GIS应用与发展趋势研究

（天津师范大学 天津 300387）

0 引言

随着我国经济不断发展，各行各业变得更加科技化。GIS在我国生产方面有着极为重要的作用，只有让GIS更加全面完善，我国经济发展才有更多竞争优势。当前GIS与子女技术结合越来越紧密，在提高工作效率的同时也为生产生活增加了便利。而GIS目前在我国仍处于发展初阶段，与西方技术发达国家存在客观差异，因此对GIS的基本技术应用进行全面探索与分析，对其最新发展动态进行一定预测与分析，对我国GIS的发展具有重要意义。

1 GIS概述

GIS是通过获取、检索及分析显示数据的方式来建立的数据库管理系统。在运行方式上有遥感与非遥感两种数据信息手段，通过对确定的空间位置进行信息采集，再对空间实体进行处理，从而实现实体信息数据化，为实现计算机实体数据处理提供便利。最早是加拿大人于1962年提出，并于近年传入我国。由于GIS可通过卫星遥感定位系统来实现实体数据化，从而极大降低了人工信息采集难度及劳动强度，提升了数据精度，也为我国城市现代化建设提供了必要的数据保障。

目前，GIS提升的主要标志是把计算机技术作为主要核心，是一种先进的系统处理的方法和策略。GIS在国防、交通运输、环境保护等方面都在不断普及使用。GIS在设计过程中有效地融合了地图及数据库等各种不同的技术，从而形成了一个较为独立、相当广泛的探索领域。

2 GIS主要研究内容

2.1 数据获取

包括数据采集与输入，将原始数据进行处理并输入系统，转换为系统可识别的内部数据，在此过程中需将原始数据进行大量换算，才能满足GIS发展需要。传统GIS输入数据是通过扫描及数字化系统，但数字化效率低、投入成本高，扫描无法立即转换为其所需基本属性形式。目前普遍使用矢量方法来进行交互式识别，GIS中结合了多种图像处理技术，且都有处理图像的子系统。数据获取的具体方式也能根据这些功能进行选择。GIS能有效定位地球表面任一点，因此在环境监测、管理方面都有重要影响。

2.2 数据存储

GIS以栅格及矢量存储数据，但在与多媒体结合的时代，数据存储类型增多，合理存储海量图文地理信息已经成为GIS发展要解决的问题。随着移动储存空间的加大，光盘存储和读取速度不断提高，GIS存储空间有效性得到改善。

2.3 数据处理与分析

数据处理与分析是GIS核心内容，主要表现在两方面：一，对于所有输入数据进行有效性检验，确保数据符合系统所需标准，同时检验输入各部分数据的关系是否存在一定逻辑性。二，整理系统中的图形工具，整理数据效果与GIS分析效果直接相关，比较常用的操作有矢量数据地图与拼接地图，通过对数据进行质量检查纠正，使其满足GIS各种应用要求，进一步从已知地理数据中发现隐含的重要结论，从而解决实际问题。

3 地理信息系统技术主要应用

3.1 城乡规划建设

城乡规划建设不但涉及人口、环境、交通、金融等方面内容，同时还包含教育、文化及资源等，需要大量地理交通数据，而充分应用GIS具备的数据库管理，不仅能将有效数据和信息集合到一起，也可为城乡规划建设提供更加准确的信息，进行城市之间的开发和规划，对城市建设中的环境质量、道路规划以及公共设施分配等起到一个实时监测作用，同时也可提供空间搜寻方法，使信息叠加在一起，确保城市规划建设更加准确科学。GIS成为了城乡规划建设中的一个重要的手段和信息检索工具，为城乡建设工作的展开贡献了力量。

3.2 土地调查

土地调查涉及数据包含各个方面，如房屋地理位置、所属地区名称、面积、类型、权属、地价等等，都会涉及大量数据内容，通过充分的应用GIS，可对以上内容相关数据进行统一收集操作，用户有需要时，在第一时间为其提供可靠信息，从而使土地的调查变得更加的科学可靠。在土地调查领域，GIS应用最为广泛。

