地理信息系统

摘要：本文简要介绍地理信息系统有关名词与概念。地理信息系统(Geographical Information System),简称GIS。1965年由美国学者W.L.Garrison首先提出。在我国曾被称为资源与环境信息系统(Natural Resources and Environment Information System)。还有一些类似的名称,但研究对象、研究方法基本上是一致的。地理信息系统是用于理论研究和方法探索的规范名词,而其他名称则用于倾向应用目的的具体系统。地理信息系统是六十年代开始迅速发展起来的地学新技术,是多种学科交叉的产物。他是以地理空间数据库为基础,采用地理模型分析方法,适时提供多种空间的和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统,具有以下三个方面的特征：①具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力,具有空间性和动态性;②以地学研究和空间决策为目的,以空间模型方法为手段,具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力,产生高层次的空间信息;③由计算机系统支持进行空间地理数据管理,并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法,作用于空间数据,产生有用信息,完成人类难以完成的任务。计算机软、硬件技术的支持使GIS得以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。地理信息系统按其内容可以分为三大类：1.专题地理信息系统：是具有有限目标和专业特点的地理信息系统,为特定的专门目的服务,如森林动态监测信息系统、水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统等。2.区域地理信息系统：以区域综合研究和全面的信息服务为目标,可以有不同规模的、按自然分区或行政分区的(如国家级、地区或省级、市级和县级)的区域地理信息系统。如加拿大国家信息系统、美国圣地亚哥县信息系统、我国黄河流域信息系统,浙江新登镇地理信息系统等。许多实际的地理信息系统(或称应用地理信息系统)是介于上述二者之间的区域性专题信息系统,如北京市水土流失信息系统、海南岛土地评价信息系统、深圳市国土规划地理信息系统等。3.地理信息系统工具或地理信息系统外壳(GIS TOOL)：地理信息系统工具是一组具有图形图象数字化、存贮管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包,又称地理信息系统基础软件或开发平台。由于地理信息系统软件开发技术层次高、工作量大,重复编制复杂的底层基础软件浪费巨大。因此,采用地理信息系统工具作为开发平台,加入与具体任务有关的空间数据,并进行二次开发,形成所需的业务应用软件,是建立应用地理信息系统的捷径。在通用的地理信息系统工具支持下建立实用信息系统,可以节省软件开发的人力物力财力,缩短系统建立周期,提高系统技术水平,使地理信息系统技术易于推广,也使广大地学工作者能把更多的精力投入高层次的应用模型开发上,这种工作方法正普遍地被接受。目前GIS商品软件大多即为地理信息系统工具。在国际上,GIS商品软件已形成产业。在我国,由国家“九五”重中之重科技攻关项目支持,北京大学的CITYSTAR(城市之星)、中国地质大学的NAPGIS、武汉测绘科技大学的GEOSTAR等GIS基础软件产品已初具商品化规模。完整的GIS主要由四个部分构成,即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员。其核心部分是计算机系统。地理空间数据库反映了GIS的地理内容,而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。1.计算机硬件系统一般包括四个部分：①计算机主机及网络设备;②数据输入设备：如图形数字化仪、图象扫描仪、键盘、通讯端口等;③数据存贮设备：软盘、硬盘、磁带、光盘及相应的驱动设备;④数据输出设备：图形/图象显示器、矢量/栅格绘图机、打印机等。2.计算机软件系统①计算机操作系统等;②地理信息系统软件和其他支撑软件。3.地理空间数据地理空间数据是以地球空间位置为参照的有关自然、人文、社会和经济等有关方面的数据,是GIS所表达的现实世界通过模型抽象的实质内容。4.系统开发、管理和使用人员人是GIS中的重要构成因素。GIS不同于一幅地图,而是一个动态的信息模型。需要人来进行系统组织管理、维护更新、扩充完善、应用开发,并灵活采用空间分析模型提取有关信息为研究与决策服务。地理信息系统的外观表现为计算机软硬件系统,其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的空间信息模型：一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统,从视觉、计量和逻辑上对地理系统从功能上进行模拟,信息的流动以及信息流动的结果,完全由程序的运行和数据的变换来仿真,人们可以在GIS支持下提取地理系统的各不同侧面、不同层次的空间和时间特征,也可以快速地模拟空间过程的演变或思维过程的结果,取得空间预测或“实验”的结果,选择优化方案,尽可能避免错误的决策带来的损失。地理信息系统将定量分析与空间思维融于一体,被喻为新一代描述世界的语言与分析的工具,在资源调查、区域管理,城市建设、环境保护、农业区划、国土规划、灾害防治、交通规划、商业发展、军事国防等众多领域得到广泛应用。特别是在相关技术发展与促进下,如与遥感、GPS、VR(虚拟现实)、网络等技术的结合,以及“数字地球(Digital Earth)”观点的提出,GIS将得以全方位发展与深入应用。     

