罗少杰地信报告

中国地质大学（武汉）地球科学学院Faculty of Earth Sciences, China University of Geosciences言息系统GIS 的发展与前景学院：地球科学学院班级：012111学号：20111001746姓名：罗少杰授课老师：陈占龙目录1 GIS 研究现状及其分析 32 GIS 未来发展趋势 4(1) 多比例尺、多尺度和多维空间数据的表达 4(2) 三库一体化的数据结构方向 4(3) 基于空间数据仓库的海量空间数据管理的研究4(4) 利用数据挖掘技术进行知识发现 4(5)移动通信技术与 CIS 的结合发展 53GIS 在地学上的应用 5 GIS 在地震中的应用 5 GIS 应用于地展基础信息的管理和查询 5 震后紧急救援、灾情监测及评估6 灾后重建64 GIS 在地质调查工作中的应用 7基本情况7 应用GIS技术建成全国1:50万地质图数据库8 地质调查GIS将来的发展方向9摘要进入21 世纪以来，人类社会已经全面进入信息时代，信息技术正在深刻改 变着人类的生活与社会面貌。作为全球信息化浪潮重要的组成部分的地理信息系 统的建设与应用，日益受到科技界、企业界和政府部门的广泛关注。地理信息系 统、遥感技术和全球定位技术三者看有机结合，构成科学地理日臻完善的技术 体 系，引起世界各国普遍的重视。其中，地理信息系统是管理和分析空间数据的科 学技术，它及时而又准确地向地球科学工作的地理信息，这就是是地理信息系统 的主要职能。当前GIS正处于急剧发展和变化之中，研究和总结GIS技术发展， 对进一步开展GIS研究工作具有重要的指导意义。因此，本文就目前GIS技术的 研究现状及未来发展趋势进行总结和分析。1 GIS 研究现状及其分析世纪90 年代以来，由于计算机技术的不断突破以及其它相关理论和技术的 完善，GIS在全球得到了迅速的发展。在海量数据存储、处理、表达、显示及数 据共享技术等方面都取得了显著的成效，其概括起来有以下几个方面1：硬 件系统采用服务器/客户机结构，初步形成了网络化、分布式、多媒体GIS； 在GIS的设计中，提出了采用“开放的CIS环境”的概念，最终以实现资源共享、 数据共享为目标；高度重视数据标准化与数据质量的问题，并已形成一些较为 可行的数据标准；面向对象的数据库管理系统已经问世，正在发展称之为“对 象一关系DBMS （数据库管理系统）”；以CIS为核心的“3S”技术的逐渐成 熟，为资源与环境工作提供了空间数据新的工具和方法；新的数学理论和工具 采用CIS，使其信息识别功能、空间分析功能得以增强等等。2 GIS 未来发展趋势(1) 多比例尺、多尺度和多维空间数据的表达对于多比例尺数据的显示，将运用影像金字塔技术、细节分层技术和地图综 合等技术；而为了实现 GIS 的动态、实时和三维可视化，出现存储真三维坐标数 据的3DGIS和真四维时空GIS,这其中涉及了空间数据的海量存储、时空数据处 理与分析以及快速广域三维计算与显示等多项理论与技术7。(2) 三库一体化的数据结构方向空间数据库向着真正面向对象的数据模型和图形矢量库、影像栅格库和DEM 格网库三库一体化数据结构的方向发展8。这种三库一体化的数据结构改变了 以图层为处理基础的组织方式，实现了直接面向空间实体的数据组织，使多源空 间数据的录入与融合成为了可能，从而为GIS与遥感技术的集成创造了条件。(3) 基于空间数据仓库的海量空间数据管理的研究空间数据量非常大，而且数据大都分散在政府、私人机构、公司的各个部门， 数据的管理与使用就变得非常复杂，但这些空间数据又具有极大的科学价值和经 济价值，因此大多数发达国家都比较重视空间数据仓库的建立工作，许多研究机 构和政府部门都参与到空间数据仓库建立的研究工作。(4) 利用数据挖掘技术进行知识发现空间数据挖掘是从空间数据库中抽取隐含的知识、空间关系以及其他非显式的 包含在空间数据库中但以别的模式存在的信息供用户使用，这是GIS应用的较高 层次。由于目前空间数据的组织与管理仍局限于二维、静态、单时相，且仍以图 层为处理基础，因此，当前的GIS软件和空间数据库还不能有效地支持数据挖掘。(5) 移动通信技术与CIS的结合发展当前用于地理信息交互的语言还不足以完成真正的“设备无关接口”的互操 作。各种移动设备对于从地理信息服务器所获得的信息，其表现方式是各不相同 的，用户输人方式也不相同。因此，对于不同的移动设备需要一种统一的标记语 言。无线定位服务将提供一个机会使 GIS 突破其传统行业的角色而进人到主流的 IT技术领域里：大多数的分析家都认为，到2010年，无线网络将成为全球数据 传送的主要途径。GIS的未来将会由其机动性所决定。