GIS工程建設(shè)相關(guān)問題探討
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摘要：地理信息系統(tǒng)簡稱gis，是GeographicInformationSystem的縮寫，它是在電腦的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立的一個技術(shù)系統(tǒng)，以描述、顯示、分析、運算、管理、儲存、以及采集整個或部分地球表層以及大氣層空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)。認識和解決GIS工程建設(shè)中遇到的相關(guān)問題，對于有關(guān)應(yīng)用軟件的開發(fā)和完善，具有重要的指導意義。本文主要從地理信息系統(tǒng)（GIS）工程建設(shè)的發(fā)展概況、一般流程、應(yīng)用模式及關(guān)鍵性因素等幾個方面，闡述了GIS工程建設(shè)中的一般性問題，指出了我國GIS工程建設(shè)中存在的一系列問題。
1、引言
地理信息系統(tǒng)（GIS）可以對地理數(shù)據(jù)進行分析、顯示、查詢、輸入、存儲的一項計算機系統(tǒng)，該學科集合了計算機、遙感、地圖學、地理學，具有較強的綜合性，并在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。地理信息系統(tǒng)按照用途與目的可以劃分為以下幾個方面：資源環(huán)境信息系統(tǒng)；土地信息系統(tǒng)；其它各種專業(yè)地理信息系統(tǒng)；基礎(chǔ)信息系統(tǒng)，主要用于國家和省級空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，以及各種專業(yè)基礎(chǔ)的地理信息系統(tǒng)；城市地理信息系統(tǒng)，其中又包括土地管理、交通、城市管線、城市勘察、城市規(guī)劃等信息系統(tǒng)。上世紀90年代以來，GIS在全球以前所未有的速度，在商業(yè)界、科學界、技術(shù)界，以及在經(jīng)濟、社會、管理部門都得到了大力的推廣使用。認識和解決當前GIS工程建設(shè)中遇到的相關(guān)問題，對于GIS應(yīng)用軟件的開發(fā)和完善，具有重要的指導意義。
2、GIS工程建設(shè)發(fā)展概況
GIS工程建設(shè)是一項浩大的系統(tǒng)工程，其投資高而見效慢、用戶需求迫切而建設(shè)周期長、技術(shù)難度高而建設(shè)者素質(zhì)良莠不齊等特點，決定了其建設(shè)的復(fù)雜性和艱巨性。相比較于國外發(fā)達國家，我國的GIS工程建設(shè)雖然發(fā)展比較晚，但發(fā)展速度非常快，已建立了一定規(guī)模的專業(yè)隊伍和學術(shù)組織，并在在GIS產(chǎn)業(yè)化發(fā)展、生產(chǎn)應(yīng)用、軟件開發(fā)、以及理論研究等方面的成績也比較優(yōu)異。（1）起步階段：從1970年開始，我國逐漸在遙感技術(shù)、測量、以及制圖等領(lǐng)域內(nèi)，應(yīng)用電子計算機。由于全球衛(wèi)星遙感技術(shù)的快速發(fā)展，在1974年，我國引進了美國地球資源衛(wèi)星圖像，大力推動了我國影像解譯，以及遙感圖像處理工作的開展。通過不斷努力，我國測繪局系統(tǒng)在地形測圖工作和航空攝影測量方面取得了優(yōu)異的成績，在為GIS的空間數(shù)據(jù)庫的建立提高了可靠的依據(jù)，另外，機助制圖、解析和數(shù)字測圖、數(shù)字高程研究和使用也得到了同步發(fā)展。進入80年代之后，我國執(zhí)行“六五”、“七五”計劃，遙感應(yīng)用得到廣泛推廣，此外，GIS也開始了試驗研究階段。在典型試驗中，其研究包括：分析算法、應(yīng)用軟件的開發(fā)、數(shù)據(jù)處理、空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)、以及數(shù)據(jù)規(guī)范和標準等。在專題試驗和應(yīng)用方面，基于全國大地測量和數(shù)字地面模型建立1：100萬國土基礎(chǔ)信息系統(tǒng)和全國土地信息系統(tǒng)，1：400萬全國資源與環(huán)境系統(tǒng)以及洪水災(zāi)情預(yù)報與分析系統(tǒng)等專題研究試驗。城市建設(shè)、勘測、規(guī)劃等部門認可了輔助城市規(guī)劃的各種中小型信息系統(tǒng)。（2）發(fā)展階段：在1990年左右，由于我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，推動了GIS的全面發(fā)展。國家測繪局取得了全國范圍內(nèi)1：25萬比例尺數(shù)字地圖，并建立了數(shù)字化測繪信息產(chǎn)業(yè)以及空間數(shù)據(jù)庫。遙感應(yīng)用從典型試驗逐步走向運行系統(tǒng)，機、星、地一體化水災(zāi)監(jiān)測的實時系統(tǒng)已通過“八五”和“九五”兩個五年計劃的攻關(guān)而走向運行，從航空和航天遙感影像上自動/半自動模式識別和提取特征，能一直持續(xù)地提供幾何和屬性數(shù)據(jù)給GIS。結(jié)和國家在“七五”期間所建立的交通運輸、統(tǒng)計、以及企業(yè)管理等數(shù)據(jù)庫，在“八五”和“九五”期間，建立和運轉(zhuǎn)起來了多種形式的GIS專題。1999年底，由中國科學院、國家科技部會同其它多個部委在北京召開了第一屆國際數(shù)字地球大會，發(fā)表了“數(shù)字地球北京宣言”，標志著我國GIS走上了一個全新的發(fā)展階段。
3、GIS工程建設(shè)的主要流程
