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地理信息系統含義范文1
【關鍵詞】地理信息系統；地理學；地位
地理信息系統（GIS），是一種高技術系統，能夠提供地理研究和預測、規劃的服務，能夠對空間信息進行獲取和處理。雖然地理信息系統的出現僅幾十年的時間，但已經取得了迅猛的發展。本文簡要介紹了地理信息系統，并分析了地理信息系統在地理學中的地位。
1、地理信息系統
1.1地理信息系統的含義和產生
所謂的地理信息系統又稱為又稱為資源與環境信息系統、地理數據系統、空間信息系統、土地信息系統等，是通過計算機硬件和軟件的支持，綜合運用信息科學和系統工程理論，對具有空間內涵的地理數據進行分析綜合與科學管理，從而服務于地理決策、規劃、預測和研究等領域的技術[1]。地理信息系統的基本特征在于其能夠進行空間分析，綜合分析多種信息，分析空間實體間的關系，對區域內的各種過程和現象進行處理。地理信息系統尤其擅長對空間信息進行處理。
上世紀六十年代開始萌發地理信息系統。加拿大學者R.F.Tomlinson等人使用計算機統計森林的分類，并取得了成功。加拿大農業部對其進行了全面的支持，最終將地理數據分析系統研制了出來，并最終命名為加拿大地理信息系統。1968年，地理信息系統正式成為了一個科學術語[2]。
對地理信息系統的定義目前尚無定論，各國科學家眾說紛紜、各持己見。綜合各家的觀點，所有的觀點都認為地理信息系統具有空間數據的處理能力?？臻g數據指的是行星地球表面以及附近被記錄的所有地理現象，其具有明顯的地理位置特征?？臻g數據可以用地圖來表示，例如一個公共場所，其作為一個占據一定空間的地域，具有特有的地理坐標，其特性可以通過屬性指標反應出來。地理信息系統具有空間型的特定性質，這是其與其他統計型信息系統的最大區別。地理信息系統的每個數據的編碼的依據都是地理坐標，先對其進行明確的定位，再完成定量的屬性和分類。地理信息系統的獨特標志就是強調對空間數據的處理，當然，這也是地理信息系統的一個技術難點[3]。
1.2地理信息系統的組成
根據美國聯邦數字地圖協調委員（DBMS）會對地理信息系統的分析，地理信息系統的概念框架由五大部分組成，分別為產品顯示和輸出、空間分析和操作、數據庫的產生和數據輸入、數據庫和系統的管理、用戶界面[4]。
地理信息系統的用戶界面的主要功能是地理信息系統的應用版塊、數據庫與應用者之間的交流平臺，其軟件功能主要是對系統和用戶之間的關系進行組織和簡化，包括圖形顯示、幫助顯示和菜單等。
數據庫和系統的管理是一種手段，實現對地理信息系統功能的數據控制。與普通數據庫（DBMS）相較，地理信息系統的數據庫更為復雜，具有布爾運算、刪除和增加等功能。這就意味著其不僅能夠對文字數字數據進行處理，還能夠對圖形數據進行處理。地理信息系統專家M. F. Goodchild就提出，地理信息系統應該能為各種地理要素的查詢提供服務。地理信息系統的數據庫管理系統要能夠聯接起地理實體的變量和屬性與地理坐標信息。
要建立地理信息系統，產生數據庫，其基本操作就是輸入數據，輸入數據本身比較復雜。地理信息系統的軟件系統和硬件系統的費用遠遠少于數據的輸入、預處理和采集的費用。不僅如此，在輸入數據時還要對其進行編碼，將變量和拓撲結構之間的聯接建立起來。
作為空間數據處理的重要工具，地理信息系統及其模塊和子系統都要具備各種工具，例如布爾運算、拓撲分析、空間數據查詢。自動化制圖、圖像處理系統雖然也具備一定的功能，但卻不如地理信息系統的工具復雜和全面。地理信息系統的工具箱能力還將受到模糊數學、人工智能和地理信息系統技術發展的影響，不斷走向智能化。
根據設計要求，地理信息系統可以將各種文字、圖表和地圖信息提供出來，特別是提供新信息。地理信息系統可以疊加各種要素，例如水資源、土地和人口，并向用戶提供與這些要素相關的、具有綜合性的新信息。
作為決策支持系統和管理工具，地理信息系統帶動了地理科技的革命，是一種無形的軟技術。地理信息系統具有旺盛的生命力和廣闊的應用前景，其已經跳出了單純的技術范疇，成為了跨越社會科學和自然科學的綜合性技術。其能夠對空間相關數據進行有效的顯示、模擬、分析、操作、管理和采集，從而滿足復雜的管理和規劃需要。
2、地理信息系統在地理學中的重要地位
地理信息系統是地理學與計算機技術的結合，使用計算機技術對地理問題進行處理，屬于地理學科中的一門邊緣學科。地理學是一門復雜的學科，對社會有著深遠的影響，當前社會出現的環境、資源、人口等問題都對地理學提出了更高的要求?，F代地理學的一個重要發展方向就是結合新技術，從而產生邊緣性應用學科，例如地理信息技術和遙感技術等?，F代地理學可以分為三個分支：技術地理學、實驗地理學和理論地理學，地理信息系統屬于技術地理學。
在地理學的發展中，地理信息系統是一次巨大的飛躍，是地理學中新技術手段和思想的應用，突破了原有的地理學研究方法。與此同時地理信息系統也離不開地理學這個理論依托，二者相互依存。如果沒有地理背景或地理學，計算機對空間數據的處理就毫無意義；如果沒有地理學模型，地理信息系統也難以建立。
地圖作為一種傳統的空間信息載體，很多因素都會對地圖的地理信息造成限制。首先，通過人工來提取地圖數據，在圖形要素的計量和量算方面都存在很大的限制。其次，每一張地圖都只能記載和描述有限的地理信息。人對于地圖信息的記憶能力也是有限的。傳統的圖層疊加具有加大的局限性。地理信息系統與遙感密不可分，包括了空間信息和地理 要素，能夠將定量、定性和定位的數據提供出來。地理信息系統還可以為遙感提供輔助數據，對其最高分辨力和信息量進行最大程度的利用。從野外考察中獲得的遙感數據、原始資料可以與地理信息系統相結合，使遙感圖像具有更高的解譯和處理精度。而系統中數據的精度和適時性也會對地理信息系統的應用起到了支持作用。
地理學受到了地理信息系統的巨大影響，地理信息系統是一個現代化的地理技術工具，推動了地理學的定性描述向定量分析的轉變，使地理學的單系統發展成為復雜系統。對于地理學而言，地理信息系統既是機遇又是挑戰，能夠有效的推動地理學的發展，提高了信息評價、處理和采集的能力。
結 語：雖然，地理信息系統只是一種工具和技術，地理信息系統卻給地理學帶來了巨大的發展和變化。當前地理信息系統已經取得了長足的發展，隨著計算機技術的迅速發展，地理信息系統在未來必然會發揮更大的作用。與此同時，地理信息系統和空間分析之間還沒有建立起有效的溝通，空間分析技術的發展較為滯后，對地理信息系統的應用設計造成了一定的阻礙，這也是未來地理信息系統的發展方向。
參考文獻
[1] 董廷旭. 《地理信息系統》實施素質教育的對策研究[J]. 綿陽師范學院學報. 2014（02）
地理信息系統含義范文2
關鍵詞：地理 信息 軟件
一、背景
地理信息系統（Geographical Information System，GIS）是一種決策支持系統，它具有信息系統的各種特點。地理信息系統與其它信息系統的主要區別在于其存儲和處理的信息是經過地理代碼，地理位置及與該位置有關的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。在地理信息系統中，現實世界被表達成一系列的地理要素和地理現象，這些地理特征至少由空間位置參考信息和非位置信息兩個組成部分。
地理信息系統是一門多技術交叉的空間信息科學，它依賴于地理學、測繪學、統計學等基礎性學科，又取決于計算機硬件與軟件技術、航天技術、遙感技術和人工智能與專家系統技術的進步與成就。此外地理信息系統又是一門以應用為目的的信息產業，它的應用可深入到各行各業。地理信息系統處理、管理的對象是多種地理空間實體數據及其關系，包括空間定位數據、圖形數據、遙感圖像數據、屬性數據等，用于分析和處理在一定地理區域內分布的各種現象和過程，解決復雜的規劃、決策和管理問題。
二、常用地理信息系統軟件介紹
當前，常用的地理信息系統（GIS）軟件主要有以下幾種：
（1） MapInfo軟件
MapInfo系統是美國MapInfo公司研制的地理信息系統軟件。從1986年推出第一個DOS版本MapInfo V1.0到20世紀90年代初的Windows版本MapInfo V3.0，其產品逐漸變得成熟，并很快流行起來。1995年和1998年分別推出MapInfo Professional V4.0和V5.0，使這個產品趨于完善。MapInfo是美國MapInfo公司的桌面地理信息系統軟件，是一種數據可視化、信息地圖化的桌面解決方案。它依據地圖及其應用的概念、采用辦公自動化的操作、集成多種數據庫數據、融合計算機地圖方法、使用地理數據庫技術、加入了地理信息系統分析功能，形成了極具實用價值的、可以為各行各業所用的大眾化小型軟件系統。MapInfo 含義是“Mapping + Information（地圖+信息）”即：地圖對象+屬性數據。
經歷了近20年時間，MapInfo公司成為全球最大的100家軟件公司之一。產品行銷58個國家和地區，有22種語言的版本，超過30萬個正式用戶。該產品在1990后進入我國，經過十幾年的發展，已經在諸多領域得到廣泛應用。
（2） Arc/Info軟件
Arc/Info UNIX/NT版（以下簡稱Arc/Info）是ESRI公司系列產品中最經典、功能最強大的專業GIS產品。現在已經用于全球范圍6000多個重要機構和組織中，在我國也擁有150多個用戶（截至1995年）。Arc/Info的第一個產品完成于1978年，主要在小型機上運行。1996年底，ESRI公司又把工作站版Arc/Info的全部模塊移植到MS Windows NT之上，使工作站環境下的Arc/Info軟件功能全部在微機上實現。1999年底推出基于Windows NT上的Arc/Info8.0，添加了ArcGeodataBase，Arctoolbook和ArcMap等功能。 中國3S吧
（3） GeoStar軟件
GeoStar是武漢吉奧信息工程公司開發的地理信息系統軟件。GeoStar系列軟件最獨特的特征在于矢量數據、屬性數據、影像數據，DEM數據高度集成。
（4）MapGIS系列軟件
MAPGIS 是武漢中地數碼科技有限公司開發的，新一代面向網絡超大型分布式地理信息系統基礎軟件平臺。
系統采用面向服務的設計思想、多層體系結構，實現了面向空間實體及其關系的數據組織、高效海量空間數據的存儲與索引、大尺度多維動態空間信息數據庫、三維實體建模和分析，具有TB級空間數據處理能力、可以支持局域和廣域網絡環境下空間數據的分布式計算、支持分布式空間信息分發與共享、網絡化空間信息服務，能夠支持海量、分布式的國家空間基礎設施建設。 系統具有以下特點：