目前，绝大多数的GIS还 仅限于图形的分析处理，缺乏对复杂空间问题的决策支持，而目前绝大多数的 DSS则无法向决策者提供一个友好的可视化的决策环境。因此，将GIS与DSS相 集成，最终形成空间决策支持系统(SDSS)，借助GIS强大的空间数据处理分析 功能，并在DSS中嵌入空间分析模块，从而辅助决策者求解复杂的空间问题，这 是GIS应用向较高层次的发展。其中SDSS中知识的表达、获取和知识推理以及 模型库、知识库、数据库三库接口的设计是哑待解决的关键问题。3GIS 在地学上的应用 GIS 在地震中的应用根据地震三要素和基础信息对震灾进行判断，进行灾害快速评估，确定灾害 级别；提供震区的基础地理信息；提供地震灾害辅助决策和提醒信息，如周围的 水库和道路的分布情况，山体滑坡和泥石流方面的判定和提醒，为救灾提供参考 性信息；为国务院抗震救灾指挥工作场所提供技术条件保障；为地震现场的应急 指挥提供通信和应急保障，保障与后方指挥部通信和信息的畅通，为政府提供与 地震应急相关的其它信息. GIS 应用于地展基础信息的管理和查询空间数据库管理是GIS技术的核心，也是它最具特色的一部分.地震基础信息 资料的来源广、数据量大，既包括行政区划、地震地质构造、地震活动性、城区 建构筑物分布、生命线工程分布等基础图件，还包括与图件相关联的属性资料和 人口分布、经济发展等其他属性资料.GIS将各种图形和图像信息分图层以严密的 逻辑结构存储在空间数据库中，并根据数据类型的不同，分别采用基于矢量的数 据结构、基于栅格的数据结构或矢量栅格混合的数据结构，以有效的数据组织形 式进行数据库管理、更新、维护、快速查询检索，以多种方式输出决策所需的地 理空间信息。空间查询是GIS最主要的功能，也是GIS区别于其他信息系统的 本质特征之一 GIs具有丰富的查询功能，既有属性查询功能，也有图形查询功能， 还可以实现图形与属性之间的交叉查询. 震后紧急救援、灾情监测及评估地震往往具有极强的破坏性，从过去的地震实践来看，震后几小时到24 小 时内是人员抢救的关键时段，因此可基于GIS技术、背景数据库、应急备灾数据 库、救灾需求确定合理的救灾投入及资源配置。同时通过在极震区周围建立缓冲 区， 可对缓冲区内各要素进行统计，如统计缓冲区内社会经济信息、抢险救灾 信息（抢险物资、抢险队伍及避险中心）等，不仅为抢险救灾决策提供有力的辅 助手段，同时还可为城市规划、保险行业保费估算提供非常重要的依据。网络分 析包括通过对生命线工程的管道进行网络连通性分析，资源供给网络划分、资源 调拨及道路网络分析最佳路径分析。基于GIS技术建立的多源防灾减灾信息集成 平台，其不仅包含地震灾害应急评估和灾情评定所需的遥感信息、气象信息、水 文信息、地震信息，还包括专题信息，如社会经济背景数据库、自然地理、地质 条件数据库和历史灾情数据库等等，因而基于多源防灾减灾信息集成平台可开展 地震损失统计及分布、人员伤亡统计及分布、需安置人员统计及分布、重点基础 设施分布、医疗及消防设施分布评估等等。 灾后重建灾后重建规划工作是一项复杂的系统工程，需要考虑的问题纷繁复杂， 总 结起来，灾后重建规划工作需重点解决以下三个方面问题：（1）安全问题。地 震灾区地质条件复杂，灾后更是形成了断层，滑坡、崩塌、堰塞湖等地质灾害以 及潜在的地质灾害危险区；（2）安置问题。群众不能一日无家，要尽快解决群 众的安置问题；（3）地区发展问题，而安全则为灾后重建的重中之重，只有在 安全问题解决之后，后续其他的规划工作才能得以开展。由于历史原因，现有的 规划图均为纸质地图或CAD图，因而无法开展直观高效的地形分析及空间分析, 而GIS作为强大的空间分析工具，其可在灾后的重建、选址和规划中具有至关重 要的作用。4 GIS 在地质调查工作中的应用基本情况近年来，我们在地质调查和矿产评价工作中开始推广应用GIS技术，尤其是 原地矿部组织开发了 MAPGIS软件以后，在地调工作中GIS技术应用取得了飞速发 展。原地矿部曾在八十年代后期组织GIS技术的开发和应用工作。近年来，原地 矿部地调局在推广应用GIS技术方面取得了迅猛发展，MAPGIS软件得到了大规模 的推广应用。已组织完成了一批门类齐全的基础数据库，为广泛应用GIS技术奠 定了基础，形成了以Mapgis为龙头的国产GIS软件系列；在地质调查领域形成了 系统的应用GIS方法技术体系；形成了一支组织严密技术素质高技术队伍。