【摘 要】地理信息系統(tǒng)經(jīng)過三十多年的發(fā)展，它相關(guān)的理論與技術(shù)已趨于成熟，應(yīng)用也已經(jīng)深入到各行各業(yè)，但傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)僅是對地理對象空間上的表達(dá)，對時間上的表達(dá)存在著欠缺，所以時態(tài)地理信息系統(tǒng)應(yīng)運而生。本文對時態(tài)地理信息系統(tǒng)的理論進行了概述，總結(jié)了它的應(yīng)用，并著重闡述了它在幾個典型領(lǐng)域中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】時態(tài)地理信息系統(tǒng)；概述；應(yīng)用

前言：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對于空間對象的表達(dá)，人們已經(jīng)不滿足于傳統(tǒng)的二維和三維表達(dá)形式，因為他們越來越意識到時間維在分析地理對象中的重要性。地理對象具有空間特征、屬性特征和時間特征，而在研究它們隨著時間的演變過程時，就必須考慮時間因子，將時間作為表達(dá)地理對象的一個維度。

時態(tài)地理信息系統(tǒng)是在傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加入時間維，將時間域與空間域相結(jié)合，來表達(dá)對象時空演化過程的信息系統(tǒng)。因此，時態(tài)地理信息系統(tǒng)在經(jīng)濟、社會、環(huán)境等各個領(lǐng)域都會起到非常重要的作用，并會得到長足的發(fā)展。

一、時態(tài)地理信息系統(tǒng)概述

地理信息系統(tǒng)既是一門學(xué)科也是一種技術(shù)，從學(xué)科角度上講，它是一門綜合性的學(xué)科，將地理學(xué)與地圖學(xué)結(jié)合，研究地理數(shù)據(jù)的表達(dá)與分析問題；從技術(shù)角度上講，它是在計算機軟件和硬件的支持下，對整個或者部分地球表層的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。

時態(tài)地理信息系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將時間要素融入進來，描述和分析地理對象的時空演化過程。所以，時態(tài)地理信息系統(tǒng)是一種采集、存儲、管理、分析與顯示地理實體隨時間變化信息的計算機系統(tǒng)，簡稱TGIS。它既包括地理實體的空間特性和屬性特征，也包含其時間特征。它不但描述事物或現(xiàn)象的現(xiàn)時狀態(tài)，還反映它們隨時間的發(fā)展過程和變化規(guī)律。

傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)可以以一維、二維的形式描述和分析地理對象，甚至還可以以三維的形式展現(xiàn)它們，但卻只可以反映地理對象某個時刻的狀態(tài)，不能夠反映它們的歷史發(fā)展?fàn)顩r，更不能預(yù)測其未來發(fā)展趨勢。所以，時態(tài)地理信息系統(tǒng)以它獨特的對時間因素的分析能力成為地學(xué)研究及其他領(lǐng)域的重要力量。

1978年，一位美國學(xué)者對TGIS應(yīng)用做了最早的嘗試，他建立了一個層次數(shù)據(jù)模型，用以描述縣界的演變過程，雖然結(jié)果不是很理想但卻在傳統(tǒng)的GIS中很好的融入了時間因素。此后，許多國內(nèi)外學(xué)者相繼對TGIS進行了大量的研究，獲得了大量的研究成果。其中，提出了多種時空數(shù)據(jù)模型，如：序列快照模型、基態(tài)修正模型、時間空間立方體模型等；建立了多種類型的時態(tài)地理信息系統(tǒng)，如：基于TGIS的西藏土地利用與動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)等。隨著信息技術(shù)與計算機技術(shù)的發(fā)展，TGIS在各行各業(yè)中充當(dāng)?shù)慕巧絹碓街匾?，它的研究價值也會越來越大，所以，發(fā)展前景是非?？捎^的。

二、時態(tài)地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)憑借著它科學(xué)的數(shù)據(jù)管理、強大的空間分析功能已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，它應(yīng)用廣泛，涉及資源管理與配置、環(huán)境保護與評估、災(zāi)害監(jiān)測與防治、土地利用與管理、交通運輸、城市規(guī)劃、公共設(shè)施建設(shè)與管理、軍事、農(nóng)林、水利、商業(yè)金融等等幾乎所有的領(lǐng)域。而時態(tài)地理信息系統(tǒng)主要應(yīng)用于時間特征較明顯的地理對象，通過分析其變化過程，總結(jié)變化規(guī)律，預(yù)測變化趨勢。時間是自然界無所不在的客觀屬性，所有事物和現(xiàn)象都具有相應(yīng)的時間特征。所以，時態(tài)地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用也非常廣泛，它在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與防治、海平面變化、海島保護與利用、土地管理與動態(tài)監(jiān)測、城市規(guī)劃、地籍管理、旅游業(yè)、環(huán)境保護、資源管理等諸多領(lǐng)域起著重要的作用。下面介紹幾種典型的應(yīng)用：

1、時態(tài)地理信息系統(tǒng)在地面沉降監(jiān)測中的應(yīng)用

地面沉降已經(jīng)有幾十年的歷史，它是隨著時間緩慢變化的，其危害也是多種多樣的，其中最典型的是地裂縫，它嚴(yán)重的破壞道路、管線及建筑物等與人們生活息息相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施，給人們的生活帶來了極大的不便，所以有必要對地面沉降進行研究。

傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)，可以對地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)進行科學(xué)有效的管理；可以選擇一個點，以時間為橫軸以它的高程為縱軸畫出點的沉降走勢圖，以反映該點在某個時間段內(nèi)的變化情況；也可以利用形變值來模擬三維場景反映不同區(qū)域的形變情況，但是卻不能動態(tài)的展示整個區(qū)域地面沉降變化過程。而借助時態(tài)地理信息系統(tǒng)，可以很好的將時間因子融入到系統(tǒng)，開發(fā)一個地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，來管理地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，其主要的功能就是動態(tài)的展示地面沉降變化過程。

首先根據(jù)不同時刻地表的高程信息建立地表模型，然后編程依次調(diào)用各個時刻的地表模型，再利用相應(yīng)的插值方法及設(shè)定調(diào)用模型觸發(fā)的時間間隔，這樣就能連續(xù)顯示不同時刻的地表模型。根據(jù)地面沉降的時間，播放其對應(yīng)的地表模型片段，這樣就把時間域和空間域很好的結(jié)合起來了。借助時態(tài)地理信息系統(tǒng)，模擬地面沉降變化過程，有助于了解地面沉降的歷史變化情況；有助于總結(jié)地面沉降規(guī)律；有助于分析地表沉降機理，進而選擇一個合適的預(yù)測模型，預(yù)測地面沉降的未來發(fā)展趨勢，為地面沉降的防治工作提供理論和實際依據(jù)。

2、時態(tài)地理信息系統(tǒng)在旅游業(yè)中的應(yīng)用

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，旅游業(yè)也日漸蓬勃起來，但旅游業(yè)的發(fā)展勢必產(chǎn)生一些弊端，其中最明顯的就是管理難度加大。旅游信息中帶有明顯的空間特征、時間特征和屬性特征，時態(tài)地理信息系統(tǒng)若能很好的分析這幾種特征，勢必會對解決管理上的難題有所幫助。時態(tài)地理信息系統(tǒng)在旅游業(yè)中的應(yīng)用分為兩個方面，一方面是從管理者的角度出發(fā)，另一方面是從游客的角度出發(fā)。

從管理者的角度，他們希望通過某種方法尋找游客在景點活動的時空特征和心理特點，而時態(tài)地理信息系統(tǒng)可以捕獲這些信息。根據(jù)遙感影像圖，矢量化一張包括景點中各種地物（地物包括：道路、建筑物、湖泊等）的地圖，采用問卷調(diào)查的方式對游客在景點的活動的時序性進行調(diào)查，即調(diào)查不同時間段內(nèi)游客所處的大體位置。

將統(tǒng)計的總體數(shù)據(jù)和矢量圖導(dǎo)入到預(yù)先設(shè)計好的數(shù)據(jù)模型，并利用ArcGIS可視化，就可以直觀地反映不同時間段景點各個位置的游客數(shù)量，分析在不同時間段游客趨于去哪些地方，這樣管理者就可以了解游客在景點活動的時序性，了解他們的心理特征，進而找到自身存在的不足之處，并做出相應(yīng)的調(diào)整。

從游客角度，每個游客都希望自己在最合適的時間觀看或體驗最好的東西，所以從游客角度出發(fā)，管理者可以提供給游客景點的電子地圖，使游客足不出戶就能選擇自己最合適的時間和最合適的地點。借助GIS平臺，融入時間因子，電子地圖可以生動、實時的反映景點的具體情況，包括不同季節(jié)不同時間景點的面貌，這樣游客可以有選擇的去觀賞和體驗。通過時態(tài)地理信息系統(tǒng)對旅游信息的描述、統(tǒng)計、展現(xiàn)和分析，管理者可以輕松的獲取自己需要的信息，并可以利用GIS進行決策，這樣就大大減小了管理難度。

結(jié)束語：

時態(tài)地理信息系統(tǒng)剛興起不久，無論是從理論上還是從技術(shù)應(yīng)用上，都得到了快速的發(fā)展，它以科學(xué)的數(shù)據(jù)管理、強大的空間分析以及獨特的對時間特征的表達(dá)能力，成為了環(huán)境保護、土地管理、城市規(guī)劃、地質(zhì)災(zāi)害等重要領(lǐng)域的中堅力量，推動了經(jīng)濟社會的發(fā)展，更推動了地理信息系統(tǒng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉蕓，劉小晶，羅慧芳等. 基于TGIS的大學(xué)生校園時空模型的分析與應(yīng)用——以華中師范大學(xué)為例[J].測繪與空間地理信息，2013，01.

[2]鄧文勝，關(guān)澤群，魏欣. 旅游信息化與TGIS應(yīng)用研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2004，05.

[3]王家耀，魏海平，成毅等. 時空GIS的研究與進展[J]. 海洋測繪，2004，09.

[4]王小兵，孫久云.地理信息系統(tǒng)綜述[J].地理空間信息，2012，02.

[5]王賀封. 時空數(shù)據(jù)模型及TGIS研究[J].測繪與空間地理信息，2006，08.

[6]湯國安，劉學(xué)軍，閭國年等.地理信息系統(tǒng)教程[M].北京：高等教育出版社，2007.