地理信息科学定义精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇地理信息科学定义，期待它们能激发您的灵感。

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1（略）

国内在环境信息科学的一些主要论题包括环境信息系统、环境遥感、环境模型、环境可视化、环境信息处理等方面都开展了一些研究工作。20世纪90年代以来，环境信息化发展迅速，特别是从上至下的各级政府主管部门环境信息系统的建设极大地推动了这一工作的进展，环境地理信息系统则已成为实现环境信息化的主要途径。地理信息系统在环境领域的应用，正在从初期的信息管理、环境专题制图发展到Gls与环境模型集成陈9]、35技术集成的多媒体环境系统、基于Gls的环境污染扩散模拟t‘’，‘“1、基于GIS的环境治理决策支持系统等。遥感技术在环境科学与工程领域有着广泛应用，一些主要领域包括大气污染遥感、水环境遥感、固体废弃物遥感监测、城市热岛效应与热环境监测、植被遥感、景观格局遥感监测、海洋环境监测等。环境建模与模拟一直是环境工程研究的重要内容，一方面，各种数学模型、物理模型、统计模型在环境信息科学中得到大量应用，另一方面，基于环境过程机理的计算机模拟模型、元胞自动机(CA)模型、智能体(Agent)模型等也在环境领域受到重视。数据挖掘与知识发现是从海量数据库中挖掘和提取对决策分析有用的、先前未知的隐含模式和规则的过程，笔者在1999年即面向环境信息化与数据挖掘技术的发展，试图将二者结合，提出“环境数据库中的知识发现”并进行了初步研究。可视化是表达和传输环境信息有效的形式，通过三维可视化、三维模拟实现环境现象、过程的真实感表达，能够更加逼真地传输环境信息。近年来，虚拟现实技术在环境科学与工程领域的应用中受到了研究人员的重视卿]。“虚拟地理环境”是虚拟现实技术支持下地球科学研究的创新平台，依托这一平台，能够进行环境科学与工程相关的理论研究、技术开发、工程实践、模拟决策等活动。针对环境信息技术集成应用的趋势，聂庆华提出了“数字环境”的概念，数字环境是环境信息化的过程和结果，是三维显示的数字虚拟环境，包括环境信息数字化、环境信息传输网络化、环境分析模型化和环境空间决策的智能化、环境过程和管理可视化。尽管国内目前在环境信息科学各个分支方向的研究非常活跃，但缺乏整体性、系统性的认识和探讨。本文在分析环境信息科学研究进展的基础上，基于环境信息流和信息分析处理构建了环境信息科学的体系结构，并以煤矿区环境监测治理与管理为例，全面分析了环境信息科学理论、方法与技术的应用，以期促进环境信息科学研究及其在构建和谐社会、推进可持续发展中的应用。

2环境信息科学的体系结构及其在煤矿区的应用

2.1环境信息科学的体系结构尽管环境信息科学的概念提出已有近20年的时间，但从目前国内外研究的现状来看，对于环境信息科学的概念、学科体系还缺乏明显的定义。已有的一些环境信息科学研究计划中界定的范畴也不尽相同。因此，从促进环境信息科学研究的视角出发，首先需要对环境信息科学的体系结构进行界定。HuangGH等川提出的环境信息科学的构成要素及相互之间的关系见图l，这是当前引用较多的环境信息科学体系结构。由图1可见，环境信息科学是多学科集成的领域。传感器综合技术和通信技术的发展使得大尺度地面采样技术成为可能，处理不同特征、尺度和复杂性问题的模型综合成为新的挑战，包括不同模拟、优化、评价模型以及相关信息技术与平台的合并，不同技术输人与输出之间的联接，社会经济因子的量化，以及大尺度集成模型的解算策略。在此基础上，HuangGH等「‘〕提出基于环境信息科学研究的环境决策支持系统计算机系统，其结构（图略）USGS的研究报告’)中，将环境信息科学定义为:环境信息科学是为加强对不同复杂程度的环境现象的理解，并提出新的认识的，集成物理、生物学、计算机和信息科学的多学科方法的研发、试验和应用的学科。不同定义都强调环境信息科学的多学科交叉、以信息技术为支持、解决复杂环境问题的特点。Huang等川的观点显然更强调以遥感、地理信息系统和GPS技术为基础的空间信息技术与环境科学和工程的交叉，而USGS的定义则重点强调了现代计算技术、人工智能等在环境领域的应用，特别是USGS在其未来环境信息科学发展规划中重点强调了计算智能等技的应用。基于以上观点以及国内外研究的进展，结合我们的研究实践与认识，以环境信息流和环境信息处理分析为主线，可以构建环境信息科学的体系结构及主要技术方法（图略）。环境信息科学的理论基础来源于面向环境科学与工程领域需求的多学科理论交叉，技术支持在于面向环境信息流的多技术手段集成，最终通过不同学科领域方法模型的综合，实现环境科学与工程各个阶段、各个过程的目标和任务。因此，需要从多学科理论交叉与多技术手段集成的角度推进环境信息科学研究。

