地理資訊系統

地理資訊系統（Geographic Information System或 Geo-Information system，GIS）又稱為“地學資訊系統”或“資源與環境信息系統”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統。它是在計算機硬、軟體系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行採集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。

基本介紹

• 中文名：地理資訊系統
• 外文名：Geographic Information System
• 縮寫：GIS

簡介

地理資訊系統（GIS，Geographic Information System）是一門綜合性學科，結合地理學與地圖學，已經廣泛的套用在不同的領域，是用於輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數據的計算機系統，也有稱GIS為“地理信息科學”（Geographic Information Science）。

生活套用

除了地形地貌，衛星地圖上還可顯示市民戶籍信息——這不是吹牛，只要滑鼠輕輕一點，你的居住地就被鎖定，身份信息會形象地出現於衛星地圖上。

輸入名字或身份證號碼，滑鼠一點，幾秒鐘後查詢人的信息便會出來。與以往平面圖示不同，被查詢人的所有信息（包括居住地、周邊環境、隔壁鄰居等），都被標識在衛星地圖上。

據悉，九龍坡區率先在全市推出該系統，並在楊家坪、西彭和九龍三個派出所轄區進行試點，九龍派出所轄區的部分地區已初步實現地圖定位，市民信息已存進九龍坡區警方的電腦資料庫，當民警查詢這些地方的市民信息時，還能在地圖上找到周邊信息，例如附近網咖、最近的治安崗亭和藥店，甚至是被查詢者的鄰居等。

據了解，該系統已採集信息上萬條，覆蓋了試點地區的常住人口、暫住人口、重點人口以及違法犯罪人員的相關信息。　　

GIS系統最大的優點，就是對犯罪分子有效搜尋。警方一旦確定犯罪分子，他的居住地和鄰居信息立馬就會在系統上顯示，在此居住多久，和誰打交道多，民警再將這些信息告訴周圍鄰居，讓大夥隨時提防，這樣也大大減少了查找的難度。

警方表示，今後，該系統還將會和全區監控系統進行聯動、GPS車輛信息定位，讓民警更加便利地為市民服務。

功能

一個地理資訊系統（GIS）是一種具有信息系統空間專業形式的數據管理系統。在嚴格的意義上，這是一個具有集中、存儲、操作、和顯示地理參考信息的計算機系統。例如，根據在資料庫中的位置對數據進行識別。實習者通常也認為整個GIS系統包括操作人員以及輸入系統的數據。

地理資訊系統（GIS）技術能夠套用於科學調查、資源管理、財產管理、發展規劃、繪圖和路線規劃。例如，一個地理資訊系統（GIS）能使應急計畫者在自然災害的情況下較易地計算出應急反應時間，或利用GIS系統來發現那些需要保護不受污染的濕地。

發展歷史

史前

15000年前，在拉斯考克（Lascaux）附近的洞穴牆壁上，法國的Cro Magnon獵人畫下了他們所捕獵動物的圖案。與這些動物圖畫相關的是一些描述遷移路線和軌跡線條和符號。這些早期記錄符合了現代地理資訊系統的二元素結構：一個圖形檔案對應一個屬性資料庫。

18世紀

18世紀地形圖繪製的現代勘測技術得以實現，同時還出現了專題繪圖的早期版本，例如：科學方面或人口普查資料。約翰·斯諾在1854年，用點來代表個例，描繪了倫敦的霍亂疫情，這可能是最早使用地理方法的位置。 他對霍亂分布的研究指向了疾病的來源---一個位於霍亂疫情爆發中心區域百老匯街的一個被污染的公共水泵。 約翰·斯諾將泵斷開，最終終止了疫情爆發。

20世紀初期

20世紀初期將圖片分成層的“照片石印術”得以發展。它允許地圖被分成各圖層，例如一個層表示植被和另一層表示水。這技術特別用於印刷輪廓繪製，這是一個勞力集中的任務，但他們有一個單獨的圖層意味著他們可以不被其他圖層上的工作混淆。

這項工作最初是玻璃板上繪製，後來，塑膠薄膜被引入，具有更輕，使用較少的存儲空間，柔韌等等的優勢。當所有的圖層完成，再由一個巨型處理攝像機結合成一個圖像。彩色印刷引進後，層的概念也被用於創建每種顏色單獨的印版。儘管後來層的使用成為當代地理資訊系統的主要典型特徵之一，剛才所描述的攝影過程本身並不被認為是一個地理資訊系統。因為這個地圖只有圖像而沒有附加的屬性資料庫。