3.3 农业管理

GIS通过叠加不同图层，并对不同要素进行综合分析，在土地的参数分析以及土壤成分的研究中发挥巨大作用，构建起一套以地理信息为基础的农业管理系统。有效完成土壤划分以及施肥处方图，管理土壤参数，及时反馈各项变动数据，对于农作物产值估算以及病虫害风险推算等方面发挥重要作用，在农业资源监测及土地资源监测等方面也有很大的发展空间为实际农业决策提供可靠数据支持。

3.4 林业管理

随着GIS的在林业上的应用，精准林业不断发展，利用现代化技术建立现代化林业体系，从而最大限度发挥森林的生态、经济、社会效益。其在森林资源数据采集和更新速度越来越快，通过有效手段做到动态管理和监测，可以做到更真实、更直观的体现森林资源的变化及趋势。在森林火灾的预防和扑救、病虫害防治等方面的作用越来越重要，逐渐成为核心技术，利用GIS的科学精准方法，实现预防为主，防治结合的森防体系。森林资源的分类经营GIS的介入下，变得更加普遍和合理，能够做到分类更加科学和客观，为各级决策部门和生产单位提供可操作的森林分类经营策略及科学理论。

3.5 交通运输管理

交通部门在实行工作过程中，往往都应用交通GIS，包括图像制作，编辑以及测量等功能，主要是对空间数据属性进行录入和储存，并制成相应的图像。交通GIS还可以对某一段地形展开动态分析，从而提出路径优化对策，规划出最为合理的路径，不仅节省了工作时间，也提升了工作效率。

4 地理信息系统发展趋势

4.1 GIS与大数据

地理信息产业具有巨大的发展潜力，依靠大数据，其收集数据的容量及速率均有大幅提升。庞大的数据汇成的信息系统相对于以往更加精细、完整，现代GIS必须依靠现代测绘技术、现代信息技术，因此离不开大数据。大数据使得GIS进入现代化的数据收集、存储与分析阶段，从宏观掌握地理信息，从大数据的变动总结出其发展趋势及变化特征。大数据增加了信息可信度，能够完成地理信息局部与宏观的相互印证，为GIS的系统化与精细化实现提供数据支持。

4.2 GIS与云计算

基于云计算的GIS平台是一种共享平台。云计算架构底层是共享地理信息数据，即地理信息基础资源池。在云计算架构中，关键问题是解决信息共享、服务共享的问题。硬件资源通过网络整合形成资源池可解决这一难题，同时可增强计算能力，实现服务的快速检索和匹配，最终为用户提供所需服务。目前研究结果表明，地理信息服务可采用如下4种模式进行。

（1）基于网络服务的地理信息共享和空间数据互操作服务模式。其软件应用程序采用统一资源标识符进行标识。

（2）基于网格服务的信息资源共享和协同解决问题服务模式。它采用网格服务描述语言来描述服务，所有网格节点的资源统一以服务的方式对外提供。

（3）基于云端一体化的地理信息服务模式。它利用云计算简单而强大的计算能力，该模式的体系结构可分为基础 设施层、平台层、软件层和应用层4个层次。

（4）基于网格计算与云计算的“混合式”地理信息服务模式。它充分发挥网格集成和弹性云服务的优势，最大限度缩短从地理信息获取到提供地理信息服务的周期，包括网格集成、弹性云服务和用户应用3个层次。

4.3 GIS与互联网

WebGIS利用Internet技术，通过互联网络对地理空间数据进行发布，实现基于互联网的地理空间信息应用。GIS利用Web技术得以扩展，普通用户可通过通用 Web浏览器浏览WebGIS中的空间信息，进行空间查询分析等。如基于网页端的地图服务，气象局、地质局等基于WebGIS提供的数据发布服务。

空间数据库中的信息便于检索查询，WebGIS根据空间数据库中的数据结合互联网资源建立各个领域的专用模型。利用这些模型可以直观、清晰地分析数据，方便对特殊地理问题进行研究。总而言之，WebGIS高速发展，其发展前景被业内广泛看好，有可能成为未来高科技领域的关键技术。

5 结束语

综上所述，目前我国GIS发展迅速，能够进行数据获取、存储、处理与分析，有效解决问题。GIS也广泛应用于生产生活各方面，对城乡规划建设、土地调查、农林业管理、交通运输等具有重要实践作用。与互联网、大数据、云计算的结合成为其未来发展趋势。在社会不断的发展过程当中，GIS将会渐渐成为科技领域的核心技术，获得更加普遍的使用。