采用分布式跨平臺的多層多級體系結構，采用面向“服務”的設計思想。具有面向地理實體的空間數據模型，可描述任意復雜度的空間特征和非空間特征，完全表達空間、非空間、實體的空間共生性、多重性等關系。
三、地理信息系統的發展趨勢
1.GIS數據的共享和開放
在中國，數據問題是限制GIS發展的突出問題。GIS的研究對象和基礎是數據，離開數據，GIS也就失去了價值。盡管我國GIS取得了輝煌的成就，但從應用來看，GIS的發展規模和普及程度都與發達國家存在著明顯的差距。尤其是在民用和經濟領域，GIS的應用更為落后。目前，我國GIS的應用范圍很窄，大多集中在一些政府部門和科研機構所承擔的大型項目中，社會普及率很低，對整個社會生產力發展的促進作用還不明顯。這種情況與我國在GIS研究領域所取得的國際地位極不相稱。造成這種現象的原因很多，但主要原因是GIS數據的保密性。隨著大量GIS數據的共享和開放，GIS將在各個領域中發揮強大的功能，更好地為人民生活和經濟發展服務。
2.GIS軟件開發的產業化及市場化
近幾十年來，我國GIS技術得到了長足的發展，GIS基礎軟件技術支持得到了全面加強。目前，我國已形成了一批具有自主知識產權的GIS軟件品牌，如MapGIS、SuperMap、GeoStar等，并在較多領域內得到應用。但總體上看，中國GIS市場尚處于初始發展階段，規模偏小，空間分布不均衡，產業化及市場化程度還不夠。GIS軟件應用及開發主要集中在高校及科研機構，也有不少政府部門自己成立新的部門，承擔自己系統的設計、開發和維護。在市場環境中，與ArcGIS或MapInfo這樣的產業化公司相比，這些機構和單位也許有較強的開發能力，但在市場拓展及售后服務方面則相形見絀，而市場及服務對于軟件產品的成功是非常重要的。為進一步發展中國GIS軟件產業，我們在產業化及市場化方面還有很多工作要做。
地理信息系統含義范文3
近兩年來，數字城市已經成為國內信息化的熱點問題，而且還有持續升溫趨勢。而以GIS為核心的空間信息技術是數字城市的核心應用技術，它與無線通信、寬帶網絡和無線網絡日趨融合在一起，為城市生活和商務提供了一種立體的，多層面的信息服務體系。為了讓廣大讀者對GIS技術有一個較為系統、詳細的了解。本刊特邀請了上海齊維信息科技有限公司的有關專家，為我們全面解讀GIS技術。
GIS技術介紹
地理信息系統（Geographical Information System，GIS）是一種決策支持系統，它具有信息系統的各種特點。地理信息系統與其他信息系統的主要區別在于其存儲和處理的信息是經過地理編碼的，地理位置及與該位置有關的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。在地理信息系統中，現實世界被表達成一系列的地理要素和地理現象，這些地理特征至少由空間位置參考信息和非位置信息兩個組成部分。
地理信息系統的定義是由兩個部分組成的。一方面，地理信息系統是一門學科，是描述、存儲、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學科；另一方面，地理信息系統是一個技術系統，是以地理空間數據庫（Geospatial Database）為基礎，采用地理模型分析方法，適時提供多種空間的和動態的地理信息，為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統。
地理信息系統具有以下三個方面的特征：
第一，具有采集、管理、分析和輸出多種地理信息的能力，具有空間性和動態性；
第二，由計算機系統支持進行空間地理數據管理，并由計算機程序模擬常規的或專門的地理分析方法，作用于空間數據，產生有用信息，完成人類難以完成的任務；
第三，計算機系統的支持是地理信息系統的重要特征，因而使得地理信息系統能以快速、精確、綜合地對復雜的地理系統進行空間定位和過程動態分析。
地理信息系統的外觀，表現為計算機軟硬件系統；其內涵卻是由計算機程序和地理數據組織而成的地理空間信息模型。當具有一定地學知識的用戶使用地理信息系統時，他所面對的數據不再是毫無意義的，而是把客觀世界抽象為模型化的空間數據，用戶可以按應用的目的觀測這個現實世界模型的各個方面的內容，取得自然過程的分析和預測的信息，用于管理和決策，這就是地理信息系統的意義。
一個邏輯縮小的、高度信息化的地理系統，從視覺、計量和邏輯上對地理系統在功能方面進行模擬，信息的流動以及信息流動的結果，完全由計算機程序的運行和數據的變換來仿真。地理學家可以在地理信息系統支持下提取地理系統各不同側面、不同層次的空間和時間特征，也可以快速地模擬自然過程的演變或思維過程的結果，取得地理預測或“實驗”的結果，選擇優化方案，用于管理與決策。
地理信息系統的類型
地理信息系統按其內容可以分為三大類：
(1)專題地理信息系統（Thematic GIS），是具有有限目標和專業特點的地理信息系統，為特定的專門目的服務。例如，森林動態監測信息系統、水資源管理信息系統、礦業資源信息系統、農作物估產信息系統、草場資源管理信息系統、水土流失信息系統等。
(2) 區域信息系統（Regional GIS），主要以區域綜合研究和全面的信息服務為目標，可以有不同的規模，如國家級的、地區或省級的、市級和縣級等為各不同級別行政區服務的區域信息系統；也可以按自然分區或流域為單位的區域信息系統。區域信息系統如加拿大國家信息系統、中國黃河流域信息系統等。許多實際的地理信息系統是介于上述二者之間的區域性專題信息系統，如北京市水土流失信息系統、海南島土地評價信息系統、河南省冬小麥估產信息系統等。
(3) 地理信息系統工具或地理信息系統外殼（GIS Tools），是一組具有圖形圖像數字化、存儲管理、查詢檢索、分析運算和多種輸出等地理信息系統基本功能的軟件包。它們或者是專門設計研制的，或者在完成了實用地理信息系統后抽取掉具體區域或專題的地理系空間數據后得到的，具有對計算機硬件適應性強、數據管理和操作效率高、功能強且具有普遍性的實用性信息系統，也可以用作GIS教學軟件。
在通用的地理信息系統工具支持下建立區域或專題地理信息系統，不僅可以節省軟件開發的人力、物力、財力，縮短系統建立周期，提高系統技術水平，而且使地理信息系統技術易于推廣，并使廣大地學工作者可以將更多的精力投入高層次的應用模型開發上。
GIS技術的發展歷史
國外
地理信息系統萌芽于20世紀60年代。1962年，加拿大的Roger F. Tomlinson提出利用數字計算機處理和分析大量的土地利用地圖數據，并建議加拿大土地調查局建立加拿大地理信息系統（CGIS），以實現專題地圖的疊加、面積量算、自然資源的管理和規劃等；與此同時，美國的Duane F. Marble在美國西北大學研究利用數字計算機研制數據處理軟件系統，以支持大規模城市交通研究，并提出建立地理信息系統的思想。在這一時期，針對GIS一些具體功能的軟件技術有了較大進展，主要表面在：(1)柵格-矢量轉換技術、自動拓撲編碼以及多邊形中拓撲誤差檢測等得到發展；(2)具有屬性數據的單張或部分圖幅可以與其它圖幅或部分在圖邊自動拼接；(3)采用命令語言建立空間數據管理系統，可以實現屬性再分類、分解線段、合并多邊形、改變比例尺、量測面積、按屬性搜索、輸出表格和報告以及多邊形疊加處理等。這一時期的軟件主要是針對當時的主機和外設開發的，算法較粗糙，圖形功能較為有限。
20世紀70年代是地理信息系統走向實用的發展期。這一時期由于計算機硬件和軟件技術的發展，特別是硬盤的使用，為空間數據的錄入、存儲、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朝著實用方向發展。美國、加拿大、英國、西德、瑞典和日本等國對GIS的研究均投入了大量人力、物力和財力。到1972年CGIS全面投入運行與使用，成為世界上第一個運行型的地理信息系統。在此期間美國地質調查局發展了50多個地理信息系統。
用于獲取和處理地質、地理、地形和水資源信息；1974年日本國土地理院開始建立數字國土信息系統，存儲、處理和檢索測量數據、航空像片信息、行政區劃、土地利用、地形地質等信息；瑞典在中央、區域和城市三級建立了許多信息系統，如土地測量信息系統、斯德哥爾摩地理信息系統、城市規劃信息系統等。但由于當時的GIS系統多數運行在小型機上，涉及的計算機軟硬件、外部設備及GIS軟件本身的價格都相當昂貴，限制了GIS的應用范圍。
這一時期地圖數字化輸入技術有了一定的進展，采用人機對話交互方式，提高了工作效率，同時掃描輸入技術系統也開始出現。圖形功能擴展不大，數據管理能力也較差。
20世紀80年代是GIS的推廣應用階段，由于計算機技術的飛速發展，在性能大幅度提高的同時，價格迅速下降，特別是圖形工作站和個人計算機的性價比大為提高，使GIS的應用領域與范圍不斷擴大。GIS技術在以下幾個方面有了很大的突破：(1)柵格掃描輸入處理方面，大大提高了數據輸入的效率；(2)數據存儲與運算方面，GIS處理的數據量與復雜程度大為提高，遙感影像的自動校正、實體識別、影像增強和專家系統分析軟件也明顯增加；(3)數據輸出方面，GIS軟件支持多種形式的圖形輸出；(4)在地理信息管理方面，適合GIS空間關系表達和分析的空間數據庫管理系統也有了很大的發展。
在這一時期，GIS與衛星遙感技術相結合，開始用于全球性問題的研究，如全球變化和全球監測、全球沙漠化、全球可居住區評價、厄爾尼諾現象及酸雨、核擴散及核廢料等；從土地利用、城市規劃等宏觀管理應用，深入到各個領域解決工程問題，如環境與資源評價、工程選址、設施管理、緊急事件響應等。同時在這一時期，出現了一大批代表性的GIS軟件，如ARC／INFO、GENAMAP、SPANS、MapInfo、ERDAS、MicroStation等。
20世紀90年代至今為GIS的社會化階段，隨著地理信息產業的建立和數字化信息產品在全世界的普及，GIS成為了一個產業，投入使用的GIS系統，每2～3年就翻一番，GIS市場的增長也很快。目前，GIS的應用在走向區域化和全球化的同時，己滲透到各行各業，涉及千家萬戶，成為人們生產、生活、學習和工作中不可缺少的工具和助手。與此同時，GIS也從單機、二維、封閉向開放、網絡(包括Web GIS)、多維的方向發展。