地理信息系统

本文简要介绍地理信息系统有关名词与概念     

自然保护地建设与社会经济协调发展理论与实践

自然保护地与社会经济协调发展理论与实践是研究团队近20年来依托国家自然科学基金面上项目(编号71373024)、国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目(编号71861147001)、国家公益性行业(林业)科研专项(编号201404422)等10余项项目开展的系列课题,主要由北京林业大学完成.研究课题在生态文明建...     

国家统计遥感关键技术与业务系统研究

以遥感、卫星定位导航、地理信息系统为代表的空间信息技术是继计算机技术、网络技术后对经济社会发生重大影响的现代信息技术。空间信息技术与统计工作的有机结合,不仅扩展了空间信息技术的应用领域,推动着空间信息技术的进一步发展,而且可以变革统计调查模式,再造统计调查流程,完善统计管理机制,有效提高统计能力、数据质量和政府统计公信力。为积极推进空间信息技术在国家统计行业的研究与应用,“十一五”期间,在国家863计划支持下,由国家相关单位牵头承担的地球观测与导航技术领域重点项目“国家统计遥感业务关键技术研究与应用”在国家统计调查制度、核心关键技术、空间统计基础框架和共享平台、业务系统及应用推广等方面取得了一批重要的创新成果,为国家统计事业的可持续发展提供重要技术保障。     

国家创新体系的社会运行机制研究

20世纪80年代末期，西方学弗里曼和纳尔逊分别研究提出国家创新体系理论。90年代以后，这一理论在经济合作与发展组织（OECD）国家中广泛采用，并逐渐丰富完善。国家创新体系的出现，使创新从微观走向宏观，促使了创新知识向现实生产力转化。新经济形态下出现的一些新角色以及形成的新的社会规范是国家创新体系良性运行的核心，在相关制度和化价值观念的协调和促进下，国家创新体系日渐体现出其特有的价值。本从社会运行角度对国家创新体系进行研究，以揭示国家创新体系的内在运行机制。     

试点国家实验室建设成效

2000年,科技部针对当前科技发展日益呈现学科交叉和综合的趋势,适应科技发展需要,提出了建设较大规模、学科交叉的国家实验室的思路,并开展了试点工作,在中科院沈阳金属所原有2个国家重点实验室和1个中科院重点实验室基础上,启动筹建了沈阳材料科学国家(联合)实验室,希望通过整     

加快建设国家植物园体系

在《生物多样性公约》第十五次缔约方大会领导人峰会上,习近平主席宣布,本着统筹就地保护与迁地保护相结合的原则,启动北京、广州等国家植物园体系建设.这为我国体系化建设国家植物园指明了方向,提供了遵循.我国拥有丰富的野生植物资源,是世界上野生植物种类最多的国家之一.多年来,通过采取建立自然保护区、风景名胜区、植物园等就地和...     

支持国家重点实验室 推动国家创新体系建设

各位专家，同志们： 上午好。今天，科技部、财政部共同召开国家重点实验室工作会议，非常必要，也非常及时。接下来万钢部长还将就国家重点实验室的重要作用、稳定支持和工作要求作重要讲话。下面，我先代表财政部讲几点意见。     

社会信息化的经济结构解析

信息化在国民经济中的比重不断扩大会带给社会各方面多重影响,从经济结构角度解析社会信息化能使我们充分认识信息化趋势在各经济层面的迅速扩张态势,从而进一步理解信息化将重新塑３社会各种经济结构和人们必须自觉地去适应经济生活信息化的要求。     

城市地下管网地理信息系统

一、主要技术内容 在城市市政设施的管理中,最令人头疼的是地下各种管线纵横交错,资料不全,给维修、施工带来很大困难,容易造成错挖,酿成重大事故,尤其是通信管线、煤气管线、热力管线的断裂和泄露会造成重大损失.     

