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地理信息科学的概念范文1
近年来，环境信息科学(EnvironmentalInformationS。iences，或EnvironmentalInformaties，或Enviromatics)作为一门新兴的交叉学科得到了快速的发展，早期单一的工程方向“环境信息化”正在发展成为一门多学科理论交叉、多技术手段集成的新兴学科领域〔。国际环境信息科学学会(InternationalSocietyfo;EnvironmentalInformationSeienees，ISEIS)作为这一领域的学术组织，致力于发展信息技术在环境领域的应用，提供环境信息系统研究领域的多学科交叉，以促进环境信息系统研究领域的国际交流。国内在环境信息科学的一些主要论题包括环境信息系统、环境遥感、环境模型、环境可视化、环境信息处理等方面都开展了一些研究工作。20世纪90年代以来，环境信息化发展迅速，特别是从上至下的各级政府主管部门环境信息系统的建设极大地推动了这一工作的进展，环境地理信息系统则已成为实现环境信息化的主要途径。地理信息系统在环境领域的应用，正在从初期的信息管理、环境专题制图发展到Gls与环境模型集成陈、3S技术集成的多媒体环境系统、基于Gls的环境污染扩散模拟基于GIS的环境治理决策支持系统等。遥感技术在环境科学与工程领域有着广泛应用，一些主要领域包括大气污染遥感、水环境遥感、固体废弃物遥感监测、城市热岛效应与热环境监测、植被遥感、景观格局遥感监测、海洋环境监测等。环境建模与模拟一直是环境工程研究的重要内容，一方面，各种数学模型、物理模型、统计模型在环境信息科学中得到大量应用，另一方面，基于环境过程机理的计算机模拟模型、元胞自动机(CA)模型、智能体(Agent)模型等也在环境领域受到重视。数据挖掘与知识发现是从海量数据库中挖掘和提取对决策分析有用的、先前未知的隐含模式和规则的过程，笔者在1999年即面向环境信息化与数据挖掘技术的发展，试图将二者结合，提出“环境数据库中的知识发现”并进行了初步研究。可视化是表达和传输环境信息有效的形式，通过三维可视化、三维模拟实现环境现象、过程的真实感表达，能够更加逼真地传输环境信息。近年来，虚拟现实技术在环境科学与工程领域的应用中受到了研究人员的重视卿。“虚拟地理环境”是虚拟现实技术支持下地球科学研究的创新平台，依托这一平台，能够进行环境科学与工程相关的理论研究、技术开发、工程实践、模拟决策等活动。针对环境信息技术集成应用的趋势，聂庆华提出了“数字环境”的概念，数字环境是环境信息化的过程和结果，是三维显示的数字虚拟环境，包括环境信息数字化、环境信息传输网络化、环境分析模型化和环境空间决策的智能化、环境过程和管理可视化。尽管国内目前在环境信息科学各个分支方向的研究非常活跃，但缺乏整体性、系统性的认识和探讨。本文在分析环境信息科学研究进展的基础上，基于环境信息流和信息分析处理构建了环境信息科学的体系结构，并以煤矿区环境监测治理与管理为例，全面分析了环境信息科学理论、方法与技术的应用，以期促进环境信息科学研究及其在构建和谐社会、推进可持续发展中的应用。
2环境信息科学的体系结构及其在煤矿区的应用
2.1环境信息科学的体系结构尽管环境信息科学的概念提出已有近20年的时间，但从目前国内外研究的现状来看，对于环境信息科学的概念、学科体系还缺乏明显的定义。已有的一些环境信息科学研究计划中界定的范畴也不尽相同。因此，从促进环境信息科学研究的视角出发，首先需要对环境信息科学的体系结构进行界定。HuangGH等川提出的环境信息科学的构成要素及相互之间的关系，这是当前引用较多的环境信息科学体系结构。，环境信息科学是多学科集成的领域。传感器综合技术和通信技术的发展使得大尺度地面采样技术成为可能，处理不同特征、尺度和复杂性问题的模型综合成为新的挑战，包括不同模拟、优化、评价模型以及相关信息技术与平台的合并，不同技术输人与输出之间的联接，社会经济因子的量化，以及大尺度集成模型的解算策略。在此基础上，HuangGH等提出基于环境信息科学研究的环境决策支持系统计算机系统，USGS的研究报告’)中，将环境信息科学定义为:环境信息科学是为加强对不同复杂程度的环境现象的理解，并提出新的认识的，集成物理、生物学、计算机和信息科学的多学科方法的研发、试验和应用的学科。不同定义都强调环境信息科学的多学科交叉、以信息技术为支持、解决复杂环境问题的特点。Huang等川的观点显然更强调以遥感、地理信息系统和GPS技术为基础的空间信息技术与环境科学和工程的交叉，而USGS的定义则重点强调了现代计算技术、人工智能等在环境领域的应用，特别是USGS在其未来环境信息科学发展规划中重点强调了计算智能等技术的应用。基于以上观点以及国内外研究的进展，结合我们的研究实践与认识，以环境信息流和环境信息处理分析为主线，可以构建环境信息科学的体系结构环境信息科学的理论基础来源于面向环境科学与工程领域需求的多学科理论交叉，技术支持在于面向环境信息流的多技术手段集成，最终通过不同学科领域方法模型的综合，实现环境科学与工程各个阶段、各个过程的目标和任务。因此，需要从多学科理论交叉与多技术手段集成的角度推进环境信息科学研究。
