張冰心 張春玲

內(nèi)蒙古第八地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院

淺談GIS及其在測繪學(xué)中的應(yīng)用

張冰心 張春玲

內(nèi)蒙古第八地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院

從GIS的定義等方面概述GIS的基本概念，著重討論了GIS在測繪學(xué)和遙感技術(shù)為GIS提供快速、可靠、多時相和廉價的多種信息源，而且它們中的許多理論和算法可直接用于空間數(shù)據(jù)的變換、處理。

測繪；GIS；遙感技術(shù)；制圖

1 引言

地理信息系統(tǒng)(GIS)是綜合處理和分析空間數(shù)據(jù)的一種技術(shù)系統(tǒng)。它是以地理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計算和軟硬件的支持下，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。

地理信息系統(tǒng)(GIS)以地理數(shù)據(jù)模型來表現(xiàn)自然世界，可以存儲和處理大量的地理數(shù)據(jù)，具有強(qiáng)大的空間綜合分析、顯示功能。在測繪學(xué)中引入地理信息系統(tǒng)，它可以快速、準(zhǔn)確、及時的反映多種地理空間實體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)等，用于分析和處理在一定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種現(xiàn)象和過程，解決復(fù)雜的規(guī)劃、決策和管理問題。

2 GIS的概念

2.1 GIS的定義

地理信息系統(tǒng)(Geo-Information System, GIS)它是利用計算機(jī)圖形技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，輸入、存儲、編輯、分析、顯示空間信息及其屬性信息的地理資料系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)(GIS)作為傳統(tǒng)學(xué)科(地理學(xué)、地圖學(xué)和測量學(xué)等)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)(遙感技術(shù)RS、全球定位系統(tǒng)GIS、計算機(jī)科學(xué)等)相結(jié)合的產(chǎn)物，正逐漸發(fā)展成為處理空間數(shù)據(jù)的學(xué)科綜合應(yīng)用技術(shù)。

2.2 GIS的特點

GIS的特點是將空間數(shù)據(jù)信息(地圖)及社會屬性信息(數(shù)據(jù)庫)結(jié)合起來，實現(xiàn)圖和數(shù)據(jù)庫的共同處理和查詢分析。具體來說有以下特點：

2.2.1 具有采集、管理、分析、輸出多種地理空間信息的能力，具有空間性和動態(tài)性。

2.2.2 以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預(yù)測的能力，并能產(chǎn)生高層次的地理信息。

2.2.3 由計算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計算機(jī)程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析。

2.3 GIS在測繪學(xué)中的應(yīng)用

測繪學(xué)是以地域單元研究人類居住的地球及其部分區(qū)域，研究人類環(huán)境的結(jié)構(gòu)、功能、演化以及人地關(guān)系。空間分析是GIS的核心，測繪學(xué)和遙感技術(shù)不但為GIS提供快速、可靠、多時相和廉價的多種信息源，而且它們中的許多理論和算法可直接用于空間數(shù)據(jù)的變換、處理。以往這些信息的方法采用的是人工制圖的方式，這種方式雖然能描述其特征，但由于制圖是一次性的不能滿足管理信息動態(tài)特征變化的描述。但只要引入GIS，在建立空間數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，只要改變屬性數(shù)據(jù)就可以方便地實現(xiàn)系統(tǒng)動態(tài)變化的表現(xiàn)功能。GIS應(yīng)用的基礎(chǔ)是建立空間數(shù)據(jù)模型，GIS空間數(shù)據(jù)模型的基本要素是點、線、面，GIS可以采用符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的點、線、區(qū)域、顏色、地圖符號直觀形象地表達(dá)和顯示相應(yīng)的地理數(shù)據(jù)類型。在管理系統(tǒng)中，空間數(shù)據(jù)模型的建立可采用數(shù)字化地形圖，同時還有大量的屬性信息需要空間信息來表現(xiàn)，因此需要建立基于GIS的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來滿足這些功能要求。該系統(tǒng)不但能對屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，而且還能對空間數(shù)據(jù)方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息。

