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地理信息系統概念范文1
【論文摘要】 本文簡要介紹地理信息系統的概念和它的基本功能，列舉地理信息系統在環境管理中的應用，對國內外環境地理信息系統的研究熱點和方向進行闡述，并提出發展環境地理信息系統的策略和建議。
一、地理信息系統的概念
地理信息系統是收集、存儲、管理、綜合分析和處理空間信息和環境信息的計算機軟硬件系統。它是GIS 技術在環境領域的延伸。
地理信息系統在環境管理中的應用的主要功能有:
1、基本功能包括對空間和屬性數據的輸入、存儲、編輯，以及制圖和空間分析等功能。編輯功能允許用戶添加、修改、刪除點、線、面或修改其屬性信息;制圖功能可以靈活多樣地制作和顯示及輸出各種專題地圖，如污染分布圖、水功能區劃圖、環境規劃圖等等，地理要素可放大縮小以顯示不同的細節內容，并能夠測量地圖上線段的長度或指定區域的面積。
2、空間統計分析是指對空間數據庫中的專題數據進行統計分析。包括各種屬性數據的集征數、離散特征數及其分類分級統計等。
3、疊加分析功能允許兩個或多個圖層在空間上比較各空間要素和屬性，分為合成疊加和統計疊加。合成疊加得到一個新圖層，它將顯示原圖層的全部特征，交叉的特征區域僅顯示共同特征;統計疊加可以統計一種空間要素在另一種空間要素中的分布特征。對不同的圖層進行疊加分析，從而獲得各種感興趣信息。
4、緩沖區分析是GIS 的基本空間操作功能之一。例如，某地區有危險品倉庫，要分析一旦倉庫爆炸所涉及的范圍，這就需要進行點緩沖區分析，結合與居民地圖層的疊加分析，可以獲取需要疏散的人口數等等。
綜上所述，空間分析是地理信息系統軟件的核心，空間統計分析、疊加分析、緩沖分析等功能為地理信息系統提供了強大的環境分析功能與廣闊的應用空間。隨著其功能的不斷完善和發展，地理信息系統將為環境各部門提供一個功能強大的空間信息服務和管理工具，成為各部門日常工作不可或缺的工作手段。
二、地理信息系統在環境管理中的具體應用
由于地理信息系統具有強大的信息服務和管理功能，具有廣泛的應用范圍。具體體現在兩個方面，一是它可以應用在環境管理的各個環節，如區域環境規劃、環境監督管理、區域環境監測及環境評價研究等；二是它可以廣泛應用在國家、省、市等不同層次的管理。下面簡單介紹一下它的具體應用。
1、電子地圖使環境管理工作變得輕松直觀
由于采用空間數據和數據庫掛接，改變了傳統的信息管理方法，地圖由傳統的靜態紀錄變為信息豐富多樣的動態的電子地圖，實現了數據可視化。它使環境主管部門對各種環境要素的管理變得直觀、簡單和輕松。如通過直接對地圖要素進行查詢，可以獲得環境監測點位、污染源等的空間分布及其與環境敏感區域的空間關系等信息?？梢詫Ω鞣N環境數據進行綜合的統計并分析以及采用直觀的豐富多樣的表現方式進行展示，為環境決策提供科學快捷的支持。
2、強大的環境規劃手段
區域環境規劃是EGIS 應用發展的重點領域之一，目前基于EGIS 的環境規劃模型還處于深化研究階段，將環境應用模型與GIS 集成為一體，可以為環境規劃提供更強大的技術手段。由于應用EGIS 能夠更好地考慮和評價建設項目對環境的影響，因此在建設項目的環境評價中得到廣泛應用。
3、危險物運輸管理
借助GIS 的運行路徑選擇功能，可以對危險物轉移運輸線路進行優化選擇，能避開人口集中居住區、飲用水源地等環境敏感區域制定運輸計劃。并可以通過GPS對危險物的運輸線路進行實時監控。
4、環境模型模擬分析
環境模型在環境決策中有著重要的作用，如可以通過模型模擬出污染事故發生后各個時間的擴散情況，為決策提供科學的參考依據。常用的模型主要有大氣擴散模型、1 維水污染擴散模型、2維水污染擴散模型等等，實現各種模型的模擬結果的生成、2維和3維的顯示等功能。
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5、為數字環保提供技術平臺
數字環保是最近提出來的終極環境管理系統，它是繼數字地球概念提出以后，環保領域提出的新概念，它將是未來十年環保領域信息化建設的終極方向，EGIS 作為數字環保的基礎平臺，將能夠為用戶提供實時動態環境信息服務，也能夠為環境管理者提供決策信息，逐步控制污染，改善環境狀況，提高人民生活水平。
三、發展環境地理信息系統的策略探討和建議
隨著國外EGIS 技術的逐漸成熟和數據采集技術的快速發展，建立環境地理信息系統的條件開始逐漸成熟，而且將成為我國發展GIS的重點領域，從GIS在我國近幾年的發展領域也可以看出這種趨勢。
發展EGIS 應當采用“統一規劃、注重基礎、緊密跟進、高起點開發、協調發展”的發展策略。
1、統一規劃。
為了降低空間數據資源采集和管理的成本，為了適應未來發展的需要，必須在多方部門的參與下，統一規劃和構建EGIS 的發展框架。
2、注重基礎。
在統一規劃的思路和明確的發展框架下，不斷加強基礎空間數據庫和基礎環境數據庫的積累與建設。
3、緊密跟進、高起點開發、協調發展。