2.2环境信息科学在煤矿区综合应用的研究从一定意义上来讲，环境信息科学并不是一门独立存在的新兴学科，而是诸多学科的交叉和集成。不同学科在研究过程中，特别是遥感与地理信息系统应用、资源环境规划与城乡管理、环境影响评价、信息科学、计算机技术等领域都从不同的角度开展着与环境信息科学密切相关的内容，这些学科的研究成果是促进环境信息科学发展的基础和关键。换言之，以前进行的研究工作往往是从环境信息科学的开展的相关论题研究，其重点还在于不同学科方向，但已经构成了环境信息科学研究的基础层。为了促进环境信息科学的研究，需要改变从外部到内部的“包围型”研究模式，努力推进从核心到的“拓展型”发展模式，即从环境信息流出发，组织和集成相关学科的研究，特别是在不同学科交叉链接的关键论题上开展深入研究，以便形成适应环境信息科学体系与研究需求的理论方法体系和应用技术系统。煤矿区作为1种以资源开采为驱动力发展起来的特殊地理区域，由于煤炭资源开采(以下仅涉及地下开采矿区)破坏上覆岩层原始应力状态，导致地下水流失、地面塌陷，进而引发土壤污染、水土流失，矿山排研形成的研石山压占大量土地，堆积物导致严重大气污染和土壤损害，甚至引发各种地质灾害。因此，煤炭区是1种典型的由于矿山开采导致的景观破坏、环境污染、生态退化的复杂区域，煤矿区的环境问题具有明显的复杂性。目前，对于煤矿区生态环境主要的研究视角包括:(l)从煤矿开采损害角度出发研究开采沉陷与地表变形预计、监测与治理;(2)从煤矿区土地资源管理角度出发研究煤矿区土地利用/覆盖变化与生态响应;(3)从煤矿区地质环境角度出发研究矿区地质环境评价与地质灾害预防，(4)从煤矿区水资源环境角度出发研究矿井水害、水污染与水资源调控;(5)从景观格局生态学角度出发研究煤矿区景观格局;(6)从地理环境演变角度出发研究煤矿区地理环境演变与模拟;(7)从遥感与GIS应用角度出发研究矿区资源环境遥感与信息系统;(8)从大气污染角度出发研究煤矿区大气污染评价与控制;(9)从经济学角度出发研究煤矿区环境经济评价;(10)从管理学与可持续发展角度出发研究煤矿区环境规划、环境管理与可持续发展决策;等等。对以上不同视角的研究进行综合分析，可以看出多主题、多要素的时空环境信息是其中的关键，任何视角的研究都需要充分的信息和数据的支持、需要环境信息和背景信息的集成、需要计算机信息系统和分析工具的支持、需要环境知识和其它领域知识的交叉和集成。因此，从环境信息科学的角度出发，可以集成现有的研究工作，充分应用相关学科已有研究成果，通过成果整合与集成，在推进环境信息科学研究的同时，也进一步推动相关领域的研究。实现整合的关键在于不同研究视角之间的关联关系构建、链接边界选择、信息传输反馈、系统相互作用。按照该研究框架，煤矿区环境信息科学的重点在于多学科研究的交叉点，主要包括:(l)基于采矿环境影响机理的模型建立、参数获取;(2)各种环境模型的建立、参数提取与模型验证(面向环境系统分析的环境评价、污染扩散、环境演变模型和面向环境管理决策的规划模型、优化配置、动态演变模型以及环境保护治理与生态重建方案设计);(3)面向环境监测的遥感信息源选择与图像处理、环境信息提取与分析，以及组织、集成与管理多种环境相关信息的数据库设计与建立;(4)环境信息系统、地理信息系统平台下的模型解算与解释、分析结果可视化与应用;(5)集成信息、模型、数据库、系统、知识的环境决策支持系统(专家系统)构建。(6)资源一环境一人类一计算机系统中的信息流与信息应用。
地理信息科学的概念范文2
关键词：GIS；发展；演化
一、前言
地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）是一种专门用于采集、存储、管理、分析、和表达空间数据的信息系统。其既是表示、模拟现实空间世界和进行空间数据处理分析的“工具”，也可看作是人们用于解决空间问题的“资源”，同时还是一门关于空间信息处理分析的“科学技术”。
二、GIS的提出和迅速发展
50年代，由于电子计算机科学的兴起和它在航空摄影测量与地图制图学中的应用，使人们开始有可能用电子计算机来收集、存贮和处理各种与空间和地理分布有关的图形和属性数据，并希望通过计算机对数据的分析来直接为管理和决策服务，这样就导致了地理信息系统的问世。
