地理信息系統(tǒng)GIS的行業(yè)應(yīng)用新趨勢(shì)

GIS（GeographyInformationSystem，地理信息系統(tǒng)）是融合計(jì)算機(jī)圖形和數(shù)據(jù)庫(kù)于一體，用來(lái)存儲(chǔ)和處理空間信息的高新技術(shù)，它把地理位置和相關(guān)屬性有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，根據(jù)用戶的需要將空間信息及其屬性信息準(zhǔn)確真實(shí)、圖文并茂地輸出給用戶，滿足城市建設(shè)、企業(yè)管理、居民生活對(duì)空間信息的要求，借助其獨(dú)有的空間分析功能和可視化表達(dá)功能，進(jìn)行各種輔助決策。

----在全球協(xié)作的商業(yè)時(shí)代，85%以上的企業(yè)決策數(shù)據(jù)與空間位置相關(guān)，例如客戶的分布、市場(chǎng)的地域分布、原料運(yùn)輸、跨國(guó)生產(chǎn)、跨國(guó)銷(xiāo)售等。對(duì)于包羅萬(wàn)象的信息，傳統(tǒng)方法局限于枯燥無(wú)味的數(shù)據(jù)處理和表現(xiàn)，缺乏直觀性和決策可視化，而GIS能夠幫助人們將電子表格和數(shù)據(jù)庫(kù)中無(wú)法看到的數(shù)據(jù)之間的模式和發(fā)展趨勢(shì)以圖形的形式清晰直觀地表現(xiàn)出來(lái)，進(jìn)行空間可視化分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化、地理分析與主流商業(yè)應(yīng)用的有機(jī)集成，從而滿足企業(yè)決策多維性的需求。GIS可以將晦澀抽象的數(shù)據(jù)表格變?yōu)榍逦?jiǎn)明的彩色地圖，幫助企業(yè)進(jìn)行商業(yè)選址，確定潛在市場(chǎng)的分布、銷(xiāo)售和服務(wù)范圍;尋找商業(yè)地域分布規(guī)律、時(shí)空變化的趨勢(shì)和軌跡；此外，還可以優(yōu)化運(yùn)輸線路，進(jìn)行資源調(diào)度和資產(chǎn)管理。

----GIS作為計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測(cè)量學(xué)、地圖學(xué)等多門(mén)學(xué)科綜合的一種邊緣性學(xué)科，其發(fā)展與其他學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)。近年來(lái)GIS技術(shù)發(fā)展迅速，其主要的源動(dòng)力來(lái)自日益廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Φ乩硇畔⑾到y(tǒng)不斷提高的要求。另一方面，計(jì)算機(jī)科學(xué)的飛速發(fā)展為地理信息系統(tǒng)提供了先進(jìn)的工具和手段。許多計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新技術(shù)，如Internet技術(shù)、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、三維技術(shù)、圖像處理和人工智能技術(shù)都可直接應(yīng)用到GIS中。下面我們一起來(lái)看看GIS的最新發(fā)展趨勢(shì)。

WebGIS

----Internet改變了我們的世界。當(dāng)前，Internet已不僅僅是一種單純的技術(shù)手段了，它已演變成為一種經(jīng)濟(jì)方式--網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)。人們的生活也已離不開(kāi)Internet。大量的應(yīng)用正由傳統(tǒng)的Client/Server(客戶機(jī)/服務(wù)器)方式向power/Server（瀏覽器/服務(wù)器）方式轉(zhuǎn)移，GIS技術(shù)也是如此。GIS技術(shù)和Internet技術(shù)的融合，正逐漸形成一種新的技術(shù)，我們稱之為WebGIS。和傳統(tǒng)的基于Client/Server的GIS相比，WebGIS有如下優(yōu)點(diǎn)。

更廣泛的訪問(wèn)范圍客戶可以同時(shí)訪問(wèn)多個(gè)位于不同地方的服務(wù)器上的最新數(shù)據(jù)，而這一Internet/Intranet所特有的優(yōu)勢(shì)大大方便了GIS的數(shù)據(jù)管理，使分布式的多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)管理和合成更易于實(shí)現(xiàn)。

