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對地理信息科學的認識范文1
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?;谖恢梅盏挠绊懞椭匾源偈归_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
對地理信息科學的認識范文2
一、對“地理信息技術”教學現狀的調查
1.教學中學生方面調查
調查問卷中有關學生方面的問題共設計了4個選擇題目,其中第1題是調查學生起初對學習地理信息技術知識的興趣。結果顯示對地理信息技術知識的學習感興趣的學生占被調查人數的47.8%;興趣一般的學生占被調查人數的35.9%;沒有興趣的學生占被調查人數的16.3%。
問卷的第2題是了解學生對地理信息技術學習的必要性,即學習態度問題的調查。調查結果顯示只占16.8﹪的學生認為高中生學習地理信息技術是“非常必要”的,而在問卷的第3題中調查學生學完這一部分知識后的掌握程度,也只有13.4﹪的學生認為理解透徹,竟有28.6﹪的學生沒有什么印象。
問卷的第4題是對學生心目中地理信息技術教學狀態的調查,竟然有54.4﹪的學生認為地理信息技術教學狀態就是應該專門針對高考的教學,所占比例遠遠高于“課堂生動有趣,師生能互動”、“能感受到學習的價值和意義”的狀態,學習動機直指高考這根指揮棒。
2.教學中教師方面調查
教師在地理信息技術的教學中居于重要的地位,地理信息技術的內容比較抽象,對于學生來說較難理解,教師的教學方法對學生的學習有重要的影響,但是調查結果中顯示竟有53.2%的教師只是簡單的介紹一下這部分內容,一提而過,還有30.1%的教師專門針對考試教學,只有16.7%的教師能運用信息技術進行輔助教學。可見他們的思想觀念沒有轉變,一切教學工作都圍繞高考這根指揮棒進行,問題是相當嚴重的。
3.教材方面調查
筆者對我市現行“魯教版”教材中的“地理信息技術”的內容也進行了調查,學生對教材中所介紹的內容總體上還是滿意的,有62%的學生認為難易度適中,教材也具有一定的特色。
二、當前地理信息技術教學中存在的問題
1.教師對地理信息技術本身的認識問題
近年來地理信息技術在整個社會的各個領域都有了突飛猛進的融合,但大多數地理教育工作者由于種種原因,很難跟的上信息時代的步伐,對地理信息技術的廣泛應用和其廣闊的發展前景的不了解或者了解不深刻。再加上地理信息技術確實是一門綜合程度較高的信息技術,非常不容易學習和掌握,廣大的地理教育工作者對地理信息技術有望而生畏的思想。
2.教師對地理信息技術知識的掌握問題
很多中學地理教師對地理信息技術只了解一點或基本不了解,他們所謂對地理信息技術的了解也只局限于課本的介紹,甚至部分教師從來都沒有見過一些3S的儀器和設備,加之目前應試教育的現實性問題,考試與分數仍然左右著中學教師的教育教學行為,必然嚴重影響開設地理信息技術應用選修模塊,不能真正落實地理信息技術基礎教育,從而制約著地理信息技術普及教育的進程。
3.學生學習地理信息技術知識缺乏動機
對淮安市部分高中生的調查問卷顯示只有18.8﹪的學生認為學習地理信息技術非常有必要,這樣的學習動機,大部分學生就不會在空閑的時間積極主動地學習地理信息技術的知識。又加之在高考的巨大壓力之下,高考中不作要求的選修模塊的教材各個學校都不發給學生,《地理信息技術的應用》這本選修教材所承載的知識、信息、價值,學生無從知曉。因而學校忽視了地理信息技術的教育功能,即使對地理信息技術很感興趣的學生也只能放棄。
三、地理信息技術教學的對策和建議
1.教師要轉變觀念端正認識
在平時的教學中,只有通過廣大地理教師教育教學觀念的轉變,不再是過去的一切為了高考,真正轉移到以培養學生素養為中心,地理信息技術的基礎教育才能真正得以實施。
2.加快建設師資隊伍
高水平的師資隊伍是順利開展地理信息技術普及教育的前提和基礎,許多教師從來都沒有進行過地理信息技術方面的系統學習,因而要加強高中地理信息技術的課程培訓,盡快使現有骨干教師通過骨干教師培訓、地理新課程標準培訓等方式,成為地理信息技術應用模塊教學的可靠力量。
