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GIS技术的发展趋势(gis技术的发展趋势有哪些)

发布时间:1 天 前 栏目:行业问答 浏览:

1、GIS技术的发展趋势

GIS在资源环境领域的应用方兴未艾,从技术、地理信息、经济社会的需求等方面分析,在该领域有以下趋势及建议:

应用软件数据端口应有专门化,专业化方向发展,在同类型同方向的GIS数据交流共享方向提供适当的方便,以解决GIS数据来源和数据质量难以保证的问题。

结合国家信息化推进工作,以电子政务相关工程为基础,推动GIS在资源环境管理中的推广应用。信息化建设已成为我国各级政府及企业的重要任务,GIS在以资源、能源、生产、资金等空间综合配置、优化组合为目的的信息化建设中,可以发挥应有的作用;结合相应的应用工程,推动GIS的发展;

应用往专业化方向发展,功能由通用管理功能转向资源评估、监督、跟踪分析等专业功能方向发展。随着经济社会的发展,经济社会与资源环境之间的各方面的矛盾及问题逐渐暴露出来,这些问题在时间和空间上具有诸多的关联性,分析这些问题、提出合理的解决方案建议,需要功能更专业化的GIS软件系统支持;

支持多源、多尺度、多类型集成应用的软件平台工具的开发应用。信息获取技术的快速发展和多源化趋势,要求资源环境方面的GIS应能够接收、处理及分析多种来源、多尺度的地理信息;

促进3S技术集成应用,推动专业技术及软件的发展,全球定位系统、遥感技术与GIS的集成应用已成为GIS软件发展的趋势之一,而这种应用的发展是在应用推动的基础上建立的,针对特定的应用领域的集成化的GIS将成为资源环境领域GIS的发展方向,也是系统与业务结合的需要;

开展专业应用系统开发建设,结合资源环境各领域的需求,开发多种专业化的GIS,如针对性生态保护区、生态功能区、地下水、生物资源等领域的专业性GIS软件与管理系统。 国内GIS现状和对策

地理信息系统技术是一门综合性的技术,它的发展是与地理学、地图学、摄影测量学、遥感技术、数学和统计科学、信息技术等有关学科的发展分不开的。GIS的发展可分为四个阶段:第一个阶段是初始发展阶段,20世纪60年代世界上第一个GIS系统由加拿大测量学家R.F.Tomlison提出并建立,主要用于自然资源的管理和规划;第二个阶段是发展巩固阶段,20世纪70年代由于计算机硬件和软件技术的飞速发展,尤其是大容量存储设备的使用,促进了GIS朝实用的方向发展,不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统在世界各地纷纷付诸研制,如美国、英国、德国、瑞典和日本等国对GIS的研究都投入了大量的人力、物力和财力;第三个阶段是推广应用阶段,20世纪80年代,GIS逐步走向成熟,并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,这个阶段涌现出一大批GIS软件,如ARC/INFO,GENAMAP,SPANS,MAPINFO,ERDAS,Microstation等;第四个阶段是蓬勃发展阶段,20世纪90年代,随着地理信息产品的建立和数字化信息产品在全世界的普及,GIS成为确定性的产业,并逐渐渗透到各行各业,成为人们生活、学习和工作不可缺少的工具和助手。

