对地理信息科学的认识精选(九篇)

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第1篇：对地理信息科学的认识范文

关键词：GIS；发展；演化

一、前言

地理信息系统（Geographic Information System，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（Geographic Information System，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（Geographic Information System，GIS）的含义和意思。

四、90年代的GIS—地理信息科学（Geographic Information Science，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(Geographic information Science)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（Geographic Information Science，GIS）的含义和意思。

五、现在的GIS—地理信息服务(Geographic Information Service，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（Personal Digital Assistant，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（Open GIS Consortium，OGC）提出了开放位置服务（Open Location Service，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（Location Based Service，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(Geographic Information Service，GIS)的方向发展。

六、结　论

第2篇：对地理信息科学的认识范文

关键词：一带一路；西部；地理信息科学

引言

2015年3月，国家发改委、外交部以及商务部在海南博鳌亚洲论坛上联合了《推动共建丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路的愿景与行动》（以下简称《愿景与行动》）[1]，标志着中国的“一带一路”战略正式进入全面推进与建设阶段，已经成为继“西部继续开发开放、东部转型走出去”之后，我国在新的历史时期提出的持续开放的新战略。事实上，“一带一路”战略并非偶然之举，而是世界经济格局变化和经济全球化深入发展的必然结果，同时也是一个具有高度空间选择性的战略概念[2]。“一带一路”强调经济要素的自由流动、资源的高效配置以及市场深度的融合，传递一种合作、发展与共赢的理念[3]。然而，长期以来，国内对“一带一路”沿线国家的研究与认识相对不足，对相关国家的基本国情、资源环境、社会经济概况等数据信息的了解也是零散残缺的，这种状态不利于“一带一路”的合作建设与共同发展。

地理信息科学（GIS）通过数字技术来描述与表达现实空间，与遥感（RS）、全球定位系统（GPS）共同构成了地理信息的3S技术，形成了对地球的数字模拟，使我们首次实现了足不出户的了解地球。“一带一路”在政策、经济、文化、环境等多方面均面临挑战，亟待利用地理信息科学技术开展对“一带一路”国家的相关研究。同时，西部地区作为“一带一路”战略的桥头堡，其整体教育水平与我国东部地区仍然存在一定的差距。GIS是近几十年发展起来的新兴综合性学科，在当前信息化潮流中，“一带一路”战略的实施能够促进我国西部地区GIS人才培养的跨越式发展。基于此，本文从“一带一路”的战略角度出发，探讨地理信息科学教育的新思路，为我国西部地区GIS及相关学科的教学提供理论参考。

“一带一路”战略与西部发展的内在联系

中国西部是“一带一路”战略的重点区域，在《愿景与行动》中已经突出强调了西北地区作为丝绸之路经济带上重要的交通枢纽作用，建成面向中亚、南亚、西亚国家的通道、商贸物流枢纽、重要产业与人文交流基地。西南地区是形成21世纪海上丝绸之路与丝绸之路经济带有机衔接的重要门户。随着一带一路发展战略的实施，西部地区将成为我国对外开放的前沿，两者的内在联系突出表现在以下几个方面。

西部将成为开放前沿

近年来，随着西部大开发战略实施的深入，西部地区发展显著加快。2014年，国务院相继批复设立陕西西咸新区、贵州贵安新区以及成都天府新区三个国家级新区。目前，我国西部地区的国家级新区已达到5个，分别位于重庆（2010）、甘肃（2012）、陕西（2014）、贵州（2014）、四川（2014），体现出国家发展战略的整体向西。然而，由于发展基础、地理区位等限制，西部地区的整体发展与东部仍然存在一定的差距。“一带一路”战略将构筑新时期我国对外开放的格局，是西部地区跨越发展的新契机。在“一带一路”战略的支持下，西部地区能够形成贯穿中西的对外经济走廊，建立全方位对外开放格局，真正实现东部西部的均衡发展。

西部在“一带一路”设施联通中具有重要的区位优势

“一带一路”以交通运输为纽带，贯穿亚欧非大陆，一头是活跃的东亚经济圈，一头是发达的欧洲经济圈，中间广大腹地国家发展潜力巨大，对基础设施建设的需求旺盛。“一带一路”的关键是交通节点的打造以及交通服务的一体化，通过促进互联互通以及通关便利化，能够大力开拓“一带一路”沿线国家的市场，发展运输服务贸易。西部地区在“一带一路”的设施联通中具有重要及独特的区位优势，如从重庆出发，经西安、兰州、乌鲁木齐到达俄罗斯、白俄罗斯、波兰、德国、比利时的渝新欧国际铁路，一直由于铁路轨距等原因，造成运输线路的长期不通畅。因此，设施联通需要因地制宜，充分考虑沿线国家多沙漠戈壁、高山峻岭的实际环境情况，开发具备高技术含量、统一技术标准的设施联通网络，最终实现“一带一路”区域交通一体化。

西部是“一带一路”能源开发与合作的重要契合点

我国所在的东北亚地区是全世界能源需求量最大的地区之一，能源领域的合作是一带一路的重点区域。“一带一路”沿线国家资源要素禀赋各异，与西部地区众多产业存在优势互补与互利共赢的合作空间。目前，我国油气资源进口的主要通道是马六甲海峡，存在一定的能源安全隐患。“一带一路”战略将广泛联系沿线国家，构建我国的陆上能源通道。通过寻找与沿线国家合作的契合点，加强能源资源深加工技术及传统能源资源勘探开发合作，形成能源资源合作上下游一体化产业链。

西部地理信息教育融入“一带一路”战略的思路

“一带一路”跨越亚、欧、非三大洲，沿线包括60余个国家40多亿人口，存在涉及国家多、面积广、气候类型多样等情况，在该区域内开展交通基础设施、经济贸易、资源开发、跨境生态环境保护、旅游文化等合作，必须充分利用现代化GIS与遥感技术，克服地理时空距离等方面的障碍和限制[4]。另一方面，通过GIS的广泛应用，能够获得包括整个区域的基础地理、自然资源、生态环境、人口与社会经济等的空间分布格局、规模数量、构成质量以及时空分异和变化规律等第一手的信息，以研究市场资源要素之间的相关关系和影响机制，支撑区域重大建设工程的实施。

国家测绘地理信息局副局长李朋德指出：“一带一路”需要地理信息作为支撑，以实现“一带一路”各类信息的空间化集成。因此，在“一带一路”背景下，西部的地理信息科学教育是“一带一路”战略发展的重要基础之一。同时，考虑到GIS专业的学科交叉属性以及较强的技术性与实践性，西部的GIS教育面临着新的挑战与机遇。鉴于此，作者提出以下西部GIS教育的新思路。

1.强化GIS的基础教育属性

地理信息通过空间视角，将自然环境与人类活动联系起来，并应用图形进行空间表达。近年来，GIS的引用领域已经突破了地理界线，并迅速渗透到各行各业中。基于此，GIS的教育中需要充分考虑“一带一路”战略的需求，强化GIS的基础教育属性，强调相关专业的空间思考能力。事实上，GIS是一门面向应用的技术学科。因此，各个与空间相关的专业，包括政府公共管理、城市规划、资源开发利用等均存在着GIS教育的需求，以协助解决各专业中相关的自然环境、社会经济等问题。因此，有必要在这些相关专业中增加GIS原理与应用、遥感基础原理等课程，让相关专业学生认识GIS、了解GIS，以适应“一带一路”战略发展的需求。

2.以应用为导向，着重解决实际问题

在GIS教学中，充分考虑到GIS面向应用的属性，强调GIS理论与应用的结合。如“一带一路”战略中的设施联通必然涉及交通道路的规划及设计等。在此过程中，每一个阶段均涉及大量的GIS应用。以道路规划为例，GIS的多源数据处理与空间分析能力使其具备独有的优势。在路网规划中需要涉及多种空间与属性信息，如土地利用、植被覆被、地形、人口及经济等，而GIS与遥感能够获取这些信息的第一手资料。进一步利用GIS建立数据库，并根据需求创建相关的专题地图，能够极大地提升工作效率，丰富数据的表达形式，是实施“一带一路”战略的重要科技参考。然而，目前西部的GIS培养过程中覆盖面广、专业性强、教学板块多，导致部分学生存在“什么都懂，什么都不会”的问题。基于此，在GIS人才的培养中需要以具体应用为导向，增加相关实践课程，着重于综合解决实际问题的培养。

3.以共享数据为切入点，强化区域遥感应用

经过近几十年的发展，相关地理信息空间数据尤其是遥感数据经过多平台、多传感器的长时间序列积累，GIS学科已经积累了海量数据。地理信息空间数据作为一种数据资源，其继承与共享受到国内外的广泛重视，如国内的地球系统科学数据共享平台已经开展了相关的研究，整合了大量的地球信息科学数据资源。进一步考虑遥感科学的综合性与可比性，在“一带一路”地区开展基于遥感的国别研究，获取相关区域的自然环境与社会经济资料，如利用基础地理信息资料及相关遥感数据分析区域生态环境历史变迁、区域资源环境承载力及区域气候条件与气候变化等，均是“一带一路”战略的重要参考。

结语

在信息资源日益丰富与信息技术高速发展的今天，西部地区作为“一带一路”战略的桥头堡，其地理信息教育具备赶超东部乃至国际先进水平的良好机遇。因此，需要相关科研与教学机构从“一带一路”的战略需求出发，强调GIS学科在不同专业中的基础属性，以应用为导向，以相关共享的地学数据为切入点，强化区域遥感应用，着重解决实际问题的培养，对于促进西部地理信息科学教育及服务社会可持续发展非常重要与迫切。

【基金项目：科技基础性工作专项项目（2011FY110400）、重庆市基础与前沿研究计划项目（cstc2014jcyjA90012）、重庆市教委科学技术研究项目（KJ130625）、重庆师范大学本科人才培养升级改革试点项目（02020307-0021）。】

参考文献

[1] 国家发改委，外交部，商务部.推动共建丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路的愿景与行动.北京：外交出版社.2015.

[2] 杜德斌，马亚华.“一带一路”：中华民族复兴的地缘大战略.地理研究，2015.34（6）：1005-1014.

[3] 刘卫东.“一带一路”战略的科学内涵与科学问题.地理科学进展，2015.34（5）：538-544.

[4] 诸云强，孙九林，董锁成等.关于制定数字“丝绸之路经济带”与信息化基础设施建设科技支撑计划的思考.中国科学院院刊，2015.30（1）：53-60.