已经完成的全国性基础数据库包括：（1）中国地层数据库（2）全国1:5万数字地质图数据库已经完成100幅（3）全国1:20万数字地质图数据库已经完成600幅，预计2001年底全部建成（4）全国 1:50 万数字地质图数据库（5）全国矿产地数据库（6）全国重力勘查数据库（1:20 万?:50 万?:100 万）7）全国航空磁测（比例尺 1:20 万?:50 万）数据库8）全国 1:20 万区域地球化学勘查数据库 （9）重要矿区典型钻孔总计达 100多万米进尺的钻孔数据库（10）多种比例尺的水文地质、工程地质数据库以及地下水监测数据库。这些地质调查成果的基础数据库的特点是专业门类齐全、空间覆盖全国、标 准化程度高、海量数据存储。数据库涵盖地质、地球物理、地球化学、矿产勘查、 环境地质等多种地质调查成果，其资料包括全国从 1：5 万到 1：500 万的资料数 据，各种数据基本按统一标准入库，由于包括了大量图形数据和多图层属性数据， 其数据量之大是少见的。并由此开展的 GIS 评价分析工作形成了一系列多种成果 如地球化学图、航磁图、矿产图，并可以经过分析得出相互关联的图件及信息资 料。这些都为地质调查工作中取得的一批 GIS 应用成果打下基础。其中具有代表性的 是：应用GIS技术建成全国1:50万地质图数据库、基于GIS的矿产资源评价 应用 GIS 技术建成全国 1:50 万地质图数据库1:50万数字地质图数据库以国产MAPGIS软件为平台，成功地应用GIS技术 完成空间与属性数据的输入、矢量化、编辑与建库，开发了全国1:50万数字地 质图数据库的运行平台，为我国大型地质图数据库的建设以及在编图概念与技术 方面提供了有益的经验，而且在安全性能方面使用国产MAPGIS软件有保障。通过对MAPGIS进行二次开发，实现了从属性库自动提取生成图例及按图例进行 分类检索的功能，在自动编图和制图方面有很大的创新。应用MAPGIS软件作为 平台，不仅完全满足现行国内地质调查方面的相关技术标准和规范，这是国外同 类软件无法比拟的；而且在出版高精度地质图的精度远远高于国外同类软件。应 用MAPGIS软件，1:50万地质图数据库成功解决对海量数据（数据容量达1.0 GB） 的管理以及多层次、大范围检索、图幅间的接图处理、地质符号绘制、符号大小 和位置选择等方面的高难技术，为GIS技术在地学领域的应用打下良好的基础。 在工作中共配备Mapgis软件100多套。该数据库检索方式全面、灵活。在空间范围上可以是任意行政区域、任意比例尺 的国际分幅和任意指定区域（任意多边形）；地质内容上可以根据地质年代、侵 入岩、火山岩、火山碎屑岩、沉积岩、变质岩、构造岩、脉岩、第四纪沉积物成 因以及地质界线、断层等多种菜单进行检索。同时，数据库的漫游和查询速度较 同类软件快。1:50 万地质图数据库具有广泛应用前景，可作为编制各种比例尺专题图件和更 小比例尺地质图的基础地质信息库，还可广泛应用于矿产资源调查评价、规划、 管理及其他经济建设。陈述彭、李德仁等九位院士组成的项目评审会上，院士们 一致认为1:50 万地质图数据库达到了国际领先水平。 地质调查GIS将来的发展方向 推进国产软件的发展。地质调查工作中的 GIS 应用有数据海量特殊性进一步 开发和完善国产MAPGIS软件功能，使之成为能够满足不同领域、不同层次需要 的享有自主知识产权的GIS平台系统，要在实际工作中提高MAPGIS的空间分析 功能和数据库管理能力。显著提高我国GIS应用软件的国产化程度，确保大型数 据库的安全性，并进一步扩大产业化规模，提高国产软件的国际市场竞争能力， 力争使国产GIS软件处于国际领先地位。地质调查基础数据库建设。将进一步建设地学基础数据库，开展数字地学产 品空间数据库工作，建立建全国家地质调查管理数据库。建立全国矿产资源评价 空间数据库，建立矿产资源评价基础数据社会共享的网络体系，避免资源浪费和 重复投资，有效地促进矿产资源工作的工作效率，提高整个行业的工作效率和质 量,提高我国地质矿产工作的整体水平。通过提供矿产资源资料的全社会共享， 有效地改善我国的矿产资源勘查开发投资环境，有利于与国际矿业市场的接轨， 促进我国矿业发展。推进地质调查GIS应用技术方法研究与普及。我们已经初步建立了中小比例 尺基础地质调查数据库，为建立全国地质调查管理系统、矿产资源评价系统，建 立政府高层管理和决策系统打下了基础。这些数据库可以通过GIS技术实现基础 数据资料的再开发，如应用 GIS 空间分析功能及矿产资源评价方法技术，对全国 及重要成矿带进行中、小比例尺的矿产资源潜力评价；特别是对西北大开发中的 基础设施建设、生态环境治理、资源开发可以提供大量的基础信息；可以分析研 究全国矿产资源态势及发展趋势，为政府矿产资源规划、管理、保护与合理利用 提供科学依据，从而直接为国家经济的宏观规划和战略布局服务；可以卓有成效 地提高政府管理决策的客观性、科学性、准确性。实现数据库的社会化服务，进 行广范的国际交流与合作。