3.積極組織編寫出版優秀讀物
出版機構應該積極組織國內在地理信息科學和技術領域有較高造詣的學者、專家,針對中學生的文化水平、年齡特點、接受能力和知識結構,編寫、出版一批通俗易懂、可讀性強的優秀科普讀物,為地理信息技術普及教育提供豐富的教學參考和課外讀物,使教學收到事半功倍的效果。
4.學校要加大投入改善教學條件
對地理信息科學的認識范文3
關鍵詞:測繪地理信息系統;系統設計;系統開發
中圖分類號:P208 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 12-0088-01
測繪是地理信息系統的基礎,與我國地理信息系統應用的開展有著密不可分的聯系,為了能夠使我國地理信息系統得到更加廣泛的應用,就要對地理信息系統進行充分的掌握,從而對其系統的設計進行不斷的創新工作,使其系統的功能能夠緊緊跟隨市場經濟的發展需求,從而使地理信息系統的作用充分的發揮出來。
一、測繪地理信息系統的定義
地理信息系統,簡稱GIS,同時又稱為“地學信息系統”或者是“資源與環境信息系統”。是一種特定的十分重要的空間信息系統,主要是在計算機硬、軟件系統的支持下,對整個或部分地球表層空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述等一系列工作的技術系統。是目前我國在分析和處理海量地理數據方面通用的一種技術。其主要特征是具有動態性和空間性,并且能夠實現區域空間分析以及多種動態要素的預測。
測繪是以計算機技術、光電技術、網絡通訊技術、空間科學、信息科學為基礎,以全球定位系統、遙感、地理信息系統為技術核心,將地面已經存在的特征點和界線通過測量手段獲得反映地面現狀的圖形和位置信息。測繪是地理信息系統的基礎,建立測繪信息管理系統可以有效的管理測繪數據,使地理信息系統得到廣泛的發展和應用。
二、測繪地理信息系統的設計與開發
(一)測繪地理信息系統的功能
因為地理信息系統的使用范圍較廣,所以在對其系統的設計與開發上,也要從地理信息系統所涉及的領域進行多方面的考慮,整個系統根據不同應用領域可以分為以下三個基礎類別:
1.大地測量數據系統
大地測量數據系統中存在的數據,主要是國家大地測量的基礎數據,這些數據中主要包括大地水準網和控制網的數據資料,在很大程度上滿足了國家對大地測量成果資料管理和對外提供數據的需要。
2.城市測繪數據系統
城市測繪數據系統的功能主要是為城市規劃、市政建設以及其他的相關部門提供直觀、準確的相關信息。所存儲數據主要包括某個城市的大比例尺地圖、地籍圖、遙感影像圖、人口綠化等專題圖,以進行疊加、統計等操作,以為空間決策提供支持。
3.海洋測繪數據系統
海洋測繪數據系統是為了給導航和變化監測等應用提供相應的數據支持,其中所存放的數據主要包括海洋測量的控制網、水深測量、海洋重力測量情況等,同時還應該包括洋流、潮汐、海洋氣象等專題信息。
(二)測繪地理信息系統的設計與開發
為了能夠使測繪地理信息系統所具備的功能得到充分的發揮,在系統的開發上就要進行嚴格的要求,在對地理信息系統的設計與開發的過程中,應該遵循實用、先進、高效、可靠的原則,在此原則的基礎上進行科學合理的規劃設計。
1.開發平臺和工具的選擇
開發平臺和工具的選擇與系統建設效率的成敗存在著直接的關系,這就要求在系統設計與開發的過程中,要根據系統的要求選擇合理的開發工具。隨著我國地理信息系統應用的不斷發展,其開發工具軟件也得到了基本的完善,國內的開發工具軟件主要包括MAPGIS、GeoStar、SuperMap等軟件。而對這些開發工具軟件的選擇應該根據地理信息系統具體的使用領域以及其具體的要求來進行選擇,通常情況下,其主要的功能應該包括輸入和管理地理信息系統數據的基本功能,應該具備良好的特性,尤其是在常用的功能方面;其次,系統應該具有較好的效率;并且應該具備接收處理漢字的功能;最后,系統應該具體提供較好的用戶界面和聯機幫助信息的功能,并且根據地理信息系統的不斷發展,系統還應該具有良好的擴充性且具有進一步的升級能力。鑒于以上所提到的基礎功能來看,選擇MAPGIS開發工具軟件是比較科學的選擇。
