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对地理信息科学的认识范文1
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
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一、对“地理信息技术”教学现状的调查
1.教学中学生方面调查
调查问卷中有关学生方面的问题共设计了4个选择题目，其中第1题是调查学生起初对学习地理信息技术知识的兴趣。结果显示对地理信息技术知识的学习感兴趣的学生占被调查人数的47.8%;兴趣一般的学生占被调查人数的35.9%;没有兴趣的学生占被调查人数的16.3%。
问卷的第2题是了解学生对地理信息技术学习的必要性，即学习态度问题的调查。调查结果显示只占16.8﹪的学生认为高中生学习地理信息技术是“非常必要”的，而在问卷的第3题中调查学生学完这一部分知识后的掌握程度，也只有13.4﹪的学生认为理解透彻，竟有28.6﹪的学生没有什么印象。
问卷的第4题是对学生心目中地理信息技术教学状态的调查，竟然有54.4﹪的学生认为地理信息技术教学状态就是应该专门针对高考的教学，所占比例远远高于“课堂生动有趣，师生能互动”、“能感受到学习的价值和意义”的状态，学习动机直指高考这根指挥棒。
2.教学中教师方面调查
教师在地理信息技术的教学中居于重要的地位，地理信息技术的内容比较抽象，对于学生来说较难理解，教师的教学方法对学生的学习有重要的影响，但是调查结果中显示竟有53.2%的教师只是简单的介绍一下这部分内容，一提而过，还有30.1%的教师专门针对考试教学，只有16.7%的教师能运用信息技术进行辅助教学。可见他们的思想观念没有转变，一切教学工作都围绕高考这根指挥棒进行，问题是相当严重的。
3.教材方面调查
笔者对我市现行“鲁教版”教材中的“地理信息技术”的内容也进行了调查，学生对教材中所介绍的内容总体上还是满意的，有62%的学生认为难易度适中，教材也具有一定的特色。
二、当前地理信息技术教学中存在的问题
1.教师对地理信息技术本身的认识问题
近年来地理信息技术在整个社会的各个领域都有了突飞猛进的融合，但大多数地理教育工作者由于种种原因，很难跟的上信息时代的步伐，对地理信息技术的广泛应用和其广阔的发展前景的不了解或者了解不深刻。再加上地理信息技术确实是一门综合程度较高的信息技术，非常不容易学习和掌握，广大的地理教育工作者对地理信息技术有望而生畏的思想。
2.教师对地理信息技术知识的掌握问题
很多中学地理教师对地理信息技术只了解一点或基本不了解,他们所谓对地理信息技术的了解也只局限于课本的介绍，甚至部分教师从来都没有见过一些3S的仪器和设备，加之目前应试教育的现实性问题,考试与分数仍然左右着中学教师的教育教学行为，必然严重影响开设地理信息技术应用选修模块,不能真正落实地理信息技术基础教育，从而制约着地理信息技术普及教育的进程。
3.学生学习地理信息技术知识缺乏动机
对淮安市部分高中生的调查问卷显示只有18.8﹪的学生认为学习地理信息技术非常有必要，这样的学习动机，大部分学生就不会在空闲的时间积极主动地学习地理信息技术的知识。又加之在高考的巨大压力之下，高考中不作要求的选修模块的教材各个学校都不发给学生，《地理信息技术的应用》这本选修教材所承载的知识、信息、价值，学生无从知晓。因而学校忽视了地理信息技术的教育功能，即使对地理信息技术很感兴趣的学生也只能放弃。
三、地理信息技术教学的对策和建议
1.教师要转变观念端正认识
在平时的教学中，只有通过广大地理教师教育教学观念的转变，不再是过去的一切为了高考，真正转移到以培养学生素养为中心，地理信息技术的基础教育才能真正得以实施。
2.加快建设师资队伍
高水平的师资队伍是顺利开展地理信息技术普及教育的前提和基础，许多教师从来都没有进行过地理信息技术方面的系统学习，因而要加强高中地理信息技术的课程培训，尽快使现有骨干教师通过骨干教师培训、地理新课程标准培训等方式,成为地理信息技术应用模块教学的可靠力量。
3.积极组织编写出版优秀读物
