基于ArcObjects的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)與實現以洱海流域地理信息系統(tǒng)為例

基于ArcObjects的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)與實現以洱海流域地理信息系統(tǒng)為例一、本文概述隨著地理信息技術的快速發(fā)展，地理信息系統(tǒng)（GIS）在眾多領域，如城市規(guī)劃、環(huán)境保護、資源管理等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。ArcObjects作為Esri公司ArcGIS平臺的核心組件，為開發(fā)者提供了一個強大而靈活的二次開發(fā)框架。通過ArcObjects，開發(fā)者可以根據特定需求，定制和擴展ArcGIS的功能，實現地理信息的深度應用。本文旨在探討基于ArcObjects的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)與實現的方法和技術。以洱海流域地理信息系統(tǒng)為例，詳細闡述了如何利用ArcObjects進行二次開發(fā)，包括開發(fā)環(huán)境的搭建、空間數據的處理、地圖的展示與分析、以及系統(tǒng)的整體架構設計等關鍵步驟。本文還深入分析了在開發(fā)過程中遇到的主要問題和解決方案，總結了基于ArcObjects的GIS二次開發(fā)的經驗和教訓。通過對洱海流域地理信息系統(tǒng)的開發(fā)實踐，本文旨在為其他類似項目的開發(fā)提供參考和借鑒，推動基于ArcObjects的GIS二次開發(fā)技術的廣泛應用和發(fā)展。本文也期望能激發(fā)更多的開發(fā)者對ArcGIS平臺和ArcObjects技術的興趣，共同推動地理信息技術的不斷進步和創(chuàng)新。二、相關理論基礎地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種基于計算機技術的空間信息系統(tǒng)，它能夠采集、存儲、管理、分析和顯示地理空間數據。隨著技術的發(fā)展，GIS的應用領域越來越廣泛，包括城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測、資源管理、災害預測等。然而，由于GIS系統(tǒng)的復雜性和多樣性，許多用戶需要針對特定需求進行二次開發(fā)。ArcObjects是Esri公司開發(fā)的一套強大的GIS軟件開發(fā)框架，它提供了豐富的組件和工具，使得開發(fā)者可以構建定制化的GIS應用。ArcObjects采用了一種組件式GIS（COMGIS）的架構，允許開發(fā)者使用各種編程語言（如C#、VB.NET等）來開發(fā)GIS應用。它提供了從數據訪問、地圖顯示到空間分析等一系列的功能組件，開發(fā)者可以根據需要選擇并組合這些組件，從而實現特定的GIS功能。在基于ArcObjects的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)中，開發(fā)者需要掌握一些關鍵的理論和技術。需要了解GIS的基本概念和原理，包括空間數據模型、地圖投影、坐標系統(tǒng)等。需要熟悉ArcObjects的開發(fā)框架和API，了解如何使用這些組件和工具來構建GIS應用。還需要掌握一些編程語言和開發(fā)工具的使用技巧，如C#編程、.NET框架等。以洱海流域地理信息系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)的開發(fā)需要綜合考慮洱海流域的地理特征、數據資源和應用需求。通過利用ArcObjects提供的組件和工具，我們可以實現數據的采集、存儲、管理和分析，以及地圖的顯示和輸出等功能。我們還可以根據實際需求，定制開發(fā)一些特定的GIS功能，如流域分析、水質評價等。這些功能的實現，不僅提高了GIS系統(tǒng)的應用效果，也推動了洱海流域的可持續(xù)發(fā)展。基于ArcObjects的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)需要綜合運用GIS理論、編程語言和開發(fā)工具等多方面的知識和技能。通過深入研究和實踐，我們可以構建出更加高效、實用的GIS應用，為各個領域的發(fā)展提供有力的支持。