gis技术论文范文

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第一篇：gis技术论文范文

海洋GIS技术研究进展

【摘 要】地理信息系统（GIS）作为成熟的数据管理体系在陆地应用上已经取得了成功。将GIS系统应用于海洋，为海洋学研究提供了一个全新的视角。本位将对海洋GIS系统的发展进行概述。

【关键词】海洋；GIS

一、概述

地理信息系统（GIS）是集计算机、地理、遥感、测绘、环境等于一体的交叉学科，它以具有位置、属性等的空间数据为研究对象，通过建立空间数据库，利用空间建模和分析方法，提供多种环境、资源等的时空变化信息，从而为科研、管理与决策服务。GIS系统在陆地上应用已经非常成熟，在海洋学中的应用需求也日益广泛。

海洋学研究数据量大，数据具有多源、多时相，多尺度的特点，且不同海洋学科间数据表示与存储方式差异很大。通过开发海洋GIS系统，可以对海洋基础数据进行高效的组织管理，从多个层次上对数据进行分析描述，使海洋时空数据的组织过程更加详尽、清晰.本文将对海洋GIS系统在国内外的发展情况做一概述。

二、国外研究进展

海洋GIS的产生最早可追溯至上世纪60年代早期美国国家海洋测量局进行的航海图自动化制图。20世纪70与80年代海洋数据采集技术飞速发展，到90年代获取的数据量爆炸性增长，这促使了海洋GIS研究的深入发展。1990年Manley 和 Tallet发表论文，阐述了海洋GIS在海洋数据的管理、分析与可视化方面的重要作用。1992年Caswell讨论了应用GIS技术进行海底沉船等搜索和发现。90年代初期，美国全球变化计划（U.S.Global Change Program）下设立RIDGE计划对全球大洋中脊的多种关键过程进行研究。实验产生了大量数据，包括：海底热液；水下火山微地貌；洋底地震的量级与深度等。1994年Mason等遥感数据和in-situ数据（海洋场实验调查数据）结合起来解释中尺度海洋特征，并进行气候变化预测。1995年Wright等主要讨论东太平洋洋中脊的地质解释，其中一部分内容是关于使用GIS进行数据处理、分析和制图。1996年FAO出版渔业技术论文集回顾了GIS在海洋渔业中的应用，同时指出了海洋渔业GIS数据库构建时的必须考虑的几个方法问题：3D环境，时空变化，模糊环境，以及统计变量制图。

三、国内研究进展

90年代初陈述彭提出了“以海岸链为基线的全球数据库”的构想。陈述彭、刘高焕、励惠国等开展了GIS和遥感支持下的黄河三角洲的可持续发展研究，内容涉及湿地保护、土地盐碱化、海岸带土地管理与遥感监测等，但主要侧重于陆上部分。90年代中海岸带空间应用系统研究开始出现。林珲和闾国年等将潮流模型与GIS结合起来研究中国海的潮波系统。裴相斌等将动力模型与GIS 结合起来研究渤海湾的污染扩散。王红梅等开发了海洋油气资源综合预测系统，推动了海洋油气资源综合预测地理信息系统的产业化发展，为我国海洋GIS研究奠定了一定的基础。邵全琴、周成虎等提出了海洋渔业数据建模的扩展E2R 方法。“九五”期间以东海为示范区，开发我国开发了具有自主知识产权的可业务化运行的海洋渔业遥感、地理信息系统技术应用服务系统，重点研究东海三种经济鱼类：带鱼、马面魨与鲳鱼。