出版机构应该积极组织国内在地理信息科学和技术领域有较高造诣的学者、专家，针对中学生的文化水平、年龄特点、接受能力和知识结构，编写、出版一批通俗易懂、可读性强的优秀科普读物，为地理信息技术普及教育提供丰富的教学参考和课外读物，使教学收到事半功倍的效果。
4.学校要加大投入改善教学条件
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关键词:测绘地理信息系统;系统设计;系统开发
中图分类号:P208 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 12-0088-01
测绘是地理信息系统的基础,与我国地理信息系统应用的开展有着密不可分的联系,为了能够使我国地理信息系统得到更加广泛的应用,就要对地理信息系统进行充分的掌握,从而对其系统的设计进行不断的创新工作,使其系统的功能能够紧紧跟随市场经济的发展需求,从而使地理信息系统的作用充分的发挥出来。
一、测绘地理信息系统的定义
地理信息系统,简称GIS,同时又称为“地学信息系统”或者是“资源与环境信息系统”。是一种特定的十分重要的空间信息系统,主要是在计算机硬、软件系统的支持下,对整个或部分地球表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、显示和描述等一系列工作的技术系统。是目前我国在分析和处理海量地理数据方面通用的一种技术。其主要特征是具有动态性和空间性,并且能够实现区域空间分析以及多种动态要素的预测。
测绘是以计算机技术、光电技术、网络通讯技术、空间科学、信息科学为基础,以全球定位系统、遥感、地理信息系统为技术核心,将地面已经存在的特征点和界线通过测量手段获得反映地面现状的图形和位置信息。测绘是地理信息系统的基础,建立测绘信息管理系统可以有效的管理测绘数据,使地理信息系统得到广泛的发展和应用。
二、测绘地理信息系统的设计与开发
(一)测绘地理信息系统的功能
因为地理信息系统的使用范围较广,所以在对其系统的设计与开发上,也要从地理信息系统所涉及的领域进行多方面的考虑,整个系统根据不同应用领域可以分为以下三个基础类别:
1.大地测量数据系统
大地测量数据系统中存在的数据,主要是国家大地测量的基础数据,这些数据中主要包括大地水准网和控制网的数据资料,在很大程度上满足了国家对大地测量成果资料管理和对外提供数据的需要。
2.城市测绘数据系统
城市测绘数据系统的功能主要是为城市规划、市政建设以及其他的相关部门提供直观、准确的相关信息。所存储数据主要包括某个城市的大比例尺地图、地籍图、遥感影像图、人口绿化等专题图,以进行叠加、统计等操作,以为空间决策提供支持。
3.海洋测绘数据系统
海洋测绘数据系统是为了给导航和变化监测等应用提供相应的数据支持,其中所存放的数据主要包括海洋测量的控制网、水深测量、海洋重力测量情况等,同时还应该包括洋流、潮汐、海洋气象等专题信息。
(二)测绘地理信息系统的设计与开发
为了能够使测绘地理信息系统所具备的功能得到充分的发挥,在系统的开发上就要进行严格的要求,在对地理信息系统的设计与开发的过程中,应该遵循实用、先进、高效、可靠的原则,在此原则的基础上进行科学合理的规划设计。
1.开发平台和工具的选择
开发平台和工具的选择与系统建设效率的成败存在着直接的关系,这就要求在系统设计与开发的过程中,要根据系统的要求选择合理的开发工具。随着我国地理信息系统应用的不断发展,其开发工具软件也得到了基本的完善,国内的开发工具软件主要包括MAPGIS、GeoStar、SuperMap等软件。而对这些开发工具软件的选择应该根据地理信息系统具体的使用领域以及其具体的要求来进行选择,通常情况下,其主要的功能应该包括输入和管理地理信息系统数据的基本功能,应该具备良好的特性,尤其是在常用的功能方面;其次,系统应该具有较好的效率;并且应该具备接收处理汉字的功能;最后,系统应该具体提供较好的用户界面和联机帮助信息的功能,并且根据地理信息系统的不断发展,系统还应该具有良好的扩充性且具有进一步的升级能力。鉴于以上所提到的基础功能来看,选择MAPGIS开发工具软件是比较科学的选择。
