地理信息系统与其它相关学科系统间的关系

地理信息系统与其它相关学科系统间的关系


发布日期: 1970-01-01 更新日期: 2015-01-26 编辑:giser 浏览次数: 5280

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摘要: 地理信息系统是记录、处理、分析和表达地球参考数据或地球空间数据领域的学科,是用来研究地球系统科学的一种技术手段,也是近几十年新兴的以计算机科学、地理学、测量学和地图学等多门学科的边缘学科、交叉学科或综合学科。 GIS与地图学 GIS是以地图数据库(主要来自地图...

地理信息系统是记录、处理、分析和表达地球参考数据或地球空间数据领域的学科,是用来研究地球系统科学的一种技术手段,也是近几十年新兴的以计算机科学、地理学、测量学和地图学等多门学科的边缘学科、交叉学科或综合学科。

GIS与地图学

GIS是以地图数据库(主要来自地图)为基础,其最终产品之一也是地图,因此它与地图有着极密切的关系,两者都是地理学的信息载体,同样具有存储分析和显示(表示)的功能。由地图学到地图学与GIS结合,这是科学发展的规律,GIS是地图学在信息时代的发展。关于GIS与地图学的关系问题,存在不少专门的论述,其作者有地图专家,也有以遥感、摄影测量或其它专业为背景的GIS专家。一种观点认为:“GIS脱胎于地图”,“GIS是地图学的继续”,“GIS是地图学的一部分”,“GIS是数字的或基于可视化地图的地理信息系统”等;另一种观点认为:“地图学是GIS的回归母体”,“地图是模拟的GIS”,“地图是GIS的一部分”等。英国S.Caeettari认为“GIS是一种把各系统发展中的一些学科原理综合起来的独特技术,作为其中一部分的地图学,不仅提供一体化的框架和数据,而且提供了目标、知识、原理和方法”。把地图学和GIS加以比较可以看出,GIS是地图学理论、方法与功能的延伸,地图学与GIS是一脉相承的,它们都是空间信息处理的科学,只不过地图学强调图形信息传输,而GIS则强调空间数据处理与分析,在地图学与GIS之间一个最有力的连接是通过地图可视化工具与它们的潜力来增加GIS的数据综合和分析能力。

GIS与一般事务数据库

GIS离不开数据库技术。数据库技术主要是通过属性来管理和检索,其优点是存储和管理有效,查询和检索方便,但数据表示不直观,不能描述图形拓扑关系,一般没有空间概念,即使存贮了图形,也只是以文件形式管理,图形要素不能分解查询。GIS能处理空间数据,其工作过程主要是处理空间实体的位置、空间关系及空间实体的属性。例如电话查号台可看作一个事务数据库系统,它只能回答用户所询问的电话号码,而通讯信息系统除了可查询电话号码外,还可提供电话用户的地理分布、空间密度、最近的邮电局等信息。

GIS与计算机地图制图

早在18世纪,欧州一些国家就开始系统地绘制本国地形图。六七十年代期间,空间数据应用的主要领域是资源调查、土地评价和规划等领域,各学科领域的科学家们认识到地表各特征之间的相互联系、相互影响这一事实后,开始寻找一种综合的多学科、多目标的调查分析方法来评价地表特征,因而产生了面向特殊目的的专题图件。60年代,计算机的出现,传统的制图方式被打破,对地球资源的量化分析和评价产生了实质性的发展,地图要素被量化成简单的数字,可以用计算机很方便地给予定性、定量及定位分析,进而用颜色、符号和文字说明完整地表达实体,因此产生了计算机地图制图技术。70年代后期,由于计算机硬件持续发展,计算机地图制图的历程向前迈进了一大步。80年代,美国地质调查研究所制定了旨在实现地图制图现代化的计划,它的任务是大规模地扩充和改进地图数字化设备,制定数据库信息交换标准,提高地图修编能力,改革传统的制图工艺,形成现代化数字制图流程,计算机地图制图技术的发展对GIS的产生起了有力的促进作用,GIS出现进一步为地图制图提供了现代化的先进技术手段,它必将引起地图制图过程深刻变化,成为现代地图制图的主要手段,GIS应用于地图制图,可实现地图图形数字化,建立图形和属性两类数据相结合的数据库。

但GIS系统不同于计算机地图制图,计算机地图制图主要考虑可视材料的显示和处理,考虑地形、地物和各种专题要素在图上的表示,并且以数字形式对它们进行存贮、管理,最后通过绘图仪输出地图。计算机地图制图系统强调的是图形表示,通常只有图形数据,不太注重可视实体具有或不具有的非图形属性,而这种属性却是地理分析中非常有用的数据。GIS既注重实体的空间分布又强调它们的显示方法和显示质量,强调的是信息及其操作,不仅有图形数据库,还有非图形数据库,并且可综合两者的数据进行深层次的空间分析,提供对规划、管理和决策有用的信息。数字地图是GIS的数据源,也是GIS表达形式,计算机地图制图是GIS重要组成部分。

