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GIS与相关专业的关系及应用

时间:2013-4-10 10:27:17 点击:

  核心提示: [摘要]随着计算机学科的发展;计算机地图制图技术也进入了新的历程;学科与学科间的相互渗透日益广泛,本文从四个方面阐述了地理信息系统与遥感信息处理系统、计算机辅助设计、数据库管理系统、机助制图和地图数据库等相关专业间的关系与应用,通过分析归纳、了解,对拓宽行业间的相互联系拓宽应用领域意义重大。 ...

一.引言
GIS(地理信息系统)是“一种特定而又十分重要的空间信息系统,它以采集、贮存、管理、分析和描述整个或部分地球表面(包括大气层在内)与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。”①它能很好的完成物体定位,寻找特定范围的地物,寻找临近物,为商业( 选址)和通讯(电缆)服务,可帮助交通运输、城市规划与管理,被广泛用于国防、教育、土木工程、环境管理与检测、自然资源管理等领域。近年来各个学科间的相互渗透、相互促进带动了GIS市场的不断繁荣,本文通过对比分析,足见学科间的千丝万缕的联系。对拓宽行业间的相互联系及应用领域意义重大。
二.GIS与RS(遥感信息处理系统)的区别与联系
 GIS 作为获取、处理、管理和分析地理空间数据的重要工具、技术和学科,近年来得到了广泛关注和迅猛发展。“从技术和应用的角度,是解决空间问题的工具、方法和技术;从学科的角度,是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科,具有独立的学科体系;从功能上,具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能;从系统学的角度,具有一定结构和功能,是一个完整的系统。简而言之, GIS是一个基于数据库管理系统( DBMS )的管理空间对象的信息系统,以地理空间数据为操作对象是地理信息系统与其它信息系统的根本区别。”②
遥感是以航空摄影技术为基础,经过几十年的发展,目前遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、气象,地质地理等领域,成为一门实用的、先进的空间探测技术。遥感是利用遥感传感器从空中来探测地面物体性质的,也就是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料,并从中获取信息,经记录、传送、分析和判读来识别地物。