GIS工程建設(shè)可以劃分為需求定義、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)實施和運行與維護等四個階段。各階段的主要工作內(nèi)容如下：（1）需求定義階段：主要包括提出建議、方案評價和信息需求分析等主要步驟。其中，GIS建設(shè)之初，首先需要提出系統(tǒng)總的功能要求和若干初步方案；其次，需要對前階段所提出的方案，從技術(shù)、經(jīng)濟、組織機構(gòu)環(huán)境等各方面對方案進行評價，得到一個科學嚴謹且切實可行的方案；最后，需要進行需求分析，對得出的方案更加具體化。需求分析報告應(yīng)盡量使熟悉業(yè)務(wù)而不熟悉計算機的管理、決策人員能夠看懂，它和可行性報告一起，經(jīng)上級批準后就進入系統(tǒng)的概要設(shè)計環(huán)節(jié)。（2）系統(tǒng)設(shè)計階段：系統(tǒng)設(shè)計階段包括概要設(shè)計、詳細設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計等過程。概要設(shè)計是解決系統(tǒng)要做什么的問題，與使用者之間的關(guān)系問題，詳細設(shè)計是把需求轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實系統(tǒng)的具體設(shè)計，是解決怎樣做的問題。完成了概要設(shè)計，下一步的實施計劃，特別是時間、資金、人力的安排都比較明朗。如果概要設(shè)計和原先的需求分析、可行性研究有出入，則必須重新證實。因為進入詳細設(shè)計環(huán)節(jié)后，再對原先定下的原則作修改，會浪費很多人力和時間。（3）系統(tǒng)實施：根據(jù)概要設(shè)計和詳細設(shè)計確定的目標和內(nèi)容，在系統(tǒng)設(shè)計的原則指導下，分步驟、分階段的開發(fā)完成系統(tǒng)。（4）維護及運行：經(jīng)過上述各個環(huán)節(jié)之后，系統(tǒng)正式提交用戶，交付使用。在系統(tǒng)正式運行之后，并非系統(tǒng)建設(shè)已經(jīng)一蹴而就，可以束之高閣了。對開發(fā)方而言，必須提供周到的售后服務(wù)以及將來的系統(tǒng)升級；對用戶而言，必須一方面努力挖掘系統(tǒng)的功能與潛力并發(fā)現(xiàn)其不足而不斷完善，另一方面要進行相應(yīng)的工作方式轉(zhuǎn)變、管理制度健全和機構(gòu)職能調(diào)整等工作，要做到使系統(tǒng)來源于實際而高于實際。系統(tǒng)的試運行應(yīng)由系統(tǒng)開發(fā)人員和用戶共同進行，在試運行過程中進行正確性完善和適用性完善。
4、GIS工程建設(shè)的應(yīng)用模式
GIS是一個新的技術(shù)，它將現(xiàn)代技術(shù)完美的融入了傳統(tǒng)科學，從而形成一種新的思維模式，為空間數(shù)據(jù)分析提供了新的研究方法，有效的解決了各種實際工作問題。GIS應(yīng)用模式按照其工程建設(shè)的應(yīng)用方式和作用被劃分為兩種，一種是科學研究工具，另一種是辦公服務(wù)系統(tǒng)。（1）科學研究工具在有關(guān)地學領(lǐng)域的科研項目研究中，通過應(yīng)用GIS這一輔助手段，獲得和分析科學計算結(jié)果。由于科研項目的規(guī)模和復(fù)雜程度不同，如公共服務(wù)設(shè)施的選址等規(guī)模較小，且內(nèi)容簡單的研究項目，使用GIS通用軟件所具有的一般空間分析功能即可滿足研究的需求；對于全球氣候變化研究，或是大型工程環(huán)境評價等規(guī)模大、且內(nèi)容比較復(fù)雜的項目，除了要用到GIS通用軟件所具有的一般功能外，還需應(yīng)用專家系統(tǒng)，或?qū)I(yè)分析模型等。（2）辦公服務(wù)系統(tǒng)按照GIS應(yīng)用層次的高低，將其辦公服務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用模式劃分為空間決策支持系統(tǒng)、空間事務(wù)處理系統(tǒng)、以及空間管理信息系統(tǒng)三個部分?？臻g事務(wù)處理系統(tǒng)可以有效地自動化處理日常事務(wù)，并對大量的空間信息進行準確、迅速、及時地處理。該系統(tǒng)已被廣泛地應(yīng)用于各種大型應(yīng)用GIS的數(shù)據(jù)采集部門、具體事務(wù)部門、以及地圖出版、地籍管理、資源調(diào)查、測繪等各個領(lǐng)域；空間管理信息系統(tǒng)的主要目標是高效的處理信息，它是基于空間事務(wù)處理系統(tǒng)上建立的，為管理者提供數(shù)據(jù)的查詢和統(tǒng)計，以及專業(yè)的分析等輔助決策信息，該系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于管網(wǎng)規(guī)劃管理、城市規(guī)劃、土地利用、以及道路交通管理等各個領(lǐng)域內(nèi)；空間決策支持系統(tǒng)是在前兩種系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的更高一級的管理信息系統(tǒng)，其除了為決策者提供了一個模擬決策過程，還為其提供了選擇方案的決策支持環(huán)境，有效地解決了半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的決策問題，該系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于宏觀決策、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展和行業(yè)發(fā)展規(guī)劃等領(lǐng)域內(nèi)。
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作者：鄒輝培 朱峰 單位：江蘇省淮安市盱眙縣測量隊