三、系統(tǒng)設計與開發(fā)在洱海流域地理信息系統(tǒng)的設計與開發(fā)過程中，我們采用了基于ArcObjects的三層架構設計模式。這三層分別是數據層、業(yè)務邏輯層與用戶界面層。數據層主要負責與空間數據庫的交互，包括數據的存儲、查詢與更新；業(yè)務邏輯層則是對數據層功能的封裝與擴展，實現各種地理信息處理與分析功能；用戶界面層則提供用戶與系統(tǒng)的交互界面，包括地圖的展示、操作工具的提供以及分析結果的可視化。洱海流域的地理數據具有空間性與非空間性雙重屬性，因此在數據組織上，我們采用了空間數據庫與非空間數據庫相結合的方式?？臻g數據庫主要用于存儲矢量地圖數據、遙感影像數據等，而非空間數據庫則用于存儲屬性數據、文本數據等。通過ArcObjects提供的數據訪問接口，我們可以實現對這些數據的高效管理與訪問。在功能模塊的開發(fā)上，我們根據洱海流域地理信息系統(tǒng)的實際需求，設計并實現了以下核心功能：地圖瀏覽與操作、空間查詢與分析、數據編輯與管理、專題圖制作與輸出等。這些功能的實現，都依賴于ArcObjects提供的豐富的API接口和強大的空間分析功能。用戶界面是用戶與系統(tǒng)進行交互的橋梁，因此我們采用了直觀、易用的界面設計風格。主界面包括地圖展示窗口、工具欄、菜單欄等，用戶可以通過工具欄進行地圖的縮放、平移、查詢等操作，通過菜單欄進行數據的編輯、分析、輸出等操作。同時，我們還提供了豐富的上下文菜單和提示信息，幫助用戶更好地使用系統(tǒng)。在系統(tǒng)開發(fā)完成后，我們進行了嚴格的測試與優(yōu)化工作。測試包括單元測試、集成測試和系統(tǒng)測試三個階段，確保系統(tǒng)的各個功能模塊都能正常工作，并且整個系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。優(yōu)化工作則主要針對系統(tǒng)的性能進行了調整，包括內存管理、數據處理速度、渲染效率等方面，以提高系統(tǒng)的整體性能。通過以上設計與開發(fā)工作，我們成功地實現了基于ArcObjects的洱海流域地理信息系統(tǒng)，為洱海流域的生態(tài)保護與規(guī)劃提供了有力的技術支撐。四、關鍵技術研究在基于ArcObjects的洱海流域地理信息系統(tǒng)的二次開發(fā)與實現過程中，我們面臨并攻克了多個關鍵技術難題。這些技術的深入研究與應用，為系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運行提供了堅實的支撐。首先是ArcObjects組件模型的研究與應用。ArcObjects是ESRI公司推出的一種面向對象的軟件開發(fā)框架，它允許開發(fā)者通過組件化的方式定制和擴展ArcGIS的功能。在本項目中，我們深入研究了ArcObjects的架構體系，掌握了其核心組件（如MapControl、TOCControl等）的使用方法和相互間的交互機制。通過合理利用ArcObjects提供的API接口，我們實現了洱海流域地理信息的可視化展示、空間查詢、數據分析等一系列核心功能。其次是空間數據庫的設計與優(yōu)化。洱海流域地理信息系統(tǒng)涉及大量的空間數據（如地形、地貌、水系等）和非空間數據（如人口分布、社會經濟數據等）。如何有效地存儲、管理和查詢這些數據，是系統(tǒng)開發(fā)過程中的一項重要任務。我們采用了關系型數據庫（如OracleSpatial）與空間數據庫引擎（如ArcSDE）相結合的方式，構建了一個高效、穩(wěn)定的空間數據庫系統(tǒng)。通過對空間索引、數據分區(qū)等技術的優(yōu)化，我們顯著提高了系統(tǒng)的數據查詢與處理能力。再次是空間分析功能的實現。洱海流域地理信息系統(tǒng)的一個重要目標是為流域管理決策提供科學依據。因此，如何實現準確、高效的空間分析功能，是項目開發(fā)的另一個關鍵。我們利用ArcObjects提供的空間分析庫（如SpatialAnalyst），實現了包括地形分析、水文分析、生態(tài)評價等在內的多項空間分析功能。這些功能的應用，為洱海流域的生態(tài)保護、資源管理等工作提供了有力的技術支撐。最后是系統(tǒng)性能優(yōu)化與穩(wěn)定性提升。在系統(tǒng)開發(fā)過程中，我們始終關注系統(tǒng)的性能表現和穩(wěn)定性問題。通過多線程編程、緩存機制、異常處理等多種技術手段，我們有效地提高了系統(tǒng)的響應速度、降低了內存消耗，并增強了系統(tǒng)的魯棒性。