信息系統(tǒng)(GIS)的發(fā)展動向

近年來地理信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展迅速，其主要的原動力來

自日益廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Φ乩硇畔⑾到y(tǒng)不斷提高的要求。另

一方面，計算機科學的飛速發(fā)展為地理信息系統(tǒng)提供了先進

的工具和手段，許多計算機領(lǐng)域的新技術(shù)，如面向?qū)ο蠹夹g(shù)、

三維技術(shù)、圖象處理和人工智能技術(shù)都可直接應(yīng)用到地理信

息系統(tǒng)中。下面對當前地理信息系統(tǒng)研究中的幾個熱點研究

領(lǐng)域作一介紹。

1.GIS 中面向?qū)ο蠹夹g(shù)研究

面向?qū)ο蠓椒槿藗冊谟嬎銠C上直接描述物理世界提供

了一條適合于人類思維模式的方法，面向?qū)ο蟮募夹g(shù)在GIS

中的應(yīng)用，即面向?qū)ο蟮腉IS，已成為GIS 的發(fā)展方向。這是

因為空間信息較之傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫處理的一維信息更為復(fù)雜、瑣

碎，面向?qū)ο蟮姆椒槊枋鰪?fù)雜的空間信息提供了一條直觀、

結(jié)構(gòu)清晰、組織有序的方法，因而倍受重視。面向?qū)ο蟮腉IS

較之傳統(tǒng)GIS 有下列優(yōu)點：(1)所有的地物以對象形式封裝，

而不是以復(fù)雜的關(guān)系形式存儲，使系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)良好、清晰；

(2)以對象為基礎(chǔ)，消除了分層的概念；(3)面向?qū)ο蟮姆诸?/p>

結(jié)構(gòu)和組裝結(jié)構(gòu)使GIS 可以直接定義和處理復(fù)雜的地物類型；

(4)根據(jù)面向?qū)ο蠛缶幾g的思想，用戶可以在現(xiàn)有抽象數(shù)據(jù)類

型和空間操作箱上定義自己所需的數(shù)據(jù)類型和空間操作方

法，增強系統(tǒng)的開發(fā)性和可擴充性；(5)基于icon 的面向?qū)?/p>

象的用戶界面，便于用戶操作和使用。

2.時空系統(tǒng)

傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)只考慮地物的空間特性，忽略了其

時間特性。在許多應(yīng)用領(lǐng)域中，如環(huán)境監(jiān)測、地震救援、天

氣預(yù)報等，空間對象是隨時間變化的，而這種動態(tài)變化的規(guī)

律在求解過程中起著十分重要的作用。過去GIS 忽略時態(tài)主

要是受器件的限制，也有技術(shù)方面的原因。近年來，對GIS

中時態(tài)特性的研究變得十分活躍，即所謂“時空系統(tǒng)”。

地物除了具有三維空間中的空間性質(zhì)外，如何刻畫時間

維的變化也十分重要。通常把GIS 的時間維分成處理時間維

和有效時間維。處理時間又稱數(shù)據(jù)庫時間或系統(tǒng)時間，它指

在GIS 中處理發(fā)生的時間。有效時間亦稱事件時間或?qū)嶋H時

間，它指在實際應(yīng)用領(lǐng)域事件出現(xiàn)的時間。

根據(jù)處理時間和有效時間的劃分，可以把時空系統(tǒng)分為4

類：靜態(tài)時空系統(tǒng)、歷史時態(tài)系統(tǒng)、回溯時態(tài)系統(tǒng)和雙時態(tài)

系統(tǒng)。

(1)靜態(tài)時空系統(tǒng)。它既不支持處理時間，也不支持有效

時間，系統(tǒng)只保留應(yīng)用領(lǐng)域的一種狀態(tài)，比如當前狀態(tài)。(2)

歷史時態(tài)系統(tǒng)。它只支持有效時間，這種系統(tǒng)適用于事件實

際發(fā)生的歷史對問題求解十分重要的應(yīng)用領(lǐng)域。(3)回溯時態(tài)

系統(tǒng)。它只支持處理時間，這種系統(tǒng)適用于信息系統(tǒng)的歷史

對問題求解十分重要的應(yīng)用領(lǐng)域。(4)雙時態(tài)系統(tǒng)。它同時支

持處理時間和有效時間。處理時間記錄了信息系統(tǒng)的歷史，

有效時間記錄了事件發(fā)生的歷史。 時空系統(tǒng)主要研究時空模

型，時空數(shù)據(jù)的表示、存儲、操作、查詢和時空分析。

3.地理信息建模系統(tǒng)