2.2环境信息科学在煤矿区综合应用的研究从一定意义上来讲，环境信息科学并不是一门独立存在的新兴学科，而是诸多学科的交叉和集成。不同学科在研究过程中，特别是遥感与地理信息系统应用、资源环境规划与城乡管理、环境影响评价、信息科学、计算机技术等领域都从不同的角度开展着与环境信息科学密切相关的内容，这些学科的研究成果是促进环境信息科学发展的基础和关键。换言之，以前进行的研究工作往往是从环境信息科学的开展的相关论题研究，其重点还在于不同学科方向，但已经构成了环境信息科学研究的基础层。为了促进环境信息科学的研究，需要改变从外部到内部的“包围型”研究模式，努力推进从核心到的“拓展型”发展模式，即从环境信息流出发，组织和集成相关学科的研究，特别是在不同学科交叉链接的关键论题上开展深入研究，以便形成适应环境信息科学体系与研究需求的理论方法体系和应用技术系统。煤矿区作为1种以资源开采为驱动力发展起来的特殊地理区域，由于煤炭资源开采(以下仅涉及地下开采矿区)破坏上覆岩层原始应力状态，导致地下水流失、地面塌陷，进而引发土壤污染、水土流失，矿山排研形成的研石山压占大量土地，堆积物导致严重大气污染和土壤损害，甚至引发各种地质灾害。因此，煤炭区是1种典型的由于矿山开采导致的景观破坏、环境污染、生态退化的复杂区域，煤矿区的环境问题具有明显的复杂性。目前，对于煤矿区生态环境主要的研究视角包括:(l)从煤矿开采损害角度出发研究开采沉陷与地表变形预计、监测与治理;(2)从煤矿区土地资源管理角度出发研究煤矿区土地利用/覆盖变化与生态响应;(3)从煤矿区地质环境角度出发研究矿区地质环境评价与地质灾害预防，(4)从煤矿区水资源环境角度出发研究矿井水害、水污染与水资源调控;(5)从景观格局生态学角度出发研究煤矿区景观格局;(6)从地理环境演变角度出发研究煤矿区地理环境演变与模拟;(7)从遥感与GIS应用角度出发研究矿区资源环境遥感与信息系统;(8)从大气污染角度出发研究煤矿区大气污染评价与控制;(9)从经济学角度出发研究煤矿区环境经济评价;(10)从管理学与可持续发展角度出发研究煤矿区环境规划、环境管理与可持续发展决策;等等。对以上不同视角的研究进行综合分析，可以看出多主题、多要素的时空环境信息是其中的关键，任何视角的研究都需要充分的信息和数据的支持、需要环境信息和背景信息的集成、需要计算机信息系统和分析工具的支持、需要环境知识和其它领域知识的交叉和集成。因此，从环境信息科学的角度出发，可以集成现有的研究工作，充分应用相关学科已有研究成果，通过成果整合与集成，在推进环境信息科学研究的同时，也进一步推动相关领域的研究。实现整合的关键在于不同研究视角之间的关联关系构建、链接边界选择、信息传输反馈、系统相互作用。煤矿区环境信息科学综合研究与应用体系框架（图略）。按照该研究框架，煤矿区环境信息科学的重点在于多学科研究的交叉点，主要包括:(l)基于采矿环境影响机理的模型建立、参数获取;(2)各种环境模型的建立、参数提取与模型验证(面向环境系统分析的环境评价、污染扩散、环境演变模型和面向环境管理决策的规划模型、优化配置、动态演变模型以及环境保护治理与生态重建方案设计);(3)面向环境监测的遥感信息源选择与图像处理、环境信息提取与分析，以及组织、集成与管理多种环境相关信息的数据库设计与建立;(4)环境信息系统、地理信息系统平台下的模型解算与解释、分析结果可视化与应用;(5)集成信息、模型、数据库、系统、知识的环境决策支持系统(专家系统)构建。(6)资源一环境一人类一计算机系统中的信息流与信息应用。

