淺析ＧＩＳ及其在校園信息管理中的應(yīng)用

[摘要]GIS在最近的幾十年內(nèi)得到了飛速的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評(píng)估、災(zāi)害預(yù)測(cè)、國(guó)土管理、城市規(guī)劃、交通運(yùn)輸、軍事公安、統(tǒng)計(jì)等幾乎所有領(lǐng)域。在校園信息管理方面，GIS也有廣泛的應(yīng)用。首先介紹GIS，接著探討GIS在校園信息管理中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]地理信息系統(tǒng) 校園信息 校園地理信息系統(tǒng) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2009）0110070-01

在人類的生活中，80%以上的信息與地球上的空間位置有關(guān)。GIS是融合計(jì)算機(jī)圖形和數(shù)據(jù)于一體，將圖形與數(shù)據(jù)有機(jī)地聯(lián)接在一起，儲(chǔ)存和處理空間信息的高新技術(shù)，它把地理位置和相關(guān)屬性有機(jī)結(jié)合起來(lái)，根據(jù)實(shí)際需要準(zhǔn)確、真實(shí)、圖文并茂地輸出給用戶，滿足系統(tǒng)建設(shè)、管理以及對(duì)空間信息的要求。GIS的出現(xiàn)是信息技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展到一定程度的必然產(chǎn)物。高等院校作為積極推廣和使用高新技術(shù)的集中地，將GIS技術(shù)引入到校園管理系統(tǒng)中，會(huì)使管理更加高效和科學(xué)。

一、GIS

（一）GIS的概念

地理信息系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱GIS（Geographic Information System），是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和不同的方法組成的管理信息系統(tǒng)，用來(lái)支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問(wèn)題。

（二）GIS的基本類型

一般來(lái)說(shuō)，GIS按其內(nèi)容可以分為以下三大類：

1．專題信息系統(tǒng)（Thematic Information System）：是具有限定目標(biāo)和專業(yè)特點(diǎn)的GIS，為特定的、專門的目的的服務(wù)，如礦產(chǎn)資源管理信息系統(tǒng)、農(nóng)作物估產(chǎn)信息系統(tǒng)、城市管網(wǎng)信息系統(tǒng)等。

2．區(qū)域信息系統(tǒng)（Regional Information System）：主要以區(qū)域綜合研究和全面的信息服務(wù)為目標(biāo)。區(qū)域信息系統(tǒng)可以有不同的規(guī)模，如國(guó)家級(jí)、地區(qū)或省級(jí)、市級(jí)和縣級(jí)等為各不同級(jí)別行政區(qū)信息系統(tǒng)；也可以是按自然分區(qū)或流域?yàn)閱挝坏膮^(qū)域信息系統(tǒng)，如我國(guó)黃河流域信息系統(tǒng)，區(qū)域資源與環(huán)境信息系統(tǒng)等。區(qū)域信息系統(tǒng)有時(shí)也稱為綜合信息系統(tǒng)。

3．GIS工具（GIS-Tool）：也稱GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)。它是具有GIS基本功能的工具軟件或開(kāi)發(fā)平臺(tái)，供其他系統(tǒng)調(diào)用或進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。將GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)合，用以完成圖形圖像數(shù)字化、地理數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理、查詢檢索、結(jié)果輸出等任務(wù)，就可以開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的決策支持系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等。

（三）GIS的構(gòu)成

GIS的應(yīng)用系統(tǒng)由五個(gè)主要部分構(gòu)成，即硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員和方法。硬件和軟件為GIS建設(shè)提供環(huán)境；數(shù)據(jù)是GIS的重要內(nèi)容；方法為GIS建設(shè)提供解決方案；人員是系統(tǒng)建設(shè)中的關(guān)鍵和能動(dòng)性因素，直接影響和協(xié)調(diào)其它幾個(gè)組成部分。

1．硬件。硬件是指操作GIS所需的一切計(jì)算機(jī)資源。目前的GIS軟件可以在很多類型的硬件上運(yùn)行，從中央計(jì)算機(jī)服務(wù)器到桌面計(jì)算機(jī)，從單機(jī)到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。除此以外，還包括掃描儀、數(shù)字化儀、打印機(jī)等外部設(shè)備。