由于網絡技術以及面向對象軟件方法論和支撐技術的成熟，為GIS注入了新的活力，同時大量的應用要求促使GIS軟件技術的快速發展，開始具備作為應用集成平臺的能力。這一時期的GIS具有以下特點：(1)仍然以圖層為處理的基礎，新的處理模式正在醞釀與探索之中；(2)引入了Internet技術，開始向以數據為中心的方向過渡，實現了較低層次的(瀏覽型或簡單查詢型)的B/S結構；(3)開放程度大幅度增加，組件化技術已成為GIS的一個主要方向，實現了跨平臺運行。(4)逐漸重視元數據問題，空間數據共享、服務共享和GIS系統互連技術不斷發展；(5)實現了空間數據與屬性數據的一體化存儲和初步一體化查詢，提高了空間數據的操縱能力；(6)應用領域迅速擴大，應用深度不斷提高，開始具有初步的分析決策能力。
國內
我國地理信息系統方面的工作始于20世紀80年代初。地理信息系統進入發展階段的標志是第七個五年計劃的開始，地理信息系統研究作為政府行為，正式列入國家科技攻關計劃，開始了有計劃、有組織、有目標的科學研究、應用實驗和工程建設工作。許多部門同時展開了地理信息系統研究與開發工作。1994年中國GIS協會在北京成立，標志中國GIS行業已形成一定規模。九五期間，國家將地理信息系統的研究應用作為重中之重的項目予以支持，
1996年，為支持國產GIS軟件的發展，原國家科委開始組織軟件評測，并組織應用示范工程。這一系列的舉措極大的促進了國產GIS軟件的發展與GIS的應用。1998年，國產軟件打破國外軟件的壟斷，在國內市場的占有率達25%。地理信息系統在資源調查、評價、管理和監測，在城市的管理、規劃和市政工程、行政管理與空間決策、災害的評估與預測、地籍管理及土地利用，在交通、農業、公安等諸多領域得到了廣泛的應用。
目前應用領域及應用前景
1.資源管理：要應用于農業和林業領域，解決農業和林業領域各種資源（如土地、森林、草場）分布、分級、統計、制圖等問題。主要回答“定位”和“模式”兩類問題。
2.資源配置：城市中各種公用設施、救災減災中物資的分配、全國范圍內能源保障、糧食供應等到機構的在各地的配置等都是資源配置問題。GIS在這類應用中的目標是保證資源的最合理配置和發揮最大效益。
3.城市規劃和管理：空間規劃是GIS的一個重要應用領域，城市規劃和管理是其中的主要內容。例如，在大規模城市基礎設施建設中如何保證綠地的比例和合理分布、如何保證學校、公共設施、運動場所、服務設施等能夠有最大的服務面(城市資源配置問題)等。
4.土地信息系統和地籍管理：土地和地籍管理涉及土地使用性質變化、地塊輪廓變化、地籍權屬關系變化等許 多內容，借助GIS技術可以高效、高質量地完成這些工作。
5.生態、環境管理與模擬：區域生態規劃、環境現狀評價、環境影響評價、污染物削減分配的決策支持、環境與區域可持續發展的決策支持、環保設施的管理、環境規劃等。
6.應急響應：解決在發生洪水、戰爭、核事故等重大自然或人為災害時，如何安排最佳的人員撤離路線、并配備相應的運輸和保障設施的問題。
7.地學研究與應用：地形分析、流域分析、土地利用研究、經濟地理研究、空間決策支持、空間統計分析、制圖等都可以借助地理信息系統工具完成。ArcInfo系統就是一個很好的地學分析應用軟件系統。
8.商業與市場：商業設施的建立充分考慮其市場潛力。例如大型商場的建立如果不考慮其他商場的分布、待建區周圍居民區的分布和人數，建成之后就可能無法達到預期的市場和服務面。有時甚至商場銷售的品種和市場定位都必須與待建區的人口結構(年齡構成、性別構成、文化水平)、消費水平等結合起來考慮。地理信息系統的空 間分析和數據庫功能可以解決這些問題。
9.基礎設施管理：城市的地上地下基礎設施(電信、自來水、道路交通、天然氣管線、排污設施、電力設施等)廣泛分布于城市的各個角落、且這些設施明顯具有地理參照特征的。它們的管理、統計、匯總都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。
選址分析：根據區域地理環境的特點，綜合考慮資源配置、市場潛力、交通條件、地形特征、環境影響等因素，在區域范圍內選擇最佳位置，是GIS的一個典型應用領域，充分體現了GIS的空間分析功能。
網絡分析：建立交通網絡、地下管線網絡等的計算機模型，研究交通流量、進行交通規則、處理地下管線突發事件(爆管、斷路)等應急處理。警務和醫療救護的路徑優選、車輛導航等也是GIS網絡分析應用的實例。
可視化應用：以數字地形模型為基礎，建立城市、區域、或大型建筑工程、著名風景名勝區的三維可視化模型，實現多角度瀏覽，可廣泛應用于宣傳、城市和區域規劃、大型工程管理和仿真、旅游等領域。
分布式地理信息應用：隨著網絡和Internet技術的發展，運行于Intranet或Internet環境下的地理信息系統應用類型，其目標是實現地理信息的分布式存儲和信息共享，以及遠程空間導航。
GIS的應用前景
目前GIS的研究和應用都處在一個高速發展的階段。在國外GIS技術已被各級政府部門和企業界廣泛認知和采用。尤其是在北美、歐洲、日本和澳大利亞等國家和地區，GIS市場已經基本形成。GIS數據公司和軟件公司比較多，他們在GIS系統建立和空間數據的使用方面已有了一套比較規范和成熟作法。在我國GIS技術也正被越來越多的政府部門和大型企業所采用。雖然起步較晚，但是有后發優勢，可以少走彎路，以比較高的起點開展GIS的理論研究和開發應用工作。
未來若干年空間數據采集和GIS技術將會有新的更大的發展，從而給城市空間數據生產和GIS應用增添新的生命力。以信息高速公路和計算機寬帶高速網為代表的國家信息基礎設施（NII）的建設、高分辨率衛星影像技術的實用化、數字攝影測量和空間定位技術的發展以及超大容量、高速數據存儲設備的發展將給城市空間數據生產和GIS應用帶來巨大積極效用。新的數據獲取與更新技術的發展、新數據形式的應用、數據共享政策及其實施、國家多尺度空間數據基礎設施的建設以及數字地球和數字城市的建設都將大大改善我國城市空間數據的狀況。
GIS技術的一些最新發展（如WebGIS、OpenGIS、ComGIS、3D GIS、TGIS等）將在城市得到實際應用，從而提高GIS系統應用的水平。城市GIS將進一步由技術推動轉向應用牽引。面向應用將是GIS的生命，GIS與其它技術的集成將成為主流，應用系統的質量將穩步提高，用戶的意識和行動將更有利于GIS的發展，應用將向深層次和大眾化兩極發展。
21世紀我國的城市將會有更大的發展，城市的發展將給城市GIS技術帶來新的機遇。城市GIS雖然面臨挑戰，但未來無限光明。由于GIS本身的特點，過去建立起來的城市GIS系統的實際效益在未來幾年將會逐步顯示出來，人們的認識會進一步提高，城市GIS的生命力將愈加旺盛，并將會發揮應有的、符合其特點的作用，GIS也將真正走向產業化和市場化。
GIS技術的發展趨勢
組件(Components)GIS
Components GIS是一種新的 GIS開發思想，它是將GIS功能分散制作成ActiveX Control和Automation，這些標準的ActiveX Control和Automation可以被任何支持它們的開發環境調用，以便在原有的或新開發的信息系統中加入GIS功能。目前國際上比較流行的Components GIS軟件有ESRI的 Map Objects, MapInfo公司的MapX等。
現在市場上流行的GIS軟件有很多，工作站版的有ARC/INFO, Intergraph, MicroStation等；桌面GIS系統有MapInfo, Arcview, AutoDesk及國內的MapGIS, GeoStar等。這些系統的共同特點是它們將圖形處理，空間查詢與分析，屬性管理及其它GIS功能都包含在一個比較龐大的系統中。對于一些用戶來講這可能是比較適宜的，但對許多用戶來講可能會存在如下問題：
（1）對于大多數用戶來說，他們可能只需要部分而不是全部GIS功能，用戶必須為購買整個GIS軟件系統而支付較高的費用。如基于GPS和GIS的城市交通管理系統或者用于環境分析的GIS系統，可能就不需要很強的圖形處理功能。而用于城市規劃的GIS系統或基于宗地的地籍管理系統則要求較強的圖形處理功能。如果使用Components GIS進行系統開發用戶就不需要購買整個GIS軟件系統，而只要在GIS Components的基礎上進行開發組裝即可。
（2）由于大部分GIS軟件都需要進行二次開發后才能滿足用戶的特殊需要，而目前的GIS軟件所用的開發工具有許多并非標準語言。這對用戶提出了較高的要求，也對原有系統的改造帶來許多不便。而Components GIS一般都支持標準的開發語言，如Visual Basic, Visual C++, Java等，這對于專用系統的開發比較快捷和便利。
（3）利用Components技術更容易建立Internet GIS或Intranet GIS信息系統。
Internet或 Intranet GIS
信息高速公路的建立極大地方便了世界各地用戶間信息交換與信息查詢。由于GIS能提供豐富的空間查詢、空間分析及屬性管理功能，因此GIS正在成為Internet(國際互聯網)或Intranet(企業局域網)的一個主要內容。建立Internet GIS的主要目的在于以下幾個方面：
（1）遠距離空間數據共享與信息查詢和交換；
（2）為公眾提供GIS服務；
（3）建立大規模甚至超大規模的空間網絡信息系統；
（4）為其它學科的研究提供基礎信息資料。
目前用于Internet GIS系統開發的工具主要有ESRI的Map Objects IMS(Internet Map Sever)和Arc View IMS, MapInfo公司的Map Xtreme以及網絡版的Autodesk等。Internet GIS主要由空間數據庫、Internet應用程序及用戶界面幾個部分組成。
Data Warehousing數據倉庫
Data Warehousing的字面意思是建立數據倉庫。由于空間數據量非常大，這些數據大都分散在政府和私人機構及公司的各個部門，數據的管理與使用變得非常的復雜。但同時由于這些空間數據具有極大的科學和經濟價值，因此大多數發達國家都比較重視空間數據庫的建庫工作，在這些國家一般都有許多研究機構和政府部門參與到空間數據庫建立的研究工作中。目前在北美、歐洲、澳大利亞等國提出了SDI或NSDI的概念。
SDI的全稱是Spatial Data Infrastructure，NSDI的含義是National Spatial Data Infrastructure，其字面意思是 (國家)空間數據基礎設施。1998年6月份在加拿大首都渥太華召開的第十屆國際地理信息工程學術會議更把 SDI作為本次會議的主題，可見國際上對地理空間數據基礎設施建設的重視。國家測繪局也積極地推進我國SDI的建設工作，并提出規劃模式，部分內容已經在實施當中。