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[关键词] 地理信息系统；集成二次开发；基础开发

1、地理信息系统内涵

地理信息系统，是20世纪60年代创立并发展起来的新兴技术，英文全称为为Geographical Information System，简称GIS，地理信息系统融合多种学科，包括地图学、遥感学、测绘学、空间科学、环境学、信息科学、管理科学、计算机科学等，是现代用来分析和处理海量地理数据的重要技术手段，不同的应用领域对地理信息系统有不同的定义，有的侧重GIS的技术内涵进行定义，有的偏重GIS的应用功能进行定位。比如有的把它定义为对空间数据进行采集、存贮、提取、分析以及显示的工具，有的定义为协助发展和规划，进而做出决定的工具，无论侧重哪个方面，GIS都是利用现代科技手段获取地球信息，利用数学方法完成信息之间的转换、预测、验证。这一过程的核心是计算机技术，数据库、地图可视化和空间分析是基本技术，地球系统内的信息流组成其主要研究内容，主要研究和服务对象是资源环境。地理信息系统与其他信息系统相比，它的显著优势是具有处理空间分布数据的能力。通过有效结合属性数据和空间数据，再利用计算机技术进行分析、处理，最后用图表或曲线形式反映出来，为社会服务。

2、地理信息系统应用开发的方式

地理信息系统的开发方式包括基础开发、借助GIS工具进行二次开发和集成二次开发，在基础开发过程中，开发者不依赖GIS软件，而是利用程序设计语言采集、处理、分析空间数据信息，采用相关算法进行独立设计。这种开发方式可以大大节省成本，但是设计复杂需要大量人力物力，并且功能无法与商业化GIS软件相比。借助GIS工具进行二次开发，当前大多数软件商都向开发者推荐利用GIS软件开发宏语言，用户利用宏语言能够非常方便地进行二次应用，但是这种开发方法的宏语言非常有限。集成二次开发是利用专业的GIS工具软件，实现GIS的基本功能，利用可视化开发工具作为开发平台，进行二者的集成开发。目前主要有OLE/DOE技术和GIS组件技术。

3、地理信息系统应用现状

3.1应用于矿产资源调查、预测。近年来，随着地理信息系统的不断发展，越来越多地被应用到矿产资源的调查、评价与预测中，这种应用在地理信息系统产生初期就受到国内外找矿工作者的关注。在矿产勘查阶段使用该技术，能够帮助找矿工作者准确快速判断地形，了解地貌露头岩组合特性，以及地下构造形态、断层走向等信息，工作者可以通过掌握这些信息，绘制出常规测绘无法达到地区的地形图，如沙漠、高原、戈壁等，对找矿工作者有很大帮助。

3.2应用在城市规划和管理领域。城市规划和管理涉及的要素非常广泛，包括人口、交通、环境、资源、金融、经济等等，GIS数据库管理可以把这些信息全部纳入城市系统，然后进行城市多目标的开发规划。近年来，GIS技术在我国取得了非常显著的成果。北京、上海、天津，深圳等发达城市已将建立了相当完善的GIS管理系统，还有一批城市如海口、洛阳等地正在积极筹备建设城市GIS系统，GIS系统的建设大大提高了城市的管理水平，促进了城市飞速向前发展。

3.3应用在水文和水利领域。GIS技术可以用来研究河流治理、水污染以及洪水安全保障等方面的问题。GIS技术有着传统方法无法企及的优越性，不仅速度快而且信息量庞大，并可实现思维的可视化，通过对水情、水库、雨量信息的掌握，可以高效解决水文模型研究中一直存在的数量不足、信息量单一的问题，大大丰富了水文地质的研究领域，提高了水文模型研究的精度。我国的黄土高原小流域动态监测系统研究、黄河三角洲洪水灾情分析系统研究、黄土高原三川河流区域治理与开发信息系统研究等在这方面的应用研究比较突出。

