地理信息系統(tǒng)的開發(fā)工具及其在地質災害研究中的應用進展

摘要：地理信息系統(tǒng)技術（GIS）已經廣泛滲透到了多種學科領域，從比較簡單的、單一功能的、分散的系統(tǒng)發(fā)展到多功能的、共享的綜合性信息系統(tǒng)，并向多媒體GIS、智能化、三維、虛擬現實及網絡方向發(fā)展，新興的地理信息系統(tǒng)將運用專家系統(tǒng)知識，進行分析、預報和輔助決策。本文介紹了地理信息系統(tǒng)的開發(fā)工具，從專業(yè)開發(fā)工具的組成結構上，可以歸納為集成式GIS、模塊化GIS、組件式GIS和網絡GIS等幾個主要類別；總結了地理信息系統(tǒng)在地質災害研究中的應用及其在地質災害評價和管理、地質災害的危險度區(qū)劃評價和GIS與專家系統(tǒng)的集成應用的進展態(tài)勢。

關鍵詞：地理信息系統(tǒng) 集成式GIS 模塊化GIS 組件式GIS 網絡GIS 地質災害

1地理信息系統(tǒng)的基本概念

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS) 是介于信息科學、空間科學和地球科學之間的交叉科學與新技術學科，它是計算機科學、遙感技術、信息工程與現代地學理論和方法的有機結合。地理信息系統(tǒng)是基于數據庫系統(tǒng)、地圖的可視化和地理信息的空間分析的計算機系統(tǒng)，處理的數據是具有地理特征和表征地學現象之間空間關系的屬性數據。地理信息系統(tǒng)的主要功能有：采集、存儲、管理、檢索、查詢、分析、顯示和輸出多種數據［1，2］，進行數據維護與更新、區(qū)域空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預測［3］等。

地理信息系統(tǒng)，按其內容可以分為三大類［4］：(1)專題信息系統(tǒng)，它是具有有限目標和專業(yè)特點的地理信息系統(tǒng)，為特定的專門目的服務，如水資源管理信息系統(tǒng)、礦產資源信息系統(tǒng)和水土流失信息系統(tǒng)等。(2)區(qū)域信息系統(tǒng)，主要以區(qū)域綜合研究和區(qū)域的信息服務為目標，可以有不同的規(guī)模，如加拿大國家地理信息系統(tǒng)和我國黃河流域信息系統(tǒng)等。(3)地理信息系統(tǒng)工具，它是一組具有圖形圖像數字化、存儲管理、查詢檢索、分析運算和多種輸出等地理信息系統(tǒng)基本功能的軟件包。地理信息系統(tǒng)的任務，就是對地球表層人文經濟(包括人類工程活動)和自然資源及環(huán)境多種信息進行綜合管理與分析。

2 地理信息系統(tǒng)的開發(fā)工具

近年來GIS應用系統(tǒng)發(fā)展迅猛，GIS工具軟件版本也不斷更新升級，比較鮮明的發(fā)展動向有[5]：(1)各GIS軟件工具廠商在優(yōu)化性能的同時，重視發(fā)展Internet 上的GIS；(2)更換開發(fā)語言和開發(fā)模式，更換或擴展到Windows NT 平臺；(3)在空間數據庫管理方面，客戶/服務器體系結構仍是GIS 軟件追求的目標；(4)除了屬性數據外，人們也希望圖形數據采用關系數據庫管理系統(tǒng)或面向對象的數據庫管理系統(tǒng)；(5)理論研究方面，時空數據的處理及其三維或四維GIS仍然是一個研究熱點；(6)為了進行空間數據共享和交換，各國都制定了空間數據的交換格式；(7)元數據(Metadata)的記錄、處理與標準也是GIS技術發(fā)展的一項重要內容；(8)對GIS軟件影響較為深刻的技術還有組件對象模型(COM)，軟件廠商已由原來向用戶提供系統(tǒng)轉為提供對象類型庫或ActiveX控件。

在地理信息系統(tǒng)的發(fā)展過程中，目前已出現了大量的GIS系統(tǒng)專業(yè)開發(fā)工具。從這些專業(yè)開發(fā)工具的組成結構上，可以歸納為集成式GIS、模塊化GIS、組件式GIS和網絡GIS等幾個主要類別［6］。

（1） 集成式GIS

集成式GIS指集合各種功能模塊的大型GIS系統(tǒng)軟件包。ESRI公司推出的Arc/Info，Genasys公司的GenaMap, MapInfo 公司的MapInfo，AutoDesk公司的AutoMap，Maptitude[7], MapGIS, MapEngine［8］, TitanGIS等都是集成式的GIS開發(fā)工具。集成式GIS系統(tǒng)的優(yōu)勢是各項功能已形成獨立的完整系統(tǒng)，提供了強大的數據輸入輸出功能、空間分析功能、良好的圖形平臺和可靠性能，缺點是系統(tǒng)復雜、龐大和成本較高，并且難于與其它應用系統(tǒng)集成。

（2） 模塊化GIS

模塊化GIS系統(tǒng)是把GIS系統(tǒng)按功能劃分成一系列模塊，運行于統(tǒng)一的基礎環(huán)境中。Intergraph公司的MGE是具有代表性的模塊化GIS系統(tǒng)。模塊化GIS系統(tǒng)具有較強的工程針對性，便于開發(fā)和應用。

（3） 組件式GIS

組件式GIS是隨著近年來計算機軟件技術的發(fā)展而產生的，代表了GIS系統(tǒng)的發(fā)展潮流。組件式GIS具有標準的組件式平臺，各個組件不但可以進行自由、靈活的重組，而且具有可視化的界面和使用方便的標準接口。組件式GIS平臺的核心技術是Micr

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