在技術上緊密跟進國外先進的GIS 技術，高起點進行系統開發，與我國的信息產業發展速度相協調，共同發展適合我國國情的EGIS。
當前我國各地許多部門雖然已經開展了EGIS的研究與開發，但這些開發均是出于本部門的需要，很少考慮到將來部門之間的數據交流和共享，加上沒有全國性的EGIS 發展框架和數據標準，數據的通用性將成為影響EGIS 開發的關鍵因素，建議有關部門及時組織開展EGIS 發展體系和框架標準的研究。
四、結束語
地理信息系統是近二十年來迅速發展的信息技術的重要組成部分，它的應用已經從早期的礦產資源管理拓展到與空間地理相關聯的更廣泛的領域，特別是在環境領域，原有的多種環境信息處理技術(環境模型、環境規劃分析) 正在與地理信息系統融合，逐漸形成具有強大功能并具有環境特征的地理信息管理系統，即環境地理信息系統( EGIS) 。它將成為各個環境管理部門日常信息處理不可缺少的新工具。它將徹底改變傳統的信息處理方式?？梢哉f它是環境管理進入信息時代的標志。
參考文獻
[1]張清宇、田偉利、沈旭，環境管理信息系統[M]，北京:化學工業出版社，2005
[2]王萌，城市地理空間信息共享與管理辦法研究[D]，中國優秀碩士學位論文全文數據庫，2008
地理信息系統概念范文2
【關鍵詞】地理信息系統集成平臺框架結構GIS數據集成平臺GIS模型集成平臺可視化建模工具
1引言
近年來，隨著GIS應用的廣泛和深入建立了一大批地理信息系統。隨著網絡技術的發展和實際的需要，這些分散的系統要求集成運行，以實現信息共享，提高運行效率。在國家“八五”攻關中就開展了這方面的研究[1，2]，在“九五”攻關中對系統實用化和運行業務化提出了更高的要求。地理信息系統集成的重要性得到普遍的認識[3，4]。
地理信息系統集成可以分為兩個層次，一個是地理信息之間相互關系的概念層次集成，側重于地理信息的空間分析；另一個是不同數據和模型之間組織和管理的技術層次集成。本文所指的地理信息系統集成主要指后者意義上的集成。
在計算機集成制造（ComputerIntegratedManufactureSystem，CIMS）領域，集成基礎結構或集成平臺的概念得到廣泛的應用，集成平臺被認為是實現企業信息集成、功能集成所需的基本信息處理和通信公共服務的集合[5]。IBM公司基于系統使能器（Enabler）的集成平臺在企業應用中獲得極大成功[6]，中國在CIMS應用中也廣泛使用集成平臺技術[7]，收到巨大的經濟和社會效益。
文獻[8]中作者論述了地理信息系統集成的概念、內涵和必要性，地理信息系統集成平臺的功能和特點。本文借鑒CIMS的經驗，結合信息技術的新發展，提出了基于客戶/服務器的地理信息系統集成總體結構，基于元數據的地理信息系統數據集成平臺和基于關系數據庫的地理信息系統模型集成平臺和可視化構模工具方法。
2地理信息系統集成分析
回顧地理信息系統的發展過程，可以看出地理信息系統的集成在技術上可以分為如下幾種形式：
（1）同一GIS軟件系統不同模塊之間或不同系統之間采用Import/Export的文本文件交換形式。這是最簡單也是效率最低的一種方式，它適用于任意系統之間的數據和模型集成。
（2）大型商業GIS軟件如ARC/INFO具有一致的數據模型和數據結構，提供二次開發語言，構成軟件開發平臺。不同模塊之間可以采用二進制進行數據交換（如Arcedit和Arcplot），具有密切關系的不同GIS軟件系統之間也可以采用這種方式（如ARC/INFO和ERDAS）。在這種模式下用戶除了在操作系統的基礎上開發應用模型被宿主系統調用外，其它所有的操作只能建立在這個商業軟件平臺基礎上，不同的商業軟件平臺一般無法直接進行數據共享和功能互補。
（3）采用應用程序接口（API）的形式進行集成。如ARC/INFO提供RPC接口實現客戶端與服務器端的通訊，提供ARC/INFO與ARCVIEW的集成。同時用戶可以遵循RPC規范開發應用模塊以實現系統集成。ESRI提出的分布式計算環境（DistributedComputationEnvironment）也是基于API的思想。
（4）對象連接與嵌入（OLE）的自動化功能（Automation）提供了對象之間的互操作功能，一些最近開發的商業GIS軟件如Mapinfo公司的MaplnfoProfessional和GoldenSoft公司開發的Surfer，都提供OLEAutomation，用戶可以將該軟件作為一個對象嵌入自己的系統。
（5）最近發展起來的對象—關系數據庫技術（ORDBMS）將空間數據作為一種數據類型直接集成進入數據庫系統，用戶可以在這種平臺上直接管理矢量空間數據、遙感圖像數據和普通關系數據，可以利用這種數據庫平臺的API開發GIS應用系統。
（6）OPENGIS組織采用COBRA標準，了其簡單特征規范（SimpleFeaturesSpecification）1.0版本作為開放地理信息系統的基礎，這無疑是地理信息系統軟件向開放和互操作發展的重要方向之一，但這種方式需要從底層重新開發GIS軟件，在短期內很難直接應用于工程實踐。
