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地理信息科學的概念范文1
近年來，環境信息科學(EnvironmentalInformationS。iences，或EnvironmentalInformaties，或Enviromatics)作為一門新興的交叉學科得到了快速的發展，早期單一的工程方向“環境信息化”正在發展成為一門多學科理論交叉、多技術手段集成的新興學科領域〔。國際環境信息科學學會(InternationalSocietyfo;EnvironmentalInformationSeienees，ISEIS)作為這一領域的學術組織，致力于發展信息技術在環境領域的應用，提供環境信息系統研究領域的多學科交叉，以促進環境信息系統研究領域的國際交流。國內在環境信息科學的一些主要論題包括環境信息系統、環境遙感、環境模型、環境可視化、環境信息處理等方面都開展了一些研究工作。20世紀90年代以來，環境信息化發展迅速，特別是從上至下的各級政府主管部門環境信息系統的建設極大地推動了這一工作的進展，環境地理信息系統則已成為實現環境信息化的主要途徑。地理信息系統在環境領域的應用，正在從初期的信息管理、環境專題制圖發展到Gls與環境模型集成陳、3S技術集成的多媒體環境系統、基于Gls的環境污染擴散模擬基于GIS的環境治理決策支持系統等。遙感技術在環境科學與工程領域有著廣泛應用，一些主要領域包括大氣污染遙感、水環境遙感、固體廢棄物遙感監測、城市熱島效應與熱環境監測、植被遙感、景觀格局遙感監測、海洋環境監測等。環境建模與模擬一直是環境工程研究的重要內容，一方面，各種數學模型、物理模型、統計模型在環境信息科學中得到大量應用，另一方面，基于環境過程機理的計算機模擬模型、元胞自動機(CA)模型、智能體(Agent)模型等也在環境領域受到重視。數據挖掘與知識發現是從海量數據庫中挖掘和提取對決策分析有用的、先前未知的隱含模式和規則的過程，筆者在1999年即面向環境信息化與數據挖掘技術的發展，試圖將二者結合，提出“環境數據庫中的知識發現”并進行了初步研究。可視化是表達和傳輸環境信息有效的形式，通過三維可視化、三維模擬實現環境現象、過程的真實感表達，能夠更加逼真地傳輸環境信息。近年來，虛擬現實技術在環境科學與工程領域的應用中受到了研究人員的重視卿?！疤摂M地理環境”是虛擬現實技術支持下地球科學研究的創新平臺，依托這一平臺，能夠進行環境科學與工程相關的理論研究、技術開發、工程實踐、模擬決策等活動。針對環境信息技術集成應用的趨勢，聶慶華提出了“數字環境”的概念，數字環境是環境信息化的過程和結果，是三維顯示的數字虛擬環境，包括環境信息數字化、環境信息傳輸網絡化、環境分析模型化和環境空間決策的智能化、環境過程和管理可視化。盡管國內目前在環境信息科學各個分支方向的研究非?；钴S，但缺乏整體性、系統性的認識和探討。本文在分析環境信息科學研究進展的基礎上，基于環境信息流和信息分析處理構建了環境信息科學的體系結構，并以煤礦區環境監測治理與管理為例，全面分析了環境信息科學理論、方法與技術的應用，以期促進環境信息科學研究及其在構建和諧社會、推進可持續發展中的應用。
2環境信息科學的體系結構及其在煤礦區的應用
2.1環境信息科學的體系結構盡管環境信息科學的概念提出已有近20年的時間，但從目前國內外研究的現狀來看，對于環境信息科學的概念、學科體系還缺乏明顯的定義。已有的一些環境信息科學研究計劃中界定的范疇也不盡相同。因此，從促進環境信息科學研究的視角出發，首先需要對環境信息科學的體系結構進行界定。HuangGH等川提出的環境信息科學的構成要素及相互之間的關系，這是當前引用較多的環境信息科學體系結構。，環境信息科學是多學科集成的領域。傳感器綜合技術和通信技術的發展使得大尺度地面采樣技術成為可能，處理不同特征、尺度和復雜性問題的模型綜合成為新的挑戰，包括不同模擬、優化、評價模型以及相關信息技術與平臺的合并，不同技術輸人與輸出之間的聯接，社會經濟因子的量化，以及大尺度集成模型的解算策略。