對于系統集成應用開發方面和系統硬件方面應該采用Visual C++作為開發工具語言,硬件的配置應該具備快速、靈活等特點,以此來保證我國不同領域的測繪地理信息系統的作用能夠得到充分的發揮。
2.數據庫設計
數據庫是構成地理信息系統的核心,因此,在數據庫的設計上一定要予以重視。構成數據庫體系的內容主要包括圖形的拼接和附加、不同數據格式之間的相互轉換以及圖庫的建立等等方面,地理信息系統數據庫中除了屬性數據庫外,還包括空間數據庫,對于空間數據庫的管理通常采用拓撲數據模型來實現,地理信息系統在兩種數據之間建立的某種聯系以實現圖形與屬性之間的相互之間的操作。隨著地理信息系統的不斷發展,對于這兩種數據庫的應用也出現了一定程度的改變,許多地理信息系統可以提供兩種數據庫結構的混合處理能力,是兩種數據結構共同存在,相互補充。
3.配備和系統管理制度
在整個地理信息系統中,為了能夠對系統進行全面的管理和維護工作,系統應該具有合理的人員配備和嚴格的系統管理制度,其中人員配備應該形成整套的行政管理體系,并嚴格遵照系統管理制度。以此來提高協作、管理的效率。
三、結束語
綜上所述,測繪地理信息系統的產生與發展,是我國地理信息系統技術發展的必然結果,測繪地理信息系統也為我國經濟效果和社會效益的發展起到了重大的推動作用,正確認識測繪地理信息系統,并且對其進行科學合理的設計與開發,對我國的經濟發展起到了重要的意義。
參考文獻:
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對地理信息科學的認識范文4
關鍵詞:數字化測繪技術;地質勘察;特點;發展
前言
數字測繪技術在工程勘察中占了主導地位,決定了整個工程建設的質量,數字測繪技術在工程勘察中為提高數據的準確度起到了很大的作用,與此同時,使得工程建設的質量也得到了進一步的提高。本文詳細的分析了數字測繪技術在地質勘察中的應用。
一、數字化測繪技術的優勢及特點
1.測圖的精度高
與以往的測繪技術相比較,數字化測繪技術具有很高的測量精度,這樣在對地圖進行測繪的時候,就可以盡量的減少不必要的誤差,使得其精準度越來越高。同時在使用這種技術進行地圖測繪的時候,如果地圖圖形之間的距離在300以下,并且等待測量的物體的誤差在3mm以下,這樣成形之后的圖形就不會出現任何的精度損失,例如:在測量圖形時經常見到的展點型、方向型等誤差也不會發生,從而就從根本上保證了測量結果的準確。
2.自動化的程度高
由于數字化測繪技術能夠利用計算機對信息數據進行有效的計算和統計,并且能夠自動化的選擇圖標的符號以及信息的認識和辨別,所以該技術是一種智能化技術,同時它在繪制地圖的時候比手工繪制的更加規范和完美。此外,運用數字化測繪技術進行工程測量的時候,可以有效降低因為人為因素而造成的誤差。
3.對GIS的信息源加以運用
到目前為止,GIS得到了廣泛的應用,但是隨著社會的進步,GIS在不斷的完善,而數字化測繪技術可以為GIS提供很多有用的數據資源,同時也可以方便工程在后期測量中,對GIS數據的運用。從目前的形勢來看,數字測圖系統已經能夠與GIS所提供的數據信息進行沒有縫隙的對接了,由于數字化測繪技術還在不斷的發展,所以測圖系統能夠更加全面的與GIS提供的數據信息進行融合。其中融合的方面主要包括兩個,其一是收集目前國土地籍、城市規劃等比例尺比較大的空間數據,并且將其與GIS數據信息進行更好的融合運用;其二是在對野外進行測量的時候,可以為GIS提供更好的數據信息。
二、數字化測繪在地質勘察中的應用技術和方法
1 地理信息系統技術
在進行地質勘察的時候,一個經常會用到的技術就是地理信息系統技術。地理信息系統技術是現代信息科學及其延伸的一部分,在地質勘察中運用數字化測繪時,地理信息系統在這個過程中發揮著至關重要的作用。地理信息系統技術所應用到的科學技術非常的多,其不僅包括有計算機科學技術,而且還包括測繪遙感科學與技術以及空間科學信息科學與技術等。由于地理信息系統技術所運用到的科學技術非常的多,因此其所存在的優勢也是非常的明顯的。其不僅能夠對地理數據進行采集,在采集之后還能對地理數據進行相應的分析,在進行數據分析之后還能對數據進行相應的存儲。由此可以看出,在地質勘察中運用地理信息系統技術,其所起到的作用是非常強大的。隨著科學技術的不斷進行,數字化測繪在地質勘察中的應用會越來越廣泛,相信地理信息系統技術在未來將會朝著數據多維化、平臺網絡化、系統集成化的方向發展。