在以上地理信息系統集成的各種形式中，都存在如下的問題需要解決。
（1）地理信息采集和應用的分布性特點決定了地理信息系統的分布性，地理信息系統集成需要一種分布式空間數據管理和分析模型的相互通訊機制。這種機制既可以適應在目前比較成熟的基于數據文件交換形式（如（1）和（2）），又可以為以后基于API（如（3）和（5））面向對象的地理系統集成（包括（4）—（6））提供發展余地。
（2）地理信息涉及不同的時間、空間和屬性，需要有一種有效的地理數據管理的機制，并提供數據融合的能力。
（3）地理分析模型與多種地理數據發生聯系，不同模型之間有復雜的串并聯關系，模型的組織與管理是需要解決的另一個重要問題。
基于以上的分析，本文提出了基于客戶/服務器機制的地理信息系統集成總體結構，基于元數據的數據庫集成平臺和基于關系數據庫管理系統的模型集成平臺，以及在系統總體結構和數據庫集成平臺、模型集成平臺的基礎上進行可視化建模以輔助空間決策的方法和技術。
3基于客戶/服務器的地理信息系統集成總體結構
近年來，客戶/服務器（Client/Sever，C/S）體系結構在分布式系統中得到了廣泛的應用。盡管這種模式至今還沒有一個完整的權威性定義，但人們對這個概念的基本看法是一致的。在C/S結構下，一個或更多個客戶機和一個或更多個服務器，以及下層的硬件網絡、操作系統和支撐平臺進程間通信系統，共同組成一個支持分布式計算、分析和表示的系統，在該模式下，應用分為前端的客戶部分和后端的服務器部分?？蛻舴桨l出請求，網絡通信服務系統將請求的內容傳到服務器，服務器根據請求完成預定的操作，然后把結果送回客戶。
地理信息系統集成平臺引入客戶/服務器機制后，可以將地理信息系統集成定義為兩層C/S結構（圖1）。前端用戶和數據庫集成平臺、模型庫集成平臺、應用模型構成第1層C/S結構，集成平臺和應用模型與商業軟件構成第2層C/S結構。客戶端負責引導用戶輸入數據源、功能要求和模型選擇，以及有關輸入輸出選擇項，將這些信息提交模型集成平臺服務器和數據集成平臺服務器。模型集成平臺服務器負責在模型庫中檢索符合用戶功能要求的模型，并支持模型的組合和建立新的模型，然后將這些模型（包括模型庫中已有的和通過宏語言或API新建的）對數據的要求提交數據集成平臺服務器，其功能請求轉化為RS服務器、GIS服務器、RDBMS服務器可以實現的基本操作并提交給這些服務器。數據集成平臺服務器、RS、GIS、RDBMS服務器操作結果將返回給模型集成平臺服務器，進而返回給客戶端。
當客戶端有特殊的顯示、制圖要求時，模型集成平臺服務器將負責根據用戶的要求調用其它服務器來實現；如果客戶端要求將模型運行的結果進入數據庫時，模型集成平臺將向數據集成平臺服務器發出請求，完成在數據庫中的注冊。數據集成平臺服務器除了接收模型集成平臺發出的請求外，還可以直接響應按照時間、空間和屬性信息數據查詢的要求，在空間框架的基礎上實現多元數據的融合，數據集成平臺的功能也是調用RS、GIS、RDBMS服務器的功能來實現的。模型與數據庫之間、模型與模型之間即可以采用IMPORT/EXPORT的文件交換形式（如ARC/INFO的E00格式等），也為將來全部過渡到API的內存交換形式（如DLL，OLE，ActiveX，COBRA等）提供可能。
這種設計使得系統只考慮軟件的功能而不會過分依賴于具體的軟件平臺，因此系統具有良好的可擴充性，無論采用商業軟件還是采用國產軟件，只要具有該項功能可以作為服務器，服務器軟件類型的變化都不會影響系統結構，便于將來采用國產軟件和系統的升級換代。
4基于元數據的地理信息系統數據集成平臺
地理信息系統概念范文3
關鍵詞：中學教學；地理信息系統；應用
傳統意義上，中學的地理教學，教師一般更加側注重對學生記憶能力的訓練，而這對中學生的學習興趣與能力的鍛煉與培養并不能起到預期的推動作用，那么如何有效地幫助學生進行地理學科的學習，逐漸成為地理教學中面臨的重要課題。
一、地理信息系統的基本特征
地理信息系統是一種空間與屬性信息的有效結合，可以通過空間或者屬性兩個分屬方面進行相應的檢索查詢和分析，并且可以對分析的結果進行高效準確的表達，實現地理數據的可視化效果。地理信息系統在管理數據時采取層的概念組織，可以對一張圖進行多方面的應用。除此之外，地理信息系統可以根據不同的情況對層次進行劃分和疊加分析，選擇特定的區域部分進行緩沖區分析，實現地理空間的分析職能。
二、將地理信息系統應用到中學地理教學中的必要性
1.地理信息系統的優越性
首先，地理信息系統由其自身技術特點決定，具有直觀的數據可視化功能與效果，此外能夠與互聯網或者一些虛擬現實技術進行結合，從而發揮更好的技術作用，形成空間數據的高度表現力。其次，地理信息系統通過疊加分析和緩沖分析以及數值統計等，可以讓學生對地理空間擁有更為明確的認識，培養學生自主分析的能力。最后，地理信息系統具有較好的制圖能力，在進行教學時可以自主地進行地圖的繪制，具有多維化和共享性等優勢，遠非傳統的地理掛圖可比。
2.有利于培養學生的創新思維