在此基礎上，HuangGH等提出基于環境信息科學研究的環境決策支持系統計算機系統，USGS的研究報告’)中，將環境信息科學定義為:環境信息科學是為加強對不同復雜程度的環境現象的理解，并提出新的認識的，集成物理、生物學、計算機和信息科學的多學科方法的研發、試驗和應用的學科。不同定義都強調環境信息科學的多學科交叉、以信息技術為支持、解決復雜環境問題的特點。Huang等川的觀點顯然更強調以遙感、地理信息系統和GPS技術為基礎的空間信息技術與環境科學和工程的交叉，而USGS的定義則重點強調了現代計算技術、人工智能等在環境領域的應用，特別是USGS在其未來環境信息科學發展規劃中重點強調了計算智能等技術的應用?；谝陨嫌^點以及國內外研究的進展，結合我們的研究實踐與認識，以環境信息流和環境信息處理分析為主線，可以構建環境信息科學的體系結構環境信息科學的理論基礎來源于面向環境科學與工程領域需求的多學科理論交叉，技術支持在于面向環境信息流的多技術手段集成，最終通過不同學科領域方法模型的綜合，實現環境科學與工程各個階段、各個過程的目標和任務。因此，需要從多學科理論交叉與多技術手段集成的角度推進環境信息科學研究。
2.2環境信息科學在煤礦區綜合應用的研究從一定意義上來講，環境信息科學并不是一門獨立存在的新興學科，而是諸多學科的交叉和集成。不同學科在研究過程中，特別是遙感與地理信息系統應用、資源環境規劃與城鄉管理、環境影響評價、信息科學、計算機技術等領域都從不同的角度開展著與環境信息科學密切相關的內容，這些學科的研究成果是促進環境信息科學發展的基礎和關鍵。換言之，以前進行的研究工作往往是從環境信息科學的開展的相關論題研究，其重點還在于不同學科方向，但已經構成了環境信息科學研究的基礎層。為了促進環境信息科學的研究，需要改變從外部到內部的“包圍型”研究模式，努力推進從核心到的“拓展型”發展模式，即從環境信息流出發，組織和集成相關學科的研究，特別是在不同學科交叉鏈接的關鍵論題上開展深入研究，以便形成適應環境信息科學體系與研究需求的理論方法體系和應用技術系統。煤礦區作為1種以資源開采為驅動力發展起來的特殊地理區域，由于煤炭資源開采(以下僅涉及地下開采礦區)破壞上覆巖層原始應力狀態，導致地下水流失、地面塌陷，進而引發土壤污染、水土流失，礦山排研形成的研石山壓占大量土地，堆積物導致嚴重大氣污染和土壤損害，甚至引發各種地質災害。因此，煤炭區是1種典型的由于礦山開采導致的景觀破壞、環境污染、生態退化的復雜區域，煤礦區的環境問題具有明顯的復雜性。目前，對于煤礦區生態環境主要的研究視角包括:(l)從煤礦開采損害角度出發研究開采沉陷與地表變形預計、監測與治理;(2)從煤礦區土地資源管理角度出發研究煤礦區土地利用/覆蓋變化與生態響應;(3)從煤礦區地質環境角度出發研究礦區地質環境評價與地質災害預防，(4)從煤礦區水資源環境角度出發研究礦井水害、水污染與水資源調控;(5)從景觀格局生態學角度出發研究煤礦區景觀格局;(6)從地理環境演變角度出發研究煤礦區地理環境演變與模擬;(7)從遙感與GIS應用角度出發研究礦區資源環境遙感與信息系統;(8)從大氣污染角度出發研究煤礦區大氣污染評價與控制;(9)從經濟學角度出發研究煤礦區環境經濟評價;(10)從管理學與可持續發展角度出發研究煤礦區環境規劃、環境管理與可持續發展決策;等等。對以上不同視角的研究進行綜合分析，可以看出多主題、多要素的時空環境信息是其中的關鍵，任何視角的研究都需要充分的信息和數據的支持、需要環境信息和背景信息的集成、需要計算機信息系統和分析工具的支持、需要環境知識和其它領域知識的交叉和集成。因此，從環境信息科學的角度出發，可以集成現有的研究工作，充分應用相關學科已有研究成果，通過成果整合與集成，在推進環境信息科學研究的同時，也進一步推動相關領域的研究。實現整合的關鍵在于不同研究視角之間的關聯關系構建、鏈接邊界選擇、信息傳輸反饋、系統相互作用。按照該研究框架，煤礦區環境信息科學的重點在于多學科研究的交叉點，主要包括:(l)基于采礦環境影響機理的模型建立、參數獲取;(2)各種環境模型的建立、參數提取與模型驗證(面向環境系統分析的環境評價、污染擴散、環境演變模型和面向環境管理決策的規劃模型、優化配置、動態演變模型以及環境保護治理與生態重建方案設計);(3)面向環境監測的遙感信息源選擇與圖像處理、環境信息提取與分析，以及組織、集成與管理多種環境相關信息的數據庫設計與建立;(4)環境信息系統、地理信息系統平臺下的模型解算與解釋、分析結果可視化與應用;(5)集成信息、模型、數據庫、系統、知識的環境決策支持系統(專家系統)構建。(6)資源一環境一人類一計算機系統中的信息流與信息應用。