在實際應用中，洱海流域地理信息系統(tǒng)表現出了良好的穩(wěn)定性和可靠性，得到了用戶的一致好評?；贏rcObjects的洱海流域地理信息系統(tǒng)的二次開發(fā)與實現過程中，我們攻克了多項關鍵技術難題，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運行。這些技術的成功應用，不僅為洱海流域的生態(tài)保護和管理提供了有力的技術支撐，也為類似項目的開發(fā)提供了有益的參考和借鑒。五、系統(tǒng)實現與測試在基于ArcObjects的洱海流域地理信息系統(tǒng)的二次開發(fā)過程中，我們實現了多個核心功能模塊，包括數據導入與管理、空間分析、專題圖制作以及信息查詢等。通過ArcObjects提供的接口，我們成功地將洱海流域的地理數據導入到系統(tǒng)中，并實現了對數據的統(tǒng)一管理和維護。利用ArcObjects的空間分析功能，我們對洱海流域的地形、水文、生態(tài)等進行了深入的分析，得出了一系列有價值的分析結果。我們還利用ArcObjects的制圖功能，根據分析結果制作了多種專題圖，包括地形圖、水文圖、生態(tài)圖等，為洱海流域的規(guī)劃和管理提供了直觀的可視化工具。我們還實現了信息查詢功能，用戶可以通過輸入關鍵詞或選擇區(qū)域，快速查詢洱海流域的地理信息和相關數據。在系統(tǒng)實現完成后，我們對洱海流域地理信息系統(tǒng)進行了全面的測試。測試內容主要包括功能測試、性能測試和穩(wěn)定性測試。在功能測試中，我們驗證了各個模塊的功能是否正常，是否符合設計要求。在性能測試中，我們測試了系統(tǒng)的響應時間、數據處理速度等性能指標，確保系統(tǒng)能夠滿足用戶的實際需求。在穩(wěn)定性測試中，我們模擬了多種異常情況，測試了系統(tǒng)的容錯能力和恢復能力。經過多輪測試，我們發(fā)現系統(tǒng)整體表現穩(wěn)定，各項性能指標均達到了預期目標。在測試過程中，我們也發(fā)現了一些問題，包括部分界面操作不夠流暢、部分分析結果存在誤差等。針對這些問題，我們進行了及時的修復和優(yōu)化，進一步完善了系統(tǒng)的功能和性能。最終，我們成功地將一個功能強大、性能穩(wěn)定的洱海流域地理信息系統(tǒng)呈現在用戶面前，為洱海流域的規(guī)劃和管理提供了有力的支持。六、應用案例分析以洱海流域地理信息系統(tǒng)為例，我們深入探討了基于ArcObjects的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)與實現的實際應用。洱海，位于我國云南省大理白族自治州，是云南省內的高原淡水湖泊，具有豐富的自然資源和生態(tài)價值。然而，隨著人類活動的不斷增加，洱海流域面臨著諸多環(huán)境問題，如水體污染、生態(tài)破壞等。因此，開發(fā)一套能夠全面、高效地監(jiān)測和管理洱海流域地理信息的系統(tǒng)顯得尤為重要。基于ArcObjects的二次開發(fā)，我們成功構建了一個集數據采集、處理、分析、可視化于一體的洱海流域地理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅整合了洱海流域的各類地理數據，包括地形、水文、氣象、生態(tài)等多方面的信息，還通過空間分析功能，為決策者提供了流域內環(huán)境問題的深度洞察。在數據采集方面，系統(tǒng)支持多種數據源的導入，包括遙感影像、GIS數據、GPS定位數據等。通過ArcObjects提供的強大工具，我們能夠實現對這些數據的快速整合和標準化處理。在處理和分析環(huán)節(jié)，系統(tǒng)提供了豐富的空間分析算法，如緩沖區(qū)分析、疊加分析、網絡分析等，幫助用戶深入了解洱海流域的空間關系和潛在問題。在可視化展示方面，系統(tǒng)利用ArcObjects的圖形渲染能力，將復雜的地理數據以直觀、易懂的方式呈現出來。用戶可以通過交互式地圖，輕松瀏覽洱海流域的各類信息，包括水體質量、土地利用狀況、生態(tài)分布等。系統(tǒng)還支持動態(tài)數據更新和實時監(jiān)測，確保用戶能夠獲取到最新、最準確的數據信息。通過實際應用，我們驗證了基于ArcObjects的地理信息系統(tǒng)在洱海流域環(huán)境管理和決策支持方面的有效性。該系統(tǒng)不僅提高了數據處理的效率和準確性，還為流域管理提供了科學依據，有助于實現洱海流域的可持續(xù)發(fā)展?