地理資訊系統的歷史發展

2021-03-07 05:09:14 字數 5327 閱讀 1400

1樓:憽人璇

古往今來,幾乎人類所有活動都是發生在地球上,都與地球表面位置(即地理空間位置)息息相關,隨著計算機技術的日益發展和普及,地理資訊系統(geography information system,gis)以及在此基礎上發展起來的「數字地球」、「數字城市」在人們的生產和生活中起著越來越重要的作用。

gis可以分為以下五部分:

人員,是gis中最重要的組成部分。開發人員必須定義gis中被執行的各種任務,開發處理程式。 熟練的操作人員通常可以克服gis軟體功能的不足,但是相反的情況就不成立。

最好的軟體也無法彌補操作人員對gis的一無所知所帶來的負作用。

資料,精確的可用的資料可以影響到查詢和分析的結果。

硬體,硬體的效能影響到軟體對資料的處理速度,使用是否方便及可能的輸出方式。

軟體,不僅包含gis軟體,還包括各種資料庫,繪圖、統計、影像處理及其它程式。

過程,gis 要求明確定義,一致的方法來生成正確的可驗證的結果。

gis屬於資訊系統的一類,不同在於它能運作和處理地理參照資料。地理參照資料描述地球表面(包括大氣層和較淺的地表下空間)空間要素的位置和屬性,在gis中的兩種地理資料成分:空間資料,與空間要素幾何特性有關;屬性資料,提供空間要素的資訊。

地理資訊系統(gis)與全球定位系統(***)、遙感系統(rs)合稱3s系統。

地理資訊系統(gis) 是一種具有資訊系統空間專業形式的資料管理系統。在嚴格的意義上, 這是一個具有集中、儲存、操作、和顯示地理參考資訊的計算機系統。例如,根據在資料庫中的位置對資料進行識別。

實習者通常也認為整個gis系統包括操作人員以及輸入系統的資料。

地理資訊系統(gis)技術能夠應用於科學調查、資源管理、財產管理、發展規劃、繪圖和路線規劃。例如,一個地理資訊系統(gis)能使應急計劃者在自然災害的情況下較易地計算出應急反應時間,或利用gis系統來發現那些需要保護不受汙染的溼地。

地理資料和地理資訊

什麼是資訊(information)?2023年,美國數學家、資訊理論的創始人夏農(claude elwood shannon)在題為《通訊的數學理論》的**中指出:「資訊是用來消除隨機不定性的東西」; 2023年,美國著名數學家、控制論的創始人維納(norbert wiener)在《控制論》一書中,指出:

「資訊就是資訊,既非物質,也非能量。」 狹義資訊理論將資訊定義為「兩次不定性之差」,即指人們獲得資訊前後對事物認識的差別;廣義資訊理論認為,資訊是指主體(人、生物或機器)與外部客體(環境、其他人、生物或機器)之間相互聯絡的一種形式,是主體與客體之間的一切有用的訊息或知識。我們認為資訊是通過某些介質向人們(或系統)提供關於現實世界新的事實的知識,它**於資料且不隨載體變化而變化,它具有客觀性、實用性、傳輸性和共享性的特點 。

資訊與資料既有區別,又有聯絡。資料是定性、定量描述某一目標的原始資料,包括文字、數字、符號、語言、影象、影像等,它具有可識別性、可儲存性、可擴充性、可壓縮性、可傳遞性及可轉換性等特點。資訊與資料是不可分離的,資訊**於資料,資料是資訊的載體。

資料是客觀物件的表示,而資訊則是資料中包含的意義,是資料的內容和解釋。對資料進行處理(運算、排序、編碼、分類、增強等)就是為了得到資料中包含的資訊。資料包含原始事實,資訊是資料處理的結果,是把資料處理成有意義的和有用的形式。

地理資訊作為一種特殊的資訊,它同樣**於地理資料。地理資料是各種地理特徵和現象間關係的符號化表示,是指表徵地理環境中要素的數量、質量、分佈特徵及其規律的數字、文字、影象等的總和。地理資料主要包括空間位置資料、屬性特徵資料及時域特徵資料三個部分。

空間位置資料描述地理物件所在的位置,這種位置既包括地理要素的絕對位置(如大地經緯度座標),也包括地理要素間的相對位置關係(如空間上的相鄰、包含等)。屬性資料有時又稱非空間資料,是描述特定地理要素特徵的定性或定量指標,如公路的等級、寬度、起點、終點等。時域特徵資料是記錄地理資料採集或地理現象發生的時刻或時段。