地理信息科學的概念范文2
關鍵詞：GIS；發展；演化
一、前言
地理信息系統（GeographicInformationSystem,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（GeographicInformationSystem,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（GeographicInformationSystem,GIS）的含義和意思。
四、90年代的GIS—地理信息科學（GeographicInformationScience,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(GeographicinformationScience)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（GeographicInformationScience,GIS）的含義和意思。
五、現在的GIS—地理信息服務(GeographicInformationService,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（PersonalDigitalAssistant,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（OpenGISConsortium,OGC）提出了開放位置服務（OpenLocationService，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（LocationBasedService,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(GeographicInformationService,GIS)的方向發展。
六、結論
地理信息科學的概念范文3
[關鍵詞]GIS應用 認知階層性 地理信息 有效傳輸
[中圖分類號] P25 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-10-175-1
隨著科學技術的快速發展，GIS的應用越來越廣泛，逐漸成為人們獲取地理信息的主要依據。而GIS想要有更廣泛的應用市場，則必須將GIS地理信息的傳輸與人們的普遍認知進行有效的結合，以此才能夠得到用戶對于GIS的信賴，并逐步的滲透到用戶的生活中。
1 GIS應用在地理信息傳輸中的優勢
GIS的優勢在于它的數據綜合、地理模擬和空間分析能力，這是GIS的核心和優勢。GIS首先是一個信息系統，其特征和功能與一般的信息系統類似，不同的是GIS把各種信息通過“地理位置”有機地組織起來，其存儲處理的信息是經過地理編碼的，地理位置和與位置有關的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。以查詢工廠數據庫為例，只要數據庫記錄了工廠的地址和產值等信息，信息系統就可以回答諸如“北京有哪些工廠？”，“上海年產值超過2000萬元的工廠有哪些？”之類的查詢，因為城市、產值都是數據庫的數據項。但如果用戶需要回答“在某商店附近10公里范圍內共有多少消費者？”之類的查詢，一般的信息系統就無能為力了，因為數據庫里沒有記錄每個工廠與任意一個地點之間的距離或是所在地點的所有人口信息。地理信息系統可以解答以下類型的問題：在地域中研究對象A的位置；研究對象B和地點的關系；在距離研究對象A某一范圍內有多少研究對象B；在某一地點A，數據項B的值是多少（如某公司所在街道的人均收入有多高）；從地點A經由地點B至地點C的最短路線是什么？GIS不僅可以直接查詢數據庫里記錄的信息，還可以通過運算查詢數據庫里沒有直接記錄的信息。例如房地產經紀人可以用GIS在一定的區域內尋找滿足“框架結構、有四室2廳2衛1廚、房價每平方公尺少于3000元”的所有房屋。模擬某事件產生的后果（例如，如果附近的湖水位上升3米，某公司所在地會不會被水淹沒？）等。