四、海洋GIS应用软件发展概况

1987年，MRJ公司将ARC/INFO应用于海洋数据分析应用，在1980年后期至90年代初，用ARC/INFO，Genamap和Erdas软件包定制了多种二次开发方案，并于1993年推出了全球海洋影像和数据集（Marine data sampler）。美国夏威夷大学的太平洋制图中心为开发、管理和发展美国太平洋岛屿的专属经济区而设计和开发了一个集成的海洋信息系统，该系统着重开发了空间海洋数据的处理、GIS和制图系统的集成、三维数据结构、海洋数据的模拟和动态显示等功能。美国矿产资源管理服务部门与ESRI 公司合作开发了Deepwater GIS 的软件系统。在我国，苏奋振结合我国国情，分析了海洋渔业渔政管理的诸多问题，以现代系统工程的思想，在东海渔业数据仓库的平台上搭建了东海渔业渔政综合管理系统，为东海渔业生产管理、渔船动态监测和三证管理提供了技术路线，系统基本上实现了渔政管理的生产指挥调度、资源保护等几个基本要求，为我国实现大渔政的政策提供了技术方案。中国科学院遥感应用研究所在海洋863 计划820（海洋探查与资源开发技术主题）专题中，开发了面向海洋油气资源综合预测的海洋地理信息系统。

五、海洋GIS发展面临的问题

由于海洋数据的独特性，以及海洋与陆地在GIS研究方法上的差异，目前海洋GIS应用中还存在一些问题。

1）“基本表达”问题。陆地表面提供了一个完整的牛顿框架、刚性的二维系统，可用于特征定位。海洋缺乏刚性框架，在海洋环境中几乎没有静态特征可用于制图。

2）数据缺乏问题。海洋常规观测得到的数据在时空上不连续，数据量非常有限。虽然卫星数据的广泛使用在一定程度上弥补了常规观测的不足，但是卫星观测仅限于海洋表面，无法进行深层次观测。

3）不确定性问题。GIS的对象和实体为中心的研究思路难以应用于海洋学问题。海洋科学在处理问题时通常以要素“场”作为研究中心。由于海洋现象的动态性等原因，海洋现象一直没有统一的定义，某些时候还需要海洋专家的专门定义和确认。

4）海洋GIS软件问题。海洋GIS系统开发仍然存在传统GIS的一些共性问题。如以图层为处理的基础，处理能力弱。二维的空间数据组织与管理，限制了应用范围。静态、单时相空间数据组织与管理，限制了分析决策事务的实现。

六、小结

海洋GIS经过多年的发展，已经渗透到海洋学研究的各个领域，在海洋研究、开发、利用与保护等方面正发挥着越来越重要的作用。由于海洋学研究的问题与数据的特殊性，在GIS技术的应用方面还存在很多问题。但随着海洋学的发展以及GIS技术的进步，这些问题将逐步得到解决。海洋GIS必将成为海洋学研究中的一项不可缺少的关键技术。

参考文献：

[1]陈述彭，钟耳顺.中国地理信息系统发展透视[J].地理信息.1998，（3-4）：42-45.

[2]林 珲，闾国年，宋志尧.东中国海潮波系统与海岸演变模拟研究[M].北京：科学出版社，2000.

[3]邵全琴，苏奋振，仉天宇，等.海洋渔业地理信息系统研究与应用[M].北京：科学出版社，2001.

作者：张彤辉

第二篇：GIS技术及应用趋势

GIS(Geographical Information System，地理信息系统)早已不限于地理学研究和应用的领域，目前已与各行各业和我们的日常生活产生了千丝万缕的联系，更重要的是它的应用领域还在不断扩大，甚至可伸及企业信息化的过程中。

一、GIS及其简史

GIS是计算机科学、地理学、测量学和地图学等多门学科的交叉，它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。

从表现形式来看，GIS表现为计算机软硬件系统，其核心是管理、计算、分析地理坐标位置信息及相关位置上属性信息的数据库系统。它表达的是空间位置及所有与位置相关的信息，所以，GIS又是地球空间实体的再现和综合，其信息的基本表达形式是各种二维或三维电子地图。因此，GIS也可简单定义为“ 用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统”。

GIS最早起源于20世纪60年代“要把地图变成数字形式的地图，便于计算机处理分析”这样的目的。1963年，加拿大测量学家R.F Tomlinson首先提出了GIS这一术语，并建成世界上第一个GIS(加拿大地理信息系统CGIS)，用于自然资源的管理和规划。那时的GIS注重于空间数据的地学处理。