地理信息系统的研制与应用在我国起步较晚,虽然历史较短,但发展势头迅猛。我国GIS的发展可分为三个阶段。第一阶段从1970年到1980年,为准备阶段,主要经历了提出倡议、组建队伍、培训人才、组织个别实验研究等阶段。机械制图和遥感应用,为GIS的研制和应用做了技术和理论上的准备。第二阶段从1981年到1985年,为起步阶段,完成了技术引进、数据规范和标准的研究、空间数据库的建立、数据处理和分析算法及应用软件的开发等环节,对GIS进行了理论探索和区域性的实验研究。第三个阶段从1986年到2013年,为初步发展阶段,我国GIS的研究和应用进入有组织、有计划、有目标的阶段,逐步建立了不同层次、不同规模的组织机构、研究中心和实验室。GIS研究逐步与国民经济建设和社会生活需求相结合,并取得了重要进展和实际应用效益。主要表现在四个方面:(1)制定了国家地理信息系统规范,解决信息共享和系统兼容问题,为全国地理信息系统的建立做准备。(2)应用型GIS发展迅速。(3)在引进的基础上扩充和研制了一批软件。(4)开始出版有关地理信息系统理论、技术和应用等方面的书籍,设立了地理信息系统专业,培养了大批人才,并积极开展国际合作,参与全球性地理信息系统的讨论和实验。在科技部等国家有关部门的大力组织和支持下,国产GIS基础软件开发工作取得了重要进展,出现了一批GIS高技术企业,开发出了较为成熟的国产GIS软件,如MapGIS、GeoStar、CityStar、SuperMap、MapEngine、GROW等,并形成了一定的产业规模。这些国产GIS软件以较高的性价比,打破了国外GIS软件对我国市场的垄断,有力促进了我国地理信息系统技术的发展。这些年,GIS技术在我国得到了广泛应用,其应用面从传统的城市规划、土地利用、测绘、环境保护、电力、电信、减灾防灾等领域渗透到矿产资源调查、海洋资源调查与管理等各方面,取得了丰硕的成果和巨大的经济效益。当前,国家有关部门正逐步将GIS嵌入到电子政务系统中。

随着计算机和信息技术的快速发展,GIS技术得到了迅猛的发展。GIS系统正朝着专业或大型化、社会化方向不断发展着。“大型化”体现在系统和数据规模两个方面;“社会化”则要求GIS要面向整个社会,满足社会各界对有关地理信息的需求,简言之就是“开放数据”、“简化操作”,“面向服务”,通过网络实现从数据乃至系统之间的完全共享和互动。下面我们从地理信息系统技术角度来讨论和分析当前GIS的相关技术及其发展趋势。1.1 空间信息的获取、处理与交换地理空间数据是GIS的血液,构建和维护空间数据库是一项复杂、工作量巨大的工程,它包括:数据的获取、校验和规范化、结构化处理、数据维护等过程。GIS处理的数据对象是空间对象,有很强的时空特性,获取数据的手段及数据的形式也复杂多样。获取数据的基本方式有:野外全站仪平板测量、GPS测量、室内地图扫描数字化、数字摄影测量、从遥感影像进行目标测量和数据转换等。这些获取技术已基本成熟。同时,空间数据也具有很强的时效性,不同的空间数据必须进行周期不等的数据更新维护,空间数据库中数据的准确、及时、完整是实现GIS应用系统价值的前提基础。空间数据维护往往涉及跨部门、跨行业的多种数据格式和多种数据类型的大量数据,提供有效的空间数据编辑更新手段是当前亟待解决的一个重要课题。基于上述信息获取技术,在过去的二十年间,国家有关部委和行业部门已经积累了大量原始数字化数据和相应资料,建立了1100多个大、中型数据库以及大量的各类数字化地理基础图、专题图、城市地籍图等。国家测绘局已经完成了全国l:100万、 1:25万基础地理空间数据库以及全国七大江河数字地形模型的建设,并启动了全国l:5万,部分省份1:1万基础地理空间数据库的建设。这些基础数据有力促进了GIS技术的广泛应用,进而产生了大量的GIS数据。但由于地理信息系统软件大多采用不同的空间数据模型,以及它们在地理实体上的认识差异,使得所积累的数据难以转换和共享(即使能够数据转换,也会产生信息的丢失),从而形成一个个新的数据孤岛。制订数据交换的格式标准已成为大家的共识。一些国家和组织已经在进行这方面的工作,并定义了一些数据交换标准,如SDTS,OpenGIS联盟制订的GML,另外一些公认的数据格式如DXF,Shapefile和MIF文件格式等正逐渐成为数据交换的事实标准。我国也在“九五”期间制定了地球空间数据转换标准。但是由于人们对空间信息认识和研究成果的制约,还没有一个统一的地理数据模型,因此建立实用的数据交换格式和信息标准将是一个长期、复杂过程。1.2 空间数据的管理空间数据的管理涉及到二个方面的内容:空间数据模型和空间数据库。空间数据模型刻画了现实世界中空间实体及其相互间的联系,它为空间数据的组织和空间数据库的设计提供了基本的方法。因此,空间数据模型的研究对设计空间数据库和发展新一代GIS系统起着举足轻重的作用。在GIS中与空间信息有关的信息模型有三个,即基于对象(要素)(Feature)的模型、场(Field)模型以及网络(Network)模型。GIS基础软件平台的研制和应用系统的设计开发一直沿用这三种空间数据模型,但这些模型在空间实体间的相互关系及其时空变化的描述与表达、数据组织、空间分析等方面均有较大的局限性,难以满足新一代GIS基础软件平台和应用系统发展的要求。主要表现为:(1) 仅能表达空间点、线、面目标间极为有限的简单拓扑关系,且这些拓扑关系的生成与维护耗时费力;(2) 难以有效地表达现实三维空间实体及其相互关系;(3) 适于记录和表达某一时刻空间实体性状及相互间关系静态分布,难以有效地描述和表达空间实体及其相互间关系的时空变化;(4) 没有考虑异地、异构、异质空间数据的互操作和分布式“对象”处理等问题。针对上述不足,时空数据模型、三维数据模型、分布式空间数据管理、GIS设计的CASE工具等研究已成为当前国际上GIS空间数据模型研究的学术前沿。