我國的《中學地理教學大綱》對培養中學生的創新思維給予了明確的規定與要求，這對地理教學質量的優化與提升具有關鍵性的意義，使培養中學生的創新意識與思維成為中學地理課堂教學中首要的任務和目標，在課堂教學中，教師應對此引起高度的重視。地理信息系統可以通過與多媒體技術的結合形成一定的視覺和聽覺效果，同時，地理信息系統以其特有的運動圖像可以有效地幫助學生進行思維的擴散，自主進行思考和分析，使學生自己動手動腦進行地理課程的學習，有利于學生創新思維的培養和教學質量的提高。
3.數字化時展需要
隨著科學技術的進步和信息技術的發展，人類已經逐漸進入數字化時代，許多新生代詞匯也相繼產生。在信息技術飛速發展的今天，世界各個國家和地區都在不斷地增加數字化系統工程建設的投入，作為最具發展前景的信息技術之一，地理信息系統的應用成為一項重要的研究課題。隨著數字化時代的發展，網絡地圖和電子地圖等逐漸成為人們日常生活中重要的部分，將地理信息系統應用到中學地理教學中，可以使學生更為方便快捷地獲取學習資料，有利于教學質量的提升。
三、中學地理教學中地理信息系統的應用
1.實現自主制圖和空間查詢
相對于傳統的地理教學掛圖，地理信息系統能夠更加清晰地反映教師提出的問題，而且不會像掛圖一樣輕易損壞，教師在教學時可以通過地理信息系統進行自主制圖，更清晰地現實教學的內容和主題融入多媒體教學中。同時，地理信息系統可以實現雙向查詢，比如，在教學我國的省級規劃時可以將每個省份用動態閃爍的方式顯示出來，并對各個省份的屬性進行相應的設置，可以幫助學生加深印象，提高學習的感性認識和學習興趣。
2.豐富知識教學
地理信息系統可以使教師和學生改變傳統的觀念認識，以全新的心態進行探索和學習，培養學生全面的、高層次的思維理念。地理信息系統的應用，使得個性化學習的開展大大增加，教師在確定研究課題之后，學生就可以通過地理信息系統數據庫進行相應的研究性學習，從更多的方面了解研究內容，有利于豐富知識教學，提高學生的學習能力以及教學質量和水平。
3.教學組織的變化
在傳統的中學地理教學中，進行課堂教學都是以教師言傳身教為主，地理信息系統的應用，使教學的組織方式發生了重大的變化。相對于傳統的地理教學，地理信息系統可以使學生通過互聯網的方式進行自主學習和研究，使學習的環境不再僅僅局限于課堂，即便是在家里也可以通過地理信息系統進行資料的收集和分析，使教學組織方式取得了重大的突破和創新。
隨著科技的進步，地理信息技術也得到不斷發展。這也直接導致地理信息系統在地理課堂中發揮的作用越來越明顯，將地理信息系統巧妙地應用到中學地理教學中，可以更有效地提高地理課堂教學的質量和水平，更有利于學生創新思維的養成，使得教學緊緊跟隨時代的步伐，不斷提高教學質量。
參考文獻：
[1]李娟.地理信息系統在中學地理教學中的應用[J].新課程（教研），2011（6）.
地理信息系統概念范文4
城市地理信息系統(UGIS)是地理信息系統的一個重要分支,是一種運用計算機軟硬件技術和網絡技術,實現對城市各種空間、非空間數據的輸入、存儲、檢索、查詢、處理、分析、顯示和提供應用,并以處理城市各種空間實體及其關系為主題的系統。城市地理信息系統是城市基礎設施之一,也是一種城市現代化管理、規劃和科學決策的先進工具。
一、城市地理信息系統的發展
隨著現代經濟的迅速發展,城市規模不斷擴大,海量的空間信息和屬性信息需要用GIS對之進行存儲和有效的管理,城市地理信息系統不僅用來收集、存儲、檢索城市化過程,更主要的是用來輔助城市發展,評估、規劃和決策城市的未來。因此,城市地理信息系統在城市經濟建設和人民日常生活中有著極為廣泛的應用。
上世紀90年代后期開始,隨著“數字地球”、“數字城市”概念的提出,城市地理信息系統作為“數字城市”的重要基礎設施得到了高度的重視,并開始快速發展。在“十五”期間,我國便在數字城市和城市信息化建設方面做了大量的工作。
城市地理信息系統具有什么樣的內容和功能,主要取決于城市現代化的進程和社會需求的水平。目前,“數字城市”建設已被列入信息產業和城市基礎設施“十一五”期間發展戰略重點?！皵底殖鞘小苯ㄔO的開展,將對城市地理信息系統提出更多的需求,從而為城市地理信息系統帶來新的跨越式的發展。
城市地理信息系統是“數字城市”的重要基礎設施之一。隨著現代化經濟的迅速發展,城市的規模不斷擴大,城市作為一個巨大系統其子系統日益增多,子系統間的相互關系日益復雜。要把對城市的每個感興趣的空間目標的有關信息記錄下來,信息量極為龐大,巨大空間信息和屬性信息需要用GIS對之進行存儲和有效的管理,用傳統的方式為城市規劃管理和城市發展提供可靠的決策依據變得力不從心。為了快速、靈活而準確地提供各種信息客觀上需要建立城市地理信息系統。
城市地理信息系統是基于城市空間的地理信息系統,是地理信息系統在城市規劃、建設和管理中的綜合應用,因而其內容涉及城市和區域的各種社會、經濟和環境要素以及人類大部分社會活動。城市是人口、資源、環境和社會經濟要素密集的綜合體,是人文和自然高度復合的系統。因此,和一般地理信息系統比較而言,城市地理信息系統具有數據類型多樣、服務對象多層、精度高、現勢性強、模型化、智能化、多功能、與辦公自動化一體化、嚴格的層次結構和高度統一的規范標準等特點。
