【摘 要】地理信息系統(tǒng)是一種重要的空間信息系統(tǒng)，是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持下，對(duì)地球表層以及大氣層的地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、管理、計(jì)算、分析和描述的信息管理系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)的對(duì)象是多種地理實(shí)體、地理現(xiàn)象和空間關(guān)系數(shù)據(jù)，包括空間定位、圖形和遙感數(shù)據(jù)等，用于分析和處理在一定地理區(qū)域內(nèi)分布的地理實(shí)體、現(xiàn)象及過程，解決復(fù)雜的規(guī)劃、決策和管理問題。

【關(guān)鍵詞】地理信息

地理信息系統(tǒng)英文簡稱為GIS，是進(jìn)行空間數(shù)據(jù)處理的有力工具，在實(shí)際生活中具有廣闊的應(yīng)用范圍，并能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，因此受到普遍關(guān)注和重視，目前，GIS正處于飛速發(fā)展期，在現(xiàn)實(shí)生活中的影響也在不斷增加。但是，傳統(tǒng)的GIS因其技術(shù)發(fā)展的不成熟，也面臨諸多問題和難題需要解決，比如技術(shù)更新后歷史數(shù)據(jù)的保管和使用問題，為此，我們?yōu)橛行Ы鉀Q這些問題，認(rèn)為當(dāng)前改進(jìn)GIS，進(jìn)行數(shù)據(jù)模型研究具有緊迫性，也是具有重大價(jià)值的課題。

一、GIS數(shù)據(jù)模型歷史發(fā)展

GIS數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建意義已經(jīng)不言而喻，能夠有效地實(shí)現(xiàn)地理信息傳遞和具化，指導(dǎo)日常生活選擇和科研工作，使地理信息系統(tǒng)功能發(fā)揮最大效能。傳統(tǒng)上采用的是CAD數(shù)據(jù)模型，也就是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型，和Coverage 數(shù)據(jù)模型，也被稱為地理相關(guān)模型，同時(shí)隨著技術(shù)的進(jìn)步，地理數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型，也稱為Geo Data base模型。下文就這三種數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分析。

（一）CAD數(shù)據(jù)模型

CAD數(shù)據(jù)模型采用二進(jìn)制貯存數(shù)據(jù)方式進(jìn)行地理信息的管理，點(diǎn)、線、面相結(jié)合，較為全面描述地理信息。但是，其不足在于缺乏對(duì)地理信息的屬性分析和描述，只以圖形和符號(hào)作為屬性表達(dá)主要方式，在此情形下地理數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系自然難以建立。

（二）Coverage 數(shù)據(jù)模型

美國ESRI公司（中文名為環(huán)境系統(tǒng)研究協(xié)會(huì)公司）于1981年推出Arc Info地理信息系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)第一代地理數(shù)據(jù)模型的改革，并發(fā)展為現(xiàn)在常用的Coverage 數(shù)據(jù)模型。此模型主要有兩方面性能：一是，聯(lián)系空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，此由第一代數(shù)據(jù)系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，將以二進(jìn)制貯存的空間數(shù)據(jù)和以數(shù)據(jù)表貯存的屬性數(shù)據(jù)相連接，這樣保證了地理信息系統(tǒng)的完整；二是，矢量要素間拓?fù)潢P(guān)系得以保存，這樣有利于信息的拓展，而不僅僅是單獨(dú)的點(diǎn)線面結(jié)合方式，結(jié)點(diǎn)之處就是信息拓展的途徑和范圍。這也決定了Coverage 數(shù)據(jù)模型的最大優(yōu)勢用戶可自行制定特征表，并可進(jìn)行字段更改和與外部數(shù)據(jù)建立聯(lián)系。

Coverage 數(shù)據(jù)模型自有其優(yōu)勢，但是也存在諸多不足和缺陷。其最大局限性就是信息或者說是數(shù)據(jù)聚集在點(diǎn)線面中不具有獨(dú)特特征，也即是，從每條線傳遞的信息行為相同，無法準(zhǔn)確識(shí)辨其特征。還有一個(gè)缺陷就是該模型運(yùn)用復(fù)雜，因?yàn)榧夹g(shù)的限制尚難發(fā)揮更大功能，這也就需要開發(fā)人員攻克難關(guān)。

（三）Geo Data base模型

該模型也稱為地理數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型，這是Arc Info 8新推出的面向?qū)ο竽Ｐ?，這種智能化數(shù)據(jù)模型將空間對(duì)象屬性和行為相結(jié)合，運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行組件定義。用戶可以自己拓展數(shù)據(jù)模型，信息屬性也在Geo Data base中定義。這也簡化了操作人員的操作，不再需要不斷書寫代碼來進(jìn)行屬性定義。而當(dāng)進(jìn)行代碼操作時(shí)是可以實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的行為。