3.4在人们生活中的应用。近年来，GSM移动通信技术取得了飞速发展，使得GIS的应用范围扩展到人们的生活中，集成GIS、GPS、GSM技术已经在车辆安全防范系统和调度系统内得到应用。有效地帮助人们反劫防盗，为医疗救护提供有效引导，举个医疗救护方面的实例，当患者向急救中心寻求救助时，监控中心可以通过GIS电子地图查找患者的具置，同时搜索最近的急救车进行救援，大大提高了救援效率，为患者争取了宝贵的时间，当患者进入救护车后，监控中心利用双向通话功能，对救护车上的施救医生进行指导，通过GIS的最优路径功能，指引救护车用最快速度到达医院。患者、家属、医生之间也可以通过GIS，并有效结合GPS、GSM无线通信和网络，可以建立全方位的沟通体系，帮助患者进行及时、有效的治疗。如果在车辆移动目标、重点保护单位、家居等安装GPS、GSM无线通信设备，那么无论我们在哪里在干什么事情，都可以通过由GIS、GPS、互联网等无线通信技术组成的综合服务系统中获得帮助和商务服务，使我们真正处于全方位、立体的数字化生活中。

本文主要介绍了地理信息系统在不同领域的应用现状，地理信息系统的发展速度非常快，应用范围越来越广泛，并且随着第三产业的发展，地理信息系统的发展空间将进一步扩展，不仅为人们提供功能更加丰富的服务平台，并且极大地促进我国的经济发展。

参考文献：

[1]张金区.轻量级网络地理信息系统研究与应用[D].北京：中国科学院博士后研究报告，2012.

[2]陈述彭.地球信息科学[M].北京：高等教育出版社，2007.

[3]黄杏元.地理信息系统概论[M].北京：高等教育出版社，2001.

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解读GIS

地理信息系统（GIS，Geographic Information System）是一门综合性学科，结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学，已经广泛的应用在不同的领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统，随着GIS的发展，也有称GIS为“地理信息科学”（Geographic Information Science），近年来，也有称GIS为"地理信息服务"（Geographic Information service）。

GIS是一种基于计算机的工具，它可以对空间信息进行分析和处理（简而言之，是对地球上存在的现象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。GIS与其他信息系统最大的区别是对空间信息的存储管理分析，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。

由于不同的部门和不同的应用目的，GIS的定义也有所不同。当前对GIS的定义一般有四种观点：即面向数据处理过程的定义、面向工具箱的定义、面向专题应用的定义和面向数据库的定义。Goodchild把GIS定义为“采集、存贮、管理、分析和显示有关地理现象信息的综合技术系统”。有学者认为“GIS是属于从现实世界中采集、存储、提取、转换和显示空间数据的一组有力的工具”，俄罗斯学者也把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”。面向数据库是定义则是在工具箱定义的基础上，更加强调分析工具和数据库间的连接，认为GIS是空间分析方法和数据管理系统的结合。面向专题应用的定义是在面向过程定义的基础上，强调GIS所处理的数据类型，如土地利用GIS、交通GIS等；我们认为地理信息系统它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。它和其他计算系统一样包括计算机硬件、软件、数据和用户四大要素。只不过GIS中的所有数据都具有地理参照，也就是说，数据通过某个坐标系统与地球表面中的特定位置发生联系。

开创美好未来

在这次的大会上，来自各行各业的专家和代表交流经验和技术。国家测绘地理信息局副局长李朋德指出，“如果想要利用地理信息来提升国家治理能力和现代化建设，一定要把地理信息当做一种公共语言、公共知识，让地理信息数据成为国家的公共财富。这样我们的数据才能够权威，才能够支撑我们国家治理能力和现代化建设中的空间决策，比如说空间的规划，以及生态文明建设的监测等。缺乏统一的空间位置、平台，这些事都难以实现。”但如何才能做到呢？李朋德认为，“要培养更多领导干部和整个社会的地理空间思维能力。提出来，大家要有战略思维，我觉得我们各级干部还应该要有空间思维，就像《孙子兵法》所说的，识地形，天时、地利、人和，这个地利在哪儿、天时在哪儿，就是时空概念。怎么样能把复杂的地理信息引入到党政行政学院，怎么样把这些知识带进幼儿园、中学、大学，怎么让所有的受教育者都形成空间思维能力，这对于我们国家的协作、合作能力是至关重要的。”

