論地理信息系統(tǒng)的探索與試驗(yàn)

【摘 要】地理信息系統(tǒng)簡(jiǎn)稱GIS，是由地理基礎(chǔ)、標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化、多維結(jié)構(gòu)等構(gòu)成，地理基礎(chǔ)即為按照地圖網(wǎng)格、行政區(qū)域或經(jīng)度、緯度等建立網(wǎng)格或是多邊形地理坐標(biāo)；標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化是指將地圖、影像、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等數(shù)字化和規(guī)范化，用以適應(yīng)計(jì)算機(jī)輸入與輸出，便于環(huán)境與人文等要素間相互對(duì)比及分析；多維結(jié)構(gòu)作用在于能夠?qū)崿F(xiàn)三維空間信息結(jié)構(gòu)并按時(shí)間序列延續(xù)，進(jìn)而使其具備信息存儲(chǔ)、信息更新及信息轉(zhuǎn)換等能力。

【關(guān)鍵詞】綜合性；地理環(huán)境；地理信息系統(tǒng)

引言：GIS是由地理基礎(chǔ)、標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化、多維結(jié)構(gòu)等構(gòu)成，用以研究空間信息，GIS具備區(qū)域綜合能力、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)功能、地理第三代語(yǔ)言等特征。GIS體現(xiàn)了地理學(xué)區(qū)域性特征及其綜合性特征，同時(shí)也是地理學(xué)區(qū)域性同其綜合性最為重要的技術(shù)保證之一。作為現(xiàn)代化科技手段，GIS通過(guò)周期性遙感系統(tǒng)為媒介，對(duì)信息資源及時(shí)更新。作為地圖學(xué)、遙測(cè)、遙感等技術(shù)不斷發(fā)展高級(jí)階段產(chǎn)物，GIS是建立在新興技術(shù)等物質(zhì)基礎(chǔ)上的高度綜合。

一、地理學(xué)現(xiàn)代特征

（一）區(qū)域綜合能力

GIS體現(xiàn)了地理學(xué)區(qū)域性特征及其綜合性特征，同時(shí)也是地理學(xué)區(qū)域性同其綜合性最為重要的技術(shù)保證之一。地理信息系統(tǒng)從人地關(guān)系研究、地理環(huán)境研究及歷史研究直到演變?yōu)楝F(xiàn)今較為先進(jìn)現(xiàn)代化工具。它是用于計(jì)量區(qū)域環(huán)境因子變量并對(duì)其進(jìn)行有效分析基礎(chǔ)，是進(jìn)行區(qū)域劃分同區(qū)位理論等不同信息進(jìn)行有效復(fù)合并進(jìn)行充分分析重要方法之一。關(guān)于國(guó)土整治問(wèn)題、資源有效開(kāi)發(fā)與利用問(wèn)題、流域規(guī)劃問(wèn)題、環(huán)境保護(hù)問(wèn)題、綜合治理問(wèn)題，無(wú)不強(qiáng)調(diào)因地制宜重要性，同時(shí)也告誡人們應(yīng)重視經(jīng)濟(jì)效益，并從人類(lèi)社會(huì)、環(huán)境、自然資源與經(jīng)濟(jì)等多方面進(jìn)行充分認(rèn)識(shí)，加以利用，并進(jìn)行合理改造。無(wú)論對(duì)環(huán)境或質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，還是廠礦及城鎮(zhèn)區(qū)位等進(jìn)行研究，均需要擁有大量相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)此進(jìn)行系統(tǒng)有效分析和決策。有了GIS，不僅便于對(duì)區(qū)域進(jìn)行深入分析，且有利于對(duì)各方面因素高度綜合，最終做出決策。

（二）動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)功能

作為現(xiàn)代化科技手段，GIS通過(guò)周期性遙感系統(tǒng)為媒介，對(duì)信息資源及時(shí)更新，并及時(shí)在屏幕顯示、借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行制圖，最后將所獲信息打印輸出。甚至在全球范圍內(nèi)借助衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集或通過(guò)其他網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，最終構(gòu)成強(qiáng)大、有效、高速信息流。這不僅可使遙感所得信息，經(jīng)過(guò)不斷積累與延伸，具備反映自然及歷史過(guò)程和人為影響趨勢(shì)，同時(shí)也使有效減少信息處理所需時(shí)間。

（三）地理第三代語(yǔ)言

作為地圖學(xué)、遙測(cè)、遙感等技術(shù)不斷發(fā)展高級(jí)階段產(chǎn)物，GIS是建立在新興技術(shù)等物質(zhì)基礎(chǔ)上的高度綜合。地圖也曾被稱為地理學(xué)第二代語(yǔ)言。那么，GIS極有可能被稱為地理學(xué)第三代語(yǔ)言。地圖通過(guò)圖像形式對(duì)空間信息進(jìn)行分選及歸納，而GIS則通過(guò)數(shù)學(xué)形式對(duì)空間信息進(jìn)行綜合并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行有效分析。因此說(shuō)，GIS是建立在新興技術(shù)物質(zhì)基礎(chǔ)上高度綜合。

