江冬冬

摘 要 文章從GIS基本功能、構(gòu)成特點(diǎn)出發(fā)歸納、總結(jié)GIS應(yīng)用的幾個方面，并詳細(xì)舉例說明GIS在國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞 地理信息系統(tǒng) 空間測繪數(shù)據(jù) 數(shù)學(xué)模型

中圖分類號：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1地理信息系統(tǒng)在國內(nèi)外研究應(yīng)用

盡管現(xiàn)存的地理信息系統(tǒng)軟件很多，但對于它的研究應(yīng)用，歸納概括起來有兩種情況：一是利用GIS系統(tǒng)來處理用戶的數(shù)據(jù)；二是利用它的開發(fā)函數(shù)庫二次開發(fā)出用戶專用的地理信息系統(tǒng)軟件。目前已成功地應(yīng)用到了包括資源管理、自動制圖、設(shè)施管理、城市和區(qū)域的規(guī)劃、人口和商業(yè)管理、交通運(yùn)輸、石油和天然氣、教育、軍事等九大類別的一百多個領(lǐng)域。在美國及發(fā)達(dá)國家，地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用遍及環(huán)境保護(hù)、資源保護(hù)、投資評價、城市規(guī)劃建設(shè)、政府管理等眾多領(lǐng)域。近年來，隨著我國的迅速發(fā)展，加速了地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的進(jìn)程，在城市規(guī)劃管理、交通運(yùn)輸、測繪、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、制圖等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

2地理信息系統(tǒng)在地理空間數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用

對多種方式錄入的地理數(shù)據(jù)，以有效的數(shù)據(jù)組織形式進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理、更新、維護(hù)，進(jìn)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(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與GIS中數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)相比在對地理空間數(shù)據(jù)的管理上存在兩個明顯的不足：一是缺乏空間實(shí)體定義能力；二是缺乏空間關(guān)系查尋能力，這使得GIS在對空間數(shù)據(jù)管理上的應(yīng)用日趨活躍。如ARC/INFO在公路管理中的應(yīng)用；ARC/INFO在對市政設(shè)施管理中的應(yīng)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(chǔ)圖形數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)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?xì)狻⒐こ坦芫€）以及測量控制網(wǎng)、規(guī)劃路等基礎(chǔ)測繪信息，形成一個測繪數(shù)據(jù)的城市地下管線信息系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了對地下管線信息的全面的現(xiàn)代化管理，為市政工程設(shè)計(jì)與管理部門、城市交通部門與道路建設(shè)部門等提供地下管線及其它測繪部門的查詢服務(wù)。

3 GIS在綜合分析評價與模擬預(yù)測中的應(yīng)用

（1）GIS不僅可以對地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、存儲和提取，還可以得到綜合分析評價結(jié)果，如GIS在焦作東部礦區(qū)煤礦底板突水預(yù)報(bào)中的應(yīng)用；GIS在土地信息和土壤保護(hù)中的應(yīng)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(tǒng)通過收集耕地面積、濕地分布面積、季節(jié)性洪水覆蓋面積、土壤類型、專題圖件信息、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)等信息，建立了潛在威斯康星地區(qū)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(shù)，L為坡長，S為坡度參數(shù)，C為耕地面積，P為管理參數(shù)），探討了土壤惡化的機(jī)理，提出了合理的方案，達(dá)到土壤保護(hù)的目的，還可以利用它對土地進(jìn)行長期的動態(tài)研究，避免土質(zhì)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(guān)數(shù)據(jù)，達(dá)到綜合分析評價及模擬預(yù)測結(jié)果。

（2）GIS的空間查詢和空間分析功能的應(yīng)用。為了便于管理和開發(fā)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(shù)據(jù)進(jìn)行分析和指標(biāo)量算。這種應(yīng)用以原始圖為輸入，而查詢和分析結(jié)果則是以原始圖經(jīng)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(shù)變換。這種空間變換包括疊置分析、緩沖區(qū)分析、拓?fù)淇臻g查詢、空集合分析（邏輯交運(yùn)算、邏輯并運(yùn)算、邏輯差運(yùn)算）。這方面應(yīng)用例子有很多，例如在城市規(guī)劃過程中，對城市中救護(hù)車、救火車的分布位置以及行車路線和控制的規(guī)劃；在地學(xué)方面，MAPGIS在油氣勘探中和在成礦預(yù)測中的應(yīng)用等等。

（3）運(yùn)用GIS系統(tǒng)，建立起專題信息系統(tǒng)和區(qū)域信息系統(tǒng)。專題信息系統(tǒng)如水資源管理信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)、草場資源信息系統(tǒng)、水土流失信息系統(tǒng)和目前上海正在建立的長途電信局GIS系統(tǒng)等等。這類信息系統(tǒng)具有有限目標(biāo)和專業(yè)特點(diǎn)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)項(xiàng)的選擇和操作功能是為特定的專門目的服務(wù)。區(qū)域信息系統(tǒng)如加拿大國家信息系統(tǒng)、美國Oakridge地區(qū)模式信息系統(tǒng)等等。這類信息系統(tǒng)主要以區(qū)域綜合研究和全面的信息服務(wù)為目標(biāo)，其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)項(xiàng)多，功能齊全，通常具有較強(qiáng)的開放性。這兩種信息系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)完整性和系統(tǒng)性。

（4）GIS中屬性數(shù)據(jù)的綜合及融合。在現(xiàn)有的GIS中，屬性數(shù)據(jù)只是用于檢索和查詢或簡單統(tǒng)計(jì)，難以深入的分析，難以發(fā)掘隱含在其中的模式和規(guī)律。在眾多項(xiàng)的屬性數(shù)據(jù)中，有時將幾個屬性項(xiàng)的屬性數(shù)值加以綜合，構(gòu)成一個具有某領(lǐng)域特定意義的新屬性項(xiàng)新屬性值，這種綜合是經(jīng)過嚴(yán)密的綜合分析，用數(shù)量表示某領(lǐng)域問題的綜合概念和結(jié)果特征。國家科委九五攻關(guān)項(xiàng)目“緊缺礦產(chǎn)資源開發(fā)評價系統(tǒng)”中，我們對研究區(qū)進(jìn)行合理網(wǎng)格大小劃分后，利用GIS空間分析功能，求得每個網(wǎng)格單元的各地層、巖體、脈體的面積及相應(yīng)的面積百分?jǐn)?shù)、各斷裂的長度、方向等眾多的屬性數(shù)值。在此基礎(chǔ)上，用特定意義數(shù)學(xué)模型計(jì)算出三個綜合屬性值，分別為相對熵、斷裂的優(yōu)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(guān)系。

總之，GIS為人類由客觀世界到信息世界的認(rèn)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(fā)展和轉(zhuǎn)化，創(chuàng)造了空前良好的條件和環(huán)境。endprint