；贏rcObjects的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)與實現對于洱海流域乃至更廣泛區(qū)域的地理信息管理具有重要意義。未來，我們將繼續(xù)優(yōu)化和完善系統(tǒng)功能，推動其在更多領域的應用和發(fā)展。七、結論與展望本文詳細探討了基于ArcObjects的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)與實現過程，并以洱海流域地理信息系統(tǒng)為例進行了實證分析。研究結果顯示，利用ArcObjects組件庫，開發(fā)者可以有效地擴展和定制地理信息系統(tǒng)功能，滿足特定區(qū)域的地理信息管理需求。在洱海流域地理信息系統(tǒng)的開發(fā)過程中，我們成功實現了包括空間數據編輯、查詢、分析以及可視化等在內的核心功能，為洱海流域的生態(tài)保護、資源管理以及規(guī)劃決策提供了有力的技術支持。本文還通過對比分析證明了基于ArcObjects的二次開發(fā)相較于傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)開發(fā)的優(yōu)勢，包括靈活性更高、可擴展性更強、定制化程度更深等。這些優(yōu)勢使得基于ArcObjects的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)成為當前地理信息領域的一種重要技術手段。盡管本文已經對基于ArcObjects的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)與實現進行了較為深入的研究，但仍有諸多方面值得進一步探討。隨著大數據、云計算等技術的快速發(fā)展，如何將這些先進技術與ArcObjects相結合，實現更高效、更智能的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)，將是未來研究的重要方向。隨著地理信息系統(tǒng)應用領域的不斷拓展，如何針對不同領域的需求，開發(fā)更加專業(yè)化、個性化的地理信息系統(tǒng)，也是未來研究的熱點之一?；贏rcObjects的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)與實現具有廣闊的應用前景和研究價值。未來，我們期待看到更多創(chuàng)新性的研究成果，推動地理信息系統(tǒng)技術的不斷發(fā)展和進步。九、附錄ArcObjects是Esri公司為其旗艦產品ArcGIS提供的一套軟件開發(fā)工具包（SDK），允許開發(fā)者使用.NET或Java語言定制和擴展ArcGIS的功能。ArcObjects包含了一系列的庫和接口，這些庫和接口允許開發(fā)者創(chuàng)建自定義的地圖、地理數據庫、空間分析工具和用戶界面。通過ArcObjects，開發(fā)者可以為特定的應用場景定制ArcGIS的功能，提升用戶體驗，提高工作效率。洱海是中國云南省大理白族自治州境內的一處淡水湖，也是云南省內最大的高原湖泊。洱海流域涵蓋了洱海周邊的一系列地區(qū)，包括農田、森林、城市等。洱海流域的地理信息系統(tǒng)對于環(huán)境監(jiān)測、水資源管理、城市規(guī)劃等領域具有重要意義。為了使用ArcObjects進行二次開發(fā)，需要安裝ArcGISDesktop或ArcGISPro軟件，并配置相應的開發(fā)環(huán)境。對于.NET開發(fā)者，需要安裝ArcGISRuntimeSDKfor.NET和ArcGISDesktopSDKfor.NET。對于Java開發(fā)者，則需要安裝ArcGISRuntimeSDKforJava和ArcGISDesktopJavaSDK。還需要配置相應的IDE（如VisualStudio或Eclipse）以支持開發(fā)工作。在本附錄中，我們提供了一些關鍵的代碼片段示例，以展示如何使用ArcObjects進行地理信息系統(tǒng)的二次開發(fā)。這些代碼片段包括地圖文檔的加載、地理數據的查詢、空間分析的實現等。這些示例代碼可以幫助讀者更好地理解ArcObjects的開發(fā)過程。在開發(fā)過程中，調試和測試是非常重要的環(huán)節(jié)。