中国科学院院士周成虎发表了题为《创新GIS》的讲话。他指出，GIS的发展，经历了上个世纪七八十年代的大型机时代，九十年代的个人机时代，本世纪初的互联网时代，以及刚刚起步的大数据时代。这期间GIS发生了巨大的变化，主要表现在：遥感影像、实时感知、海量动态数据成为主流数据；高性能计算、云服务成为新的支撑技术体系；普适化应用、知识化服务的地理信息应用网络主导应用模式。可以说，GIS科学与技术正处于一个重大变革的时期。大数据要求人们改变对精确性的苛求，转而追求混杂性；要求人们改变对因果关系的追问，转而追求相关关系。这是一种革命性的思维转变，对GIS也提出了新的挑战与要求。

Esri中国信息技术有限公司技术总监沙志友在技术和应用展示环节上表示，GIS已经发生变化，主要两个方面。第一方面，地图已经成为人们日常生活中非常重要的组成部分，已经不是GIS专业或者GIS圈的专业知识和技术，只要智能手机装着一份电子地图， 74%的成人都会在自己的生活和工作中去采用电子地图或者地图知识解决遇到的问题。第二方面就是IT消费者化，ArcGIS消费者化不仅影响着公众的消费者，实际对GIS的组织结构也产生比较大的影响，这并不意味着组织结构面向的的公众消费者，而是把组织结构需要采用公众消费者的思维去规划、设计、去管理自己内部的信息化的系统。

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[关键词]地理信息 GIS 发展 应用

[中图分类号] P228.4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-278-1

0引言

GIS的发展一方面使得计算机知识得到了推广和应用，另一方面也提高了我国信息技术。对基于计算机技术的GIS 技术的发展趋势进行探讨，能够有效指导GIS 研究工作的开展。

1地理信息系统概述

1.1地理信息系统的基本概念

地理信息系统（GIS肠eogarphiealIL-oflrmationSystem）是一种决策支持系统，具有信息系统的各种特点，一方面，它是一门介于地球科学与信息科学之间的交叉类学科，另一方面它是在计算机硬件和软件系统的支持下对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、模拟、分析、显示和描述的技术系统。综合而言它是为区域和工程规划、设计、管理决策服务的信息加工与管理技术的学科池是一种综合性强、适用性广的工具。

1.2地理信息系统的构成

地理信息系统（GSI）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。

1.3地理信息系统（GSI）的特征

地理信息系统具有以下三个方面的特征：1.具备采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力具有很强的空间性和动态性；2.以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力，并能产生高层次的地理信息；3.由计算机系统支持进行空间地理数据管理。并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法作用于空间数据，产生有用的信息并完成人类依靠传统方法难以完成的任务。

2地理信息系统的基本功能

地理信息系统（GIS）的基本功能体现在6个方面：1.数据的采集与编辑，用于获取数据，保证GIS数据库中的数据在内容与空间上的完整性。2.数据转换与处理，保证数据在入库时内容上的完整性，逻辑上的一致性。3.数据的存储和管理功能地理信息数据库管理系统是数据存储和管理的高新技术，包括数据库定义、数据库的建立与维护、数据库操作、通讯功能等。4.制图功能根据GIS的数据结构及绘图仪的类型，用户可获得矢量化的地图或栅格地图。可以为用户输出全要素地图，也可以根据用户需要分层输出各层的地图。5.空间查询与空间分析功能包括拓扑空间查询、缓冲区分析、数字高程模型的建立、地形分析等等。6.二次开发和编程功能用户可以在自己的编程环境中调用GIS的命令和函数，或者GIS系统将某些功能做成专门的控件供用户开发使用。

3 GIS的发展

3.1 GIS软硬件技术

随着计算机技术的发展，让GIS能够将更为复杂、更为大量的计算任务完成，使其所处理的空间分析和图形更加复杂等等优势。此外，努力改善开发平台能力能够决定GIS技术的发展，并能将软件的可移植性增强和其所应用的领域扩大化，在相关技术的辅助下，将GIS系统的集成度和用户友好度提高。美国的ARC/INFO、MAPINFO，澳大利亚GENAMAP和加拿大的TITAN/GIS、PCI是目前较好的GIS开发平台；而国内中国地质大学的MAP/GIS和北大遥感所的CITYSTAR软件也比较好。这些都是较为强大的二次开发功能；但在各个领域的开发利用的重点不一样，在数据结构、集成化和智能化都有所不同。

