地理信息系統的應用研究

江冬冬

摘 要 文章從GIS基本功能、構成特點出發歸納、總結GIS應用的幾個方面，并詳細舉例說明GIS在國內外的應用現狀。

關鍵詞 地理信息系統 空間測繪數據 數學模型

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A

1地理信息系統在國內外研究應用

盡管現存的地理信息系統軟件很多，但對于它的研究應用，歸納概括起來有兩種情況：一是利用GIS系統來處理用戶的數據；二是利用它的開發函數庫二次開發出用戶專用的地理信息系統軟件。目前已成功地應用到了包括資源管理、自動制圖、設施管理、城市和區域的規劃、人口和商業管理、交通運輸、石油和天然氣、教育、軍事等九大類別的一百多個領域。在美國及發達國家，地理信息系統的應用遍及環境保護、資源保護、投資評價、城市規劃建設、政府管理等眾多領域。近年來，隨著我國的迅速發展，加速了地理信息系統應用的進程，在城市規劃管理、交通運輸、測繪、環保、農業、制圖等領域發揮了重要的作用，取得了良好的經濟和社會效益。

2地理信息系統在地理空間數據管理中的應用

對多種方式錄入的地理數據，以有效的數據組織形式進行數據庫管理、更新、維護，進行快速查詢檢索，以多種方式輸出決策所需的地理空間信息。目前流行的數據庫管理系統與GIS中數據庫管理系統相比在對地理空間數據的管理上存在兩個明顯的不足：一是缺乏空間實體定義能力；二是缺乏空間關系查尋能力，這使得GIS在對空間數據管理上的應用日趨活躍。如ARC/INFO在公路管理中的應用；ARC/INFO在對市政設施管理中的應用。后者如北京某測繪部門以北京市大比例尺地形圖為基礎圖形數據，在此基礎上綜合疊加地下及地面的八大類管線（包括上水、污水、電力、通訊、燃氣、工程管線）以及測量控制網、規劃路等基礎測繪信息，形成一個測繪數據的城市地下管線信息系統，從而實現了對地下管線信息的全面的現代化管理，為市政工程設計與管理部門、城市交通部門與道路建設部門等提供地下管線及其它測繪部門的查詢服務。

3 GIS在綜合分析評價與模擬預測中的應用

（1）GIS不僅可以對地理空間數據進行編碼、存儲和提取，還可以得到綜合分析評價結果，如GIS在焦作東部礦區煤礦底板突水預報中的應用；GIS在土地信息和土壤保護中的應用。后者如美國資源部和威斯康星州合作建立了以治理土壤侵蝕為主要目的的多用途專用的土地GIS。該系統通過收集耕地面積、濕地分布面積、季節性洪水覆蓋面積、土壤類型、專題圖件信息、衛星遙感數據等信息，建立了潛在威斯康星地區的土壤侵蝕模型A=R*K*L*S*C*P（其中A為潛在的土壤侵蝕（面積/年），R為降雨量，K為侵蝕土壤參數，L為坡長，S為坡度參數，C為耕地面積，P為管理參數），探討了土壤惡化的機理，提出了合理的方案，達到土壤保護的目的，還可以利用它對土地進行長期的動態研究，避免土質的重心惡化。這里把土壤侵蝕模型A=R*K*L*S*C*P作用到與之有關數據，達到綜合分析評價及模擬預測結果。

（2）GIS的空間查詢和空間分析功能的應用。為了便于管理和開發地理信息（空間信息和屬性信息），在建庫時是分層處理的。這樣GIS對單副或多副圖件及其屬性數據進行分析和指標量算。這種應用以原始圖為輸入，而查詢和分析結果則是以原始圖經過空間操作后生成的新圖件來表示，在空間定位上仍與原始圖一致。因此，也可將其稱為空間函數變換。這種空間變換包括疊置分析、緩沖區分析、拓撲空間查詢、空集合分析（邏輯交運算、邏輯并運算、邏輯差運算）。這方面應用例子有很多，例如在城市規劃過程中，對城市中救護車、救火車的分布位置以及行車路線和控制的規劃；在地學方面，MAPGIS在油氣勘探中和在成礦預測中的應用等等。

（3）運用GIS系統，建立起專題信息系統和區域信息系統。專題信息系統如水資源管理信息系統、礦產資源信息系統、草場資源信息系統、水土流失信息系統和目前上海正在建立的長途電信局GIS系統等等。這類信息系統具有有限目標和專業特點，系統數據項的選擇和操作功能是為特定的專門目的服務。區域信息系統如加拿大國家信息系統、美國Oakridge地區模式信息系統等等。這類信息系統主要以區域綜合研究和全面的信息服務為目標，其特點是數據項多，功能齊全，通常具有較強的開放性。這兩種信息系統強調完整性和系統性。

（4）GIS中屬性數據的綜合及融合。在現有的GIS中，屬性數據只是用于檢索和查詢或簡單統計，難以深入的分析，難以發掘隱含在其中的模式和規律。在眾多項的屬性數據中，有時將幾個屬性項的屬性數值加以綜合，構成一個具有某領域特定意義的新屬性項新屬性值，這種綜合是經過嚴密的綜合分析，用數量表示某領域問題的綜合概念和結果特征。國家科委九五攻關項目“緊缺礦產資源開發評價系統”中，我們對研究區進行合理網格大小劃分后，利用GIS空間分析功能，求得每個網格單元的各地層、巖體、脈體的面積及相應的面積百分數、各斷裂的長度、方向等眾多的屬性數值。在此基礎上，用特定意義數學模型計算出三個綜合屬性值，分別為相對熵、斷裂的優益度和中心對稱度。用相對熵來考查圍巖蝕變組合特征與礦化的關系。

總之，GIS為人類由客觀世界到信息世界的認識、抽象過程以及由信息世界返回客觀世界的利用改造過程的發展和轉化，創造了空前良好的條件和環境。endprint