地理信息系统基本技术与发展探讨

地理信息系统基本技术与发展探讨

姚姝娟

内蒙古自治区测绘地理信息中心，内蒙古呼和浩特， 010010

摘要：地理信息系统在中国的生产中起着非常重要的作用。本文对我国地理信息系统进行具体分析，对我国地理信息系统的结构和功能进行深入研究，有效提高我国地理信息系统的开发和利用水平，对我国地理信息系统的现状也详细进行了讨论。基于此，本文研究了地理信息系统的具体结构和功能，并以此为基础，研究了地理信息系统的基本技术和未来发展趋势。

关键词：地理信息系统；基本技术；发展趋势

引言

1. 地理信息系统的基本概述

（一）定义

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）又称为“地学信息系统”。是一种特定的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。GIS是一门综合性学科，结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学，已经广泛的应用在不同的领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统，基于计算机可以对空间信息进行分析和处理。GIS技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作集成在一起。

（二）基本组成

GIS可以分为以下五部分：

人员，是GIS中最重要的组成部分。开发人员必须定义GIS中被执行的各种任务，开发处理程序。熟练的操作人员通常可以克服GIS软件功能的不足，但是相反的情况就不成立。最好的软件也无法弥补操作人员对GIS的一无所知所带来的负作用。

数据，精确的可用的数据可以影响到查询和分析的结果。

硬件，硬件的性能影响到软件对数据的处理速度，使用是否方便及可能的输出方式。

软件，不仅包含GIS软件，还包括各种数据库，绘图、统计、影像处理及其它程序。

二、当代地理信息系统的基本技术

地理信息系统(GIS)是一种具有信息系统空间专业形式的数据管理系统。在严格的意义上，这是一个具有集中、存储、操作、和显示地理参考信息的计算机系统。主要的技术手段包括：

（一）数字化技术：

输入地理数据，将数据转换为数字化形式的技术。

就目前的研究进展而言，将扫描得到数据转换为GIS数据库要求的点、线、面、拓扑关系属性等形式在短期内没有实现的可能。所以，矢量化方法实现的较为实际的途径只有交互式的地图识别。目前，GIS的输入主要的依赖非地图形式，遥感技术就是非地图形式的代表，很多重要数据的传输都依靠遥感技术实现，在这个过程中，许多成熟的GIS产品也就应运而生。MAPGIS就是其中的代表之一，它拥有完备的图象处理子系统，能准确无误的处理输入的图像。与此同时，为大家所熟悉的GPS技术也是GIS的另一大发展，运用GPS技术可以迅速、精确地定位在全球空间的任何一个位置。因而，GPS在紧急事件处理、环境和资源监测、管理等方面发挥着重要的作用。

（二）存储技术

将这类信息以压缩的格式存储在磁盘、光盘、以及其他数字化存储介质上的技术；

栅格数据和矢量数据是GIS中的两大类数据，如何储存和管理这两大类数据是GIS的根本问题。尽管科技一直在快速发展，但在目前，能够快速准确地处理该类图像的计算机处理器尚未研究出来。GIS的数据储存所采用的分层技术是其特别之处。这种技术根据地图的不同特征，将完整的地图按特征分为多层。这就要用户有良好的反应速度，因为在交换过程中不是完整的地图，而是通过不同的图层展现的。影响其他高层功能实现效率的地理数据存储是GIS中最基本的技术，它对高层现实效率的影响最终会影响到GIS的工作。

（三）空间分析技术

对地理数据进行空间分析，完成对地理数据的检索、查询，对地理数据的长度、面积、体积等的量算，完成最佳位置的选择或最佳路径的分析以及其他许多相关任务的方法；

地理数据通过借鉴CAD和通用数据库中的成熟技术对GIS中的数据管理，完成数据的增添、删除、修改等一系列的基本操作。但起到对物体有描述作用的GIS中的数据图形和属性是紧紧相连的，对其中任何一种的改动都会影响另外一种，因此，在某种程度上来说，改动就降低了GIS的操作效率。而GIS得到充分运用的最主要的原因则是其对地理数据的空间分析功能。借助GIS空间分析功能，一些重要的结论可以很轻易的推理出来。谈及GIS的空间分析功能，主要有一下两类：矢量数据空间分析和栅格数据空间分析。空间数据查询和属性分析，多边形的重新分类、边界消除与合并，点线、点与多边形、线与多边形、多边形与多边形的叠加，缓冲区分析等都属于矢量数据空间分析。而栅格数据空间分析功能则包括：记录分析、叠加分析、区域操作、统计分析。

（四）可视化技术

用数字、图像、表格等形式显示、表达地理信息的技术。地理信息系统中的空间信息可视化从表现内容上来分，有地图（图形）、多媒体、虚拟现实等；从空间维数上来分有二维可视化、三维可视化、多维动态可视化等。

三、地理信息系统的发展趋势

（一）地理信息建模系统

大部分的问题都无法直接使用地理信息系统的空间分析的功能来进行解决。因为很多领域都有其较为独特的模型，因此这个时候地理信息系统就需要使用二次开发的工具来解决这些问题。地理信息系统可以有效地使用在一些个别领域当中的不同问题上面，而地理信息系统可以支持这些独有的空间模型，进行自定义的环境模型打造，目前在地理信息系统的空间功能以及相关领域的专用模型具有两种具体的打造方式。第一种就是松散耦合式，也就是说根据其他软件来进行专有模型的打造，第二种就是嵌入式，也就是说按照一些通用功能来使专有模型也可以获得打造。

（二）地理信息系统的三维模型

三维的地理信息系统对于地理信息系统的应用来说是基本的要求，目前大部分的地理信息系统都会提出一些较为简单的显示和操作的功能，但是三维的地理信息系统必须要能够支持真正的三维的数据模型，以及在此基础上的一些技术类的空间数据库。在进行地理信息系统三维空间操作的过程当中，以及在进行分析的过程当中，其最重要的内容就是数据的结构探索，以及数据的管理和地理数据显示方面的内容。

（三）地理信息系统面向对象

地理信息系统提供了可以根据人类思维的模式而获得发展的一种趋势。地理信息技术其最重要的发展目标，就是空间信息的数据库处理，可以有效地为空间信息的描述提出更加清晰的方式。而地理信息系统其主要的优势，是能够将地球表面的物体根据一定的形式进行封装，但是并不是根据复杂的关系进行储存，所以说其系统结构相对而言比较稳定，表现也比较清晰，其次是地理信息系统，可以根据对象的具体方式解决分层的障碍，同时也可以根据对象的具体结构，地理信息系统能够有效地对复杂的地表物体进行处理和分析。也可以根据不同对象的思想来提高整个地理信息系统的扩充性。

结语

近年来，地理信息系统发展迅速，有着巨大的发展和变化。地理信息系统从最初特定的应用系统到目前立的学科。从理论上看，地理信息科学很容易通过数据库检索，以解决可能的信息问题后，通过有效的数据分析，根据数据库定义制作专业模型。例如，计划、评价模式、军事政策决定模式等，根据模型明确印刷结果，提出建议。地理信息系统在人类生活中起着重要的作用，因此，在未来社会的发展和发展中，地理信息系统处于科技领域，将成为核心技术，获得广泛、普遍的应用。

参考文献：

[1]王珏林. 地理信息系统的基本技术与发展动态[J]. 数码设计, 2020, 9(13):1.

[2]黎旭. 地理信息系统(GIS)发展研究[J]. 数码世界, 2020(1):2.

[3]夏佼, 孔维彬. 地理信息系统的基本技术与发展动态[J]. 地矿测绘, 2020, 3(2):P.169-170.