对于系统集成应用开发方面和系统硬件方面应该采用Visual C++作为开发工具语言,硬件的配置应该具备快速、灵活等特点,以此来保证我国不同领域的测绘地理信息系统的作用能够得到充分的发挥。
2.数据库设计
数据库是构成地理信息系统的核心,因此,在数据库的设计上一定要予以重视。构成数据库体系的内容主要包括图形的拼接和附加、不同数据格式之间的相互转换以及图库的建立等等方面,地理信息系统数据库中除了属性数据库外,还包括空间数据库,对于空间数据库的管理通常采用拓扑数据模型来实现,地理信息系统在两种数据之间建立的某种联系以实现图形与属性之间的相互之间的操作。随着地理信息系统的不断发展,对于这两种数据库的应用也出现了一定程度的改变,许多地理信息系统可以提供两种数据库结构的混合处理能力,是两种数据结构共同存在,相互补充。
3.配备和系统管理制度
在整个地理信息系统中,为了能够对系统进行全面的管理和维护工作,系统应该具有合理的人员配备和严格的系统管理制度,其中人员配备应该形成整套的行政管理体系,并严格遵照系统管理制度。以此来提高协作、管理的效率。
三、结束语
综上所述,测绘地理信息系统的产生与发展,是我国地理信息系统技术发展的必然结果,测绘地理信息系统也为我国经济效果和社会效益的发展起到了重大的推动作用,正确认识测绘地理信息系统,并且对其进行科学合理的设计与开发,对我国的经济发展起到了重要的意义。
参考文献:
[1]马平华,路文科,刘永宏.论测绘地理信息系统的建设[J].安徽地质,2009(12)
[2]薛萍,赵建辉.民政地理信息系统的设计与开发[J].测绘与空间地理信息.2011(6)
对地理信息科学的认识范文4
关键词：数字化测绘技术；地质勘察；特点；发展
前言
数字测绘技术在工程勘察中占了主导地位，决定了整个工程建设的质量，数字测绘技术在工程勘察中为提高数据的准确度起到了很大的作用，与此同时，使得工程建设的质量也得到了进一步的提高。本文详细的分析了数字测绘技术在地质勘察中的应用。
一、数字化测绘技术的优势及特点
1.测图的精度高
与以往的测绘技术相比较，数字化测绘技术具有很高的测量精度，这样在对地图进行测绘的时候，就可以尽量的减少不必要的误差，使得其精准度越来越高。同时在使用这种技术进行地图测绘的时候，如果地图图形之间的距离在300以下，并且等待测量的物体的误差在3mm以下，这样成形之后的图形就不会出现任何的精度损失，例如：在测量图形时经常见到的展点型、方向型等误差也不会发生，从而就从根本上保证了测量结果的准确。
2.自动化的程度高
由于数字化测绘技术能够利用计算机对信息数据进行有效的计算和统计，并且能够自动化的选择图标的符号以及信息的认识和辨别，所以该技术是一种智能化技术，同时它在绘制地图的时候比手工绘制的更加规范和完美。此外，运用数字化测绘技术进行工程测量的时候，可以有效降低因为人为因素而造成的误差。
3.对GIS的信息源加以运用
到目前为止，GIS得到了广泛的应用，但是随着社会的进步，GIS在不断的完善，而数字化测绘技术可以为GIS提供很多有用的数据资源，同时也可以方便工程在后期测量中，对GIS数据的运用。从目前的形势来看，数字测图系统已经能够与GIS所提供的数据信息进行没有缝隙的对接了，由于数字化测绘技术还在不断的发展，所以测图系统能够更加全面的与GIS提供的数据信息进行融合。其中融合的方面主要包括两个，其一是收集目前国土地籍、城市规划等比例尺比较大的空间数据，并且将其与GIS数据信息进行更好的融合运用；其二是在对野外进行测量的时候，可以为GIS提供更好的数据信息。
二、数字化测绘在地质勘察中的应用技术和方法
1 地理信息系统技术
在进行地质勘察的时候，一个经常会用到的技术就是地理信息系统技术。地理信息系统技术是现代信息科学及其延伸的一部分，在地质勘察中运用数字化测绘时，地理信息系统在这个过程中发挥着至关重要的作用。地理信息系统技术所应用到的科学技术非常的多，其不仅包括有计算机科学技术，而且还包括测绘遥感科学与技术以及空间科学信息科学与技术等。由于地理信息系统技术所运用到的科学技术非常的多，因此其所存在的优势也是非常的明显的。其不仅能够对地理数据进行采集，在采集之后还能对地理数据进行相应的分析，在进行数据分析之后还能对数据进行相应的存储。由此可以看出，在地质勘察中运用地理信息系统技术，其所起到的作用是非常强大的。随着科学技术的不断进行，数字化测绘在地质勘察中的应用会越来越广泛，相信地理信息系统技术在未来将会朝着数据多维化、平台网络化、系统集成化的方向发展。