1956年，奥地利测绘部门首先利用电子计算机建立了地籍数据库，随后各国的土地测绘和管理部门都逐步发展土地信息系统（LIS），用于地籍管理。1963年，加拿大测量学家R.T.Tomlinson首先提出了地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个GIS—加拿大地理信息系统（CGIS），用于自然资源的管理和规划。稍后，美国哈佛大学研究出SYMAP系统软件。但是，由于当时计算机技术水平不高，存储量小、磁带存取速度慢，使得GIS带有更多的机助制图色彩，地学分析功能极为简单。当时的系统能实现手扶跟踪数字化地图，进行地图数据的拓扑编辑，分幅数据的拼接，并发展了基于栅格的操作方法。
进入70年代以后，由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，尤其是大容量存取设备—磁盘的使用，为空间数据的录入、存贮、检索和输出提供了强有力的手段。用户屏幕和图形、图像卡的发展增强了人机对话和高质量图形显示功能，促使GIS朝着实用方向迅速发展。一些发达国家先后建立了许多专业性的土地信息系统和地理信息系统。GIS这一技术成为一个引人注目的领域。
三、80年代的GIS—地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）
80年代是GIS在理论、方法和技术上取得突破与趋向成熟的阶段。由于大规模和超大规模集成电路的问世，推出了第四代计算机，特别是微型计算机和远程通讯传输设备的出现，为计算机的普及应用创造了条件，加上计算机网络的建立，使地理信息的传输效率得到极大的提高。另外，软件开发工具的广泛应用和数据库技术的推广，推动了GIS的数据处理能力、空间分析功能、人机交互对话、地图的输入、编辑和输出技术的进一步发展，并逐步走向成熟。GIS的应用从解决基础设施的规划（如道路、输电线等）转向更加复杂的区域开发问题。当时，GIS已跨越国界，在全世界范围内全面推广，应用领域不断扩大，并与卫星遥感技术结合，开始应用于全球性的问题（如全球变化、全球沙漠化监测等）。因此，国际著名的GIS专家，即前面提到的R.T.Tomlinson认为：“如果70年代是GIS发展的巩固时期，那么80年代则是国际上GIS发展具有突破性的年代”。这个时期，GIS还保留有地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）的含义和意思。
四、90年代的GIS—地理信息科学（GeographicInformationScience,GIS）
地理信息系统技术的应用大大提高了人类处理和分析大量有关地球资源、环境、社会与经济数据的能力，而地理信息系统技术及其应用的进一步发展则必须以地球信息机理理论为基础。陈述彭院士在论述地理信息系统发展时强调了对于地球信息基础理论的研究，并指出地球信息基础理论的实质内容：地理信息系统已不仅仅限于物质流与能量流的信息载体，而且包括研究地学信息流程的动力学机理与时空特征、地学信息传输机理及其不确定性(多解)与可预见性等；并认为：Geo-Informatics不同于Geomatics，在于这个Info还包括很多地学规律，其分析模型必须以地学为基础。
Goodchild于1992年提出地理信息科学(GeographicinformationScience)的概念。地理信息科学主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存贮、提取以及管理和分析过程中所提出的一系列基本问题，如数据的获取和集成、分布式计算、地理信息的认知和表达、空间分析、地理信息基础设施建设、地理数据的不确定性及其对于地理信息系统操作的影响、地理信息系统的社会实践等。地理信息科学的提出是地理信息系统技术及应用发展到相当水平后的必然要求，它是在人们不再满足于仅仅利用计算机技术来对地理信息进行可视化表达及其空间查询，而强调地理信息系统的空间分析和模拟能力时产生的；它在注重地理信息技术发展的同时，还注意到了与地理数据、地理信息有关的其他一些理论问题，如地理数据的不确定性、地理信息的认知以及社会对于地理信息技术运用于实践的认可等。由此可见，地理信息科学在地理信息技术研究的同时，还指出了对于支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。世纪之交，由于地理信息系统的应用日益广泛，加上航空和航天遥感、全球定位系统、数字网络(Internet)和地理信息系统等现代信息技术的发展及其相互间的渗透和整合，逐渐形成了以地理信息系统为核心的地球空间信息集成化技术系统，为解决区域范围更广、复杂性更高的现代地学问题提供了新的分析方法和技术保证；同时，这些现代信息技术的综合发展及其应用的日益深广，掀起了全球变化研究与对地观测计划的新高朝，于是时势造英雄，促使一门新兴的交叉学科“地理信息科学”的脱颖而出。这个时期，GIS己经渐变地含有地理信息科学（GeographicInformationScience,GIS）的含义和意思。