20世纪70年代以后，随着计算机软硬件水平的提高，以及政府部门在自然资源管理、规划和环境保护等方面对空间信息进行分析、处理的需求，GIS得到了巩固和发展。

进入20世纪80年代，GIS的应用领域迅速扩大，商业化的软件开始进入市场，其应用从基础信息管理与规划转向空间决策支持分析，地理信息产业的雏形开始形成。

20世纪90年代以后，伴随着计算机技术和网络技术的迅猛发展，GIS的应用也日趋深化和广泛，在国土资源、农业、气象、环境、城市规划等领域成为常备的工作系统。尤其是1998年前美国副总统戈尔提出“数字地球”的概念以来，GIS在全球得到了空前迅速的发展，广泛应用于各个领域，产生了巨大的经济和社会效益。

二、GIS的最新发展

1.日趋与计算机信息技术融合

近年来随着计算机软、硬件技术和通信技术的高速发展，GIS技术也得到了迅速的发展和更广泛应用，并日趋与主流IT技术融合，成为信息技术发展的一个新方向。

2.动态、多源、多维化

最新GIS技术将逐渐摆脱先前的主要处理静态的、二维的、数字式的地图技术的约束，而从传统的静态地图、电子地图发展到能对空间信息进行可视化和动态分析、动态模拟，支持动态的、可视化的、交互的环境来处理、分析、显示多维和多源地理空间数据。

其中，可视化仿真技术，能使人们在三维图形世界中直接对具有形态的信息进行实时交互操作;虚拟现实技术以三维图形为主，结合网络、多媒体、立体视觉、新型传感技术，能创造一个让人身临其境的虚拟的数字地球或数字城市。

先进的对地观测技术、互操作技术、海量数据存储和压缩技术、网络技术、分布式技术、面向对象技术、空间数据仓库、数据挖掘等技术的发展都为GIS的发展和创新创造了新的手段。

3.第4代GIS技术

随着计算机硬件性能的提高以及面向对象、网络和数据挖掘等主流IT技术的发展，在科技部有关部门的倡导下，目前国内学术界又提出了第4代GIS技术的概念。第4代GIS技术将主要有如下特点。

支持“数字地球”或“数字城市”概念的实现，从二维向多维发展，从静态数据处理向动态发展，具有时序数据处理能力。

基于网络的分布式数据管理及计算、Web-GIS和B/S体系结构，用户可以实现远程空间数据调用、检索、查询、分析，具有联机事务管理(OLTP)和联机分析(OLAP)管理能力。

面向空间实体及其相互关系的数据组织和融合，具有矢量和遥感影像数据互动等多源数据的装载与融合能力，多尺度比例尺数据无缝融合、互动。

三、GIS的应用及趋势

1.GIS的应用范围

人类的信息中有80%与地理位置和空间分布有关，所以GIS具有非常广泛的应用。目前，GIS已经比较成熟地应用于军事、自然资源管理、土地和城市管理、电力、电信、石油和天然气、城市规划、交通运输、环境监测和保护、110和120快速反应系统等。

今后，GIS的应用将在市场分析、企业客户关系管理、银行、保险、人口统计、房地产开发、个人位置服务等领域得到广泛的应用，这些领域将是GIS产业发展的新的增长点。实际上，GIS的应用将加速度地深入人们的工作和生活的各个方面。

由于地理信息在人類生活和国民经济中的重要作用，GIS在未来的几十年中将保持高速发展的势头，成为IT高科技领域的核心技术。

2.GIS与数字城市

GIS、RS(Remote Sensing，遥感)和GPS(Global Positioning System,全球卫星定位系统)技术构成了空间信息技术的主要部分，即通常所说的3S技术，其中GIS技术是核心技术。

数字城市建设包括4部分内容，即基础设施、电子政务、电子商务及公众信息服务。而GIS应用贯穿上述4个部分和各个层面，从城市基础地理信息数据库到政府空间数据共享、电子商务物流配送以及基于网络的公众地理信息服务，GIS都发挥着不可缺少的作用。