作者简介：

第3篇：对地理信息科学的认识范文

关键词：GPS、GIS、RS、3S;应用与研究

3S（GPS、GIS、RS）集成技术在发达国家已经得到广泛的应用，随着计算机技术的广泛应用，空间技术的交叉渗透，信息科学技术蓬勃发展，3S集成技术正在不断的完善和发展，全球定位技术（GPS）、地理信息技术（GIS）、遥感技术（RS）等各种新技术在工程测量中得以应用和研究。

一、工程测量中的全球卫星定位技术（GPS）

GPS系统包括三大部分：空间部分――GPS卫星星座；地面控制部分――地面监控系统；用户设备部分――GPS信号接收机。GPS接收机的改进，广域差分技术、载波相位差分技术的发展，使得GPS技术在导航、运载工具实时监控、城市规划、工程测量等领域有了更为广泛的应用。

RTK（Real Time Kinematics，实时动态）技术是在GPS基础上发展起来的、能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位结果，并在一定范围内达到厘米级精度的一种新的GPS定位测量方式，是GPS应用的重大里程碑。RTK测量是将1台GPS接收机安装在已知点上对GPS卫星进行观测，将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上，再通过基准站电台发射出去;流动站在对GPS卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时，也接收由基准站电台发射的信号，经解调得到基准站的载波相位观测量;流动站的GPS接收机再利用0TF（运动中求解整周模糊度）技术由基准站的载波相位观测量和流动站的载波相位观测量来求解整周模糊度，最后求出厘米级精度流动站的位置。RTK测量可以不布设各级控制点，仅依据一定数量的基准控制点，便可以高精度、快速地测定图根控制点、界址点、地形点、地物点的坐标，利用测图软件可以在野外一次生成电子地图。同时，也可以根据已有的数据成果快速的进行施工放样。因此，RTK被广泛应用于图根控制测量，地籍、房地产测绘、数字化测图及施工放样等各种工作中。

二、工程测量中的地理信息（GIS）技术

GIS是集计算机科学、空间科学、信息科学、测绘遥感科学、环境科学和管理科学等学科为一体的新兴学科。已成为多学科集成并应用于各领域的基础平台和地学空间信息显示的基本手段与工具。

地理信息系统就是一个专门管理地理信息的计算机软件系统，它不但能分门别类、分级分层的去管理上述信息；而且还能将它们进行各种组合、分析、再组合、再分析等；还能查询、检索、修改、输出、更新等。地理信息系统还有一个特殊的"可视化"功能，就是通过计算机屏幕把所有的信息逼真地再现到地图或遥感像片上，成为信息可视化工具，清晰直观的表现出信息的规律和分析结果，同时还能动态的在屏幕上监督"信息"的变化。总之，其技术优势不仅在于它的集地理数据采集存储、管理、分析、三维可视化显示与成果输出于一体的数据流程，还在于它的空间提示、预测预报和辅助决策功能。

三、工程测量中的遥感（ RS）技术

遥感（RS）技术由于大面积的同步观测、时效性、数据的综合性和可比性及经济性等优势，得到快速的普及，多光谱航空摄影和高分辨率的遥感卫星将成为对地观测获取基础地理信息的重要手段。各种中小比例尺地形图都可以利用遥感影像来获取，为应用于工程测量领域的城市基本地形图、地籍图以及各种大、中、小比例地形图的快速更新提供了十分便利的方法和手段。

遥感数据的处理――通常是图像形式的遥感数据的处理，主要包括纠正（包括辐射纠正和几何纠正）、增强、变换、滤波、分类等功能。

（一）图像纠正图像纠正是消除图像畸变的过程，包括辐射纠正和几何纠正。辐射畸变通

常由于太阳位置，大气的吸收、散射引起；而几何畸变的原因则包括遥感平台的

速度、姿态变化，传感器，地形起伏等，几何纠正包括粗纠正和精纠正两种，前

者根据有关参数进行纠正；而后者通过采集地面控制点（GCPs, Ground Control

Points），建立纠正多项式，进行纠正。

（二）增强增强的目的是为了改善图像的视觉效果，并没有增加信息量，包括亮度、

对比度变化以及直方图变换等。

（三）滤波滤波分为低通滤波、高通滤波和带通滤波等，低通滤波可以去除图像中的

噪声，而高通滤波则用于提取一些线性信息，如道路，区域边界等。滤波可以在

空域上采用滤波模板操作，也可以在频域中进行直接运算。

（四）变换包括主成分分析(Principal Component Analyst)，色度变换以及傅立叶

变换等，还包括一些针对遥感图像的特定变换，如缨帽变换。

（五）分类 利用遥感图像的主要目的是为了提取各种信息，一些特定的变换可以用于提取信息，但是最主要的手段则是通过遥感图像分类(Classification)。

四、GIS与遥感的集成及具体技术

地理信息系统是用于分析和显示空间数据的系统，而遥感影象是空间数据的一种形式，类似于GIS中的栅格数据。因而，很容易在数据层次上实现地理信息系统与遥感的集成，但是实际上，遥感图像的处理和GIS中栅格数据的分析具有较大的差异，遥感图像处理的目的是为了提取各种专题信息，其中的一些处理功能，如图像增强、滤波、分类以及一些特定的变换处理等，并不适用于GIS中的栅格空间分析，目前大多数GIS软件也没有提供完善的遥感数据处理功能，在一个遥感和地理信息系统的集成系统中，遥感数据是GIS的重要信息来源，GIS则可以作为遥感图像解译的强有力的辅助工具，而遥感图像处理软件又不能很好地处理GIS数据，这需要实现集成的GIS。

在软件实现上，GIS与遥感的集成，可以有以下三个不同的层次:1）分离的数据库，通过文件转换工具在不同系统之间传输文件；2）两个软件模块具有一致的用户界面和同步的显示；3）集成的最高目的是实现单一的、提供了图像处理功能的GIS软件系统。

五、GIS与全球定位系统的集成及具体技术

GPS作为实时提供空间定位数据的技术，可以与地理信息系统进行集成，GPS与GIS集成也是最有发展前景的集成，也是最容易实现的集成。这种集成的主要思路是把DGPS的实时数据通过串口实时进入GIS中，然后对数据进行处理，如通过投影变换将经纬度坐标转换为GIS数据所采用的参照系中的坐标，最后进行各种分析运算，其中坐标数据的动态显示以及数据存储是其基本功能。

六、工程测量中的3S集成技术

3S（GPS、GIS、RS）技术的结合，取长补短，是一个自然的发展趋势， 3S集成不是GPS、GIS、RS的简单组合，而是一种利用现代化技术、遥感技术、定位技术、图像和图像处理技术与计算机于一体，向GIS和RS数字图像处理系统提供足够的数量、精度、可靠性、完备性的空间数据，通过空间分析、预测、决策，确保地理系统问题的优化、系统解决。3S集成是高度自动化、实时化、智能化对地观测系统，并有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能。单纯从软件实现的角度来看，开发3S集成的系统在技术上并没有多大的障碍。目前一般工具软件的实现技术方案是：通过支持栅格数据类型及相关的处理分析操作以实现与遥感的集成，而通过增加一个动态矢量图层以与GPS集成。对于3S集成技术而言，最重要的是在应用中综合使用遥感以及全球定位系统，利用其实时、准确获取数据的能力，降低应用成本或者实现一些新的应用。3S集成技术的发展，形成了综合的、完整的对地观测系统，提高了人类认识地球的能力；相应地，它拓展了传统测绘科学的研究领域。作为地理学的一个分支学科，Geomatics产生并对包括遥感、全球定位系统在内的现代测绘技术的综合应用进行探讨和研究。同时，它也推动了其它一些相联系的学科的发展，如地球信息科学、地理信息科学等，它们成为“数字地球”这一概念提出的理论基础。

第4篇：对地理信息科学的认识范文

关键词：空间信息技术；物联网；技术应用

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）07-0050-03

0 引 言

物联网是指通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。空间信息技术是指采用现代探测与传感技术、摄影测量与遥感对地观测技术、卫星导航定位技术、卫星通信技术和地理信息系统等为主要手段，研究地球空间目标与环境参数信息的获取、分析、管理、存储、传输、显示、应用的一门综合和集成的信息科学和技术[2]。

近年来，在物联网概念及其应用迅速发展的背景下，空间信息技术迎来了应用与发展的新机遇，并逐渐显示出了其在物联网中的重要地位和不可替代的作用。探讨空间信息技术在物联网中的作用与应用，对于促进多方的技术融合与协同发展的必要性日益显现。

1 空间信息技术与物联网的发展概况

1.1 空间信息技术的发展

空间信息技术是当前人类获取并处理大区域地球空间及其动态信息的唯一技术手段。随着科技的进步，空间信息技术无论是在单项技术还是在综合集成上，都得以飞速发展，尤其是在1998年戈尔提出“数字地球”概念后，世界各国均纷纷出台相关的发展策略与长远规划。目前，在空间信息获取上，全球对地观测能力不断增强，人类逐步进入一个多源、多时相、全方位和全天候对地观测的新时代；在空间定位技术上，则以GPS、GLONASS、伽利略和北斗星系统为代表，在静态动态定位精度、运行可靠性以及实时数据上都得以改善与提高；在空间信息分析处理上，GIS作为集地理、测绘、计算机等多学科为一体的交叉综合性学科快速发展，其以空间数据库为基础，进行数据的输入、输出、组织和管理，更关键的是GIS提供了对信息的认识表达、综合分析、理解决策等方面的技术和模型，具有强大空间数据处理与空间信息分析功能，业已成为地球空间信息科学的重要理论内涵与技术手段，是空间信息技术深化应用的核心，并向系统结构化、集成化、网络化、三维化以及智能化等方向发展。

在具体的应用上，国内外相继开展了数字地球、智慧地球、数字区域、数字城市、数字社区等一系列研究。目前的应用已走出军事、测绘等传统领域，进入经济社会发展各个领域，包括资源环境、城乡规划、工程建设、交通、电力、农业、林业、电信、商业、旅游、现代物流等领域以及大众服务行业，并形成了规模强大的空间信息产业[3]。

1.2 物联网的发展

物联网理念最早出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书 [4]。1998年，美国麻省理工大学（MIT）提出了“物联网”的构想。1999年，美国Auto-ID首先明确提出“物联网”概念。2005年，国际电信联盟（ITU）《ITU Internet Reports 2005：The Internet of things》年度报告，正式将“物联网”称为“the Internet of Things”，并对物联网概念进行了扩展 [5]。目前，国外对物联网的研发、应用主要集中在美、欧、日、韩等少数国家。2008年，欧盟智慧系统整合科技联盟（EPOSS）发表《2020的物联网：未来蓝图》的报告。2009年，彭明盛提出“智慧地球”概念，美国总统奥巴马就职后，将“智慧地球”提升为国家层级的发展战略，从而引起全球关注。2009年6月，欧盟委员会提交了《欧盟物联网行动计划》，随后了其物联网战略。日本政府自20世纪90年代中期以来相继制定了e-Japan、u-Japan、i-Japan 等多项国家信息技术发展战略。韩国政府自1997年起出台了一系列推动国家信息化建设的产业政策。我国也在2006年的《国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020年）》中将物联网的核心传感网列入重点研究领域。2009年，总理提出“感知中国”概念，并于2010年《政府工作报告》中指出要加快物联网的研发应用，国家工业和信息化部门也把物联网发展作为国家信息产业确定的三大发展目标之一。

