浅谈我国地理信息系统的发展概况与应用现状

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作者简介：赵宏闯（1991-），男，汉族，河南登封人，郑州大学，水利与环境学院10级，水利水电工程

毕国栋（1990-），男，汉族，山东菏泽人，郑州大学，水利与环境学院10级，水利水电工程

摘要：地理信息系统自20世纪60年代起步以来，至今已有了相当大的成就。并且随着计算机技术的发展，地理信息系统正在呈社会化应用趋向，已成为科研、生产、生活、学习不可或缺的技术。本文介绍了地理信息系统的概念，并对其发展概况及其在部分领域（以城市和水利为例）的应用现状进行论述。

关键词：地理信息系统 发展概况 应用现状

一、 概念

地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）通常泛指用于获取、存储、查询、综合、处理、分析、显示和应用地理空间数据及其与之相关信息的计算机系统。它把空间的逻辑思维延伸到了形象思维。[1]目前，人们对于GIS的理解逐渐加深，内涵也在不断的丰富，从不同的角度看有不同的侧重点。

1、从技术角度看。GIS是依靠计算机软件和硬件的支持，管理、分析和显示空间数据的技术系统。

2、从学科角度看。GIS是一门新兴的交叉学科，它依赖于测绘学、地理学、统计学等基础性学科，又取决于计算机硬件与软件技术、遥感技术、航空航天技术和人工智能与专家系统技术的科研进步与成就。

3、从用途角度看。GIS是一个工具箱，其中包含有一套用于采集、存储、管理、处理、分析和显示地理数据的计算机软件工具。[2-3]

二、 发展概况

我国地理信息系统的起步稍晚，但发展速度相当快，近三十年我国GIS已取得了很大的成就。大致可分为三个阶段：

1、起步阶段。20世纪70年代初期，我国开始尝试将电子计算机应用于测量、制图和遥感领域中。国家测绘局推出了一系列地形测量和航空摄影成图，为建立地理信息系统数据库打下了坚实基础。在1976年陈述彭教授在国内一次会议上首次提及“地理信息系统”概念。1978年，ESRI总裁杰克受陈述彭教授邀请访华，赠予中国科学院相关的GIS软件和源代码，并联合开展GIS研究和人才培养。

2、试验阶段。进入80年代，在大力发展遥感应用的同时，GIS也进入了试验阶段。1980年中国科学院遥感应用研究所第五研究室的成立，标志着我国第一个从事GIS研究应用的专门机构建立。我国将数据规范和标准、空间数据库建设、数据处理和分析算法及应用软件的开发等作为典型试验中主要的研究内容。在专题实验和实际应用方面，探索地理信息系统的设计和应用，包括人口、经济、资源和环境等。

3、全面发展阶段。80年代末到90年代以来，随着社会主义市场经济的发展，我国的GIS走上了全面发展阶段。由于沿海经济开发区的发展、土地的使用和外资的引进，GIS的应用就显得迫在眉睫，从而有力地促进了地理信息系统的发展。后来GIS研究作为政府行为，正式列入国家科技攻关项目，此后GIS的理论研究和应用建设便有条不紊的开始进行。GIS技术在技术研究、成果应用、人才培养、软件开发等方面进展十分迅速。大量的资金和人才投入也促进了GIS的全面发展。[4]

三、应用现状

GIS的应用非常广泛，已经应用于各行各业，形成了诸如资源与环境GIS，国土管理GIS，工商经营管理GIS，城市规划GIS，农林牧副渔GIS，工矿生产管理GIS，灾害监测与防治GIS，及各部门办公GIS等；其应用也渗透到人们的日常生活中，如掌上电脑PDA-GIS，电子地图等。下面以GIS在城市和水利方面的应用进行介绍。

1、在城市规划中的应用

1）概述

城市规划数字化工程，也可以理解为“数字城市规划”，城市规划信息系统是由众多规划管理子系统构建成，该系统利用计算机技术对城市规划信息进行获取、处理、存储、管理、分析及辅助决策。