進入21世紀后,3S技術的發展日益向深度和廣度推進,城市地理信息系統也取得了重要進展,主要表現在以下幾個方面:
1.城市地理信息系統中的數據種類越來越多、精度越來越高、獲取越來越方便快捷。
2.城市地理信息系統標準化進程穩步前進?！冻鞘械乩硇畔⑾到y設計規范》、《基礎地理信息標準數據基本規定》等一系列國標、行標的出臺,從數據上、系統上規范了城市地理信息系統的發展。
3.城市地理信息系統運行的軟硬件和網絡環境得到了極大改善。軟硬件性能比十幾年前提升了數倍,這大大提高了計算處理和分析的效率。
4.城市地理信息系統走向建設服務、信息共享。基于Web Services的信息共享和建設方式已成為主流技術。。
5.三維可視化和虛擬現實技術更加實用化。城市三維可視化技術得到了廣泛應用。
二、城市地理信息系統的展望
隨著城市地理信息系統的深入發展,特別是Google Earth為廣大公眾提供了全新的空間信息服務體驗后,改變了人們認識和了解地球的方式,“數字地球”、 “數字城市”逐漸走向社會大眾。我國政府積極規劃和實施空間信息基礎設施建設,并在此基礎上向企業和公眾提供空間信息服務。“數字城市地理空間框架”被列為國家測繪局重點建設項目,目標是通過在全國若干具有條件的城市,構建城市地理空間信息公共平臺,以促進地理信息資源的充分利用和城市信息化建設。與此同時,各級國土、規劃、市政、環保、城建等行政主管部門也都在自己規劃和管理中自學地引入或整合3S技術。結合業務特點,將空間信息的處理、分析和展示帶入到各自行政和業務管理流程。城市地理信息系統未來發展趨勢主要有以下幾個方面。
1.城市地理信息系統建設速度將快速增長。2008年我國已開展了30多個數字城市建設,2009年我國將開展60到80個數字城市的建設與應用。
2.行業應用將不斷深化。城市地理信息系統是一種決策支持系統,通過大量數據管理及空間分析、網絡分析和綜合應用分析,為各行各業提供對規劃、管理、運營有用的信息,從而滿足各個部門在城市建設、土地、交通、商業、環境等方面對空間信息的需求。
3.公共服務功能將近一步加強。隨著社會經濟不斷發展,社會公眾對公共服務范圍和質量的要求不斷提高,要求政府不斷創新公共服務的發展模式。城市地理信息系統不再只是服務社會部門的系統,也向著公眾服務的方向轉變。
地理信息系統概念范文5
關鍵詞：GIS；發展；演化
一、前言
地理信息系統（Geographic Information System，GIS）是一種專門用于采集、存儲、管理、分析、和表達空間數據的信息系統。其既是表示、模擬現實空間世界和進行空間數據處理分析的“工具”，也可看作是人們用于解決空間問題的“資源”，同時還是一門關于空間信息處理分析的“科學技術”。
二、GIS的提出和迅速發展
50年代，由于電子計算機科學的興起和它在航空攝影測量與地圖制圖學中的應用，使人們開始有可能用電子計算機來收集、存貯和處理各種與空間和地理分布有關的圖形和屬性數據，并希望通過計算機對數據的分析來直接為管理和決策服務，這樣就導致了地理信息系統的問世。
1956年，奧地利測繪部門首先利用電子計算機建立了地籍數據庫，隨后各國的土地測繪和管理部門都逐步發展土地信息系統（LIS），用于地籍管理。1963年，加拿大測量學家R.T.Tomlinson首先提出了地理信息系統這一術語，并建立了世界上第一個GIS—加拿大地理信息系統（CGIS），用于自然資源的管理和規劃。稍后，美國哈佛大學研究出SYMAP系統軟件。但是，由于當時計算機技術水平不高，存儲量小、磁帶存取速度慢，使得GIS帶有更多的機助制圖色彩，地學分析功能極為簡單。當時的系統能實現手扶跟蹤數字化地圖，進行地圖數據的拓撲編輯，分幅數據的拼接，并發展了基于柵格的操作方法。
進入70年代以后，由于計算機硬件和軟件技術的飛速發展，尤其是大容量存取設備—磁盤的使用，為空間數據的錄入、存貯、檢索和輸出提供了強有力的手段。用戶屏幕和圖形、圖像卡的發展增強了人機對話和高質量圖形顯示功能，促使GIS朝著實用方向迅速發展。一些發達國家先后建立了許多專業性的土地信息系統和地理信息系統。GIS這一技術成為一個引人注目的領域。
三、80年代的GIS—地理信息系統（Geographic Information System，GIS）
80年代是GIS在理論、方法和技術上取得突破與趨向成熟的階段。由于大規模和超大規模集成電路的問世，推出了第四代計算機，特別是微型計算機和遠程通訊傳輸設備的出現，為計算機的普及應用創造了條件，加上計算機網絡的建立，使地理信息的傳輸效率得到極大的提高。另外，軟件開發工具的廣泛應用和數據庫技術的推廣，推動了GIS的數據處理能力、空間分析功能、人機交互對話、地圖的輸入、編輯和輸出技術的進一步發展，并逐步走向成熟。GIS的應用從解決基礎設施的規劃（如道路、輸電線等）轉向更加復雜的區域開發問題。當時，GIS已跨越國界，在全世界范圍內全面推廣，應用領域不斷擴大，并與衛星遙感技術結合，開始應用于全球性的問題（如全球變化、全球沙漠化監測等）。因此，國際著名的GIS專家，即前面提到的R.T.Tomlinson認為：“如果70年代是GIS發展的鞏固時期，那么80年代則是國際上GIS發展具有突破性的年代”。這個時期，GIS還保留有地理信息系統（Geographic Information System，GIS）的含義和意思。