平臺(tái)獨(dú)立性無(wú)論服務(wù)器/客戶機(jī)是何種機(jī)器，無(wú)論WebGIS服務(wù)器端使用何種GIS軟件，由于使用了通用的Web瀏覽器，用戶就可以透明地訪問(wèn)WebGIS數(shù)據(jù)，在本機(jī)或某個(gè)服務(wù)器上進(jìn)行分布式部件的動(dòng)態(tài)組合和空間數(shù)據(jù)的協(xié)同處理與分析，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享。

降低系統(tǒng)成本傳統(tǒng)GIS在每個(gè)客戶端都要配備昂貴的專業(yè)GIS軟件，而用戶使用的經(jīng)常只是一些最基本的功能，這實(shí)際上造成了極大的浪費(fèi)。WebGIS在客戶端通常只需使用Web瀏覽器（有時(shí)還要加一些插件），其軟件成本與全套專業(yè)GIS相比明顯要節(jié)省得多。另外，由于客戶端的簡(jiǎn)單性而節(jié)省的維護(hù)費(fèi)用也不容忽視。

更簡(jiǎn)單的操作要廣泛推廣GIS，使GIS系統(tǒng)為廣大的普通用戶所接受，而不僅僅局限于少數(shù)受過(guò)專業(yè)培訓(xùn)的專業(yè)用戶，就要降低對(duì)系統(tǒng)操作的要求。通用的Web瀏覽器無(wú)疑是降低操作復(fù)雜度的最好選擇。

----目前，WebGIS在Internet/Intranet上的應(yīng)用為典型的三層結(jié)構(gòu)，三層結(jié)構(gòu)包括客戶機(jī)、應(yīng)用服務(wù)器與Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。這種方式又稱瘦客戶機(jī)系統(tǒng)。瘦客戶機(jī)系統(tǒng)是指在客戶機(jī)端沒(méi)有或者有很少的應(yīng)用代碼。在以往的終端和主機(jī)的體系結(jié)構(gòu)中，所有系統(tǒng)都是瘦客戶機(jī)系統(tǒng)?，F(xiàn)在隨著Internet技術(shù)以及Java、ActiveX技術(shù)的出現(xiàn)，瘦客戶機(jī)系統(tǒng)又重新出現(xiàn)?？蛻魴C(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)結(jié)果的顯示和用戶請(qǐng)求的提交;地圖應(yīng)用服務(wù)器和Web服務(wù)器負(fù)責(zé)響應(yīng)和處理用戶的請(qǐng)求;而數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的管理工作。所有的地圖數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序都放在服務(wù)器端，客戶端只是提出請(qǐng)求，所有的響應(yīng)都在服務(wù)器端完成，只需在服務(wù)器端進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)即可，因此大大降低了系統(tǒng)的工作量。

----現(xiàn)在，WebGIS得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。概括起來(lái)，其應(yīng)用方向分為兩大類(lèi)，一類(lèi)為基于Internet的公共信息在線服務(wù)，為公眾提供交通、旅游、餐飲娛樂(lè)、房地產(chǎn)、購(gòu)物等與空間信息有關(guān)的信息服務(wù)。在國(guó)內(nèi)外的站點(diǎn)上已有了成功的應(yīng)用，如MapQuest(http://www.mapquest.com)和圖行天下(http://www.go2map.com.cn)（如圖1）。這些站點(diǎn)提供大量的與空間位置有關(guān)的各種生活類(lèi)信息服務(wù)。WebGIS的另外一類(lèi)應(yīng)用為基于Intranet的企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)管理，如幫助企業(yè)進(jìn)行設(shè)備管理、線路管理以及安全監(jiān)控管理等等。隨著企業(yè)Intranet應(yīng)用的深入和發(fā)展，基于Intranet的WebGIS應(yīng)用會(huì)有越來(lái)越大的市場(chǎng)，這無(wú)疑是未來(lái)的發(fā)展方向。