与基础性研究同步，物联网应用研究也取得了一定的进展，在仓储物流、假冒产品的防范、智能楼宇、路灯管理、智能电表、城市自来水网等基础设施、医疗护理、精准农业传感技术的精确应用、智能化专家管理系统、远程监测和遥感系统、生物信息和诊断系统、食物安全追溯系统等领域体现了极大的应用价值，并将发挥巨大的潜在作用。

2 空间信息技术在物联网中的作用

2.1 为物联网系统提供空间认知的基准与标准

当前信息技术的发展，使得人们生活在一个由计算与通信技术构成的信息空间与物理空间共存的空间中。在这个对偶空间中，既有存在从物理空间中获取信息形成信息空间的组成过程，也有从信息空间向物理空间提供信息的反馈过程[6]。物联网系统需要认知物理空间，并促进两个空间的深度融合，而对于物理空间的认知与基准问题则应包括几何、物理和时间基准等内容，这些也恰是空间信息技术研究的基本问题。空间信息技术在确定空间信息几何形态和时空分布上的技术进步与应用发展间接上奠定了物联网系统对于物理空间的认知基准。另一方面，标准化是任何行业发展必须面对的问题，物联网系统由于其自身综合性、交叉性等特点，标准化问题尤为突出。而伴随着空间信息技术发展形成的一系列空间信息标准，包括括数据的格式、精度、质量以及信息的分类编码、安全保密、技术服务等诸多方面的内容可以直接被物联网系统标准化所借鉴，至少在空间数据与信息上可以利用现有的标准化成果。

2.2 为物联网系统提供实时与非实时空间信息

人们接触的信息中约80%和地理位置相关，物联网系统中空间信息更是占据重要地位，空间信息技术则可以为物联网系统提供实时和非实时的空间信息。随着3S技术（RS、GPS、GIS）的进步以及与信息、通信技术的结合发展，现已实现对于目标的实时与非实时分类识别、跟踪定位和监测监管。一方面，随着制图学与空间数据库相关理论与技术的进步，业已形成多层次标准化的基础地理空间数据库，为物联网系统提供了基础地理信息平台，并直接影响到物联网应用的广度和深度[7]。另一方面，RS和GPS也是物联网系统获取相关空间信息的途径之一。其中，RS作为宏观观测地球的手段，其数据的空间、时间、光谱、辐射分辨率不断提高，数据传输与处理的实时性显著增强，并积累了大量的历史数据形成空间影像动态数据库；GPS的定位精度和覆盖范围也不断提升，且从静态扩展到动态，从单点到广域，从事后处理到实时定位，足以为物联网提供高精度的实时定位信息，另外，GPS还可以为物联网系统提供统一的时间信息。

2.3 为物联网系统提供空间数据的分析处理、集成管理与数据挖掘

物联网本意是要将物体与物体通过传感器、网络等联合为有机整体，要将物体的特征特性转换为数据进行信息传输交流，这些数据具有异构、分散、多源、海量和时空动态等相关特性，这给系统的数据处理与管理带来了挑战。物联网系统必须将繁杂的数据进行有效的集成聚合与分析处理，才能保证物体之间的信息交流。作为空间信息技术之一的地理信息技术则是空间信息的存储、处理、分析、管理和应用的核心技术，在数据存储与管理方面，业已形成先进的面向对象数据模型和成熟的空间数据库技术；在数据的分析处理上，GIS有强大的空间数据处理能力，尤其在空间分析能力上更是其区别于其他信息系统的显著标志。

空间分析是为获取和传输空间信息而基于地理对象的位置及形态特征的分析与建模的系列技术，物联网系统的特征要求其具有强大的空间分析能力，以达到对海量空间数据的处理分析、挖掘、推理，并达到智能决策与服务的目的。当前，空间信息技术在数据管理与处理上已从传统的空间数据管理系统逐步向空间决策支持系统转变[8]。为适应物联网的发展需求，空间数据分析与数据挖掘还将向泛空间信息分析、协同实时处理、智能推理、面向公众服务等方向转变[9]。

2.4 为物联网系统提供空间可视化技术

人占据物联网系统中人与物的信息交互的主导地位。有研究表明，人获取客观世界的信息约有80%来自视觉，相对于其它途径和方式，图形图像信息最易被人们直接识别，可视化技术将数据转换解释为直观的图形，从而简化、便捷了人们获取信息的方式与途径。

物联网系统中涉及复杂的多源、多维空间数据，空间可视化理论与技术奠定了其可视化的基础，并在一定程度上提高了人/机、人/物的信息交互效率。此外，GIS的发展已从传统的2维地图发展至2.5维与真3维空间信息系统，其基于空间数据库构建的虚拟环境与情景模拟技术日趋成熟，以数字地球为代表的系统建设也已在应用方向逐渐普及，这些都将在新时代物联网的建设中向广度和深度发展。未来计算机技术与人的思维科学将进一步融合，人也会成为物联网虚拟环境中的一部分，而其大前提则是需要借助空间信息可视化技术以及虚拟现实技术来保证人与物、人与虚拟环境、人与空间信息的交互。

2.5 为物联网系统提供其他相关技术支撑

空间信息技术除了在空间数据的管理、处理、可视化等领域以外，还可以为物联网系统提供很多其他相关技术支撑。例如，在物联网中人与物的物理空间是连续的，而传感器所获取的数据大多为点数据，在获取连续的空间数据上则需要空间信息相关技术的支撑。遥感就是获取大范围数据的最佳手段之一，在物联网系统中，借助其与相关点数据的关联反演也是当前通过点源数据获取大范围连续数据的技术方法。

另外，早在物联网概念出现之前，空间信息技术已有了长足的发展，产生了诸多应用基础平台与相关支撑技术，例如基础地理信息平台、分布式空间数据库平台与技术、移动GIS平台与技术等。在这些平台之上又成功地出现了一系列应用，如导航、智能购物等公众LBS服务，又如数字地球、数字城市等大区域范围的应用。在这样一些应用上，已经出现了物联网概念的雏形，这些已建成以及正在发展的平台为物联网系统的构建奠定了平台与技术基础，很多物联网系统的构建可以基于上述平台，添加物联网的传感器、网络通信、人工智能等技术以实现物联网系统功能，例如冷链物流管理系统等[10]。

3 空间信息技术在物联网建设中的应用

有学者指出物联网的概念脱胎于应用，其相关技术与应用雏形早已出现，物联网的应用领域包括资源、环境、工业、农业、公共安全、交通运输、城市管理、平安家居和医疗健康等等，而这些领域中很多都是空间信息技术传统与新兴的应用领域。在即将来临的物联网新时代中，空间信息技术在这些领域中成功的应用案例和知识积累也将为物联网应用与建设奠定基础。

3.1 空间定位技术应用

空间定位技术自诞生以来，逐渐由军方转向民用，已形成巨大的应用市场，目前较为成熟的应用主要有导航、物流以及各种基于位置的服务（LBS）。在物联网系统中，空间定位技术提供了人、物的空间位置信息，在物联网建设中有着举足轻重的地位并有着广阔的应用市场。例如，人和物的跟踪定位，在安全、物流、远程医疗、LBS服务等相关领域都是不可或缺的，空间定位技术势必被这些领域物联网的建设所应用。

3.2 遥感技术应用

遥感是空间信息技术中最具历史的技术，在地质、资源环境、灾害、区域、城市等调查监测、分析预测方面有着成功的应用。作为一种传感技术，遥感将在这些领域物联网建设与应用中成为系统信息源之一，也必将因其具有低代价大范围连续获取信息的能力而大有作为，尤其是在当前物联网传感器以点信息源为主的情况下，遥感获取的信息恰是物联网建设应用中有待发掘的蓝海领域。

3.3 地理信息系统技术应用

地理信息系统的核心技术涵盖多源空间数据集成、空间信息可视化、空间分析技术、空间数据挖掘和GIS 应用建模等诸多方面[11]，因此，在各领域的物联网建设中，GIS不仅可以提供功能强大的数据存储、处理、交换、分析、管理和应用，还可以提供对空间与非空间信息的认识、分析与数据挖掘、表达和决策的技术和模型。随着物联网研究与应用的深入，出现了物联网与GIS的集成应用[12]，一些物联网的建设也直接基于GIS而设计开发，因此GIS在物联网建设中的应用价值和应用前景也越来越被人们所共识。

4 结 语

从物联网概念的提出，到近年来的快速发展，许多先进理念与科技创新不断出现，但有学者指出物联网还缺乏理论依据和技术支撑，物联网的发展需要传感、网络、计算机以及空间信息技术等相关理论技术的支撑。徐冠华院士曾在国家遥感中心成立15周年纪念会上提到，空间信息技术在过去的几十年里得到了迅速发展，但在产业化和实用化方面还有相当距离，而物联网概念的诞生及其在各领域的发展恰为空间信息技术的应用提供了广阔的市场和发展机遇。因此，清醒地认识空间信息技术在物联网系统建设中的作用及其应用，促进空间信息技术和物联网的集成结合对于物联网及其相关产业的快速发展具有重要的现实意义。

参 考 文 献

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[8] 刘耀林.从空间分析到空间决策的思考[J].武汉大学学报：信息科学版，2007，32（11）：1050- 1055.

[9] 刘耀林.新地理信息时代空间分析技术展望[J].地理信息世界，2011（4）：21-24.

[10] 李清泉，李必军.物联网应用在GIS中需要解决的若干技术问题[J].地理信息世界，2010（5）：7-11.

