二、地理信息系统
地理信息系统(Geographical lnfomaation System,GIS)是一种决策支持系统,它具有信息系统的各种特点。地理信息系统与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的,地理位置及与该位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。在地理信息系统中,现实世界被表达成一系列的地理要素和地理现象,这些地理特征至少由空间位置参考信息和非位置信息两个组成部分。
地理信息系统的定义是由两个部分组成的:一方面,地理信息系统是一门学科,是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科;另一方面,地理信息系统是一个技术系统,是以地理空间数据库 (Geospatial Database)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。
地理信息系统具有以下3个方面的特征:
第一,具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力,具有空间性和动态性。
第二,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。
第三,计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征,因而使得地理信息系统能快速、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。
因此,美国联邦数字地图协调委员会 (FICCDC)给出了一个较为全面的定义:地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统,该系统设计用来支持空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示,以便解决复杂的规划和管理问题。
地理信息系统按内容、功能和作用可分为两类:工具型地理信息系统和应用型地理信息系统。
1.工具型地理信息系统
工具型地理信息系统也称地理信息系统开发平台或外壳,它是具有地理信息系统基本功能,供其他系统调用或用户进行二次开发的操作平台。
地理信息系统是一个复杂庞大的空间管理信息系统。用地理信息系统技术解决实际问题时,有大量软件开发任务,如各用户重复开发,对人力、财力是很大的浪费。工具型地理信息系统为地理信息系统的使用者提供一种技术支持,使用户能借助地理信息系统工具中的功能直接完成应用任务,或者利用工具型地理信息系统加上专题模型完成应用任务。目前国外已有很多商品化的工具型地理信息系统,如ARCINFO、GENAMAP、MAPINFO 等。国内近几年正在迅速开发工具型地理信息系统,并取得了很大的成绩,已开发出有MAPGIS、Super Map、GeoStar、CityStar等。
2.应用型地理信息系统
应用型地理信息系统是根据用户的需求和应用目的而设计的一种解决一类或多类实际应用问题的地理信息系统,除了具有地理信息系统基本功能外,还具有解决地理空间实体及空间信息的分布规律、分布特性及相互依赖关系的应用模型和方法。它可以在比较成熟的工具型地理信息系统基础上进行二次开发完成,工具型地理信息系统是建立应用型地理信息系统的一条捷径;应用型地理信息系统也可以是为某专业部门专门设计研制。应用型地理信息系统分为两类:
(1)专题地理信息系统(Thematic GIS):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,为特定专门目的服务。如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、水土流失信息系统、土地资源管理地理信息系统、环境保护和监测系统、城市管网系统、通信网络管理系统、配电网管理系统、城市规划系统、供水管网系统等都属于应用型地理信息系统。
(2)区域地理信息系统 (Regional GIS):区域地理信息系统主要以区域综合研究和全面信息服务为目标。可以有不同的规模,如国家级、地区或省级、市级和县级等为各不同级别行政区服务的区域信息系统,也可以有以自然分区或流域为单位的区域信息系统。如加拿大国家地理信息系统、日本国土信息系统等面向全国,属于国家级的系统;黄河流域地理信息系统、黄土高原重点产沙区信息系统等面向一个流域或一个地区,属于区域级的系统;北京水土流失信息系统、海南岛土地评价信息系统、河南省小麦估产信息系统等面向地方,属于地方一级的系统。