GIS協(xié)助海量數(shù)據(jù)管理

----GIS技術(shù)的瓶頸之一就是如何解決海量空間數(shù)據(jù)管理問(wèn)題，因?yàn)閷?duì)于一個(gè)城市級(jí)的GIS系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)量極其巨大，一般可達(dá)到GB的數(shù)據(jù)量級(jí)。例如沈陽(yáng)市1:500的基礎(chǔ)地圖就有2.4GB。傳統(tǒng)的基于文件的管理方式顯然不能處理這些問(wèn)題，而利用面向?qū)ο蟮拇笮蛿?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)則能夠有效地解決這一問(wèn)題。

----在面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)庫(kù)中，海量地圖數(shù)據(jù)的使用變得更加簡(jiǎn)單:只需建立單一圖層，不必再進(jìn)行分幅處理。如果用戶原來(lái)的數(shù)據(jù)源是分幅的，可將其全部存儲(chǔ)到一個(gè)圖層中，數(shù)據(jù)庫(kù)將自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行拼接和索引處理，即可形成一個(gè)完整的圖層。在應(yīng)用時(shí)，客戶端只需極少量的編程（實(shí)際上只是指定數(shù)據(jù)源），就可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)里數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)根據(jù)當(dāng)前地圖客戶端的顯示視野，自動(dòng)將此范圍內(nèi)的圖形檢索出來(lái)，并送到客戶端顯示。因此，即使服務(wù)器端的數(shù)據(jù)是GB級(jí)的，在客戶端的數(shù)據(jù)量卻僅是幾十到上百KB，大大減輕了客戶端系統(tǒng)的配置需求，并減輕了網(wǎng)絡(luò)流量。

----所以，利用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，可建立一種真正的Client/Server結(jié)構(gòu)的空間信息系統(tǒng)，這不僅可以解決海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理等問(wèn)題，也解決了多用戶編輯、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)安全機(jī)制等許多問(wèn)題，將給GIS的應(yīng)用帶來(lái)更廣闊的前景。

高分辨率遙感與GIS結(jié)合

----現(xiàn)在，高分辨率的遙感影像已逐漸應(yīng)用到商業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，其最高精度可以達(dá)到1m左右。高分辨率遙感影像意味著什么？它意味著人們?cè)跀?shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)更新上的一場(chǎng)革命。在傳統(tǒng)的地圖數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，人們是采用手工作業(yè)方式，這要耗費(fèi)大量的人力和物力，而且數(shù)據(jù)更新的周期很長(zhǎng)。但是，利用衛(wèi)星拍攝的高分辨率的遙感影像，人們可以迅速得到幾周前甚至幾天前的最新更新數(shù)據(jù)使得數(shù)據(jù)更加真實(shí)準(zhǔn)確，成本還可以降低十幾倍。高分辨率的遙感影像在商業(yè)領(lǐng)域有很多應(yīng)用，如國(guó)土資源統(tǒng)計(jì)、災(zāi)害評(píng)估、自然環(huán)境監(jiān)測(cè)以及城建規(guī)劃等各個(gè)領(lǐng)域。

----以GIS為核心的高分辨率遙感影像與GIS、GPS（全球定位系統(tǒng)）的集成,使得人們能夠?qū)崟r(shí)地采集數(shù)據(jù)、處理信息、更新數(shù)據(jù)以及分析數(shù)據(jù)。GIS已發(fā)展成為具有多媒體網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及數(shù)據(jù)可視化的強(qiáng)大空間數(shù)據(jù)綜合處理技術(shù)系統(tǒng)。高分辨率遙感影像是實(shí)時(shí)獲取、動(dòng)態(tài)處理空間信息對(duì)地觀測(cè)、分析的先進(jìn)技術(shù)系統(tǒng)，是為GIS提供準(zhǔn)確可靠的信息源和實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)的重要保證。GPS主要是為遙感實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)定位提供空間坐標(biāo)，以建立事實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