GIS技术的发展趋势

2、地理信息系统与地图制图技术专业怎么样

1、地理信息系统与地图制图技术就业方向:空间数据采集人员,GIS数据处理、建库人员,GIS应用平台维护、设计人员,GIS程序设计员,GIS应用人员,GIS教育人员,GIS软件销售和技术服务人员,与GIS、RS、GPS有关的其他行业。就业单位以公司、企业为主,并适用于国土、资源与环保、测绘、城建等部门的相关岗位。

2、地理信息系统与地图制图技术:地理信息系统是管理和研究空间数据的技术系统,是当今空间信息技术领域发展的最前沿技术学科,也是一门技术性和实践性很强的学科。该专业旨在培养德、智、体全面发展的,具有地理信息科学与技术的基本理论、基础知识与基本技能,掌握地图制图学理论与技术、遥感技术与地理信息系统工程技术、计算机软件设计与开发等,能在城市、区域、资源、环境、交通、人口、住房、土地、基础设施和规划管理等领域从事与地理信息系统有关的数据处理、应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作的地理信息系统专门人才。

GIS技术的发展趋势

3、基于云GIS 构建数据集群构架设计

黄华坤

(广东省国土资源档案馆)

摘 要 以广东省地质资料集群服务平台建设为例,探讨了基于云GIS构建地质资料数据档案集群应用技术,即“云+端”的组合应用模式;深入研究了地质资料数据档案私有云构建技术。

关键词 云 GIS 地质资料 集群

广东省国土资源档案馆承担了广东省地质资料信息服务集群化产业化(以下简称“两化”)的建设工作。根据国土资源部的工作部署,我省多次组织人员对“两化”工作进行了深入的探讨研究。目前,我馆正在开发广东省地质资料数据集群与管理服务平台。该平台的建设结合时下最前沿的云计算技术,提出了基于云 GIS 构建地质资料数据档案私有云的思路,突破了各省已建或在建的技术方法,在全国“两化”建设中创新了工作思路。

1 云 GIS 概念

云 GIS 概念是由云计算引申出来的。云计算的概念可以用管道煤气作比喻,单瓶的煤气罐就是一个计算中心,每一个燃气灶就是每一个终端,而管道煤气就是在城市的某个角落集中建设了更大的储气罐,这个储气罐就相当于云计算中心,燃气灶通过煤气管道(相当于网络)根据用户的需要供应煤气。