2）基本信息

一般情况下该系统主要包括10个子系统，分别为总体和分区规划系统、城市控制性详细规划系统、城市修建性详细规划系统、道路规划系统、地下管线信息系统、规划管理办公自动化系统、辅助设计系统、城市规划网上咨询信息系统、即时通信&OA系统以及专项规划管理系统。

每个城市规划信息系统，其功能全面、完备，能够高效、系统地服务于城市规划管理工作的各个层次，其主要功能为：地形管理、规划设计、城市规划信息管理、规划审批、网络和系统管理等。[5]

3）现状及问题

随着经济的高速发展，城市规划面临的挑战也日趋严峻。在当今的城市中，城市空间信息已成为宝贵的资源。据不完全统计，我国已建立一定规模的城市GIS的城市及地区有：深圳、厦门、海口、北京、天津、上海、北海、沙市、常州、洛阳、大亚湾经济技术开发区等。

城市地理信息系统在预测城市空间扩张时，不仅要预测其扩张的量而且要考虑到在空间上的格局变化；到目前为止，大部分的城市管理系统是基于数据、过程驱动型的，即以数据为中心，利用现已存在的技术去模拟人工信息的处理过程，实现人工过程的自动化。[6]城市策略优化仍然处于起步阶段，真正的智能化还需要进一步的努力才可以实现。

2、 在水利行业的应用

1）概述

水利地理信息系统主要是利用GIS和RS实现水利信息化，将GIS技术应用于水利工程建设和管理中的开发、应用中。

2）主要信息

GIS在水利行业的应用又可以分为在以下几方面的应用：防洪减灾、水资源管理、水环境和水土保持以及水利水电工程建设和管理。

a.在防洪减灾方面应用的主要作用是防汛决策支持和信息管理、灾情评估及灾后重建、洪涝灾害风险分析与区划，另外还可以具体应用于城市防洪。

b.水资源管理方面主要是数据管理和动态加载、基本信息查询、时空统计、可视化表达信息及其水资源管理模式区划等功能。

c.在水环境和水土保持方面的应用中主要功能为数据管理、水质参数的双向查询、统计某流域各等级水质的河段长、水质水量模拟与预测、污染排放管理与控制等等。

d.在水利水电工程建设和管理方面的主要功能为三维可视化显示及贯穿飞行模拟、位置或线路的优化、空间信息的叠加与分析、影响区的确定及开挖量剖面分析等。

3）现状及前景

我国水资源短缺，而且分布极不均匀。同时由于社会经济在高速发展的过程中忽视环境保护，因此同时出现了资源性缺水和水质性缺水。面对如此严峻的形势，水资源的管理工作就显得十分重要，而GIS恰能很好的满足它的要求，所以水利地理信息系统的应用越来越广泛，占据的地位也越来越重要。据不完全统计，已有很多城市开始应用水利GIS，主要有：沂沐泗流域、三峡库区的区域、上海市、北京市、柳州市、江西省、黑龙江省、广东省、山西省等部分城市。水利地理信息系统仍有很大的发展空间，例如可以将遥感更多的应用于水利GIS，或是将系统设计的更智能化。（作者单位：郑州大学水利与环境学院）

参考文献：

[1]张成才，水利地理信息系统，武汉大学出版社，2006，1，2-6.

[2]康玲，地理信息系统原理与应用，中国水利水电出版社，2009，2.

[3]朱选，刘素霞，地理信息系统原理与技术，华东师范大学出版社，2006，4.

[4]刘明皓，地理信息系统导论，重庆大学出版社，2010，15.

[5]黄正东，于卓，黄经南，城市地理信息系统，武汉大学出版社，2010，162-164.

[6]张新生，何建邦，城市地理信息系统的发展，地域研究与开发，1996，15，3，7.