地理信息系统的定义精选(九篇)

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第1篇：地理信息系统的定义范文

摘要: 地理信息系统，它能把各种信息用地理和相关的视图结合起来，利用计算机图形与数据库技术来采集，分析数据，从而为测绘制图服务。作为基础测绘测量，需要不断地学习，不断地更新技术，学好用好地理信息系统，为社会提供更好的数字产品。本文从测绘制图的角度出发，对地理信息系统的优缺点进行了分析。 关键词:地理信息系统 测绘制图1. 概述 地理信息系统是对地球空间信息进行采集、存储、检索、分析、评价、建模和输出的计算机系统。近几年来,地理信息系统广泛应用于测绘遥感、环境治理、灾害预测、地质填图、城市规划、土地管理、矿产资源评价和测绘制图等各个领域,已起到了不可估量的作用。 2. 地理信息系统的优点 地理信息系统主要由数字化子系统、图形编辑子系统、拓扑结构处理子系统、数字高程模型子系统、地图建边建库子系统、专定属性定义及管理子系统、数据库管理子系统、空间分析子系统、图像分析子系统、图形输出交换子系统等功能模块构成。各系统之间既互相独立， 具有各自功能，又共享其数据信息，可实现综合查询和信息分析。其主要特点是：一是在结构上该系统采用了矢量数据和栅格数据的混合结构，并完善了国内外大多数地理信息系统所采用单一数据结构或侧重某一种数据。结构的局限性，以满足不同问题对矢量、栅格数据的不同需求，而且两种数据库结构的信息可以有效方便地互相转换和准确套合；二是在应用上该系统分为输入、编辑、库管理、空间分析和输出五大部分组成。

2.1输入手段：具有扫描仪输入、数字化仪输入、GPS输入等功能，也可接受DBASE、FOXBASE等数据库的数据，并且具有完备的错误、误差等校正方法。 2.2编辑功能：具有直观实用的属性动态定义编辑功能和多媒体数据，具多重数据结构的属性管理能力。 2.3地图库管理：具有较强的地图拼接、管理、显示、漫游和灵活方便的跨图幅检索能力，可管理达数千幅地图。 2.4空间分析：具有功能齐全，性能良好，并且具有拓扑空间查询和三维实体叠加的分析能力。 2.5输出功能：具有齐全的外设驱动能力和国际标准页面描述语言的Postscript接口，可输出符合任何公开出版质量要求的数字化产品图件，并具有能自定义的灵活性报表输出功能。

3. 地理信息系统的缺点分析 3.1格式转换问题 目前大多数的地理信息系统是基于具体的、相互独立和封闭的平台开发的，它们采用完全不同的空间数据模型，对地理数据的组织也有很大的差异。据统计，现在的地理信息系统空间数据格式超过了 100种，而目前还没有软件可以实现100种以上数据格式之间的相互转换，这使得在不同地理信息系统软件上开发的数据交换存在困难，采用数据转换标准也只能部分解决问题。限制了地理信息系统处理技术的发展潜力。地理信息系统是一套应用广泛的地理信息系统软件，它采用矢量数据和栅格数据混合结构，将不同来源、不同类型的数据和信息进行有机结合，实现了数据信息的共享。由于地理信息系统的编辑系统只能调入输出自己的标准格式文件，所以地理信息系统本身提供了数据转换模块，支持当前主流地理信息系统数据格式的转换。但由于地理信息系统是一个相对通用的平台，不可能完全满足各个应用领域的所有要求，这样在实际应用中就会存在一些数据转换问题。 3.2误差问题 3.2.1测绘图件数据信息载体介质不同产生的误差。 原始图件数据信息载体介质分为纸介质,透明薄膜介质及刻图薄膜介质3种。在3种信息载体中,纸介质变形最大,其次与其它制图软件数据转换问题为透明薄膜介质变形较小,刻图薄膜介质变形最小。纸介质变形产生误差的主要原因是折叠、褶皱、气候影响,变形误差一般在1-2mm。薄膜介质产生变形的主要原因:在使用和保存过程中产生褶皱,薄膜受温度影响等,图形数字化输入方式的不同产生的误差。 图形数字化方法分为手扶跟踪数字化仪输入和图形光栅化扫描矢量化方式输入两种。数字化仪的基本原理是将地图上的位置信息通过数字化仪的定位器以数字信号的方式传送给计算机,使计算机记录每个点、线、面的位置,形成相应的数据文件。在数字化过程中,产生误差的主要原因是人为因素。在数字化过程中手扶游标不稳左右摆动,或者数字化板晃动,从而造成采集点位不准确。其次是一幅图未完成,关闭数字化仪后,重新开机,造成定位系统坐标与上次不同而形成误差。图形扫描矢量化形成的误差主要有:扫描仪精度不高,扫描的光栅图像变形产生的误差;光栅图像没有配准就矢量化图形，形成的误差；在矢量点，线过程中图像放大倍数小形成的误差。 3.2.2子图库，线型库定位点(定位线)不精确形成的误差。 地理信息系统制图系统库包括子图库、线型库、色库、图案库。子图库是各类基础地理及专题要素的符号库。线型库是各类地物界线及专题要素界线的符号库。地图符号是地图的语言,在地图上用来表示实地物体与现象的特点图解记号,它是地图的主要表现形式,也是地理信息得以传输的媒体。地图符号按地面物体和符号的比例关系分为依比例尺，半依比例尺和不依比例尺符号。在传统制图理论中,任何符号都有它的定位点和定位线。符号的定位点和定位线都有严格的规定,它决定了地物在空间的分布位置和相互关系。符号库(子图库,线形库)形成误差的主要原因是符号的定位点和定位线不在规定的位置上。制图人员在数字化制图过程中往往把符号移动到与原图相同的位置,当坐标点可见时,符号的定位点(定位线)和符号的坐标可见点不在同一点上,其误差在0。1-0。5mm之间,图件比例尺越小其误差变形越大。 4. 地理信息系统对测绘地图的优化作用测绘制图是测绘工作的有机组成部分,在开展多学科、多途径的测绘科研研究中,自始至终都要运用测绘地图来表现研究成果。在传统的测绘制图过程中,要经历若干个成图步骤。地理信息系统测绘制图过程主要分为资料准备、图形输入、图形编辑、颜色设计和图形输出等几个阶段地理信息系统提供了两种图形输入方法:一种是数字化输入,即采用数字化仪人工手扶游标跟踪,将原图资料转化为图形数据;另一种是扫描矢量化,通过扫描仪扫描原图,以栅格形式存贮于图象文件中,并经过矢量转换为矢量数据。以上功能可用地理信息系统的输入编辑子系统来完成。数据输入计算机后,就要进入图形编辑数据校正、图形的整饰、误差的消除、坐标的变换等工作,由地理信息系统图形编辑子系统、误差校正、图形裁剪属性库管理等系统来完成上述各项功能。颜色是测绘地图表现的一种重要要素,它直接影响测绘地图的表现力和图面效果。因此,测绘图对颜色的要求是非常严格的。地理信息系统对测绘制图作了颜色的要求,在分析了测绘地图印刷特点的基础上,设计了一套灵活、方便、精确的颜色定义和色标系统。图形输出是地理信息系统地质制图的最后一道工序,通常是把显示出的图形数据,经过以上步骤,在基本符合要求后,由地理信息系统的输出系统将编辑好的图形显示到屏幕或指定的设备上。经以上处理过的数据,可以实现测绘图件的数字化,并建立图形和属性数据相结合的数据库。测绘信息数据全部存储于计算机中,可以将具有同一特性的图形要素放在同一层中,即是将图形数据分幅录入这样易于管理和查询,而且可灵活地进行分幅检索、添加图幅、删除图幅。 5. 结语

总之,测绘制图是一项需要不断完善,不断改进的技术,也大有潜力可挖,同时也存在着无穷的技巧和乐趣,只要我们在测绘制图中，充分利用地理信息系统的优势互补，进一步优化数字化生产的工艺流程，降低误差，同时结合本专业特点不断总结经验,测绘工作一定会更上一层楼。 参考文献 [1]谯章明. 地质图绘制[M]。北京:测绘出版社。 [2]吴信才. 地理信息系统原理、方法及应用[M]。武汉:中国地质大学出版社。

第2篇：地理信息系统的定义范文

关键词： 地理信息系统 高中地理课堂教学 案例 困难

1.GIS的概论

1.1 GIS的内涵

针对不同的部门和不同的应用目的，地理信息系统的定义也不尽相同。美国学者Parker认为“GIS是一种存储、分析和显示空间与非空间数据的信息技术”。加拿大的Roger Tomlinson认为“GIS是全方位分析和操作地理数据的数字系统”。俄罗斯学者把GIS定义为“一种解决各种复杂的地理相关问题，以及具有内部联系的工具集合”。这些定义，有的侧重于GIS的技术内涵，有的则强调GIS的应用功能。美国联邦数字地图协调委员会（FIC-CDC）关于GIS的定义较为全面具体。该定义认为“GIS”是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。[1]

1.2 GIS的功能

由计算机技术与空间数据相结合而产生的GIS这一高新技术，它包含了处理地理信息的各种高级功能。GIS具有四项基本功能：

1.2.1输入功能

利用数字化仪或扫描仪把地图、图像（如航空照片）和规划图输入计算机中，然后进行编辑处理（修改、增补等）。

1.2.2输出功能

把经过分析而得出的图形、图表或文字报告显示在荧光屏上，也可以通过绘图仪或打印机打印出来。

1.2.3查询、分析功能

通过空间查询和空间分析而得出决策结论是GIS的出发点和归宿。这是一个复杂的处理过程，需要应用目标之间的内在空间联系并结合各自的数学模型和理论制订规划和决策。典型的空间分析包括最佳路径分析、叠加分析、邻域分析、网络分析、通视分析及填挖方计算和表面积计算等，可用在污染源流分析、农业布局合理性分析、城市布局合理性分析、道路选线分析等工作中。

1.2.4空间数据库管理功能

地理对象是庞大的地理数据集，对此需要利用数据库管理系统来进行管理[2]。

GIS依托这些基本功能，通过利用空间分析技术、模型分析技术、网络技术、数据库和数据集成技术等，演绎出丰富多彩的系统应用功能，满足社会和用户的广泛需求。

2. GIS走进高中地理课程

著名的地图与信息系统专家陈述彭院士认为，定性描述是地理学的第一代语言，地图是地理学的第二代语言，地理信息系统是地理学的第三代语言。这也是广大地理教师的共识，充分体现出GIS技术的重要性与价值所在[3]。《普通高中地理课程标准》提出了地理课程的基本理念，其中之一是强调信息技术在地理学习中的应用。在新一轮的地理课程改革中，地理信息系统成为地理选修模块之一，作为新的重要的教学内容。

2.1 GIS技术进入高中地理的必要性

2.1.1 “GIS技术”是地理科学发展与社会信息化的重要内容

当今时代，信息技术飞速发展，地理信息技术对资源与环境可持续发展、国家经济建设与社会进步的巨大作用日益显著。地理信息技术应用的具体形式，大到地球村、数字国家，小到数字居民区、数字家庭。随着工业化和信息化水平的进一步发展，世界城市化成为文明进步的标志。城市带来了富足、繁荣，也带来人口拥挤、交通紧张、资源短缺、用地紧张等一系列城市问题，这为地理信息技术提供了大显身手的机会。世界各国的城市，尤其在经济发达和发展水平较高的城市，数字城市研究日益成熟，信息化管理成为热门研究领域，利用地理信息技术进行社会、经济、文化、基础设施、交通通讯、城市规划等数字管理，成为构筑新世纪人类生存环境的新模式。