----上述系統(tǒng)各自獨(dú)立，又可平行運(yùn)行。它們之間的集成，不僅實(shí)現(xiàn)了互補(bǔ)，而且產(chǎn)生了強(qiáng)大的邊緣效應(yīng)，將極大地增強(qiáng)以GIS為核心的綜合體系的功能。

三維GIS與虛擬現(xiàn)實(shí)

----三維GIS是許多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)IS的基本要求。三維GIS和二維GIS相比，可以幫助人們更加準(zhǔn)確真實(shí)地認(rèn)識(shí)我們的客觀世界。以前的三維顯示只能應(yīng)用在大型的主機(jī)和圖形工作站上，且只在極少數(shù)的部門(mén)如地震預(yù)測(cè)、石油勘探、航空視景模擬器中得到應(yīng)用（如圖3），成本動(dòng)輒上百萬(wàn)美元。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，硬件成本不斷地降低，一臺(tái)普通的PC機(jī)就可以很輕松地進(jìn)行真三維顯示和分析。以前的GIS大多提供了一些較為簡(jiǎn)單的三維顯示和操作功能，但這與真三維表示和分析還有很大差距。現(xiàn)在，三維GIS可以支持真三維的矢量和柵格數(shù)據(jù)模型及以此為基礎(chǔ)的三維空間數(shù)據(jù)庫(kù)，解決了三維空間操作和分析問(wèn)題。

無(wú)線通訊與GIS

----無(wú)線通訊改變了人們的生活和工作方式。隨著無(wú)線通訊技術(shù)的發(fā)展，特別是WAP技術(shù)的應(yīng)用，使無(wú)線通信技術(shù)與GIS技術(shù)以及Internet技術(shù)的結(jié)合成為可能，形成了一種新的技術(shù)--無(wú)線定位技術(shù)（WirelessLocationTechnology）。因此也衍生一種新的服務(wù)，即無(wú)線定位服務(wù)(WirelessLocationService)。無(wú)線定位技術(shù)的應(yīng)用很廣泛。利用這種技術(shù)，人們可以利用手機(jī)查詢到自己所在的位置（如圖4）;再利用GIS的空間查詢分析功能，查到自己所關(guān)心的信息。舉個(gè)例子，您走在大街上，就可以利用手機(jī)查詢離您最近的餐館在哪里、怎么走、有什么特色菜；再比如您來(lái)到一個(gè)陌生的城市，迷失了方向，就可以利用手機(jī)迅速地調(diào)出您所在位置附近的地圖，標(biāo)出目標(biāo)地點(diǎn)，手機(jī)就會(huì)自動(dòng)顯示出您應(yīng)該行走的路線，指導(dǎo)您順利地到達(dá)目的地。

----據(jù)估計(jì)，利用手機(jī)進(jìn)行無(wú)線上網(wǎng)、無(wú)線資料傳輸將是下一個(gè)熱潮。到2002年，全球?qū)⒂谐^(guò)1億部手機(jī)有上網(wǎng)功能，到2003年其數(shù)量將達(dá)到10億部。GIS與無(wú)線通訊的結(jié)合，使GIS借助于無(wú)線通訊等技術(shù)手段更加深入地融入到我們的日常生活當(dāng)中，這將是一個(gè)非常廣闊的市場(chǎng)。

----GIS已深入到各行各業(yè)。據(jù)抽樣調(diào)查，我國(guó)25個(gè)省市、19個(gè)行業(yè)中不同程度地使用了GIS。GIS的應(yīng)用日趨廣泛，已成為城市規(guī)劃、設(shè)施管理和工程建設(shè)的重要工具，同時(shí)還進(jìn)入到軍事戰(zhàn)略分析、商業(yè)策劃、移動(dòng)通信、文化教育乃至人們的日常生活當(dāng)中，其社會(huì)地位發(fā)生了明顯的變化。GIS已被公認(rèn)為21世紀(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)