2．軟件。軟件是指GIS運(yùn)行所必需的各種程序。主要包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件和GIS軟件兩部分。GIS軟件提供存儲(chǔ)、分析和顯示地理信息的功能和工具。主要的軟件部件有：輸入和處理地理信息的工具；數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)工具；支持地理查詢、分析和可視化顯示的工具；以及使用這些工具的圖形用戶界面（GUI）。

3．?dāng)?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是一個(gè)GIS應(yīng)用系統(tǒng)的最基礎(chǔ)的組成部分。GIS中的數(shù)據(jù)主要包括兩大類型：空間數(shù)據(jù)和非空間的屬性數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)是GIS的操作對(duì)象和管理內(nèi)容，是現(xiàn)實(shí)世界經(jīng)過(guò)模型抽象的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容。非空間的屬性數(shù)據(jù)用來(lái)反映與幾何位置無(wú)關(guān)的屬性，即通常所說(shuō)的非幾何屬性。

4．人員。人員是GIS中重要的構(gòu)成要素，因?yàn)镚IS是一個(gè)動(dòng)態(tài)的地理模型，僅有系統(tǒng)軟硬件和數(shù)據(jù)還不能構(gòu)成完整的GIS，還需要人進(jìn)行系統(tǒng)組織、管理、維護(hù)和數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴(kuò)充完善以及應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)，并采用空間分析模型提取多種信息。這些人員既包括從事設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和維護(hù)GIS系統(tǒng)的技術(shù)專家，也包括那些使用該系統(tǒng)并解決專業(yè)領(lǐng)域任務(wù)的領(lǐng)域?qū)＜摇?/p>

5．方法。方法主要是指空間信息的綜合分析方法，即常說(shuō)的應(yīng)用模型。它是在對(duì)專業(yè)領(lǐng)域的具體對(duì)象與過(guò)程進(jìn)行大量研究的基礎(chǔ)上總結(jié)出的規(guī)律的表示，利用它來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，如基于GIS的農(nóng)業(yè)資源評(píng)價(jià)模型、校園規(guī)劃評(píng)價(jià)模型等。

（四）GIS的主要功能

一個(gè)GIS軟件系統(tǒng)應(yīng)具備以下五項(xiàng)基本功能。

1．?dāng)?shù)據(jù)采集與輸入。數(shù)據(jù)采集與輸入是指在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中將系統(tǒng)外部的原始數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)內(nèi)部，并將這些數(shù)據(jù)從外部格式轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)便于處理的內(nèi)部格式。對(duì)多種形式、多種來(lái)源的信息，可實(shí)現(xiàn)多種方式的數(shù)據(jù)輸入，如圖形數(shù)據(jù)輸入、柵格數(shù)據(jù)輸入、GPS測(cè)量數(shù)據(jù)輸入和屬性數(shù)據(jù)輸入等。

2．?dāng)?shù)據(jù)編輯與處理。數(shù)據(jù)編輯主要包括圖形編輯和屬性編輯。圖形編輯主要包括拓?fù)潢P(guān)系建立、圖形編輯、圖形整飾、圖形變換、投影變換、誤差校正等功能，屬性編輯主要與數(shù)據(jù)庫(kù)管理結(jié)合在一起完成。

3．?dāng)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理。數(shù)據(jù)的有效組織與管理，是GIS系統(tǒng)應(yīng)用成功與否的關(guān)鍵。主要提供空間與非空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢檢索、修改和更新的能力。目前廣泛使用的GIS軟件大多數(shù)采用空間分區(qū)、專題分層的數(shù)據(jù)組織方法，用GIS管理空間數(shù)據(jù)，用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理屬性數(shù)據(jù)。

4．空間查詢與分析?？臻g查詢與分析是GIS的核心和其有別于其他信息系統(tǒng)的本質(zhì)特征，分為三個(gè)層次的內(nèi)容。

（L）空間檢索：包括從空間位置檢索空間物體及其屬性、從屬性條件檢索空間物體；

（2）空間拓?fù)浏B加分析：實(shí)現(xiàn)空間特征（點(diǎn)、線、面或圖像）的相交、相減、合并等，以及特征屬性在空間上的連接；

（3）空間模型分析：如BUFFER分析、網(wǎng)絡(luò)分析、圖像分析、三維模型分析、多要素綜合分析及面向?qū)I(yè)應(yīng)用的各種特殊模型分析等。