地理信息技术是“数字化地球”、“信息化地球”的基础，信息化发展需要大量的具有地理信息技术基本素养的人才。从国家战略的高度来讲，基础教育阶段的地理信息技术素养教育很必要也很迫切。

地理信息技术作为地理科学发展的重要内容，加之其在社会生产、生活中的广泛应用和价值，在高中阶段，将其纳入地理课程体系，意义重大。

2.1.2设置“地理信息技术应用”模块有利于培养学生的信息素养

信息科技时代，教育目的不应仅是教给学生知识，更应以学生的发展为根本，全面提高学生的素质，使学生身心得到发展，发掘学生的外在和内在潜力，促使他们得到全面发展。地理信息技术在信息社会有着举足轻重的地位和作用，设置地理信息技术课程是普及地理信息技术基础知识的有效途径。对学生进行地理信息技术教育，可以培养学生的思考能力和分析能力，提高学生的信息素养，符合《高中地理课程标准》的设计理念，也是提高学生综合素质的基本途径。

当前，基础教育强调全面的素质教育，地理教育也应如此。在对各种地理知识（信息）掌握的基础上，地理教育重视学生能力的提高及地理思维方式的培养，要求学生既具备地理知识素质，又具备地理能力素质。要求学生运用地理知识处理和解决地里问题。要求学生主动地吸收、掌握各种地理信息，并将信息分析、重组、应用。

2.1.3“地理信息技术”是一种重要的教学技术手段

地理信息技术作为教学技术手段应用于地理教学中也是《地理信息技术应用》模块重要的价值取向之一。地理信息技术教育对学生信息技术的掌握、地理研究技术的了解与应用、地理区域系统思想的建立和地理空间思维能力的培养，以及地理问题的分析与处理能力的培养等具有不可替代的独特功能[4]。

一方面，以GIS为例，GIS具有对地图处理与操作的强大功能，地图是地理教育的重要媒介，利用GIS的地图叠加、地图漫游、地图缩放和地图要素的增减等进行辅助教学，效果是一般教学手段不可比拟的。另一方面，GIS技术是一种解决实际问题，提供地理数据处理功能的技术和方法。GIS的数据输入、处理与分析功能，能很好地完成地理课程在能力培养方面的要求。例如，利用GIS实现对地理事物的分布特征、分布规律的辅助教学，教师可以应用GIS在空间上显示符合某一条件的地理要素的特征，帮助学生认识地理空间概念；利用GIS实现地理事物环境分析辅助教学，GIS技术可以确定某地理要素在一定范围内对于其他地理要素的分布；利用GIS实现地理事物变化趋势的辅助教学，GIS能显示地理事物在不同时段的地理信息的空间分布，能展示其各阶段的特征，有助于学生认识地理事物的发展过程；利用GIS实现数据统计分析与地理直观的辅助教学，GIS可以进行数据排列显示、专题地图制作图、地形图、行政区划图、旅游规划图等；利用网络GIS、多媒体GIS的辅助教学等[5]。

2.2高中地理信息系统课程教学案例

地理信息技术是一门新兴的课程，开设这门课程的主要目标是培养学生的地理信息素养。

下面以GIS在道路选线中的应用作为教学内容进行分析。

传统的道路选线方法是选线人员通过收集和分析线路区域内有关设计资料，在大比例尺地形图上选出几个可能的路线方案。然后在纸上定线的基础上，选线人员到实地勘测，经过反复比较确定一个较为经济、合理的路线方案。它在很大程度上取决于选线人员的实际经验和技术水平，而且费时费力，因此已不能满足现代公路设计的需要。随着地理信息系统技术的发展及空间信息软件平台的不断开发，设计人员不但能考虑传统的选线因素，对于地质、水文等空间属性也能纳入考虑范围，这不管是从质量上还是从效率上都得到了较大提高。目前常用的空间软件有ArcInfo、MapInfo、Geo系列软件、TITANGIS等。

2.2.1地理数据的采集和处理

根据道路的设计功能和设计要求，需要收集道路沿线所有的基础资料，包括沿线各类比例尺地形图、地质图、水文、气象、交通流量等。具备了这些基本资料之后，利用GIS功能对各种资料进行分类处理。

数字化资料包括地形图、地质图、规划设计图、文字说明等多种信息资源。图形数字化过程中需要进行投影转换、坐标转换，经过扫描、纠正、跟踪、附属性、建立拓扑关系等步骤，最终形成各类数据文件。目前，常用的数据格式有：Tiff、Arc/InfoE00、Arc/InfoCoverage、MapInfo、DXF等。在地形图进行数字化的过程中，需对各类影响线路的空间要素进行分层空间数据管理，为以后的空间分析做好准备。沿线主要的空间数据层有：地形层、地质图层、城市层、乡村层、植被层、沿线水系层、水利设施层、铁路层等。对空间数据层的分类应尽可能详细，避免遗漏。同时，使用的资料应为最新资料，保证空间数据的时效性及其准确性。

2.2.2地理数据的空间分析

根据道路的设计标准和使用要求，利用GeoStar软件对各类数据文件进行分析是采用地理信息系统进行道路选线的核心。GeoStar软件的空间分析功能主要有地形分析、缓冲分析、叠置分析、网络分析等，这能帮助设计人员宏观地认识设计区域。在数据处理过程中，应尽可能准确规范，这对于以后建立数字地面模型DEM、地面正射影像图DOM等数据具有重要作用。

2.2.3建立数字地面模型DEM

数字地面模型可为道路选线提供直观图形并可以与GIS的空间分析结果进行叠加分析。同时可为今后的道路最佳路径分析、纵横断面设计、填挖方量的计算提供快捷成果。

2.2.4叠加分析

利用GeoStar软件，将矢量数据库、影像数据库和DEM数据库三库叠加，生成三维景观再现。在计算机叠加分析的结果里，确定道路控制点的桩号及线路的大致走向，接着根据设计规范和要求，在三维景观里进行路线设计，确定道路变坡点位置、交点位置、坡度、曲线半径等要素，这样设计人员能随时根据地形来进行设计，非常方便。

2.2.5线路的比选

根据要求一般设计两到三条线路，然后利用GeoStar的空间分析功能进行比选，考虑的因素主要有土地、水文、路线长度、地质条件、政治因素、经济状况、气象等。如，在设计中，道路应尽量避免穿过农田、森林，并且线路通过地段的地质水文状况应满足工程设计要求，以此作为选线条件。此时可以从空间数据层中分别提取乡村层、植被层、地质层、沿线水系层的相应数据，将它们的数据绘以不同颜色的图形，根据选线人员给定的选线条件和范围分别与地形图形拓扑叠加，此时在计算机上就可以分别显示出满足要求的范围。根据这些范围，选线人员再进行综合修改，重新制定设计条件，在计算机上反复进行叠加拓扑分析获取最终结果。这种选线过程非常直观明了，结果也可随时以图形、表格、数字的形式打印输出[6]。

2.3高中开设地理信息系统课程存在的困难

在当今的高中地理教学中，开设地理信息系统课程遇到了比较大的困难，学生的地理信息素养也普遍比较薄弱。

2.3.1教育观念滞后

由于教育观念滞后，即使是在教育较为先进的地区，地理信息系统课程开设仍困难重重。学校固守旧观念，认为培养信息素养对于学生高考分数提高目前还没有实质性作用，往往以各种理由拒绝开设地理信息类课程。

2.3.2经济支持不足

地理信息系统课程开设需要一定物质基础作为保证，例如计算机、网络设施、配套的课程软件等。经济落后地区的一些学校硬件、软件设施都不齐全，尤其像GPS这种仪器市场价一般在2000元左右，作为教具几乎是不可能购买的，3S技术的培养成为“纸上谈兵”。

2.3.3教师素质有待提高

地理信息系统是一门新兴的技术，因此，当今高中里能够熟练掌握信息技术的地理教师比较匮乏。此外，目前高师所开设的地理信息系统课程，多数只是简单地移植综合性大学地理信息系统专业课程的基本内容，而真正适合师范生实际操作应用技能训练较少，并没有培养出真正适应高中地理教学的合格的地理教师。

因此，高校在培养地理教师的过程中应重视师范生的地理信息技术学习，在学习基础知识的同时，提高动手操作能力。同时，各地教育部门应完善教师的职后培训，为在职地理教师提供更多的进修机会和渠道。各地教研部门要为地理教师提供学术和业务的支持，例如通过举办培训班，组织教学经验交流，推动校本教研，开发课程资源等方式帮助地理教师开展地理信息技术教学，培养学生的地理信息素养。

3.结语

鉴于我国经济的快速发展及GIS技术强大的功能，GIS将在国民经济中发挥越来越重要的作用。高中地理课程应紧跟时代潮流，反映时代需求。GIS进入高中地理课程是培养现代公民必备地理素养的必要举措。尽管现在地理信息技术课程在高中的开设仍遇到一些困难，但困难是暂时的，地理信息技术最终将顺利进入高中校园，成为一门培养学生基本地理信息素养的必要课程。

参考文献：

[1]黄杏元等.地理信息系统概论.北京：高等教育出版社，2003.

[2]李智等.地理信息系统概述.甘肃科技，2004年11月.

[3]李佩武等.GIS技术及其在地理教学中的应用分析.天津教育，2005年第六期.

[4]陈澄等.普通高中地理课程标准（实验）解读.南京：江苏教育出版社，2004.3.

第3篇：地理信息系统的定义范文

关键词：地理信息系统；测绘；扩展应用

中图分类号：TP39.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）35-0053-02

地理信息系统（GIS）可以简单定义为是一种采集、存储、管理、分析、显示和应用地理信息的计算机系统。GIS是地理学和信息技术相结合的产物，它为解决各种与空间位置相关的问题提供了新的技术方法。经过近50年的发展，随着计算机技术、空间技术和现代信息基础设施的发展，地理信息系统（GIS）已经广泛应用于各个领域，产生了巨大的经济和社会效益。

1 我国地理信息系统的发展

我国地理信息系统方面的工作起步稍晚于国际水平，但发展迅速，形势喜人。20世纪70年代初期，我国开始推广电子计算机在测量、制图和遥感领域中的应用。环境遥感资源调查的需求带动，以及航空摄影测量和地形测图的发展，为GIS的发展奠定了良好的基础。20世纪80年代起，1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室标志着我国地理信息系统方面的工作开始展开。20世纪90年代起，地理信息系统步入快速发展阶段。地理信息系统从初步发展时期的研究实验、局部应用走向实用化和生产化，为国民经济重大问题提供分析和决策依据。中国地理信息系统事业经过近40年的发展，取得了重大的进展。地理地理信息系统的研究和应用已走向了产业化。

2 地理信息系统在测绘中的应用

2.1 数据源

数据对于测绘而言是至关重要的，数据采集功能是地理信息系统（GIS）的一个重要功能。从数据来源的类型上看，地理信息系统（GIS）数据可以大致分为原始数据（第一手数据）或处理加工后的数据（第二手数据），另外也可将数据源分为非电子数据和电子数据两类。

第一手数据是指直接采集的数据。传统的绘图野外数据采集工具主要包括三脚架、标尺、罗盘、平板仪、坡度仪、皮尺等，数据采集的结果往往需要记录在纸上，而地理信息系统（GIS）采用的是以全球定位仪、激光测距仪、全站仪等为代表的现代测量仪器，这些仪器正逐步取代这些传统的数据采集手段。全球定位仪和激光测距仪、全站仪等可直接与数据记录仪连接，将所测得的大量位置、距离和方位数据储存在数据记录仪内，也可直接存储在便携计算机的硬盘上，这使第一手数据的获取大大简化。第一手数据经解译、编辑和处理后，就变成第二手数据。大多数地理信息系统（GIS）中的数据是第二手数据，它主要包括地图、统计数据报表和影像图等形式。