2 GIS的階層性認知原則
人類對于外部環境的認知是基于對各種關系的理解，根據對各種關系的理解而進行階層性類別的分類。而這種階層性的認知具有著廣泛的普遍性和個別的差異性。抓住人類階層性認知的普遍性就是GIS應用有效傳輸的一個關鍵性因素。在GIS應用中，根據人類階層性認知原則，可以將GIS應用分為兩個空間，一個是人類認知空間，一個是地理認知空間。
2.1人類認知空間
人類認知事物是通過階層性的認知形式來實現的，也就是分類認知。譬如說人可以很快的分辨出這個動物是貓而不是狗，這就是通過階層性的認知來實現的。但人類在進行事物的階層性認知過程中，可以根據不同的關系和分類條件來進行分類。譬如說貓和石頭相比，貓是有生命的，而石頭是沒有生命的。其對比參造物不同，其階層性認知也存在著不同的差異性。如果根據人類的認知進行GIS應用認知階層的粗略花販，是不能夠實現GIS地理信息的有效傳輸的。因此必須要進行更深層次，更細致的劃分。當信息制造者所發出的信息與信息接受者能夠認知的信息相吻合，就能夠實現信息的有效傳輸。因此，只有將人類認知空間與GIS應用系統的地理空間進行有效的融合，就可以實現信息的有效傳輸了。
2.2地理認知空間
其實，地理認知空間也是根據不同的關系和分類條件進行實際復雜的地理情況的階層性認知空間和層次的劃分的。GIS應用中地理空間階層性的分類依據是位置的相互關系。通過相互關系的確定來進行等級的分類，并通過信息制造者繪制的概念地圖模型來反映地理信息，與人類的認知空間有著一定的對應關系。其地圖模型需要與人類的認知空間相匹配的，否則就會造成信息的傳輸障礙，影響信息的有效傳輸。
3 GIS的感覺和概念的認知原則
首先，在信息的傳輸過程中，當人類的認知空間與信息制造者所模擬的地理空間發生重疊時，用戶會產生對地理信息的感知和共鳴，從而獲得地理信息這種概念而實現地理信息的有效傳輸。在信息制造者進行概念地圖模型的創建時，不僅需要注意認知的階層性問題，還需要注意到認知的感覺性問題。而概念地圖模型中最為關鍵的感覺是視覺。因此，在進行視覺變量（包括顏色、形狀以及相對尺寸比例等）和幾何變量（點、線、面等）的設計時，需要實現感覺認知的對應性，否則也會影響地理信息的有效傳輸。此外，GIS應用還具有查詢和分析功能。如果想要這兩個功能得到實現，則需要依賴感覺和概念認知所產生的學習認知。只有設計者將設計的認知空間與人類的學習認知實現有效的對應和重疊，才能夠真正的發揮其應用的效果。
4地理信息有效傳輸的條件
根據上面的敘述可以知道，一條地理信息傳輸鏈需要經過四個認知空間：信息制造者的地理空間和認知空間；信息接受者的地理空間和認知空間。這四個空間是相互對應的關系，也只有這四個空間實現相互重疊，才可能實現GIS應用的地理信息的有效傳輸。
信息的制造者也就是繪圖者，繪圖者需要根據客觀世界當中的地理實體進行公路的測量，并通過制圖的形式繪制出地圖，并用紅色線將地圖中的地理要素進行繪制。繪圖過程不但依靠的是客觀世界，也包括制圖者對客觀世界的認知。只有制圖者對客觀世界的認知與信息接受者對客觀世界的認知相符合，才能夠完成信息的有效傳輸。
5總結
綜上所述可以知道，GIS應用系統的地理信息傳遞過程有三個主體，如果要實現有效傳輸，則需要保證三個主體都能夠實現相對應的地理空間和認知空間的重疊。因此，可以知道在進行GIS應用概念地圖模型的設計時，不但需要依靠信息技術科學、地理科學，還要依靠認知科學。只有基于認知科學的掌握，才能夠保證GIS應用中地理信息的有效傳輸。
參考文獻
[1]張亢峰，任曉蕾，Xiao-lei.地理信息數據傳輸和使用的安全問題[J].測繪與空間地理信息，2010（6）.