2 摄影测量
在对地质进行勘察的时候，数字化测绘技术中还有一个非常重要的分支就是摄影测量技术。这种摄影测量技术主要是通过对所摄物体的相片进行相应的分析来对地质进行研究的。其研究的依据主要是根据摄影所摄物体的形状、大小、性质来进行确定的。在对摄影测量进行分类的时候，有两种分类方法。第一种就是根据得相片的方法，来进行相应的分类的。还有一种方式是根据摄影距离的远近来进行分类的。摄影测量的方式一般有：航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量、水下摄影测量等。
3 遥感技术
现代遥感技术系统主要是由四个部分组成的，这四个部分分别为信息分析应用系统、空间信息采集系统、地面实况调查系统和地面接收和预处理系统。与其他的技术相比，遥感技术不仅在对地质进行测量的时候，测量的精确度更加的准确，而且对于所测量的地质的范围也更加的广泛。因此，在利用遥感技术进行地质勘察的时候，不仅能够大大提升人们对于生活范围的认知，同时还能大大提高人们对生存环境的认知能力。在利用遥感技术进行地质勘察的时候，对于那些动态或静态的物体，利用遥感技术可以在矫间成像，这样就能在很大程度上增加人们所能观察的光谱范围。随着卫星技术的不断发展以及遥感技术的不断精进，未来对地理空间的信息获取将会主要通过高分辨率卫星遥感影像将来完成。
三、数字测绘技术在地质勘察中的工作方法
在进行地质勘察工作时利用数字测绘技术，首先就要做好D、E级GPS的布设。在对D级GPS点进行布设的时候，总共所需要布设的点至少要在50个以上，每个点与点之间的间距要控制在1.5km。为了保证能够将D级GPS点的布设为点连式、边连式相结合的GPS网，那么就必须要保证每个点至少要有4条基线与其相连。在对E级GPS点进行布设的时候，所布设的点至少要在60个以上，同时还要保证在对两个已知点进行布设的时候，最多只能够布设5个三角形，而且还要保证其边数不能够超过8条。
外业观测：利用数字测绘技术进行地质勘察时，在进行数据采集的时候，主要利用到的仪器是美国的三台阿什泰克M单频接收机，其精度是非常的高的，可以精确到5mm+2ppm。在对D级GPS点进行观测的时候，其观测时段大于60min；在对E级GPS点进行观测的时候，其观测的时段大于45min。在对数据进行采集的时候，间隔的时间为10s，接收机与卫星的图形强度良好。
数据处理：在对GPS外业数据进行处理的时候，采用的是GPS接收b随机商用软件“排版轨迹处理软件”，所运用的方法是采用独立基线平差方法进行。在对本次数据进行处理的时候，所有的基线向量无一剔除，都顺利的通过了检验，其相应的高精度全部都符合规范的要求。
四、数字化测绘技术未来的发展方向
现阶段，测绘技术和有关的测绘仪器正在向着数字化、自动化的方向发展，它已经完全的打破了传统的手工测绘想法，是一套比较完整的测绘解决方案，但是在实际的地质测量应用中还存在着很多方面的问题，针对这些问题，作为测绘工作人员就需要不断的努力，不断的提出新的要求和任务，只有这样才能够大力的推动测量事业的进一步发展。从目前社会的发展趋势来看，定位和绘图依然是社会所需求的，社会对于有关部门提出的需求，对以前收集的信息进行了综合的分析，并且由有关的测绘部门承担。同时由于信息是以空间地位为基础的，这样信息化测绘就大大促进了测绘企业的进步。因此，测绘企业参与地理信息系统各个方面的应用和开发是总体的发展趋势，并且我国的数字化测绘技术也在逐渐的转型，主要是由传统的人工测绘向数字化测绘方向转变。
结语
根据上文，文中就数字化测绘技术进行了分析。总而言之，在对地质工程进行勘探的时候，以前的手工测绘技术早就已经被淘汰，数字化测绘技术已经成为了一项不可或缺的技术。相信随着科学的不断进步和技术方面的不断进步，以后利用数字测绘技术进行地质勘探将会更好地进行。
参考文献
[1]雷为民.工程测量中的测绘新技术探讨与应用[J]. 经营管理者，2011.