2.2 数据采集

根据测绘任务的需要，将各种数据源的数据转化为地理信息系统（GIS）软件可以识别的格式并加以利用的过程称为数据采集。地图数字化是许多地理信息系统（GIS）系统都采用的数据采集手段之一。对于大型的测绘项目，现代地理信息系统（GIS）技术可以通过扫描技术来使这个过程全部自动化，对于较小的测绘项目，需要手工数字化（如使用数字化板）。属性数据是地理信息系统（GIS）中地理数据的重要组成部分，可以通过键盘来直接输入属性数据。在地理信息系统（GIS）中，通常用专业的数据软件单独管理属性数据，包括属性数据的采集。为了充分利用现有的各种数字形式的数据资源，从其他各种数据库系统中转人或转出属性数据，将是获取地理信息系统（GIS）属性数据非常重要和必需的手段。

我们知道，地理信息系统（GIS）通常对绘图所需要的地理要素进行分类存储和管理，要素的分类通常体现在对要素属性数据的分类和编码上。对属性数据进行分类和编码，还非常有利于数据交换和共享。

绘图采集后的地理数据经常需要进行编辑和处理，这是因为：一、数据中可能存在的错误；二、为了便于地理信息系统（GIS）进行查询和分析，需要对数据进行进一步的处理，如生成拓扑关系和新的属性数据等；三、有些数据本身就是动态变化的，需要不断进行更新；四、对于有些特殊的应用或来源于其他系统的数据，有可能需要进行数据格式转换等。现代的地理信息系统（GIS）技术提供了许多工具来编辑和处理地理数据。

2.4 空间数据管理

地理信息系统（GIS）软件有多种方式管理空间数据。早期的地理信息系统（GIS）是基于文件来管理空间数据，特点是针对不同的数据模型开发设计不同格式的文件系统，这种管理模式比较灵活，所以一直还在使用。其缺点是不能管理巨量的数据，且针对属性的查询与管理功能比专业的DBMS弱得多。

对于小型地理信息系统（GIS）项目，把地理信息以简单的文件方式存储就足够了。但是，当数据量很大而且是多个用户同时使用数据时，最好使用一个数据库管理系统（DBMS）来帮助存储、组织和管理空间数据。

2.5 空间数据分析

在经过之前四个阶段的测绘制图预处理之后，地理信息系统（GIS）便对预处理的图形数据进行空间分析计算，通过空间位置和空间物体联系定量描述和研究空间事物。地理信息系统（GIS）中最复杂、最主要的功能就是空间分析功能，空间分析功能是结合了地球物理学、地理学、区域科学等众多学科，在分析和描述空间构成时要综合运用空间统计学、拓扑学等学科。当前，空间分析技术尚未完全成熟，现有主要的空间分析方法主要是空间模拟分析，空间模拟分析主要是通过专业化模型对空间实体和关系进行化和抽象，为系统进一步分析操作埋下伏笔。

3 地理信息系统（GIS）在测绘中的发展展望

相比传统测绘方式，地理信息系统（GIS）有着很多的有点，可以更好的的为测绘工作，但是考虑到未来测绘工作的复杂和难度的增加，地理信息系统（GIS）除了要不断提高自身的综合数据、模拟和分析数据的能力，还要提高地理信息系统（GIS）处理地理空间过程演化和预测的能力，以便能够获取较难的数据，可以从整体上保障测绘工作的顺利完成。

不仅如此，地理信息系统（GIS）在未来的发展中应朝着一体化的方向完善，地理信息系统（GIS）的空间定位搜索能力以及空间分析能力得到不断提高，在获取数据后能够更有效的提炼信息，达到空间决策支持和空间模拟的目的。

在未来地理信息系统（GIS）能够将不同领域的空间模型整合到一起，形成一个系统的体系，通过有效的组织、调度以及通信、执行职能体系行为。地理信息系统（GIS）和全球定位系统的系统更加有效的结合在一起，并逐步走向数据共享与交互式操作的层面，实现组件式产业化发展。

4 结 语

随着社会和科技的发展，测绘领域要求的不断提高。传统的测绘方式已经不能满足当今的要求，传统测绘方式是一项耗资巨大的工程，需要大量的人力、物力和财务，耗资巨大且效率和精度不高。地理信息系统（GIS）对于提高测绘工作的准确性和效率有着极大的作用，地理信息系统（GIS）不仅仅为测绘工作提供各种精确数据，而且还能利用其算法对这些数据进行处理和转化，最终完成测绘目的。地理信息系统（GIS）对于测绘领域是一场变革。所以大力发展地理信息系统（GIS）在测绘领域的应用有着十分重要的现实意义。

参考文献：

[1] 谭玉莲.浅谈地理信息系统在测绘中的应用[J].现代物业，2011，（7）.

第4篇：地理信息系统的定义范文

论文摘要：地理信息系统，它能把各种信息用地理和相关的视图结合起来，利用计算机图形与数据库技术来采集，分析数据，从而为土地利用，城市规划以及政府部门管理提供新知识为工程设计和规划，管理决策服务。作为基础测绘测量，需要不断地学习，不断地更新技术，学好用好地理信息系统，为社会提供更好的数字产品。

地理信息系统技术在中国的出现和发展已经经过了近20年的历程，国内外著名的地理信息系统软件在中国的各个行业均得到了广泛应用，在所有利用地理信息系统技术建设的应用系统中，地理信息系统的一个最基本职能就是管理数字地形图，让用户能够轻松地利用它快速地检索所需要地区的地形数据，并按照用户需要的格式进行输出。我们目前接触过的地理信息系统有多种，但对其数据管理方式有所了解的并不多。

1、地理信息系统的数据管理方式

1 .1地理信息系统定义

地理信息系统是近十几年来发展起来的一门综合应用系统，它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、CAD技术、遥感、GPS技术、Internte、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、管理、处理、检索、分析和输出地理图形及其属性数据，从而为土地利用、资源评价与管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策服务。此多种应用系统应用到地质测绘业，就可以产生事半功倍的效果，能大大提高工作效率和质量管理水平，同时也是地质测绘服务业的重大创新和革命。

1.2空间数据的描述方式和特征

测量工作的土要成果是与地理位置相关的信息，这种信息称为空间信息或空间信息的描述信息。如果这些空间信息是以一系列X. Y. Z点串表现的点、线或多边形，这种形式为矢量形式;还有一种以像素阵列方式表现的点、线或多边形，如图片、图像等，这种方式称为栅格形式。现在测量的成果多为矢量形式，矢量形式是空间数据的主要表达方式之一，矢量数据库的管理方法与空间数据的特征密切相关。空间数据主要具有以下几个基本特征:

(1)每个空间对象都具有空间坐标，即空间对象隐含了空间分布特征;

(2)非结构化特征使它不满足关系数据模型的范式要求，因而空间图形数据难以直接采用关系数据库管理系统;

(3)空间关系特征要求记录拓扑信息以表达多种空间关系，因而增加了问题的复杂性;

(4)分类编码特征，明确每一个、每组空间对象;

(5)海量数据特征等都对矢量数据的管理方法大大增加了难度。

1.3地理信息系统的数据管理方式

基于空间数据具有自身的上述特殊特征，国内外对空间数据的管理进行了大量研究和开发，长期以来，地理信息系统空间数据的管理方法主要有以下4种类型。

(1)文件与关系数据库混合管理系统

由于空间数据具有其自身的上述特殊特征，这种关系数据库管理系统难以满足要求，囚而大部分CIS软件采用混合管理的模式。即用文件系统管理几何图形数据，用商用关系数据库管理系统管理属性数据，它们之间的联系通过目标标识或者内部连接码进行连接。

(2)全关系型空间数据库管理系统

全关系型空间数据库管理系统是指图形和属性数据都用现有的关系数据库管理系统管理。关系数据库管理系统的软件不作任何扩展，由CIS软件在此基础上进行开发，使之不仅能管理结构化的属性数据，也能管理非结构化的图形数据。

(3)对象——关系数据库管理系统

由于直接采用通用的关系数据库管理系统的效率不高，而非结构化空间数据对GIS来说又十分重要，所以人们在关系数据库管理系统中进行扩展，通过定义操纵各种空间对象的API函数，使之能直接存储和管理非结构化的空间数据。

(4)面向对象空间数据库管理系统

目前，面向对象数据模型是最适应于空间数据的表达和管理，因为它不仅支持变长记录，而且支持对象嵌套、信息的继承与聚集。面向对象的空间数据库管理系统允许用户定义对象的数据结构以及它的操作。因而可以将空间对象根据GIS的需求，定义出合适的数据结构和一组操作。

2、空间数据的无线管理

现在的测量均是将测区按某种比例尺划分成若干图幅进行，在测区表现和浏览方面不直观。地理信息系统可以管理多种测量数据之后，通过地理信息系统的空间数据的无缝管理，也就是将测量的成果成片的管理起来，形成一个完整的提供作体系，在地质测绘的工作中，使我们可以直观的了解整个测区，以达到最为理想的工作效果。

实现无缝空间数据库有两个不同的阶段:

一是在逻辑概念上的“无缝”组织阶段。所谓逻辑要领上的“无缝”组织，只是从用户的视角来看待空间数据库，它基于Morton码的瓦片式大型地理空间数据库设计思想，并建立了一个“无缝”GIS数据库。然而，它们仍然只是一种逻辑概念上的“无缝”组织，能够完成地理数据的几何接边和逻辑接边，但物理上仍然按照图幅的概念进行存储管理，对同一地物实体在多个几何标识和同一地物标识间进行后台关联处理，对用户来说是不可见的，因而说是逻辑上的“无缝”组织。

优点:在用户视点上，系统便于操作，在一定程度上解决了传统地理空间数据库的组织弱点。

缺点:因为其物理底层依然是分幅方式管理地图，其分割地理实体的机制依旧，通过多个几何标识进行后台关联处理使系统的灵活性降低;查询检索依然不便(通过关联涉及多图幅或多专题):地理实体的完整性与一致性维护;数据分步管理等对“关联机制”的“压力”;插入或修改数据库会使“关联机制”不得不作相应的变动。所以逻辑上的“无缝”在本质上依然没有解决问题。

二是在逻辑上和物理概念上真正的地理空间数据库无缝组织阶段。物理概念上真正的地理数据无缝组织是从底层、从设计者的视角解决了传统GIS的分幅管理的问题使客观对象在地理数据库中以唯一的几何和物理标识被记录，这样从本质上(物理结构)使客观世界中的完整地物对象得以在计算机中被存贮。这样，不但从用户视角看，其在逻辑上是无缝的，同时从设计者视角看，其物理地层结构也是无缝的。

优点:从内到外统一了逻辑与物理的“无缝”概念，从本质上解决了GIS数据组织上的弱点问题。

缺点:数据的入库要求过于严格，在现实情况下有一定的难度;对己有GIS数据库的改造工作量较大。

第5篇：地理信息系统的定义范文

关键词：地理信息系统；公路；地质灾害；防治

中图分类号：X734文献标识码： A

1、地理信息系统技术

地理信息系统（GIS，Geographic，Information，System）是一门综合性学科，是介于信息科学、空间科学、地理科学之间的交叉学科，是计算机技术、遥感技术、信息工程、现代地理学理论和方法的结合体。一般情况下，我们将地理信息系统定义为是基于数据库系统、地图的可视化和地理信息的空间分析的计算机系统，在处理数据的时候，得结合地理学和地图学，在不同领域得到了广泛应用。具体功能包括获取、存储、检索、处理、分析、显示，以及输出数据，对数据进行维护、更新，并多角度地对其动态进行分析和预测，进而为决策提供可靠的数据支持。