2 攝影測量
在對地質進行勘察的時候,數字化測繪技術中還有一個非常重要的分支就是攝影測量技術。這種攝影測量技術主要是通過對所攝物體的相片進行相應的分析來對地質進行研究的。其研究的依據主要是根據攝影所攝物體的形狀、大小、性質來進行確定的。在對攝影測量進行分類的時候,有兩種分類方法。第一種就是根據得相片的方法,來進行相應的分類的。還有一種方式是根據攝影距離的遠近來進行分類的。攝影測量的方式一般有:航空攝影測量、地面攝影測量、近景攝影測量、水下攝影測量等。
3 遙感技術
現代遙感技術系統主要是由四個部分組成的,這四個部分分別為信息分析應用系統、空間信息采集系統、地面實況調查系統和地面接收和預處理系統。與其他的技術相比,遙感技術不僅在對地質進行測量的時候,測量的精確度更加的準確,而且對于所測量的地質的范圍也更加的廣泛。因此,在利用遙感技術進行地質勘察的時候,不僅能夠大大提升人們對于生活范圍的認知,同時還能大大提高人們對生存環境的認知能力。在利用遙感技術進行地質勘察的時候,對于那些動態或靜態的物體,利用遙感技術可以在矯間成像,這樣就能在很大程度上增加人們所能觀察的光譜范圍。隨著衛星技術的不斷發展以及遙感技術的不斷精進,未來對地理空間的信息獲取將會主要通過高分辨率衛星遙感影像將來完成。
三、數字測繪技術在地質勘察中的工作方法
在進行地質勘察工作時利用數字測繪技術,首先就要做好D、E級GPS的布設。在對D級GPS點進行布設的時候,總共所需要布設的點至少要在50個以上,每個點與點之間的間距要控制在1.5km。為了保證能夠將D級GPS點的布設為點連式、邊連式相結合的GPS網,那么就必須要保證每個點至少要有4條基線與其相連。在對E級GPS點進行布設的時候,所布設的點至少要在60個以上,同時還要保證在對兩個已知點進行布設的時候,最多只能夠布設5個三角形,而且還要保證其邊數不能夠超過8條。
外業觀測:利用數字測繪技術進行地質勘察時,在進行數據采集的時候,主要利用到的儀器是美國的三臺阿什泰克M單頻接收機,其精度是非常的高的,可以精確到5mm+2ppm。在對D級GPS點進行觀測的時候,其觀測時段大于60min;在對E級GPS點進行觀測的時候,其觀測的時段大于45min。在對數據進行采集的時候,間隔的時間為10s,接收機與衛星的圖形強度良好。
數據處理:在對GPS外業數據進行處理的時候,采用的是GPS接收b隨機商用軟件“排版軌跡處理軟件”,所運用的方法是采用獨立基線平差方法進行。在對本次數據進行處理的時候,所有的基線向量無一剔除,都順利的通過了檢驗,其相應的高精度全部都符合規范的要求。
四、數字化測繪技術未來的發展方向
現階段,測繪技術和有關的測繪儀器正在向著數字化、自動化的方向發展,它已經完全的打破了傳統的手工測繪想法,是一套比較完整的測繪解決方案,但是在實際的地質測量應用中還存在著很多方面的問題,針對這些問題,作為測繪工作人員就需要不斷的努力,不斷的提出新的要求和任務,只有這樣才能夠大力的推動測量事業的進一步發展。從目前社會的發展趨勢來看,定位和繪圖依然是社會所需求的,社會對于有關部門提出的需求,對以前收集的信息進行了綜合的分析,并且由有關的測繪部門承擔。同時由于信息是以空間地位為基礎的,這樣信息化測繪就大大促進了測繪企業的進步。因此,測繪企業參與地理信息系統各個方面的應用和開發是總體的發展趨勢,并且我國的數字化測繪技術也在逐漸的轉型,主要是由傳統的人工測繪向數字化測繪方向轉變。
結語
根據上文,文中就數字化測繪技術進行了分析??偠灾?,在對地質工程進行勘探的時候,以前的手工測繪技術早就已經被淘汰,數字化測繪技術已經成為了一項不可或缺的技術。相信隨著科學的不斷進步和技術方面的不斷進步,以后利用數字測繪技術進行地質勘探將會更好地進行。
參考文獻
[1]雷為民.工程測量中的測繪新技術探討與應用[J]. 經營管理者,2011.