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【关键词】：地理信息；网络服务技术；发展
中图分类号： K825.89文献标识码： A
0、引言
为了实现各种地理空间信息资源的网络服务，首先需要构建强大的注册服务中心。这个中心一是要广域、分布式的，二是可注册各种数据资源、处理资源、传感器资源和地学知识等，同时也提供数据服务、处理服务、知识服务和传感资源等服务。除此之外，还能调度、启动传感器，能够启动数据的处理过程，并能够按用户需求构建服务链，提供集成服务。由于目前通用计算机领域的网络注册服务技术与标准如UDDI等还不能完全满足地理信息网络服务的要求，我们需要对它进行扩展，使之能够实现空间数据、处理软件、传感器和地学模型的分布式注册、目录管理、地理信息资源的发现与绑定等系列功能，并具备高效的空间信息资源检索与服务链构建能力。
1、GSW的概念框架
现有的 SDI 或者基于网络的地理信息应用允许使用者访问、共享和可视化地查看已注册的地理数据。然而，在许多复杂的地理空间决策方案中用户需要更高性能、更智能化的网络计算工具。从另一方面来讲，主流信息技术的进步，包括高速网络访问，网络服务结构、高性能计算和云计算的发展，为地理信息服务平台将海量地理数据转换成有效的信息和知识提供了技术环境。我们可以很明显地看到这些研究的边界已经逐渐从面向数据的SDI向面向信息的 SDI，再向面向知识的地理信息基础设施(CI)转移。这样的趋势象征着一个完整的基于网络的转换工作流程，也就是“对地观测数据－空间信息－地学知识”。为了认识在地理信息基础设施中的地理知识发现和管理，需要一个中间件来连接数据、信息与知识。图1展示GSW在支持数据－信息－知识转换中发挥了有效的基础作用。GSW 在一端聚集传感器数据而在另一端为具体领域的应用。与传统的网络地理信息服务相比，GSW在数据资源方面截然不同，将数据资源从静态数据库延伸到实时数据收集的传感器。而且，GSW支持的具体的应用将可能支持辅助决策的自动实时的服务组合。
图1GSW和数据－信息－知识转换工作流
在GSW应用中，地理数据、信息、知识、软件、硬件都可以被抽象成为地理信息资源。硬件基础设施，如计算、存储和网络设施是地理空间查询和应用的支撑性资源。地理数据、信息和知识同样也是资源，数据收集工具和传感器也可以被视为地理信息资源。从网络服务角度来看，所有的地理信息资源可以包装成地理信息服务。
GSW的最终目的是建立新一代多层次、多粒度、多维的时空数据管理、时空分析、可视化和处理服务网络。GSW 连接各种传感器和具有异步数据管理和动态可视化的能力的传感网络。研究者可以利用 GSW 在网络环境中开发高精度和高性能的地理分析算法和建模工具。同时，GSW 也支持分布式地理信息资源的自动协调和使用。事实上，GSW 将要建立一个基于网络的智能服务平台，这个平台通过整合地球观测传感网络来支持实时的地理信息和决策支持服务。
GSW的概念框架，它是由5个部分组成的: 地理信息资源、地理空间服务、地理应用程序、以及GSW互操作性和安全性标准。两个额外的协议层———资源访问和标准服务协议被用来促进地理信息资源、服务和应用部分的交互。GSW 包含注册异构地理信息资源功能。一旦地理信息资源被注册到注册中心，用户可以通过资源查询服务查询需要的资源。为了满足应用需求，传感器、数据、信息和知识资源也通过多样的服务进行分层组织和连接。
2、GSW的挑战
2.1地理空间信息资源的有效管理
在GSW中，服务和应用建立在地理信息资源上(参见图1) 。因此，地理信息资源的有效管理是GSW的核心。资源管理的主要问题是地理信资源存在各种不同的类型。不同的生产者通过多种多样的网络协议来提供资源。在 GSW 中，当执行特殊地理分析任务时，地理信息资源的协调也同样具有挑战性。主要问题包括:
1)构建与地理空间信息资源分类以及描述方法相适应的标准规范体系。参照当前的地球观测传感器网络与地理信息服务标准，定义有普适性的地理信息资源描述模型和建模方法。