“当前遥感图像处理系统和地理信息系统的发展趋势是两者的进一步集成,甚至研究开发出在同一用户界面内,进行图像和图形处理,以及矢量、栅格影响和DEM数据的整体结合的存储方式。”①遥感图像处理系统是专门用于对遥感图像数据进行分析处理的软件。它主要强调对遥感栅格数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取。遥感数据是地理信息系统的重要信息源。
RS与GIS的相互渗透、相互促进,极大地拓宽了GIS的应用领域。如:地理信息系统(GIS)在农业中的应用,能够建设和完善农业地理信息系统,开展对农业资源的动态监测、管理、分析与决策支持、通过开展对精准农业示范工程,为农业的布局、生产,收获、管理等提供服务,为“三农”事业的发展,人民幸福,国家安定等做贡献。随着信息技术的发展、遥感技术的推广,社会信息化进程的加速和计算机软硬件水平的提高。 GIS的应用范围扩大到社会信息服务领域,被广泛应用于地质勘探、卫星遥感、资源调查、环境评估、灾害预测、军事地形、公安、国土管理、城市规划、电力输油、旅游气象、GPS卫星定位、邮电通讯、水利、共设施管理与房地产等行业、农林牧业、统计、商业金融等所有领域。在自然资源管理、规划和信息服务方面发挥了重大的作用。
三.GIS与CAD(计算机辅助设计)的区别与联系
CAD是计算机技术用于机械、建筑、工程和产品设计的系统,它主要用于范围广泛的各种产品和工程的图形,大到飞机,小至芯片。CAD主要用来代替或辅助工程师们进行各种设计工作,也可以与计算机辅助制造(CAM)系统共同用于产品加工中作实时控制。
GIS与CAD系统的共同特点是二者都有坐标参考系统,都能描述和处理图形数据及其空间关系,也都能处理非图形属性数据。但是CAD不能建立地理坐标系统和完成地理坐标变换。CAD处理的多为规则的图形,而GIS与之不同,多为非几何图形。CAD图形的功能强而属性处理能力弱,而GIS图形与属性的操作比较频繁,且专业化特征比较强,正因如此GIS的数据量比CAD的大得多,数据结构、数据类型复杂,数据之间的联系紧密。重点的是CAD不具备地理意义上的查询和分析能力。
CAD技术诞生于80年代初,目前,国内外服装CAD软件较多,国外服装CAD技术中以美国的格柏GERBER、公司系统最为著名,中国的服装CAD技术的应用虽然逐步扩大,但应用不足20%,目前比较成熟的有ARISA、天衣、等。现有的服装CAD系统主要包括试衣系统、款式设计系统、样板设计系统、推档和排料系统、自动铺布裁剪系统、产品资料和市场信息管理系统等。③CAD 技术具有图形绘制、编辑、填充、标注、表格制作、图层管理、块、属性与外部参照、几何体的三维造型、三维材质和图形渲染、图纸集、创建与发布、应用等等功能。CAD技术在服装应用方面:能够使繁重的体力劳动变简,节省人力与实际操作空间;简化设计与实际的转化过程,能提升企业形象和竞争优势;加速各部门之间的有效沟通;能提高了效率和经济效益.  但是就我国现代服装领城中CAD应用能力而言,仍然存在异端:盲目选用不能物尽其用、自动化能力不足等问题,比如:排料要提高面料利用率也是急待解决的问题之一.另外积极开展CAD技术的服装效果真实三维展示的实现也是未来服装领域中的发展趋势和研究的热点,我们期待着服装CAD技术发展带的巨大飞跃。
四.GIS与数据库管理系统的区别与联系
数据库管理系统一般指商用的关系数据管理系统,如Oracle, SQL, FoxPro等。它们不仅是一般事务管理系统,也是银行系统、飞机订票系统、商业管理系统等系统的基础软件。
数据库系统通常有数据共享、数据存储管理、数据字典、数据转换、数据独立性、统一数据管理、数据库操作基本命令、控制数据冗余、通信接口等功能。主要作用是进行数据库的统一管理 。
数据库系统的出现使得计算机应用从以科学计算为主转向以数据处理为主,特别是优化技术往往很复杂,是普通用户难以实现的,所以由系统软件(数据库管理系统)来完成,而提供给用户的是简单易用的数据库语言。由于对数据库的操作都由数据库管理系统完成,所以数据库就可以独立于具体的应用程序而存在,从而数据库又可以为多个用户所共享。因此,数据的独立性和共享性是数据库系统的重要特征。数据共享节省了大量人力、物力,为数据库系统的广泛应用奠定了基础。数据库系统的出现使得普通用户能方便地将日常数据存入计算机并在需要时快速访问他们从而使计算机走出科研机构,进入各行各业、进入千家万户。
数据库管理系统(Database Management System,DBMS)是在文件管理系统基础上发展起来的数据管理技术,它建立在操作系统的基础上,对数据操作语句进行统一的管理和控制,并维护数据库的安全性和完整性,是数据库系统的核心组成部分。它是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件,帮助企业开发、使用、维护组织的数据库。它既能将所有数据集成在数据库中,又允许不同的用户应用程序方便地存取相同的数据库。
数据库的类型很多,主要有:操作数据库、管理数据库、数据仓库(data warehouse)、分布式数据库、拥护数据库、外部数据库等。
