1、备课资料一、地理信息系统(GIS)的类型 对GIS系统进行分类，在很大程度上是由用户不同的应用目标或任务要求决定的。各种系统的应用均反映了人类对现实世界利用改造的能动作用。GIS按其内容可以分为三类：1.专题信息系统 Thematic Information System： 是具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务。如森林动态监测信息系统、水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统等。2.区域地理信息系统 Regional Information System： 主要以区域综合研究和全面信息服务为目标。可以有不同规模，如
2、国家级的、地区或省级的、市级或县级等为各不同级别行政区服务的区域信息系统，也可以按自然分区或流域为单位的区域信息系统。区域信息系统如加拿大国家信息系统、美国橡树岭（Oak Ridge）地区信息系统、圣地亚哥县信息系统、我国黄河流域信息系统等。 许多实际的地理信息系统是介于上述二者之间的区域性专题信息系统。如北京市水土流失信息系统、上海市环境管理信息系统、海南岛土地评价信息系统、河南省冬小麦估产信息系统等。3.地理信息系统工具 GIS-Tool: 地理信息系统工具是一组具有图形图像数字化、存贮管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。GIS-TOOL可以是专门设计研制的，
3、也可以是从实用地理信息系统中抽取掉具体区域或专题的地理空间数据后得到的。它具有对计算机硬件适应性强，数据管理和操作效率高、功能强，且具有普遍性并易于扩展、操作简便、容易掌握等特点。 由于地理信息系统软件设计技术要求比较高，而一般地学工作者的软件编制能力不足以编制十分复杂的系统软件，况且重复编制比较复杂的基础软件也造成人力的极大浪费，因此采用地理信息系统工具，加入与具体任务有关的空间数据并开发相应的应用软件，无疑是建立实用地理信息系统的一条捷径。 目前在国内较为流行的GIS-TOOL如ESRI的ARC/INFO系统，MAPINFO公司的MAPINFO，武汉测绘大学研制的吉奥之星等。二、地理信息系
4、统与相关学科的关系 地理信息系统作为传统科学与现代技术相结合的产物，为各门涉及空间数据分析的学科提供了新的技术方法，而这些学科又都不同程度地提供了一些构成地理信息系统的技术与方法。因此，认识和理解地理信息系统与这些相关学科的关系，对准确地定义和深刻地理解地理信息系统有很大的帮助。1.GIS与地理学及地学数据处理系统 地理学为GIS提供了有关空间分析的基本观点与方法，是地理信息系统的基础理论依托。而GIS的发展也为地理问题的解决提供了全新的技术手段，并使地理学研究的数学传统得到充分发挥。 地学数据处理系统是以地学数据的收集、存储、加工、集成、再生成等数据处理为目标，为地理信息系统提供符合一定标准
5、和格式数据的信息系统。（1）作为GIS的外部数据处理，为GIS准备数据，如遥感校正。（2）作为GIS内部数据处理，已成为GIS空间分析的有机组成部分。2.GIS与地图学及电子地图 GIS脱胎于地图，并成为地图信息的又一种新的载体形式。地图是GIS重要数据来源之一。地图学理论与方法对GIS有重要的影响。地图强调的是数据分析、符号化与显示，而地理信息系统则注重于信息分析。 与传统地图集相比，电子地图（EMS）有许多新的特征：（1）声、图文、多媒体集成。（2）查询检索和分析决策功能。（3）图形动态变化功能。（4）良好用户界面、读者可以介入地图生成。（5）多级比例尺的相互转换。 一个好的电子制图系统应
6、具有地理信息系统的所有功能，且其拥有更强的空间信息表达与显示功能。3.地理信息系统与计算机科学 桌面制图 桌面制图系统用地图来组织数据和用户交互。这种系统的主要目的是产生地图：地图就是数据库。大多数桌面制图系统只有及其有限的数据管理、空间分析以及个性化能力。桌面制图系统在桌面计算机上进行操作，例如PC机，Macintosh以及小型UNIX工作站。4.计算机辅助设计CAD 计算机辅助设计(CAD)系统促进了建筑物和基本建设的设计和规划。这种设计需要装配固有特征的组件来产生整个结构。这些系统需要一些规则来指明如何装配这些部件，并具有非常有限的分析能力。CAD系统已经扩展到可以支持地图设计，但管理和
7、分析大型的地理数据库的工具很有限。5.DBMS数据库管理系统 数据库管理系统专门研究如何存储和管理所有类型的数据，其中包括地理数据。DBMS使存储和查找数据最优化，许多GIS为此而依靠它。相对于GIS而言，它们没有分析和可视化的工具。6.遥感和GPS 遥感是一门使用传感器对地球进行测量的科学和技术，例如，飞机上的照相机，全球定位系统（GPS）接收器，或其他设备。这些传感器以图像的格式收集数据，并为利用、分析和可视化这些图像提供专门的功能。由于它缺乏强大的地理数据管理和分析作用，所以不能叫做真正的GIS。三、GIS在我国的发展 在中国地理信息系统亦称为资源与环境信息系统。相对起步较晚，其发展也分