對空間數(shù)據(jù)信息及其相關(guān)的社會屬性信息的處理GIS的基本功能，空間信息的查詢和分析是GIS與其它數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主要區(qū)別，而迅速及時地更新數(shù)據(jù)庫，大規(guī)模、綜合性地管理與地理分布相關(guān)的信息則是其典型的特點。

3. GIS在測繪學(xué)中的應(yīng)用

3.1 GIS在相關(guān)學(xué)科及技術(shù)關(guān)系

GIS是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展和社會需求的產(chǎn)物，人口、資源、環(huán)境、災(zāi)害是影響人類生存與發(fā)展的基本問題。為了解決這些問題，必須要自然科學(xué)、工程技術(shù)、社會科學(xué)等多學(xué)科攻關(guān)。于是，許多不同的學(xué)科，包括地理學(xué)、測量學(xué)、地圖制圖學(xué)、攝影測量和遙感學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)以及一切與處理和分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)的學(xué)科，都在尋找一種能采集、存儲、檢索、變換、處理和顯示輸出從自然界和人類社會獲取的各式各樣數(shù)據(jù)，信息的強(qiáng)有力工具，這就是地理信息系統(tǒng)。因此，GIS明顯地具有多學(xué)科交叉的特征，它既要吸取諸多相關(guān)學(xué)科的精華，并逐步形成獨(dú)立的邊緣學(xué)科，又將被多個相關(guān)學(xué)科所運(yùn)用，并推動它們的發(fā)展。進(jìn)行有效管理，實現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。

基于GIS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下功能：

1)數(shù)據(jù)維護(hù)。具有一般數(shù)據(jù)維護(hù)功能，包括數(shù)據(jù)庫記錄、增加，修改、刪除、更新等基本操作。

2)實現(xiàn)圖形和屬性數(shù)據(jù)的雙向查詢。引入GIS可以實現(xiàn)圖形和數(shù)據(jù)的互查互用。在測繪學(xué)中引入GIS,通過直觀、靈活、方便的查詢方式便可完成的查詢?？梢愿鶕?jù)數(shù)據(jù)的地理坐標(biāo)或空間位置，將數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)與其在地圖上的圖形元素相對應(yīng)，通過圖形對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，或者通過數(shù)據(jù)來查找、定位相應(yīng)的地理位置或圖示區(qū)域。

3)圖形輸出。支持DXF、BMP和TIF等格式的地圖輸出，GIS的發(fā)展是從地圖制圖開始的，因而GIS的主要功能之一用于地圖制圖，建立地圖數(shù)據(jù)庫。與傳統(tǒng)的周期長，更新慢的手工制圖方式相比，利用GIS建立起的地圖數(shù)據(jù)庫，可以達(dá)到一次投入多次產(chǎn)出的效果。用戶可以輸出不同比例尺，不同圖層組合的各種地形圖專題圖，并對它們進(jìn)行圖框設(shè)定，標(biāo)注和添加注記等操作。更重要的是由于GIS是一種空間信息系統(tǒng)，它所制作的圖也能夠反映一種空間關(guān)系，可以制作多種立體圖使系統(tǒng)產(chǎn)生的信息更直觀。

4 結(jié)束語

GIS與測繪學(xué)和地理學(xué)有著密切關(guān)系。大地測量、工程測量、礦山測量、地籍測量、航空攝影測量和遙感技術(shù)為GIS中的空間實體提供各種不同比例尺和精度的數(shù)據(jù)，電子速測儀、GPS全球定位技術(shù)、遙感圖像處理系統(tǒng)等現(xiàn)代測繪技術(shù)的使用，可直接、快速和自動地獲取空間目標(biāo)的數(shù)字信息產(chǎn)品，為GIS提供豐富和更為實時的信息源，在設(shè)計建立應(yīng)用系統(tǒng)時統(tǒng)一規(guī)劃，以減小重復(fù)浪費(fèi)、提高數(shù)據(jù)共享程度和實用性，并促使GIS向更高層次發(fā)展。

[1]湯國安 趙牡丹 地理信息系統(tǒng) 北京：科學(xué)出版社2000

[2]郝力 城市地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用 北京：電子工業(yè)出版社2002

[3]郭慶勝 任曉燕 智能化地理信息系統(tǒng)處理，武漢：武漢大學(xué)出版社2003