按照内容分类，地理信息系统一般分为三种类型，一是专题信息系统，二是区域信息系统，三是地理信息系统工具。每一种类型有着不同的内容和功能，专题信息系统只为特定的专门目的而服务，因而其有着目标有限、业务专业等特点，如水土流失信息系统、矿产资源系统等都属于专题信息系统；区域信息系统，以服务于区域综合研究和区域的信息为主要目标。由于属于区域信息系统，为一定区域而服务，因此规模可大可小，如我国的黄河流域信息系统；地理信息系统工具，是一种具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出多种地理信息系统的软件包，简单而言，就是一种处理地理信息的工具，既可以对人类工程活动，也可以对自然资源信息进行综合分析和管理。

2、地理信息系统的主要功能

通过GIS系统可以宏观展现库区公路现状：技术等级、路面技术状态、路基技术状态、主要构造物技术状态、沿线设施、路面病害、路面等级、路面结构、路面类型、路面现状等各种公路灾害业务信息与GIS地理位置数据进行关联，并加载到地图上统一查看和分析。

使用GIS系统可分析地质灾害发生规律：将采集的以往地质灾害数据采集处理后，集成到GIS系统中，可对原本抽象的位置信息进行直观的分析。结合通过建立边坡坡面、滑面、圆心、水位线、荷载及边坡加固的物理模型，利用费兰纽斯法、简化毕晓普法等计算出边坡安全系数及输入条块物理模型。

运用GIS系统评估灾害治理工程规模：通过GIS周边分析和缓冲分析方法，可对每一关键点位的周边位置信息进行计算。灾害治理工程的规模除去建设精确范围，其地域影响面也不同，可使用GIS，缓冲分析建立缓冲区，进行工程规模模拟计算。

3、地理信息系统在公路地质灾害之中的应用

虽然GIS是一门多学科综合的边缘学科，但其核心是计算机科学，基本技术是数据库、地图可视化及空间分析。GIS已经应用于公路地质灾害数据管理、公路地质灾害易发程度分区、公路地质灾害风险性分析和公路地质预警预报等等的灾害防治工作之中。

3.1、公路地质灾害评价和管理

对于公路地质灾害的评价与管理，是介于地球科学、空间科学以及信息科学之间的交叉性科学。它就是将现代地学理论与方法、信息工程、遥感技术以及计算机科学有机的结合在一起，充分的利用地理信息系统的各种功能。建立地质灾害空间信息管理系统，管理地质灾害调查资料。显示并查询地质灾害的空间分布特征信息。评价地质灾害的危害程度，分析地质灾害和影响因素之间的关系，地理信息系统是基于数据库系统、地图的可视化和地理信息的空间分析的计算机系统。处理的数据是具有地理特征和表征地学现象之间空间关系的属性数据。地理信息系统的主要功能有：采集、存储、管理、检索、查询、分析、显示和输出多种数据。进行数据维护与更新、区域空间分析、多要素综合分析和动态预测等。提出减轻和防治地质灾害的措施，对将来可能发生的地质灾害进行预测。

3.2、对公路地质灾害易发程度分区

在公路地质灾害防治区划中应用GIS技术，是利用其强大的空间数据库管理与空间分析模型方面的功能，对公路地质灾害调查所获取的信息进行处理，实现公路地质灾害易发程度分区计算机自动化。首先确定致灾因子，对致灾因子进行易发程度分区赋值，再求出致灾因子的敏感系数，将各致灾因子图层进行基于GIS空间分析的图层叠加，最后将叠加后的图层属性进行加权综合，得出综合易发程度值，进行易发程度计算机自动化分区。

目前，对公路区域地质灾害易发程度分区主要采用袭扰系数法和专家打分法。通过对比分析，GIS空间分析法较之袭扰指数法显得简洁明了，避免了繁琐的手工统计计算，保证了计算结果的精度。GIS空间分析法所得出的公路地质灾害易发程度分区图不仅反映了公路地质灾害易发程度的现势规律，而且实现了对公路区域地质灾害的空间预测。

3.3、对公路地质灾害风险性分析

对于公路地质灾害的危险性分析，国内外研究的较多，理论上也比较成熟，形成了许多被广泛应用的专业分析模型，如信息量模型、多元统计分析模型、模糊综合评判模型、基于人工神经网络遗传算法等的模型。其中，将GIS技术与信息量模型结合起来是进行公路区域地质灾害危险性分析的最有效方法。

3.4、公路地质灾害预警技术

公路地质灾害预警系统包括公路地质灾害的灾情模拟评价、预测预报和防治问题及地理空间数据库的建立和空间定位及空间分析工作。在公路地质灾害灾情模拟预报中，以能够存储、处理、分析、计算和成图显示空间数据而著称的地理信息系统具有得天独厚的优势。在进行多因子定量模拟分析和对因子间相互定量关系研究方面，地理信息系统的多源地学专题信息复合叠加处理功能(Overlay)和FILTER功能等显示出了明显的优势和极高的效率，对受控于多种因素影响和作用的地质灾害的定量仿真模拟和预测预报具有十分重要的理论指导意义和实用价值。

4、地理信息系统应用于公路地质灾害防治中的意义与作用

由于地理信息系统技术的复杂性、资料数据的全面性，通过地理信息系统可以了解库区公路的宏观现状，包括公路基础状态、路面状态、技术等级、病害、危害等级、公路沿线设施等方面的内容。不仅如此，更为重要的一点是利用这些宏观现状可以构建库区公路地质基础信息系统，以便进行相关评价与分析工作。除此之外，通过地理信息系统可以分析地质灾害发生的基本规律，这对于研究地质灾害的危害程度，制定地质灾害防治措施都有着重要的意义和价值。最重要的一点，就是利用地理信息系统可以预测地质灾害防治工程的规模，预先对治理范围内可能遭受影响的构建物制定相应的保护措施，最大程度地确保治理工程的有效性。

总之，地理信息系统技术能将原本比较抽象的公路地质灾害的相关数据和信息，通过信息技术直观地在地图上展示出来，为地质灾害空间数据提供了处理平台，进一步为防治措施的可靠性提供了保障。鉴于地理信息系统技术在公路地质灾害防治中的重大作用，应进一步加强使用与推广。

参考文献

[1]何辉.地理信息系统在公路地质灾害防治中的应用[J].信息通信，2013，02:92-93.

[2]向华，刘引.地理信息系统在公路地质灾害防治中的应用[J].科学咨询(决策管理)，2009，04:53.

第6篇：地理信息系统的定义范文

关键词：地理信息系统；测量工作；空间数据；无线管理

前言

地理信息系统是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统。利用地理信息技术为数据库的建立提供必要的技术支持，方便信息的查询，但是地理信息平台不提供模拟决策分析和辅助决策功能，因此，要以地理空间数据库为基础，基于模型，提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统提供帮助。

一、地理信息系统的数据管理方式

（一）地理信息系统的含义

地理信息系统是近十几年来发展起来的一门综合应用系统，它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、CAD技术、遥感、GPS技术、Internte、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、管理、处理、检索、分析和输出地理图形及其属性数据，从而为土地利用、资源评价与管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策服务。地理信息系统应用到测绘业，就可以产生事半功倍的效果，能大大提高工作效率和质量管理水平，同时也是测绘服务业的重大创新和革命。

（二）空间数据的描述方式和特征

测量工作的土要成果是与地理位置相关的信息，这种信息称为空间信息或空间信息的描述信息。如果这些空间信息是以一系列X、Y、Z点串表现的点、线或多边形，这种形式为矢量形式；还有一种以像素阵列方式表现的点、线或多边形，如图片、图像等，这种方式称为栅格形式。现在测量的成果多为矢量形式，矢量形式是空间数据的主要表达方式之一，矢量数据库的管理方法与空间数据的特征密切相关。空间数据主要具有以下几个基本特征：

1. 每个空间对象都具有空间坐标，即空间对象隐含了空间分布特征；

2. 非结构化特征使它不满足关系数据模型的范式要求，因而空间图形数据难以直接采用关系数据库管理系统；

3. 空间关系特征要求记录拓扑信息以表达多种空间关系，因而增加了问题的复杂性；

4. 分类编码特征，明确每一个、每组空间对象；

5. 海量数据特征等都对矢量数据的管理方法大大增加了难度。

（三）地理信息系统的数据管理方式

基于空间数据具有自身的上述特殊特征，国内外对空间数据的管理进行了大量研究和开发，长期以来，地理信息系统空间数据的管理方法主要有以下4种类型。

1. 文件与关系数据库混合管理系统

由于空间数据具有其自身的上述特殊特征，这种关系数据库管理系统难以满足要求，囚而大部分CIS软件采用混合管理的模式。即用文件系统管理几何图形数据，用商用关系数据库管理系统管理属性数据，它们之间的联系通过目标标识或者内部连接码进行连接。

2. 全关系型空间数据库管理系统

全关系型空间数据库管理系统是指图形和属性数据都用现有的关系数据库管理系统管理。关系数据库管理系统的软件不作任何扩展，由CIS软件在此基础上进行开发，使之不仅能管理结构化的属性数据，也能管理非结构化的图形数据。

3. 对象――关系数据库管理系统

由于直接采用通用的关系数据库管理系统的效率不高，而非结构化空间数据对GIS来说又十分重要，所以人们在关系数据库管理系统中进行扩展，通过定义操纵各种空间对象的API函数，使之能直接存储和管理非结构化的空间数据。

4. 面向对象空间数据库管理系统

目前，面向对象数据模型是最适应于空间数据的表达和管理，因为它不仅支持变长记录，而且支持对象嵌套、信息的继承与聚集。面向对象的空间数据库管理系统允许用户定义对象的数据结构以及它的操作。因而可以将空间对象根据GIS的需求，定义出合适的数据结构和一组操作。

二、空间数据的无线管理方式

现在的测量均是将测区按某种比例尺划分成若干图幅进行，在测区表现和浏览方面不直观。地理信息系统可以管理多种测量数据之后，通过地理信息系统的空间数据的无缝管理，也就是将测量的成果成片的管理起来，形成一个完整的提供作体系，在测绘工作中，使工作人员可以直观的了解整个测区，以达到最为理想的工作效果。实现无缝空间数据库有两个不同的阶段：

（一）在逻辑概念上的“无缝”组织阶段。所谓逻辑要领上的“无缝”组织，只是从用户的视角来看待空间数据库，它基于Morton码的瓦片式大型地理空间数据库设计思想，并建立了一个“无缝”GIS数据库。然而，它们仍然只是一种逻辑概念上的“无缝”组织，能够完成地理数据的几何接边和逻辑接边，但物理上仍然按照图幅的概念进行存储管理，对同一地物实体在多个几何标识和同一地物标识间进行后台关联处理，对用户来说是不可见的，因而说是逻辑上的“无缝”组织。

1. 优点：在用户视点上，系统便于操作，在一定程度上解决了传统地理空间数据库的组织弱点。

2. 缺点：因为其物理底层依然是分幅方式管理地图，其分割地理实体的机制依旧，通过多个几何标识进行后台关联处理使系统的灵活性降低；查询检索依然不便（通过关联涉及多图幅或多专题）：地理实体的完整性与一致性维护；数据分步管理等对“关联机制”的“压力”；插入或修改数据库会使“关联机制”不得不作相应的变动。所以逻辑上的“无缝”在本质上依然没有解决问题。