地理信息科學的概念范文4
關鍵詞： GIS； 森林資源； 監測； 管理
一、地理信息系統的概念和特點
地理信息系統， 即GIS（ Geog raphic Information Sy stem） ， 是隨著地理科學、計算機技術、遙感技術和信息科學的發展而發展起來的一個學科， 是一門集計算機科學、信息學、地理學等多門科學為一體的新興學科， 它以地理空間數據庫為研究對象， 在計算機軟件和硬件支持下， 運用系統工程和信息科學的理論， 科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數據， 以提供對規劃、管理、決策和研究所需信息的空間信息系統。
地理信息系統（ GIS） 特點是能把各種信息同地理位置和有關的視圖結合起來， 并把地理學、幾何學、計算機科學及各種應用對象、I nternet、多媒體技術及虛擬現實技術等融為一體， 利用計算機圖形與數據庫技術來采集、存儲、編輯、顯示、轉換、分析和輸出地理圖形及其屬性數據， 且可根據用戶需要將這些信息圖文并茂地輸送給用戶， 便于工程管理者對項目的分析管理、規劃設計、檢查驗收等提供決策依據。
二、利用GIS技術對森林資源檢測及管理管理
由于森林資源與生態環境具有功能上的多樣性、形成周期的長期性、狀態的動態性、森林成熟的不確定性、分布的廣域性及空間結構性 ，使人類對森林的作用和功能的認識與研究處于簡單、膚淺和初級的階段和水平。長期以來，我國的森林資源經營管理都處于比較粗放的水平。常規的森林資源監測，從資源清查到數據整理成冊，最后制定經營方案，需要的時間長，造成經營方案和現實情況不相符，這種滯后現象勢必出現管理方案的不合理，甚至無法接受。利用GIS 就可以很好解決這一問題，及時掌握森林資源及有關因子的空間時序的變化特征，從而對癥下藥。目前GIS 在林業上的應用主要有如下的幾個方面。
1、森林資源清查及各類林業專題圖的編制
其具體內容包括森林資源清查和數據管理、制定森林經營決策方案、林業制圖。通過“二類調查”獲取森林資源數據，如小班檔案及林相圖等林業用圖，以往這些工作要花費大量的時間、人力和財力才能完成，并且圖面材料和小班數據庫資料是分離的， 難以長期有效地重復利用。GIS 強大的空間數據分析和制圖功能簡化了林業專題圖的制圖工作，其經過收集整理、制圖信息數字化，建立坐標投影和拓撲關系，編輯修改， 建立圖形與屬性的關聯，最終完成多種林業專題圖的編制， 達到了一次投人、多次產出的效果。它不僅可以為用戶輸出全要素森林資源信息圖，而且可以根據用戶需要分層輸出各種專題圖， 并且易于查詢、更新和保存。這在林業生產實踐中已有廣泛的應用，如專題圖繪制、統計計算、分析等工作，創造了良好的經濟效益和社會效益。
2、森林資源基礎信息管理與監測
其具體內容包括林業土地利用變化監測與管理、用于分析林分、樹種、林種、蓄積等因子的空間分布、森林資源動態管理、林權、林種結構調整、齡組結構調整。森林的面積、蓄積、類型、林種、樹種的結構和分布及變動情況等森林資源信息，過去只能從森林資源檔案中的文字表格上了解情況，缺乏直觀的空間數據反映，難以分析變化的空間分布規律， GIS 空間數據管理和分析功能彌補了這一不足，它以有效的數據組織形式進行數據庫管理、更新、維護、檢索查詢，做到了圖上動態管理和監測，并以多種方式輸出決策所需的地理空間信息，應用資源數據的圖形與數據庫結合查詢，分析了森林資源變化，并通過相關分析研究這種變化的空間分布規律以及對林業生產未來發展的影響，森林資源監測是為了迅速準確地預測森林資源的發展趨勢，分析森林的分布、生長和發育，更真實、更直觀地把握森林資源的狀況及變化。
3、森林經營與林業工程規劃管理
其具體內容包括采伐、撫育間伐、造林規劃、速生豐產林、基地培育、封山育林等。GIS 借助其建立的數字地面模型， 結合土壤、氣象和自然經濟調查因子， 可以實現地形與造林類型的配準、疊置，直觀逼真地顯示地形地貌和造林現狀， 反映造林后的林地空間分布?？梢灾苯釉趫D上進行林種改造等營林設計和規劃工作，為林業規劃、管理和決策提供科學依據。通過分析顯示森林資源保護和開發利用適宜性圖，然后通過空間迭代分析來獲取森林資源的最優持續利用規劃方案， 在時間和空間上有效地經營利用森林資源，為采取有效的造林工程措施提供了依據。
4、利用GIS對森林病蟲害綜合防治監測