時域特徵資料對環境模擬分析非常重要,正受到地理資訊系統學界越來越多的重視。空間位置、屬性及時域特徵構成了地理空間分析的三大基本要素。

地理資訊是地理資料中包含的意義,是關於地球表面特定位置的資訊,是有關地理實體的性質、特徵和運動狀態的表徵和一切有用的知識。作為一種特殊的資訊,地理資訊除具備一般資訊的基本特徵外,還具有區域性、空間層次性和動態性特點。

當今社會,人們非常依賴計算機以及計算機處理過的資訊。在計算機時代,資訊系統部分或全部由計算機系統支援,因此,計算機硬體、軟體、資料和使用者是資訊系統的四大要素。其中,計算機硬體包括各類計算機處理及終端裝置;軟體是支援資料資訊的採集、存貯加工、再現和回答使用者問題的計算機程式系統;資料則是系統分析與處理的物件,構成系統的應用基礎;使用者是資訊系統所服務的物件。

從20世紀中葉開始,人們就開始開發出許多計算機資訊系統,這些系統採用各種技術手段來處理地理資訊,它包括:

○ 數字化技術:輸入地理資料,將資料轉換為數字化形式的技術;

○ 儲存技術:將這類資訊以壓縮的格式儲存在磁碟、光碟、以及其他數字化儲存介質上的技術;

○ 空間分析技術:對地理資料進行空間分析,完成對地理資料的檢索、查詢,對地理資料的長度、面積、體積等的量算,完成最佳位置的選擇或最佳路徑的分析以及其他許多相關任務的方法;

○ 環境**與模擬技術:在不同的情況下,對環境的變化進行**模擬的方法;

○ 視覺化技術:用數字、影象、**等形式顯示、表達地理資訊的技術。

這類系統共同的名字就是地理資訊系統(gis , geographic information system),它是用於採集、儲存、處理、分析、檢索和顯示空間資料的計算機系統。與地圖相比,gis具備的先天優勢是將資料的儲存與資料的表達進行分離,因此基於相同的基礎資料能夠產生出各種不同的產品。

由於不同的部門和不同的應用目的,gis的定義也有所不同。當前對gis的定義一般有四種觀點:即面向資料處理過程的定義、面向工具箱的定義、面向專題應用的定義和麵向資料庫的定義。

goodchild把gis定義為「採集、存貯、管理、分析和顯示有關地理現象資訊的綜合技術系統」。burrough認為「gis是屬於從現實世界中採集、儲存、提取、轉換和顯示空間資料的一組有力的工具」,俄羅斯學者也把gis定義為「一種解決各種複雜的地理相關問題,以及具有內部聯絡的工具集合」。面向資料庫是定義則是在工具箱定義的基礎上,更加強調分析工具和資料庫間的連線,認為gis是空間分析方法和資料管理系統的結合。

面向專題應用的定義是在程序導向定義的基礎上,強調gis所處理的資料型別,如土地利用gis、交通gis等;我們認為地理資訊系統它是在計算機硬、軟體系統支援下,對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關地理分佈資料進行採集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。它和其他計算系統一樣包括計算機硬體、軟體、資料和使用者四大要素。只不過gis中的所有資料都具有地理參照,也就是說,資料通過某個座標系統與地球表面中的特定位置發生聯絡。

地理資訊系統簡稱gis,多數人認為是geographical information system(地理資訊系統),也有人認為是geo-information system(地學資訊系統)等等。人們對gis理解在不斷深入,內涵在不斷拓展,「gis」中,「s」的含義包含四層意思:

一是系統(system),是從技術層面的角度論述地理資訊系統,即面向區域、資源、環境等規劃、管理和分析,是指處理地理資料的計算機技術系統,但更強調其對地理資料的管理和分析能力,地理資訊系統從技術層面意味著幫助構建一個地理資訊系統工具,如給現有地理資訊系統增加新的功能或開發一個新的地理資訊系統或利用現有地理資訊系統工具解決一定的問題,如一個地理資訊系統專案可能包括以下幾個階段:

(1)定義一個問題;

(2)獲取軟體或硬體;

(3)採集與獲取資料;

(4)建立資料庫;

(5)實施分析;

(6)解釋和展示結果。

這裡的地理資訊系統技術(geographic information technologies)是指收集與處理地理資訊的技術,包括全球定位系統(***)、遙感(remote sensing)和gis。從這個含義看,gis包含兩大任務,一是空間資料處理;二是gis應用開發。

