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2.1 地理信息技术及其在经济社会发展中的作用

2.1.1 地理信息系统的概念

2.1.1.1 地理信息系统的基础概念

(1)信息和数据

信息是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征,从而向人们(或系统)提供关于现实世界新的事实和知识,作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。信息具有客观性、适用性、可传输性和共享性等特征。 [32] 信息来源于数据。数据是一种未经加工的原始资料。数字、文字、符号、图像都是数据。数据是客观对象的表示,而信息则是数据内涵的意义,是数据的内容和结实。

(2)地理信息

地理信息是有关地理实体的性质、特征及运动状态的表征和一切有用的知识,它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的结实。而地理数据则是各种地理特征和现象间关系的符号化表示,包括空间位置、属性特征(简称属性)及时域特征三部分。空间位置数据描述地物所在位置。属性数据有时又称非空间数据,是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标。时域特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻/时段。空间位置、属性及时间是地理空间分析的三大基本要素。 [33]

(3)地理信息的特征

地理信息除了具有信息的一般特征,还具有以下独特特性:

①空间分布性。地理信息具有空间定位的特点,先定位后定性,并在区域上表现出分布式特点,其属性表现为多曾系,因此地理数据库的分布或更新也应是分布式。

②数据量大。地理信息既有空间特征,又有属性特征,另外地理信息还随着时间的变化而变化,具有时间特征,因此其数据量很大。

③信息载体的多样性。地理信息的第一载体是地理实体的物质和能量本身,除此之外,还有描述地理实体的文字、数字、地图和影像等符号信息载体以及纸质、磁带、光盘等物理介质载体。

(4)信息系统

信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。在计算机时代,信息系统都部分或全部由计算机系统支持,并由硬件、软件、数据和用户四大要素组成。另外,智能化的信息系统还包括知识。计算机硬件包括各类计算机处理冀终端设备;软件是支持数据信息的采集、存储加工、再现和回答用户问题的计算机程序系统;数据则是系统分析与处理的对象,构成系统的应用基础;用户是信息系统所服务的对象。

根据系统所执行的任务,信息系统可分为事务处理系统和决策支持系统。事务处理系统强调的是数据的记录和操作。决策支持系统是用以获得辅助决策方案的交互式计算机系统,一般是由语言系统、知识系统和问题处理系统共同构成。

2.1.1.2 地理信息系统的概念

地理信息系统(Geographical Information System,GIS)有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。 [34] 它是在计算机硬件、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。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系,包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等,用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程,解决复杂的规划、决策和管理问题。

通过上述的分析和定义,可以提出GIS的如下基本概念:

(1)GIS的物理外壳是计算机化的技术系统,它又由若干个相关关联的子系统构成,如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据输出子系统等,这些子系统的优劣、结构直接影响着GIS的硬件平台、功能、效率、数据处理的方式和产品输出的类型。

(2)GIS的操作对象是空间数据,即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体。空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码,实现对其定位、定性和定量的描述,这是GIS区别于其他类型信息系统的根本标志,也是其技术难点之所在。

(3)GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力,可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息,实现地理空间过程演化的模拟和预测。

GIS按研究的范围大小可分为全球性的、区域性的和局部性的;按研究内容的不同可分为综合性的与专题性的。同级的各种专题应用系统集中起来,可以构成相应地域同级的区域综合系统。因此,在设计、建立应用系统时应统一规划,以减小重复浪费,提高数据共享程度和实用性。

2.1.2 地理信息系统的构成

完整的GIS主要由四个部分构成,即硬件系统、软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员,其核心部分是软硬件系统。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)硬件系统。计算机硬件是计算机系统中实际物理装置的总称,是GIS的物理外壳。GIS由于其任务的复杂性和特殊性,必须由计算机设备支持。GIS硬件配置一般包括四个部分:计算机主机、数据输入设备(如数字化仪、图像扫描仪、手写笔、键盘、通讯端口等)、数据存储设备(如光盘刻录机、磁带机、光盘塔、移动硬盘、磁盘阵列等)、数据输出设备(如绘图仪、打印机等)。

(2)软件系统。软件系统是指GIS运行所必需的各种程序,通常包括计算机系统软件、地理信息系统软件和其他支撑软件、应用分析程序(指系统开发人员或用户根据地理专题或区域分析模型编制的用于某种特定应用任务的程序)。

(3)地理空间数据。地理空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文景观数据,可以是图形、图像、文字、表格和数字等,由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他通讯系统输入GIS,是系统程序作用的对象,是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。

(4)系统开发、管理与使用人员。地理信息系统从其设计、建立、运行到维护的整个生命周期,处处离不开人的作用,需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发,并灵活采用地理分析模型提取多种信息,为研究和决策服务。

2.1.3 地理信息系统的经济社会功能

GIS是现代科学技术发展和社会需求的产物。人口、资源、环境、灾害是影响人类生存与发展的四大基本问题。为了解决这些问题,必须要自然科学、工程技术、社会科学等多学科、多手段联合攻关。于是,许多不同的学科,包括地理学、测量学、地图制图学、摄影测量与遥感学、计算机科学、数学、统计学以及一切与处理和分析空间数据有关的学科,都在寻找一种能采集、存储、检索、变换、处理和显示输出从自然界和人类社会获取的各式各样数据、信息的强有力工具,其归宿就是地理信息系统。因此,GIS明显地具有多学科交叉的特征,它既要吸取诸多相关学科的精华和营养,并逐步形成独立的边缘学科,又将被多个相关学科所运用,并推动它们的发展。

地理信息系统的博才取胜和运筹帷幄的优势,使它成为国家宏观决策和区域多目标开发的重要技术工具,也成为与空间信息有关的各行各业的基本工具。目前,地理信息系统主要应用于测绘与地图制图、资源管理、城乡规划、灾害监测、环境保护和国防等方面,利用拥有的数据库通过一系列决策模型的构建和比较分析,为国家宏观决策提供依据。

2.1.4 地理信息系统的市场价值

目前,无论在国外还是在国内,一股GIS风正在热起来。特别是美国,GIS已应用于各行各业,形成了商品,而且,方兴未艾。为什么CIS会如此之热呢?

首先,随着计算机技术的飞速发展,高性能、低价格的工作站和PC机以每年翻一翻的速度推向市场,为GIS热提供了必要的技术基础。其次,测绘遥感等行业飞速向地理信息产业转变,GIS全球定位技术、遥感图像处理系统等的使用,为GIS提供了丰富的信息源,这为GIS热提供了数据基础。第三,GIS作为一种高技术范畴的商业产品,创造了企业在空间上的竞争和高额的利润。

根据Fbrst和Sullivan散发的研究报告,在全世界范围内,GIS软件和服务市场从1993年的12亿美元,将增加到1999年的38亿美元,或许更多,增长幅度达3倍以上,年平均增长21%。据统计,从1989年到1992年,GIS数据需求量市场由2.88亿美元增到5.90美元,平均每年增长35%。美国ESRI作为ARC /INFO的研制单位,拥有350 名雇员,1988年售出4000万美元的软件,1989年增加342%。Intergraph公司1988年8亿美元的销售额中,GIS占了绝大部分。另据统计,1987年美国成立了60多个不同的GIS项目,有100多家顾问公司。

以上说明GIS市场具有的前景和潜在价值。我们正处在这个时代,我们应当从我国体育场地规划开始,着手于建立我国体育场地规划GIS系统,开创我国体育场地规划CIS的新时代。 3t4Uxd8zQPe8lji2tbOYL0bus/b0u7XYbIOWaGqx8aaOJcywnzvuRAykgrITyxxY

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