四、90年代的GIS—地理信息科學（Geographic Information Science，GIS）
地理信息系統技術的應用大大提高了人類處理和分析大量有關地球資源、環境、社會與經濟數據的能力，而地理信息系統技術及其應用的進一步發展則必須以地球信息機理理論為基礎。陳述彭院士在論述地理信息系統發展時強調了對于地球信息基礎理論的研究，并指出地球信息基礎理論的實質內容：地理信息系統已不僅僅限于物質流與能量流的信息載體，而且包括研究地學信息流程的動力學機理與時空特征、地學信息傳輸機理及其不確定性(多解)與可預見性等；并認為：Geo-Informatics不同于Geomatics，在于這個Info還包括很多地學規律，其分析模型必須以地學為基礎。
Goodchild于1992年提出地理信息科學(Geographic information Science)的概念。地理信息科學主要研究在應用計算機技術對地理信息進行處理、存貯、提取以及管理和分析過程中所提出的一系列基本問題，如數據的獲取和集成、分布式計算、地理信息的認知和表達、空間分析、地理信息基礎設施建設、地理數據的不確定性及其對于地理信息系統操作的影響、地理信息系統的社會實踐等。地理信息科學的提出是地理信息系統技術及應用發展到相當水平后的必然要求，它是在人們不再滿足于僅僅利用計算機技術來對地理信息進行可視化表達及其空間查詢，而強調地理信息系統的空間分析和模擬能力時產生的；它在注重地理信息技術發展的同時，還注意到了與地理數據、地理信息有關的其他一些理論問題，如地理數據的不確定性、地理信息的認知以及社會對于地理信息技術運用于實踐的認可等。由此可見，地理信息科學在地理信息技術研究的同時，還指出了對于支撐地理信息技術發展的基礎理論研究的重要性。 世紀之交，由于地理信息系統的應用日益廣泛，加上航空和航天遙感、全球定位系統、數字網絡(Internet)和地理信息系統等現代信息技術的發展及其相互間的滲透和整合，逐漸形成了以地理信息系統為核心的地球空間信息集成化技術系統，為解決區域范圍更廣、復雜性更高的現代地學問題提供了新的分析方法和技術保證；同時，這些現代信息技術的綜合發展及其應用的日益深廣，掀起了全球變化研究與對地觀測計劃的新高朝，于是時勢造英雄，促使一門新興的交叉學科“地理信息科學”的脫穎而出。這個時期，GIS己經漸變地含有地理信息科學（Geographic Information Science，GIS）的含義和意思。
五、現在的GIS—地理信息服務(Geographic Information Service，GIS)
近年來，隨著地理信息產業的建立和地球數字化產品的普及應用，GIS的發展進入到各行各業乃至各家各戶的用戶時代，成為人們生產、生活、學習和工作中不可缺少的工具和助手。這個時期，社會對GIS的認識普遍提高，需求大幅度增加，地理信息系統已成為許多機構（特別是政府決策部門）必備的工作和決策咨詢系統。國家級乃至全球級的地理信息系統已成為公眾關注的問題，地理信息系統已被列入“信息高速公路”計劃，也是美國前副總統戈爾提出的“數字地球”戰略的重要組成部分。地理信息系統的研究和應用正逐步形成行業，具備了走向產業化的條件。
近來，個人數字助理（Personal Digital Assistant，PDA）、移動電話的普及給新的應用創造了許多機會。這樣的應用有流動工作人員和基于位置服務。流動工作人員，顧名思義，他們工作在遠程位置，如客戶處、分公司或者野外現場。這些工作人員經常要為完成某項任務下載一段所需的數據，在遠端使用這段數據，然后在每天工作結束的時候將改動更新（同步地）到主數據庫上。這種場景的一個重要方面是：客戶端保留有數據，并以離線方式在本地對數據進行操作?；谖恢梅盏氖褂檬墙陙沓霈F的一個重要趨勢，這類服務徹底改變了對用戶地理位置的依賴。隨著全球定位系統（GPS）的應用，可以很容易確定任何一個客戶/使用者的精確位置，并根據用戶的地理位置提出最佳解決方案。基于位置服務的影響和重要性促使開放GIS協會（Open GIS Consortium，OGC）提出了開放位置服務（Open Location Service，OpenLS），希望能夠將地理空間數據和地理操作的資源集成到位置服務和電信基礎設施中去。美國聯邦政府已于2001年10月頒布了規定：所有蜂窩電話的位置在67%的使用時間里必須是可追蹤的，追蹤精度為 125米。這樣，一方面人們總在評述著Internet革命“消滅”了地理的概念，與此同時，對于空間技術的需求卻在不斷增長。位置服務（Location Based Service，LBS）的巨大魅力在于通過固定或移動網絡發送GIS功能和基于位置信息，從而在任何時間應用到任何人、任何位置和任何設備上。當前，LBS已成為科學研究、技術發展和市場開拓領域共同的熱點話題。此時，GIS已朝著地理信息服務(Geographic Information Service，GIS)的方向發展。