第5篇：对地理信息科学的认识范文

关键词：ArcView GIS； 体验式教学； 地理教学 ；信息技术

中图分类号：TP434文献标识码：A文章编号：1672-7800（2013）006-0171-03

作者简介：李聪（1987-），女，渤海大学信息科学与技术学院硕士研究生，研究方向为现代教育技术。

0引言

为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》，有关部门制定了义务教育学科课程标准（2011年版），并于2012年秋季开始执行。《地理学科课程标准（2011版）》要求地理教学要重视激发学生的学习兴趣，培养学生独立思考的习惯，鼓励学生大胆质疑并提出观点，为自主学习营造宽松的学习环境。同时，课标建议教学时要注意突出地理学科的特点，灵活运用多种教学方式方法，充分重视地理信息资源和信息技术的利用，注重培养学生学习能力、创新意识和实践能力。因此本文引用ArcView GIS辅助中学地理体验式教学，期望达到课标的要求。 GIS（Geographic information system）是地理信息系统的英文缩写。ArcView是美国环境系统研究所（ESRI）的GIS产品。ArcView拥有任何GIS桌面系统所具有的最大范围的可用功能，具有直观的基于Windows的图形用户界面，简单、易用且包括有附加的在线帮助和全面详尽的文档。

1中学地理体验式教学的现状

目前，中学地理体验式教学在发挥学生学习主体地位和培养学生创新思维的同时也存在一些问题，其问题主要表现在教学情境创设的问题和课堂教学中所遇到的问题两方面。

1.1教学情境创设的问题

第一，教学情境选择的单一或数量的繁多。在情境创设中，很多教师经常会选择视频或者图片作为学生的体验情境，但学生只能从拍摄者的角度去体验地理现象，使学生的体验受到局限，从而导致学生认知过程单一乏味。在教学设计中，有些教师还会走入情境过多的误区。在一堂课的容量中，设计多次不同的体验环节，导致学生只能感受，而没有时间和空间去体验。

第二，教学情境创设的局限。在教学情境创设中，教师常常通过感知语言意境、欣赏图片和观看视频等途径让学生进行想象体验。但是在地理学科中，有些知识距离学生的生活实际太远，大大超出学生的经验范围，仅观看视频或欣赏图片难以使学生在感知上对地理知识形成完整的认识和对地理知识的真正体验，学生学习的热情难以被激发，无法建构自己的知识体系。

1.2课堂教学过程中的问题

在课堂体验式教学的过程中，教师往往忽视学生个体的独特体验，没有注意到不同学生体验的层次性。学生已有的知识经验、知识结构、兴趣爱好等都在一定的程度上存在差异，可能导致他们对地理事物的理解不一致，因此学生获得的体验也各不相同。同时教师忽视了对学生的引导，没有对学生的思维和活动作出及时的评价，教学目标就很难达成，体验活动也就形同虚设。因此这样的体验式教学无法达到教学设定的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维教学目标。

针对中学地理体验式教学的现状，将ArcView GIS融入到中学地理体验式教学中非常必要。

2ArcView GIS用于中学地理体验式教学的必要性

2.1符合中学地理体验式教学的基本要求

中学地理体验式教学最基本的目标是培养学生利用各种学习资源主动建构地理知识、提高学生分析地理现象的能力、促进学生的创新意识和创新能力。中学阶段是学生自主学习能力发展的重要阶段， ArcView GIS提供给学生一种分析解决地理问题和地理现象的工具，使学生在教师的指导和帮助下，自主地利用ArcView GIS进行相关数据的分析、表达、建构地理知识。ArcView GIS的应用将会使以学生为主体的体验式教学得到充分的体现。因此，在中学地理体验式教学中引入ArcView GIS，推进信息技术与学科课程的整合，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育情境和有力的学习工具，提高学生的信息素养，是中学地理体验式教学发展的要求。

2.2适应中学地理新课程改革的基本要求

《地理学科课程标准（2011版）》对课程的基本理念是引导学生从地理的视角思考问题，关注自然与社会，使学生逐步形成人地协调与可持续发展的观念，并强调要着眼于培养学生创新意识和实践能力，倡导多样的地理学习方式，鼓励学生主动学习。

课程的实施，关键在于教师的教学。课标建议教学时要注意突出地理学科的特点，充分重视地理信息资源和信息技术的利用。地理图像、地理辅助软件以及计算机网络等都承载了大量的地理信息，教师要充分利用这些信息载体，丰富课程内容，优化教学情境。ArcView GIS既是教师的教学工具，也是学生的学习工具。因此，ArcView GIS作为一种具有广阔发展前景的信息技术被引入到中学地理体验式教学，符合地理课程新标准的要求。

2.3实现信息技术与课程整合的基本要求

将ArcView GIS与中学地理课程整合，可以理解为把ArcView GIS技术融入到地理课程教学之中。整合强调ArcView GIS要服务于课程，应用于教学；强调学生能够利用ArcView GIS主动建构地理知识；强调根据学生的特征，发挥ArcView GIS的教育功能。ArcView GIS在教师、学生与教材三者之间，将起到桥梁和纽带的作用。教师由知识的传递者转换为学生学习的帮助者、启发者和促进者，教师不再是课堂上唯一的知识源，不再把传递知识作为自己的唯一任务和目的，而是要指导学生获得自己所需要的信息，教会学生如何学习。学生也将从被动接受知识的模式中解放出来，变为学习的主体。

因此，将ArcView GIS应用到中学地理体验式教学中，能够创设教与学的良好环境，让学生真正体验到学习的乐趣，是实现信息技术与地理课程整合的基本要求。

3ArcView GIS用于中学地理体验式教学的优势

3.1优化教学情境，激发学习兴趣

兴趣是学生最好的老师，教师要上好一节课，就必须创设激发学生学习兴趣的教学情境，让学生产生一种迫切想要学习地理知识的渴望。将ArcView GIS用于中学地理体验式教学中，能够提供给学生许多真实的学习情境，可以使地理事物和地理现象直观地显示，使抽象问题形象化、具体化，从而实现地理事物大小、远近、动静、虚实、快慢等的转换。也可以直观、全方位地展现地理事物的全貌以及地理事物的发展过程，揭示地理事物的本质和内在联系。这样的教学情境可以刺激学生多种感官，引起学生的好奇心，激发学生的学习兴趣。

ArcView GIS可以为学生营造生动直观、内容丰富的教学情境，将枯燥的教学内容融知识性、逻辑性和趣味性于一体，极大地提高了学生的学习兴趣，有利于学生空间观念的建立，提高学生对地理事物之间的空间联系的认识，使学生在积极的思维状态中轻松愉快地掌握地理知识。

3.2优化信息传递，培养创新思维

ArcView GIS可以从多方位提供地理教学的相关信息，增大信息传递的速度、密度等，使学生在丰富的信息中不断扩大自己的视野、拓宽知识面。ArcView GIS的数据查询功能，可以让学生详细地查询地理知识的每一个细节内容，方便、快捷、全面地获取地理信息，同时发现适合自己处理信息的最佳途径。丰富的信息能加深学生对地理现象和地理事物的认识，在帮助学生全面、直观地认识地理问题的同时，缩短学习时间，实现高效学习。

运用ArcView GIS提供的学习信息和学习素材，让学生利用信息库中的内容，扩大学生的思路，活跃学生的思维，从而使有限的学习素材，成为无限的学习天地，培养学生的创新意识和创新思维。利用ArcView GIS传递教学信息，有助于课堂教学中师生的双边活动，充分体现了“教师为主导，学生为主体”的教学思想，对于提高课堂教学质量、实现有效教学有积极的作用。

综上所述，ArcView GIS被引入到教学中，充分体现了体验式教学遵循现代教育以人为本的理念，给学生以最大的发展空间。根据课标要求，将培养学生的创新精神和提高学生动手实践能力作为教学中的重点，让学生从中体验知识的真谛和学习的乐趣，由此培养出能适应信息社会的高素质创新人才。

4ArcView GIS在中学地理体验式教学中的教育功能

4.1地理事物和地理现象分布特征及规律的教育功能

在地理体验式教学中，教师可以利用ArcView GIS在空间上显示符合条件的地理要素的功能，帮助学生认识地理空间事物和地理现象；利用ArcView GIS对地理事物的空间分布具有数据查询、分析、表达和显示的功能，辅助教师讲授或学生主动学习某区域自然与人文要素的分布特征及规律；通过地图漫游的功能，可以实现地图比例尺的无限放大或缩小，使教师和学生能够清楚地看到地图的某一个部分的详细情况，从而弥补了教学挂图、课本地图和地图册等教学用图中固定比例尺的束缚。

利用ArcView GIS进行教学或学习，不仅可以探究地理知识领域的宏观内容，还可以利用缩放功能，到微观的领域深入体验学习地理知识。也可对各地理事物和地理现象等地理要素之间的空间关系进行分析，帮助学生掌握地理事物和地理现象等地理要素的分布特征及其空间分布规律，培养学生的空间思维，提高学生分析地理问题、解决地理问题的能力。

4.2数据的组织与管理的教育功能

ArcView GIS将地理数据分成点、线、面等不同类型，并分别归入不同的数据集，每个数据集作为一个单独的图层，每个图层中的数据所对应的地理事物具有相同的特征，ArcView GIS以此实现了对数据分类、分层的管理。将多个图层“透明叠合”即可表达完整的地理信息。图层方便了ArcView GIS对不同特性事物的数据进行管理和应用。

ArcView GIS地图还可以进行复合叠加，并将地图表达的信息灵活动态地显示出来，将几个图层进行叠加组合成一张综合的地图，对地理事物和地理现象分布的特征和规律进行多因素的综合分析，这是教学挂图、课本地图和地图册等教学用图难以做到的。

例如，陆地自然带的分布情况与气候、土壤的分布情况有着密切的联系，但要综合三幅纸质地图对它们的分布特征、规律和相关性进行分析，既复杂又困难。而用Arcview GIS软件分别对陆地自然带、气候、土壤的地图先进行处理，然后将各图层叠加，这样就可以很方便地分析出它们的分布特征及规律，更是一目了然地得出它们的相关性。

4.3空间信息可视化的教育功能

ArcView GIS是对现实世界空间关系的计算机模拟，它使我们对空间上地理事物和地理现象的分布有一个非常直观的视觉感受。ArcView GIS软件对地图的无级缩放和地图漫游功能使学生可以小比例尺查看地图的全图、适当比例尺查看地图的局部、大比例尺查看地图的某一特定部分。

例如，讲授七年级《地图》一节的活动内容时，要求通过比较“中国地图”和“北京市略图”，说明地图表示范围和内容与比例尺大小的关系，并得出结论。使用ArcView GIS地图来展现这两幅地图，能够使学生准确地获得有用的信息，通过在大、小比例尺范围下的比较分析，学生可以很容易、很直观地得出结论：地图的比例尺反映地图表示的范围大小和内容详略程度。

由此可见，ArcView GIS的空间信息可视化的教育功能在揭示地理事物和地理现象的空间关系、提高学生从地图上获取信息的能力、培养和提高学生空间思维能力、建立空间概念等方面是地图册等教学用图不可比拟的。

4.4地理事物空间查询的教育功能

地理事物空间查询是ArcView GIS最基本的功能之一， 可以提高学生的地理空间思维能力和辩证思维能力。主要包括图形与属性的关联查询、复合条件查询两种查询方式。

（1）图形与属性的关联查询。在View1窗口中，选择任意一个区域，系统可以根据鼠标所指的地理事物的空间位置或所选择的空间范围，查出该位置或该范围的地理事物空间实体及其属性，并在属性窗口列表中显示所选择区域相应的属性信息。同样，在属性窗口列表中选择任意一行属性数据，在View1窗口中就会突出显示对应的区域图形。

（2）复合条件查询。复合条件查询，也称SQL（结构查询语言）查询，是一种较为复杂的查询方式，查询的条件并不仅局限于某些地理事物的属性条件、指定的某空间位置或选择的某空间范围，而是它们的综合，是ArcView GIS中利用属性信息查找满足多个特定条件的空间目标的查询方法。

正是借助于地理事物空间查询的教育功能， ArcView GIS才可以完成大量的空间分析方面的教学内容。

5结语

地理空间思维和创新能力的培养是《地理学科课程标准（2011版）》的一个重要教学目标。本文结合新课标的教学理念在中学地理体验式教学中引入了ArcView GIS。作为现代教育技术手段的ArcView GIS以强化学生空间概念、帮助学生处理地理信息、引导学生理解地理事物的空间差异和空间联系为目标，让学生从地理的视角看待地理现象和解决地理问题，以达到教学设定的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维教学目标，实现体验式教学的真正效果。

参考文献：

[1]王叶冬.高中地理体验式教学研究[D].上海：上海师范大学，2010.