該數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)在于：首先，貯存數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一，所有的地理信息數(shù)據(jù)都可以進(jìn)行貯存和實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。其次，數(shù)據(jù)精確化編錄，通過智能化檢驗(yàn)，可以避免信息編錄的錯(cuò)誤。第三，實(shí)現(xiàn)用戶直觀操作，該系統(tǒng)面向用戶，用戶可以根據(jù)興趣選擇數(shù)據(jù)。第四，要素間豐富的相鄰關(guān)系。其五，數(shù)據(jù)形象得以形象化描述，并能實(shí)現(xiàn)連續(xù)性。第六，實(shí)現(xiàn)多用戶的共同編輯。

無疑，新的數(shù)據(jù)系統(tǒng)是高智能和多功能的，比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型更能滿足用戶和處理人員需要。就當(dāng)前我們無法預(yù)知這種數(shù)據(jù)模型是否就不存在缺陷，但是，科技總是進(jìn)步的，人類的認(rèn)識(shí)也是無止境的。這種基于認(rèn)識(shí)論的斷言，使我們明白，即使是再完善的系統(tǒng)，都有其改革處或者說創(chuàng)新處。

二、Geo Data base模型的完善處

雖然Geo Data base模型已經(jīng)臻于完善，但是我們認(rèn)為尚有其忽視的地方應(yīng)該引起注意，比如，對(duì)于地理信息系統(tǒng)的時(shí)效性特征研究仍然不足，因此，應(yīng)該在Geo Data base模型地基礎(chǔ)上建立時(shí)態(tài) GIS，即時(shí)態(tài)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)時(shí)空的聯(lián)合，主要應(yīng)該實(shí)現(xiàn)以下方面功能：

首先，時(shí)空立方模型的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)二維向三維的轉(zhuǎn)變。比如任意給定一個(gè)時(shí)間值就能從截面中獲得相關(guān)信息數(shù)據(jù)。反之，根據(jù)給定的數(shù)據(jù)，可以很快對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)間。當(dāng)然這種模型的缺點(diǎn)是隨著時(shí)間的發(fā)展，數(shù)據(jù)量增大，會(huì)造成處理的復(fù)雜性，但是，我們可以隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，并掌握地理信息變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上可以避免這一問題。

其次，時(shí)空復(fù)合模型的創(chuàng)新。其原理是劃分時(shí)空單元，這樣時(shí)空數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)就能在整個(gè)單元區(qū)間產(chǎn)生新的對(duì)象?？臻g和時(shí)空屬性實(shí)現(xiàn)“分離―聚合-分離”的循環(huán)，不斷更新。這樣同時(shí)也解決了單純建立時(shí)空立方模型的缺陷。

當(dāng)然還有許多學(xué)者對(duì)時(shí)空模型提出更多的修正建議，本文認(rèn)為都值得參考。比如邏輯設(shè)計(jì)、索引變更處理，以及如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢的快捷化等，都是具有重要意義的。我們始終認(rèn)為，科學(xué)無極限，那么GIS數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建也必然還有很大發(fā)展空間。

三、結(jié)語

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是一項(xiàng)綜合工程，目前，穿戴式計(jì)算機(jī)等移動(dòng)計(jì)算設(shè)備、顯示設(shè)備以及交互設(shè)備都還在快速發(fā)展中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)由于其能夠提供移動(dòng)、多維和實(shí)時(shí)的地理信息信息服務(wù)，同時(shí)又不影響用戶在現(xiàn)場對(duì)真實(shí)場景的感知的優(yōu)勢，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的移動(dòng)、多維和實(shí)時(shí)特性和GIS技術(shù)形成了天然聯(lián)系，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟令奎，史文中，張鵬林.網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)原理與技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[2]都志輝，陳渝，劉鵬.網(wǎng)格計(jì)算[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.

[3]李德仁.論新地理信息時(shí)代[J].中國科學(xué)，2009， 39（6）

[4]史磊.依托計(jì)算機(jī)技術(shù)的地理信息系統(tǒng)（CIS）發(fā)展趨勢[J].科技咨詢報(bào)，2007（29）

作者簡介：

李娟，女，（1972-），本科學(xué)歷，測繪助理工程師；現(xiàn)主要從事計(jì)算機(jī)制圖和地質(zhì)測繪工作。