3D GIS
地球以及各種物體都是以三維空間的形式存在的，因此目前二維GIS技術或二維半(平面X，Y坐標加高程)GIS對于完整的描述地球上的對象是有一定限制的。需要用三維空間來描述的應用領域有如下幾個方面：氣象學、地質學、采礦學、石油勘探與開發、計算機輔助設計與制造(CAD/CAM)、醫學影像和機器人學等。一個三維 GIS空間信息系統應該能夠模擬、表示、管理、分析與三維實體相關的信息，并提供決策支持。
建立大型空間數據庫的新方法
GIS系統一般由兩個部分組成：其一是應用程序，它包括專門的GIS應用軟件以及用標準或非標準程序語言所開發的用戶界面及系統工具；另一部分是數據。在GIS系統中，空間數據庫的建立是一項非常復雜的工作。目前大多數GIS系統中在處理空間數據和屬性數據時都是將兩者分開存放和管理。比如在MapInfo系統中用Map來存放幾何和空間數據，而用dat來存放空間實體的屬性數據；又如在ArcView系統中用Shapefile來存放幾何和空間數據而用DBF來存放屬性數據。
上述數據管理和存放方式對于小型的GIS系統有一定的優越性，但對于建立以面向對象為基礎的大型GIS系統就存在很多缺陷。因此，現在已經出現了一些新型的GIS空間數據庫管理系統，這些新的系統將空間數據與屬性數據存放在同一個數據庫管理系統中。如Oracle開發的SDO和ESRI開發的SDE(Spatial Data Engine)都屬于這種類型的空間數據庫系統。
GIS與多媒體數據及GPS和RS的數據集成
GIS與多媒體數據及GPS和RS的集成使得基于空間數據的信息管理系統變得更加靈活多樣，極大地拓寬了信息來源渠道，方便用戶對各種信息的存儲與管理，同時能夠建立起更加科學的決策系統。
目前在GIS中可以使用多種形式的多媒體數據。比如在ArcView中通過使用hot link或其它工具，可以把Word文件、Excel電子報表、VCD聲像資料、攝影像片、衛星影像等納入到GIS系統中，用戶可以根據需要對這些信息進行查詢和管理。GIS與GPS和RS的集成問題已被研究了多年目前已進入實用開發階段。
開放型GIS
目前一種多用戶、跨平臺的Open GIS技術正在被國外的許多研究機構、政府部門和高等院校所研究和開發利用。開放型GIS的研究和應用使得各政府部門及企業之間不同格式的數據能夠方便地互訪，有利于網絡GIS及分布式GIS空間數據庫的建立，使 GIS的應用領域及其功能大大拓寬。
地理信息系統含義范文4
關鍵詞:GIS的二次開發、獨立應用程序、Geodatabase
中圖分類號：P2文獻標識碼： A
前言
地理信息系統是建立在系統論、信息論與控制論這些現代科學理論方法的基礎上，面向當今世界人口、資源與環境三大科學問題，發揮理論、技術與應用三結合的優勢，逐步形成新興的綜合性科學技術領域。因此GIS是一種技術學科:地理信息系統是一個采集、存儲、管理、分析、顯示和應用地理信息的計算機系統，是處理、分析和應用海量地理數據的交叉學科。它包括若干的軟件工具，用于輸人、編輯、分析、顯示、輸出空間和非空間地理數據，并采用數據庫管理系統(Database ManagementSystem, DBMS)有效地存儲和管理大量的地理信息，同時它作為一種信息并提供許多模型工具支持空間分析與決策分析及制定。
地理信息系統與其它信息系統有很大差別，首先，地理信息系統在分析、處理問題中使用了空間數據和屬性數據(非空間數據)，并通過數據庫管理系統將二者聯系起來，從而提供了認識地理現象的一種新思維方法。第二，地理信息系統強調空間分析，通過利用空間解析、模型算法來分析空間數據。第三，地理信息系統的成功應用不僅取決于技術體系，而且依靠一定的組織體系(包括實施組織、系統管理者、系統操作者、系統開發設計人員等)。它的應用已經超出了純技術范疇。從學科角度看，地理信息系統所處理問題的廣度和深度都超過現有的地理學、空間統計、遙感、地圖學、環境科學等學科的范疇，需要各相關學科的知識、理論和方法的支持，因此，它也是一門綜合性的交叉學科。
1.地理信息系統的發展階段
從上世紀60年代建立了世界上第一個地理信息系統----CGIS(加拿大地理信息系統)以來，GIS的發展大體經歷了以下幾個階段:
1)功能模塊階段
在GIS發展的早期階段，由于受到理論和技術的限制，GIS軟件往往是只能滿足于某些功能要求的一般模塊，沒有形成完整的系統。
2)集成式軟件階段
隨著技術和理論的發展，各種GIS模塊走向集成，逐步形成大型的GIS軟件包，其優點在于集成了GIS各項功能，形成獨立完整的系統，缺點在于系統復雜、龐大，成本高，并且難于與其它系統集成。
3)模塊化軟件階段.
模塊化GIS是把GIS按功能劃分為一系列模塊，運行于統一的基礎環境之上，用戶可以根據需要選擇所需的模塊，但它還難于與其它系統和應用模型集成。
4)核心式GIS階段
核心式GIS被設計為操作系統的基本擴展，給用戶提供更大的靈活性。對數據庫管理要求是用戶可以選擇獨立的開發工具來構造管理信息系統(MIS，為GIS與MIS的集成提供了全新的解決思路。
5)組件式GIS階段
組件式G工S基于標準的組件式平臺(Microsoft的COM[ComponentObject Model，即組件對象模型]/DCOM[Distributed Component ObjectModel，分布式組件對象模型]、OMGCORBA[Common Object Request BrokerArchitecture公共對象請求體系結構，各個組件之間不僅可以進行自由靈活的重組，而且具有可視化界面和使用方便的標準接口，代表著當今GIS發展的潮流。
6)WebG工S階段
萬維網G工S(即WebG I S是與組件式GIS同時出現的發展方向。它也是采用組件式方式進行開發的，是INTERNET技術與GIS相結合的產物。GIS通過WWW功能得以擴展，真正成為一種大眾使用的工具。組件式GIS與WebGIS只是應用方式上有差別。
從GIS的發展階段可以看出GIS從以前的鳳毛麟角、高不可攀走到了普通用戶的面前，從獨立、單一功能模塊發展到開放式、組件式和網絡化，GIS還將繼續向三維G工S、時序GIS方向發展。但是，無論GIS發展到那一階段，它都是由硬件、軟件、數據和系統管理組成的。
2.GIS的系統結構和功能
GIS的軟件主要由兩部分組成:一是操作系統，二是GIS應用軟件。操作系統是GIS操作、運行的平臺，只要與GIS軟件相適應，滿足它和用戶的需求即可。GIS應用軟件有許多，國外有代表性的有ArcGIS,
MAPINFO, IGDS/MRS, T工GR工S, GENAMAP, S工CAD, SYSTEM 9等;國內具代表性的有GEOSTAR, MAPG工S，方正智繪等。無論是那種GIS軟件，作為地理信息自動處理與分析系統都要具有數據采集、分析、決策應用等全部過程。由于地理信息系統發展的多源性、可擴充性以及應用的廣泛性，很難有一個全面的框架體系和功能清單。概括地說，GIS系統都具有五大結構
和功能:數據輸人子系統、數據處理子系統、數據存儲和管理子系統、空間分析子系統和輸出子系統。(圖1)
3.本文選題的依據和研究的意義
地理信息系統已經被廣泛應用于城市規劃、國土資源調查與管理、環境監測與分析、公安消防預警、交通與安全管理、配電網管理等方面。
國內外的各種GIS軟件在提供了強大的處理和分析空間數據的功能的同時，還涉及復雜的GIS算法和數據模型。普通用戶除了要熟悉自己的業務外，還必須為這些復雜的操作所煩惱，這給GIS的普及帶來很大的難度。GIS技術的二次開發就是解決這一艱巨任務的途徑。
采用面向對象技術的GIS軟件，其二次開發可以利用可視化開發工具的高效方便的編程功能，結合GIS系統完備的空間數據的分析處理功能，采用COM技術進行組件式二次開發，提高應用系統的開發效率，使GIS系統面向對象，具有良好的外觀和完善的功能，使人們不再需要面對復雜的GIS概念和操作，這也是當今地理信息系統的一個新的研究領域。
目前，地理信息系統的二次開發工具較多，如:工ntergraph的GeoMedia,ESRI的MapObjects,ArcObjects,Arc工MS以及MapInfo的MapX等，國內武測的GeoMap等。其中ESR工的ArcObjects提供了全面、完善的二次開發功能，但是它的應用還處于起步階段，并且主要集中在部門管理系統，很少有全面、綜合的系統應用。因此，應用ArcObjects建立綜合的校園管理信息系統，不僅能為公眾和管理者提供查詢檢索、分析及輔助決策等服務，而且用同樣的技術和方法可以推廣到建立社區地理信息系統、企業地理信息系統、城市地理信息系統等，對擴大地理信息系統的應用范圍和應用領域具有現實意義。
4、地理信息系統二次開發
計算機硬件性能的提高、軟件技術的演進，計算機體系結構的不斷變化，都促進了更為強大、成熟和更為復雜的GIS軟件系統的出現。早期的軟件往往都是一些較小的單獨的成果，很少有互相的協調和交流。當需要組織大批人員進行項目開發時，產生了一些規范化的方法和經驗，這些方法和經驗在開發組織中，要求所有的成員共同遵守，就形成了一種業界標準。現在已有成熟的、成功的開發標準，并且還提供了很多工具。
4.1地理信息系統開發方法
4.1.1線形順序模型
線形順序模型，也稱為傳統的生命周期法、瀑布法等，是指在開發過程從一個階段的輸出流向下一階段的線形的、順序的方法。整個軟件過程歷經系統調查、需求分析、系統設計、編碼、測試和維護等階段。
這種方法的最大問題是用戶只有在系統幾乎全部開發完畢時才能使用。因此，如果用戶開始時難以清楚的給出所有要求或開發人員對用戶需求的理解有偏差，那么對已經成型的系統的任何改動將要付出很大的代價。另一個問題是開發人員常常因為某個階段發生問題而阻礙其后階段的正常進行。
4.1.2原型法
當用戶只定義了系統的一般性目標，不能給出詳細的輸人、輸出、反饋等需求時，可以先建立系統的一個初級版本提供給用戶試用，經用戶反饋，進行改進成第二代、第三代版本，直到系統最終完成。創建原型法的方法有兩種，一是先完成系統的核心部分，再逐步增加其它的功能組件;另一種是先完成所有的功能組件的主要部分，再逐步增加次要部分的功能。后一種開發方法的反饋過程相對少一些。原型法的優點在于它能夠很快完成可操作原型并提供給用戶，這樣用戶會變得更積極主動，容易及時發現問題并判斷是否滿足需求。