五、现在的GIS—地理信息服务(GeographicInformationService,GIS)
近年来，随着地理信息产业的建立和地球数字化产品的普及应用，GIS的发展进入到各行各业乃至各家各户的用户时代，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。这个时期，社会对GIS的认识普遍提高，需求大幅度增加，地理信息系统已成为许多机构（特别是政府决策部门）必备的工作和决策咨询系统。国家级乃至全球级的地理信息系统已成为公众关注的问题，地理信息系统已被列入“信息高速公路”计划，也是美国前副总统戈尔提出的“数字地球”战略的重要组成部分。地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。
近来，个人数字助理（PersonalDigitalAssistant,PDA）、移动电话的普及给新的应用创造了许多机会。这样的应用有流动工作人员和基于位置服务。流动工作人员，顾名思义，他们工作在远程位置，如客户处、分公司或者野外现场。这些工作人员经常要为完成某项任务下载一段所需的数据，在远端使用这段数据，然后在每天工作结束的时候将改动更新（同步地）到主数据库上。这种场景的一个重要方面是：客户端保留有数据，并以离线方式在本地对数据进行操作。基于位置服务的使用是近年来出现的一个重要趋势，这类服务彻底改变了对用户地理位置的依赖。随着全球定位系统（GPS）的应用，可以很容易确定任何一个客户/使用者的精确位置，并根据用户的地理位置提出最佳解决方案。基于位置服务的影响和重要性促使开放GIS协会（OpenGISConsortium,OGC）提出了开放位置服务（OpenLocationService，OpenLS）,希望能够将地理空间数据和地理操作的资源集成到位置服务和电信基础设施中去。美国联邦政府已于2001年10月颁布了规定：所有蜂窝电话的位置在67%的使用时间里必须是可追踪的，追踪精度为125米。这样，一方面人们总在评述着Internet革命“消灭”了地理的概念，与此同时，对于空间技术的需求却在不断增长。位置服务（LocationBasedService,LBS）的巨大魅力在于通过固定或移动网络发送GIS功能和基于位置信息，从而在任何时间应用到任何人、任何位置和任何设备上。当前，LBS已成为科学研究、技术发展和市场开拓领域共同的热点话题。此时，GIS已朝着地理信息服务(GeographicInformationService,GIS)的方向发展。
六、结论
地理信息科学的概念范文3
[关键词]GIS应用 认知阶层性 地理信息 有效传输
[中图分类号] P25 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-10-175-1
随着科学技术的快速发展，GIS的应用越来越广泛，逐渐成为人们获取地理信息的主要依据。而GIS想要有更广泛的应用市场，则必须将GIS地理信息的传输与人们的普遍认知进行有效的结合，以此才能够得到用户对于GIS的信赖，并逐步的渗透到用户的生活中。
1 GIS应用在地理信息传输中的优势
GIS的优势在于它的数据综合、地理模拟和空间分析能力，这是GIS的核心和优势。GIS首先是一个信息系统，其特征和功能与一般的信息系统类似，不同的是GIS把各种信息通过“地理位置”有机地组织起来，其存储处理的信息是经过地理编码的，地理位置和与位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。以查询工厂数据库为例，只要数据库记录了工厂的地址和产值等信息，信息系统就可以回答诸如“北京有哪些工厂？”，“上海年产值超过2000万元的工厂有哪些？”之类的查询，因为城市、产值都是数据库的数据项。但如果用户需要回答“在某商店附近10公里范围内共有多少消费者？”之类的查询，一般的信息系统就无能为力了，因为数据库里没有记录每个工厂与任意一个地点之间的距离或是所在地点的所有人口信息。地理信息系统可以解答以下类型的问题：在地域中研究对象A的位置；研究对象B和地点的关系；在距离研究对象A某一范围内有多少研究对象B；在某一地点A，数据项B的值是多少（如某公司所在街道的人均收入有多高）；从地点A经由地点B至地点C的最短路线是什么？GIS不仅可以直接查询数据库里记录的信息，还可以通过运算查询数据库里没有直接记录的信息。例如房地产经纪人可以用GIS在一定的区域内寻找满足“框架结构、有四室2厅2卫1厨、房价每平方公尺少于3000元”的所有房屋。模拟某事件产生的后果（例如，如果附近的湖水位上升3米，某公司所在地会不会被水淹没？）等。
2 GIS的阶层性认知原则