地理信息系统名词审定工作

“地理信息系统”( ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ ,简称ＧＩＳ)是对具有空间位置含义的地理信息进行采集、存储、管理、分析和表达的计算机系统。它是建立在系统论、信息论与控制论这些现代科学理论方法基础之上 ,针对当今世界面临的人口、资源、环境、灾害等问题 ,利用理论、技术、应用密切结合的综合优势 ,逐步形成的新兴科学技术领域。自从 196 2年加拿大科学家ＲｏｇｅｒＴｏｍｌｉｎｓｏｎ首次提出这一概念 ,并领导建立了全世界第一个具有实用价值的地理信息系统———加拿大地理信息系统 (Ｃａｎａｄａｇ…     

发挥联盟优势 建设创新型国家

经过十几年的探索和建设，我国大学科技园——特别以中关村及其周边地区的大学科技园为代表，已经取得了显著成效，在转化高新科技成果、孵化高新技术企业、培养创新创业人才等方面做出了突出的贡献，已经成为各类创新要素与资源汇集、融合的新焦点。目前，中关村科技园区共有大学科技园14家，其中经科技部、教育部认定的国家级大学科技园12家，北京市认定的大学科技园2家，另外还有几所具备一定产业基础的高校正在积极筹备建设科技园。     

国家海洋微生物资源共享平台建设

海洋是一个庞大的微生物资源库,海洋微生物资源的获取与保藏对于海洋科学研究和资源开发意义重大。在国家科技基础条件平台建设项目及其他科技项目的支持下,从各种海洋环境中,通过多种培养方法、分离获取了大量海洋微生物菌种。其地域来源广、种类新颖多样,应用潜力巨大。联合国内十家重要的科研院所、规范化保藏了大量海洋微生物资源,建立了我国第一个海洋微生物菌种保藏中心,菌株数量达到了一万四千多株。该中心目前已成为国家微生物资源平台的重要组成部分,并经过国家科学技术部批准进入运行服务阶段。     

增强企业创新能力建设创新型国家

2012年3月22日，中国科技发展战略研究院在第三届全国科技发展战略研究联席会上发布国家创新指数报告（2011）。研究结果显示：2010年中国创新指数达到70．5，在全球40个主要国家中排名第20位，比2008年前进1位，延续良好的上升趋势。     

地理信息系统名词(部分)

全国科学技术名词审定委员会自 1 985年成立以来已陆续审定并公布出版了 52种学科的规范名词 (约 2 0万条 )。为了方便大家了解和使用这些名词 ,全国科技名词委决定今后在本刊的“公布科技名词”栏目中摘录各学科一部分名词予以公布。读者若想了解某学科公布的所有名词 ,请查阅该学科公布的名词书     

微机地理信息系统(MAPGIS)

一、主要技术内容 MAPGIS是原地矿部"八五"科技攻关项目85-010-17第二课题(85-010-17-02)产生的科技成果,是中国地质大学(武汉)在486档以上微机上完全自主开发的通用工具型地理信息系统软件.该软件由输入、图形编辑、数据管理、空间分析查询、系统服务、图象处理以及输出七大部分组成,主要技术内容由以下功能来体现:     

地理信息系统名词（部分）

编者按：全国科学技术名词审定委员会自1985年成立以来已陆续审定并公布出版了52种学科的规范名词(约20万条)。为了方便大家了解和使用这些名词,全国科技名词委决定今后在本刊的“公布科技名词”栏目中摘录各学科一部分名词予以公布。读者若想了解某学科公布的所有名词,请查阅该学科公布的名词书。地理信息系统名词审定委员会审定     

智能化农业生产管理地理信息系统

"智能化农业生产管理地理信息系统"是国家农业信息化工程技术研究中心主持承担的国家科技攻关计划项目(96-B02-07-02-04)工作的成果,已获国家科技攻关成果登记.     