二是科學(science),是廣義上的地理資訊系統,常稱之為地理資訊科學,是一個具有理論和技術的科學體系,意味著研究存在於gis和其它地理資訊科技後面的理論與觀念(giscience)。

三是代表著服務(service),隨著遙感等資訊科技、網際網路技術、計算機技術等的應用和普及,地理資訊系統已經從單純的技術型和研究型逐步向地理資訊服務層面轉移,如導航需要催生了導航gis的誕生,著名的搜尋引擎google也增加了google earth功能,gis成為人們日常生活中的一部分。當同時論述gis技術、gis科學或gis服務時,為避免混淆,一般用gis表示技術,giscience或gisci表示地理資訊科學,giservice或giser表示地理資訊服務。

四是研究(studies),即gis= geographic information studies,研究有關地理資訊科技引起的社會問題(societal context),如法律問題(legal context),私人或機密主題,地理資訊的經濟學問題等。

因此,地理資訊系統(geographic information system,gis)是一種專門用於採集、儲存、管理、分析和表達空間資料的資訊系統,它既是表達、模擬現實空間世界和進行空間資料處理分析的「工具」,也可看作是人們用於解決空間問題的「資源」,同時還是一門關於空間資訊處理分析的「科學技術」 。 60年代早期,在核**研究的推動下,計算機硬體的發展導致通用計算機「繪圖」的應用。

2023年,世界上第一個真正投入應用的地理資訊系統由聯邦林業和農村發展部在加拿大安大略省的渥太華研發。羅傑·湯姆林森博士開發的這個系統被稱為加拿大地理資訊系統(cgis ) ,用於儲存,分析和利用加拿大土地統計局( cli,使用的1:50,000比例尺,利用關於土壤、農業、休閒,野生動物、水禽、林業和土地利用的地理資訊,以確定加拿大農村的土地能力。

)收集的資料,並增設了等級分類因素來進行分析。

cgis是「計算機製圖」應用的改進版,它提供了覆蓋,資料數字化/掃描功能。它支援一個橫跨大陸的國家座標系統,將線編碼為具有真實的嵌入拓撲結構的「弧」,並在單獨的檔案中儲存屬性和區位資訊。由於這一結果,湯姆林森已經成為稱為「地理資訊系統之父」,尤其是因為他在促進收斂地理資料的空間分析中對覆蓋的應用。

cgis一直持續到20世紀70年代才完成,但耗時太長,因此在其發展初期,不能與如intergraph這樣的銷售各種商業地圖應用軟體的**商競爭。cgis一直使用到20世紀90年代,並在加拿大建立了一個龐大的數字化的土地資源資料庫。它被開發為基於大型機的系統以支援一個在聯邦和省的資源規劃和管理。

其能力是大陸範圍內的複雜資料分析。cgis未被應用於商業 。微型計算機硬體的發展使得象esri和caris那樣的**商成功地兼併了大多數的cgis特徵,並結合了對空間和屬性資訊的分離的第一種世代方法與對組織的屬性資料的第二種世代方法入資料庫結構。

20世紀80年代和90年代產業成長刺激了應用了gis的unix工作站和個人計算機飛速增長。至20世紀末,在各種系統中迅速增長使得其在相關的少量平臺已經得到了鞏固和規範。並且使用者開始提出了在網際網路上檢視gis資料的概念,這要求資料的格式和傳輸標準化。

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地圖學與地理資訊系統考研數學考數學二。地圖學與地理資訊系統專業2015年考研招生簡章招生目錄 碼 070503 研究方向 01 環境與資源遙感 02 城市化及其環境影響評價 03 gis支援下的流域水環境管理 考試科目 101 思想政治理論 201 英語一 302 數學二 856 地理資訊系統 複試...

地理資訊系統和地理資訊科學的區別

在今年以前,gis指的是地理資訊系統,現在都叫地理資訊科學。你如果是高考填志願的話,那兩者是沒有差別的,也就是說現在叫地理資訊科學的專業以前叫地理資訊系統。1.gis是一bai計算機系統,既然du是系統,就要具有系統的基本功zhi能,數dao 據採集 管理 分回析和表達,所以每個gis系統都是答由若...

地理資訊系統的基本功能都有什麼地理資訊系統的主要功能

空間分析能力是gis 地理資訊系統 的主要功能,也是gis與計算機製圖軟體相區別的主要特徵。空間分析是從空間物體的空間位置 聯絡等方面去研究空間事物,以及對空間事物做出定量的描述。空間分析需要複雜的數學工具,其中最主要的是空間統計學 圖論 拓撲學 計算幾何等,其主要任務是對空間構成進行描述和分析,以...