本附錄提供了一些調試和測試的指導原則和方法，包括如何設置斷點、如何進行單步調試、如何編寫和執(zhí)行測試用例等。還介紹了一些常見的調試技巧和工具，幫助開發(fā)者更加高效地進行開發(fā)和測試工作。在開發(fā)過程中，開發(fā)者可能會遇到一些常見的問題和困難。本附錄列舉了一些常見的問題及其解決方案，如開發(fā)環(huán)境配置失敗、代碼錯誤調試、性能優(yōu)化等。這些問題和解決方案可以幫助開發(fā)者更好地應對開發(fā)過程中的挑戰(zhàn)，提高開發(fā)效率和質量。此處列出本文在寫作過程中參考的相關文獻和資料，包括書籍、論文、網站等。]以上即為本文的附錄部分，希望能為讀者提供更為全面和深入的信息和幫助。參考資料：隨著科技的不斷發(fā)展，地理信息系統(tǒng)（GIS）在各個領域的應用越來越廣泛。地下水資源作為重要的自然資源，其空間分析和管理顯得尤為重要?；诮M件技術的GIS二次開發(fā)為地下水資源的空間分析提供了強大的技術支持。本文以地下水資源空間分析系統(tǒng)為例，探討基于組件技術的GIS二次開發(fā)的應用與實踐。組件技術是一種軟件開發(fā)方法，它將應用程序分解為一系列獨立、可重復使用的組件，這些組件可以跨平臺、跨語言共享和重用。在GIS領域，組件技術主要包括Active/COM、JavaBeans/Swing、.NET等。通過使用組件技術，GIS開發(fā)者可以更加高效地進行二次開發(fā)，提高應用程序的性能和穩(wěn)定性。地下水資源空間分析系統(tǒng)需要對地下水水位、水質、流場等進行可視化展示和分析，以便更好地進行水資源管理和規(guī)劃?；诮M件技術的GIS二次開發(fā)可以滿足這些需求，提供豐富的地圖展示、數據查詢、空間分析等功能?；诮M件技術的地下水資源空間分析系統(tǒng)采用三層架構，包括數據層、組件層和應用層。數據層負責數據的存儲和管理；組件層提供GIS組件和地下水專業(yè)組件；應用層則負責系統(tǒng)的具體功能實現。在組件層中，需要設計和實現GIS基礎組件和地下水專業(yè)組件。GIS基礎組件包括地圖展示、地圖操作、空間分析等；地下水專業(yè)組件則包括地下水位模擬、水質評價、水資源量估算等。這些組件可以通過Active/COM、JavaBeans/.NET等技術實現。應用層根據需求調用組件層提供的組件進行功能的具體實現。例如，展示地下水位分布圖、水質評價圖等，進行水量估算和模擬，生成分析報告等。這些功能可以通過集成組件技術的GIS二次開發(fā)平臺實現?；诮M件技術的地下水資源空間分析系統(tǒng)在實際應用中取得了良好的效果，為地下水資源的科學管理和合理利用提供了有力支持。隨著技術的發(fā)展，未來地下水資源空間分析系統(tǒng)將進一步優(yōu)化和擴展功能，提高系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性。例如，可以通過集成人工智能和機器學習等技術實現更加智能化的空間分析，通過引入大數據技術提高數據處理和分析能力等?；诮M件技術的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)是地下水資源空間分析系統(tǒng)的重要手段之一。通過合理設計系統(tǒng)架構和實現組件功能，可以構建出高效、穩(wěn)定的地下水資源空間分析系統(tǒng)，為地下水資源的科學管理和合理利用提供有力支持。隨著技術的不斷進步和應用需求的不斷提高，基于組件技術的GIS二次開發(fā)將在地下水資源空間分析領域發(fā)揮更加重要的作用。地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem或Geo－Informationsystem，GIS）有時又稱為“地學信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統(tǒng)。位置與地理信息既是LBS的核心，也是LBS的基礎。一個單純的經緯度坐標只有置于特定的地理信息中，代表為某個地點、標志、方位后，才會被用戶認識和理解。用戶在通過相關技術獲取到位置信息之后，還需要了解所處的地理環(huán)境，查詢和分析環(huán)境信息，從而為用戶活動提供信息支持與服務。