人类对于外部环境的认知是基于对各种关系的理解，根据对各种关系的理解而进行阶层性类别的分类。而这种阶层性的认知具有着广泛的普遍性和个别的差异性。抓住人类阶层性认知的普遍性就是GIS应用有效传输的一个关键性因素。在GIS应用中，根据人类阶层性认知原则，可以将GIS应用分为两个空间，一个是人类认知空间，一个是地理认知空间。
2.1人类认知空间
人类认知事物是通过阶层性的认知形式来实现的，也就是分类认知。譬如说人可以很快的分辨出这个动物是猫而不是狗，这就是通过阶层性的认知来实现的。但人类在进行事物的阶层性认知过程中，可以根据不同的关系和分类条件来进行分类。譬如说猫和石头相比，猫是有生命的，而石头是没有生命的。其对比参造物不同，其阶层性认知也存在着不同的差异性。如果根据人类的认知进行GIS应用认知阶层的粗略花贩，是不能够实现GIS地理信息的有效传输的。因此必须要进行更深层次，更细致的划分。当信息制造者所发出的信息与信息接受者能够认知的信息相吻合，就能够实现信息的有效传输。因此，只有将人类认知空间与GIS应用系统的地理空间进行有效的融合，就可以实现信息的有效传输了。
2.2地理认知空间
其实，地理认知空间也是根据不同的关系和分类条件进行实际复杂的地理情况的阶层性认知空间和层次的划分的。GIS应用中地理空间阶层性的分类依据是位置的相互关系。通过相互关系的确定来进行等级的分类，并通过信息制造者绘制的概念地图模型来反映地理信息，与人类的认知空间有着一定的对应关系。其地图模型需要与人类的认知空间相匹配的，否则就会造成信息的传输障碍，影响信息的有效传输。
3 GIS的感觉和概念的认知原则
首先，在信息的传输过程中，当人类的认知空间与信息制造者所模拟的地理空间发生重叠时，用户会产生对地理信息的感知和共鸣，从而获得地理信息这种概念而实现地理信息的有效传输。在信息制造者进行概念地图模型的创建时，不仅需要注意认知的阶层性问题，还需要注意到认知的感觉性问题。而概念地图模型中最为关键的感觉是视觉。因此，在进行视觉变量（包括颜色、形状以及相对尺寸比例等）和几何变量（点、线、面等）的设计时，需要实现感觉认知的对应性，否则也会影响地理信息的有效传输。此外，GIS应用还具有查询和分析功能。如果想要这两个功能得到实现，则需要依赖感觉和概念认知所产生的学习认知。只有设计者将设计的认知空间与人类的学习认知实现有效的对应和重叠，才能够真正的发挥其应用的效果。
4地理信息有效传输的条件
根据上面的叙述可以知道，一条地理信息传输链需要经过四个认知空间：信息制造者的地理空间和认知空间；信息接受者的地理空间和认知空间。这四个空间是相互对应的关系，也只有这四个空间实现相互重叠，才可能实现GIS应用的地理信息的有效传输。
信息的制造者也就是绘图者，绘图者需要根据客观世界当中的地理实体进行公路的测量，并通过制图的形式绘制出地图，并用红色线将地图中的地理要素进行绘制。绘图过程不但依靠的是客观世界，也包括制图者对客观世界的认知。只有制图者对客观世界的认知与信息接受者对客观世界的认知相符合，才能够完成信息的有效传输。
5总结
综上所述可以知道，GIS应用系统的地理信息传递过程有三个主体，如果要实现有效传输，则需要保证三个主体都能够实现相对应的地理空间和认知空间的重叠。因此，可以知道在进行GIS应用概念地图模型的设计时，不但需要依靠信息技术科学、地理科学，还要依靠认知科学。只有基于认知科学的掌握，才能够保证GIS应用中地理信息的有效传输。
参考文献
[1]张亢峰，任晓蕾，Xiao-lei.地理信息数据传输和使用的安全问题[J].测绘与空间地理信息，2010（6）.
地理信息科学的概念范文4
关键词： GIS； 森林资源； 监测； 管理
一、地理信息系统的概念和特点
地理信息系统， 即GIS（ Geog raphic Information Sy stem） ， 是随着地理科学、计算机技术、遥感技术和信息科学的发展而发展起来的一个学科， 是一门集计算机科学、信息学、地理学等多门科学为一体的新兴学科， 它以地理空间数据库为研究对象， 在计算机软件和硬件支持下， 运用系统工程和信息科学的理论， 科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据， 以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。
地理信息系统（ GIS） 特点是能把各种信息同地理位置和有关的视图结合起来， 并把地理学、几何学、计算机科学及各种应用对象、I nternet、多媒体技术及虚拟现实技术等融为一体， 利用计算机图形与数据库技术来采集、存储、编辑、显示、转换、分析和输出地理图形及其属性数据， 且可根据用户需要将这些信息图文并茂地输送给用户， 便于工程管理者对项目的分析管理、规划设计、检查验收等提供决策依据。
二、利用GIS技术对森林资源检测及管理管理