第6篇：对地理信息科学的认识范文

【关键词】岩土工程勘察；数字化；GIS；数据库

0 引言

岩土工程地质勘察是工程设计的先决条件，但传统的岩土工程地质勘察资料一般都局限于二维、静态的表达，这种表达描述场地地质空间构造起伏变化的直观性差，不能充分揭示场地地质空间变化的规律，难以使人们直接、准确、完整的理解和感受场地土的物理力学性质变化情况，也越来越不能满足岩土工程的空间分析要求，因此不能很好的服务于工程设计。如何突破传统岩土工程勘察的技术缺陷，如何利用岩土工程勘察资料来推断场地土的区域分布规律，如何利用岩土工程勘察资料来预测场地土的岩土工程性质，是岩土工程界一个古老而又有新意的问题。岩土工程地质勘察数字化主要解决的是岩土工程勘察中场地方域的数字化、场地物性指标的数字化、场地地层的数字化和岩土工程勘察数据库的设计。本文在分析、总结前人理论的基础上，提出了岩土工程地质勘察数字化的体系和具体的实现方法。

1 场地方域的数字化―地理信息系统

地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）是一门集计算机科学、信息科学、地理学等多门学科为一体的新兴学科，它是在计算机软件和硬件支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。一个典型的GIS系统应包括四个基本的组成部分：计算机系统（硬件、软件）、空间数据库系统、应用人员与组织机构和应用模型。

1.1地理信息系统的功能与应用

作为地理信息自动处理和分析系统，地理信息系统的功能与应用贯穿数据采集、分析、决策应用的全部过程，具体可概括为以下几个方面：

（1）数据采集与编辑。即在数据处理系统中将系统外部原始数据传输给系统内部，主要用于获取数据，保证系统数据库中的数据在内容上与空间上的完整性、数据值逻辑一致性等。目前可用于地理信息系统数据采集的方法和技术很多，如跟踪数字化、扫描数字化、遥感等。

（2）数据操作。包括数据的格式化、转换、概化。数据的格式化是指不同数据结构的数据间变换；数据转换包括格式转换（如矢、栅格式的转换）、数据比例尺的变换、投影变换等；数据概化包括数据平滑、特征集结等。

（3）数据的存储与组织。这是一个数据继承的过程，也是建立地理信息系统数据库的关键步骤，涉及到空间数据和属性数据的组织，其关键是如何将二者融合为一体。

（4）查询、检索、统计、计算功能。这是地理信息系统应具备的最基本的分析功能。

（5）空间分析功能。这是地理信息系统的核心功能，也是地理信息系统与其它计算机信息系统的根本区别。地理信息系统的空间分析可分为三个不同的层次。一是空间检索，包括从空间位置检索空间实体及其属性和从属性条件集检索到空间实体。第二是空间拓扑叠加分析，空间拓扑叠加实现了输入特征的属性的合并以及特征属性在空间上的连接。第三是空间模拟分析，包括外部的空间模拟分析 （将地理信息系统作为一个通用的空间数据库，而空间模拟分析功能则借助于其它软件）、内部的空间模拟分析（利用地理信息系统软件来提供空间分析模块）和混合型的空间模拟分析（尽可能利用地理信息系统所提供的功能，同时充分发挥地理信息系统使用者的能动性）。

（6）输出功能。以报表、图形、地图等形式显示输出全部或部分数据。

1.2 地理信息系统在岩土工程勘察中的应用

岩土工程勘察设计一体化系统与地理信息系统虽属于两个不同研究领域，但岩土的工程力学性质具有地理信息的属性，即二者之间存在着一个重要的相似之处，即它们都蕴含着与空间坐标有关的信息。岩土工程勘察设计一体化侧重于在空间信息基础上进行设计、并对设计结果做出分析、评价和决策。它离不开全面的空间信息的支持。而地理信息系统侧重于对各种空间信息的采集、管理和分析。如将地理信息系统技术，应用于岩土工程勘察设计，利用GIS强大的数据采集、管理能力和空间查询、空间分析能力，对岩土工程勘察、设计、施工中获取的大量的、形式多样的信息进行有效地管理和分析，并为设计方案的生成、分析、评价和决策提供全面的信息支持，将为岩土工程勘察设计走向一体化开辟一条有效途径。

将地理信息技术用于岩土工程勘察设计，与传统的岩土工程勘察设计技术相比，具有以下优势：

（1）地理信息系统强大的数据采集和数据处理能力，使岩土工程勘察数据来源更加广泛，数据采集质量更高、速度更快。

（2）勘察设计数据具有内容上的复杂性和形式上的多样性等特点，传统的勘察设计系统对其处理显得无能为力。能够描述和表达复杂的空间实体且对于图形、图像数据和属性数据高度集成的地理信息系统数据库，为全面管理勘察设计信息提供了可能，从而为建立完善的专业设计模型、分析模型、评价和辅助决策模型提供了全面的信息支持。

（3）GIS空间分析功能，如拓扑叠加、缓冲区分析、数字地形分析等，为建立完善的专业设计、分析、评价、辅助决策模型提供了强有力的分析工具。

（4）GIS强大的可视化操作能力，为岩土工程勘察提供一个可视化操作平台。

2 场地地层的数字化―岩土工程建模

所谓模型，就是根据实物、设计图、构想，按比例、生态或主要特征（属性）做成相似的物体或图件，用以显示、展示、揭示一类事物和问题。在岩土工程学科中，岩土工程地质模型，就是依据工程性状，将重要的岩土工程条件，亦可称要素，按实际状态，简明醒目地用图形表示出来，简言之，即工程与地质条件相互依存关系的图示。这种地质与工程结合形式一一模型，能较好地解决了地质与工程的脱节，便于设计人员充分认识与真正应用好岩土工程工作成果，它深化了岩土工程条件的研究，更抓住了影响工程岩土变形或破坏的关键条件，与此同时，还促进地质与工程结合后的岩土变形规律、效应与法则的理性化，在理论与实用的两方面均会得到实质性的进展。

2.1 岩土工程地质模型的特点

（1）确定性

岩土工程地质模型的应用特点是针对工程所涉岩土实体，它一般表现为场地

或地基。岩土工程工作者解释研究的对象是确定的岩体，相应的它的地质模型应

具有确定性，不应当只局限在有限个剖面上。

（2）可视性

可以有多种方式对岩土工程地质模型进行可视化表述，常见的有以下5种：

①三维景观方式。它容许人们从不同角度、不同方位、不同距离观看三维工程地质模型的表面。为了增强模型的真实感，还要加上光照、纹理等效果，给人以逼真的感觉。但它还是只能看到模型的表面。

②掀盖层三维景观方式。在三维景观方式的基础上，想象掀开上覆的盖层看到下伏工程地质界面，其实是第一种方式的变形。

③透视三维景观方式。假象穿透地质体的一些部分，看到内部的工程地质界面，这也可以看做是掀盖层三维景观方式的一种变形。

④切面方式。假象切开工程地质模型，看到地质模型内部的水平或垂直切面上的地质构造形态。由于在二维切面上能方便地进行量算、修改等操作，还可以采用平行切出一系列切片的方式来形象地反映工程地质模型的内部结构，因而它是用二维方式来表达三维模型内部结构的一种理想方式，地质工作中常用的剖面图就是这种方式的原形。在三维模型的支持下，用切面方式能产生很好的二维与三维联动效果，即在二维剖面上的修改将影响到三维模型的形态。

⑤投影等值线方式。将工程地质界面的等高线或界面交线垂直地投影到水平面上形成等值线图，地震勘探层位构造图、矿床标高或厚度等值线图等就是投影方式的原形。使用者可以根据工程地质界面的等高线图对工程地质界面的空间形态有着非常好的把握能力，因此，该方法是传统的用二维方式表达三维模型的重要方式之一。

（3）可修改性

要求工程地质模型具有可修改性是基于以下原因。一是由于勘探的实施获取了新的数据资料，需要对己经建立的地质模型进行细化；二是随着研究的深入，岩土工程师对地质模型有了新的认识，需要修改地质模型；三是利用已建立的地质模型指导进一步的勘探工作。可修改性使人们能对地质模型进行修改和处理，使设想中的东西变成虚拟现实。

2.2 岩土工程地质建模的实现方法

岩土工程地质建模的方法目前采用的主要有表面模型法，表面模型法（也叫数字表面模型）的历史较早，它的基本内容就是通过精确的表示出工程地质体的外表面来表示均质地质体的建模方法。也是目前广泛使用的建模方法。

表面模型法的数据来源是通过测点获得的一系列离散的测点资料，包括测点的几何特征数据和属性特征数据。然后利用数据解释结果重构地质体界面。可以抽象为把一系列同属性的点按照一定的规则连接起来，构成网状曲面片，进而确定整个地质体的空间属性。有很多方法用来表示表面，常用的方法主要有数学模型法和图示模型法。

（1）图示模型法

常用的图示模型法有边界表示法、规则格网法、等值线法、不规则格网法等。

①边界表示法：通过面、线、点等简单几何元素的属性来表示工程地质体的位置、形状、属性，这种方法用来表示简单物体时十分有效。但对于很不规则的地质实体则很不方便，只有再降低精度要求的情况下，才可以使用。

②规则格网法（Grid ）规则网格：通常是正方形，也可以是矩形、三角形等规则网格。规则网格将区域空间切分为规则的格网单元，每个格网单元对应一个数值。数学上可以表示为一个矩阵，在计算机实现中则是一个二维数组。每个格网单元或数组的一个元素，对应一个属性值。

③等值线模型：等值线通常被存成一个有序的坐标点对序列，可以认为是一条带有属性值的简单多边形或多边形弧段。由于等值线模型只表达了区域的部分属性值，往往需要一种插值方法来计算落在等值线外的其它点的属性值，又因为这些点是落在两条等值线包围的区域内，所以，通常只使用外包的两条等值线的属性值进行插值。

④不规则格网法（TIN ） ： TIN模型根据区域内有限个点将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。如果任意点不在顶点上，则该点的数字属性值通常通过线性插值的方法得到（在边上用边的两个顶点的高程，在三角形内则用三个顶点的高程）。所以TIN是一个三维空间的分段线性模型，在整个区域内连续但不可微。