對地理信息科學的認識范文5
【關鍵詞】:地理信息;網絡服務技術;發展
中圖分類號: K825.89文獻標識碼: A
0、引言
為了實現各種地理空間信息資源的網絡服務,首先需要構建強大的注冊服務中心。這個中心一是要廣域、分布式的,二是可注冊各種數據資源、處理資源、傳感器資源和地學知識等,同時也提供數據服務、處理服務、知識服務和傳感資源等服務。除此之外,還能調度、啟動傳感器,能夠啟動數據的處理過程,并能夠按用戶需求構建服務鏈,提供集成服務。由于目前通用計算機領域的網絡注冊服務技術與標準如UDDI等還不能完全滿足地理信息網絡服務的要求,我們需要對它進行擴展,使之能夠實現空間數據、處理軟件、傳感器和地學模型的分布式注冊、目錄管理、地理信息資源的發現與綁定等系列功能,并具備高效的空間信息資源檢索與服務鏈構建能力。
1、GSW的概念框架
現有的 SDI 或者基于網絡的地理信息應用允許使用者訪問、共享和可視化地查看已注冊的地理數據。然而,在許多復雜的地理空間決策方案中用戶需要更高性能、更智能化的網絡計算工具。從另一方面來講,主流信息技術的進步,包括高速網絡訪問,網絡服務結構、高性能計算和云計算的發展,為地理信息服務平臺將海量地理數據轉換成有效的信息和知識提供了技術環境。我們可以很明顯地看到這些研究的邊界已經逐漸從面向數據的SDI向面向信息的 SDI,再向面向知識的地理信息基礎設施(CI)轉移。這樣的趨勢象征著一個完整的基于網絡的轉換工作流程,也就是“對地觀測數據-空間信息-地學知識”。為了認識在地理信息基礎設施中的地理知識發現和管理,需要一個中間件來連接數據、信息與知識。圖1展示GSW在支持數據-信息-知識轉換中發揮了有效的基礎作用。GSW 在一端聚集傳感器數據而在另一端為具體領域的應用。與傳統的網絡地理信息服務相比,GSW在數據資源方面截然不同,將數據資源從靜態數據庫延伸到實時數據收集的傳感器。而且,GSW支持的具體的應用將可能支持輔助決策的自動實時的服務組合。
圖1GSW和數據-信息-知識轉換工作流
在GSW應用中,地理數據、信息、知識、軟件、硬件都可以被抽象成為地理信息資源。硬件基礎設施,如計算、存儲和網絡設施是地理空間查詢和應用的支撐性資源。地理數據、信息和知識同樣也是資源,數據收集工具和傳感器也可以被視為地理信息資源。從網絡服務角度來看,所有的地理信息資源可以包裝成地理信息服務。
GSW的最終目的是建立新一代多層次、多粒度、多維的時空數據管理、時空分析、可視化和處理服務網絡。GSW 連接各種傳感器和具有異步數據管理和動態可視化的能力的傳感網絡。研究者可以利用 GSW 在網絡環境中開發高精度和高性能的地理分析算法和建模工具。同時,GSW 也支持分布式地理信息資源的自動協調和使用。事實上,GSW 將要建立一個基于網絡的智能服務平臺,這個平臺通過整合地球觀測傳感網絡來支持實時的地理信息和決策支持服務。
GSW的概念框架,它是由5個部分組成的: 地理信息資源、地理空間服務、地理應用程序、以及GSW互操作性和安全性標準。兩個額外的協議層———資源訪問和標準服務協議被用來促進地理信息資源、服務和應用部分的交互。GSW 包含注冊異構地理信息資源功能。一旦地理信息資源被注冊到注冊中心,用戶可以通過資源查詢服務查詢需要的資源。為了滿足應用需求,傳感器、數據、信息和知識資源也通過多樣的服務進行分層組織和連接。
2、GSW的挑戰
2.1地理空間信息資源的有效管理
在GSW中,服務和應用建立在地理信息資源上(參見圖1) 。因此,地理信息資源的有效管理是GSW的核心。資源管理的主要問題是地理信資源存在各種不同的類型。不同的生產者通過多種多樣的網絡協議來提供資源。在 GSW 中,當執行特殊地理分析任務時,地理信息資源的協調也同樣具有挑戰性。主要問題包括:
1)構建與地理空間信息資源分類以及描述方法相適應的標準規范體系。參照當前的地球觀測傳感器網絡與地理信息服務標準,定義有普適性的地理信息資源描述模型和建模方法。
2)開發自動的地理信息資源注冊和查詢服務接口以及資源訪問協議。
