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地理信息系统的功能概述
来源: 作者:国学 发布时间:1969-12-31  






地理信息系统的功能概述
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地理信息系统的核心问题可归纳为五个方面的内容:位置、条件、变化趋势、模式和模型。

位置(Locations)

即在某个特定的位置有什么。
首先,必须定义某个物体或地区信息的具体位置,常用的定义方法有:通过各种交互手段确定位置,或者直接输入一个坐标;
其次,指定了目标或区域的位置后,可以获得预期的结果以及其所有或部分特性,例如当前地块所有者、地址、土地利用情况、估价等。
条件(Conditions)

即什么地方有满足某些条件的东西。
首先,可以用下列方式指定一组条件,如从预定义的可选项中进行选取;填写逻辑表达式;在终端上交互地填写表格。

其次,指定条件后,可以获得满足指定条件的所有对象的列表,如在屏幕上以高亮度显示满足指定条件的所有特征,例如,其所位于的土地类型为居民区、估价低于200,000美元、有四个卧室而且是木制的的房屋。 中国地理网
变化趋势(Trends)

该类问题需要综合现有数据,以识别已经发生了或正在发生变化的地理现象。
首先,确定趋势,当然趋势的确定并不能保证每次都正确,一旦掌握了一个特定的数据集,要确定趋势可能要依赖假设条件、个人推测、观测现象或证据报道等。

其次,针对该趋势,可通过对数据的分析,对该趋势加以确认或否定。地理信息系统可使用户快速获得定量数据以及说明该趋势的附图等。例如,通过GIS,可以识别该趋势的特性:有多少柑桔地块转作它用?现在作为何用?某一区域中有多少发生了这种变化?这种变化可回溯多少年?哪个时间段能最好反映该趋势?1年、5年还是10年?变化率是增加了还是减少了?
模式(Patterns)

该类问题是分析与已经发生或正在发生事件有关的因素。地理信息系统将现有数据组合在一起,能更好地说明正在发生什么,找出发生事件与哪些数据有关。
首先,确定模式,模式的确定通常需要长期的观察、熟悉现有数据、了解数据间的潜在关系。

其次,模式确定后,可获得一份报告,说明该事件发生在何时何地、显示事件发生的系列图件。例如,机动车辆事故常常符合特定模式,该模式(即事故)发生在何处?发生地点与时间有关吗?是不是在某种特定的交叉处?在这些交叉处又具有什么条件? 中国地理网
模型(Models)

该类问题的解决需要建立新的数据关系以产生解决方案。
首先,建立模型,如选择标准、检验方法等。
其次,建立了一个或多个模型后,能产生满足特定的所有特征的列表,并着重显示被选择特征的地图,而且提供一个有关所选择的特征详细描述的报表。例如要兴建一个儿童书店,用来选址的评价指标可能包括10、15、20分钟可到达的空间区域。附近居住的10岁或10岁以下的儿童的人数、附近家庭的收入情况、周围潜在竞争的情况。
为了完成上述的地理信息系统的核心任务,需要采用不同的功能来实现它们。尽管目前商用GIS软件包的优缺点是不同的,而且它们在实现这些功能所采用的技术也是不一样的,但是大多数商用GIS软件包都提供了如下功能:数据的获取(Data Acquisition)、数据的初步处理(Preliminary data Processing)、数据的存储及检索(Storage and Retrieval)、数据的查询与分析(Search and Analysis)、图形的显示与交互(Display and Interaction)。

下图说明了这些功能之间的关系,以及它们操作(Manipulation)数据的不同表现。 从图例中可以看出,数据获取是从现实世界的观测、以及从现存文件、地图中获取数据。有些数据已经是数字化的形式,但是往往需要进行数据预处理,将原始数据转换为结构化的数据,以使其能够被系统查询和分析。查询分析是求取数据的子集或对其进行转换,并交互现实结果。在整个处理过程中,都需要数据存储检索以及交互表现的支持,换言之,这两项功能贯穿了地理信息系统数据处理的始终。

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1.数据采集、监测与编辑

主要用于获取数据,保证地理信息系统数据库中的数据在内容与空间上的完整性、数值逻辑一致性与正确性等。一般而论,地理信息系统数据库的建设占整个系统建设投资的70%或更多,并且这种比例在近期内不会有明显的改变。因此,信息共享与自动化数据输入成为地理信息系统研究的重要内容。目前可用于地理信息系统数据采集的方法与技术很多,有些仅用于地理信息系统,如手扶跟踪数字化仪;目前,自动化扫描输入与遥感数据集成最为人们所关注。扫描技术的应用与改进,实现扫描数据的自动化编辑与处理仍是地理信息系统数据获取研究的主要技术关键。

2.数据处理

初步的数据处理主要包括数据格式化、转换、概括。数据的格式化是指不同数据结构的数据间变换,是一种耗时、易错、需要大量计算量的工作,应尽可能避免;数据转换包括数据格式转化、数据比例尺的变化等。在数据格式的转换方式上,矢量到栅格的转换要比其逆运算快速、简单。数据比例尺的变换涉及到数据比例尺缩放、平移、旋转等方面,其中最为重要的是投影变换;制图综合(Generalization)包括数据平滑、特征集结等。目前地理信息系统所提供的数据概括功能极弱,与地图综合的要求还有很大差距,需要进一步发展。
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3.数据存储与组织

这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。栅格模型、矢量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组织方法。空间数据结构的选择在一定程度上决定了系统所能执行的数据与分析的功能;在地理数据组织与管理中,最为关键的是如何将空间数据与属性数据融合为一体。目前大多数系统都是将二者分开存储,通过公共项(一般定义为地物标识码)来连接。这种组织方式的缺点是数据的定义与数据操作相分离,无法有效记录地物在时间域上的变化属性。
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