鄧趙輝 隨州職業(yè)技術(shù)學(xué)院電教中心 湖北隨州 441300

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地理信息系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

鄧趙輝 隨州職業(yè)技術(shù)學(xué)院電教中心 湖北隨州 441300

【文章摘要】

地理信息系統(tǒng)（GIS）是隨著信息技術(shù)的發(fā)展而形成的多學(xué)科領(lǐng)域交叉互動的學(xué)科，并成為一種主要的信息產(chǎn)業(yè)。如今信息技術(shù)以前所未有的速度快速發(fā)展，GIS的應(yīng)用也不斷深入和擴(kuò)大，GIS正處于急劇變化與發(fā)展之中。

【關(guān)鍵詞】

地理信息系統(tǒng)；信息技術(shù)；發(fā)展趨勢

0　引言

近年來，隨著地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）的迅速發(fā)展，“數(shù)字地球”的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣，深入到社會生活的方方面面。

隨著多媒體技術(shù)、空間技術(shù)、虛擬技術(shù)、數(shù)字測繪技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、三維圖形芯片、大容量光盤技術(shù)及光纖通訊技術(shù)的突破性發(fā)展，為GIS技術(shù)的廣泛、深入應(yīng)用展示了更加光明的前景。目前GIS主要總體上呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、開放性、虛擬現(xiàn)實(shí)、集成化、空間多維性等發(fā)展趨勢。

1　什么是GIS

GIS是以獲取、采集、組織、存儲、檢索、管理、分析、描述和應(yīng)用整個或部分地球表面與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。從計(jì)算機(jī)的角度看，GIS是由軟件、硬件、數(shù)據(jù)和用戶（應(yīng)用模型）組成。GIS的處理對象是有關(guān)的地理分布數(shù)據(jù)，也就是空間數(shù)據(jù)，為了能對這些空間數(shù)據(jù)進(jìn)行定位、定性和定量的描述，決定了GIS要對空間數(shù)據(jù)按統(tǒng)一地理坐標(biāo)進(jìn)行編碼，這是GIS與其他信息系統(tǒng)的不同之處。

2　我國GIS的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國GIS已廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、環(huán)境、資源、石油、電力、土地、交通、公安、急救、航空、市政管理、城市規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)咨詢、災(zāi)害損失預(yù)測、投資評價、政府管理和軍事等與地理坐標(biāo)相關(guān)的幾乎所有領(lǐng)域。

GIS在科學(xué)界、技術(shù)界和商業(yè)界，在社會、經(jīng)濟(jì)和管理部門全面發(fā)展和推廣應(yīng)用，其標(biāo)志為：投入使用的GIS系統(tǒng)，每2-3年翻一番；GIS市場的年增長率為35%以上，目前從事GIS的廠家數(shù)目急增，主要廠家年銷售量增長均在100%以上；越來越多的地區(qū)性和國際性會議以GIS為主題，討論GIS理論及各種應(yīng)用；越來越多的學(xué)術(shù)刊物和論文采用GIS為標(biāo)題；越來越多的學(xué)科將GIS作為其發(fā)展方向加以強(qiáng)調(diào)；越來越多的大學(xué)增加關(guān)于GIS的課程，對GIS感興趣的人越來越多?？傊?，包括GIS在內(nèi)的信息技術(shù)正不斷滲入到各行各業(yè)，并將徹底改變?nèi)藗兊墓ぷ鞣绞健⑸瞽h(huán)境。

3　GIS開發(fā)技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

3.13S技術(shù)的結(jié)合與集成

3S技術(shù)指的是全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS），是空間技術(shù)、遙感技術(shù)、人造衛(wèi)星測量定位技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)互相滲透、互相推動而發(fā)展起來的。3S技術(shù)的結(jié)合與集成充分體現(xiàn)了學(xué)科發(fā)展從細(xì)分走向綜合的規(guī)律。GIS發(fā)展的重要趨勢是與GPS和RS的集成，從而構(gòu)成實(shí)時的，動態(tài)的GIS。GPS 為GIS的快速定位和更新提供手段，RS為GIS不斷注入“燃料”，反過來又可利用GIS支持從遙感影像數(shù)據(jù)中自動提取語義和非語義信息。3S技術(shù)整體結(jié)合所構(gòu)成的系統(tǒng)是高度自動化、實(shí)時化的GIS系統(tǒng)。