二、地理信息系統(tǒng)的探索與試驗(yàn)

在進(jìn)行遙感試驗(yàn)過(guò)程中，探索主要以景觀單元作為試驗(yàn)基礎(chǔ)，并且派生出多種專(zhuān)題地圖可能性。我們當(dāng)時(shí)布置了4個(gè)單元項(xiàng)目預(yù)試驗(yàn)研究。圖為地理信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

（一）景觀單元

景觀單元同制圖單元關(guān)系。對(duì)自然環(huán)境景觀單元信息復(fù)合概率和統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律進(jìn)行分析，以GIS數(shù)據(jù)庫(kù)所劃分最小單元為研究依據(jù)。根據(jù)1：20萬(wàn)土地類(lèi)型圖，測(cè)量一千五百平方公里內(nèi)六百多個(gè)景觀單元面積并進(jìn)行記錄，測(cè)量結(jié)果面積分布方差大。由此確定該自然景觀基本單元公頃數(shù)。樣本大小為4時(shí)，在95%置信概率保證下，達(dá)到95%精度。并由此建立網(wǎng)格信息系統(tǒng)，同時(shí)采用200*200米格網(wǎng)，可以表現(xiàn)最小單元。與此同時(shí)對(duì)一百多個(gè)單元網(wǎng)格同基本面積進(jìn)行比較，結(jié)果顯示符合率較高，根據(jù)衛(wèi)星在地面分辨率計(jì)算可知該景觀單元合理。

圖一 地理信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

（二）數(shù)字地形模型。

在該景觀單元附近一千多平方公里內(nèi)，按一比五萬(wàn)地形圖上網(wǎng)格進(jìn)行采樣。借助立體圖重現(xiàn)這一地形模型，并認(rèn)真檢查數(shù)字化錯(cuò)誤，證明其能夠反映出該地形基本特征，隨后計(jì)算地形特征相關(guān)參數(shù)，其中包括該地形平均高度、相對(duì)高度、粗糙度、坡度、變差系數(shù)、單元高差、曲率、水洗密度、坡向等。

（三）影象增強(qiáng)及分類(lèi)

當(dāng)時(shí)選擇利用陸地衛(wèi)星四波段進(jìn)行影象掃描，用70mm負(fù)片分別將四波段光譜進(jìn)行放大，拷貝其正透明片，并將4、5、7三個(gè)波段的透明正片加濾光片，然后進(jìn)行彩色合成，并進(jìn)行投影從而初步判斷，選擇試驗(yàn)樣區(qū)。對(duì)于各個(gè)樣區(qū)選一系列數(shù)字并進(jìn)行增強(qiáng)處理，其中包括比值圖象、密度分割及規(guī)一化圖象等處理，然后再進(jìn)行一次分波段影象合成，將影象進(jìn)行放大，然后投影用以分析判斷，最后根據(jù)地面實(shí)況資料進(jìn)行比較，用以驗(yàn)證分類(lèi)精度及類(lèi)型。

（四）機(jī)助統(tǒng)計(jì)制圖

借助計(jì)算機(jī)制圖不僅能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)地圖各種表示方法，同時(shí)也能夠通過(guò)各個(gè)符號(hào)之間組合，進(jìn)而反映出各組種社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象或其自然經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象規(guī)模以及發(fā)展水平、相互結(jié)構(gòu)同關(guān)系等。這種統(tǒng)計(jì)地圖可作為GIS數(shù)據(jù)庫(kù)重要輸出形式之一，一般是以地理基礎(chǔ)地圖和統(tǒng)計(jì)標(biāo)志值兩部分有機(jī)結(jié)合。機(jī)助統(tǒng)計(jì)制圖以其較高速度同其多層次相互疊加等特征使得GIS在探索及運(yùn)用等方面均更為方便、且具有廣泛適應(yīng)性。

三、結(jié)束語(yǔ)

以計(jì)算數(shù)學(xué)、遙感技術(shù)、地理學(xué)和航空攝影測(cè)量對(duì)于地理信息系統(tǒng)研究和運(yùn)用為基礎(chǔ)，并通過(guò)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于GIS，理論上已有所認(rèn)識(shí)，技術(shù)方面初見(jiàn)成效，但還需加強(qiáng)科學(xué)儲(chǔ)備，搞好規(guī)劃和資源管理，不斷完善地理信息系統(tǒng)并充分利用于實(shí)際生活中。

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