4.1.3面向對象的方法
面向對象指的是使用面向對象的程序設計語言開發應用軟件的一種軟件開發方法。面向對象的方法是一種模型化世界的抽象方法，它按照人類認識世界的思維方式來解決問題。它有很多內在的優點:一是對象重用技術，這樣可以進行快速的軟件開發;二是面向對象的軟件易于維護和擴展。面向對象技術包含完整的軟件工程觀點。它包括面向對象分析(ooA ),面向對象設計(OOD)和面向對象計算機輔助軟件工程(OOCASE)等方法和工具。面向對象技術及面向對象的軟件工程已經被很多軟件，特別是信息系統軟件所采用。
面向對象技術衍生出許多面向對象的分析方法，比較著名的有Booch方法(重視操作和行為，對類和繼承的概念也值得借鑒)、Rumbaugh方法(重視數據和對象的建模)、Jacobson方法(面向用例)和Code/Yourdon方法(一種簡單明了的方法)等。這些方法都引入了項目的系統分析過程，都有自己的建模語言。1995年， Grady Booch, Jim Rumbaugh和Ivar
Jacobson這三個世界著名的面向對象技術專家推出了統一建模語言(UML,Unified Modeling Language)，并很快成為一種工業標準。1998年UML的設計者基于UML語言，推出了一種命名為“統一軟件開發過程”( USDP,Unified Software Development Process)的軟件開發方法。統一軟件開發過程是一個基于組件式開發技術和UML語言的通用的軟件項目開發方法，適用于各種各樣的軟件系統、應用領域和開發組織?；诮M件式面向
對象技術具有的可重用性、易維護性和可擴展性等諸多優點，以及Visual
C++、Visual Basic、Visual Fox Pro, Borland C++、Delphi、C++Builder、
Power Builde等眾多的開發環境，使其被廣泛的應用到GIS軟件的開發
當中，成為目前開發的主流方法。(圖1-1 )
隨著地理信息系統應用領域的擴展，應用型 GIS的開發顯得日益重要。如何針對不同的應用目標高效地開發出既合乎需要，又具有方便、美觀、豐富的界面形式的GIS應用程序是開發者和用戶都非常關心的問題。擴展GIS的應用領域的一個艱巨的任務就是如何對GIS軟件進行再次開發，即GIS技術的二次開發問題。
5.地理信息系統二次開發方法
早期許多商用GIS軟件是以解釋語言方式執行的，基本上都提供了自己的二次開發方法和語言(如Arcview的Avenue, MGE的MDL, MapInfo的MapBasic等以及動態數據交換技術一DDE, OLE自動化等)，它們的二次開發環境具有明顯的不足:(趙波1998 )
1)功能單一、綜合處理功能差
隨著GIS應用層次的提高，不僅要求應用程序能進行圖形交互，同時也應具備與操作系統交互的能力，甚至要求 GIS的應用程序可以訪問處于分布環境的數據。
2)解釋執行、程序運行速度慢
早期的GIS開發環境著眼于交互操作，對于速度并無太多的要求。隨著GIS應用的提高，要求提高軟件處理的自動化程度，這就要求GIS下的應用程序能處理較大的數據量;集成化需求的發展，要求GIS下的應用程序不僅要能處理交互任務，同時也要能處理相關的設計與計算。
3)缺乏好的保護機制，軟件質量不易保證
目前許多GIS的二次開發語言都是解釋的，程序的合法性只有在運行時才能驗證，而靠測試是難以窮盡程序的每一個分支途徑的，因此要減少程序的邏輯錯誤、提高軟件質量的重要方面就是要求程序員有足夠的細致和耐心。
4)語言規則千差萬別，不易學習和掌握
每種GIS軟件，都按自己的習慣和自定義的語法規則提供二次開發環境，對于已熟悉一種開發環境的人來說，要重新學習新的開發環境的困難較大。
5)不易保護軟件成果
一個好的GIS應用軟件系統，要進行大量的二次開發工作，其中包括了程序員的艱辛勞動，但以解釋形式運行的程序很難進行軟件的保護。
GIS次開發的實現方式主要有單純二次開發、繼承式二次開發和組件式二次開發(劉光，2003 ).
1)單純二次開發指完全借助于GIS工具軟件提供的開發語言進行應用系統開發。GIS工具軟件大多提供了可供用戶進行二次開發語言的宏語言，如ArcView提供的Avenue語言、MapInfo Professional提供的MapBasic語言等。用戶可以利用這些宏語言以原GIS工具軟件為開發平臺，開發出針對不同應用對象的應用程序。但是這些進行二次開發的宏語言功能較弱，開發的應用程序不盡如人意。
2)集成式二次開發是指利用專業的GIS工具軟件(如ArcView,Mapinfo等)，實現GIS的基本功能，以通用軟件開發工具尤其是可視化開發工具，如。elphi, Visual Basic, Visual C++, Power Builder等為開發平臺，進行二者的集成開發。集成開發主要有兩種方式: ?OLE/DDE
開發工具開發前臺可執行應用程序，應用。LE (Object Linking andEmbedding，對象鏈接與嵌人)自動化技術或利用DDE技術方式啟動GIS工具軟件在后臺執行，利用回調(Callback)技術動態獲取其返回信息，實現應用程序中的地理信息處理功能。
.GIS組件
利用GIS工具軟件生產商提供的建立在OCX技術基礎上的GIS功能組件(如ESR工的MapObjects, Mapinfo的MapX等)，在傭等編程工具編制的應用程序中直接將GIS功能嵌入其中，實現地理信息系統的各種功能。
這種開發方法是目前的主流方法。
6、二次開發的數據庫設計
數據庫設計的目的是確定在數據管理系統中存儲數據的基本結構和檢索數據的基本方法。
6.1普通文件方式
普通文件管理方式要求開發者提供基本的文件處理和分類檢索能力，這種方法將所有的數據都存放在一個或多個文件中。其優點是靈活，開發者可以任意定義自己的文件格式、管理各種數據;缺點是增加了數據管理的開發量，同時不利于數據共享。
6.2關系數據庫管理系統(RDBMS)
關系型數據庫管理系統建立在關系理論的基礎上，采用多個表來管理數據，每個表的結構遵循一系列“范式”進行規范化，以減少數據冗余。目前大多數GIS軟件都采用這種數據管理方案。這種方法采用文件方式存儲數據，即空間數據和屬性數據分別存儲在不同的文件中，它們之間通過建立關系表連接起來。其優點是數據量小，缺點是文件路徑常常會因為文
件的刪除、移動操作而變的不可靠。
6.3面向對象的數據庫管理系統(00-DBMS)
面向對象的數據庫是一種正在成熟的技術，它通過增加抽象數據類型和繼承特性以及一些用來創建和操作類和對象服務實現對象的持續存儲。ESRI公司開發的Geodatabase是一種新型的面向對象的空間數據儲存與管理系統，具有其它空間數據庫前所未有的優越性。
無論采用那種方法，在GIS軟件中需要管理的數據主要包括:空間幾何體數據、時間數據、結構化的非空間屬性數據以及非結構化的描述數據。
7、組件式地理信息系統二次開發’
7.1組件技術的發展
幾年以前，當微軟公司首先使用OLE(Object Linking&Embedding,對象鏈接與嵌人技術)的時候，其初衷是為了增強軟件的互操作性。在使用過程中，人們逐漸認識到這一技術背后的實質性內容在軟件開發中扮演的重要角色。組件技術以前所未有的方式提高了軟件產業的生產效率。組件技術使近20年來興起的面向對象技術進人到成熟的實用化階段。組件間的接口通過一種與平臺無關的語言工DL(Interface Define Language)來定義，它是二進制兼容的，使用者可以在各種開發語言和開發環境中直接調用執行模塊來獲得對象提供的服務。
7.2COM,ActiveX與ActiveX控件
組件式對象模型(COM)是OLE(Object Linking&Embedding)和ActiveX共同的基礎。COM不是一種面向對象的語言，而是一種二進制標準，其作用是使各種軟件組件和應用軟件能夠用一種統一的標準方式進行交互。COM所建立的是一個軟件模塊與另一個軟件模塊之間的鏈接，當建立這種鏈接后，模塊之間就可以通過稱之為“接口”的機制來進行通信。接口是一組語義相關的成員函數，并且同函數的實體相分離。接口與實現相互獨立，這使用戶對一個特定的實現方案更換或修改代碼時無須改變對象本身。COM中一個組件可以采用多個接口，在實際應用中接口的定義多采用COM工DL(接口描述語言)來描述。COM本質上是客戶/服務器模式?？蛻?通常是應用程序)請求創建COM對象并通過COM對象的接口操縱COM對象。服務器根據客戶的請求創建并管理COM對象?？蛻艉头掌鬟@兩種角色并不是絕對的，一個CAM對象既可以是客戶，又可以是另一個對象的服務器，還可以既做服務器又做客戶。COM的好處是顯而易見的，由于接口的定義和功能保持不變，COM組件開發者可以改變接口功能、為對象增加新功能、用更好的對象來代替原有對象，而建立在組件基礎上的應
用程序幾乎不用修改，大大提高了代碼的應用性。
ActiveX是一套基于CCM的可以使軟件組件在網絡環境中進行互操作而不管該組件是用何種語言創建的技術，實際上是。LE的新版本。它使OLE接口加強了對數據和特性的管理，效率更高，被廣泛應用于web服務器以及客戶端的各個方面。同時，它也被用于創建普通的桌面應用程序。作為ActiveX的重要內容，ActiveX控件是一種可編程、可重用的基于COM的對象和OLE與ActiveX技術的自定義控件。它是基于與應用程序無關的思想設計的，其目標是提供一種面向對象、與操作系統無關、與機器平臺無關、可以在應用程序之間互相訪問對象的機制。ActiveX控件提供給用戶應用接口，發送相應的事件，開發者可以截取這些事件，執行相應的功能。ActiveX控件的開發端和使用端是完全獨立的，可用于不同語言、不同開發平臺、不同的系統環境中。一個或多個ActiveX控件保存在一個動態鏈接庫中，但它是一種特殊的動態鏈接庫，其擴展名是OCX。
COM, ActiveX與ActiveX控件通過屬性、事件、方法等接口與用戶、應用程序進行交互。
1)屬性(Properties):指描述控間或對象性質(Attributes)的數據，如:BackColor(地圖背景顏色)、GPS工con(用于GPS動態目標跟蹤顯示的圖標)等?？梢酝ㄟ^重新指定這些屬性的值來改變控間和對象性質。在控件內部，屬性通常對應于變量(Variables)。