3 岩土工程勘察数据库的建设

岩土工程勘察数据具有多源性和空间性特点，常规关系数据库技术已不能满足人们对这些数据处理的需要，并且岩土工程勘察数据显著的空间特征和复杂的结构属性，使岩土工程勘察成为计算机科学可视化的一个既非常重要又十分复杂的应用领域。如何有效地在数据库系统的基础上利用计算机技术实现岩土工程勘察数据的时空分析、并开展定量结构刻画和空间建模，是摆在当今岩土工程勘察工作者面前的一道难题。值得庆幸的是，随着计算机信息处理技术飞速进步而迅猛发展起来的地理信息系统（GIS）技术，集计算机科学、地理学、地图学、计算机图形学、测绘学、遥感学、环境科学、空间科学、信息科学、管理科学以及数据库技术于一体，以其对空间地理数据强大的储存查询和分析处理功能、鲜明地区别于普通管理信息系统，它将空间数据处理、属性数据处理、空间分析与模型分析等技术与计算机技术紧密结合，展示了极强的空间表现力，它能够对复杂的地球空间数据进行采集、储存、分类、检索查询、刻画表述、分析建模，从而为我们开展相关研究提供了一个不可多得的、多学科集成的基础平台。因此，建立以处理空间数据为特征的岩土工程勘察数据库系统和高效、快捷地岩土工程勘察数据进行采集、储存、分类、检索查询、刻画表述、分析建模等功能的GIS平台是完全可以实现的。

3.1 基于GIS的岩土工程勘察数据库的建设

地理信息系统集数据库、制图、空间分析功能为一体，它的出现为地质领域繁杂的数据管理、多源的成果表达形式和空间数据分析提供了快速、方便、准确的手段。建立正确有效的信息数据库无疑是地质数据分析、研究的重要基础，一个高质量的数据库系统将使系统的功能得到最大限度的发挥。

（1）岩土工程勘察数据库的概念模型设计

岩土工程勘察信息处理系统是一个信息处理系统，信息或数据及其作用在信息或数据之上的处理是系统需求分析的主要任务，即要弄清需要有哪些数据，数据之间有何联系，数据本身有何性质，数据的结构和应对数据进行哪些处理，每个处理有什么逻辑功能。因此，为了把用户的数据要求明确地表达出来，首先在较高的抽象层面上，使用一种面向问题的数据模型（概念性数据模型），按照用户的观点来对数据和信息建模。

（2）数据库建立实现

岩土工程一体化系统的数据有三类：用户输入的原始数据、系统生成的中间数据及最终数据。

原始数据由测点数据组成，而测点数据又由测点几何属性数据（位置）和测点信息属性数据（地层厚度、地层顶面标高、含水率、孔隙度、抗压强度等物性参数）。

中间数据包括根据原始数据系统自动生成的地层层面等值线模型、三维表面模型、剖面模型等，根据这些模型可以生成用户需要的各种图件，还可以进行各种信息查询操作。

最终数据种类繁多，主要是根据用户需要由中间数据生成，包括图形资料（如单孔柱状图、连线剖面图等）和文档资料（如地质勘察报告等）。由于岩土工程的复杂关系，对于岩土工程的数据库管理必须严格遵循时间序列，即遵循原始数据―中间数据―最终数据的关系。

3.2 基于GIS的岩土工程数据库的主要功能

（1）数据输入

数据输入的时候关键是需要注意数据有效性检验和规范化处理。确保进库数据满足实际需要的精度和误差范围。

（2）数据库检索

某一实体的信息包括空间位置数据和属性数据两部分，相应地，数据库检索就可以依据实体的空间位置检索或依据实体的属性进行检索。空间检索包括 “图示点检索”、“图示矩形检索”和“区域检索”，而“条件检索”和“交叉条件检索”则属于属性检索。利用数据库检索这一功能检索和提取数据中的地质信息。

（3）空间分析

空间分析包括以下3个内容：

①叠加分析。包括区对区叠加分析，区对线叠加分析，区对点叠加分析，点对线叠加分析等。

②缓冲区（Buffer）分析。包括点缓冲区分析，线缓冲区分析，区缓冲区分析。

③多层立体叠加。

（4）属性分析

包括为单属性统计分析、单属性累计直方图、单属性累计频率直方图、单属

性分类统计、单属性基本初等函数变换、双属性累计直方图、双属性累计频率直

方图、双属性分类统计、双属性四则运算等。

（5）数据输出

数据库中单表、双表、多表的单项数据、双项数据、多项数据的单向和多向输出和多组合输出。这项功能的完成有赖于上述各项任务的完成程度，其目的是使用数据库中装载的数据来完成某项任务或为某项任务提供数据。

4 结论与建议

本文主要论述了基于GIS的岩土工程数字化系统涉及到的相关理论知识，如地理信息系统理论、地质统计学、土性相关距离理论、地质建模技术、岩土工程数据库技术等，在此基础上，对基于GIS的岩土工程数字化系统进行了研究，提出以下建议：

1、在岩土工程建模中没有考虑断层、透镜体等地质现象的影响，岩土工程

地质模型有一定的局限性。为解决此问题，其中重要的环节是获取研究区域关于

这方面的实际资料，通过知识反馈不断来修正工程地质模型。

2、将研究区域当成一个统一体来看待的，没有区分不同地质单元的差别，如河流、湖泊与陆地的差别，这个问题的解决，应当通过划分区块，将不能统一对待的区域从研究区剔除出来。但这样做，会引起另外一个问题，就是研究区域在平面上就不是连续的，在插值计算时会有突变现象发生。对此问题的研究有待加强。

3、在地质物理力学性质指标的统计计算中是将研究区域作为一个区域体来看待的，而实际上往往是一个大区域在物理力学性质指标上可以划分为几个小区域。对此问题的解决首先确定小分区的边界，然后对每个小分区单独进行统计。

作者简介：赵斌，男，1982年生，2006年7月毕业于沈阳农业大学水利学院，毕业后于辽宁省第五地质大队工作，现主要从事岩土勘察工作。

参考文献：

[1]钟登华，刘东海.工程可视化辅导设计理论方法与应用[M].北京：中国水利水电出版社，2004.

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[3]沈芳，黄润秋.地理信息系统与地质环境评价[J].地质灾害与环境保护，2000，27（2）：6-10.

[4]方海东，施斌，王宝军.GIS在环境岩土工程中应用的回顾与展望[J].桂林工学院学报，2001，21（4）：371-375.

[5]肖斌，赵鹏大.地质统计学新进展[J].地球科学进展，2000，15（3）：293-295.

[6]谭晓惠，王建国.土性相关距离计算方法的分析探讨[J].合肥工业大学学报，2004，27（11）：1420-1421.

[7]李永兵，陈旭瑞，胡俊峰.基于GIS的地质数据库系统研究现状和发展趋势[J].地球科学进展，2002，24（3）：122-129.

[8]栾骏，唐新军，严和平.工程地质勘查信息系统的设计与开发[J].新疆农业大学学报，2002，25（1）：56-56.

第7篇：对地理信息科学的认识范文

关键词：地理信息系统 GIS 地质灾害 评估 应用

中图分类号：P208；P694 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0009-02

当前我国对地质灾害的研究越来越重视，与此同时，对地质灾害评估的研究也越来越向高准备、高要求、高预测以及高防治的方向发展。其中，新兴的GIS作为当前在地质灾害评估研究中应用最广泛的信息系统。做好地理信息系统在地质灾害评估中的应用研究就显得尤为迫切和重要。

1 GIS及地质灾害评估概述

1.1 认识GIS及地质灾害评估

GIS即地理信息系统，它是一门集信息科学、空间科学和地球科学为一体的综合技术学科，它实现了遥感技术、计算机信息工程以及现代地学理论和方法的有机结合。作为一种基于数据库系统、地理信息的空间分析以及地图可视化的计算机系统。它是有效表达、处理以及分析与地理分布有关的专业数据，并为人们提供了一种快速展示有关地理信息和分析信息的新的手段和平台。GIS的主要功能有：数据采集和提取、转换与编辑、数据集成、数据的重构与转换、查询与检索、空间操作与分析、空间显示和成果输出及数据更新等。

地质灾害灾情评估是指对地质灾害活动程度及破坏损失情况进行评定估算的工作，对于有发生可能但尚未发生的地质灾害，地质灾害评估是预测评价地质灾害的可能程度。地质灾害的评估内容包括如下两点：一是分析评价地质灾害活动的危险程度和地质灾害危险区受灾体的可能破坏程度，即地质灾害的危险性评价和灾害区的易损性评价。二是在做出地质灾害的危险性评价和灾害区的易损性评价基础上进一步分析预测地质灾害的预期损失，即进行地质灾害的破坏损失评价。其中，地质灾害评估的基本目的是通过综合指标或单项指标定量化反映地质灾害的破坏损失程度和主要特点，从而为相关部门规划、部署和实施地质灾害防治工作提供科学依据。

1.2 GIS在地质灾害研究中的应用现状分析

当前GIS在地质灾害研究中的应用主要有以下三个方面：一是利用GIS开展的地质灾害的评价和管理。通过建立基于GIS的地质灾害空间信息管理系统可以对某一特定空间分布的地质灾害调查资料以及空间分布特征信息等进行评价和管理。二是利用地GIS可以实现地质灾害的危险性分区，通过评价地质因素之间相互作用的复杂性，以及由于各种地质因素本身的不确定性，对研究区运用恰当的数学分析模型进行地质灾害危险性等级的划分，从而为地质灾害的管理和防治提供科学依据。三是GIS在与地质灾害相关的专家系统中的集成应用。其中，在集成的专家系统中，GIS主要负责时空数据的管理，利用专家知识和空间目标的事实推理，在进行空间分析的基础上实习灾害危险程度的自动判定，从而可以实现区域地质灾害的动态管理。

2 GIS应用于地质灾害评估的研究方法

应用GIS技术的基于多源数据和面向突发性自然灾害应急响应的地质灾害风险快速评估研究方法是当前我国政府部门在地质灾害风险管理中应用的最为广泛的地址灾害评估研究方法，该方法的应用为政府及地方社会应对各类突发性自然灾害的救灾、减灾等提供了有效的信息保障和科学的决策支持。该研究方法主要包括GIS数据准备、格网数字高程模型的构建以及地形因子的提取三个方面的内容。

2.1 GIS数据准备

在进行灾害研究及评估前需要准备多项数据，主要是野外实测CAD数据的整理，然后提取CAD数据中的高程点数据为.dat文件。将该.dat文件作为研究的基础数据，后面所有的应用分析都是基于野外实测CAD数据进行。CAD数据的处理软件有多种，其中GIS数据准备常用的软件主要有ArcGIS、MapInfo、MapGIS、TopMap、GeoBean等。