地理信息系統應用于害蟲綜合治理領域，可為害蟲綜合治理研究提供新的途徑和方法，在害蟲綜合治理領域，利用GIS并結合生物地理統計學可以進行害蟲空間分布、空間相關分析、害蟲發生動態的時空模擬和大尺度數據庫管理等功能，其應用潛力十分巨大。在森林病蟲害監測及控制領域，應用GIS 可以實現對森林病害、蟲害發生規律、分布狀況及控制程度動態監測及跟蹤管理，能夠克服工作的盲目性和被動性，做到心中有數，防治工作及時。
5、利用GIS技術對林火監測及預測預報
其具體內容包括林火信息管理、林火撲救指揮和實時監測、林火的預測預報、林火設施的布局分析等。利用GIS 技術可進行林區信息管理， 防火點建設規劃， 提供林火撲救輔助決策，較大程度提高了滅火效率， 減少經濟損失同時比較準確評估由火災造成的經濟損失。實現了火點智能定位、火場信息查詢、輔助決策指揮和歷史檔案查詢與分析，促進了森林防火輔助決策指揮的技術革新。
6、GIS技術對林業其它方面的監測
可以應用衛星圖像、航空照片等遙感數據和統計數據快捷準確地顯示森林景觀的動態變化，同時根據現有數據建立數學模型從而能在決策前而不是實施后顯示出不同管理措施和經營方案的效果，預測災害因子對森林景觀的影響，為管理者提供決策方案。此外， GIS 還將會在野生動物管理、林區綜合開發管理、林政管理、林區人口管理及林區建設管理方面發揮難以估量的作用 。
結束語
資源和環境是人類賴以生存發展的物質基礎，隨著國民經濟的迅速發展，對資源和環境的需求越來越高，用高新技術加強森林資源管理已經成為迫切的需要。在協調經濟發展和環境保護上，在保持區域可持續發展等重要問題上，GIS 系統已成為不可缺少的支撐技術，應用前景極其廣闊，有著深遠的社會效益和巨大的經濟效益 。
參考文獻：
[1] 張美青， 徐冠華. 華北地區森林動態監測專家系統的研究[ A] . 再生資源遙感研究[ C] . 中國林業出版社， 1990， 157- 162.
地理信息科學的概念范文5
關鍵詞：地理信息系統；發展歷程；應用開發；數字城市
中圖分類號：C922 文獻標識碼：A 文章編號：
地理信息系統 ( Geographical Information System ,GIS) 地理信息系統技術是一種采集、 處理、傳輸、存儲、管理、查詢檢索、分析、表達和應用地理信息的計算機系統，也稱為空間數據的管理系統。它通過對空間和時間數據信息的組織管理和處理分析，可以滿足使用者對研究對象的分析、評價和決策是集計算機科學、測繪學、遙感學、環境科學、空間科學、信息科學、管理科學等學科為一體的新興邊緣學科。
1 地理信息系統的發展歷程
地理信息系統起源于 20 世紀 60 年代加拿大和美國學者的在土地和交通方面的地理信息研究。1962年加拿大測量學者 R.F.Tomlinson 提出用計算機處理和分析地籍數據并建議加拿大聯邦地質調查局研發地理信息系統；1963 年由 R.F.Tomlinson 組織研究開發的計算機地理分析系統研發成功，正式命名為加拿大地理信息系統（Canada Geographic Information System,簡稱 CGIS）。而幾乎在同一時期， 美國西北大學的DuaneF.Marble 在研究城市交通過程中，也提出了建立地理信息系統的思想。作為一種建立在空間信息采集、模擬、處理、檢索、分析和表征基礎上的決策支持系統。而數字地球、地球信息科學（Geo-Information Science）等概念的提出和理論上的探討，更是將地理信息系統的發展推向一個嶄新的高度。 數字地球概念的正式提出源于美國前副總統戈爾 1998 年 1 月 31 日在加利福尼亞科學中心的一次講演， 在該講演中戈爾正式提出數字地球的概念。 戈爾在其講話中提到的數字地球指的是一個內嵌海量地理信息、三維、多分辨率的地球的數字表示(“Amulti-resolution,three dimensional representation of the planet, intowhich we can embed vastquantities of geo-referenced data”) 。
2 地理信息系統應用開發的一般方式
2.1 基礎開發
在開發過程中，開發者不依賴于任何 GIS 工具軟件， 而是利用程序設計語言對空間數據進行采集、編輯和處理分析，采用相關的算法進行獨立設計。 該方式的好處是無須依賴任何商業 GIS 工具軟件，可減少開發成本。 缺點是設計和實現比較復雜，需要大量人力和財力，并且很難在功能上與商業化 GIS 工具軟件相比。
2.2 借助 GIS 工具進行二次開發
