GIS应用发展与展望

张治宇

长安大学地质工程与测绘学院

GIS应用发展与展望

张治宇

长安大学地质工程与测绘学院

随着计算机技术与空间技术的不断发展，信息处理系统的日渐完善，在各类计算机软硬件的支持下，人们对于空间数据与属性数据的获取、储存、处理的能力大大提升，计算机对人决策的辅助能力显著增强，基于空间数据库的地理信息系统的发展日新月异。现如今实现了空间数据与属性数据有机统一的地理信息系统，成为了人们处理空间数据的有效工具，在社会可持续发展中起到了越来越重要的作用。

GIS的应用

GIS在农业中的应用

现代农业呈现出了集约化、信息化、数字化的发展趋势，传统的管理方式越来越不能满足现代农业的发展要求。传统的数据处理系统在面对生产乃至销售的整个复杂的环节中所产生的海量数据，尤其是数目庞大的空间数据时，无论是在数据的采集处理还是管理应用上，都呈现出了很大的局限性。而以空间数据库为基础的地理信息系统，在计算机软硬件的支持下，通过对空间数据的获取、储存、处理，建立并分析相关地理模型，提供多维的时空数据作为决策依据，借此快速有效地处理大量数据。而地理信息系统在处理与地理属性相关的空间数据上，更是有着传统数据管理系统所无法比拟的优越性，满足了现代农业快速发展的需要，为我国农业可持续发展提供了有力的技术支持。

随着GIS技术的不断发展，GIS在我国农业中应用的广度与深度均不断扩展与加深。GIS现如今已广泛应用于农业宏观决策与农业生产管理等方方面面。

GIS在我国农业中的应用主要体现在农业估产、病虫害防治等方面。在农业估产中，GIS作为农业估产的重要手段之一，往往与GPS、RS技术相结合。GPS、RS提供原始的基础数据，GIS系统通过对已获取的原始数据进行采集、储存、分析以及处理输出，提供给用户各类时空信息与属性信息，继而实现自动化估产。在灾害防治中，我们所研究的空间对象是随时间变化而发生变化的，而病虫害的这种动态变化的规律与过程对病虫害空间动态监测、发展趋势以及灾害皮评估都发挥着重要的作用。 随着对GIS时态特性的研究日益深入，“时空系统”逐步完善，GIS在病虫害防治中，已成为举足轻重的角色。

GIS在城市规划中的应用

城市规划研究城市的未来发展、城市的合理布局和综合安排城市各项工程建设的综合部署，是一定时期内城市发展的蓝图，是城市管理的重要组成部分，是城市建设和管理的依据。

GIS由于具有处理与储存海量数据的能力，被广泛的应用于城市规划与管理。在传统的城市规划方式中，规划部门传统数据库方式来管理规划数据。由于传统数据库不具备空间信息的处理能力，致使基于该类数据库管理的规划数据不具备空间查询与定位能力。而利用GIS技术则可以完美的解决上述问题，在GIS基础上建立的城市规划空间数据库能实现空间信息与属性信息的储存与管理，将两者联系起来，进一步实现空间查询与定位。

未来的城市规划，将是三维GIS的时代。传统的城市规划设计主要以平面设计为主，无法为用户提供直观的感受，越来越无法满足用户使用需求。而与此同时，随着3D点云数据的崛起，GIS所能提供的城市规划的真实感越来越强，对规划决策起到了不可磨灭的作用。与二维GIS相比，三维GIS使得空间信息的展示更为具体生动，构建了一个可视而直观的空间信息展示平台，用直观的形象将抽象的空间信息与形象的空间感受相结合，辅助用户更加简单快捷的完成城市规划。而虚拟现实技术（VR）和增强现实技术（AR）的高速发展，为实现实时三维图形产生 、多传感器交互提供了可能。使人们可以在计算机根据地理数据所生成的虚拟环境中，实现浸入式体验与人机交互，使得城市规划更加合理与完善。