（二）在逻辑上和物理概念上真正的地理空间数据库无缝组织阶段。物理概念上真正的地理数据无缝组织是从底层、从设计者的视角解决了传统GIS的分幅管理的问题使客观对象在地理数据库中以唯一的几何和物理标识被记录，这样从本质上（物理结构）使客观世界中的完整地物对象得以在计算机中被存贮。这样，不但从用户视角看，其在逻辑上是无缝的，同时从设计者视角看，其物理地层结构也是无缝的。

1. 优点：从内到外统一了逻辑与物理的“无缝”概念，从本质上解决了GIS数据组织上的弱点问题。

2. 缺点：数据的入库要求过于严格，在现实情况下有一定的难度；对己有GIS数据库的改造工作量较大。

三、测量数据管理方式改变后的研究

地理信息系统的多种空间数据管理方式，虽然形式有多种，但主要是为了实现空间数据的管理。如果真正利用地理信息系统来管理测量数据，测量工作者的任务还很艰巨，这就要求测绘业同仁，认真学习，在实践中不断的探索并大胆实践。地理信息系统也是在详细分析了空间数据整体特征的基础上，确定了具有规定性的空间数据描述特征（点、线、面）后开发的。也就是说测量数据要符合规定性的整体空间数据描述特征后，才可以被管理、再利用，这就要求测量人员要努力提高自身素质，把握新事物的内在规律，掌握新的管理方式的基本要求。另外，测量工作的目的已不再是单纯的测图，随着测绘技术的不断更新，作为基础测绘的测量成果需要共享、需要分发，被其他行业利用，需要测量人员利用不断更新的技术为社会提供更好的数字产品。

第7篇：地理信息系统的定义范文

关键词:GIS的二次开发、独立应用程序、Geodatabase

中图分类号：P2文献标识码： A

前言

地理信息系统是建立在系统论、信息论与控制论这些现代科学理论方法的基础上，面向当今世界人口、资源与环境三大科学问题，发挥理论、技术与应用三结合的优势，逐步形成新兴的综合性科学技术领域。因此GIS是一种技术学科:地理信息系统是一个采集、存储、管理、分析、显示和应用地理信息的计算机系统，是处理、分析和应用海量地理数据的交叉学科。它包括若干的软件工具，用于输人、编辑、分析、显示、输出空间和非空间地理数据，并采用数据库管理系统(Database ManagementSystem, DBMS)有效地存储和管理大量的地理信息，同时它作为一种信息并提供许多模型工具支持空间分析与决策分析及制定。

地理信息系统与其它信息系统有很大差别，首先，地理信息系统在分析、处理问题中使用了空间数据和属性数据(非空间数据)，并通过数据库管理系统将二者联系起来，从而提供了认识地理现象的一种新思维方法。第二，地理信息系统强调空间分析，通过利用空间解析、模型算法来分析空间数据。第三，地理信息系统的成功应用不仅取决于技术体系，而且依靠一定的组织体系(包括实施组织、系统管理者、系统操作者、系统开发设计人员等)。它的应用已经超出了纯技术范畴。从学科角度看，地理信息系统所处理问题的广度和深度都超过现有的地理学、空间统计、遥感、地图学、环境科学等学科的范畴，需要各相关学科的知识、理论和方法的支持，因此，它也是一门综合性的交叉学科。

1.地理信息系统的发展阶段

从上世纪60年代建立了世界上第一个地理信息系统----CGIS(加拿大地理信息系统)以来，GIS的发展大体经历了以下几个阶段:

1)功能模块阶段

在GIS发展的早期阶段，由于受到理论和技术的限制，GIS软件往往是只能满足于某些功能要求的一般模块，没有形成完整的系统。

2)集成式软件阶段

随着技术和理论的发展，各种GIS模块走向集成，逐步形成大型的GIS软件包，其优点在于集成了GIS各项功能，形成独立完整的系统，缺点在于系统复杂、庞大，成本高，并且难于与其它系统集成。

3)模块化软件阶段.

模块化GIS是把GIS按功能划分为一系列模块，运行于统一的基础环境之上，用户可以根据需要选择所需的模块，但它还难于与其它系统和应用模型集成。

4)核心式GIS阶段

核心式GIS被设计为操作系统的基本扩展，给用户提供更大的灵活性。对数据库管理要求是用户可以选择独立的开发工具来构造管理信息系统(MIS，为GIS与MIS的集成提供了全新的解决思路。

5)组件式GIS阶段

组件式G工S基于标准的组件式平台(Microsoft的COM[ComponentObject Model，即组件对象模型]/DCOM[Distributed Component ObjectModel，分布式组件对象模型]、OMGCORBA[Common Object Request BrokerArchitecture公共对象请求体系结构，各个组件之间不仅可以进行自由灵活的重组，而且具有可视化界面和使用方便的标准接口，代表着当今GIS发展的潮流。

6)WebG工S阶段

万维网G工S(即WebG I S是与组件式GIS同时出现的发展方向。它也是采用组件式方式进行开发的，是INTERNET技术与GIS相结合的产物。GIS通过WWW功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工具。组件式GIS与WebGIS只是应用方式上有差别。

从GIS的发展阶段可以看出GIS从以前的凤毛麟角、高不可攀走到了普通用户的面前，从独立、单一功能模块发展到开放式、组件式和网络化，GIS还将继续向三维G工S、时序GIS方向发展。但是，无论GIS发展到那一阶段，它都是由硬件、软件、数据和系统管理组成的。

2.GIS的系统结构和功能

GIS的软件主要由两部分组成:一是操作系统，二是GIS应用软件。操作系统是GIS操作、运行的平台，只要与GIS软件相适应，满足它和用户的需求即可。GIS应用软件有许多，国外有代表性的有ArcGIS,

MAPINFO, IGDS/MRS, T工GR工S, GENAMAP, S工CAD, SYSTEM 9等;国内具代表性的有GEOSTAR, MAPG工S，方正智绘等。无论是那种GIS软件，作为地理信息自动处理与分析系统都要具有数据采集、分析、决策应用等全部过程。由于地理信息系统发展的多源性、可扩充性以及应用的广泛性，很难有一个全面的框架体系和功能清单。概括地说，GIS系统都具有五大结构

和功能:数据输人子系统、数据处理子系统、数据存储和管理子系统、空间分析子系统和输出子系统。(图1)

3.本文选题的依据和研究的意义

地理信息系统已经被广泛应用于城市规划、国土资源调查与管理、环境监测与分析、公安消防预警、交通与安全管理、配电网管理等方面。

国内外的各种GIS软件在提供了强大的处理和分析空间数据的功能的同时，还涉及复杂的GIS算法和数据模型。普通用户除了要熟悉自己的业务外，还必须为这些复杂的操作所烦恼，这给GIS的普及带来很大的难度。GIS技术的二次开发就是解决这一艰巨任务的途径。

采用面向对象技术的GIS软件，其二次开发可以利用可视化开发工具的高效方便的编程功能，结合GIS系统完备的空间数据的分析处理功能，采用COM技术进行组件式二次开发，提高应用系统的开发效率，使GIS系统面向对象，具有良好的外观和完善的功能，使人们不再需要面对复杂的GIS概念和操作，这也是当今地理信息系统的一个新的研究领域。

目前，地理信息系统的二次开发工具较多，如:工ntergraph的GeoMedia,ESRI的MapObjects,ArcObjects,Arc工MS以及MapInfo的MapX等，国内武测的GeoMap等。其中ESR工的ArcObjects提供了全面、完善的二次开发功能，但是它的应用还处于起步阶段，并且主要集中在部门管理系统，很少有全面、综合的系统应用。因此，应用ArcObjects建立综合的校园管理信息系统，不仅能为公众和管理者提供查询检索、分析及辅助决策等服务，而且用同样的技术和方法可以推广到建立社区地理信息系统、企业地理信息系统、城市地理信息系统等，对扩大地理信息系统的应用范围和应用领域具有现实意义。

4、地理信息系统二次开发

计算机硬件性能的提高、软件技术的演进，计算机体系结构的不断变化，都促进了更为强大、成熟和更为复杂的GIS软件系统的出现。早期的软件往往都是一些较小的单独的成果，很少有互相的协调和交流。当需要组织大批人员进行项目开发时，产生了一些规范化的方法和经验，这些方法和经验在开发组织中，要求所有的成员共同遵守，就形成了一种业界标准。现在已有成熟的、成功的开发标准，并且还提供了很多工具。

4.1地理信息系统开发方法

4.1.1线形顺序模型

线形顺序模型，也称为传统的生命周期法、瀑布法等，是指在开发过程从一个阶段的输出流向下一阶段的线形的、顺序的方法。整个软件过程历经系统调查、需求分析、系统设计、编码、测试和维护等阶段。

这种方法的最大问题是用户只有在系统几乎全部开发完毕时才能使用。因此，如果用户开始时难以清楚的给出所有要求或开发人员对用户需求的理解有偏差，那么对已经成型的系统的任何改动将要付出很大的代价。另一个问题是开发人员常常因为某个阶段发生问题而阻碍其后阶段的正常进行。

4.1.2原型法

当用户只定义了系统的一般性目标，不能给出详细的输人、输出、反馈等需求时，可以先建立系统的一个初级版本提供给用户试用，经用户反馈，进行改进成第二代、第三代版本，直到系统最终完成。创建原型法的方法有两种，一是先完成系统的核心部分，再逐步增加其它的功能组件;另一种是先完成所有的功能组件的主要部分，再逐步增加次要部分的功能。后一种开发方法的反馈过程相对少一些。原型法的优点在于它能够很快完成可操作原型并提供给用户，这样用户会变得更积极主动，容易及时发现问题并判断是否满足需求。

4.1.3面向对象的方法

面向对象指的是使用面向对象的程序设计语言开发应用软件的一种软件开发方法。面向对象的方法是一种模型化世界的抽象方法，它按照人类认识世界的思维方式来解决问题。它有很多内在的优点:一是对象重用技术，这样可以进行快速的软件开发;二是面向对象的软件易于维护和扩展。面向对象技术包含完整的软件工程观点。它包括面向对象分析(ooA ),面向对象设计(OOD)和面向对象计算机辅助软件工程(OOCASE)等方法和工具。面向对象技术及面向对象的软件工程已经被很多软件，特别是信息系统软件所采用。

面向对象技术衍生出许多面向对象的分析方法，比较著名的有Booch方法(重视操作和行为，对类和继承的概念也值得借鉴)、Rumbaugh方法(重视数据和对象的建模)、Jacobson方法(面向用例)和Code/Yourdon方法(一种简单明了的方法)等。这些方法都引入了项目的系统分析过程，都有自己的建模语言。1995年， Grady Booch, Jim Rumbaugh和Ivar

Jacobson这三个世界著名的面向对象技术专家推出了统一建模语言(UML,Unified Modeling Language)，并很快成为一种工业标准。1998年UML的设计者基于UML语言，推出了一种命名为“统一软件开发过程”( USDP,Unified Software Development Process)的软件开发方法。统一软件开发过程是一个基于组件式开发技术和UML语言的通用的软件项目开发方法，适用于各种各样的软件系统、应用领域和开发组织。基于组件式面向

对象技术具有的可重用性、易维护性和可扩展性等诸多优点，以及Visual

C++、Visual Basic、Visual Fox Pro, Borland C++、Delphi、C++Builder、

Power Builde等众多的开发环境，使其被广泛的应用到GIS软件的开发

当中，成为目前开发的主流方法。(图1-1 )

随着地理信息系统应用领域的扩展，应用型 GIS的开发显得日益重要。如何针对不同的应用目标高效地开发出既合乎需要，又具有方便、美观、丰富的界面形式的GIS应用程序是开发者和用户都非常关心的问题。扩展GIS的应用领域的一个艰巨的任务就是如何对GIS软件进行再次开发，即GIS技术的二次开发问题。