2)方法(Methods):指對象的動作(Actions)，如:Show(顯示)、AddLayer(增加圖層)、Open(打開)、Close(關閉)等。通過調用這些方法可以讓控件執行諸如打開地圖文件、顯示地圖之類的動作。在控件內部，方法通常對應于函數(Functions)。
3)事件(E}rent s ):指對象的響應(Responses)。當對象進行某些動作時(可以是執行動作之前、動作進行過程中或者是動作完成后)，可能會激發一個事件，以便客戶程序介人并響應這個事件。比如用鼠標在地圖窗口內單擊(Mouse Down)并選擇了一個地圖要素，控件產生選中事件(如Item Picked)通知客戶程序有地圖要素被選中，并傳回描述選中對象的個數、所需圖層等信息的參數。
屬性、方法、事件是控件的通用標準接口，適用于任何可以作為COM和ActiveX容器的開發語言，具有很強的通用性。支持COM, ActiveX組件開發的程序設計語言都可以用來進行開發，如目前比較流行的Visual C++、Borland C++、Visual Basic, Delphi等。
7.3組件技術與GIS
組件式GIS的基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為幾個控件，每個控件完成不同的功能。各個GIS控件之間，以及GIS控件與其它非GIS控件之問，可以方便地通過可視化軟件開發工具集成起來，形成最終的GIS應用。控件如同一堆各式各樣的積木，它們分別實現不同的功能(包括GIS和非GIS功能)，根據需要把實現各種功能的“積木”搭建起來，構成應用系統。一些GIS軟件公司紛紛推出了基于COM技術，由一系列ActiveX控件組成的GIS二次開發軟件環境。這些軟件具有以下主要優點:
1)小巧靈活、價格便宜
組件化的GIS平臺提供靈活的方式與空間數據管理系統連接，小巧靈活。在組件模型下，各組件都集中地實現與自己緊密相關的系統功能，同其它信息系統、數據庫系統以及Interne七等方面能進行有效的藕合，用戶可以根據實際需要選擇所需控件，最大限度地降低經濟負擔。
2)無須專門的GIS開發語言
組件式GIS有嚴格的標準，不需要額外的二次開發語言，只需要利用GIS的基本功能函數，按照微軟的控件標準進行開發，可減輕開發者的負擔，增強GIS軟件的擴展性。開發者只要熟悉通用的集成開發環境(如Visual Basic, Visual C++, Delphi, Visual)++等)，以及GIS軟件提供的各個控件的屬性、事件和方法，就可以完成應用系統的開發。
3)強大的GIS功能
利用GIS系統軟件組件提供的拼接、裁剪、疊加、緩沖等完備的空間數據的處理功能和查詢分析功能，提高應用系統的開發效率，使GIS系統面向對象，具有良好的外觀和完善的功能，使人們不再需要面對復雜的GIS概念和操作，即可實現GIS強大的系統功能。
4)面向大眾，擴展領域
用戶可以像使用其它ActiveX控件一樣使用G工S控件，使非專業的普通用戶也能夠開發和集成GIS應用系統。它同時打破了以往GIS軟件的壟斷局面，使小的研究機構和公司也有機會提供GIS應用軟件，也擴大了GIS的應用領域和應用范圍，對GIS的應用前景產生了深遠的影響。
雖然對GIS采用組件式二次開發有許多優勢，但是不可避免地也存在一些功能上的欠缺和技術上的不成熟，主要表現在如下幾方面:
1)二次開發的結果與經典的GIS軟件相比不可避免地帶來效率上的相對低下，這在訪問大型空間數據時由為明顯。
2)支持的空間數據量和數據類型有限
3)支持的功能有限，由于是組件，只覆蓋了GIS系統的部分功能，對于一些特殊領域、特殊問題就顯得無能為力。
4)系統的可靠性、容錯性有待提高。
8基于Arc Objects的地理信息系統二次開發
1 .Arc GIS和Arc Objects
Arc GIS是開放的地理信息處理平臺，具有強大的地理數據管理、編輯、顯示、分析等功能。它主要有Arc Map, Arc Catalog, Arc Toolbox,Arc Scene(Desktop一桌面系統冷14個功能子系統。組成Desktop Arc GIS的Arc Map ,Arc Catalog和Arc Scene的基礎是微軟的組件對象模型(COM)。由于Arc GIS完全COM化，對于需要進行結構定制和功能擴展以及獨立程序開發的高級應用來說具有非常大的吸引力，并提供了前所未有的靈活性。
ESRI的Arc Objects是Arc GIS的功能核心，是Arc Map, Arc Catalog ,Arc Scene等Desktop應用程序的開發平臺。Arc Object:是一種集成的面向對象的地理數據模型的軟件組件庫，提供了Arc GIS中全部的功能，是開發GIS應用程序的基礎。開發人員可以利用Arc Objects框架進行編程，以提高Arc GIS的性能或擴展其應用。它是以完整有序的對象組件的集合形式的。Arc Objects不是一種獨立的商業軟件，它包含在Arc GIS產品中。Arc Objects提供的組件為用戶提供了進行二次開發和功能擴展的能力，能夠實現Arc GIS的所有功能?；贏rc Objects開發的應用軟件也必須要有Arc GIS的License才能運行。
構成Arc Map, Arc Catalo。和Arc Scene等的Arc Object:的組件具有層次關系:(圖2-1 )o Application處于Arc Objects框架的最高層，擁有Display(顯示)、Document(文檔)、Extension(擴展功能)三個組成部分;Document位于稍低的一個層次，但它可同時擁有幾個下一級的Map
對象，每個Map對象又可以擁有多個Layer對象。Arc Objects提供的Map control控件和Scene viewer control控件位于Map(Scene)層。各級的各個對象(類)都有其自身的接口、屬性、方法。
2.Arc Objects中的基本編碼技術
2 .1使用esriCore .olb對象庫
Arc Objects使用的類都包含在esriCore.olb對象庫中。對象庫是包含有關Arc Map和Arc Catalog的接口、組件、組件對象類、屬性、方法、事件的描述的文件。
無論所用的開發環境如何，將對象聲明為對象的有效類可以提高代碼運行速度，同時開發環境的智能化代碼執行特征在編寫代碼時可以檢測到程序錯誤、校正語法并匹配對象庫中的對象類型。為了查看運行用的智能化代碼，可以聲明變量是esriCore庫的組成部分，然后再添加庫名。對象庫中的COM類提供了一個或多個接口的代碼，把所有的功能完整地封裝在類里面。兩個類可以有相同的接口，但是實現的代碼不同，通過這種方式COM類就有了多態行為。COM不支持多重繼承。COM類有三種:抽象類(Abstract Class)、組件類(CoClass)和類(Class)。抽象類是不能被創建的，它只能作為其它類的父類。類是不能被創建的，但是該類的對象能被其它類創建，并作為該類的一個屬性，或者是被其它類的對象實例化。組件類即可以被創建，也可以顯式地創建。
2.2使用esriCore.olb對象庫中的對象’
esriCore.olb對象庫中的大部分對象將IUnknown。作為它們的缺省接口，但有幾個是例外，如Ar cCatalog和Arc Map中的Application對象的缺省接口就設為工application。重要的是工Unknown擁有的三個方法(AddRef, Release, Query interface)不能在祀中調用。
在使用對象時必須得到相關的對象支持接口的參考，然后調用該接口的方法。例如:
Dim pPt as ipoint，定義對象支持的接口相關變量
Set pPt=New Point’建立組件對象類和實例
PutCoods 100,100‘激活方法，使點pPt具有了實際位置含義
1)使用ThisDocument對象
每個工程都有“ThisDocument”模塊，與ArcGIS其它對象不同，ThisDocument對象不可設置相關信息，只能操縱其相關屬性、相關文檔。
Dim pDoc as ImxDocument
Set pDoc=ThisDocument
MsgBox pDoc .FocusMap(0).Name
2)使用屬性
一些屬性參考ESRI對象庫中指定的對象，其它屬性有標準數據類型值，如字符型、整型、浮點型、邏輯型等。對于對象參考，用聲明對象變量和Set語句把對象參考指向屬性;對于其它的值，可以聲明具有明確數據類型的變量或使用VB變量數據類型，之后用簡單的指定語句來指定變量的值。
Dim pDoc As IDocument
Set pDoc二Application.Document?特殊類型對象使用Set
Dim pTitle As String
pTitle二pDoc.Title?標準數據類型不使用Set
屬性有只讀、只寫和讀寫三種狀態，具體使用時查看esriCore幫助文件。
3)使用方法
方法用來執行一些操作，可以返回值，也可以不返回。在一些實例中方法返回對象的值。在其它方法實例中，返回一個反映操作成功與否的布爾值，或把數據寫入參數。
Dim pApp As IApplication
Dim pEditor As IEditor
Dim pEnumFeat As IenumFeature
Dim pID As New UID
pID='esriCore .Editor'
Set pApp=Application
Set pEdifor=pApp.FindExtensionByCLS ID(pID)
Set pEnumFeat=pEditor.EditSelection
4)使用事件
事件讓你知道什么時候發生了事情，你可以添加代碼響應事件。VB和UBA允許用With Event關鍵字聲明變量，With Event告訴開發者對象變量響應對象事件的環境。聲明必須在模塊或窗體中進行。如，DimWithEvent pviewEvents as Map
9.使用ArcObjects進行二次開發的層次
通過ArcObjects在從數據對象到菜單、工具以及系統功能等方面的應用，可以在以下三級水平進行開發:
1)通過定制或客戶化進行ArcMap, ArcCatalog和ArcScene等的界面定制(對于簡單用戶，無須編程):使用菜單驅動客戶化是最簡單的操作，只需對菜單、工具等控件進行開關、移位或增刪就可以完成。
