GIS應用發展與展望

張治宇

長安大學地質工程與測繪學院

GIS應用發展與展望

張治宇

長安大學地質工程與測繪學院

隨著計算機技術與空間技術的不斷發展，信息處理系統的日漸完善，在各類計算機軟硬件的支持下，人們對于空間數據與屬性數據的獲取、儲存、處理的能力大大提升，計算機對人決策的輔助能力顯著增強，基于空間數據庫的地理信息系統的發展日新月異。現如今實現了空間數據與屬性數據有機統一的地理信息系統，成為了人們處理空間數據的有效工具，在社會可持續發展中起到了越來越重要的作用。

GIS的應用

GIS在農業中的應用

現代農業呈現出了集約化、信息化、數字化的發展趨勢，傳統的管理方式越來越不能滿足現代農業的發展要求。傳統的數據處理系統在面對生產乃至銷售的整個復雜的環節中所產生的海量數據，尤其是數目龐大的空間數據時，無論是在數據的采集處理還是管理應用上，都呈現出了很大的局限性。而以空間數據庫為基礎的地理信息系統，在計算機軟硬件的支持下，通過對空間數據的獲取、儲存、處理，建立并分析相關地理模型，提供多維的時空數據作為決策依據，借此快速有效地處理大量數據。而地理信息系統在處理與地理屬性相關的空間數據上，更是有著傳統數據管理系統所無法比擬的優越性，滿足了現代農業快速發展的需要，為我國農業可持續發展提供了有力的技術支持。

隨著GIS技術的不斷發展，GIS在我國農業中應用的廣度與深度均不斷擴展與加深。GIS現如今已廣泛應用于農業宏觀決策與農業生產管理等方方面面。

GIS在我國農業中的應用主要體現在農業估產、病蟲害防治等方面。在農業估產中，GIS作為農業估產的重要手段之一，往往與GPS、RS技術相結合。GPS、RS提供原始的基礎數據，GIS系統通過對已獲取的原始數據進行采集、儲存、分析以及處理輸出，提供給用戶各類時空信息與屬性信息，繼而實現自動化估產。在災害防治中，我們所研究的空間對象是隨時間變化而發生變化的，而病蟲害的這種動態變化的規律與過程對病蟲害空間動態監測、發展趨勢以及災害皮評估都發揮著重要的作用。 隨著對GIS時態特性的研究日益深入，“時空系統”逐步完善，GIS在病蟲害防治中，已成為舉足輕重的角色。

GIS在城市規劃中的應用

城市規劃研究城市的未來發展、城市的合理布局和綜合安排城市各項工程建設的綜合部署，是一定時期內城市發展的藍圖，是城市管理的重要組成部分，是城市建設和管理的依據。

GIS由于具有處理與儲存海量數據的能力，被廣泛的應用于城市規劃與管理。在傳統的城市規劃方式中，規劃部門傳統數據庫方式來管理規劃數據。由于傳統數據庫不具備空間信息的處理能力，致使基于該類數據庫管理的規劃數據不具備空間查詢與定位能力。而利用GIS技術則可以完美的解決上述問題，在GIS基礎上建立的城市規劃空間數據庫能實現空間信息與屬性信息的儲存與管理，將兩者聯系起來，進一步實現空間查詢與定位。

未來的城市規劃，將是三維GIS的時代。傳統的城市規劃設計主要以平面設計為主，無法為用戶提供直觀的感受，越來越無法滿足用戶使用需求。而與此同時，隨著3D點云數據的崛起，GIS所能提供的城市規劃的真實感越來越強，對規劃決策起到了不可磨滅的作用。與二維GIS相比，三維GIS使得空間信息的展示更為具體生動，構建了一個可視而直觀的空間信息展示平臺，用直觀的形象將抽象的空間信息與形象的空間感受相結合，輔助用戶更加簡單快捷的完成城市規劃。而虛擬現實技術（VR）和增強現實技術（AR）的高速發展，為實現實時三維圖形產生 、多傳感器交互提供了可能。使人們可以在計算機根據地理數據所生成的虛擬環境中，實現浸入式體驗與人機交互，使得城市規劃更加合理與完善。