3.2 MGIS―多媒体GIS

多媒体技术能够将声、像、图、文和通讯等集合到一体，通过最为直观的方式和感知信息，以及形象可感的、甚至能够声控对话的人机界面对信息处理进行操纵。GIS的系统结构、系统功能及应用模式的设计深受多媒体技术的影响，多媒体技术能够让呈现更为丰富、灵活、友好的表现形式。多媒体地理信息系统（MGIS）实现了文字、图形（图像）、色彩、声音、色彩、动画等技术的融合，使得GIS应用的市场和领域更为广阔。它一方面能够将生动直观、高效快捷的信息服务提供给社会经济、文化教育、旅游、商业和决策管理等领域，另一方面能够让电脑技术真正渗入到人们生活当中。多媒体技术在GIS领域的应用以及具有良好集成能力的MGIS的出现，都是技术发展的必然结果。

3.3 WebGIS技术

基于Web的GIS系统综合利用了信息处理、计算机图形学、数据库、Internet、地理信息系统（GIS）、软件工程等先进技术，借助现代网络通信设备，使各类数据能够很方便的到网络上。达到了由用户自定义数据检索方式、自定义图形层结构、在网络上直接处理数据，显示各类图形等目标。

4 GIS技术的应用

4.1 GIS在地理学中的应用

一般来说，地理学任何一门分支学科在具体的研究过程中，都必须收集前人的成果资料，并进行调研和分析测试，上述数据则是GIS信息管理分析的重要数据源之一，它和专题地图提供的数据以及各种遥感数据构成了GIS的三大数据源。在地理学的研究工作中，不管研究对象、研究目的有何差异，三种类型的基本数据是利用GIS进行管理与分析的必要条件；然后针对具体问题采用各分支学科的研究方法，解决所要研究的问题；最后可以应用GIS进行专题地图的编辑处理，或者应用GIS数据库资料及相应的数据模型对研究对象的现状或发展趋势进行分析与预测。

4.2 GIS在环境科学领域的应用

随着“数字地球”的概念的提出“，数字环保”的概念随之形成“。数字环保”是在EMIS、DE、DE、GPS等技术的基础上所衍生的大型系统工程。当前，引进地理信息系统（GIS）技术已经成为当前环境管理信息系统建设的一个热点，GIS使EMIS的功能更加强大，可实现环境制图、专题分析、统计分析表现、空间等值分析、模拟结果表现、信息查询等功能。不仅把环境信息进行科学直观化，将管理者置身于自然和社会环境中，而且使管理工作变得直观、生动和全面。GIS除了在环境管理方向有重要的应用之外，在环境规划、环境监测与评价以及环境影响评价等方面都有重要的应用。

5结束语

在当今这个信息化的社会中，唯有有效地利用自身资源，掌握更全面、更准确的信息，更快地作出科学的决策，才能在激烈的竞争中站稳脚跟，并同时给企业带来更高的回报。GIS技术在我国取得了广泛的应用，我们只有正确了解GIS技术发展动向，利用GIS最新技术开发产品，推广应用，发展产业，才能立足于世界信息技术发展的潮流中。

参考文献

[1]吴云丰，陈学辉.地理信息系统的应用及发展动态探析[J].硅谷，2014，15：8+5.

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关键词：移动地理信息系统；嵌入式系统；GIS；GPS

中图分类号：C922 文献标识码：A 文章编号：

地理信息系统学科是一门结合地理信息科学和计算机科学的交叉型学科。近年来随着社会需求的不断增加，该学科发展迅速，在我们生产生活的各个方面都发挥了巨大的作用。地理信息系统(GIS Geographic Information System)结合计算机、信息科学和地理科学的最新成就，在计算机软件和硬件快速发展的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理、综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供规划、管理、决策和研究所需的信息。本文主要研究移动地理信息系统中的硬件系统和开发环境，内容包括：嵌入式硬件终端、嵌入式操作系统、系统构架和移动GIS开发平台。

1嵌入式系统

1.1嵌入式系统的定义

根据IEEE(国际电机工程师协会)的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”。该定义主要是从应用上加以定义的，从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。

目前国内一个被普遍认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

这个定义上，可从几方面来理解嵌入式系统：

(1)嵌入式系统是和具体的应用紧密结合的，根据具体的应用选择不同的嵌入式系统组合，以达到最佳的应用效果，把系统各个部分的作用发挥到最大限度。这一点正是嵌入式系统的意义所在。

(2)嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。所以，一个嵌入式系统如果要在激烈的竞争中立于不败之地，必须有一个正确的定位。比如着重发展图形界面和多任务管理或是高实时性和高可靠性等独有的特征。