8、三个阶段，发展势头快。 准备阶段：1978年到1980年，进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。 起步阶段：1981年到 1985年，理论探索和区域性实验研究。并在此基础上制定国家地理信息系统规范。 从1984年开始，国家测绘局测绘科学研究所着手组建中国国土基础信息系统。 1985年国家资源与环境信息系统实验室成立。 初步发展阶段：1986年到现在。地理信息系统的研究被列入我国“七五”攻关课题，并且作为一个全国性的研究领域，已逐步和国民经济建设相结合，并取得了重要进展和实际应用效益。在这个阶段： 形成了一个比较系统的研究计划：一方面，以研究资源与环境信息系统的国家规范为标
9、准，省、市、县级的规范和区域性的规范为主体，解决信息共享和系统兼容的问题；另一方面开展全国性的自然资源与环境、国土和水土保持信息系统的建立和应用模式研究，开展结合水土保持、洪水预警和救灾对策、防护林生态和城市环境等方面区域信息系统的研究；第三方面是研制和发展软件系统和专家系统，从技术上支撑上述研究领域的开拓与发展。 建成了一批数据库，如林业部研制的全国森林资源数据库；开发了一系列空间信息处理和制图软件，如南京大学的微机制图系统及地图绘制软件包、中国科学院地理研究所的地理网络法软件系统；建立了一些具有分析和应用深度的地理模型和基础性的专家系统，如北京大学的地理专家系统、中国科学院综考会的资源开发
10、模型工具库系统、武汉测绘学院的基于GIS的专题地图设计专家系统、华东师范大学的地理应用程序软件包等；完成了一批综合性、区域性和专题性的信息系统，如中国科学院的中国国土基础信息系统、黄土高原水土流失信息系统、黄河下游洪水险情预警信息系统、黄河三角洲区域信息系统、洞庭湖堤境区域信息系统、三北、京津唐地区生态信息系统，高校遥感联合中心的三川河流域区域治理与开发信息系统。 GIS教学科研和国际合作都得到了很大的发展，逐步建立了不同层次、不同规模的研究中心和实验室，如武测的“测绘遥感信息工程”国家重点实验室的建立等。四、城市电信地理信息系统 地理信息系统起源于二十世纪六十年代末期，它是由地理学、制图学、
11、遥感与摄影测量学、计算机CAD技术、计算机网络技术、数据库技术等学科和技术综合发展而来的。至今，地理信息系统已经形成一个功能强大、性能完善的计算机系统，广泛应用于几乎所有与自然界有关的领域和行业。 随着电信市场逐步与国际接轨，实现电信市场的全面开放只是一个时间问题，到那时同行业之间的竞争必将给国内电信业带来巨大的冲击；而业务管理水平的高低无疑决定着竞争的胜与败。因此，从电信各业务部门的角度出发，需要在宏观上对电信系统建设和运营状况等综合指标有全面的了解，而所有这些信息都依赖于数据的有效分析手段。随着计算机技术、网络技术和信息技术的空前发展和商用，为城市电信地理信息系统的实现奠定了良好的基础。在
12、这种形势下，我公司及时推出“城市电信地理信息系统（GIS/GPS）”，为地理信息系统在浙江省电信领域内的应用开了个好头。1.系统功能完善 它以作为整个电信业务基础的电信线路管理为核心，实现了线路管理与线路工程的计算机化，将线路管理方式从传统的纸张管理、手工操作转变为现代化的无纸管理、计算机操作，同时摆脱了传统方式造成的差错率高、资料查询烦琐、资料不便整理、档案检索费时、数据不能自动统计等状况，以求逐步实现管理信息化、三维化和多媒体化，能够与当今开放型管理模式的发展接轨，提供高效、准确的信息服务，减轻从业人员的负担，减少不必要的人力、物力的浪费。实现各种点心资源的图形化维护、管理、查询、统计、报
13、表；实现各种业务、多种形式的图形方式的工程设计、概/预/结算；实现图形方式的各种复杂的工程割接。2.图形信息丰富、全图形化的操作 系统提供丰富的图形信息，包括矢量化的大、小比例尺城市地理图；各种点心设备位置图；交接箱、分线盒、主配线架、交换机等大样图；管道横、纵截面图等。 系统用全图形化的操作实现各种电信设备的维护和管理；用简单的图形拖曳来实现各种复杂的割接工程；面向不同层次的管理人员提供直观、形象的查询统计数据；用图形化的方式实现各种业务、多种形式的图形配线配号。3.地理信息系统与地图学及电子地图 地图作为记录地理信息的一种图形语言形式，最为古老，久负盛誉。从历史发展看，地理信息系统脱胎于地