3)建立與地理信息資源相關,并且能夠對地理信息資源進行自動化智能化協調管理的框架。在給定資源約束條件情況下,設計最優的地理信息資源部署、配置和分配機制。
2.2互操作和標準化
對于基于互聯網的地理信息服務來說,互操作是一個長期需要研究與關注的問題。除了萬維網聯盟(W3C)和其他國際組織定義的網絡服務標準之外,OGC也已經了大量的地理信息服務標準,以便能實現地理信息及處理軟件的共享與互操作。在GSW中,常規網絡地理信息服務已經實現了很好的標準化,剩余的問題集中在地理信息資源和復雜地理分析處理服務方面。新興的云計算標準必將為 GSW 實現可伸縮性、按需、低代價的地理信息服務提供好的技術支撐。主要問題包括:
1)定義抽象的資源參考模型來促進地理信息資源的發現和共享。
2)開發抽象的地理信息服務鏈模型使復雜的地理信息服務組織成為可能。
3)建立具有語義功能的動態的面向服務的集成構架,在這種構架下縮短資源和服務距離。
4)設計一套完整的服務質量體系和安全標準,確保分布式計算環境中穩健的地理空間服務質量。
5)與其他領域的科學家合作來了解跨學科的特殊應用的互操作需求,檢驗資源和服務的互操作,尤其是在云計算環境中。
2.3 綜合的GSW平臺
近來,大多網絡地理信息系統都專注于信息的查詢和可視化,而不是復雜的地理空間分析。所以,地理信息科學的門戶或者空間信息服務門戶網站只提供了有限的地理問題解決能力。基于合適的互操作方法和安全標準,在多維綜合的環境中GSW平臺可提供“即插即用”符合標準的高性能地理信息服務。主要問題包括:
1)基于資源虛擬化技術建立高度可靠的資源服務中心。
2)開發一系列地理信息處理、地學計算和地理模擬等網絡軟件工具,并根據按需服務要求把它們部署在 GSW 上。
3)為解決一些特定問題構造自動/半自動的地理信息服務組合模型。
4)設計具有云計算能力和高性能的 GSW 接口來支持在多用戶環境中可伸縮和低代價的地理信息計算服務。
5)開發交互式的協作處理和地理分析結果可視化環境,并提供用戶體驗和交互性強的測試環境。
6)增加一些新的 GSW 應用,特別是災害應急和全球氣候變化研究等應用實例來證明 GSW的能力和實用性。
3、地理信息資源網絡服務技術的發展
最近幾年,已經開發了3個獨立的模型。它們分別是具有云計算能力的開放式遙感圖像處理平臺(OpenRS)、地理信息服務鏈組合工具( GeoChaining) 和地理信息公共服務軟件平臺(GeoGlobe)。下面對這些原型進行簡單的介紹。
OpenRS其目標是實現更高的可擴展、可伸縮、可配置、可定制的遙感影像處理工具包,這個工具包可以實現先進的處理功能或者應用的開發。OpenRS 框架包含了基礎影像處理操作,如影像映射、影像放大、地理定位和分類等。
GeoGlobe 項目的目的是設計和實現一個多尺度三維空間信息共享與可視化環境。這個環境可以在全球范圍內整合和展示多源多時相多尺度柵格矢量地理數據,并具有地理信息公共服務平臺功能。GeoGlobe 平臺采用了一系列先進的技術,包括全球無縫空間數據模型,多分辨率小波金字塔,分布式數據節點的點對點數據遷移策略,多用戶并發控制和調度機制等技術來保障大量分布式地理數據的高效組織、傳輸和可視化。
GeoGhaining 是具有直觀交互的拖拽式地理信息軟組件服務組合工具及集成式地理信息網絡服務鏈模型構建框架。
4、結語
地理空間信息及資源的網絡服務是我們當前和未來一個時期的重要發展方向。地理空間數據網絡服務技術已經比較成熟,我國在大力推動其發展,推動公共服務。在處理服務方面,部分技術可以滿足要求,用戶自定義服務鏈構建方法達到實用水平,相關的標準化組織也頒布了一些標準,有些研究機構推出了原型系統。具有對地觀測傳感網實時調度與數據獲取、自動處理與智能服務的傳感網集成服務是地理空間信息資源網絡服務最高階段和發展方向,目前還處于研究探索階段,單項關鍵技術已經突破,但是協同觀測與智能服務還有大量的問題有待研究。
參考文獻
[1]葛文.地理信息服務發現方法研究[D].信息工程大學,2012.