GIS与计算机辅助设计(CAD)

CAD主要用来代替或辅助工程师们进行各种设计工作,它可绘制各种技术图形,大至飞机,小至微芯片等,也可与计算机辅助制造(CAM)系统共同用于产品加工中的实时控制。GIS与CAD系统的共同特点是两者都有空间坐标,都能把目标和参考系统联系起来,都能描述图形数据的拓扑关系,也都能处理非图形属性数据。它们的主要区别是:CAD处理的多为规则几何图形及其组合,它的图形功能尤其是三维图形功能极强,属性库功能相对要弱,采用的一般是几何坐标系。而GIS处理的多为自然目标,有分维特征(海岸线、地形等高线等),因而图形处理的难度大,GIS的属性库内容结构复杂,功能强大,图形属性的相互作用十分频繁,且多具有专业化特征,GIS采用的多是大地坐标,必须有较强的多层次空间叠置分析功能,GIS的数据量大,数据输入方式多样化,所用的数据分析方法具有专业化特征。因此一个功能较全的CAD,并不完全适合于完成GIS任务。

GIS与测绘学

测绘学是研究测定和推算地面几何位置、地球形状及地球重力场,据此测量地球表面自然形态和人工设施的几何分布,编制各种比例尺的地图的理论和技术的学科。它包括测量和制图两项主要内容。

测绘学科中的大地测量、工程测量、矿山测量、地籍测量、航空摄影测量和遥感技术为GIS中的空间实体提供各种不同比例尺和精度的定位数据;电子速测仪、GPS全球定位技术、解析或数字摄影测量工作站、遥感图像处理系统等现代测绘技术的使用,可直接、快速和自动地获取空间目标的数字信息,为GIS提供丰富和更为实时的信息源,并促使GIS向更高层次发展。GlS的发展要求测绘能及时、快速、直接地提供数字形式数据,这样促使常规的测量仪器向数字化测量仪器发展,导致了数字化测绘生产体系的建立。

从最近20年来看,测绘学科在各分支学科自身发展的同时,测绘各分支学科的交叉集成已形成一个发展趋势。全球定位系统(GPS)技术在大地测量与测量工程中的普遍应用,摄影测量向遥感的发展,地图学向地理信息系统(GIS)的发展,形成了 3S 集成的明显特色。3S 集成代表了测绘学科内多种测量与遥感技术的有机融合,它不仅具有相互补充、相互促进的特点,而且能提高从数据获取到信息提取的速度,为现代测绘遥感技术的自动化、智能化和实时化创造了必要条件。而且将从根本上改变其传统测绘学科的内涵,测绘将由原来单纯提供信息的服务性工作转变为参与规划设计和决策管理的重要组成部分,将有力地推动管理的严格性,决策的科学性,规格的合理性和设计的高效率。伴随着相关学科的科学技术进步与发展,地理信息系统在汲取各学科的成就的同时,也在不断地发展与进步。

GIS与地理学

地理学是一门古老的研究课题,曾被称为科学之母。地理学以往仅指地球的绘图与勘查,今天已成为一门范围广泛的学科。它不限于研究地球表面的各个要素,更重要的是把它作为统一的整体,综合地研究其组成要素及它们的空间组合。它着重于研究各要素之间的相互作用、相互关系以及地表综合体的特征和时、空变化规律。地理学的综合性研究分为不同的层次,层次不同,综合的复杂程度也不同。高层次的综合研究,即人地相关性的研究,是地理学所特有的。另外,地理学还把现代地理现象作为历史发展的结果和未来发展的起点,研究不同发展时期和不同历史阶段地理现象的规律。现在,现代地理学已经有可能对于某些区域的未来发展提出预测,并根据预测结果进行控制和管理,以满足人们对区域发展的要求。

地理学是GIS的理论依托。有的学者断言,“地理信息系统和信息地理学是地理科学第二次革命的主要工具和手段。如果说GIS的兴起和发展是地理科学信息革命的一把钥匙,那么,信息地理学的兴起和发展将是打开地理科学信息革命的一扇大门,必将为地理科学的发展和提高开辟一个崭新的天地”。GIS被誉为地学的第三代语言——用数字形式来描述空间实体。地理学为GIS提供了有关空间分析的基本观点与方法,是地理信息系统的基础理论依托。而GIS的发展也为地理问题的解决提供了全新的技术手段,并使地理学研究的数学传统得到充分发挥,推动了地理学的发展。

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