地理信息系統(tǒng)（GIS，GeographicInformationSystem）是一門綜合性學科，結合地理學與地圖學以及遙感和計算機科學，已經廣泛的應用在不同的領域，是用于輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數據的計算機系統(tǒng)，隨著GIS的發(fā)展，也有稱GIS為“地理信息科學”（GeographicInformationScience），近年來，也有稱GIS為地理信息服務（GeographicInformationservice）。GIS是一種基于計算機的工具，它可以對空間信息進行分析和處理（簡而言之，是對地球上存在的現象和發(fā)生的事件進行成圖和分析）。GIS技術把地圖這種獨特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數據庫操作（例如查詢和統(tǒng)計分析等）集成在一起。古往今來，幾乎人類所有活動都是發(fā)生在地球上，都與地球表面位置（即地理空間位置）息息相關，隨著計算機技術的日益發(fā)展和普及，地理信息系統(tǒng)（GeographyInformationSystem，GIS）以及在此基礎上發(fā)展起來的“數字地球”、“數字城市”在人們的生產和生活中起著越來越重要的作用。人員，是GIS中最重要的組成部分。開發(fā)人員必須定義GIS中被執(zhí)行的各種任務，開發(fā)處理程序。熟練的操作人員通常可以克服GIS軟件功能的不足，但是相反的情況就不成立。最好的軟件也無法彌補操作人員對GIS的一無所知所帶來的負作用。硬件，硬件的性能影響到軟件對數據的處理速度，使用是否方便及可能的輸出方式。軟件，不僅包含GIS軟件，還包括各種數據庫，繪圖、統(tǒng)計、影像處理及其它程序。過程，GIS要求明確定義，一致的方法來生成正確的可驗證的結果。GIS屬于信息系統(tǒng)的一類，不同在于它能運作和處理地理參照數據。地理參照數據描述地球表面(包括大氣層和較淺的地表下空間)空間要素的位置和屬性，在GIS中的兩種地理數據成分：空間數據，與空間要素幾何特性有關；屬性數據，提供空間要素的信息。地理信息系統(tǒng)（GIS）與全球定位系統(tǒng)(GPS)、遙感系統(tǒng)(RS)合稱3S系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)(GIS)是一種具有信息系統(tǒng)空間專業(yè)形式的數據管理系統(tǒng)。在嚴格的意義上,這是一個具有集中、存儲、操作、和顯示地理參考信息的計算機系統(tǒng)。例如，根據在數據庫中的位置對數據進行識別。實習者通常也認為整個GIS系統(tǒng)包括操作人員以及輸入系統(tǒng)的數據。地理信息系統(tǒng)（GIS）技術能夠應用于科學調查、資源管理、財產管理、發(fā)展規(guī)劃、繪圖和路線規(guī)劃。例如，一個地理信息系統(tǒng)(GIS)能使應急計劃者在自然災害的情況下較易地計算出應急反應時間，或利用GIS系統(tǒng)來發(fā)現那些需要保護不受污染的濕地。1948年，美國數學家、信息論的創(chuàng)始人香農（ClaudeElwoodShannon）在題為《通訊的數學理論》的論文中指出：“信息是用來消除隨機不定性的東西”；1948年，美國著名數學家、控制論的創(chuàng)始人維納（NorbertWiener）在《控制論》一書中，指出：“信息就是信息，既非物質，也非能量?！豹M義信息論將信息定義為“兩次不定性之差”，即指人們獲得信息前后對事物認識的差別；廣義信息論認為，信息是指主體（人、生物或機器）與外部客體（環(huán)境、其他人、生物或機器）之間相互聯(lián)系的一種形式，是主體與客體之間的一切有用的消息或知識。我們認為信息是通過某些介質向人們（或系統(tǒng)）提供關于現實世界新的事實的知識，它來源于數據且不隨載體變化而變化，它具有客觀性、實用性、傳輸性和共享性的特點。信息與數據既有區(qū)別，又有聯(lián)系。數據是定性、定量描述某一目標的原始資料，包括文字、數字、符號、語言、圖像、影像等，它具有可識別性、可存儲性、可擴充性、可壓縮性、可傳遞性及可轉換性等特點。信息與數據是不可分離的，信息來源于數據，數據是信息的載體。數據是客觀對象的表示，而信息則是數據中包含的意義，是數據的內容和解釋。對數據進行處理（運算、排序、編碼、分類、增強等）就是為了得到數據中包含的信息。數據包含原始事實，信息是數據處理的結果，是把數據處理成有意義的和有用的形式。地理信息作為一種特殊的信息，它同樣來源于地理數據。地理數據是各種地理特征和現象間關系的符號化表示，是指表征地理環(huán)境中要素的數量、質量、分布特征及其規(guī)律的數字、文字、圖像等的總和。