60年代早期

60年代早期，在核武器研究的推動下，計算機硬體的發展導致通用計算機“繪圖”的套用。

1967年，世界上第一個真正投入套用的地理資訊系統由聯邦林業和農村發展部在加拿大安大略省的渥太華研發。羅傑·湯姆林森博士開發的這個系統被稱為加拿大地理資訊系統（CGIS ） ，用於存儲，分析和利用加拿大土地統計局（ CLI，使用的1：50000比例尺，利用關於土壤、農業、休閒，野生動物、水禽、林業和土地利用的地理信息，以確定加拿大農村的土地能力。）收集的數據，並增設了等級分類因素來進行分析。

CGIS是“計算機製圖”套用的改進版，它提供了覆蓋，資料數位化掃描功能。它支持一個橫跨大陸的國家坐標系統，將線編碼為具有真實的嵌入拓撲結構的“弧”，並在單獨的檔案中存儲屬性和區位信息。由於這一結果，湯姆林森已經成為稱為“地理資訊系統之父”，尤其是因為他在促進收斂地理數據的空間分析中對覆蓋的套用。

CGIS一直持續到20世紀70年代才完成，但耗時太長，因此在其發展初期，不能與如Intergraph這樣的銷售各種商業地圖套用軟體的供應商競爭。CGIS一直使用到20世紀90年代，並在加拿大建立了一個龐大的數位化的土地資源資料庫。它被開發為基於大型機的系統以支持一個在聯邦和省的資源規劃和管理。其能力是大陸範圍內的複雜數據分析。

CGIS未被套用於商業 。微型計算機硬體的發展使得象ESRI和CARIS那樣的供應商成功地兼併了大多數的CGIS特徵，並結合了對空間和屬性信息的分離的第一種世代方法與對組織的屬性數據的第二種世代方法入資料庫結構。20世紀80年代和90年代產業成長刺激了套用了GIS的UNIX工作站和個人計算機飛速增長。至20世紀末，在各種系統中迅速增長使得其在相關的少量平台已經得到了鞏固和規範。並且用戶開始提出了在網際網路上查看GIS數據的概念，這要求數據的格式和傳輸標準化。

特點

1、公共的地理定位基礎；

2、具有採集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力；

3、系統以分析模型驅動，具有較強的空間綜合分析和動態預測能力，並能產生高層次的地理信息；

4、以地理研究和地理決策為目的，是一個人機互動式的空間決策支持系統。

建模系統

數據建模

將濕地地圖與在機場、電視台和學校等不同地方記錄的降雨量關聯起來是很困難的。然而，GIS能夠描述地表、地下和大氣的二維三維特徵。

例如，GIS能夠將反應降雨量的雨量線迅速製圖。

這樣的圖稱為雨量線圖。通過有限數量的點的量測可以估計出整個地表的特徵，這樣的方法已經很成熟。 一張二維雨量線圖可以和GIS中相同區域的其它圖層進行疊加分析。

拓撲建模

在過去的35年，在濕地邊上有沒有任何加油站或工廠經營過？有沒有任何滿足在2英里內且高出濕地的條件的這類設施？GIS可以識別並分析這種在數位化空間數據中的這種空間關係。

這些拓撲關係允許進行複雜的空間建模和分析。地理實體間的拓撲關係包括連線（什麼和什麼相連）、包含（什麼在什麼之中）、還有鄰近（兩者之間的遠近）。

網路建模

如果所有在濕地附近的工廠同時向河中排放化學物質，那么排入濕地的污染物的數量要多久就能達到破壞環境的數量？GIS能模擬出污染物沿線性網路（河流）的擴散的路徑。諸如坡度、速度限值、管道直徑之類的數值可以納入這個模型使得模擬得更精確。網路建模通常用於交通規劃、水文建模和地下管網建模。

發展空間

許多學科受益於地理資訊系統技術。活躍的地理資訊系統市場導致了GIS組件的硬體和軟體的低成本和持續改進。這些發展反過來導致這項技術在科學、政府、企業和產業等方面更廣泛的套用，套用包括房地產、公共衛生、犯罪地圖、國防、可持續發展、自然資源、景觀建築、考古學、社區規劃、運輸和物流。

地理資訊系統也分化出定位服務（LBS）。LBS使用GPS通過所在地與固定基站的關係用移動設備顯示其位置（最近的餐廳、加油站、消防栓），移動設備（朋友、孩子、一輛警車）或回傳他們的位置到一個中央伺服器顯示或作其他處理。隨著GPS功能與日益強大的移動電子（手機、ipad、筆記本電腦）整合，這些服務繼續發展。