将云计算的各种特征用于支撑地理空间信息的各要素,包括建模、存储、处理,从而改变用户传统的 GIS 应用方法和系统建设模式,以一种更加友好的方式,高效率、低成本地使用地理信息资源,就是云 GIS 一种理解方式。云 GIS 就是在云计算的基础上引申而来,是 GIS 未来发展的一个方向。云 GIS 具有三个特征:一个集中的空间信息存储环境,一个以服务为基础的空间信息应用平台,一个以租赁为主要形式的商业运营模式。

2 构建地质资料数据档案云

政府和大型企业都需要私有云,因为政府有大量的涉密数据,必须与公网隔离。地质资料数据档案,是国民经济建设和进一步开展地质工作、科学研究等的依据和基础,是国家的宝贵财富。它必须实行内部统一管理,在内部网络使用,而不能直接发布到外网,因此需要构建地质资料数据档案私有云。

2.1 数据基础

广东省地质资料数据中心的数据库主要包括:基础地理数据库,基础地质数据库,矿政管理专业数据库等。

基础地理数据库内容包括:省级行政区、市级行政区、县级行政区、乡镇、行政界线、居民地、道路、铁路、水系线、水系面等。

表 1 基础地理数据库

基础地质数据库内容包括:基础地质、水文地质、矿产地质、环境地质及地球物理和地球化学等,具体如表 2。

表 2 基础地质数据库

矿政管理专业数据库内容包括:矿产资源规划数据、地质勘查规划数据、矿产资源储量数据、矿业权数据库和矿产地数据库等。这类数据库有 ArcGIS 平台的 ShapeFile 格式、MapGIS 格式,平面坐标系:1980 西安坐标系统。

2.2 多源数据整合技术

现有地质资料数据档案具有多源性、多尺度和多格式等特征,在数据整合中将涉及数据格式转换、数据投影转换、数据库标准结构转换,以及数据组织调整、数据检查等技术。从单个技术角度上,并不存在难度;在数据格式转换方面,有成熟的产品工具,如 ArcGIS 的 Conversion 工具,但是遇到属性数据库转换空间数据库时,这些软件就难以满足需要。如对 Access 格式的探矿权数据库,在通过拐点坐标信息转换为面状图层数据时,这些软件几乎难以实现。需要针对实际需求开发转换模块,再将这些转换模块集成起来,成为一套满足实际需求的转换工具软件。数据整合工作流程有如下几个阶段:

源数据分析:分析源数据的数据基础、建库标准、空间图层分层、属性信息、数据质量等情况,整理源数据与整合标准之间的差异,编辑新旧标准之间信息分类、图层关系对照表;

数据预处理:在元数据分析的基础上,分类进行数据预处理,对属性数据库、图文数据库、空间数据库进行数据处理,建立具有统一规范基础的数据库;

数据转换:包括数据格式转换、坐标系转换、分类代码转换、图层重组定义、属性信息提取等处理;

数据入库:建立统一数据入库规范,建立统一框架的空间数据库;

数据编辑处理:对数据转换后的数据进行接边处理、拓扑处理、属性信息添加等后续工作;

数据质量检查:从数据的完整性、逻辑一致性、合理性、空间定位准确度、数据正确性等方面,对整合后的数据进行质量检查。

2.3 私有云构建研究

广东省地质资料数据集群服务平台的构建,从两方面着手:一是体系构架,二是技术构架。

2.3.1 体系构架

目前,全国很多省份都在推动政务云筹建工作。实际上,地质资料数据档案私有云只是政务私有云的一个组成部分;政务云提供的体系模式,完全可以作为地质资料数据集群私有云的载体。只是现在各方面条件的限制,地质资料管理行业还必须首先建立自己的地质资料数据集群私有云,而政务云的模式又提供了借鉴。从省级出发,向下延伸至市县、至行业,就构成了类型金字塔结构的体系。从业务逻辑上来看,建立省级地质资料数据中心,就是这个金字塔的顶端,也是地质资料数据档案私有云的核心。在垂直管理的地质部门可以建立行业云,在省级建立省域云,在有实力的城市建立市域云,行业云和地域云之间又可以形成交叉,形成广东省地质资料数据档案私有云的体系构架模式,如图 1 所示。