通用GIS 的空間分析功能對于大多數(shù)的應(yīng)用問題是遠遠

不夠的，因為這些領(lǐng)域都有自己獨特的專用模型，目前通用

的GIS 大多通過提供進行二次開發(fā)的工具和環(huán)境來解決這一

問題。二次開發(fā)工具的一個主要問題是它對于普通用戶而言

過于困難。而GIS 成功應(yīng)用于專門領(lǐng)域的關(guān)鍵在于支持建立

該領(lǐng)域特有的空間分析模型。GIS 應(yīng)當支持面向用戶的空間分

析模型的定義、生成和檢驗的環(huán)境，支持與用戶交互式的基

于GIS 的分析、建模和決策。這種GIS 系統(tǒng)又稱為地理信

息建模系統(tǒng)(GIMS)。GIMS 是目前GIS 研究的熱點問題之一。

GIMS 的研究有幾個值得注意的動向。(1)面向?qū)ο笤贕IS

中的應(yīng)用。面向?qū)ο蠹夹g(shù)用對象(實體屬性和操作的封裝)、

對象類結(jié)構(gòu)(分類和組裝結(jié)構(gòu))、對象間的通訊來描述客觀世

界，為描述復(fù)雜的三維空間提供了一條結(jié)構(gòu)化的途徑。這種

技術(shù)本身就為模型的定義和表示提供了有效的手段，因而在

面向?qū)ο驡IS 基礎(chǔ)上研究面向?qū)ο蟮哪Ｐ投x、生成和檢驗，

應(yīng)當比在傳統(tǒng)GIS 上用傳統(tǒng)方法要容易得多。(2)基于icon

的用戶建模界面。建模過程中的對象和空間分析操作均以

icon 形式展示給用戶，用戶亦可自定義icon。用戶在對icon

的定義、選擇和操作中完成模型的定義和檢驗。這種方法較

之AML 這類宏語言要方便和直觀得多。(3)GIS 與其他的模型

和知識庫的結(jié)合。這是許多應(yīng)用領(lǐng)域面臨的一個非常實際的

問題，即存在GIS 之外的模型和知識庫如何與GIS 耦合成一

個有機整體。

4.GIS 將往高維化發(fā)展

GIS 在礦山與地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用受到很大限制的重要原因

是其在處理三維問題上的不足?，F(xiàn)有的GIS 軟件雖然可以用

數(shù)字高程模型來處理空間實體的高程坐標，但是由于他們無

法建立空間實體的三維拓撲關(guān)系，使得很多真三維操作難以

實現(xiàn)，因而人們將現(xiàn)有的GIS 稱為二維GIS 或2.5 維GIS。礦

山、地質(zhì)以及氣象、環(huán)境、地球物理、水文等眾多的應(yīng)用領(lǐng)

域都需要三維GIS 平臺來支持他們大量的真三維操作?？臻g

可視化技術(shù)是指在動態(tài)、時空變換、多維的可交互的地圖條

件下探索視覺效果和提高視覺效果的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(VR)技

術(shù)，也稱虛擬環(huán)境和人工現(xiàn)實，已在游戲中成功使用。運用

空間可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行地形環(huán)境仿真，真實再

現(xiàn)地景，用于交互式觀察和分析，提高對地形環(huán)境的認知效

果，是今后三維GIS 可視化發(fā)展的一個重點。四維GIS（4DGIS）

一般是指在原有的三維GIS 基礎(chǔ)上加入時間變量而構(gòu)成的

GIS。許多人認為地質(zhì)特征是不變的，但實際上大部分地質(zhì)特

征是動態(tài)的、變化的，不是所有地質(zhì)情況都是變化緩慢的，

水災(zāi)、地震、暴風雨以及滑坡都會使局部地質(zhì)條件發(fā)生快速

而巨大的變化。地質(zhì)學家對4D(立體3D 加上時間第4D)的空

間——時間模型尤感興趣。但是，增加一維將帶來很大的問

題。比如數(shù)據(jù)量的幾何級數(shù)增長，致使數(shù)據(jù)的采集、存取、

處理都帶來一系列的問題。不過，這些問題可以在計算機技

術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及相關(guān)電子技術(shù)的發(fā)展而得到解決。因此，

如何設(shè)計4DGIS 并運用它來描述和處理地理對象的時態(tài)特征

是一個重要的發(fā)展領(lǐng)域。

什么是GIS技術(shù)？

GIS是英文Geographic Information Systems的縮寫，中文習慣譯為地理信息系統(tǒng)。通常泛指用于獲取、存儲、查詢、綜合、處理、分析和顯示地理空間數(shù)據(jù)及與其相關(guān)之信息的計算機系統(tǒng)。它是隨著計算機技術(shù)和地理科學等的發(fā)展而發(fā)展起來的，它通過計算機對各種地理空間數(shù)據(jù)進行組織、管理、統(tǒng)計、分析和顯示，生成并輸出用戶所需要的各種地理信息，它由計算機、地理信息系統(tǒng)軟件、空間數(shù)據(jù)庫、分析應(yīng)用模型和圖形用戶界面及系統(tǒng)管理人員所組成。