“目前有许多数据库产品,如Oracle、Sybase、Informix、Microsoft、SQL、Server、Microsoft Access、Visual FoxPro等产品各以自己特有的功能,在数据库时常厂上占有一席之地。如:Oracle是一个最早产品化的关系型数据库管理系统,不仅具有完整的数据管理功能,还是一个分布式数据库系统,支持各种分布式功能,特别是支持Internet应用。作为一个应用开发环境,Oracle提供了一套界面友好、功能齐全的数据库开发工具。Oracle使用PL/SQL语言执行各种操作,具有可开放性、可移植性、可伸缩性等功能。特别是在Oracle 8i中,支持面向对象的功能,如支持类、方法、属性等,使得Oracle产品成为一种对象关系”④数据库管理系统的基本功能。主要包括:持久性,数据库中的数据是持久保存的;外存管理,包括索引管理、数据聚集、数据缓冲、存取路径选择、查询优化等;并发性,系统应该提供和目前的数据库管理系统同样级别的,对多个用户并发操作数据库的支持;故障恢复,系统应该提供和目前的数据库管理系统同样级别的,将数据库从故障后的错误状态恢复到某一正确的功能;查询功能,查询功能应该是非过程化的、高效率的、独立与应用的。
面向对象数据库系统的未来发展趋势不是取代关系数据库系统,而是与关系数据库技术相结合。新一代数据库系统应是包括面向对象特征的、与关系数据库系统兼容的、成熟的数据库系统。关系数据库系统正在现在和将来的相当长时间内仍将是应用的主流。
但是,数据库管理系统与GIS的系统还是有一定的差别。GIS系统除了需要功能强大的空间数据库管理功能之外,还需要具有图形数据库的采集、空间数据库的可视化和空间分析等功能。所以,GIS在硬件和软件方面均比一般事务数据库更为复杂,在功能上也要比数据库管理系统多得多。
五.GIS与CAC(机助制图、地图数据库)的区别与联系
机助制图是地理信息系统的主要技术基础,它涉及GIS中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。GIS的早期技术都主要反映在机助制图方面。机助制图主要强调的是空间数据的处理、现实和表达。
机助制图软件具有实现地图数字化、编辑、存储、管理、处理和输出等一系列功能的系统软件。主要标志是:a.联机数字化编辑系统,极大地推动了整个机助制图的发展;b.现代数据库技术的应用,使地图数据的存储和管理从文件水平发展到数据库水平,大大提高了地图数据的维护和更新效益;c.开发了地图数据的覆盖处理能力,以及多层次彩色地图的制作。机助制图系统软件在人工智能、专家系统、地图数据压缩、分解和检索方法等方面也在不断完善,努力满足各种应用需求。
遥感数字制图是利用计算机系统对遥感图像进行数值变换处理的制图方法和过程。它采用专用数字图像处理系统或通用计算机及其外围设备系统来实现。而利用地学编码影像技术是遥感数字制图的关键,也是数字图像分析制图质量和精度的重要保证。地理信息系统是遥感数字制图的技术基础。从数字图像制图发展的特点和趋势看,应以图像多因子综合分析为基础,人工智能专家系统为研究重点,促进遥感数字制图的标准化、规范化、模式化和自动化的深入发展。
CAC与GIS的主要区别在于空间分析能力,GIS应用系统需要对多层的图形数据和属性数据进行深层次的空间分析,以提供对规划、管理和决策有用的信息,各种空间分析如缓冲区分析、叠置分析、地形分析、资源分配等功能是必要的。
综述:
地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展,广泛应用于资源调查、环境评估与管理、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。特别是在 方面,主要应用于农业、林业领域,解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场)分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题。在资源配置上,主要用于,城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供应等的资源配置。GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。在城市规划和管理上,空间规划是GIS的一个重要应用领域,城市规划和管理是其中的主要内容。例如,在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。此外,在土地信息系统和地籍管理 、生态、环境管理与模拟、应急响应、救灾抢险、地学研究与应用、商业与市场、基础设施管理、网络分析、可视化应用、分布式地理信息应用等方面也发挥了重大作用。总之,用地理信息系统管理软件对不同专业的不同研究科目分门别类、分级分层的进行管理与维护,发挥各分系统的技术优势和总体系统的技术优势,社会效益与经济效益显著。
我们通过对GIS与RS(遥感信息处理系统)、GIS与CAD(计算机辅助设计)、GIS与数据库管理系统、GIS与CAC的归纳、梳理,进一步体会到行业间的相互作用,更发现GIS应用领域的巨大市场,我们愿为人类持之以恒地认知环境,坚持不懈地探求未知神秘的客观现实世界,努力缩短行业与行业间、学科与学科间的距离而努力工作和学习,用所学的知识加深各行业间的相互联合、相互渗透,不断推动3S学科领域更紧密、更完善,加快数字时代新步伐。
参考文献:
1.《地理信息系统基础》龚键雅编著,科学出版社2008年12月第十次印刷。
2.百度 知识网“GIS应用领域”。
3.网讯:“CAD现代服装技术新领域”。
4.什么是数据库管理系统?它的主要功能是什么[快 讯 网]

作者:不详 来源:网络
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