GIS与其他学科的交叉发展

GIS与RS的综合应用

RS具有实时、连续、准确获取大范围地表信息的能力，而 GIS 具有强有力的地学分析手段。两者相结合，不仅能够为GIS提供大量准确可靠的信息，同时，使得数据的实时更新成为可能。能够对大面积的地表信息进行准确、快速的获取，同时根据所获取的信息进行动态显示与实时处理。RS 与GIS的综合运用对于环境监测与资源保护的科学化有着重要意义。通过遥感手段实时准确的获取大量区域变化信息，同时利用GIS处理监测区域内的各项参数，将所获取的海量抽象的地理数据进行加工处理，并以此作为用户做出决策的辅助依据。GIS与RS综合应用涵盖国防建设、国家经济建设、人民生产生活的诸多领域。

GIS与GPS的综合应用

随着GPS定位精度与定位速度的不断提高，GIS空间分析功能的完善，GPS与GIS相结合，使得点位信息的实时获取与处理日趋完善。其中，各类导航系统与空间调度系统便是GPS与GIS综合应用的典例。通过GPS实时的获取目标的点位与速度信息，根据其位置信息，借助空间分析与最优路径分析等手段，对目标进行导航与调度，使整个城市的交通网络成为一个有机整体。

GIS与VR的综合应用

虚拟现实技术采用计算机仿真系统创建虚拟世界，生成一种模拟环境，实现人机交互与浸入式体验。通过GIS与RS的综合应用，能够实现高真实度的景观可视化，使得空间数据得以以透视化的方式展示，使得人能以自己的意志在虚拟世界进行诸如查询、量测、漫游、飞行浏览等一系列操作，为人类观察自然，了解实体提供了全新的感受。现代遥感技术与测绘技术为RS技术提供了足够可靠的基础数据，GIS技术则提供了处理海量信息与时空数据的能力。GIS与RS的综合应用逐渐实用化、大众化，现已广泛的应用于城市规划、展览展示等各个领域。

GIS应用展望

地理信息系统在社会生产、经营和管理决策的广泛应用与农业领域各学科的发展相辅相成。GIS的发展促进了相关学科知识创新加快了相关技术的换代升级；而各学科的不断发展与相关技术的更新换代又作用于GIS，使得GIS不断发展完善。

GIS技术方兴未艾，作为一个具有广阔发展前景的新兴学科，我认为其未来的发展将会呈现出以下的趋势：

三维化与四维化发展

可以说，GIS的实质就是将目标物在抽象空间内的空间信息与属性信息联系在一起并表现出来，抽象空间维度的选取即为GIS纬度的选取。GIS处理的处理的数据大多具有三维连续性，部分还具有时间属性。目前，大多数的GIS平台还处在对二维点、线、面数据的处理阶段。而三维空间要素（曲面、体）的获取与处理并不完善，大多数采用投影的方法处理三维要素，既以二维的手段表现与处理三维实体。这就造成了三维信息表达的缺损与歧义。

同时，很多地理对象不仅具有三维的空间属性，同时还具有时间属性，即“时态”。很多地理对象的特征均会随着时态的变化而变化，有些变化会很大或者对所描述的地理对象影响重大。如人口迁移、自然灾害评估等。

所以，GIS的三维化与四维化是GIS未来急需解决的问题，也是GIS未来发展的方向与趋势。

海量数据库的建立与资源共享

随着GIS的不断发展与成熟，建立数字地球已是大势所趋，这就要求GIS建立一个能够储存海量地理对象的空间信息与属性信息的庞大数据库。同时，还需找出各地理对象以及它们各类属性之间的约束条件，建立可靠的数学模型。这使得海量数据库的建立成为了未来发展的重要方向。同时，随着GIS技术在各个领域中的应用，GIS的结构与功能发生了很大改变。尽可能的降低数据采集成本、实现地理数据继承与共享，满足GIS大众化和社会化的需求成为了当前GIS发展的又一大趋势。

结语

GIS作为一个新兴学科，随着计算机技术的不断进步以及空间技术的不断发展而逐步完善。作为一门实用性极强的学科，GIS已经成为人们处理空间信息的有力工具，极大地促进了社会经济发展。在未来的几十年来，GIS前景广阔。