六、結 論
地理信息系統概念范文6
論文關鍵詞：高等教育；地理信息系統；課程教學
森林是陸地生態系統的主體，它不僅是生物圈中重要的生產者，在維持全球生態平衡方面起著不可替代的作用：而且是重要的物種、基因庫。但是，人類無序的利用和破壞，不合理的經營等，導致世界范圍內大面積的森林被破壞，森林生產力衰退，景觀多樣性、物種多樣性減少，生態環境不斷惡化等一系列問題，嚴重威脅著人類的可持續發展。因此，森林問題已成為社會普遍關注的問題。為了迅速恢復我國森林植被，改善生態環境，國家出臺了一系列林業方針政策和工程措施。森林資源是林業生態建設的物質基礎，新的目標、新的觀念，要求林業部門必須改變傳統的服務于木材生產的單一的森林資源管理手段和方法，開展新技術、新方法的應用，提高森林經營管理水平。地理信息系統(GIS)技術被認為是資源管理和環境監測的有效手段，正在廣泛應用于農業、林業、地質、環保、交通等領域，如森林資源管理、造林規劃、森林病蟲害預測及災害損失估計等“。安徽省正在建立全省生態公益林地理信息系統，可以預計林業對地理信息系統人才的需要會越來越多。林業生產技術及人才需求的變化，要求林業高等教育必須順應這一實際需要，及時調整本科教育的課程體系。在這一大的社會背景下，我們在林學及其相關專業、研究生課程中開設了“地理信息系統”選修課。在地理信息系統課程教學過程中，我們通過幾年的摸索和實踐，積累了一定的經驗，以期與各位同行共探討。
一、GIS教學中遇到的問題
地理信息系統是一門發展中的新型學科，技術更新與前沿拓展很快，在以該技術為核心的地理信息系統課程教學中我們遇到的突出問題包括：一缺乏教學經驗。在教學內容、實驗安排、教學要求等諸多方面無規范可循，這影響了教學質量的提高：二缺乏與專業結合比較緊密的合適教材。如果有一本既有完整的理論體系又附有與專業相關的事例的好教材，對比較抽象的地理信息系統教學來說，教學效果無疑會更明顯；三缺乏好的師資條件。目前承擔地理信息系統教學的教師多是非地理信息系統專業畢業的，他們對地理信息系統在各自專業上的應用比較熟悉，但缺乏對地理信息系統深層次的了解，因此，迫切需要既有其他學科專業知識又有地理信息系統專業背景的復合型人才來承擔地理信息系統的教學。
二、GIS教學改革措施
(一)選擇合適的教材，編寫教學大綱
我院于1999年開始在林學本科專業開設地理信息系統選修課，總課時36學時，其中理論部分24學時，實驗部分12學時；在課程體系設置上，要求在先期開設計算機、測量、遙感等相關課程的基礎上開設此課。2003年結合我校教學評估，系統編制了地理信息系統課程理論和實驗教學大綱。為了使大綱能充分反映當前地理信息系統的發展趨勢，使教學內容全面、系統，重點突出，同時又針對性強，能充分反映時代特征，在編制大綱的過程中，首先，從面向21世紀系列課程教材中選定優秀教材；其次，根據課程性質、學時及專業的具體要求，安排教學內容和進行學時分配。在地理信息系統理論教學中，重點介紹基本概念和基本理論、空間數據特征和數據結構、數據模型和空間數據處理及空間分析功能等，而對其他內容只作一般講解。
(二)重視實驗課教學
地理信息系統是一門集地理學、計算機科學、信息科學、測繪學等學科為一體的新型邊緣學科，具有一定的抽象性，對于沒有多少專業背景知識的非地理信息系統專業學生而言，學好它具有一定的難度。長期的教學實踐表明，地理信息系統實驗課的開設，不僅有助于學生對書本知識的理解，提高課堂理論教學效果：而且有助于學生了解一些具體的地理信息系統軟件，并能操作這些軟件，提高動手能力。為此，我們在地理信息系統實驗教學中，以giewgis和Mapinfo為地理信息系統軟件平臺，安排6次實驗課，包括地理信息系統主要功能模塊，點、線、面圖層建立，屬性庫建立，空間與屬性數據編輯、查詢、修改等，空間與屬性數據分析，專題圖制作和輸出等。同時，改革考試和成績評定方法，不再以筆試定成績，而是實行實驗課考核直接上機操作，授課教師根據學生掌握的熟練情況現場打分，并將實驗課成績納入課程總成績(占綜合成績的30％)。這樣調動了學生上好實驗課的積極性。
(三)改進教學方法和手段
地理信息系統具有綜合性和抽象性的特點，其教學僅憑一本書、一支粉筆是不夠的，必須運用現代的教學方法和手段。因此，在教學方法上，我們強調啟發式、互動式教學，對一些抽象的問題，盡量列舉一些與本專業相關的事例進行說明。如以某一區域森林資源為例來解釋什么是空間數據和屬性數據；在講授遙感、地理信息系統和全球定位系統三者之間的關系時，讓學生自己動手進行數據采集、定位、分析。在教學手段上，開展多媒體課件建設，使用多媒體進行教學。地理信息系統教學中有些內容的講解，通過多媒體用表格或圖件進行講解顯得直觀明了，易于讓學生理解接受：同時，通過多媒體課件的運用，減少了不必要的黑板板書時間，解決了課時量壓縮與教學內容多之間的矛盾，加大了每節課的信息量。