5．可視化表達(dá)與輸出。GIS通常以人機(jī)交互方式來(lái)選擇顯示的對(duì)象與形式，對(duì)于圖形數(shù)據(jù)，根據(jù)要素的信息密集程度，可選擇放大或縮小顯示。GIS不僅可以輸出全要素地圖，也可以根據(jù)用戶需要，分層輸出各種專題圖、各類統(tǒng)計(jì)圖、圖表及數(shù)據(jù)等。

二、GIS在校園信息管理中的應(yīng)用

（一）校園地理信息的管理

建立和應(yīng)用CGIS，可以從根本上改變校園大部分信息的人工管理狀態(tài)，如：學(xué)院綜合信息（校園全景、黨政機(jī)關(guān)、教學(xué)部門、后勤服務(wù)等）、學(xué)院各種教育資源信息（教學(xué)樓、圖書館、宿舍等）、校園基礎(chǔ)設(shè)施信息（建筑物、道路、地下管線等）、校園人文景觀信息（塑像、水池、綠地等），通過(guò)獨(dú)立分層的方式對(duì)校園各種數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，不但能較強(qiáng)地體現(xiàn)出校園信息數(shù)據(jù)的地理屬性，而且使得信息的管理更加高效化、條理化。

（二）校園信息的查詢檢索

校園信息除包含一般城市建筑物所具有的信息（如校內(nèi)建筑物本身圖形信息及屬性信息）外，還包含教工、學(xué)生信息及其對(duì)校內(nèi)相關(guān)建筑物利用情況等各種空間及屬性信息。CGIS將這些信息可以以圖形數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、統(tǒng)

計(jì)表數(shù)據(jù)以及文字?jǐn)?shù)據(jù)等形式反映出來(lái)。圖形數(shù)據(jù)是CGIS的基礎(chǔ)表現(xiàn)形式，主要通過(guò)校園的地形圖、建筑平面圖等形式表達(dá)校園地形、地物的空間分布；圖像數(shù)據(jù)主要以相片的形式表達(dá)各種校園信息；統(tǒng)計(jì)表數(shù)據(jù)以專題表格或示圖的形式表達(dá)各種統(tǒng)計(jì)信息，如：儀器設(shè)備情況、教室面積等；文字?jǐn)?shù)據(jù)以文字介紹的形式來(lái)表現(xiàn)信息，如：信息工程學(xué)院簡(jiǎn)介。CGIS可以提供文字查詢、地圖查詢、圖像查詢以及教學(xué)資源等信息的查詢。例如：學(xué)生處情況簡(jiǎn)介、教室分布情況、地下管線的位置等。

（三）在校園的發(fā)展規(guī)劃、決策支持、評(píng)價(jià)等方面的應(yīng)用

CGIS充分利用GIS的分析、處理、操作功能，為校園的發(fā)展劃、決策支持、評(píng)價(jià)等提供空間信息與非空間信息相結(jié)合的數(shù)據(jù)分析功能，為學(xué)校決策層提供輔助。例如，為學(xué)校的施工建設(shè)及時(shí)提供準(zhǔn)確而現(xiàn)勢(shì)的各種資料，如：管線的位置、埋深、臨近管線的位置、管線的橫斷面、縱斷面、長(zhǎng)度等，以此數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析以及縱橫斷面的分析，為決策提供依據(jù)，從而減少因地下管線信息不明或不準(zhǔn)確而造成的各種損失。

三、結(jié)束語(yǔ)

高校的管理水平對(duì)其未來(lái)的發(fā)展具有舉足輕重的作用。GIS為高校校園的動(dòng)態(tài)管理與規(guī)劃提供了一個(gè)有效的、現(xiàn)代化的管理工具，應(yīng)用GIS技術(shù)，能更高效、直觀、綜合地管理空間和屬性信息。它比單純的基于屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的管理信息系統(tǒng)具有更直觀、信息容量更大的優(yōu)點(diǎn)。它能有效地提高高校的管理水平，是手工分散管理所無(wú)法比擬的，我們應(yīng)該充分利用GIS這一科學(xué)的工具來(lái)實(shí)現(xiàn)高?？茖W(xué)的、動(dòng)態(tài)的管理規(guī)劃工作。

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作者簡(jiǎn)介：

黨曉寧，渤海大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院2007級(jí)研究生。