通過收集農(nóng)作物、土壤、水分的反射率、發(fā)射能力、介電常數(shù)、紋理的特征來獲取農(nóng)業(yè)信息。其中，GIS系統(tǒng)是3S技術(shù)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的關(guān)鍵部分，利用遙感信息和非遙感農(nóng)業(yè)信息建立農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫，并建立各種農(nóng)作物生長信息模型，進(jìn)一步分析農(nóng)業(yè)中的各種問題。GPS主要是用來確定農(nóng)作物的精確位置，如在土壤肥力測定及確定最佳施肥方案時，首先可利用RS技術(shù)獲取待測地塊的圖像等數(shù)據(jù)進(jìn)行響應(yīng)的技術(shù)處理后，再利用GPS及GIS技術(shù)在建立農(nóng)田土壤肥力資料和產(chǎn)量與施肥的對應(yīng)關(guān)系變量模型的基礎(chǔ)上，將農(nóng)田按幾個平方米為單位進(jìn)行變量施肥和預(yù)測，在此基礎(chǔ)上，針對具體地塊的具體情況對其進(jìn)行因地制宜的施肥及病蟲害綜合管理，從而達(dá)到最佳的投入與產(chǎn)出比。

3.2虛擬技術(shù)

所謂虛擬技術(shù)是指在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，建立一個能精確反應(yīng)起初的物理性質(zhì)及動態(tài)行為的人造環(huán)境。在這個環(huán)境中，科技工作者通過各種虛擬現(xiàn)實(shí)工具可以實(shí)時地與客觀對象進(jìn)行各種交互。虛擬技術(shù)包括三維實(shí)時圖形顯示技術(shù)、三維定位跟蹤技術(shù)和觸覺、嗅覺等傳感技術(shù)，高速、復(fù)雜的計(jì)算機(jī)技術(shù)及人類工程學(xué)（包括自然語言理解、語音識別、圖像識別等智能技術(shù)）。如Google Earth是一款Google公司開發(fā)的虛擬地球儀軟件，它把衛(wèi)星照片、航空照相和GIS布置在一個地球的三維模型上。

3.3網(wǎng)絡(luò)及多媒體技術(shù)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是指以共享資源為目的，利用現(xiàn)代通信手段將地域上分散的多個獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、終端數(shù)據(jù)設(shè)備與中心服務(wù)器、控制系統(tǒng)連接起來，對網(wǎng)上信息進(jìn)行開發(fā)、獲取、傳播、加工、再生和利用的綜合設(shè)備體系。因此，利用網(wǎng)絡(luò)可以將最新的技術(shù)及研究成果發(fā)布到全球的每一個角落。實(shí)現(xiàn)信息的跨地域、跨時空的實(shí)時傳送。多媒體技術(shù)是一種集聲、像、圖、文、通訊等為一體，并以最直觀的方式表達(dá)和感知信息，以形象化的、可觸摸（觸屏）的甚至聲控對話的人機(jī)界面交互信息處理的技術(shù)。應(yīng)用多媒體技術(shù)對GIS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能及應(yīng)用模式的設(shè)計(jì)產(chǎn)生極大的影響，使得GIS的表現(xiàn)形式更豐富，更靈活，更友好。

多媒體地理信息系統(tǒng)（MGIS）將文字、圖形（圖像）、聲音、色彩、動畫等技術(shù)融為一體，為GIS應(yīng)用開拓了新的領(lǐng)域和廣闊的前景。它不僅能為社會經(jīng)濟(jì)、文化教育、旅游、商業(yè)、決策管理和規(guī)劃等提供生動、直觀、高效的信息服務(wù)，而且將使電腦技術(shù)真正走進(jìn)人類社會生活。多媒體技術(shù)在GIS領(lǐng)域的深入應(yīng)用，乃至出現(xiàn)具有良好集成能力的MGIS是技術(shù)發(fā)展的必然。

4　GIS開發(fā)技術(shù)的發(fā)展方向

隨著GIS理論發(fā)展和諸多領(lǐng)域的迫切需要，GIS將向如下7個方向發(fā)展：

（1）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化：互操作地理信息系統(tǒng)；

（2）空間多維化：多維動態(tài)地理信息系統(tǒng)；

（3）結(jié)構(gòu)部件化：組件式地理信息系統(tǒng)；

（4）民用微型化：嵌入式地理信息系統(tǒng)；

（5）系統(tǒng)智能化：智能地理信息系統(tǒng)；

（6）平臺網(wǎng)絡(luò)化：網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)；

（7）應(yīng)用社會化：數(shù)字地球這一發(fā)展將通過現(xiàn)代通訊等技術(shù)使GIS進(jìn)一步與信息高速公路相接軌。

5　展望

GIS的開發(fā)技術(shù)并不是孤立的，而是相互影響、相互促進(jìn)，它涉及多學(xué)科的相互滲透、相互支撐。其目的就是促進(jìn)地理信息產(chǎn)業(yè)的建設(shè)與發(fā)展，更好地為人類了解和保護(hù)人類賴以生存的環(huán)境服務(wù)。

面對今天信息技術(shù)的快速發(fā)展，面對GIS充滿生機(jī)與活力的前景，我們應(yīng)該進(jìn)一步面向世界、抓住機(jī)遇、探索規(guī)律、促進(jìn)GIS技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。可以預(yù)見，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，信息高速公路的建成，一個以GIS為平臺，以信息高速公路為紐帶的“數(shù)字地球”，必將為人類信息交流與共享提供一種全新的方式。

【參考文獻(xiàn)】

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