地理信息系统名词审定工作*

“地理信息系统”(geographic information system,简称GIS)是对具有空间位置含义的地理信息进行采集、存储、管理、分析和表达的计算机系统。它是建立在系统论、信息论与控制论这些现代科学理论方法基础之上,针对当今世界面临的人口、资源、环境、灾害等问题,利用理论、技术、应用密切结合的综合优势,逐步形成的新兴科学技术领域。自从1962年加拿大科学家Roger Tomlinson首次提出这一概念,并领导建立了全世界第一个具有实用价值的地理信息系统——加拿大地理信息系统(Canada geographic information system,简称CGIS)以来,经过三十多年的发展,地理信息系统在理论研究、技术发展和组织建设等方面都取得了长足的进展,现已日趋成熟,并正在迅速发展成为新兴的高新技术产业,得到越来越广泛的应用。各种自然、社会、经济现象的数据都可集结在统一规格的地理信息系统中,为规划、管理、决策提供现代化手段和科学依据。地理信息系统是地球科学和信息科学间的边缘科学。它所研究的对象——地理信息,并不是仅指与地理学有关的信息,而是指具有空间位置含义的信息,因此也被称为空间信息。然而在中文里“空间”一词具有多义性,既有与“时间”对应的“空间”含义,又有“宇宙空间”的含义(英文中两者是有区别的,前者用spatial,后者用space;而中文里不加区别都用“空间”一词。目前台湾为区别起见将后者译为“太空”)。为避免词汇多义性可能带来的误解和更准确地表达其含义,人们也称之为地理空间信息或地球空间信息。不管使用什么词,其含义通常都是指地球表层(一般是指从地幔莫霍面到电离层之间的立体空间)中具有地理意义的地物或现象的几何信息、属性信息及它们之间的相互关系。很早以前人们就已发现,记录这类空间信息与记录非空间信息完全不同,后者可用数字和文字描述得十分准确、清楚,而前者欲用文字和数字描述清楚就十分困难,必须使用图形来直观地描述。例如欲描述几个不规则多边形的准确形状、大小及其相互间的关系,用语言文字几乎是不可能完成的,而用一幅简单的图就可轻而易举地解决问题。心理学家Larkin等人在题为“为什么一个图形可抵一万个字”的论文中从认知的角度全面地阐述了其原因,使用地图来记录描述这类空间信息具有简单、清楚、信息量大、生动直观、易于理解等优点。因此,几千年来它一直是描述空间信息的基本手段。然而,进入信息时代以来,特别是由于计算机技术和网络技术的迅速发展的数字化时代,这种模拟式的信息记录手段面临着挑战。非数字式的方式使得用计算机进行存储、管理和分析及用网络进行传输遇到困难。地图本身绘制、出版周期长,局部修改困难等特点使之也难于表现当今世界变化迅速的动态特征。正是为了解决这一问题,地理信息系统应运而生。它既可以以数字形式存储、管理、分析以及传输空间信息,生成数字地图,又可以用人们熟悉的二维地图形式和更接近现实的三维显示方式表达空间信息,因此很快得到了广泛的应用。在国家经济建设的各个行业中,只要需要空间数据和需要地图,诸如城市、交通、电力、公用设施、测量、国土资源、环境、农业、林业、水利、海洋、地质矿产等领域,地理信息系统都发挥了重要作用,而海湾战争更使地理信息系统在军事上的应用为世人所瞩目。目前,地理信息系统已经走过了信息存储、管理、查询检索、统计分析和制图表达等基本功能实现的初级阶段,正向着实用化的多功能、多目标、多层次的专业化综合分析管理信息系统、空间信息管理决策支持系统、智能化地理信息系统方向开拓发展。其应用也正向着更广阔的领域发展。地理信息系统出现仅三十余年,进入中国不过二十年左右。由于学科新,大量新词不断涌现,很多在这一领域目前使用频率很高的词汇,如“网络地理信息系统”、“数字地球”等,都是近几年才出现的。而且由于这一领域里的词汇基本是从国外翻译过来的,但如何翻译并无统一标准。