對地理信息科學的認識范文6
關鍵詞:地理信息技術;自然保護區;管理;應用
中圖分類號: S759 文獻標識碼: A
地理信息系統(Geographic Information System),簡稱GIS,是一門介于信息科學、空間科學和地球科學之間的新技術,它將地理空間數據處理與計算機技術相結合,通過系統建立、操作與模型分析,產生對資源環境進行區域規劃、環境監測、管理決策、災害防治等方面的有用信息。簡而言之,GIS就是綜合處理和分析空間數據的一種技術系統。
GIS脫胎于地圖學,而國際計算機化的GIS發展始于60年代初,成熟于70年代,80年代則是GIS發展的突破階段,其標志是GIS在科研、管理、生產、軍事等許多部門的廣泛應用。近年來,隨著經濟的發展以及社會的需要,我國的GIS研究工作也開始發展起來,并開發出一些GIS軟件產品,如:北京天維資源環境技術研究所研制的SPACE-MAN4.0中國林科院資源信息研究所研制的WINGIS等。在生態學的應用上,GIS作為一種高科技技術,已成為國際上廣泛采用的一種生態學研究手段,尤其是應用于自然保護區的管理及相對簡單的溫帶森林生態系統研究。我國開始這方面研究的時間較晚,但發展速度較快,目前見于報道的如臥龍自然保護區管理信息系統、廣東生物地理信息系統、山東植被與環境信息系統、山東植被研究管理信息系統、中國北方草地動態監測系統等,這些都反映了我國在將GIS應用于生態學上所取得的成果及其廣闊的發展前景。
1 GIS在自然保護區經營管理中的應用概況
中國自1956年建立第一個自然保護區開始,至1991年底,共建自然保護區708處(其中,國家級保護區有77處),面積達56.8萬平方公里,占國土面積5.54%(中國21世紀人口、環境與發展白皮書,1994).至目前為止,絕大多數的自然保護區仍采用落后的人工管理方法,效率很低,影響了對自然保護區的評價規劃和決策管理,也影響了對自然保護區內資源的合理開發利用.將GIS用于自然保護區的經營管理,不僅可以節約大量的人力物力,而且具有方便、高效、精確等諸多優點.根據生物多樣性研究與保護的要求,并結合當前GIS在生物保護中的應用實踐與趨勢,它在自然保護區的應用可歸納為如下幾個方面:
1.1保護區自然環境、生物多樣性以及社會經濟信息與數據的管理
運用GIS可以對保護區的自然環境因素,如地形、地貌、水系、土壤類型等地理要素,以及溫度、降水、輻射等氣候因子的數據進行采集、處理、存貯、分析管理;可以對保護區的各種生境類型及其空間分布、動植物物種的分布等信息進行采集、存貯、分析管理;也可對保護區的人口及人的社會經濟活動等數據信息進行采集分析與管理。
1.2保護區珍稀瀕危物種的保護
運用GIS可以比較精確地分析每一類保護對象的生境要求,劃分保護范圍,而且可以以保護對象的生境要求為基礎,評價保護區的環境適宜性,研究其種群趨勢,絕滅風險等.
1.3保護區生物多樣性空間分布特征研究
可以用GIS評價保護區各生境單元的生物多樣性空間分布特征,研究生物多樣性的空間特征與規律,為保護區的規劃、開發與管理提供基礎。
1.4保護區生境評價
以生物多樣性分布規律、保護對象的分布范圍及其生境適宜性特征、生態功能特征為基礎,對保護區內各生境單元的生態重要性作出評價。
1.5保護區規劃與發展
可以對保護區進行功能區劃分,對道路、土地利用、資源開發、生態旅游等作出規劃。
2地理信息技術在自然保護區研究、開發中的應用
GIS技術是自然保護區研究與開發中強有力的決策支持工具。應用GIS技術特有的空間信息管理與空間分析功能,對自然保護區地貌結構、生物多樣性與動植物資源分布的研究及生態系統演變模型的預測分析結果可以為自然保護區的開發與保護提供科學的決策依據。
2.1應用GIS技術研究自然保護區的地貌結構
地貌是環境的載體,對地貌結構的研究有助于認識自然保護區生態系統的形成與演變過程。地理信息技術通過數字地圖和遙感影像數據可以生成數字地面模型(DEM或DTM),將遙感影像糾正、配準后,與DEM復合又可以生成地貌3維景觀透視圖。
在DEM的基礎上提取坡度、坡向與地表水系網絡,可以對地貌的形態和結構進行分類分析與地表粗糙度分析,地表水系網絡又可以反映出保護區內匯水區域的分布及主要河流的形成與分布。這樣一來,整個自然保護區的地表形態與構成就可以定性、定量及立體可視化地展現出來。
2.2應用GIS技術研究自然保護區的動植物分布和進行動態監測
