GIS应用模式与分类¶

地理信息系统可以区分为通用地理信息系统平台和面向特定专题或地区的GIS应用，前者提供了基本的空间信息处理方案，可以应用于各个领域，一般由专门的软件开发商完成，其开发过程类同于普通软件系统（如数据库管理系统、桌面出版系统等等）的开发；而后者往往针对某个用户单位提供特定的技术手段。具体而言，GIS应用按照其应用模式又可以分为两类，即科学研究工具和办公服务系统两种。

1）科学研究工具

将GIS作为科学研究工具的应用模式，强调对于科学计算结果的获得和分析，把GIS作为科学研究的辅助手段。它主要应用于有关地学领域的科研项目研究中。它不仅需要用到地理信息系统通用软件所提供的功能，而且还要用到各种专业分析模型。

2）办公服务系统

办公服务系统应用于涉及空间数据的政府部门以及企业，以提高管理效率、制定好的决策和实现组织目标。

办公服务系统按照其应用层次的高低，又可以分为空间事务处理系统(STPS-Spatial Transaction Process System)，空间信息管理系统(SMIS-Spatial Management Information System)，空间决策支持系统(SDSS-Spatial Decision Support System)和专家系统（Expert System）。

事务处理系统的目标是迅速、及时、准确地处理大量空间信息，能够有效地进行日常事务的自动化处理。它注重于空间数据的收集，处理和存储，以供将来使用在各种大型应用地理信息系统的数据采集部门和具体事务部门都有着广泛的应用，包括测绘、资源调查、地籍管理、地图出版等领域。

空间管理信息系统是基于空间事务处理系统发展起来的，除了提供高效率的信息处理以外，还对决策者提供辅助决策信息，包括数据的查询和统计以及专业模型的分析功能。SMIS运用专业模型来处理和分析数据，以实现对业务工作中确定性问题的处理和管理，提供决策服务。

SDSS为决策者提供了一个模拟决策过程，并提供了选择方案的决策支持环境，强调系统推理的有效性，更多地应用于宏观决策过程。

专家系统是能够模仿人工决策处理过程的基于计算机的信息系统，它由知识库、推理机、解释系统、用户接口和知识获得系统组成。它扩大了计算机的应用范围，使其从传统的资料处理领域发展到智能推理上来。SMIS能够提供信息帮助制定决策，SDSS帮助能够改善决策质量，只有专家系统能够应用智能推理制作决策并解释决策理由。

上述应用模式之间的界限并不是绝对的，一个决策支持系统可以使用与科研工具中一致的分析模型，并且广义上讲，所有的地理信息系统应用的最终目标都是为了进行空间决策。

除了从应用模式上划分GIS应用，从规模上划分为小型、中型和大型应用。小型GIS使用数据量小，使用系统的用户少，主要针对一个部门或特定领域，注重于专业模型的开发和应用。中型GIS应用于多个部门，数据量大，运行于局域网或城域网环境，侧重于决策支持。大型的GIS应用则拥有非常多的用户和海量的数据，注重数据的管理，并通过网络实现分布式的计算和数据管理，并通过Internet发布空间信息。

另外，再考虑到GIS具体应用的领域，可以对GIS应用进行三元划分（图15-1），每个GIS应用都对应于该三维空间特定的坐标（表15-1）。

图15-1：地理信息系统应用的划分

表15-1：GIS应用的三元划分示例

名称	规模	应用模式和层次	领域
XX小流域水土流失系统	小型	科学研究工具	环境
XX城区土地划拨系统	中型	空间事务处理系统	地籍
XX林场管理系统	中型	空间管理信息系统	林业
XX大城市市政管理系统	大型	空间管理信息系统	城市管理
XX省可持续发展决策支持系统	大型	空间决策支持系统	资源与环境

从应用领域的角度对GIS的划分

GIS的数据模型可以划分为场模型和要素模型，图15-2表示了这两类模型在不同领域的应用。

图15-2：根据场模型和要素模型对GIS应用领域进行划分[N.R. Adam& A Gangopadhyay]

开发GIS应用的方式¶

一旦组织决定建立用于本单位的地理信息系统，可以采取三种方式，一是通过购买，在组织中实施；二是请软件开发商来开发；三是由组织内部的人员开发，可以是专业的地理信息系统人员，也可以是最终用户。

其中购买GIS又可以分为购买GIS平台软件进行二次开发，购买完整的软件产品，购买完整的GIS系统以及购买GIS服务。

请软件开发商进行开发以得到完整的软件产品或系统，也可以认为是系统购买的一种形式，但是从购买到系统运行时间比直接购买时间要长。在请开发商进行开发时，可以有两种具体方式，即承包开发和合作开发。前者由开发商独立开发完整的系统，又称为“交钥匙”系统；后者在开发过程中，可以由用户方的技术人员参与开发，双方合作完成整个系统，这种方式有利于开发系统时对问题域的准确把握。

上述的GIS应用建立方式各有利弊（表15-2），各个组织可以根据具体情况确定采用何种方案。

表15-2：建立GIS应用方案的比较[据Aronoff扩展]

实施 方案	用户 开发	购买通用平台	购买完整软件	购买完整系统	购买 服务	承包 开发	合作 开发
对提供者依赖性	低	低	高	很高	很高	很高	中
到系统运行时间	长	长-中长	短	很短	很短	长-中长	长-中长
初始费用	低	中等	中等	高	高	高	中等
人力费用	高	中等	低	低	很低	低	中等
风险和不确定性	高	较低	低	低	中等	高	中等
灵活性	完全可以	完全可以	中等	中等	不定	高	完全可以
对用户技术要求	很高	高	中等	中等	很低	中等	高
现有资源的利用	高	高	中等	低	很低	低	中等-高

GIS应用项目

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如果要建立GIS应用的组织不是购买现成的、直接可以使用的GIS系统，那么就意味着要进行系统开发工作，无论系统是自行开发，还是承包开发、合作开发。从开始确立需求，到最终的系统投入运行，这一个时间段内的活动统称为GIS应用项目。

通常一个项目包括四个阶段，识别需求，提出解决方案，执行项目以及结束项目，这四个阶段构成了项目的生命周期（图15-3）。

图15-3：项目生存周期[J. Gido]

识别需求由准备建立GIS应用系统的组织进行，包括认识当前组织的存在问题，准备用GIS解决哪个方面的问题，分析项目可行性以便进行项目预算等方面的问题。

如果是用户方自行开发建立GIS应用，那么提出解决方案、执行项目以及结束项目都是由用户方来完成。如果需要由GIS开发商进行开发，那么需要向他们征询解决方案，并签订合同，前者可以通过招标的方式进行。在签订项目合同之后，项目执行主要由开发方负责，用户方配合开发方的工作，直至整个项目结束。图15-4描述了这两种地理信息系统建立过程。

图15-4：地理信息系统项目过程

（A：表示用户自行建立系统；B表示通过招标由GIS开发商建立）