地理信息系统综述.doc

GIS及其在城市生态规划应用综述 摘要 近年来,地理信息系统（Geographic Information System简称GIS）在计算机技术的支持下，在理论、应用、软件开发以及产业化方面都得到了快速发展。本文主要论述了GIS的发展历史、GIS的构成、功能。提出了目前GIS研究的热点以及GIS在城市生态规划方面的应用。 关键词：地理信息系统、GIS构成、GIS功能、GIS研究热点、城市生态规划 地理信息系统（Geographic Information System简称GIS）是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 1 GIS简史 自20世纪60年代加拿大Tomlison博士提出地理信息系统的概念以后，在60年代中期加拿大首次建立了CGIS。于70年代开始，GIS进入了巩固阶段，这一时期由于计算机硬件和软件技术的发展以及在自然资源和环境数据处理的应用，促进了GIS迅速发展[7]。美国推出了两个著名的GIS：即美国环境系统研究所(ESRI) 开发的ARC/INFO和美国商业部人口普查局开发的TIGER系统。这两个GIS系统提出的关于地理信息的组织方式，对GIS发展产生了深远的影响。经过30多年、几个阶段的发展，数据库的结构设计、空间数据的处理与分析及GIS通用软件等都已发展成为较成熟的理论体系[3]。特别是80年代以来，GIS软件的商品化已在全世界全面展开，先后出现了闻名于世的ARC /INFO、SYSTEM—9、INTERGRAPH、GENAMAP等大型GIS软件及SPAM、ILWIS、MAPINFO、ATLA S 等中小型软件。这些软件都已在土地评价、土壤侵蚀控制、水资源调查与管理、社会经济规 划、灾害评估以及野生动植物保护等方面得到广泛应用[2]。 我国的GIS发展较欧美先进国家起步约晚15年左右，但发展速度并不很慢。1994年9月，我国国家测绘总局与美国ARC/INFO总部签定了合作的ARC CHINA计划。1997年国家环保局用世界 银行技援项目“中国省级环境信息系统建设”，在我国27个省建立了省级环境信息中心[5]。仅以GIS在城市方面的应用就有城市自来水、城市煤气、城市规划、城市地下管线、城市环境、城市道路、城市土地等不胜枚举，至于其他各方面的应用诸如环境监测、水土流失、矿产资源、投资评价等更是屡见不鲜。所有这些都标志着GIS在我国的成长与发展[1]。 2 GIS构成 构成GIS应具备以下条件：一、应有处理数据的能力；二、在统一的地表定位系统下，已特定的根据专题属性访问数据，一起可视化的形式表示地理数据；三、拥有一套特殊的用于处理和分析地理数据的基本工具；四、要有很强的地理数据的输出功能。如果从人机系统来看，GIS由硬件、软件、数据、方法和GIS人员组成。如果从计算机系统来看，GIS由输入系统、输出系统和处理系统三大部分构成[3]。 2.1 GIS硬件 GIS硬件包括计算机、输入与输出设备以及计算机网络通信设备。用于运行GIS的计算机可以是小型的个人计算机，也可以是大型的多用户超级计算机。由于GIS通常涉及复杂的数据处理且数据量大，运行GIS的计算机一般需要有较强运算能力的处理器、较大的内存容量以及外设存储设备。GIS主要的输入设备包括数字化仪、扫描仪、键盘和鼠标。输出设备包括计算机屏幕、绘图仪和打印机。磁盘、光盘等外部存储媒介继可用于输入，也可用于输出[1]。 2.2 GIS软件 GIS软件是能提供存储、显示、分析地理数据功能的软件。GIS软件功能包括执行地理数据输入、存储、管理处理、分析和输出功能的计算机程序以及用户接口[1]。典型的GIS软件以空间为引擎，系统结构分为界面层、工具层、数据管理层。国外常用软件有：ArcGIS、MapInfo、GeoMedia、MGE、SmallWorld、Giswin等。国内常用软件有：Giswin、Supermap、YTLWorld、MapGIS、GeoStar、TopMap、GeoBean、VRMap、MapEngine、ConverseEarth、TerraMAP等[4]。 2.3 GIS数据 GIS数据是系统分析的对象与处理的内容，一般指以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文经济景观的数据，这些数据可以是数字、文字、表格、图像和图形等[1]。它们由系统建造者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或者其他输入设备输入到GIS中，也是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容，其相应的区域数据包括位置数据、属性数据和时间数据。GIS将把这些数据集成在一起统一管理[3]。 2.4 GIS方法 GIS方法即“