5.地理信息系统二次开发方法

早期许多商用GIS软件是以解释语言方式执行的，基本上都提供了自己的二次开发方法和语言(如Arcview的Avenue, MGE的MDL, MapInfo的MapBasic等以及动态数据交换技术一DDE, OLE自动化等)，它们的二次开发环境具有明显的不足:(赵波1998 )

1)功能单一、综合处理功能差

随着GIS应用层次的提高，不仅要求应用程序能进行图形交互，同时也应具备与操作系统交互的能力，甚至要求 GIS的应用程序可以访问处于分布环境的数据。

2)解释执行、程序运行速度慢

早期的GIS开发环境着眼于交互操作，对于速度并无太多的要求。随着GIS应用的提高，要求提高软件处理的自动化程度，这就要求GIS下的应用程序能处理较大的数据量;集成化需求的发展，要求GIS下的应用程序不仅要能处理交互任务，同时也要能处理相关的设计与计算。

3)缺乏好的保护机制，软件质量不易保证

目前许多GIS的二次开发语言都是解释的，程序的合法性只有在运行时才能验证，而靠测试是难以穷尽程序的每一个分支途径的，因此要减少程序的逻辑错误、提高软件质量的重要方面就是要求程序员有足够的细致和耐心。

4)语言规则千差万别，不易学习和掌握

每种GIS软件，都按自己的习惯和自定义的语法规则提供二次开发环境，对于已熟悉一种开发环境的人来说，要重新学习新的开发环境的困难较大。

5)不易保护软件成果

一个好的GIS应用软件系统，要进行大量的二次开发工作，其中包括了程序员的艰辛劳动，但以解释形式运行的程序很难进行软件的保护。

GIS次开发的实现方式主要有单纯二次开发、继承式二次开发和组件式二次开发(刘光，2003 ).

1)单纯二次开发指完全借助于GIS工具软件提供的开发语言进行应用系统开发。GIS工具软件大多提供了可供用户进行二次开发语言的宏语言，如ArcView提供的Avenue语言、MapInfo Professional提供的MapBasic语言等。用户可以利用这些宏语言以原GIS工具软件为开发平台，开发出针对不同应用对象的应用程序。但是这些进行二次开发的宏语言功能较弱，开发的应用程序不尽如人意。

2)集成式二次开发是指利用专业的GIS工具软件(如ArcView,Mapinfo等)，实现GIS的基本功能，以通用软件开发工具尤其是可视化开发工具，如。elphi, Visual Basic, Visual C++, Power Builder等为开发平台，进行二者的集成开发。集成开发主要有两种方式: ・OLE/DDE

开发工具开发前台可执行应用程序，应用。LE (Object Linking andEmbedding，对象链接与嵌人)自动化技术或利用DDE技术方式启动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。

.GIS组件

利用GIS工具软件生产商提供的建立在OCX技术基础上的GIS功能组件(如ESR工的MapObjects, Mapinfo的MapX等)，在佣等编程工具编制的应用程序中直接将GIS功能嵌入其中，实现地理信息系统的各种功能。

这种开发方法是目前的主流方法。

6、二次开发的数据库设计

数据库设计的目的是确定在数据管理系统中存储数据的基本结构和检索数据的基本方法。

6.1普通文件方式

普通文件管理方式要求开发者提供基本的文件处理和分类检索能力，这种方法将所有的数据都存放在一个或多个文件中。其优点是灵活，开发者可以任意定义自己的文件格式、管理各种数据;缺点是增加了数据管理的开发量，同时不利于数据共享。

6.2关系数据库管理系统(RDBMS)

关系型数据库管理系统建立在关系理论的基础上，采用多个表来管理数据，每个表的结构遵循一系列“范式”进行规范化，以减少数据冗余。目前大多数GIS软件都采用这种数据管理方案。这种方法采用文件方式存储数据，即空间数据和属性数据分别存储在不同的文件中，它们之间通过建立关系表连接起来。其优点是数据量小，缺点是文件路径常常会因为文

件的删除、移动操作而变的不可靠。

6.3面向对象的数据库管理系统(00-DBMS)

面向对象的数据库是一种正在成熟的技术，它通过增加抽象数据类型和继承特性以及一些用来创建和操作类和对象服务实现对象的持续存储。ESRI公司开发的Geodatabase是一种新型的面向对象的空间数据储存与管理系统，具有其它空间数据库前所未有的优越性。

无论采用那种方法，在GIS软件中需要管理的数据主要包括:空间几何体数据、时间数据、结构化的非空间属性数据以及非结构化的描述数据。

7、组件式地理信息系统二次开发’

7.1组件技术的发展

几年以前，当微软公司首先使用OLE(Object Linking&Embedding,对象链接与嵌人技术)的时候，其初衷是为了增强软件的互操作性。在使用过程中，人们逐渐认识到这一技术背后的实质性内容在软件开发中扮演的重要角色。组件技术以前所未有的方式提高了软件产业的生产效率。组件技术使近20年来兴起的面向对象技术进人到成熟的实用化阶段。组件间的接口通过一种与平台无关的语言工DL(Interface Define Language)来定义，它是二进制兼容的，使用者可以在各种开发语言和开发环境中直接调用执行模块来获得对象提供的服务。

7.2COM,ActiveX与ActiveX控件

组件式对象模型(COM)是OLE(Object Linking&Embedding)和ActiveX共同的基础。COM不是一种面向对象的语言，而是一种二进制标准，其作用是使各种软件组件和应用软件能够用一种统一的标准方式进行交互。COM所建立的是一个软件模块与另一个软件模块之间的链接，当建立这种链接后，模块之间就可以通过称之为“接口”的机制来进行通信。接口是一组语义相关的成员函数，并且同函数的实体相分离。接口与实现相互独立，这使用户对一个特定的实现方案更换或修改代码时无须改变对象本身。COM中一个组件可以采用多个接口，在实际应用中接口的定义多采用COM工DL(接口描述语言)来描述。COM本质上是客户/服务器模式。客户(通常是应用程序)请求创建COM对象并通过COM对象的接口操纵COM对象。服务器根据客户的请求创建并管理COM对象。客户和服务器这两种角色并不是绝对的，一个CAM对象既可以是客户，又可以是另一个对象的服务器，还可以既做服务器又做客户。COM的好处是显而易见的，由于接口的定义和功能保持不变，COM组件开发者可以改变接口功能、为对象增加新功能、用更好的对象来代替原有对象，而建立在组件基础上的应

用程序几乎不用修改，大大提高了代码的应用性。

ActiveX是一套基于CCM的可以使软件组件在网络环境中进行互操作而不管该组件是用何种语言创建的技术，实际上是。LE的新版本。它使OLE接口加强了对数据和特性的管理，效率更高，被广泛应用于web服务器以及客户端的各个方面。同时，它也被用于创建普通的桌面应用程序。作为ActiveX的重要内容，ActiveX控件是一种可编程、可重用的基于COM的对象和OLE与ActiveX技术的自定义控件。它是基于与应用程序无关的思想设计的，其目标是提供一种面向对象、与操作系统无关、与机器平台无关、可以在应用程序之间互相访问对象的机制。ActiveX控件提供给用户应用接口，发送相应的事件，开发者可以截取这些事件，执行相应的功能。ActiveX控件的开发端和使用端是完全独立的，可用于不同语言、不同开发平台、不同的系统环境中。一个或多个ActiveX控件保存在一个动态链接库中，但它是一种特殊的动态链接库，其扩展名是OCX。

COM, ActiveX与ActiveX控件通过属性、事件、方法等接口与用户、应用程序进行交互。

1)属性(Properties):指描述控间或对象性质(Attributes)的数据，如:BackColor(地图背景颜色)、GPS工con(用于GPS动态目标跟踪显示的图标)等。可以通过重新指定这些属性的值来改变控间和对象性质。在控件内部，属性通常对应于变量(Variables)。

2)方法(Methods):指对象的动作(Actions)，如:Show(显示)、AddLayer(增加图层)、Open(打开)、Close(关闭)等。通过调用这些方法可以让控件执行诸如打开地图文件、显示地图之类的动作。在控件内部，方法通常对应于函数(Functions)。

3)事件(E}rent s ):指对象的响应(Responses)。当对象进行某些动作时(可以是执行动作之前、动作进行过程中或者是动作完成后)，可能会激发一个事件，以便客户程序介人并响应这个事件。比如用鼠标在地图窗口内单击(Mouse Down)并选择了一个地图要素，控件产生选中事件(如Item Picked)通知客户程序有地图要素被选中，并传回描述选中对象的个数、所需图层等信息的参数。

属性、方法、事件是控件的通用标准接口，适用于任何可以作为COM和ActiveX容器的开发语言，具有很强的通用性。支持COM, ActiveX组件开发的程序设计语言都可以用来进行开发，如目前比较流行的Visual C++、Borland C++、Visual Basic, Delphi等。

7.3组件技术与GIS

组件式GIS的基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个控件，每个控件完成不同的功能。各个GIS控件之间，以及GIS控件与其它非GIS控件之问，可以方便地通过可视化软件开发工具集成起来，形成最终的GIS应用。控件如同一堆各式各样的积木，它们分别实现不同的功能(包括GIS和非GIS功能)，根据需要把实现各种功能的“积木”搭建起来，构成应用系统。一些GIS软件公司纷纷推出了基于COM技术，由一系列ActiveX控件组成的GIS二次开发软件环境。这些软件具有以下主要优点:

1)小巧灵活、价格便宜

组件化的GIS平台提供灵活的方式与空间数据管理系统连接，小巧灵活。在组件模型下，各组件都集中地实现与自己紧密相关的系统功能，同其它信息系统、数据库系统以及Interne七等方面能进行有效的藕合，用户可以根据实际需要选择所需控件，最大限度地降低经济负担。

2)无须专门的GIS开发语言

组件式GIS有严格的标准，不需要额外的二次开发语言，只需要利用GIS的基本功能函数，按照微软的控件标准进行开发，可减轻开发者的负担，增强GIS软件的扩展性。开发者只要熟悉通用的集成开发环境(如Visual Basic, Visual C++, Delphi, Visual)++等)，以及GIS软件提供的各个控件的属性、事件和方法，就可以完成应用系统的开发。

3)强大的GIS功能

利用GIS系统软件组件提供的拼接、裁剪、叠加、缓冲等完备的空间数据的处理功能和查询分析功能，提高应用系统的开发效率，使GIS系统面向对象，具有良好的外观和完善的功能，使人们不再需要面对复杂的GIS概念和操作，即可实现GIS强大的系统功能。

4)面向大众，扩展领域

用户可以像使用其它ActiveX控件一样使用G工S控件，使非专业的普通用户也能够开发和集成GIS应用系统。它同时打破了以往GIS软件的垄断局面，使小的研究机构和公司也有机会提供GIS应用软件，也扩大了GIS的应用领域和应用范围，对GIS的应用前景产生了深远的影响。

虽然对GIS采用组件式二次开发有许多优势，但是不可避免地也存在一些功能上的欠缺和技术上的不成熟，主要表现在如下几方面:

1)二次开发的结果与经典的GIS软件相比不可避免地带来效率上的相对低下，这在访问大型空间数据时由为明显。

2)支持的空间数据量和数据类型有限

3)支持的功能有限，由于是组件，只覆盖了GIS系统的部分功能，对于一些特殊领域、特殊问题就显得无能为力。

4)系统的可靠性、容错性有待提高。

8基于Arc Objects的地理信息系统二次开发

1 .Arc GIS和Arc Objects

Arc GIS是开放的地理信息处理平台，具有强大的地理数据管理、编辑、显示、分析等功能。它主要有Arc Map, Arc Catalog, Arc Toolbox,Arc Scene(Desktop一桌面系统冷14个功能子系统。组成Desktop Arc GIS的Arc Map ,Arc Catalog和Arc Scene的基础是微软的组件对象模型(COM)。由于Arc GIS完全COM化，对于需要进行结构定制和功能扩展以及独立程序开发的高级应用来说具有非常大的吸引力，并提供了前所未有的灵活性。