从具体的应用来说，GIS已经广泛应用于构成数字城市的众多行业，如城市规划、城市地下管网、电力、电信、公安、消防、急救等等方面。

结语

GIS、RS、GPS等构成的空间信息技术将是未来发展最快的、最激动人心的领域之一，它结合通信及其他IT技术，为人类展现了一种全新的工作和生活模式。当利用最新的GIS技术把城市、国家乃至整个地球都高度浓缩到计算机屏幕上的时候，人类对自己的命运和未来就有了更充分的把握。

作者：赵岂雪 孙海宽 杨文连

第三篇：网络GIS的相关技术与发展探究

【摘要】网络GIS需要多种现代信息技术作为其技术支撑,包括通信技术、网络技术、数据库技术、计算技术等,本文将一一论述网络GIS如何引入这些技术,以及将来的突破方向。

【关键词】网络GIS 通信 网络 数据库

网络GIS包括Web GIS、移动GIS、网格GIS,它是以网络为平台的GIS,在技术驱动与应用驱动的推动下,得到了快速的发展。在与无线互联网技术结合后,网络GIS已成功地应用到人们的日常生活中。本文将从通信技术、网络技术、数据库技术以及计算技术四个方面,论述网络GIS如何引入这些技术,取得自身的发展以及可能的突破方向。

1 通信技术

通信技术是传递信息的技术,因而通信系统是建立网络GIS必不可少的信息基础设施。随着无线通信技术理论的日趋成熟和移动通信设备的广泛使用,无线通信技术对推动GIS应用的发展产生了前所未有的影响,网络GIS的通信从有线领域延伸到了无线领域。

空间信息技术可为广大移动用户提供丰富的基于位置的空间信息服务,移动通信技术则为移动地理信息服务提供了良好的平台。两者在结合中,找到了自己全新的发展空间。

移动通信将在空间信息服务领域找到新的发展空间与应用模式,而空间信息服务也将在无线平台上拓展新的服务领域,如移动定位服务。世界上约80%的信息都与空间位置直接或间接相关,移动用户对空间位置尤为敏感,因而网络GIS与无线通信技术的结合,提供更为广阔的以空间位置为核心的信息服务是两者结合的发展趋势。

在将来,可能会突破仅由无线通信网络作为传输媒介的限制,向着多元化、多途径的方向发展。此外,蓝牙、红外线、无线局域网等多种移动通信方式及它们的相互结合也将进一步拓宽网络GIS的应用领域,为其带来更加广阔的发展空间。

2 网络技术

过去的GIS多以独立主机结构的计算模式为主,地理空间信息的应用仅限于专业人士,操作比较复杂,不能满足各行各业的需求。况且单机版的GIS,用户承担的费用过于昂贵,不能大众化推广。单机GIS本身也存在很多的局限性,如共享能力差、冗余严重、分析能力有限。随着网络技术的发展与普及,基于局域网、广域网和Internet的GIS得到迅猛发展。

Web GIS是工作在WWW上的GIS,空间数据的传输依靠Internet来实现,因此基于Web通信协议和相关规范是Web GIS的信息传输与处理的基础。Web GIS的客户端一般由通用的Web浏览器构成,有时为了提高系统响应速度,会下载一些插件到客户端。客户端是用户使用Web GIS的界面,用户通过它提出请求,获得结果。Web GIS服务器包括WWW、MAI L、FTP服务器和GI S服务器,通过HTTP协议和TCP/I P协议为用户提供信息交换的通道和地理信息处理的功能。空间数据库则为客户的数据请求和Web GIS的各种业务处理提供空间数据服务。

在Web GIS的设计与开发中,它引入了IT行业中的许多新技术,例如XML技术、动态网页技术等,并且对其有所发展。如地理标识语言(GML)是XML在地理空间信息领域的重要应用,可伸缩矢量图形(SVG)是利用XML来描述二维矢量图形的一种标准。

以上这些体现了网络技术在Web GIS中的应用。总之,Web GIS是一种在Internet技术上发展起来的,其核心是将GIS的功能嵌入到满足HTTP和TCP/IP标准的Internet应用体系中,实现Internet环境下地理信息的有效管理与处理。