(四)堅持教學與科研、生產緊密結合
高等林業院校學生學習地理信息系統，重要的是掌握應用技能，要能利用地理信息系統技術解決科研和生產中的現實問題。因此，在教學中，要結合科研項目和林業生產實際，讓學生利用地理信息系統技術開展諸如森林資源、土地資源以及森林景觀評價等方面的研究；教師在明確學生研究內容的基礎上，讓學生自己查閱文獻資料，編寫研究方案和具體實施計劃，了解開展地理信息系統應用研究的全過程，如建立森林資源地理信息系統，包括小班圖形(空間)數據和屬性數據(樹種、年齡、直徑、樹高等)的采集，圖形數據和屬性數據的編輯和處理分析、專題圖的制作等。
三、對高等林業院校GIS教學的幾點建議
(一)編寫適合專業特點的教材
高等林業院校開設地理信息系統課程的目的是將其應用于林業，因此學生應掌握的內容及其深度等要有別于地理信息系統專業學生的學習內容。而要做到這一點，就要編寫適合林業院校專業實際的地理信息系統教材，使教材內容盡可能系統化，事例盡可能專業化，這樣便于教和學。 (二)重視GIS教師的培養
教學質量的保障有賴于高質量的教師隊伍。地理信息系統要求與專業(生產)結合，只有這樣才能發揮其在生產決策、管理中的作用。這就要求從事地理信息系統教學的教師應具有雙重的專業背景知識。但現實中，這方面的教師通常只具有單一的專業背景，這在一定程度上影響了教學質量的提高。因此，高等林業院校要重視地理信息系統教師人才的培養，對沒有地理信息系統專業背景知識的教師，可以采取委托培養的方式，派其到地理信息系統專業進修、學習：相反，對有地理信息系統專業背景而沒有林業專業背景的教師，要鼓勵其在職進修，掌握林業專業的基本知識，了解林業的發展對地理信息系統技術的需要。
(三)改善實驗教學的基本條件
院校擴招以后，受影響最大的還是實驗教學。實驗教學資源的增加趕不上學生人數的增加，限制了實驗課開設的次數和內容，影響了教學質量的提高。因此，學校要在實驗教學上“做文章”，通過開放中心實驗室、網絡實驗室等，為學生學習創造更多的機會。
另外，要改進理論和實驗教學的方法和手段，以學為中心，開展啟發式教學，組織興趣小組開展學生知識創新活動；利用多媒體、網絡資源促進理論和實驗教學效果的提高。
(三)改進教學方法和手段
地理信息系統具有綜合性和抽象性的特點，其教學僅憑一本書、一支粉筆是不夠的，必須運用現代的教學方法和手段。因此，在教學方法上，我們強調啟發式、互動式教學，對一些抽象的問題，盡量列舉一些與本專業相關的事例進行說明。如以某一區域森林資源為例來解釋什么是空間數據和屬性數據；在講授遙感、地理信息系統和全球定位系統三者之間的關系時，讓學生自己動手進行數據采集、定位、分析。在教學手段上，開展多媒體課件建設，使用多媒體進行教學。地理信息系統教學中有些內容的講解，通過多媒體用表格或圖件進行講解顯得直觀明了，易于讓學生理解接受：同時，通過多媒體課件的運用，減少了不必要的黑板板書時間，解決了課時量壓縮與教學內容多之間的矛盾，加大了每節課的信息量。
(四)堅持教學與科研、生產緊密結合
高等林業院校學生學習地理信息系統，重要的是掌握應用技能，要能利用地理信息系統技術解決科研和生產中的現實問題。因此，在教學中，要結合科研項目和林業生產實際，讓學生利用地理信息系統技術開展諸如森林資源、土地資源以及森林景觀評價等方面的研究；教師在明確學生研究內容的基礎上，讓學生自己查閱文獻資料，編寫研究方案和具體實施計劃，了解開展地理信息系統應用研究的全過程，如建立森林資源地理信息系統，包括小班圖形(空間)數據和屬性數據(樹種、年齡、直徑、樹高等)的采集，圖形數據和屬性數據的編輯和處理分析、專題圖的制作等。
三、對高等林業院校GIS教學的幾點建議
(一)編寫適合專業特點的教材
高等林業院校開設地理信息系統課程的目的是將其應用于林業，因此學生應掌握的內容及其深度等要有別于地理信息系統專業學生的學習內容。而要做到這一點，就要編寫適合林業院校專業實際的地理信息系統教材，使教材內容盡可能系統化，事例盡可能專業化，這樣便于教和學。
(二)重視GIS教師的培養
教學質量的保障有賴于高質量的教師隊伍。地理信息系統要求與專業(生產)結合，只有這樣才能發揮其在生產決策、管理中的作用。這就要求從事地理信息系統教學的教師應具有雙重的專業背景知識。但現實中，這方面的教師通常只具有單一的專業背景，這在一定程度上影響了教學質量的提高。因此，高等林業院校要重視地理信息系統教師人才的培養，對沒有地理信息系統專業背景知識的教師，可以采取委托培養的方式，派其到地理信息系統專業進修、學習：相反，對有地理信息系統專業背景而沒有林業專業背景的教師，要鼓勵其在職進修，掌握林業專業的基本知識，了解林業的發展對地理信息系統技術的需要。
(三)改善實驗教學的基本條件