ESRI的Arc Objects是Arc GIS的功能核心，是Arc Map, Arc Catalog ,Arc Scene等Desktop应用程序的开发平台。Arc Object:是一种集成的面向对象的地理数据模型的软件组件库，提供了Arc GIS中全部的功能，是开发GIS应用程序的基础。开发人员可以利用Arc Objects框架进行编程，以提高Arc GIS的性能或扩展其应用。它是以完整有序的对象组件的集合形式的。Arc Objects不是一种独立的商业软件，它包含在Arc GIS产品中。Arc Objects提供的组件为用户提供了进行二次开发和功能扩展的能力，能够实现Arc GIS的所有功能。基于Arc Objects开发的应用软件也必须要有Arc GIS的License才能运行。

构成Arc Map, Arc Catalo。和Arc Scene等的Arc Object:的组件具有层次关系:(图2-1 )o Application处于Arc Objects框架的最高层，拥有Display(显示)、Document(文档)、Extension(扩展功能)三个组成部分;Document位于稍低的一个层次，但它可同时拥有几个下一级的Map

对象，每个Map对象又可以拥有多个Layer对象。Arc Objects提供的Map control控件和Scene viewer control控件位于Map(Scene)层。各级的各个对象(类)都有其自身的接口、属性、方法。

2.Arc Objects中的基本编码技术

2 .1使用esriCore .olb对象库

Arc Objects使用的类都包含在esriCore.olb对象库中。对象库是包含有关Arc Map和Arc Catalog的接口、组件、组件对象类、属性、方法、事件的描述的文件。

无论所用的开发环境如何，将对象声明为对象的有效类可以提高代码运行速度，同时开发环境的智能化代码执行特征在编写代码时可以检测到程序错误、校正语法并匹配对象库中的对象类型。为了查看运行用的智能化代码，可以声明变量是esriCore库的组成部分，然后再添加库名。对象库中的COM类提供了一个或多个接口的代码，把所有的功能完整地封装在类里面。两个类可以有相同的接口，但是实现的代码不同，通过这种方式COM类就有了多态行为。COM不支持多重继承。COM类有三种:抽象类(Abstract Class)、组件类(CoClass)和类(Class)。抽象类是不能被创建的，它只能作为其它类的父类。类是不能被创建的，但是该类的对象能被其它类创建，并作为该类的一个属性，或者是被其它类的对象实例化。组件类即可以被创建，也可以显式地创建。

2.2使用esriCore.olb对象库中的对象’

esriCore.olb对象库中的大部分对象将IUnknown。作为它们的缺省接口，但有几个是例外，如Ar cCatalog和Arc Map中的Application对象的缺省接口就设为工application。重要的是工Unknown拥有的三个方法(AddRef, Release, Query interface)不能在祀中调用。

在使用对象时必须得到相关的对象支持接口的参考，然后调用该接口的方法。例如:

Dim pPt as ipoint，定义对象支持的接口相关变量

Set pPt=New Point’建立组件对象类和实例

PutCoods 100,100‘激活方法，使点pPt具有了实际位置含义

1)使用ThisDocument对象

每个工程都有“ThisDocument”模块，与ArcGIS其它对象不同，ThisDocument对象不可设置相关信息，只能操纵其相关属性、相关文档。

Dim pDoc as ImxDocument

Set pDoc=ThisDocument

MsgBox pDoc .FocusMap(0).Name

2)使用属性

一些属性参考ESRI对象库中指定的对象，其它属性有标准数据类型值，如字符型、整型、浮点型、逻辑型等。对于对象参考，用声明对象变量和Set语句把对象参考指向属性;对于其它的值，可以声明具有明确数据类型的变量或使用VB变量数据类型，之后用简单的指定语句来指定变量的值。

Dim pDoc As IDocument

Set pDoc二Application.Document・特殊类型对象使用Set

Dim pTitle As String

pTitle二pDoc.Title・标准数据类型不使用Set

属性有只读、只写和读写三种状态，具体使用时查看esriCore帮助文件。

3)使用方法

方法用来执行一些操作，可以返回值，也可以不返回。在一些实例中方法返回对象的值。在其它方法实例中，返回一个反映操作成功与否的布尔值，或把数据写入参数。

Dim pApp As IApplication

Dim pEditor As IEditor

Dim pEnumFeat As IenumFeature

Dim pID As New UID

pID='esriCore .Editor'

Set pApp=Application

Set pEdifor=pApp.FindExtensionByCLS ID(pID)

Set pEnumFeat=pEditor.EditSelection

4)使用事件

事件让你知道什么时候发生了事情，你可以添加代码响应事件。VB和UBA允许用With Event关键字声明变量，With Event告诉开发者对象变量响应对象事件的环境。声明必须在模块或窗体中进行。如，DimWithEvent pviewEvents as Map

9.使用ArcObjects进行二次开发的层次

通过ArcObjects在从数据对象到菜单、工具以及系统功能等方面的应用，可以在以下三级水平进行开发:

1)通过定制或客户化进行ArcMap, ArcCatalog和ArcScene等的界面定制(对于简单用户，无须编程):使用菜单驱动客户化是最简单的操作，只需对菜单、工具等控件进行开关、移位或增删就可以完成。

2)采用VB和内置的VBA语言进行界面制作和功能扩充(满足大多数用户需要，应用编程)进行嵌人式开发:使用系统内置的VBA脚本编程能力，在ArcMap和ArcCatalog中能很容易地加人各种窗体和控件，修改系统界面、增删各种功能，是进行应用的快速定制以及集成现有的数据与系统的手选开发技术。

3)使用编程语言和工具软件调用Arc Objects的控件和各种功能组件，开发独立的应用程序，开发独立应用程序(高级开发需求):使用支持COM的编程语言(如Visual Basic, VisualC十+，Delphi, Visual)++等)将Arc Objects所提供的1800多个组件、几百个接口和数千个方法嵌人到应用中，开发出独立完整的应用程序。

用户应用Arc Map, Arc Catalog, Arc Scene中内置的VBA语言方式进行开发，可以充分利用管理对象集合的Application对象。以Arc Map为例，它包括MxDocument, AppDisplay, SelectionEnvironment对象和其它任意注册的扩展功能(如Editor等)，同时还管理使用着StatusBar,Templates, Paper和Printer等对象。以Application为起点并被创建之后，其它ArcObjects的低层组件都能由其依次获得，这是一种由高到低的应用开发模式。

独立应用程序的开发方式由于脱离了ArcGIS软件环境，不能使用Application对象组件，因此由Application对象组件所建立的应用程序框架及其管理的对象都不能使用。只能使用Mapcontrol控件和Sceneviewercontrol控件和它们所支持的下层组件，并且是下层组件对象实现以后，已创建的上层组件对象才能使用。因此，这是一种由低到高的开发模式，开发难度较大。

9 .1定制开发ESRI应用程序

Arc GIS对象模型定制框架包含多个对象，用户可以修改内置的工具条或编程进行定制。定制框架包括的对象有应用程序对象、模板对象、状态条(Status Bar)、文档对象、快捷键(Accelerator)、命令条(CommandBar)、命令项(Command Item)、COM命令、宏、UIControls等。

结束语

总之，通过建立校园管理信息系统获得的实践经验和对开发方法的研究，对于扩展Arc Objects开发的应用有一定的推动作用。使用同样的方法，我们可以建立社区地理信息系统、企业地理信息系统、城市地理信息系统等，同时也可以扩大地理信息系统的应用范围和应用领域。

参考文献

[1].宋关福钟耳顺组件式地理信息系统研究与开发中国图象图形学报1998年第4期

第8篇：地理信息系统的定义范文

关键词 ：地理信息系统 发展 应用

1.地理信息系统的定义与发展目标

地理信息系统（GIS， Geographic Information System）是一种基于计算机的工具，它可以对在地球上存在的东西和发生的事件进行成图和分析。GIS技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。这种能力使 GIS与其他信息系统相区别，从而使其在广泛的公众和个人企事业单位中解释事件、预测结果、规划战略等中具有实用价值[1]。

国家测绘地理信息局日前印发了《测绘地理信息发展“十二五”总体规划纲要》，目标是到2015年，建成数字中国地理空间框架和信息化测绘体系。规划还提出，争取把地理信息产业纳入国家战略性新兴产业规划。统计显示，截至“十一五”末，我国地理信息产业总值突破1000亿元；而到“十二五”末，这一数字有望突破2000亿元。倍增的规模将给地理信息产业链上下游企业带来巨大的市场空间。

2.地理信息系统的构成

地理信息系统主要有五个部分构成，及硬件系统、软件系统、地理空间数据库、空间分析模型和系统管理人员、系统开发人员和数据处理及分析人员。其中，核心部分是硬件、软件系统[2]。

2.1 硬件系统

计算机硬件系统是计算机系统中的实际物理装置的总称。是构成GIS的物理外壳。根据句构成GIS规模的不同，分为基本设备和扩展部分两大部分。基本部分包括计算机主机、存储部分、数据输入设备、数据输出设备。扩展设备部分包括解析测图仪、图像处理系统、多媒体系统、虚拟现实与仿真系统、各类测绘仪器、GPS、数据通信端口、计算机网络设备等。它们用于配置GIS的单机系统、网络系统等不同规模模式。以及以此为基础的一半GIS应用系统、导航GPS系统和能够与传感设备联动的GIS。

（1）GIS单机系统模式。GIS单机系统是一台计算机为核心，由存储设备、输入设备和输出设备共同组成的GIS硬件系统，提供单用户操作。

（2）GIS企业内部网系统模式。GIS企业内部网系统模式是有计算机企业网、服务器群、客户机群、磁盘存储系统（磁盘阵列）、输入设备、输出设备等支持客户/服务器（C/S）模式的GIS系统，提供一个机构内的多用户操作。

（3）GIS因特网系统模式。GIS因特网系统模式是有因特网、服务器群、客户机群、磁盘存储系统（磁盘阵列）、输入设备、输出设备等支持浏览器/服务器（B/S）模式的GIS系统，提供因特网上许可用户的多用户操作。一般是由企业内部网和外部网共同组成的客户/服务器，浏览器/服务器的混合模式。

2.2 软件系统

GIS的软件系统构成了GIS的核心，关系到GIS的功能。GIS软件系统的层次结构按照从高到低分为，GIS与用户的接口、通信软件（用户界面、通信软件）；

GIS应用功能（二次开发系统）；GIS基本功能软件（商业化的GIS工作平台）；

标准软件（图形图像处理、数据库系统、系统库、程序设计等）；网络管理软件、工具软件；操作系统。

GIS基本功能软件是由GIS软件商开发的，提供GIS基本功能和开发环境的商

业软件。多数GIS工程应用首先是基于这个商业平台，经过二次开发来完成的。目前，ESRI公司、Intergraph公司、MapInfo公司占据GIS市场的主导地位。当前，GIS软件可运行于Unix，WindowsXP、等操作系统，多数软件都提供不同的操作系统的软件版本。

根据GIS概念和功能，GIS基本软件由六大子系统组成，即空间数据输入与格式转换子系统、图形与属性编辑子系统、数据存储与管理子系统、空间数据处理与空间分析子系统、空间输出与表示子系统和用户接口。