3 数据库技术

地理空间数据具有分布性及海量化等特征,因此对海量分布的地理空间数据进行高效地存储与管理是网络GIS迈向成功的关键。

在传统的GIS应用系统中,空间实体数据常以图层的形式进行组织,如Shape文件和Tab文件。这不能满足网络GIS对海量、分布式空间数据操作的要求。目前,为GIS提供集成化和集约化的空间数据管理模式的商用数据库管理软件中,应用最为广泛的是空间数据引擎(ArcSDE)。它采用对象-关系数据库或面向对象数据库进行海量空间数据的存储与管理,这种模式能充分利用商业数据库理系统在海量数据管理、并发控制、事务处理及数据安全性等方面的优势,增强GIS的数据管理能力,为网络GIS的广泛应用提供了高效的、安全的空间数据管理机制。

在空间数据的存储与管理方面,GIS经历了文件系统、文件系统配合关系数据库管理系统、扩展的关系数据库管理系统、对象-关系数据库管理系统以及面向对象数据库管理系统等若干发展阶段。由此可见,GIS空间数据的组织与管理技术是伴随着数据库管理系统等信息技术的发展进步而不断向前推进的。

在将来,网络GIS的发展对空间数据管理系统(SDBMS)的性能提出了更高的要求。它除需具有基本的海量空间数据存储、管理以及空间数据操作与分析能力外,还需满足日益增长的基于网络的应用需求,即需要提供高效的数据传输能力、有效的网络安全机制以及基于网络的海量空间数据的快速存取与调度能力等。

分布式空间数据库和并行空间数据库是空间数据库发展的新趋势,这两种模式的空间数据库可以很好地满足网络

应用环境下,用户对海量空间数据存储与管理的快速、高效的要求。在安全性、时效性上有可靠的保证,可以支持更多的诸如移动GIS、网格GIS等新型的空间信息服务方式和服务种类。

4 计算技术

4.1 并行计算

网络GIS中的空间数据处理、分析存储和检索等功能都需要运算能力强、响应速度快、存储容量大、性能稳定可靠的服务器设备。由于技术本身的限制,单个CPU的处理速率存在上限,因而计算速度在硬件上很难有所突破。要满足海量空间数据的高效处理要求,计算机集群或并行计算机将发挥重要作用。目前,高性能并行计算的平台有:紧耦合的大型机和巨型机、松耦合的分布式计算机系统。

大型机与巨型机通常由多个CPU进行紧耦合而成,而分布式计算机系统是多个分散的相对独立的计算机经网络连接而成的计算机系统,它通过分布式程序,动态地进行资源的配置与任务的划分,共同完成计算任务。

4.2 分布式计算

网络GIS是一个任务分布处理系统,可以充分利用网络资源采用分布协调计算来完成复杂、计算量大的地理空间计算任务。这样,一些复杂的计算任务,如大规模查询,可以交给性能比较强大的服务器完成,充分利用服务器的计算与分析资源,而数据量较小的简单操作,如地图缩放,则由本地计算机完成,减轻了网络的数据传输负担,提高了响应速度。如Web GIS应用客户/服务器概念来执行GIS的分析任务,它把任务分为服务器端和客户端两部分。这种计算模式能灵活地在服务器端与客户端之间合理分配与处理任务,从而提高网络计算资源的利用率。

网格计算是伴随着Internet技术的发展而迅速发展起来的一种新型的网络计算模式。它可以将地理上分布、异构的多种计算资源和空间数据资源通过高速网络连接起来,构建成空间信息处理的网络虚拟超级计算机系统,以此来解决大型空间信息应用问题。

网格GIS的实质是继承和发展了网络GIS,有着广阔的发展空间。它将促进GIS沿着网络化、标准化、全球化、大众化、一体化和实用化的方向向纵深发展,最终实现空间信息的全面共享与互操作。

参考文献

[1] 孟令奎,史文中,张鹏林.网络地理信息系统原理与技术[M].北京:科学出版社,2009.

[2] 马林兵,张新长,伍少坤.Web GIS原理与方法教程[M].北京:科学出版社,2006.

作者：王丹琳 于敏