2)采用VB和內置的VBA語言進行界面制作和功能擴充(滿足大多數用戶需要，應用編程)進行嵌人式開發:使用系統內置的VBA腳本編程能力，在ArcMap和ArcCatalog中能很容易地加人各種窗體和控件，修改系統界面、增刪各種功能，是進行應用的快速定制以及集成現有的數據與系統的手選開發技術。
3)使用編程語言和工具軟件調用Arc Objects的控件和各種功能組件，開發獨立的應用程序，開發獨立應用程序(高級開發需求):使用支持COM的編程語言(如Visual Basic, VisualC十+，Delphi, Visual)++等)將Arc Objects所提供的1800多個組件、幾百個接口和數千個方法嵌人到應用中，開發出獨立完整的應用程序。
用戶應用Arc Map, Arc Catalog, Arc Scene中內置的VBA語言方式進行開發，可以充分利用管理對象集合的Application對象。以Arc Map為例，它包括MxDocument, AppDisplay, SelectionEnvironment對象和其它任意注冊的擴展功能(如Editor等)，同時還管理使用著StatusBar,Templates, Paper和Printer等對象。以Application為起點并被創建之后，其它ArcObjects的低層組件都能由其依次獲得，這是一種由高到低的應用開發模式。
獨立應用程序的開發方式由于脫離了ArcGIS軟件環境，不能使用Application對象組件，因此由Application對象組件所建立的應用程序框架及其管理的對象都不能使用。只能使用Mapcontrol控件和Sceneviewercontrol控件和它們所支持的下層組件，并且是下層組件對象實現以后，已創建的上層組件對象才能使用。因此，這是一種由低到高的開發模式，開發難度較大。
9 .1定制開發ESRI應用程序
Arc GIS對象模型定制框架包含多個對象，用戶可以修改內置的工具條或編程進行定制。定制框架包括的對象有應用程序對象、模板對象、狀態條(Status Bar)、文檔對象、快捷鍵(Accelerator)、命令條(CommandBar)、命令項(Command Item)、COM命令、宏、UIControls等。
結束語
總之，通過建立校園管理信息系統獲得的實踐經驗和對開發方法的研究，對于擴展Arc Objects開發的應用有一定的推動作用。使用同樣的方法，我們可以建立社區地理信息系統、企業地理信息系統、城市地理信息系統等，同時也可以擴大地理信息系統的應用范圍和應用領域。
參考文獻
[1].宋關福鐘耳順組件式地理信息系統研究與開發中國圖象圖形學報1998年第4期
地理信息系統含義范文5
關鍵詞：GIS技術；水文水資源；應用；現狀
中圖分類號：TV文獻標識碼： A
引言
地理信息系統是一種以處理空間數據為基礎的應用技術，而地質信息的特點決定了使用GIS技術的優越性，從而使該項技術在水資源領域中得到了廣泛地應用。地理信息系統在水文水資源中的綜合應用，也使得水文水資源研究工作逐漸走向系統化、網絡化。
一、地理信息系統技術
GIS是地理信息系統（GeographicInformationSystem）的簡稱，借助計算機技術，通過對地球表層空間的地理信息進行采集、儲存、管理、運算及分析來輔助科研的系統。
GIS的主要構成核心是處理空間數據的子系統，這是它作為地理科學研究工具的關鍵所在，該子系統分要分為兩部分，空間數據分析及處理。數據主要來自遙感圖像、統計數據和實測數據等。GIS主要功能有四個方面：一是對具有典型的空間性和動態性的數據信息的采集、分析管理和輸出；二是對區域空間分析和動態預測能力，尤其是在地學模型的應用方面更具備優勢；三是借助計算機通信技術以及遙感技術對數據進行管理，提高數據信息的可靠性，從而為決策提供參考依據。當前GIS技術正不斷地向著集成化和智能化的方向發展，相信在未來能夠為水資源及水文的研究提供更有效的信息和資料。
圖1地理信息系統技術組成
二、GIS技術在水資源領域應用現狀
GIS技術在水資源領域的應用現狀主要包括5個方面:GIS技術在地下水資源評價中的應用、GIS技術在水質模型中的應用、GIS技術在防洪減災中的應用、GIS在水利工程方面的應用和GIS在地表水與地下水的聯合研究中的應用。
（一）GIS技術在地下水資源評價中的應用
地下水問題具有明顯的時空維，地下水模擬強調地下水在介質中的運動情況。GIS應用在地下水模擬中，可用來獲取、操作、顯示與地下水模型有關的空間數據和預期的成果，使模型進一步細化，從而深入認識地下水在含水層中的賦存、運動情況，為合理開采、保護地下水提供基礎。
（二）GIS技術在水質模型中的應用
GIS能夠通過各種數據模型和數據結構將多源的地理數據進行統一存儲和管理。水質預測模型建立之初所需的大量相關的地形、水、土壤、氣候以及經濟、人口等統計數據，可以通過建立GIS數據庫的空間特征數據和屬性特征數據管理。
蔣海琴等結合江蘇省環保信息系統的建設，對WebGIS與一維水質模型集成的關鍵技術問題進行了討論，闡明了模型計算中評價河段截取、空間離散及空間數據重采樣的方法和過程，對實現水環境模型的跨平臺操作和數據信息共享做出了嘗試。
羅畏以基于投影尋蹤的水質評價模型為基礎，結合GIS技術進行水質分析和評價，以太湖為實驗區域，根據2000年該區域的水質監測數據做了實例分析，驗證了新理論和方法的可行性。
（三）GIS技術在防洪減災中的應用
我國是一個地理條件復雜、自然災害頻發的國家。每年因洪澇災害造成的經濟損失非常嚴重。近年來，我國的防洪工作逐步實現了從“以洪水為敵”的控制洪水向體現水資源特性的洪水管理轉變。新技術在防洪減災領域得到廣泛應用，GIS新技術與傳統的防洪減災技術的相結合，使水利防汛工作邁向了新的紀元。
（四）GIS在水利工程方面的應用
在水利工程應用中，GIS強大的空間分析功能和圖形顯示功能為工程設計和研究成果的可視化表達提供了有力的現代化手段。
通過GIS可以將施工過程通過圖像的方式動態的顯示出來，而GIS先進的空間分析功能可以為水利施工過程提供便利的分析工具，通過數字地形模擬，可以用離散分布的平面點來模擬連續分布的地形，進而進行坡度坡向分析、斷面圖分析等，從此實現水利工程信息的科學、高效的管理。
此外，GIS的可視化表達功能可以對每一施工過程進行模擬和全程監測，為設計人員提供直觀形象的信息支持，為決策者提供精確、科學的可視化分析手段，為優化施工過程提供技術支持。
（五）GIS在地表水與地下水的聯合研究中的應用
流域是由分水線所包圍的河流集水區，在地域上具有明確邊界的區域。流域地表水和地下水的統一調度和科學管理一直是水資源領域一個重要的實際問題，GIS的引入為這一問題的解決提供了有效的手段。
Maidment等(1993年)的研究成果表明:水文模型空間要素主要是由分水嶺、排水渠道、湖泊和三角洲構成，并且水流狀況也由這些要素所規定，而在地下水模擬、資源評價與管理工作中，這些地表水方面的高質量研究成果是非常寶貴和必不可少的，GIS為區域地表水與地下水的聯合研究提供了高層次的綜合環境和工作平臺。
Maidment應用GIS做了比利時Voer流域的降水和徑流相關情況的空間分析，為該流域的地表水與地下水的聯合調度與管理提供了可靠的科學依據。
當前GIS技術已逐步應用到了水文水資源領域的各個方面。除上述幾個方面外，GIS技術還在水資源管理、水污染控制規劃、旱情分析預測、庫區地質分析、水環境監測評估等多方面得到了成功的應用。
三、水文水資源領域GIS應用的發展趨勢
（一）GIS應用規范和標準繼續完善
在實際的情況下，一般GIS的應用與開發大多是分開進行的，各部門是要根據具體的生產以及需要而獨立開發的。所以我國缺乏完整的技術規范體系和設計應用標準，開發平臺的多樣化以及數據格式的繁瑣已經給我國的地理信息共享機制造成了較多的阻礙。雖然國內部分地區進行試點行業規范的相關工作已經展開，但是仍然存在缺乏國家層面的一致規范的問題。因此應加強GIS應用規范和標準繼續完善。
（二）水資源及水文地理空間數據庫更加完善
水資源及水文地理空間數據庫作為GIS系統的關鍵，對于決策起到基礎的作用，所以必須在保證提高GIS應用越來越標準、越來越規范的條件上積極進行基礎數據庫的建設，特別是對于具有水資源及水文領域特色的數據庫，例如雨情和水情數據庫以及水旱災情數據庫等等。除此之外，數據庫中必須要有大量的流域內關于自然資源和社會經濟環境的基本數據，而且要保證數據庫中的數據采集能夠具體并準確，且能夠及時進行更新。
（三）GIS與水資源及水文專業模型能夠充分融合
在目前我國的一些水資源及水文方面的模型中，雖然GIS大多數都具備關于水資源及水文信息的詳細具體的數據，且具有存儲、管理和輸人輸出功能，但是其核心主要還是僅限于數據方面，缺乏表達水文地理空間、水文現象空間分析的能力，缺乏有效支持決策的能力，特別是在基于GIS、RS的分布式水文模型方面表現的還遠遠不夠。我們必須要結合當前的各類計算方法，利用各類軟件逐漸過渡到以柵格為計算空間單元的分布式模型，能夠充分利用GIS所具有的空間數據管理功能，從而實現水資源及水文的專業模型與GIS的緊密結合，這要作為我們的研究重點。
（四）軟件向多維發展
目前社會上開發的GIS軟件，多數都不具備真三維的分析的功能，在幾何建模和分析方面都不能滿足水文水資源時空動態變化的要求，如比較成熟的GRASS、SGM、IVM等系統，功能也明顯不足。因此，急需開發一些具有三維甚至四維功能的GIS水文水資源空間分析軟件。
隨著水文水資源管理發展的要求及以計算機與空間技術的進步，GIS將從二維走向多維，從獨立走向兼容與集成。
（五）完善基于GIS的灌區的地下水資源評價系統
灌區不同于一個完整的流域或行政區域，它是有可靠水源(地表水、地下水)和引、輸、配水渠道和相應排水溝道的灌溉面積，是人類水事活動的產物。灌區地下水的循環不僅受自然因素的影響，而且還主要與地表水灌溉及地下水開采活動密切相關，因此，研發基于GIS的灌區地下水資源評價系統也非常必要。
結束語
當前，隨著信息時代的來臨，在水資源科研以及管理中應用GIS是一件非常具有前景的工作。但是如何建立一種綜合性資源信息系統是我們目前面臨的困難。但不管怎樣，使用GIS能夠促進水資源利用和管理領域的發展，因此我們必須要認識到水資源科學以及地理信息系統的發展變化的概念，技術的進步以及變化的社會需求必定使其含義也會發生深刻的變化。
參考文獻：
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[3]涂永彤,丁銘.我國水文水資源領域技術需求情況探討[J].科技創新導報,2012,01:123.