地理數據主要包括空間位置數據、屬性特征數據及時域特征數據三個部分。空間位置數據描述地理對象所在的位置，這種位置既包括地理要素的絕對位置（如大地經緯度坐標），也包括地理要素間的相對位置關系（如空間上的相鄰、包含等）。屬性數據有時又稱非空間數據，是描述特定地理要素特征的定性或定量指標，如公路的等級、寬度、起點、終點等。時域特征數據是記錄地理數據采集或地理現象發(fā)生的時刻或時段。時域特征數據對環(huán)境模擬分析非常重要，正受到地理信息系統(tǒng)學界越來越多的重視?？臻g位置、屬性及時域特征構成了地理空間分析的三大基本要素。地理信息是地理數據中包含的意義，是關于地球表面特定位置的信息，是有關地理實體的性質、特征和運動狀態(tài)的表征和一切有用的知識。作為一種特殊的信息，地理信息除具備一般信息的基本特征外，還具有區(qū)域性、空間層次性和動態(tài)性特點。當今社會，人們非常依賴計算機以及計算機處理過的信息。在計算機時代，信息系統(tǒng)部分或全部由計算機系統(tǒng)支持，因此，計算機硬件、軟件、數據和用戶是信息系統(tǒng)的四大要素。其中，計算機硬件包括各類計算機處理及終端設備；軟件是支持數據信息的采集、存貯加工、再現和回答用戶問題的計算機程序系統(tǒng)；數據則是系統(tǒng)分析與處理的對象，構成系統(tǒng)的應用基礎；用戶是信息系統(tǒng)所服務的對象。從20世紀中葉開始，人們就開始開發(fā)出許多計算機信息系統(tǒng)，這些系統(tǒng)采用各種技術手段來處理地理信息，它包括：○存儲技術：將這類信息以壓縮的格式存儲在磁盤、光盤、以及其他數字化存儲介質上的技術；○空間分析技術：對地理數據進行空間分析，完成對地理數據的檢索、查詢，對地理數據的長度、面積、體積等的量算，完成最佳位置的選擇或最佳路徑的分析以及其他許多相關任務的方法；○環(huán)境預測與模擬技術：在不同的情況下，對環(huán)境的變化進行預測模擬的方法；○可視化技術：用數字、圖像、表格等形式顯示、表達地理信息的技術。這類系統(tǒng)共同的名字就是地理信息系統(tǒng)（GIS,GeographicInformationSystem），它是用于采集、存儲、處理、分析、檢索和顯示空間數據的計算機系統(tǒng)。與地圖相比，GIS具備的先天優(yōu)勢是將數據的存儲與數據的表達進行分離，因此基于相同的基礎數據能夠產生出各種不同的產品。由于不同的部門和不同的應用目的，GIS的定義也有所不同。當前對GIS的定義一般有四種觀點：即面向數據處理過程的定義、面向工具箱的定義、面向專題應用的定義和面向數據庫的定義。Goodchild把GIS定義為“采集、存貯、管理、分析和顯示有關地理現象信息的綜合技術系統(tǒng)”。Burrough認為“GIS是屬于從現實世界中采集、存儲、提取、轉換和顯示空間數據的一組有力的工具”，俄羅斯學者也把GIS定義為“一種解決各種復雜的地理相關問題，以及具有內部聯(lián)系的工具集合”。面向數據庫是定義則是在工具箱定義的基礎上，更加強調分析工具和數據庫間的連接，認為GIS是空間分析方法和數據管理系統(tǒng)的結合。面向專題應用的定義是在面向過程定義的基礎上，強調GIS所處理的數據類型，如土地利用GIS、交通GIS等；我們認為地理信息系統(tǒng)它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統(tǒng)。它和其他計算系統(tǒng)一樣包括計算機硬件、軟件、數據和用戶四大要素。只不過GIS中的所有數據都具有地理參照，也就是說，數據通過某個坐標系統(tǒng)與地球表面中的特定位置發(fā)生聯(lián)系。地理信息系統(tǒng)簡稱GIS，多數人認為是GeographicalInformationSystem（地理信息系統(tǒng)），也有人認為是Geo-informationSystem（地學信息系統(tǒng)）等等。人們對GIS理解在不斷深入，內涵在不斷拓展，“GIS”中，“S”的含義包含四層意思：一是系統(tǒng)（System），是從技術層面的角度論述地理信息系統(tǒng)，即面向區(qū)域、資源、環(huán)境等規(guī)劃、管理和分析，是指處理地理數據的計算機技術系統(tǒng)，但更強調其對地理數據的管理和分析能力，地理信息系統(tǒng)從技術層面意味著幫助構建一個地理信息系統(tǒng)工具，如給現有地理信息系統(tǒng)增加新的功能或開發(fā)一個新的地理信息系統(tǒng)或利用現有地理信息系統(tǒng)工具解決一定的問題，如一個地理信息系統(tǒng)項目可能包括以下幾個階段：這里的地理信息系統(tǒng)技術（Geographicinformationtechnologies）是指收集與處理地理信息的技術，包括全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RemoteSensing）和GIS。