2.2 格网数字高程模型的构建

数字高程模型（DEM）区域地形的基础信息之一，是赖以构建区域地形型和进行各种地形研究的基础信息。数字高程模型是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布。它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。而格网数字高程模型是把DEM覆盖区划分成规则格网，每个网格大小和形状都相同，用相应矩阵元素的行列号来实现网格点的二维地理空间定位，第三维为特性值，可以是高程和属性。以MapGIS软件生成的格网DEM为例。在MapGIS工作平台下，利用该软件的强大地形分析功能模块DTM分析模块，采用基于距离幂函数反比加权网格的离散数据网格化方法，生成GRD地形数据。

2.3 地形因子的提取

地形因子的提取是指研究区坡度与坡向的提取。而坡度就是指GRID中像素高程值的变化率，分别用0～90度来表示，每一定的度数间隔采用不同的颜色表示。坡向是指GRID中每个像素面的朝向，范围为0～360度，其中0度代表北，90度代表东等。

3 GIS在地质灾害评估过程中的实际应用案例分析

3.1 研究区域概况

陕西省府谷县新区地处陕、晋、蒙三省（区）交界处，渭北黄土高原沟壑区，以丘陵、山地地貌为主，总的地势是西北高、东南低，海拔高度在780～1426.5 m之间。区内属中温带半干旱大陆性季风气候，温差大、降水变化明显。旱、涝、霜、雹自然灾害加之沟壑地形结构，为地质灾害创造了有利条件。而不合理的人为开挖和填埋等活动更加重了该区地质灾害恶化的程度，境内地质灾害频发。因此该区迫切需要进行地质灾害预报防患于未然。根据府谷县新区地质灾害评估的需要，通过建立以GIS技术为基础的、用于地质灾害评价的空间分析模型，调查、分析评估区内潜在的地质灾害、工程建设可能引发或加剧地质灾害及其危险性，以及工程建设和建成后可能遭受的地质灾害及其危险性，进行地质灾害危险性预测评估，对地质灾害的风险评估意义重大。

3.2 基于GIS的三维地形图的描述

三维地形图是遥感、地理信息系统、三维仿真等高新技术的结合。它主要以一种三维电子沙盘的形式反映研究区的地形起伏情况，根据高程的不同赋予不同颜色值，制作出三维地形图，用以表达不同的地形起伏情况。其中，研究区的三维地形图如图1所示。

3.3 标高分析图的生成

标高分析图是由若干离散高程数据通过空间数据差值生成的地理曲面数据（.GRD格式数据），然后进行等值线分析产生的。经过分层设色后，不同高程的范围值被赋予一定的高程数据，显示不同的颜色值，来反映不同的地形起伏情况。其中，研究区的标高分析图如图2所示。

3.4 基于数字高程模型的坡度分析和坡向分析

坡度是描述地形特征信息的重要指标，它能够间接表示地形的形态起伏和结构特征，并且反映地貌坡面的倾斜程度。坡向作为描述地貌特征的重要参数，它反映坡面所面对的方向，也是通过数字高程模型（DEM）计算得到的。其中，研究区的坡度分析和坡向分析分别如图3和图4所示。

3.5 地质灾害的危险性评价

经过上述的地质灾害评估，可以发现陕西省府谷县新区地形复杂，以及存在滑坡、泥石流等地质灾害的潜在危害性较大，对于该地区农业、交通、经济等埋下隐患；在新区存在潜在的地质灾害、相关工程建设和建成后可能引发或加剧地质灾害及其危险性，地质灾害及其危险性，当地的相关部门需要结合评估结果提供科学有效的防治措施。

4 前景与讨论

当前GIS在地质灾害研究中应用的非常广泛，将GIS技术应用于地质灾害评估的中，可以成功进行地形分析，通过制作各种地形分析图，给地质工作者提供了地形分析的数据，从而能够使地质决策部门更好的掌握研究区可能出现的地质灾害状况。

由于预测地质灾害系统是一个复杂的过程，基于GIS的计算机技术也在不断革新。本文的思想技术方法可以为相关课题提供框架路线，相应的评估方法和应用手段还需进一步探讨和研究。

参考文献

[1] 罗培.基于GIS的地质灾害风险评估信息系统探讨[J].灾害学，2005，12（20）：57-59.

第8篇：对地理信息科学的认识范文

关键词：市政；道路建设；软基加固

中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：

一、引言

工程测量通常是指在工程建设的勘测设计、施工和管理阶段中运用的各种测量理论、方法和技术的总称。随着空间技术、计算机技术、电子学、激光技术等相关学科的不断发展，工程测量在其定义、服务领域、测量设、技术手段等方而都发生了根本性的变化。工程测量学随之与新兴的信息技术相结合，数字化成图、GPS、GIS、RS、3S集成等测绘新技术在工程测量方面广泛应用，为地质、交通、水利电力、能源、航天和国防等各种部门提供了优质、高效的测绘服务。

二、工程测量中测绘新技术的应用

1.工程测量中的全球卫星定位技术(GPS)

GPS是一种可以定位、实时跟综的导航卫星系统，用在工程测量上可以测距、测时，并根据测定数据进行空间交会定点，然后通过网络向各用户提供实时、连续、高精度的三维坐标、距离、速度和时间信息。全球定位系统GPS具有全供球性、全天侯、连续性、实时性导航定位和定时功能，能为各类用户提精密的三维坐标、速度和时间。单点导航定位与相对测地定位是G PS应的两个方而;对常规测量而言相对测地定位是主要的应用方式。GPS测地型接收设备是实现测地定位的基本条件，接收机有单频与双频之分，双频机能以L2观测值修正电离层折射影响，最适宜于中、长基线(大于20 km)测量，具有快速静态测量的功能，可升级为RTK功能;单频机适宜于小于20 km的短基线测量，对于一般工程测量具有良好的价格比。RTK系统由GPS接收设备、无线电通讯设备、电子手薄及配套设备组成，整套设备在轻量化、操作简便性、实时可靠性、里米级精度等方而的特点，完全可以满足数据采集和工程放样的要求。鉴于GPS系统在轨卫星数有限，在对空通视受遮挡的条件下，不能保证正常解算，影响定位的精度和可靠性。实践表明，单频GPS系统由于多环境的制约，存在着很大的局限性。随着俄罗斯的全球导航卫星系统(GLONAS)的不断完善，利用GLONASS来改善GPS性能的双星座系统(GLONASS+GP}已由美国Ashtech公司研制成功，这种全天候、全地域、高精度的系统为用户提供了更为完善的接收设备。

2.工程测量中的地理信息技术（GIS）

地理信息系统(简称GIS)作为获取、整理、分析和管理地理空间数据的重要工具、技术和学科，得到了广泛关注和迅猛发展。尤其是近些年，GIS更以其强大的地理信息空间分析功能，在GPS及路径优化中发挥着越来越重要的作用。GIS地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。

GIS已成为多学科集成并应用于各领域的基础平台和地学空间信息显示的基本手段与工具。其技术优势不仅在于它的集地理数据采集存储、管理、分析、三维可视化显示与成果输出于一体的数据流程，还在于它的空间提示、预测预报和辅助决策功能。目前，G IS不仅发展成为一门较为成熟的技术科学，而且已经成为一门新兴的产业，在测绘、地质矿产、农林水利、气象海洋、环境监测、城市规划土地管理、区域开发与国防建设等领域发挥越来越重要的作用。采用GIS,数据库、内外一体化测ICI、扫描矢量化及全数字摄影测量等技术，为专业信息系统提供及时、准确、标准化、数字化的基础空间信息，以建立各类专业信息系统，从而实现管理的科学化、标准化、信息化。

3.工程测量中的遥感技术(RS)

遥感技术(RS)由于大而积的同步观测、时效性、数据的综合性和可比性及经济性等优势，得到快速的普及，多光谱航空摄影和高分辨率的遥感卫星将成为对地观测获取基础地理信息的重要手段。各种中小比例尺地形图都可以利用遥感影像来获取，为应用于工程测量领域的城市基地形图、地籍图以及各种大、中、小比例地形图的快速更新提供了I一分便利的方法和手段。遥感技术的优势在于观测的现实程度增高，效果增强，数字的系统分析与组合的程度变高，而价格相应减少，因此迅速掀起技术应用的革命。采用多光谱航空摄影和高分辨率的遥感卫星，进行对地观测、获取基础地理信息。各种中小比例尺地形图都可以利用遥感影像来获取，每一个在卫星掌控之内的地形的缩略图都将充分展不，为建设提供地形图，各种比例都能实现，从宏观到细节都能充分反应，观察效果越来越好

4.工程测量中的3S集成技术

3S

5.工程测量中的摄影测量技术

摄影测量技术实际上就是通过摄影的方式来将目标物的信息采集的一种技术，随着科学技术的不断进步，当前的摄影测量测绘技术已经逐步发展到了数字化的摄影测绘阶段，它主要是利用影像处理和计算机技术对影像进行测绘，将大量的测量从外业转移到室内，不仅精度很高，而且具有很高的速度，在一些人日比较密集的地区，利用该技术能够高效地形成大而积成图，为城市的建筑工程和城市规划等提供良好的指南。摄影测量技术在测绘工程测量中的应用，大大提高了工程测量的精确度和速度，同时也节约了大量的人力和财力，实现了工程建设成本的节约，为工程建设的发展起到了良好的促进作用。

6. 工程测量中的地图数字化测绘技术

实现各样的GIS工作，把原来的图案变成数字形式，进而带来大量的工作内容，并在投入和人员的配置上都花费很多，对于存在的己经成型的纸上地图，如果它的精度过关，而具有可用性，则使用扫描等数字办法把其数字化，并在电脑中处理。经过修补和扩充等成为可利用的地图，当前有手扶跟踪数字化和扫描矢量化两大类仪器，针对大比例尺地形图，大多数扫描矢量化软件对信息的自动识别效果较高，效率高，还原成都好，能够实现数字化处理

7. 工程测量中的信息化测绘技术

信息化测绘技术的发展是我国测绘技术实现了由传统测绘向数字化测绘转化和跨越之后进入的又一个新的发展阶段，在技术上和效率上都有了新的提高，它代表着我国测绘技术发展在进入新世纪后现代化建设总的战略方向。信息化测绘技术的最本质的特征就是可以实现随时随地的地理信息服务，能够为工程测量提供极大的帮助。信息化测绘技术中的前沿技术如现代坐标基准构建技术、新型网络RTK技术等，在工程测量各方而的应用，使得工程测量的准确度不断提高，同时信息化测绘技术在生态建设、节能减排、新农村建设等方而的广泛应用，为国家和人民带来了巨大的经济效益和社会效益，也极大的提升了我国的综合国力，实现了国家和社会的可持续发展。