由于森林资源与生态环境具有功能上的多样性、形成周期的长期性、状态的动态性、森林成熟的不确定性、分布的广域性及空间结构性 ，使人类对森林的作用和功能的认识与研究处于简单、肤浅和初级的阶段和水平。长期以来，我国的森林资源经营管理都处于比较粗放的水平。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，甚至无法接受。利用GIS 就可以很好解决这一问题，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。目前GIS 在林业上的应用主要有如下的几个方面。
1、森林资源清查及各类林业专题图的编制
其具体内容包括森林资源清查和数据管理、制定森林经营决策方案、林业制图。通过“二类调查”获取森林资源数据，如小班档案及林相图等林业用图，以往这些工作要花费大量的时间、人力和财力才能完成，并且图面材料和小班数据库资料是分离的， 难以长期有效地重复利用。GIS 强大的空间数据分析和制图功能简化了林业专题图的制图工作，其经过收集整理、制图信息数字化，建立坐标投影和拓扑关系，编辑修改， 建立图形与属性的关联，最终完成多种林业专题图的编制， 达到了一次投人、多次产出的效果。它不仅可以为用户输出全要素森林资源信息图，而且可以根据用户需要分层输出各种专题图， 并且易于查询、更新和保存。这在林业生产实践中已有广泛的应用，如专题图绘制、统计计算、分析等工作，创造了良好的经济效益和社会效益。
2、森林资源基础信息管理与监测
其具体内容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、林种结构调整、龄组结构调整。森林的面积、蓄积、类型、林种、树种的结构和分布及变动情况等森林资源信息，过去只能从森林资源档案中的文字表格上了解情况，缺乏直观的空间数据反映，难以分析变化的空间分布规律， GIS 空间数据管理和分析功能弥补了这一不足，它以有效的数据组织形式进行数据库管理、更新、维护、检索查询，做到了图上动态管理和监测，并以多种方式输出决策所需的地理空间信息，应用资源数据的图形与数据库结合查询，分析了森林资源变化，并通过相关分析研究这种变化的空间分布规律以及对林业生产未来发展的影响，森林资源监测是为了迅速准确地预测森林资源的发展趋势，分析森林的分布、生长和发育，更真实、更直观地把握森林资源的状况及变化。
3、森林经营与林业工程规划管理
其具体内容包括采伐、抚育间伐、造林规划、速生丰产林、基地培育、封山育林等。GIS 借助其建立的数字地面模型， 结合土壤、气象和自然经济调查因子， 可以实现地形与造林类型的配准、叠置，直观逼真地显示地形地貌和造林现状， 反映造林后的林地空间分布。可以直接在图上进行林种改造等营林设计和规划工作，为林业规划、管理和决策提供科学依据。通过分析显示森林资源保护和开发利用适宜性图，然后通过空间迭代分析来获取森林资源的最优持续利用规划方案， 在时间和空间上有效地经营利用森林资源，为采取有效的造林工程措施提供了依据。
4、利用GIS对森林病虫害综合防治监测
地理信息系统应用于害虫综合治理领域，可为害虫综合治理研究提供新的途径和方法，在害虫综合治理领域，利用GIS并结合生物地理统计学可以进行害虫空间分布、空间相关分析、害虫发生动态的时空模拟和大尺度数据库管理等功能，其应用潜力十分巨大。在森林病虫害监测及控制领域，应用GIS 可以实现对森林病害、虫害发生规律、分布状况及控制程度动态监测及跟踪管理，能够克服工作的盲目性和被动性，做到心中有数，防治工作及时。
5、利用GIS技术对林火监测及预测预报
其具体内容包括林火信息管理、林火扑救指挥和实时监测、林火的预测预报、林火设施的布局分析等。利用GIS 技术可进行林区信息管理， 防火点建设规划， 提供林火扑救辅助决策，较大程度提高了灭火效率， 减少经济损失同时比较准确评估由火灾造成的经济损失。实现了火点智能定位、火场信息查询、辅助决策指挥和历史档案查询与分析，促进了森林防火辅助决策指挥的技术革新。
6、GIS技术对林业其它方面的监测
可以应用卫星图像、航空照片等遥感数据和统计数据快捷准确地显示森林景观的动态变化，同时根据现有数据建立数学模型从而能在决策前而不是实施后显示出不同管理措施和经营方案的效果，预测灾害因子对森林景观的影响，为管理者提供决策方案。此外， GIS 还将会在野生动物管理、林区综合开发管理、林政管理、林区人口管理及林区建设管理方面发挥难以估量的作用 。
结束语
资源和环境是人类赖以生存发展的物质基础，随着国民经济的迅速发展，对资源和环境的需求越来越高，用高新技术加强森林资源管理已经成为迫切的需要。在协调经济发展和环境保护上，在保持区域可持续发展等重要问题上，GIS 系统已成为不可缺少的支撑技术，应用前景极其广阔，有着深远的社会效益和巨大的经济效益 。
参考文献：
[1] 张美青， 徐冠华. 华北地区森林动态监测专家系统的研究[ A] . 再生资源遥感研究[ C] . 中国林业出版社， 1990， 157- 162.