目前大多數的 GIS 軟件商都向開發者提供了利用自己的 GIS 軟件進一步開發的宏語言。 例如，MapInfo 公 司 的 Maplnfo Professional 有 MapBasic 語言，ESRI 公司的 AreView 提供有 Avenue 語言，Intergraph 公司的 Geomedia 等。 用戶利用這些宏語言可以方便地進行二次應用， 但是由于宏語言功能極其有限， 不利于將信息管理系統的面向對象方法引入 GIS應用中。
2.3 集成二次開發
集成二次開發是指利用專業的 GIS 工具軟件（如Maplnfo，ArcView 等 ），實現 GIS 的基本功能，利用可視化開發工具，如 Delphi，Visual C++，Visual BasicPower Builder 等為開發平臺，進行二者的集成開發，目前主要有如下兩種方式：
1）采用 OLE/DDE 技術。采用OLE（ObjectLinking and Embedding，對象鏈接與嵌入）自動化技術或利用 DDE（Dynamic Data Exchang，動態數據交換）技術，用軟件開發工具開發前臺可執行應用程序，以OLE 自動化方式或 DDE 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。
2） 利用 GIS 組件技術。主流 GIS 軟件公司都提供有建立在OCX技術基礎上的GIS 功能組件（如Mapinfo 公司的 MapX、ESRI 的 MapObjects 等），開發者可以利用自己所熟悉的常用編程工具，直接將 GIS功能嵌入其中，可以實現地理信息系統的各種功能。該方法可以將面向對象方法應用于 GIS 開發過程中來，從而實現功能更為完善的綜合性的 GIS 應用系統。
3 地理信息系統的應用
人類的信息中有 80％與地理位置和空間分布有關，所以 GIS 具有非常廣泛地應用。 經過 40 多年的發展,GIS 已發展成為一種成熟的空間數據處理技術和方法,被廣泛應用于各個領域。 在資源開發、環境保護、城市規劃建設、土地管理、農作物調查、交通、能源、通訊、地圖測繪、林業、房地產開發、自然災害的監測與評估、金融、保險、石油與天然氣、軍事、犯罪分析、運輸與導航、“110”報警系統、公共汽車調度等方面展現了廣闊的應用前景。這些領域將是 GIS 產業發展的新的增長點。實際上，GIS 的應用將加速度地深入人們的工作和生活的各個方面。由于地理信息在人類生活和國民經濟中的重要作用，GIS 在未來的幾十年中將保持高速發展的勢頭，成為 IT 高科技領域的核心技術。
3.1 GIS 與數字城市
GIS、RS（Remote Sensing，遙感）和 GPS（Global Positioning System,全球衛星定位系統 ）技術構成了空間信息技術的主要部分，即通常所說的 3S 技術， 其中GIS 技術是核心技術。 城市是人類活動最活躍的環節，GIS 技術的應用集中體現在城市應用中。 近 2 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。 數字城市建設包括 4部分內容，即基礎設施、電子政務、電子商務及公眾信息服務。而 GIS 應用貫穿上述 4 個部分和各個層面，從城市基礎地理信息數據庫到政府空間數據共享、電子商務物流配送以及基于網絡的公眾地理信息服務，GIS都發揮著不可缺少的作用。從具體的應用來說，GIS 已經廣泛應用于構成數字城市的眾多行業，如城市規劃、城市地下管網、電力、電信、公安、消防、急救等方面。
3.2 GIS 與企業信息化
GIS 技術在企業整個商務過程中都能發揮重要的作用。以 GIS 為核心的空間信息技術可以無縫集成到企業信息化的整體業務平臺中，與企業的財務系統、銷售系統、工作流管理系統、客戶關系管理系統等融合，并且在底層數據庫層面上實現數據的相互調用。 當建立在網絡架構上時則可以實現遠程和分布式計算。
3.3 GIS 與人們的生活
近幾年來， 隨著 GSM 移動通信技術的發展，GIS的應用范圍迅速擴展到人們的日常生活中。 集成 GIS、GPS、GSM 的技術已開始廣泛應用于車輛安全防范系統和調度系統，為人們提供車輛反劫防盜、報警、道路指引、醫療救護以及在此系統平臺基礎上擴展各種電子商務增值服務。 以醫療救護為例， 當患者向監控中心請求急救時， 監控中心可以從 GIS 電子地圖上查看到患者的具置，并同時搜索最近的急救車輛，讓最近的車輛前去接患者。 患者進入救護車后， 監控中心可以通過雙向通話功能， 指導救護車上的醫生實施救護治療，同時通過 GIS 的最優路徑功能，給救護車指引道路， 使其以最快的速度到達醫院或急救中心。 而在救護車行進的過程中，患者的家屬可以通過互聯網立即上網查詢救護車的行進位置及患者的狀態信息。通過 GIS，并結合 GPS 和 GSM 無線通信及網絡，使患者、家屬、救護車及醫生之間建立了無縫溝通體系，最終使患者能得到快速、及時的治療。