3.地理信息系统的应用

地理信息系统按照应用模式可以分为两类[3]：一是，科学研究工具。对于科学计算结果的获得和分析，把GIS作为科学研究的辅助手段。它主要应用于有关地学领域的科研项目研究中。它不仅需要用到GIS通用软件所提供的功能，还要用到各种专业分析模型。二是，办公服务系统。办公服务系统应用于涉及空间数据的政府部门以及企业，以提高管理效率、制定好的决策和实现组织目标。

3.1 农业气候区划

根据农作物生长发育过程中对气候条件的要求和气候资源的地理分布特征来进行分区划片的，在某种农作物的气候可种植区内还有不同的地物类型，不同的农作物要求不同的地理环境。

3.2 城市大气污染模拟

基于GIS建立大气污染扩散模型，1）模拟污染物的空间分布，评价不同区域的环境质量；2）将污染物空间分布与人口密度空间进行复合分析，确定受污染影响的人口数目；3）预测在给定气象条件下污染物的空间分布；4）确定不同点源对整个研究区污染总量的贡献；5）为污染整治，如降低排放量、甚至关闭某些污染源，提供决策依据；6）如果要增加污染点源，可以比较不同的方案（如烟囱的位置，高度等），从中选择最优方案；7）在城市规划时，作为确定不同用地（居住、工业、商业等）的分布。

4.结束语

地理信息系统是近20年来新兴的一门集地理学、计算机、遥感技术和地图学于一体的边缘学科，主要培养具备地理信息系统与地图学、遥感技术方面的基本理论、基本知识、基本技能，能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作，能在城市、区域、资源、环境、交通、人口、住房、土地、灾害、基础设施和规划管理等领域的政府部门、金融机构、公司、高校、规划设计院所，从事与地理信息系统有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作的高级专门人才。

参考文献：

[1] 杨开忠，沈体雁.试论地理信息科学[J].地理研究.1999（03）

[2] 张青锁.地理信息系统介绍[J].河南地质.2000（D3）

[3] 马蔼乃.论地理科学的发展[J].北京大学学报（自然科学版）.1996（01）

第9篇：地理信息系统的定义范文

关键词　城市轨道交通，地理信息系统，设计

0 引言

我国从1965年开始修建地铁以来，城市轨道交通建设的规模不断扩大[1]。40多年虽然已完成数量巨大的工程地质勘察及轨道项目建设，但在项目中产生出的大量规划资料、基础地质勘察资料等的城市轨道基础地理信息，相当部分处在一种分散使用、分散保管、甚至大量遗弃的状态;此外，目前对城市轨道交通基础地理信息的存储管理还是以文字、图纸、图表为主的传统管理，查阅不便，尤其在处理大量工程数据时更是难以下手。因此，必须有一套现代的信息管理系统与之配套，而地理信息系统技术的发展为此提供了一种恰当和实用的工具。

地理信息系统(GeographicalInformationSys-tem，简为GIS)是20世纪60年代开始迅速发展起来的地理学研究技术，是多种学科交叉的产物。近年来，地理信息系统在全球得到空前迅速的发展，成为实现现代化科学管理的高新技术。它被广泛地应用到城市规划、城市地下管网管理、城市交通、社会服务等方面。GIS具有处理海量数据的存储、进行复杂的逻辑运算和数据挖掘的功能，同时也是实现空间图形显示与空间信息查询、分析的有效工具。利用GIS的数据输入、存贮、检索、显示和综合分析应用等功能[2-3]，将轨道交通基础数据的空间信息与其相关的属性信息结合，能够实现城市轨道交通基础地理信息检索、统计、分析、修改、打印等，为城市轨道交通基础地理信息提供快速、准确的现代化管理手段;此外，城市轨道交通基础数据中有大量的工程地质数据和地下管线数据，传统的数据管理很难把不同类型的数据进行三维可视化显示，亦无法对数据进行分析和处理。而地理信息系统的三维可视化功能是以适当的数据结构建立特征数学模型，采用计算机图形技术将数学描述以3D图像的形式予以表现，这样可以实现城市轨道交通基础数据管理的可视化。

1 城市轨道交通基础GIS的分析与设计

1.1 总体结构

系统利用ArcGIS的强大的地图操作功能，来实现对城市轨道交通所涉及的地层、钻孔、监测、构筑物、管线等基础地理数据的可视化管理和分析。系统由硬件、GIS软件和系统软件、数据库、接口等4部分构成，其总体结构如图1所示。

1.2 模块设计

系统要对大量的轨道交通沿线的各种空间及属性数据进行管理，同时也要实现地层数据、构筑物数据和管线数据的可视化分析。根据通用软件设计原理，系统采用模块化设计。分为专题信息管理、基础信息管理和系统维护3个子系统总共由8个模块组成，如图2所示。

1.3 系统功能

系统要求把孤立、分散的各种城市轨道交通基础数据以地理空间为纽带建立起相关关系，在此基础上开发形成基于GIS的城市轨道交通基础地理信息系统。使各种钻孔数据、轨道周边构筑物基础数据、地面地形数据、地下管线数据等形成一个有机的整体;对城市轨道交通基础信息进行检索、查询、分析;同时可以使地层信息实现三维显示;并初步形成一个可扩展的城市轨道交通基础信息数据库。系统的主要功能如下:

1)地图的操作功能。包括地图的放大、缩小和移动等操作;对各种图形要素进行分层显示的功能;此外，还可以执行图形的任意范围打印输出功能。

2)属性数据录入编辑。对所有图形的属性建立专门的属性数据库表，通过数据维护子模块完成数据的录入、编辑、修改。主要的属性数据操作对象包括轨道交通概况、钻孔基本信息、轨道项目施工信息、地层分层信息、各类地下管线信息、地面建筑物信息、构筑物基础信息、监测数据等。

3)图形输入编辑。系统数据包括空间数据和空间属性数据两种。空间数据是指二维平面数据，主要包括轨道交通及站点、地形地貌、地质构造、建筑物、钻孔、管线、构筑物基础等点、线、面状数据。这些数据以层的方式进行组织，以矢量图的形式在平面图上表现出来。系统可通过数据维护子模块对空间数据进行编辑，即进行点、线、面的添加、删除操作。

4)信息检索与查询功能。系统可以同时对空间和属性数据进行方便、灵活、准确的查询与定位。实现空间图形数据和属性数据的双向联合查询和分析，既可由图形信息查询所需的属性信息，又可根据各种的属性信息条件查询图形信息。系统设计了点击、条件、逻辑等查询方式，具有空间位置、属性、范围等多种查询检索功能。

5)信息可视化功能。系统可以将数据库中的信息以文字、地图、图片等形式加以显示，并为用户提供分层显示和各要素的选择显示等功能。系统将以点、线为基本形态，以钻孔数据为基础，选用适当的内插方法，将零散的、局部的二维地质钻孔数据构成地层信息在三维空间中显示;并重现地下空间形态和组合关系，重建三维模型，用三维图形生动地表现出来，从而实现地下复杂空间结构与关系的表达、分析和过程的三维可视化。通过三维轨道可视化显示，可以直观、生动地反映轨道及其沿线各区域的概况。

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6)空间分析功能。强大的系统分析功能是GIS的优点之一。在现有的空间数据基础上，利用缓冲分析、网络分析、叠合分析与数据挖掘技术，支持复杂空间问题的决策研究，模拟预测变化趋势等。如:以轨道线为中心，建立任意长度的缓冲区，分析出在缓冲区范围内各种管线的分布情况，显示某范围内距离轨道最近的管线或者对其进行碰撞检查等;还可以对大量长期的轨道监测数据进行综合分析，建立回归分析模型，以预测轨道沉降变化。

7)数字影像叠合。对地面影像数据进行配准后可以叠合在矢量图上，以此来增加地面可视化效果。同时也可在此基础上进行地面要素分析。

8)用户权限设置。根据需要设置两类用户:管理员、客户。用户必须使用帐号和密码才能进入系统。管理员具有全部权限，可以进行系统备份、数据录入、修改、查询、删除、打印输出等，还可以增加、删除客户;客户的基本权限有数据查询、统计和打印输出等，客户可以有一个，也可以有多个。

2 城市轨道交通基础GIS的实现

2.1 数据库处理

依据系统基本功能和数据编码等，建立基于SQLSever的数据库管理系统。数据库中数据模型对象可分为如下几类:轨道工程信息表、钻孔基本信息表、剖面地层信息表、地层基本信息表、钻孔层位信息表、构筑物基础基本信息表、构筑物基础层位表、管线基本信息表、管线层位信息表等。以此来建立图形属性数据库，并建立图形属性值与索引字段关联。由图形属性值定位数据库索引字段，以此来调用其他相关字段内容。

2.2 GIS二次开发技术

系统采用ArcGIS作为二次开发平台，调用Ar-cGIS部分优秀的功能模块，并对其进行修改、完善，具体体现在:

1)图形数据属性编辑。根据相关行业规范定义图形属性及其结构，建立与数据库的连接，提高软件的专业化水平。

2)库文件扩充。根据行业标准定义图例及各种专业符号，扩充ArcGIS的图例库、图形库，用于显示调用。

3)以缓冲区分析和叠加分析为基础进行轨道沿线构筑物基础数据和管线数据的专题分析。

2.3 城市轨道交通基础数据一体化显示

1)采用遥感图片配准、建筑物贴图和三维造型技术，实现地面景观和建筑物的立体显示。

2)根据坐标的精确定位，确定构筑物基础数据、管线数据和轨道数据的位置关系，实现地下轨道基础数据的显示。同时，可以在ArcGIS功能模块支持下，进行系统查询功能开发，实现轨道范围内各种管线和构筑物基础数据的查询、分析。

3)依据多层DEM\TIN混合算法，以钻孔数据为基础，对轨道通过的地层数据进行可视化显示。首先，确定轨道沿线区域的综合地层顺序;其次，逐层形成单个地层的构建，各个地层体是通过上下两个地质层面表示的;最后，在区域范围内，在两层面间填充颜色、纹理[4-5]。

3 应用

1) 图形显示功能。如图3为本系统主界面，显示上海轨道交通规划图。

2) 轨道、管线等基础数据查询。点击图形要素，显示图形属性信息;亦可以输入查询条件，搜索数据库信息。如图4所示。

3) 地面建筑物三维显示。将遥感图像配准后，叠加在三维环境中显示，如图5所示。

4) 地下基础数据三维显示界面，如图6所示。

4 结语

1)城市轨道交通基础地理信息系统具有开放、通用、易操作、易维护、易扩展等特点，是一个集实用性和综合性为一体的多功能信息管理系统;

2)城市轨道交通基地理信息系统的应用，可以融合各种不同来源的城市轨道交通基础数据，进而达到数据的共享;

3)三维数据模型建立及其分析功能实现了轨道沿线各类基础地理信息的可视化表达，提供了一种直观的城市轨道交通基础地理信息游览查询，促进了城市轨道交通基础数据管理的信息化;

4)初步实现的地上建筑与地下要素关联显示和分析功能，具有良好的普适性，可进一步深入开发应用;

5)在充分实现系统内在功能的基础上可以不断深入地进行数据挖掘、开发集成所需的新功能，将可大大提高城市轨道交通基础信息管理的效率与质量，使城市轨道交通基础信息管理向科学化、数字化、可视化大步迈进。

参考文献

[1]贾学天.关于地理信息系统在地铁中应用的初步设想[J].中国市政工程，2003(5):71.

[2]陈述彭，鲁学军，周成虎.地理信息系统导论[M].北京:科学出版社，1999.

[3]吴信才.地理信息系统设计与实现[M].北京:电子工业出版社，2002.