图 1 省级地质资料数据档案私有云体系构架模式

2.3.2 技术构架

地质资料数据档案私有云构建的技术模式归结为两方面:支持虚拟化的 Service GIS 平台和二三维GIS 一体化技术。

支持虚拟化的 Service GIS 平台的 GIS 软件目前比较成熟的是 ArcGIS Server。这类型的 GIS 软件能够直接在虚拟机上运行,而不需要物理上的计算机。实现基于云 GIS 的地质资料数据档案私有云,前提是GIS 服务器软件的选型必须是能够实现支持虚拟化的 Service GIS 平台。原因是应用系统在多个计算机上使用时资源配置简单,各个应用系统在服务器上是相对独立的空间运行而互不干扰,最终可以显著地提高计算机的工作效率和资源利用率。

云GIS下的二三维一体化技术,将逐渐淘汰过去经常采用的“二维GIS+三维可视化软件”的合成技术,如目前一些省份采用的 ArcGIS+Sky Line 组合技术。地质行业的三维,不仅要求能够表达可视化,还要求能够进行空间分析。它实现的目标是:海量的二维数据,无须转换,能够直接在三维场景中高性能的可视化。这样就必须做到,基于空间数据库来管理三维数据,这样方便地实现面向模型实体对象的统计和查询。同时,三维线性地物符号化,不再以模型方式构建,数据库中存储的是线性地物的坐标串,只要配置相应的三维线性符号,即可在三维场景中展现为三维线性地物,如铁路、公路等,这样的线性地物既可实现三维可视化,还可建立拓扑关系,进行空间分析。

3 地质资料集群“端”应用

建立地质资料数据档案私有云之后,还必须能够实现在端上的应用服务。端的应用服务主要从两方面进行概括:一是开发多类型的智能的端;二是提供多应用功能完善的端。

多类型的智能的端是目前软件技术发展的方向,也是用户选择的主流。在 ArcGIS 中开发多类型的端,如桌面 GIS 客户端,移动 GIS 终端、Web 客户端和导航终端。这些端能够满足目前人们在普通 PC 机、不同操作系统和手机等终端的应用要求。

多应用功能完善的端是在不同的终端上进行开发的系统功能。本系统开发的功能主要有两类,后台数据管理平台和地质资料应用服务平台。后台数据管理平台提供的是能够为满足数据管理维护的需要(部署云端背后,由管理人员操作使用,在这里不作讨论)。地质资料应用服务平台即是在云端上提供的服务,是不同的端上用户能够在云上获得地质资料信息服务的方式。平台功能设计如图 2 所示。

图 2 地质资料应用服务平台功能结构

针对不同的端,系统开发需要在不同的操作系统上进行,如在PC终端上,必须基于Windows进行开发;在移动终端上,比较主流的如 IOS 和 Android 操作系统,则应在相应的环境下进行开发。系统功能满足不同云端、不同用户的应用服务需求。

4 结语

目前,地质资料信息服务“两化”建设已经在全国各省铺开。各省尤其是试点省,为我们提供了一些建设经验,如上海、山东、湖南、湖北等省基于 MapGIS 开发的系统。但综合笔者了解的情况来看,在系统建设方面能结合云 GIS 技术的案例尚无。本文提出的云 GIS 构建地质资料数据档案集群服务的思路是:在全国范围内,建立地质资料概念云,适应未来政务云发展需要,整合地质资料数据资源,实现地质资料在网上的信息共享,在终端提供便捷智能的地质资料信息服务。其优点在于:一是节省软硬件资源;二是数据即服务(Daas),实现最大程度的信息共享,提供免费地理信息资源;三是支持虚拟化 ServiceGIS,可显著提高计算机的工作效率和资源利用率;四是二三维一体化技术,弥补过去采用二维分析和三维可视化组合技术的缺陷,实现面向模型实体对象的统计和查询,二维数据无需转换,能够直接在三维场景中高性能的可视化。

希望本文提出的研究思路在我国地质资料信息服务“两化”建设中起到抛砖引玉的作用,在云计算时代汹涌到来之际,更好地为“两化”建设服务。

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