GIS與其他學科的交叉發展

GIS與RS的綜合應用

RS具有實時、連續、準確獲取大范圍地表信息的能力，而 GIS 具有強有力的地學分析手段。兩者相結合，不僅能夠為GIS提供大量準確可靠的信息，同時，使得數據的實時更新成為可能。能夠對大面積的地表信息進行準確、快速的獲取，同時根據所獲取的信息進行動態顯示與實時處理。RS 與GIS的綜合運用對于環境監測與資源保護的科學化有著重要意義。通過遙感手段實時準確的獲取大量區域變化信息，同時利用GIS處理監測區域內的各項參數，將所獲取的海量抽象的地理數據進行加工處理，并以此作為用戶做出決策的輔助依據。GIS與RS綜合應用涵蓋國防建設、國家經濟建設、人民生產生活的諸多領域。

GIS與GPS的綜合應用

隨著GPS定位精度與定位速度的不斷提高，GIS空間分析功能的完善，GPS與GIS相結合，使得點位信息的實時獲取與處理日趨完善。其中，各類導航系統與空間調度系統便是GPS與GIS綜合應用的典例。通過GPS實時的獲取目標的點位與速度信息，根據其位置信息，借助空間分析與最優路徑分析等手段，對目標進行導航與調度，使整個城市的交通網絡成為一個有機整體。

GIS與VR的綜合應用

虛擬現實技術采用計算機仿真系統創建虛擬世界，生成一種模擬環境，實現人機交互與浸入式體驗。通過GIS與RS的綜合應用，能夠實現高真實度的景觀可視化，使得空間數據得以以透視化的方式展示，使得人能以自己的意志在虛擬世界進行諸如查詢、量測、漫游、飛行瀏覽等一系列操作，為人類觀察自然，了解實體提供了全新的感受。現代遙感技術與測繪技術為RS技術提供了足夠可靠的基礎數據，GIS技術則提供了處理海量信息與時空數據的能力。GIS與RS的綜合應用逐漸實用化、大眾化，現已廣泛的應用于城市規劃、展覽展示等各個領域。

GIS應用展望

地理信息系統在社會生產、經營和管理決策的廣泛應用與農業領域各學科的發展相輔相成。GIS的發展促進了相關學科知識創新加快了相關技術的換代升級；而各學科的不斷發展與相關技術的更新換代又作用于GIS，使得GIS不斷發展完善。

GIS技術方興未艾，作為一個具有廣闊發展前景的新興學科，我認為其未來的發展將會呈現出以下的趨勢：

三維化與四維化發展

可以說，GIS的實質就是將目標物在抽象空間內的空間信息與屬性信息聯系在一起并表現出來，抽象空間維度的選取即為GIS緯度的選取。GIS處理的處理的數據大多具有三維連續性，部分還具有時間屬性。目前，大多數的GIS平臺還處在對二維點、線、面數據的處理階段。而三維空間要素（曲面、體）的獲取與處理并不完善，大多數采用投影的方法處理三維要素，既以二維的手段表現與處理三維實體。這就造成了三維信息表達的缺損與歧義。

同時，很多地理對象不僅具有三維的空間屬性，同時還具有時間屬性，即“時態”。很多地理對象的特征均會隨著時態的變化而變化，有些變化會很大或者對所描述的地理對象影響重大。如人口遷移、自然災害評估等。

所以，GIS的三維化與四維化是GIS未來急需解決的問題，也是GIS未來發展的方向與趨勢。

海量數據庫的建立與資源共享

隨著GIS的不斷發展與成熟，建立數字地球已是大勢所趨，這就要求GIS建立一個能夠儲存海量地理對象的空間信息與屬性信息的龐大數據庫。同時，還需找出各地理對象以及它們各類屬性之間的約束條件，建立可靠的數學模型。這使得海量數據庫的建立成為了未來發展的重要方向。同時，隨著GIS技術在各個領域中的應用，GIS的結構與功能發生了很大改變。盡可能的降低數據采集成本、實現地理數據繼承與共享，滿足GIS大眾化和社會化的需求成為了當前GIS發展的又一大趨勢。

結語

GIS作為一個新興學科，隨著計算機技術的不斷進步以及空間技術的不斷發展而逐步完善。作為一門實用性極強的學科，GIS已經成為人們處理空間信息的有力工具，極大地促進了社會經濟發展。在未來的幾十年來，GIS前景廣闊。