2)开发自动的地理信息资源注册和查询服务接口以及资源访问协议。
3)建立与地理信息资源相关，并且能够对地理信息资源进行自动化智能化协调管理的框架。在给定资源约束条件情况下，设计最优的地理信息资源部署、配置和分配机制。
2.2互操作和标准化
对于基于互联网的地理信息服务来说，互操作是一个长期需要研究与关注的问题。除了万维网联盟(W3C)和其他国际组织定义的网络服务标准之外，OGC也已经了大量的地理信息服务标准，以便能实现地理信息及处理软件的共享与互操作。在GSW中，常规网络地理信息服务已经实现了很好的标准化，剩余的问题集中在地理信息资源和复杂地理分析处理服务方面。新兴的云计算标准必将为 GSW 实现可伸缩性、按需、低代价的地理信息服务提供好的技术支撑。主要问题包括:
1)定义抽象的资源参考模型来促进地理信息资源的发现和共享。
2)开发抽象的地理信息服务链模型使复杂的地理信息服务组织成为可能。
3)建立具有语义功能的动态的面向服务的集成构架，在这种构架下缩短资源和服务距离。
4)设计一套完整的服务质量体系和安全标准，确保分布式计算环境中稳健的地理空间服务质量。
5)与其他领域的科学家合作来了解跨学科的特殊应用的互操作需求，检验资源和服务的互操作，尤其是在云计算环境中。
2.3 综合的GSW平台
近来，大多网络地理信息系统都专注于信息的查询和可视化，而不是复杂的地理空间分析。所以，地理信息科学的门户或者空间信息服务门户网站只提供了有限的地理问题解决能力。基于合适的互操作方法和安全标准，在多维综合的环境中GSW平台可提供“即插即用”符合标准的高性能地理信息服务。主要问题包括:
1)基于资源虚拟化技术建立高度可靠的资源服务中心。
2)开发一系列地理信息处理、地学计算和地理模拟等网络软件工具，并根据按需服务要求把它们部署在 GSW 上。
3)为解决一些特定问题构造自动/半自动的地理信息服务组合模型。
4)设计具有云计算能力和高性能的 GSW 接口来支持在多用户环境中可伸缩和低代价的地理信息计算服务。
5)开发交互式的协作处理和地理分析结果可视化环境，并提供用户体验和交互性强的测试环境。
6)增加一些新的 GSW 应用，特别是灾害应急和全球气候变化研究等应用实例来证明 GSW的能力和实用性。
3、地理信息资源网络服务技术的发展
最近几年，已经开发了3个独立的模型。它们分别是具有云计算能力的开放式遥感图像处理平台(OpenRS)、地理信息服务链组合工具( GeoChaining) 和地理信息公共服务软件平台(GeoGlobe)。下面对这些原型进行简单的介绍。
OpenRS其目标是实现更高的可扩展、可伸缩、可配置、可定制的遥感影像处理工具包，这个工具包可以实现先进的处理功能或者应用的开发。OpenRS 框架包含了基础影像处理操作，如影像映射、影像放大、地理定位和分类等。
GeoGlobe 项目的目的是设计和实现一个多尺度三维空间信息共享与可视化环境。这个环境可以在全球范围内整合和展示多源多时相多尺度栅格矢量地理数据，并具有地理信息公共服务平台功能。GeoGlobe 平台采用了一系列先进的技术，包括全球无缝空间数据模型，多分辨率小波金字塔，分布式数据节点的点对点数据迁移策略，多用户并发控制和调度机制等技术来保障大量分布式地理数据的高效组织、传输和可视化。
GeoGhaining 是具有直观交互的拖拽式地理信息软组件服务组合工具及集成式地理信息网络服务链模型构建框架。
4、结语
地理空间信息及资源的网络服务是我们当前和未来一个时期的重要发展方向。地理空间数据网络服务技术已经比较成熟，我国在大力推动其发展，推动公共服务。在处理服务方面，部分技术可以满足要求，用户自定义服务链构建方法达到实用水平，相关的标准化组织也颁布了一些标准，有些研究机构推出了原型系统。具有对地观测传感网实时调度与数据获取、自动处理与智能服务的传感网集成服务是地理空间信息资源网络服务最高阶段和发展方向，目前还处于研究探索阶段，单项关键技术已经突破，但是协同观测与智能服务还有大量的问题有待研究。
参考文献
[1]葛文.地理信息服务发现方法研究[D].信息工程大学,2012.