動植物資源是自然保護區的主要資源,只有深入地研究保護區內動植物的種類與分布,才能對其進行有效的監控、管理與保護。GIS數據庫可以同時管理動植物資源的空間位置信息和相關的屬性信息,通過對遙感影像數據的數字分析與地面調查相結合的手段,可以將保護區范圍內的動植物資源分類建立數據庫,再以地理圖形的方式展示出各種植物與動物的空間分布模式,進而可以進行植物生長環境與動物棲息地環境分析;還可在遙感影像數字分析的基礎上,實時地監測植物生長狀況與病蟲害情況、動物生存環境的變化,分析的結果又能以專題地圖和統計圖表的方式顯示給決策者與科技工作者。
3地理信息技術在自然保護區規劃、建設中的應用
地理信息技術因其具有空間圖形和屬性信息一體化的優勢,可以被廣泛應用于自然保護區的水環境及濕地生態系統保護規劃、野生動物及棲息地保護規劃、野生植物及天然林恢復和保護規劃、森林草地防火規劃、基礎設施建設規劃、生態旅游規劃、科研教育規劃等。
3.1 GIS技術在森林防火規劃中的應用
森林火災是自然保護區中自然資源、瀕危動植物和生命財產的主要破壞因素。對林火的傳播方向、傳播速度、強度、易燃材料、助燃條件、蔓延范圍的分析,對預防和撲滅林火起著關鍵的作用。GIS技術能夠在其空間數據庫的支持下,對保護區中的各種資源數據、地形數據、道路交通數據、人口和房屋分布模式、氣象模式、水源分布模式及其他相關數據進行分析,識別出潛在的森林火災位置、高?;馂奈恢?,模擬火災蔓延途徑,以便提前作出相應的滅火預案規劃,合理設置消防設施。GIS技術與專家系統技術相結合,應用GIS空間分析模型與專家知識、遙感數據和GPS數據,還可以對森林火災進行實時監控和災害損失評估。基于上述分析方法,應用GIS功能組件和可視化開發語言,還可以開發出易于操作的火災管理信息系統。
3.2 GIS技術在基礎設施建設規劃中的應用
在自然保護區范圍內,應設立核心區、緩沖區和實驗區,核心區和緩沖區應以保護為主。尤其是核心區,除開展必要的科研、監測活動以外,應盡量減少人為干擾。保護區的保護管理活動應盡量圍繞核心區和緩沖區的保護進行。實驗區除可以有組織、有目的地開展科研、宣教、生態旅游之外,還可以安排各種合理的農牧業生產和正常的經營活動。但必須以不破壞自然景觀、不影響資源保護為前提。GIS技術可以在綜合分析模擬的基礎上,為自然保護區劃分出核心區、緩沖區和實驗區。應用GIS的疊加分析與緩沖區分析工具,識別出核心區內的居民點,并作出移民規劃。應用GIS的資源分配模型(Location-AllocationModel)與地形分析模型,作出保護站的選址規劃、管線設施規劃、道路規劃和景觀規劃[6]。
4地理信息技術在自然保護區運行、管理中的應用
地理信息技術發展到現在,已形成由工作站GIS、桌面GIS、WebGIS、移動GIS、3維GIS、及組件GIS構成的,以空間數據庫為基礎的綜合空間型信息系統技術。由于GIS軟件技術的組件化,可以方便地與計算機辦公自動化技術(OA)、管理信息系統技術(MIS)和專家系統(ES)結合,開發出基于地理空間信息的圖、文、表、管一體化的空間決策支持信息系統。在自然保護區的運行、管理中,我們可以應用上述GIS技術手段,利用數據庫軟件(Oracle或SQL Server)建立基礎地形數據庫(包括DEM庫、影像數據庫、數字地圖庫)、動植物資源數據庫、水環境與濕地資源數據庫、土壤數據庫、氣象數據庫、生態旅游資源數據庫等;在局域網(Intranet)和互聯網(Internet)環境中,應用GIS功能組件和可視化開發工具(VB,VC等),結合MIS和OA技術,開發出可以綜合管理自然保護區資源、顯示自然保護區景觀、查詢自然保護區信息、支持自然保護區日常管理工作
的自然保護區管理信息系統。
5結語
自然保護區地理信息系統的研建標志著自然保護區管理工作的科學化、現代化,是“數字保護區”建設的基礎,以它作為平臺,可以進一步構建各類應用子系統如保護區防火指揮子系統,保護區分類區劃管理子系統等。隨著“3 S”技術的研究和應用逐漸向廣度和深度發展,GPS,RS,GIS己由獨立平行發展走向相互滲透和綜合發展,形成“3S”集成技術,并顯示出單獨一種技術所沒有的優勢.隨著計算機軟硬件、網絡技術和地球空間科學的不斷發展,這類系統的設計技術及實現途徑也將更趨完善、成熟.把“3S”技術同自然保護區的管理有機地結合起來,形成一個功能豐富、結構緊密、使用簡單、經濟可行的“3S”集成系統,為保護區的發展服務。
參考文獻
[1]鄔倫,劉瑜,張晶,等.地理信息系統-原理、主法和應用[M].北京:科學出版社,2001
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[3]王嵐.湖北省自然保護區信息系統的研究[J].環境科學與技術,2002,25(1)
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