地理信息科学的概念范文5
关键词：地理信息系统；发展历程；应用开发；数字城市
中图分类号：C922 文献标识码：A 文章编号：
地理信息系统 ( Geographical Information System ,GIS) 地理信息系统技术是一种采集、 处理、传输、存储、管理、查询检索、分析、表达和应用地理信息的计算机系统，也称为空间数据的管理系统。它通过对空间和时间数据信息的组织管理和处理分析，可以满足使用者对研究对象的分析、评价和决策是集计算机科学、测绘学、遥感学、环境科学、空间科学、信息科学、管理科学等学科为一体的新兴边缘学科。
1 地理信息系统的发展历程
地理信息系统起源于 20 世纪 60 年代加拿大和美国学者的在土地和交通方面的地理信息研究。1962年加拿大测量学者 R.F.Tomlinson 提出用计算机处理和分析地籍数据并建议加拿大联邦地质调查局研发地理信息系统；1963 年由 R.F.Tomlinson 组织研究开发的计算机地理分析系统研发成功，正式命名为加拿大地理信息系统（Canada Geographic Information System,简称 CGIS）。而几乎在同一时期， 美国西北大学的DuaneF.Marble 在研究城市交通过程中，也提出了建立地理信息系统的思想。作为一种建立在空间信息采集、模拟、处理、检索、分析和表征基础上的决策支持系统。而数字地球、地球信息科学（Geo-Information Science）等概念的提出和理论上的探讨，更是将地理信息系统的发展推向一个崭新的高度。 数字地球概念的正式提出源于美国前副总统戈尔 1998 年 1 月 31 日在加利福尼亚科学中心的一次讲演， 在该讲演中戈尔正式提出数字地球的概念。 戈尔在其讲话中提到的数字地球指的是一个内嵌海量地理信息、三维、多分辨率的地球的数字表示(“Amulti-resolution,three dimensional representation of the planet, intowhich we can embed vastquantities of geo-referenced data”) 。
2 地理信息系统应用开发的一般方式
2.1 基础开发
在开发过程中，开发者不依赖于任何 GIS 工具软件， 而是利用程序设计语言对空间数据进行采集、编辑和处理分析，采用相关的算法进行独立设计。 该方式的好处是无须依赖任何商业 GIS 工具软件，可减少开发成本。 缺点是设计和实现比较复杂，需要大量人力和财力，并且很难在功能上与商业化 GIS 工具软件相比。
2.2 借助 GIS 工具进行二次开发
目前大多数的 GIS 软件商都向开发者提供了利用自己的 GIS 软件进一步开发的宏语言。 例如，MapInfo 公 司 的 Maplnfo Professional 有 MapBasic 语言，ESRI 公司的 AreView 提供有 Avenue 语言，Intergraph 公司的 Geomedia 等。 用户利用这些宏语言可以方便地进行二次应用， 但是由于宏语言功能极其有限， 不利于将信息管理系统的面向对象方法引入 GIS应用中。
2.3 集成二次开发
集成二次开发是指利用专业的 GIS 工具软件（如Maplnfo，ArcView 等 ），实现 GIS 的基本功能，利用可视化开发工具，如 Delphi，Visual C++，Visual BasicPower Builder 等为开发平台，进行二者的集成开发，目前主要有如下两种方式：
1）采用 OLE/DDE 技术。采用OLE（ObjectLinking and Embedding，对象链接与嵌入）自动化技术或利用 DDE（Dynamic Data Exchang，动态数据交换）技术，用软件开发工具开发前台可执行应用程序，以OLE 自动化方式或 DDE 方式启动 GIS 工具软件在后台执行，利用回调（Callback）技术动态获取其返回信息，实现应用程序中的地理信息处理功能。
2） 利用 GIS 组件技术。主流 GIS 软件公司都提供有建立在OCX技术基础上的GIS 功能组件（如Mapinfo 公司的 MapX、ESRI 的 MapObjects 等），开发者可以利用自己所熟悉的常用编程工具，直接将 GIS功能嵌入其中，可以实现地理信息系统的各种功能。该方法可以将面向对象方法应用于 GIS 开发过程中来，从而实现功能更为完善的综合性的 GIS 应用系统。
3 地理信息系统的应用
人类的信息中有 80％与地理位置和空间分布有关，所以 GIS 具有非常广泛地应用。 经过 40 多年的发展,GIS 已发展成为一种成熟的空间数据处理技术和方法,被广泛应用于各个领域。 在资源开发、环境保护、城市规划建设、土地管理、农作物调查、交通、能源、通讯、地图测绘、林业、房地产开发、自然灾害的监测与评估、金融、保险、石油与天然气、军事、犯罪分析、运输与导航、“110”报警系统、公共汽车调度等方面展现了广阔的应用前景。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。由于地理信息在人类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。
3.1 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。 城市是人类活动最活跃的环节，GIS 技术的应用集中体现在城市应用中。 近 2 年来，数字城市已经成为国内信息化的热点问题，而且还有持续升温趋势。 而以 GIS 为核心的空间信息技术是数字城市的核心应用技术，它与无线通信、宽带网络和无线网络日趋融合在一起， 为城市生活和商务提供了一种立体的，多层面的信息服务体系。 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、急救等方面。