(3)嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，提供满足应用系统的所需要的独特的应用环境。如果能建立相对通用的软硬件基础平台，然后在其上开发出适应各种需要的系统，是一个比较好的发展模式。但是由于需求的多样性，满足所有应用的平台是不存在的，目前的嵌入式系统的核心往往是一个只有很小的微内核，大部分功能需要根据实际的使用进行功能扩展或者裁减，但是由于微内核的存在，使得这种扩展能够非常顺利的进行。这就大大的提高了平台的适应性和开发的效率。

嵌入式系统应具有的特点是：高可靠性；在恶劣的环境或突然断电的情况下，系统仍然能够正常工作；许多嵌入式应用要求实时性，这就要求嵌入式操作系统具有实时处理能力；嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的更新换代也是与具体产品同步进行的；嵌入式系统中的软件代码要求高质量、高可靠性，比较核心的代码一般都固化在只读存储器中或闪存中，也就是说软件要求固态化存储，而不是存储在磁盘等载体中。

1.2嵌入式操作系统

嵌入式操作系统EOS(Embedded Operating System)是一种用途广泛的系统软件，负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度操作，控制、协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化，EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。

目前市场上最常见的嵌入式操作系统有Microsoft公司的 WindowSCE、3Com公司下属子公司的 PalmOS、开放源代码的Linux嵌入式系统三种。

2分布式地理信息系统

到目前为止比较常用的GIS解决方案是将所需的各部分集中在一起，例如用户的桌面系统，仍然是利用GIS解决实际问题的主要有效方法。但是随着人们需求的变化，用户要求更灵活的使用GIS处理遇到的多种问题，随着网络和硬件设备的快速发展，分布式GIS应运而生，可以很好的满足用户的需求。

2.1分布式GIS的特点

分布式GIS有四个重要位置：

(1)用户位置和界面，在这个界面上，用户可以得到并使用由GIS产生的信息用U表示。

(2)用户访问的数据的位置，用D表示。按传统的方法，数据先要传到用户的计算机上，然后才能被使用，但是，通过分布式GIS，用户可以直接从远端数据库和存储设备中访问数据。

(3)存储数据的位置，用P表示。

(4)GIS项目关注区域位置或者目标的位置，用S表示。所有的GIS项目都要对区域进行研究，需要获取研究区域的数据，并利用GIS处理这些数据。

在传统的GIS中，U、D、P三个位置是相同的，因为数据及其处理过程都是在用户桌面上完成的。对象可能位于世界上的任何位置，这主要取决于具体的项目。但是分布式GIS中D和P并不需要和U相同，并且用户可能位于对象区域S内，能够现场观测目标对象。

分布式GIS的关键是互操作标准和规范，它包括：对GIS数据库中各原型要素(点、线、面等)的相关术语标准化；用于处理地理要素，并使地理数据具有开放式交互格式的地理标识语言，它是XML的一种；并使用户从远程自动获取数据的网络服务规范。

2.2分布式GIS的体系结构

分布式GIS客户端通过TCP/IP连接可将数据从服务器下载到客户端，完成地图的编辑、导航、查询等处理。客户端具体实现这种体系结构时可以采用不同的实现策略。客户端主要有胖客户和瘦客户两种类型。

3 GPS定位

GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称。全球定位系统是一种结合卫星及通讯发展的技术，利用导航卫星进行测时和测距。全球卫星定位系统(简称GPS)是美国从本世纪70年代开始研制，历时20余年，耗资200亿美元，于1994年全面建成。具有海陆空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经过近十年我国测绘等部门的使用表明，全球卫星定位系统以全天候、高精度、自动化、高效益等特点，成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影、运载工具导航和管制、地壳运动测量、工程变形测量、资源勘察、地球动力学等多种学科，取得了好的经济效益和社会效益。

3.1GPS系统组成

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。

(1)GPS工作卫星及其星座

由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面间相距60度。每个轨道平面内各颗卫星间的升交角距相差90度，一个轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。在用GPS信号导航定位时，为了了解观测站的三维坐标，必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座。这4颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。对于某地某时，甚至不能测得精确的点位坐标，这种时间段称为“间隙段”。但这种时间间隙段是很短暂的，并不影响全球绝大多数地方的全天候、高精度、连续实时的导航定位测量。

GPS卫星的核心部件是高精度的时钟、导航电文存储器、双频发射和接收机以及微处理器。而对于GPS定位成功的关键在于高稳定的频率标准。这种高频率标准由高精度的时钟提供。时钟由地面站校验，其钟差、钟速连同其它信息由地面站注入卫星后，再转发给用户设备。