对地理信息科学的认识范文6
关键词：地理信息技术；自然保护区；管理；应用
中图分类号： S759 文献标识码： A
地理信息系统(Geographic Information System)，简称GIS，是一门介于信息科学、空间科学和地球科学之间的新技术，它将地理空间数据处理与计算机技术相结合，通过系统建立、操作与模型分析，产生对资源环境进行区域规划、环境监测、管理决策、灾害防治等方面的有用信息。简而言之，GIS就是综合处理和分析空间数据的一种技术系统。
GIS脱胎于地图学，而国际计算机化的GIS发展始于60年代初，成熟于70年代，80年代则是GIS发展的突破阶段，其标志是GIS在科研、管理、生产、军事等许多部门的广泛应用。近年来，随着经济的发展以及社会的需要，我国的GIS研究工作也开始发展起来，并开发出一些GIS软件产品，如：北京天维资源环境技术研究所研制的SPACE-MAN4.0中国林科院资源信息研究所研制的WINGIS等。在生态学的应用上，GIS作为一种高科技技术，已成为国际上广泛采用的一种生态学研究手段，尤其是应用于自然保护区的管理及相对简单的温带森林生态系统研究。我国开始这方面研究的时间较晚，但发展速度较快，目前见于报道的如卧龙自然保护区管理信息系统、广东生物地理信息系统、山东植被与环境信息系统、山东植被研究管理信息系统、中国北方草地动态监测系统等，这些都反映了我国在将GIS应用于生态学上所取得的成果及其广阔的发展前景。
1 GIS在自然保护区经营管理中的应用概况
中国自1956年建立第一个自然保护区开始，至1991年底，共建自然保护区708处(其中，国家级保护区有77处)，面积达56.8万平方公里，占国土面积5.54%(中国21世纪人口、环境与发展白皮书，1994).至目前为止，绝大多数的自然保护区仍采用落后的人工管理方法，效率很低，影响了对自然保护区的评价规划和决策管理，也影响了对自然保护区内资源的合理开发利用.将GIS用于自然保护区的经营管理，不仅可以节约大量的人力物力，而且具有方便、高效、精确等诸多优点.根据生物多样性研究与保护的要求，并结合当前GIS在生物保护中的应用实践与趋势，它在自然保护区的应用可归纳为如下几个方面：
1.1保护区自然环境、生物多样性以及社会经济信息与数据的管理
运用GIS可以对保护区的自然环境因素，如地形、地貌、水系、土壤类型等地理要素，以及温度、降水、辐射等气候因子的数据进行采集、处理、存贮、分析管理；可以对保护区的各种生境类型及其空间分布、动植物物种的分布等信息进行采集、存贮、分析管理；也可对保护区的人口及人的社会经济活动等数据信息进行采集分析与管理。
1.2保护区珍稀濒危物种的保护
运用GIS可以比较精确地分析每一类保护对象的生境要求，划分保护范围，而且可以以保护对象的生境要求为基础，评价保护区的环境适宜性，研究其种群趋势，绝灭风险等.
1.3保护区生物多样性空间分布特征研究
可以用GIS评价保护区各生境单元的生物多样性空间分布特征，研究生物多样性的空间特征与规律，为保护区的规划、开发与管理提供基础。
1.4保护区生境评价
以生物多样性分布规律、保护对象的分布范围及其生境适宜性特征、生态功能特征为基础，对保护区内各生境单元的生态重要性作出评价。
1.5保护区规划与发展
可以对保护区进行功能区划分，对道路、土地利用、资源开发、生态旅游等作出规划。
2地理信息技术在自然保护区研究、开发中的应用
GIS技术是自然保护区研究与开发中强有力的决策支持工具。应用GIS技术特有的空间信息管理与空间分析功能，对自然保护区地貌结构、生物多样性与动植物资源分布的研究及生态系统演变模型的预测分析结果可以为自然保护区的开发与保护提供科学的决策依据。
2.1应用GIS技术研究自然保护区的地貌结构
地貌是环境的载体，对地貌结构的研究有助于认识自然保护区生态系统的形成与演变过程。地理信息技术通过数字地图和遥感影像数据可以生成数字地面模型(DEM或DTM)，将遥感影像纠正、配准后，与DEM复合又可以生成地貌3维景观透视图。
在DEM的基础上提取坡度、坡向与地表水系网络，可以对地貌的形态和结构进行分类分析与地表粗糙度分析，地表水系网络又可以反映出保护区内汇水区域的分布及主要河流的形成与分布。这样一来，整个自然保护区的地表形态与构成就可以定性、定量及立体可视化地展现出来。
2.2应用GIS技术研究自然保护区的动植物分布和进行动态监测
