当前计算机技术与GIS应用

韩晓枫

一、引言

地理信息系统(GIS,Geographic Information System)是以采集、存储、管理、分析、描述和应用整个或部分地球表面(包括大气层在内)与空间和地理分布有关的数据的计算机系统(1997年的参考文献)。它由硬件、软件、数据和用户有机结合而构成。它的主要功能是实现地理空间数据的采集、编辑、管理、分析、统计、制图的工具已逐步发展起来。

GIS 与环境科学在研究对象和研究方法上所具有的相似性和互补性,使二者的结合孕育着巨大的发展潜力,预期在环境管理、环境监测、环境规划、环境影响评价、环境工程及环境地球化学等领域拥有广泛的应用前景。

二、GIS在电力系统中的应用

随着GIS理论的产生发展以及方法和技术的成熟,在电业领域的应用也逐步深入。从技术角度看,GIS在我国电力系统中的应用进展主要体现在四个方面:

1.作为电业资源调查的工具,建立了电业资源地理数据库,实现空间数据库的浏览、检索等,利用GIS绘制电业资源分布图和产生正规的报表。

2.作为电业资源分析的工具,GIS技术已不限于制图和空间数据库的简单查询,而是以图形及数据的重新处理等分析工作为特征,用于各种目标的分析和重新导出新的信息,产生专题地图和进行地图数据的叠加分析等。

3.作为电业生产管理的工具,主要是建立了各种模型和拟订各种决策方案,直接用于农业生产。

4.作为电业管理的辅助决策工具,利用了GIS的模型功能和空间动态分析以及预测能力,并与专家系统、决策支持系统及其他的现代技术(如RS和GPS)有机结合,便于我国电业的管理和辅助决策。

三、GIS在林业中的应用

林业生产领域的管理决策人员面对着各种数据,如林地使用状况、植被分布特征、立地条件、社会经济等许多因子的数据,这些数据既有空间数据又有属性数据,对这些数据进行综合分析并及时找出解决问题的合理方案,借用传统方法不是一件容易的事,而利用GIS方法却轻松自如。

社会经济在迅速发展,森林资源的开发、利用和保护需要随时跟上经济发展的步伐,掌握资源动态变化,及时做出决策就显得异常的重要。常规的森林资源监测,从资源清查到数据整理成册,最后制定经营方案,需要的时间长,造成经营方案和现实情况不相符。这种滞后现象势必出现管理方案的不合理,甚致无法接受。利用GIS就可以完全解决这一问题,及时掌握森林资源及有关因子的空间时序的变化特征,从而对症下药。

林业GIS就是将林业生产管理的方式和特点溶入GIS之中,形成一套为林业生产管理服务的信息管理系统。以减少林业信息处理的劳动强度,节省经费开支,提高管理效率。

目前GIS在林业上的应用主要有:

1.环境与森林灾害监测与管理方面中的应用,包括:林火、病虫害、荒漠化等管理,如在防火管理中,其主要内容有:林火信息管理、林火扑救指挥和时实监测、林火的预测预报、林火设施的布局分析等。

2.在森林调查方面的应用,包括:森林资源清查和数据管理,这是GIS最初应用于林业的主要方面、制定森林经营决策方案、林业制图。

3.森林资源分析和评价方面,包括:林业土地利用变化监测与管理、用于分析林分、树种、林种、蓄积等因子的空间分布、森林资源动态管理、林权。

4.森林结构调整方面,包括:林种结构调整、龄组结构调整。

5.森林经营方面,包括:采伐、抚育间伐、造林规划、速生丰产林、基地培育、封山育林等。

6.野生动物植物监测与管理。

1993～1997年,由联合国开发计划署(UNDP)援助的“中国森林资源调查技术现代化”项目顺利执行。以全国林业监测站点数据和遥感数据为主要信息源,进行全国林地生态类型数据库的建设工作,在空间上和时间序列上完整、系统的反映林地区域不同的生态系统特点、林种、群落特征及其林(树)龄。

四、GIS在土地资源中的应用

GIS技术最初在土地资源开发与管理上的应用主要是土地利用现状调查和城镇地籍调查图件和属性数据的存储、查询等管理工作等,基本上没有数据的空间分析及其他决策功能。随着技术的不断发展,目前在土地科学中的应用主要包括了土地评价工作(土地的适宜性或多宜性评价、土地的生产潜力评价、土地持续利用评价、城市地价评估、耕地地价评价等),土地利用规划(包括土地利用总体规划、土地利用多目标规划),土地利用与土地覆被现状分类与制图,以及土地利用与土地覆被动态监测。

五、计算机技术对GIS发展趋势的影响

GIS技术依托的主要工具和平台是计算机及其相关设备。进入上世纪90年代以来,随着计算机技术的发展, 计算机其微处理器的处理速度愈来愈快性能价格比更高; 其存储器能实现将大型文件映射至内存的能力,并且能存储海量数据。此外, 随着多媒体技术、空间技术、虚拟实景、数字测绘技术、数据仓库技术、计算机图形技术三维图形芯片、大容量光盘技术及宽频光纤通讯技术的突破性进展,特别是消除数据通讯瓶颈的卫星互联网的建立,以及能够提供接近实时对地观测图像的高分辨、高光谱、短周期遥感卫星的大量发射,这些为GIS技术的广泛、深入应用展示了更加光明的前景。

六、结论与展望

GIS软件与建筑及规划设计CAD、办公自动化、统计分析等软件系统的集成等都是GIS研究与发展的热点。GIS的发展趋势并不是孤立的,而是相互影响、相互促进,它涉及多学科的相互渗透、相互支撑。其目的就是促进地理信息产业的建设与发展,更好地为人类了解和保护人类赖以生存的环境服务。面对今天的计算机技术的快速发展,面对GIS充满生机与活力的前景,我们应该进一步面向世界、抓住机遇、探索规律、促进GIS技术与产业的发展。可以预见,随着计算机技术的发展,信息高速公路的建成,一个以地理信息系统为平台,以信息高速公路为纽带的“数字地球”,必将为人类信息交流与共享提供一种全新的方式。□

(编辑/穆杨)