(2)地面监控系统

对于导航定位来说，GPS卫星是一动态己知点。卫星的位置是依据卫星发射的星历—描述卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否工作正常，以及卫星是否一直沿着预定的轨道运行，都要由地面设备进行检测和控制。地面系统的另一个重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准—GPS系统时间。

(3)GPS信号接收机

GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截至角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行交换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机的传播时间，解译出GPS卫星所发出的导航电文，实时的计算出测量站的三维位置。

3.2坐标系统

在卫星定位中，需要研究建立卫星在其轨道上运动的坐标系，并寻求卫星运动的坐标系与地面点所在的坐标系间的转换。卫星定位中常采用空间直角坐标系及其相应的大地坐标系，一般取地球质心为坐标系的原点。根据坐标轴指向的不同，有两类坐标系，天球坐标系和地球坐标系。地球坐标系随同地球自转，可看作是固定在地球上的坐标系，便于描述地面观测站的空间位置；天球坐标系与地球自转无关，便于描述人造地球卫星的位置。

4 MapXMobile

MapXMobile是专门为开发移动地理信息系统而设计的一种工具，它提供了简单高效的方法，将地图绘制功能嵌入到手持设备中。 MapXMobile是一组动态链接库(DLL)，通过使用嵌入式VB或VC一开发环境，它能够迅速地与用户程序相结合。例如，MapPXMobile向应用程序添加强大的地图绘制功能，可以将数据显示为点、饼状图或柱状图；通过使用特定的半径、矩形或特定点的属性来组织数据、执行搜索或选择地图图元，以充分发挥其空间分析功能。

4.1 MapXMobile的主要功能

MapXMobile的主要功能包括：

(l)使用MapXMobile控件。

地理数据将以直观的形式表达给用户，通过创建或编辑地图图元，在地图上显示分析结果。

(2)绘制专题地图。

专题地图是用来分析和表现数据的很有用的方法，它将数据与地图上的每个图元相关联，然后使用颜色编码(或其它样式)来展示数据。通过专题地图的绘制，可以使用颜色编码、点的密度、单独值、分级符号、饼状图或柱状图来表现地理信息数据。

(3)逐层细化地图制作。

通过简单的点击即可查看详细数据。

(4)数据绑定。

地图和属性数据可以来自在其中嵌入了MapXMobile的容器，MapXMobile还提供了来自各种ODBC数据源或DAO数据源(例如 MS Access)的数据，以及若干不同类型的数据源的绑定。

(5)注释。

提供标注，以突出显示特定数据，并通过添加文本、符号和标签来使地图便于查询和理解。

(6)图层化绘制地图。

通过显示和控制地图图层，用户可以自由地设置图层的显示范围，使其只在地图的预设级别内显示，还可以使用和创建无缝的地图图层以及动态图层、用户图层等。

4.2数据组织形式

MapXMobile将其所有基础信息都以MapInfo表(Table)的形式组织起来。每张表都是一组MapInfo文件，用来在地图上创建一个图层。

所有的MapInfo表都包含一下文件：

.tab：描述MapInfo表的结构，是主要体现数据文件格式的文本文件。

.dat：(.mdb、.aid或.dbf)描述表格数据。

.map：描述图形对象(如果该表没有任何地图对象，则该文件将不存在)。

.id：将数据与对象相链接，交叉引用(如果该表没有任何地图对象，则该文件将不存在)。

.ind：索引文件。通过索引文件，可以使用Find对象搜索地图元素。

GeoSet是由同一地理区域标准MapInfo格式地图文件 (.tab)组成的数据集，因袭命名为GeoSet。GeoSet可以避免在每次使用地图处理多个图层时，分别打开和显示这些图层所造成的时间消耗。GeoSet的扩展名为.gst，.gst是包含有若干元数据关键字的文本文件，决定 MapXMobile显示哪些表以及如何显示。

在打开一个GeoSet时，将自动以默认方式显示并打开在该GeoSet中包含的所有文件，并返回所有的地图图层和设置。开发人员可以更改该默认显示设置以满足自身的要求。GeoSet的设置包括投影方式、自动标注、缩放图层以及在打开表时的可见性。

参考文献：

[1]余明，艾廷华.地理信息系统导论[M].北京:清华人学出版社，2009