三、对我国未来测绘新技术应用的展望

伴随着我国国民经济持续快速增长，工程测量事业也得到长足发展。目前我国已全面进入数字化测绘技术快速发展阶段，但距离信息化测绘技术的发展还有一定的距离，因此，在此后的经济发展过程中，一定要加强对信息化测绘技术的研究，以促进信息化测绘技术的应用和发展，使我国尽快进入信息化测绘技术发展阶段，朝着测晕内外作业一体化，数据获取及处理自动化，测量过程控制和系线行为智能化，测量成果和产品数字化，测量信息管理可视化，信自共享和传播网络化的趋势发展，其发展特点可概括为精确、可靠，快速、简便、连续、动态、遥测、实时。测绘技术代表了先进的科学技术发展水平，不仅为我国国民经济的发展提供了重要的发展方向和科学依据，也为工程测量提供了准确及时的勘测信息。不断创新，提供更为精确科学的信息探测数据，让测绘新技术成果普及到我国的每一项工程建设当中，逐步提高我国的综合国力。

4.结束语

随着测绘新技术的不断进步和在工程测量中的应用，我国工程测量技术日渐成熟，推动了测绘工程建设的发展，开创了工程测量发展的新时代，为国家和人民带来了更大的经济效益和社会效益。测绘技术还在不断的探索和发展当中，在未来的工程测量中，必然会有更多的测绘新技术应用到工程测量中，更好的促进工程测绘的发展。但是我们也应该认识到，我国测绘技术发展还很不平衡，无法满足国民经济建设发展和社会进步的需要。我们应当探索和发展测绘新技术，充分利用CPS技术、GIG技术、数字化测绘技术、摄影测量技术、RS技术、3S集成技术等先进技术和设备，使测绘工作向测量内外作业一体化、数据获取及处理自动化、测量过程控制和系统行为智能化、测量成果和产品数字化、测量信息管理可视化、信息共享和传播网络化的趋势发展。

参考文献：

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第9篇：对地理信息科学的认识范文

>> 基于夜间灯光数据的城市化研究进展 基于DMSP/OLS夜间灯光数据的城市经济发达程度关研究 基于DMSP―OLS夜间灯光数据的中国城市扩张规律研究 数据地图在地理教学中的应用 GIS在地理教学中的应用 地图在地理教学中的应用 提问在地理教学中的应用 “案例”在地理教学中的应用 诗词在地理教学中的应用 古诗在地理教学中的应用 MapInfo在地理教学中的应用 浅析灯光设计在会展中的应用 灯光设计在园林景观中的应用 灯光设计在娱乐空间设计中的应用 PLC在舞台灯光控制中的应用 LED灯具在电视灯光中的应用 地理图表在区域地理教学中的应用 乡土地理在地理教育教学中的应用 浅析“地理地图”在地理教学中的应用 浅论地理插图在地理教学中的应用 常见问题解答 当前所在位置：l）进行下载，和 Landsat TM 遥感卫星相比，不需要选取轨道号、日期等信息，方便地理教师进行下载。

（二）夜间灯光数据的缺点

事物都有两面性，有优点，就会有缺点。DMSP 夜间灯光数据也有缺点，首先，DMSP 夜间灯光数据的分辨率不是很高，只有 1 km，这就限制了 DMSP 不能应用于高精度的图像展示，只能展示空间范围较大的地理信息，比如省域、全国范围、全球范围。其次，DMSP 夜间灯光数据是非辐射定标数据，简单来说，就是数据存在着一些误差和缺陷，需要通过一些校正方法对数据进行校正才能更好地使用，但是 DMSP 夜间灯光数据在地理教学中的应用主要是图示作用，并不是运用于严谨的科学研究，对它是否进行校正可以根据教师的地理信息系统技术是否娴熟来决定，也受教学环境和教学目的所影响。

二、夜间灯光数据在地理教学中的应用

（一）GDP 空间化的操作步骤

首先是数据的准备，在互联网相应网站和广西统计年鉴中得到 2013 年DMSP 夜间灯光数据、广西的县级和市级行政区界线、面的 shp 格式数据以及2013 年广西各县市区的 GDP 数据。利用 Arcgis 软件平台的区域分析功能得到每个县市区的夜间灯光亮度值，将数据导入到 Excel 表格和对应的各县市区 GDP 进行一元线性回归，得到回归方程的系数，再利用 Arcgis 的栅格计算器的乘法功能得到广西的 1 km*1 km 分辨率的 GDP 空间化图像。如果追求更准确的数据可以利用增强型植被指数（EVI）对 DMSP 夜间灯光数据进行饱和校正，然后再进行提取数据和 GDP 进行线性拟合，最后再通过系数调整校正得到更准确的 GDP 图像。

（二）GDP 在空间上的分布的教学展示

根据上述步骤，就可以得到广西GDP 空间化的结果。虽然 GDP 在空间上的差异可以县级、市级、省级作为地理单元在地理信息系统上展示出来，但是还是不能确定 GDP 在空间上的具置，给学生的展示效果欠佳，基于夜间灯光数据的 GDP 空间化突破了行政界线的限制，能直观地展示 GDP 在空间上的确切位置，有利于加深学生对于 GDP 来源以及分布的理解，为下一步对 GDP分布影响因素做进一步的深入分析做好准备。根据广西 GDP 空间化结果图，可以在课堂上引导学生观察哪个市的 GDP 最多？市辖区的 GDP 和县级的 GDP 有什么差异？广西的 GDP 在空间上的分布有什么规律？在地理教学中，特别是传统人文地理教学中，GDP 空间的分布、大小排名只是借助文字或者表格给学生展示，缺少地理空间上的识别教学，通过夜间灯光数据的 GDP 空间化成果，可以培养学生识图能力和加深对 GDP 空间分布的理解。以广西为例，在以夜间灯光数据为基础制作的广西 GDP 空间化图像中，引导学生观察制作的广西 GDP空间化专题地图的图例、行政界线和行政区名称，依据 GDP 空间化图像中栅格的多寡来判断 GDP 的排名依次如下：从市级行政区域而言，南宁市>柳州市>桂林市>玉林市>梧州市>百色市>钦州市>贵港市>北海市>崇左市>来宾市>河池市>防城港市>贺州市；从县市级行政区域而言，南宁市辖区>横县>武鸣县>宾阳县>隆安县>上林县>马山县。这比简单地看表格中 GDP 数字更加直观，更加容易理解。

（三）地形对 GDP 的分布影响的教学展示

在 GDP 排名中，南宁市 GDP 第一，柳州市次之，桂林市排在第三，西北部的百色市和河池市的 GDP 最少。这样的分布是受什么影响呢？在 Arcgis 平台上将高程和广西 GDP 空间化结果图叠加，得到广西高程与 GDP 空间化叠加图，可以很明显地看出地形对 GDP 的影响。之前的GDP 大小排名只能做到“识图”，也就是认识地图，通过叠加图则能做到更深一步的“析图”――解析和分析地图。同样以广西为例，引导学生识别高程、GDP空间化图例、行政界线和行政名称，可以发现：从省级行政范围而言：南宁市的GDP 主要集中于海拔 200 m 以下的南宁盆地，柳州市、桂林市、玉林市、梧州市、北海市等东南部城市 GDP 都分布于海拔 200 m 以下的平坦地区，西北部山区的河池市、宜州市市区和百色市市区 GDP 都分布于海拔 200 m 以下的平坦谷地，而河池市和百色市的县级 GDP 几乎都分布于平均海拔 200-1000 m 的喀斯特山区。在教导学生“识图”之后，就要引导学生思考为什么GDP都分布于海拔较为平坦的区域，这就是一个“析图”的过程，通过不同地貌区域的 GDP 对比，可引导学生得到以下结论：相比平原地区，喀斯特山区典型的峰林、峰丛洼地地貌导致百色市和河池市大部分地区耕地较少，平坦地方较少，对交通路线的建设，工农业的发展都受到极大的限制，这就是西北部山区的百色市和河池市 GDP 排名落后的重要原因之一；从县级区域，南宁市内的 GDP 排名是：南宁市辖区 GDP>横县 GDP>武鸣县 GDP>宾阳县 GDP>隆安县 GDP>上林县 GDP>马山县 GDP，从叠加图上可以发现，这和各个县市级行政区域的平均海拔 200 m 以下的土地面积有极大关联。从图上明显看出，平坦区域土地面积大小排名如下：南宁市辖区所在的南宁盆地>武鸣县盆地>宾阳县平原>上林县丘陵>马山县喀斯特山区，同样可以得出：平原或者盆地地区的GDP>丘陵或者山区 GDP。这些因素的分析，教师可以在课堂上结合广西高程与 GDP 空间化叠加图对学生进行提问、抢答或者其他扩展教学活动。

（四）交通对 GDP 的分布影响的教学展示

除了可以展示地形对 GDP 分布的影响，还可以展示交通对 GDP 的影响分布。通过 Arcgis 将交通路线，主要是公路和铁路叠加到广西高程与 GDP 空间化图像上，就得到高程、GDP 空间化结果与交通路线叠加图。从叠加图上看，市辖区交通线路数量>县级行政区交通线路数量，交通线路越多，交通越发达，这和之前展示的市辖区 GDP>县级 GDP的趋势是一样的，说明了交通对 GDP 的分布呈现正相关关系；从地级市范围而言，交通路线排名如下：南宁市>柳州市>桂林市>玉林市>梧州市，这和 GDP 的排名分布也是一致的，可见交通对 GDP 的巨大推动作用；从更大的区域而言，西北山区（河池市和百色市），虽然有公路和铁路经过，但是受到喀斯特峰林、峰丛等地貌的影响，大型交通路线对当地的县级行政单元资源、人口的辐射作用和经济带动作用相对较弱，东南部较平坦，海拔较低，地形开阔，有利于交通路线的辐射，有更多土地发展工农业。最后得出结论：东南部经济发达和西北部山区的相对落后，这些都是地形、交通路线等多种因素的综合作用。地理教师可以参照以上这样的案例讲解在课堂上培养学生综合思考的思维模式。

经过上文分析，可以得到以下结论：夜间灯光数据量小，信息量大，处理比较简单，适合中学地理教师发掘利用来进行地理教学，特别是人文地理方面的教学。除了利用夜间灯光数据进行简单的GDP 空间化以外，夜间灯光数据还可以进行城市建设用地的提取、人口的空间化等地理要素的分析和处理，再结合高程、交通路线等数据的叠加可以激发学生对地理教学的兴趣，同时加深学生对地理这一门课相关内容的理解。随着地理教师教学水平以及电脑信息技术的不断进步，不久的将来可以引入更多有助于教学的遥感数据，使地理教学更上一层楼。

【参考文献】

[1]苏泳娴，王重洋，张虹鸥，陈修治，林 晖，许喜逢.基于DMSP/OLS夜间灯光数据提取城镇建设用地的邻域分析法[J].热带地理，2015（2）

[2]杨 妮，吴良林，邓树林，张 超.基于DMSP/OLS夜间灯光数据的省域GDP统计数据空间化方法―― 以V西壮族自治区为例[J].地理与地理信息科学，2014（4）