14、图，并成为地图信息的又一种新的载体形式，它具有存储、分析、显示和传输的功能，尤其是为以计算机制图为地图特征的数字表示、操作和显示提供了成套方法，为地理信息系统的图形输出设计提供了技术支持；同时，地图仍是目前地理信息系统的重要数据来源之一。但二者间有着一定的差别：地图强调的是数据分析、符号化与显示，而地理信息系统则注重于信息分析。同时，地图学理论与方法对地理信息系统的发展有着深远的影响，并成为地理信息系统发展的根源之一。 对于地理信息系统与制图系统的关系存在两种看法。其一，计算机辅助制图系统是地理信息系统的一部分；其二，地理信息系统是机助制图系统之上的超结构（Superconstructure）
15、。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、发展与制图信息系统存在着密切的联系，两者的相通之处是基于空间数据库的空间信息的表达、显示和处理。 从系统组成和功能上看，一个地理信息系统拥有机助制图系统的所有组成和功能，并且地理信息系统还有数据处理的功能。但随着电子制图系统（Electronic manning system，EMS）的出现和发展，出现了电子图集。与传统地图集相比，电子地图集有许多新的特征:声、图文和数据多媒体集成，把图形的直观性、数字的准确性、声音的引导性和亲切感相结合，充分利用了读者的各种感官；查询检索和分析决策功能，能够支持从地图图形到属性数据和从属性数据到图形的双
16、向检索；图形动态变化功能，从开窗缩放、浏览阅读等基本功能到地图动画功能、多维动画图形模拟等；具有良好的用户界面，使读者介入地图的生成过程；多级比例尺之间的相互转换，由于计算机屏幕幅面的限制和计算机潜在的计算功能和巨大的存储能力，要求具有多级比例尺不同程度的制图综合功能。与地理信息系统相比，由于电子制图系统具有电子地图集的功能，因此它所拥有的表达与显示空间信息的功能更强。好的电子制图系统应具有地理信息系统的所有功能，并且具有在电子媒体上应用各种不同的格式来创建、存贮和表达资料信息的能力。五、交通地理信息系统的具体应用 交通地理信息系统因具有强大的信息服务和管理功能，所以应用范围广泛。具体体现在三
17、个方面，一是它可以应用在交通管理的各个环节，即从交通规划、设计、施工到运营和养护的所有阶段以及交通科研；二是它可以广泛应用在国家、省、市等不同层次的管理；三是可以广泛应用在政府、交通运输管理、运输企业和工程设计施工等各部门。下面简单介绍一下它的具体应用：1.电子地图使交通管理工作变得轻松直观 由于采用空间数据和数据库挂接，改变了传统的信息管理方法，地图由传统的静态纪录变为信息丰富多样的动态的电子地图，实现了数据可视化。它使交通主管部门对公路等基础设施的管理变得直观、简单和轻松。如通过直接对地图实体进行查询，可以获得公路线路的空间位置和走向，技术标准，交通流量等多方位的信息。通过综合统计和分析各
18、种交通数据以及采用丰富多样的图表显示，可以为决策提供科学快捷的支持。2.公路网规划手段更加强大 公路网规划和路线选择是GIS-T应用发展的重点领域之一。 目前基于GIS-T的交通规划模型软件已经开发成功并进入商业化应用阶段，这些软件包括全部的GIS软件功能，其应用模型与GIS集成为一体，它使交通规划的手段更加强大。 由于应用GIS-T能够更好地考虑和评估公路对环境的影响，因此在公路路线的选择和初步设计中GIS-T将得到广泛应用。加拿大已经成功地应用GIS完成了在温哥华岛的一条127千米、4车道的公路通道选择和初步设计。在此项目中GIS很好地解决了项目涉及的环境分析、公路选址等问题，包括野生动物
19、、森林、水、土壤、植被和土地利用等。3.道路设计和养护 GIS-T为道路工程的计算机辅助设计CAD提供了强大的数字化地理平台，正是基于此，CAD已有早期的平面二维设计跨入了三维设计，进入了可视化设计时代，这是CAD领域的突破性发展。 GIS-T还与路面管理系统、桥梁管理系统等公路养护管理系统相关联，借助先进的路面和桥梁检测设备和数据搜集手段，使道路养护管理更加科学合理，经济高效。4.运输企业运营管理 借助GIS的运行路径选择功能，运输企业可以对公司的运营线路进行优化，并根据专题地图的统计分析功能，分析客货流量的变化情况，制定行车计划。此外，还可以帮助运输管理部门对特种货物（如长大件货物、危险货
20、物或贵重货物）运输进行线路选择和监控。 5.为智能运输系统（ITS）提供数字化平台 智能运输系统是新近发展起来的交通管理系统，它将和GIS-T、全球地位系统GPS一道成为未来十年交通领域快速发展的新技术。基于GIS-T、GPS的ITS，将能够为道路用户提供实时动态交通信息服务，改善出行方式；也能够为道路管理者提供控制信息，大大提高现有道路的通行能力和安全性。这三种技术如何有效的集成还处在研究之中，但无疑这将是GIS-T的又一重大应用。六、与地理信息系统相关的网站举例 中国地理信息系统协会网站 地理信息系统世界 GIS空间站 超图地理信息系统网 中国长城地理信息系统 资源与环境信息系统国家重点实验室 厦门信息港