如果在車輛移動目標、家居固定點目標、重點保護單位甚至路燈上都安裝了 GPS、GSM 或其他無線通信設備，那么我們在城市生活中，無論是開車、行走或者是在單位、在家里，都可以通過由 GIS、GPS、互聯網以及無線通信技術構成的綜合服務系統獲得急救、 報警和各種商務服務，真正使我們處于立體的、全方位的數字化生活中，體驗數字空間高科技價值。
參考文獻
地理信息科學的概念范文6
【關鍵詞】工程測量；全球定位技術（GPS）；地理信息技術（GIS）；遙感技術（RS）。
一、概述
工程測量學是研究地球空間（地面、地下、水下、空中）中具體幾何實體的測量描繪和抽象幾何實體的測設實現的理論方法和技術的一門應用性學科。它主要以建筑工程、機器和設備為研究服務對象。工程測量學的研究領域既有相對的固定性，又是不斷發展變化的。工程測量學的主要任務是為各種工程建設提供測繪保障，而測繪技術就相當重要了。新的測繪技術不僅提高了工程測量的效率，同時也減輕了工程人員的負擔，減小了誤差，提高了測量的精度。在這里將講述幾種新的測繪技術，即全球定位技術GPS；地理信息技術GIS；遙感技術RS，本文簡稱3S。
二、3S技術
1、全球衛星定位技術（GPS）
GPS是美國從20世紀70年代開始研制，歷時20年，于1994年全面建成，具有海、陸、空全方位實施三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。GPS衛星定位技術具有如下的優勢：
（1）測量成果相對精度高，質量可靠。點位范圍可以方便地控制在0.5米之內，并且點與點之間誤差均為隨機誤差，不會產生累積誤差。
（2）定位系統可以全天候作業，不受視線通視影響。
（3）可實時提供定位點的坐標及其點位精度，方便快捷，定位情況一目了然。
（4）野外作業簡單，效率高，自動化程度高，大大減小了勞動強度，可節約大量的人力物力資源。
GPS接收機的改進，廣域差分技術、載波相位差分技術的發展，加之美國SA技術的解除，使得GPS技術在導航、運載工具實時監控、城市規劃、工程測量等領域有了更為廣泛的應用。
2、地理信息技術（GIS）
GIS是集計算機科學、空間科學信息科學、測繪遙感科學、環境科學和管理科學等學科為一體的新興學科。已成為多學科集成并應用于各領域的基礎平臺和地學空間信息顯示的基本手段與工具。其技術優勢不僅在于它的集地理數據采集存儲、管理、分析、三維可視化顯示與成果輸出于一體的數據流程，還在于它的空間提示、預測預報和輔助決策功能。目前，GIS不僅發展成為一門較為成熟的技術科學，而且已經成為一門新興的產業，在測繪、地質礦產、農林水利、氣象海洋、環境監測、城市規劃土地管理、區域開發與國防建設等領域發揮越來越重要的作用。采用GIS、數據庫、內外一體化測圖、掃描矢量化及全數字攝影測量等技術，為專業信息系統提供及時、準確、標準化、數字化的基礎空間信息，以建立各類專業信息系統，從而實現管理的科學化、標準化、信息化。
3、遙感技術（RS）
遙感技術的概念：遙感，就是遙遠的感知，簡稱RS，是一種不通過直接接觸目標物而獲取其信息的一種技術。由于大面積的同步觀測、時效性、數據的綜合性和可比性及經濟性等優勢，得到快速的普及，多光譜航空攝影和高分辨率的遙感衛星將成為對地觀測獲取基礎地理信息的重要手段。各種中小比例尺地形圖都可以利用遙感影像來獲取，為應用于工程測量領域的城市基本地形圖、地籍圖以及各種大、中、小比例地形圖的快速更新提供了十分便利的方法和手段。
由于遙感探測范圍大，獲取資料速度快、周期短，受地面限制少，因而廣泛應用于資源普查、災害監測、工程建設及規劃等各個領域。
三、總之，3S（GPS、GIS、RS）技術的結合，取長補短，是一個自然的發展趨勢，三者之間的相互作用行成了“一個大腦，兩只眼睛”的框架，即GPS與RS為GIS提供區域信息及空間定位信息，而GIS進行相應的空間分析以便從GPS和RS提供的海量數據中提取有用的信息并進行綜合集成，使之成為科學的決策依據。
參考文獻：
[1] （1）胡伍生，高成發.GPS測量原理及其應用[M].北京：人民交通出版社，2002.