自從20世紀60年代初GIS概念在加拿大提出以來，隨著多學科、多技術(shù)的發(fā)展和密切結(jié)合，尤其是計算機技術(shù)和空間分析理論的飛速發(fā)展，GIS的含義和應(yīng)用在不斷擴大，GIS技術(shù)在最近20多年內(nèi)取得了驚人的發(fā)展，并廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。例如，土地信息系統(tǒng)可看成是GIS技術(shù)在土地管理的具體應(yīng)用，因此，GIS技術(shù)是土地信息系統(tǒng)建設(shè)最為關(guān)鍵的技術(shù)之一。

目前，GIS技術(shù)的幾個發(fā)展主要表現(xiàn)在：

（1）三維GIS和時態(tài)GIS的發(fā)展已取得了一定進展。

（2)GIS和GPS、RS三者結(jié)合的技術(shù)日益成熟。

（3）空間數(shù)據(jù)的存儲管理技術(shù)發(fā)展迅速。

隨著對象—關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，將空間數(shù)據(jù)無縫集成在DBMS中已成為現(xiàn)實。關(guān)系數(shù)據(jù)庫（RDBMS）和GIS的結(jié)合，利用RDBMS存儲GIS數(shù)據(jù)，并通過RDBMS存取和操縱這些數(shù)據(jù)。新的RDBMS（如ORACLE產(chǎn)品）支持新的對象—關(guān)系模型，從而可以更好地支持空間數(shù)據(jù)類型（4）組件GIS技術(shù)。地理信息系統(tǒng)的組件化，就是采用組件（Component）技術(shù)實現(xiàn)地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺和應(yīng)用系統(tǒng)。其本質(zhì)就是軟件可復(fù)用技術(shù)。COM GIS就是采用了面向?qū)ο蠹夹g(shù)和組件軟件技術(shù)的GIS系統(tǒng)，其基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為幾個組件，每個組件完成不同的功能。各個GIS組件之間以及GIS組件與非GIS組件之間，都可以方便地通過可視化的軟件開發(fā)工具集成起來，形成最終的GIS基礎(chǔ)平臺及應(yīng)用系統(tǒng)。組件式GIS代表著當今GIS發(fā)展的潮流。

（5)Web GIS技術(shù)。Web GIS是在INTERNET信息發(fā)布、數(shù)據(jù)共享、交流協(xié)作基礎(chǔ)之上實現(xiàn)GIS的在線查詢和業(yè)務(wù)處理等功能，是Internet技術(shù)應(yīng)用于GIS開發(fā)的產(chǎn)物。互聯(lián)網(wǎng)（Internet），尤其是萬維網(wǎng)（WWW），已經(jīng)成為GIS的新的操作平臺。GIS通過WWW功能得以擴展，真正成為一種大眾使用的工具，從WWW的任意一個節(jié)點，Internet用戶可以瀏覽Web GIS站點中的空間數(shù)據(jù)、制作專題圖，以及進行各種空間檢索和空間分析，從而使GIS進入千家萬戶。

三維GIS技術(shù)是什么?

隨著三維GIS技術(shù)的應(yīng)用愈加普及，在智慧城市經(jīng)濟發(fā)展，市場監(jiān)管，社會治理，公共服務(wù)，環(huán)境保護等行業(yè)領(lǐng)域利用三維可視化技術(shù)GIS+BIM模型優(yōu)越的可視化3D空間展現(xiàn)能力，以三維模型為載體，將各種零碎、分散、割裂的信息數(shù)據(jù)，以及建筑運維階段所需的各種機電設(shè)備、物業(yè)管理、安全管理參數(shù)進行一體化整合的同時，進一步引入建筑的日常設(shè)備運維管理功能，形成基于BIM的建筑空間與設(shè)備運維、安全監(jiān)控、品質(zhì)管理的能力。

廣州千越飛鴻科技有限公司 結(jié)合實際運維管理的需求，基于GIS+BIM大數(shù)據(jù)的智能化建筑運維管理系統(tǒng)應(yīng)運而生。智能化建筑管理平臺借助于3DGIS、BIM、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，將智能化、機電、安全、品質(zhì)、資產(chǎn)、物業(yè)管理、節(jié)能管理、對外展示等多角度的系統(tǒng)與建筑三維模型及管理需求進行一體化整合。最終建設(shè)目標通過對各系統(tǒng)的集成統(tǒng)一，建立建筑主題數(shù)據(jù)庫，為智慧園區(qū)提供可靠的設(shè)備運維分析、安全管理監(jiān)控、品質(zhì)運管理、資產(chǎn)信息化管理、物業(yè)管理服務(wù)、節(jié)能管理、信息化決策等一系列專業(yè)性服務(wù)。