甚至至今还没有一本专门的英汉地理信息系统词典问世,只有一本含有地理信息系统词汇在内的“英汉地球空间信息科学技术词典”刚刚完稿,尚未跟读者见面。因此用户只能根据自己的理解来翻译、使用。造成该领域里用词比较混乱,既不统一,也不规范,给应用带来很大不便。有的同一个英语词就有多种不同的译法,如geomatics一词,译法就有“地理信息学”、“地理信息工程”、“地学信息工程”、“地球信息科学”等;coverage一词,则有“图层”“覆盖”等多种译法,又都觉得不能令人满意,至今找不到一个令大多数人都满意的词,使很多人至今仍直接使用英文。有的多个英语词译成同一个词,如network GIS、internet GIS、Internet GIS和Web GIS常常都译成“网络地理信息系统”。然而分析这几个英文词汇的组成可以看出,这几个词都是由两个词组成的复合词。复合词中第2个词“GIS”对应的是“地理信息系统”,第1个词则分别是“网络”、“互联网”、“因特网”和“万维网”。这几个词的含义是有明显区别的,组成的复合词显然也是有区别的。万维网上的地理信息系统(Web GIS)与互联网地理信息系统(internet GIS)显然是有差异的,统统译成网络地理信息系统似有不妥。我们自己的用词如此,与台湾的用词比较差异就更大了。一些老的学科,由于很多基本词汇及其组合词两岸用法是一致的,只有少部分新词可能有不一致之处,问题相对简单一些,且两岸都出版了一些词典,进行对比、统一有很好的基础;而地理信息系统是全新的学科,除部分词汇从其他学科“借用”过来外,大部分词汇是新产生的,双方差异很大。阅读台湾同行发表的该领域的学术文章时,有时会发现几乎每句话里都有用法不同的词汇。一句短语中出现几个不一致的词也是常事。例如地理信息系统研究中,遥感与地理信息系统的结合是一个重要的研究内容,很多专业会议上都列出这样一个主题：“遥感/地理信息系统的集成”,而台湾的用法是“遥测/地理资讯系统之整合”。注意“遥测”一词大陆上使用时是与“遥感”完全不同的含义的另一个词。再如“数字化得到的数字高程图”是地理信息系统中最常用也最重要的数据,台湾的用法是“数化(法)得到的数值高程图”。凡此种种不可胜数。加之双方都没出版发行过地理信息系统的辞典,对比都难于下手,更不用说统一了,这些都给两岸交流带来不便。由于地理信息系统仍处在高速发展阶段,应用领域也越来越广,新词仍在不断出现,不及早审定、规范这些词的用法,问题会越来越突出,也越来越难解决。有鉴于此,全国名词委在1998年成立了“地理信息名词审定委员会”。应邀参加该委员会的,既有国内长期从事该领域工作的著名学者和来自港台的专家,也有长期在国外从事地理信息系统研究的华人学者。在各方专家的大力支持和热心参与之下,开始着手开展了与地理信息系统有关的名词的审定工作。由于至今整个华语界没有一本英汉对照的地理信息系统词典,使本项工作不得不在没有参考资料的情况下从零开始。在“英汉地球信息科学技术词典”的作者大力支持下,我们从该词典还在编辑修改的手稿中挑选出部分地理信息系统方面的词汇作为开始工作的基础。很多委员还从自己收集到的词汇和英文词典中挑选了一些新词,克服了基础差的困难。为克服经费紧张和很难把国内外的委员召集起来专门开会的困难,我们就充分利用了多数委员参加各种学术会议(如全国地理信息系统协会等)的机会,在会议主办者的支持下,在会议期间召开各种座谈会、讨论会、审定会,以抓紧时间完成词汇的收集和整理。目前名词审定工作正在进行,两岸名词对照工作也已开始起步。地理信息名词审定工作开始的时间短,与其他学科比,不仅基础差,经验也不足。我们将学习其他学科名词审定工作的丰富经验,力争高质量地完成其名词的审定和两岸名词的对照工作,以推动地理信息系统领域名词的规范化和标准化。* 本文是2000年6月16日在全国科学技术名词审定委员会第四届委员会全体会议上的发言。** 李京教授是地理信息名词审定委员会副主任。