动植物资源是自然保护区的主要资源，只有深入地研究保护区内动植物的种类与分布，才能对其进行有效的监控、管理与保护。GIS数据库可以同时管理动植物资源的空间位置信息和相关的属性信息，通过对遥感影像数据的数字分析与地面调查相结合的手段，可以将保护区范围内的动植物资源分类建立数据库，再以地理图形的方式展示出各种植物与动物的空间分布模式，进而可以进行植物生长环境与动物栖息地环境分析；还可在遥感影像数字分析的基础上，实时地监测植物生长状况与病虫害情况、动物生存环境的变化，分析的结果又能以专题地图和统计图表的方式显示给决策者与科技工作者。
3地理信息技术在自然保护区规划、建设中的应用
地理信息技术因其具有空间图形和属性信息一体化的优势，可以被广泛应用于自然保护区的水环境及湿地生态系统保护规划、野生动物及栖息地保护规划、野生植物及天然林恢复和保护规划、森林草地防火规划、基础设施建设规划、生态旅游规划、科研教育规划等。
3.1 GIS技术在森林防火规划中的应用
森林火灾是自然保护区中自然资源、濒危动植物和生命财产的主要破坏因素。对林火的传播方向、传播速度、强度、易燃材料、助燃条件、蔓延范围的分析，对预防和扑灭林火起着关键的作用。GIS技术能够在其空间数据库的支持下，对保护区中的各种资源数据、地形数据、道路交通数据、人口和房屋分布模式、气象模式、水源分布模式及其他相关数据进行分析，识别出潜在的森林火灾位置、高危火灾位置，模拟火灾蔓延途径，以便提前作出相应的灭火预案规划，合理设置消防设施。GIS技术与专家系统技术相结合，应用GIS空间分析模型与专家知识、遥感数据和GPS数据，还可以对森林火灾进行实时监控和灾害损失评估。基于上述分析方法，应用GIS功能组件和可视化开发语言，还可以开发出易于操作的火灾管理信息系统。
3.2 GIS技术在基础设施建设规划中的应用
在自然保护区范围内，应设立核心区、缓冲区和实验区，核心区和缓冲区应以保护为主。尤其是核心区，除开展必要的科研、监测活动以外，应尽量减少人为干扰。保护区的保护管理活动应尽量围绕核心区和缓冲区的保护进行。实验区除可以有组织、有目的地开展科研、宣教、生态旅游之外，还可以安排各种合理的农牧业生产和正常的经营活动。但必须以不破坏自然景观、不影响资源保护为前提。GIS技术可以在综合分析模拟的基础上，为自然保护区划分出核心区、缓冲区和实验区。应用GIS的叠加分析与缓冲区分析工具，识别出核心区内的居民点，并作出移民规划。应用GIS的资源分配模型(Location-AllocationModel)与地形分析模型，作出保护站的选址规划、管线设施规划、道路规划和景观规划[6]。
4地理信息技术在自然保护区运行、管理中的应用
地理信息技术发展到现在，已形成由工作站GIS、桌面GIS、WebGIS、移动GIS、3维GIS、及组件GIS构成的，以空间数据库为基础的综合空间型信息系统技术。由于GIS软件技术的组件化，可以方便地与计算机办公自动化技术(OA)、管理信息系统技术(MIS)和专家系统(ES)结合，开发出基于地理空间信息的图、文、表、管一体化的空间决策支持信息系统。在自然保护区的运行、管理中，我们可以应用上述GIS技术手段，利用数据库软件(Oracle或SQL Server)建立基础地形数据库(包括DEM库、影像数据库、数字地图库)、动植物资源数据库、水环境与湿地资源数据库、土壤数据库、气象数据库、生态旅游资源数据库等；在局域网(Intranet)和互联网(Internet)环境中，应用GIS功能组件和可视化开发工具(VB，VC等)，结合MIS和OA技术，开发出可以综合管理自然保护区资源、显示自然保护区景观、查询自然保护区信息、支持自然保护区日常管理工作
的自然保护区管理信息系统。
5结语
自然保护区地理信息系统的研建标志着自然保护区管理工作的科学化、现代化，是“数字保护区”建设的基础，以它作为平台，可以进一步构建各类应用子系统如保护区防火指挥子系统，保护区分类区划管理子系统等。随着“3 S”技术的研究和应用逐渐向广度和深度发展，GPS，RS，GIS己由独立平行发展走向相互渗透和综合发展，形成“3S”集成技术，并显示出单独一种技术所没有的优势.随着计算机软硬件、网络技术和地球空间科学的不断发展，这类系统的设计技术及实现途径也将更趋完善、成熟.把“3S”技术同自然保护区的管理有机地结合起来，形成一个功能丰富、结构紧密、使用简单、经济可行的“3S”集成系统，为保护区的发展服务。
参考文献
[1]邬伦,刘瑜,张晶,等.地理信息系统-原理、主法和应用[M].北京:科学出版社,2001
[2]吴焰玉,汪家社,金昌善,等.武夷山自然保护区基础地理信息系统介绍[J].云南地理环境研究,1998,
[3]王岚.湖北省自然保护区信息系统的研究[J].环境科学与技术,2002,25(1)
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