3.2 GIS 与企业信息化
GIS 技术在企业整个商务过程中都能发挥重要的作用。以 GIS 为核心的空间信息技术可以无缝集成到企业信息化的整体业务平台中，与企业的财务系统、销售系统、工作流管理系统、客户关系管理系统等融合，并且在底层数据库层面上实现数据的相互调用。 当建立在网络架构上时则可以实现远程和分布式计算。
3.3 GIS 与人们的生活
近几年来， 随着 GSM 移动通信技术的发展，GIS的应用范围迅速扩展到人们的日常生活中。 集成 GIS、GPS、GSM 的技术已开始广泛应用于车辆安全防范系统和调度系统，为人们提供车辆反劫防盗、报警、道路指引、医疗救护以及在此系统平台基础上扩展各种电子商务增值服务。 以医疗救护为例， 当患者向监控中心请求急救时， 监控中心可以从 GIS 电子地图上查看到患者的具置，并同时搜索最近的急救车辆，让最近的车辆前去接患者。 患者进入救护车后， 监控中心可以通过双向通话功能， 指导救护车上的医生实施救护治疗，同时通过 GIS 的最优路径功能，给救护车指引道路， 使其以最快的速度到达医院或急救中心。 而在救护车行进的过程中，患者的家属可以通过互联网立即上网查询救护车的行进位置及患者的状态信息。通过 GIS，并结合 GPS 和 GSM 无线通信及网络，使患者、家属、救护车及医生之间建立了无缝沟通体系，最终使患者能得到快速、及时的治疗。
如果在车辆移动目标、家居固定点目标、重点保护单位甚至路灯上都安装了 GPS、GSM 或其他无线通信设备，那么我们在城市生活中，无论是开车、行走或者是在单位、在家里，都可以通过由 GIS、GPS、互联网以及无线通信技术构成的综合服务系统获得急救、 报警和各种商务服务，真正使我们处于立体的、全方位的数字化生活中，体验数字空间高科技价值。
参考文献
地理信息科学的概念范文6
【关键词】工程测量；全球定位技术（GPS）；地理信息技术（GIS）；遥感技术（RS）。
一、概述
工程测量学是研究地球空间（地面、地下、水下、空中）中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论方法和技术的一门应用性学科。它主要以建筑工程、机器和设备为研究服务对象。工程测量学的研究领域既有相对的固定性，又是不断发展变化的。工程测量学的主要任务是为各种工程建设提供测绘保障，而测绘技术就相当重要了。新的测绘技术不仅提高了工程测量的效率，同时也减轻了工程人员的负担，减小了误差，提高了测量的精度。在这里将讲述几种新的测绘技术，即全球定位技术GPS；地理信息技术GIS；遥感技术RS，本文简称3S。
二、3S技术
1、全球卫星定位技术（GPS）
GPS是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，于1994年全面建成，具有海、陆、空全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS卫星定位技术具有如下的优势：
（1）测量成果相对精度高，质量可靠。点位范围可以方便地控制在0.5米之内，并且点与点之间误差均为随机误差，不会产生累积误差。
（2）定位系统可以全天候作业，不受视线通视影响。
（3）可实时提供定位点的坐标及其点位精度，方便快捷，定位情况一目了然。
（4）野外作业简单，效率高，自动化程度高，大大减小了劳动强度，可节约大量的人力物力资源。
GPS接收机的改进，广域差分技术、载波相位差分技术的发展，加之美国SA技术的解除，使得GPS技术在导航、运载工具实时监控、城市规划、工程测量等领域有了更为广泛的应用。
2、地理信息技术（GIS）
GIS是集计算机科学、空间科学信息科学、测绘遥感科学、环境科学和管理科学等学科为一体的新兴学科。已成为多学科集成并应用于各领域的基础平台和地学空间信息显示的基本手段与工具。其技术优势不仅在于它的集地理数据采集存储、管理、分析、三维可视化显示与成果输出于一体的数据流程，还在于它的空间提示、预测预报和辅助决策功能。目前，GIS不仅发展成为一门较为成熟的技术科学，而且已经成为一门新兴的产业，在测绘、地质矿产、农林水利、气象海洋、环境监测、城市规划土地管理、区域开发与国防建设等领域发挥越来越重要的作用。采用GIS、数据库、内外一体化测图、扫描矢量化及全数字摄影测量等技术，为专业信息系统提供及时、准确、标准化、数字化的基础空间信息，以建立各类专业信息系统，从而实现管理的科学化、标准化、信息化。
3、遥感技术（RS）
遥感技术的概念：遥感，就是遥远的感知，简称RS，是一种不通过直接接触目标物而获取其信息的一种技术。由于大面积的同步观测、时效性、数据的综合性和可比性及经济性等优势，得到快速的普及，多光谱航空摄影和高分辨率的遥感卫星将成为对地观测获取基础地理信息的重要手段。各种中小比例尺地形图都可以利用遥感影像来获取，为应用于工程测量领域的城市基本地形图、地籍图以及各种大、中、小比例地形图的快速更新提供了十分便利的方法和手段。
由于遥感探测范围大，获取资料速度快、周期短，受地面限制少，因而广泛应用于资源普查、灾害监测、工程建设及规划等各个领域。
三、总之，3S（GPS、GIS、RS）技术的结合，取长补短，是一个自然的发展趋势，三者之间的相互作用行成了“一个大脑，两只眼睛”的框架，即GPS与RS为GIS提供区域信息及空间定位信息，而GIS进行相应的空间分析以便从GPS和RS提供的海量数据中提取有用的信息并进行综合集成，使之成为科学的决策依据。
参考文献：
[1] （1）胡伍生，高成发.GPS测量原理及其应用[M].北京：人民交通出版社，2002.