地理信息系統含義范文6
關鍵詞：GIS 防汛指揮決策功能
過去水利防汛決策大多基于紙質地圖(包括地形圖和水利圖)和平時收集的水利資料，依據經驗進行防汛決策，這樣的決策在先前的防汛決策中發揮了相應的作用，然而這樣的方式畢竟缺乏科學的依據，而且資料的快速查找和使用都存在一定的缺陷，往往會造成一定的失誤，隨著科學技術的發展和地區經濟的快速增長，科學決策己成為相當必要，同時也應該更加安全可靠。GIS技術的發展，己應用到了國民經濟的各部門，作為水利防汛決策，將空間數據與水利工程、水情數據進行整合，進而進行分析、統計，提供可靠、快速的信息用于決策，已成為一個發展方向。
1防汛指揮決策指揮系統
防汛指揮決策過程中涉及大量空間數據，如地形地貌、雨水情的分布、人口及財產的分布、工情和災情的分布等等，從本質上說，防汛指揮決策支持系統是一個空間決策支持系統(Spatial Decision Support system， SDSS)。
1.1防汛指揮決策內容
防汛指揮決策主要包括兩方面內容：防洪調度和搶險與救災決策。（1）防洪調度，這是防汛工作的核心。主要是根據現時水、雨、工情和暴雨洪水預報和后續的天氣預報，從全局出發，設計和優選防洪調度方案，對水庫群、分滯洪區工程聯合運用，充分發揮它們的整體效益，保證不出現決口、改道、人員傷亡等嚴重災害，努力減小災害損失。（2）搶險與救災決策，通過對河勢流向、堤壩安全、漫灘情況監測，及時發現險情，采取應急措施進行搶護，以免因河勢突變洪水直沖堤防，造成決溢及垮壩。對可能出現災情的區域，進行洪災場景模擬，洪水淹沒范圍計算，洪災嚴重程度分析，洪災損失評估，洪災危險程度評價，洪災風險區劃，分洪區人員及財產遷安規劃。一旦災情發生，及時實施預定遷安方案及救災措施，最大限度地減少洪災造成的損失。
1.2防汛指揮決策支持系統三大類數據庫
防汛指揮決策支持系統主要涉及三大類數據庫：空間數據庫、屬性數據庫及影像數據庫?？臻g數據庫包括地形數據庫、水系數據庫、水利工程分布、土地利用分布、植被土壤分布等；屬性數據庫包括雨情數據庫、水情數據庫、工情數據庫、災情數據庫等；屬性數據庫按時間分為歷史數據、現勢數據和預測數據。影像數據庫包括氣象衛星數據、陸地衛星數據等，其中氣象衛星主要用于天氣形勢分析與暴雨預報，陸地衛星主要用于背景數據的遙感獲取，雷達衛星主要用于災情監測與快速評估。
1.3防汛指揮決策系統滿足的需求
（1）可實現對水閘（節制閘和船閘）、防洪堤圍、水文站點、排灌站等36種工程信息的查詢。工程信息主要包括靜態文字描述信息、工程圖紙信息等。
（2）可實現在PPC電子地圖上查詢工情信息和水文站點的實時水雨情信息，并在水利實時通硬件容量許可的情況下，加載盡可能多的工情信息。
（3）可實現水文測站實時水雨情的顯示、查詢，對超過報警限值的水雨情進行報警提示。
（4）可實現對各類水情調度預案相關數據(水位、水閘狀態等)信息的入庫、編輯、查詢顯示功能;實現根據實時水雨情及汛情情況自動生成水情調度及抗洪搶險預案，具有防汛物資、人員調度的最佳路徑、通道分析功能，并提供多種分析結果的對比。
（5）可實現對給定的雨量值預報相應站點的洪水水位，并能進行洪水預報誤差的實時校正。
（6）可實現采用視音頻異地會商等手段，建立防汛指揮調度決策會商電子沙盤，進行防洪部署，人員、物資調度、人員撤離及水情調度，并會商結果。
2地理信息系統
2.1地理信息系統的含義
地理信息系統(Geographic Information System，簡稱GIS)，從廣義的詞義上來說，它是允許加工空間數據成為信息的工具，這些信息通常與地球上某些部分明確相連并且用于決策。這種定義既不復雜但是也不非常精確，本身地理信息系統代表了許多學科領域的綜合。有許多的定義被提出，有些反映了手工與基于計算機的地圖分析方法之間極強的聯系。它于六十年代開始發展、現已日趨成熟的空間信息處理技術，是一門介于信息科學、空間科學與地球科學之間的交叉學科。在防汛指揮決策支持系統中引進以空間信息存儲、管理和分析見長的的地理信息系統技術是必然的。
2.2 防汛決策支持系統――基礎地理信息系統
基礎地理信息系統(以下簡稱防汛GIS)屬專業GIS，必須能夠實現將空間數據與水利工程、水情數據進行整合，進而進行分析、統計，提供可靠、快速的信息用于決策。
水利地理信息系統具備如下功能：電子地圖的放大、縮小、漫游、定位，導航和打印功能；電子地圖由圖查詢相關水利要素信息(包括基本數據信息、圖片信息和影視信息，其中堤防斷面圖還可顯示堤防與水面的關系；有水利要素定位空間位置功能；制作專題圖功能；建立用戶圖層，標注如防汛出險位置、搶險方案等專用圖功能；模擬高水位淹沒范圍和好區決堤淹沒范圍功能；生成實時水位、雨量等值線功能；顯示實時水位、雨量功能；查詢數據報表打印、統計和輸出功能。
2.3GIS在防汛指揮決策支持系統中的作用
(1)空間數據管理
防汛指揮決策過程中涉及到大量的空間數據，如地形地貌、水系、土壤、植被、水利工程分布等，以及屬性數據，如水文數據、工程材料與基礎等，GIS能方便地統一管理這些空間數據和屬性數據，并提供數據的查詢、檢索、更新及維護。沒有GIS的參與，這些是難以想象的。
(2)GIS的空間分析能力直接為防汛指揮決策提供輔助支持GIS所具有的強大空間分析能力可以直接為防汛指揮決策服務。如利用GIS的網絡分析功能，可以為災民撤退最佳路徑的確定提供依據；利用GIS的空間疊加分析能力，可以進行災情的快速評估等等。
(3)為模型參數的自動獲取提供可能
防汛指揮決策過程中，將會應用到大量的水文水力學模型，這些水文水力學模型大多是空間分布式模型，其求解往往需要大量的空間參數，常規方法獲取這些參數是極其困難的。利用GIS的數據采集及空間分析能力，可以方便地生成這些參數。
(4) GIS有利于防汛信息及決策結果的可視化表達利用GIS強大的空間顯示功能，在實時雨清、水情、工情、災情分布圖上，疊加上一些背景數據，如行政區劃、交通、重要建筑物分布、土地利用等，有利于各級領導作出正確的決策。另外，GIS強大的制圖輸出功能，也有利于決策結果的表達。經過幾十年的發展，GIS技術己日趨成熟，尤其是面向對象、組件式GIS技術的出現為防汛指揮決策支持系統的集成平臺提供了可能。
2.4GIS支持下的防汛指揮決策系統具有的功能
（1）信息采集、組織與管理功能模塊
利用先進實用的測量技術、現代遙測技術、新型移動存儲技術等高新技術，實現水情、雨情、工情、災情信息的采集及快速、高效、可靠的信息傳輸；對水情、雨情、工情、災情等各類防汛信息進行統一管理，并提供查詢、顯示與分析。
（2）雨水情及災情的預測預報功能模塊
根據天氣形勢、地面實況等情況，進行雨、水情進行預測預報;對未來可能形成的災情進行預評估。
（3）洪水調度功能模塊
根據預報的洪水過程、工程運行現狀，從方法庫中選取優化模型或經驗模型，得到多個可選方案，再選用模擬模型對方案進行模擬計算，得到各種指標值，然后根據小清河防洪預案的規定選出滿意方案，最后實施。
（4）搶險救災決策功能模塊