從這個含義看，GIS包含兩大任務，一是空間數據處理；二是GIS應用開發(fā)。二是科學（Science），是廣義上的地理信息系統(tǒng)，常稱之為地理信息科學，是一個具有理論和技術的科學體系，意味著研究存在于GIS和其它地理信息技術后面的理論與觀念（GIScience）。三是代表著服務（Service），隨著遙感等信息技術、互聯(lián)網技術、計算機技術等的應用和普及，地理信息系統(tǒng)已經從單純的技術型和研究型逐步向地理信息服務層面轉移，如導航需要催生了導航GIS的誕生，著名的搜索引擎Google也增加了GoogleEarth功能，GIS成為人們日常生活中的一部分。當同時論述GIS技術、GIS科學或GIS服務時，為避免混淆，一般用GIS表示技術，GIScience或GISci表示地理信息科學，GIService或GISer表示地理信息服務。四是研究（Studies），即GIS=GeographicInformationStudies，研究有關地理信息技術引起的社會問題（societalcontext），如法律問題（legalcontext），私人或機密主題，地理信息的經濟學問題等。因此，地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem,GIS）是一種專門用于采集、存儲、管理、分析和表達空間數據的信息系統(tǒng)，它既是表達、模擬現實空間世界和進行空間數據處理分析的“工具”，也可看作是人們用于解決空間問題的“資源”，同時還是一門關于空間信息處理分析的“科學技術”。15,000年前，在拉斯考克（Lascaux）附近的洞穴墻壁上，法國的CroMagnon獵人畫下了他們所捕獵動物的圖案。與這些動物圖畫相關的是一些描述遷移路線和軌跡線條和符號。這些早期記錄符合了現代地理資訊系統(tǒng)的二元素結構：一個圖形文件對應一個屬性數據庫。18世紀地形圖繪制的現代勘測技術得以實現，同時還出現了專題繪圖的早期版本，例如：科學方面或人口普查資料。約翰·斯諾在1854年，用點來代表個例，描繪了倫敦的霍亂疫情，這可能是最早使用地理方法的位置。他對霍亂分布的研究指向了疾病的來源----一個位于霍亂疫情爆發(fā)中心區(qū)域百老匯街的一個被污染的公共水泵。約翰·斯諾將泵斷開，最終終止了疫情爆發(fā)。20世紀初期將圖片分成層的“照片石印術”得以發(fā)展。它允許地圖被分成各圖層，例如一個層表示植被和另一層表示水。這技術特別用于印刷輪廓-繪制，這是一個勞力集中的任務，但他們有一個單獨的圖層意味著他們可以不被其他圖層上的工作混淆。這項工作最初是玻璃板上繪制，后來，塑料薄膜被引入，具有更輕，使用較少的存儲空間，柔韌等等的優(yōu)勢。當所有的圖層完成，再由一個巨型處理攝像機結合成一個圖像。彩色印刷引進后，層的概念也被用于創(chuàng)建每種顏色單獨的印版。盡管后來層的使用成為當代地理信息系統(tǒng)的主要典型特征之一，剛才所描述的攝影過程本身并不被認為是一個地理信息系統(tǒng)-因為這個地圖只有圖像而沒有附加的屬性數據庫。60年代早期，在核武器研究的推動下，計算機硬件的發(fā)展導致通用計算機“繪圖”的應用。1967年，世界上第一個真正投入應用的地理信息系統(tǒng)由聯(lián)邦林業(yè)和農村發(fā)展部在加拿大安大略省的渥太華研發(fā)。羅杰·湯姆林森博士開發(fā)的這個系統(tǒng)被稱為加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS），用于存儲，分析和利用加拿大土地統(tǒng)計局（CLI，使用的1:50,000比例尺，利用關于土壤、農業(yè)、休閑，野生動物、水禽、林業(yè)和土地利用的地理信息，以確定加拿大農村的土地能力。）收集的數據，并增設了等級分類因素來進行分析。CGIS是“計算機制圖”應用的改進版，它提供了覆蓋，資料數字化/掃描功能。它支持一個橫跨大陸的國家坐標系統(tǒng)，將線編碼為具有真實的嵌入拓撲結構的“弧”，并在單獨的文件中存儲屬性和區(qū)位信息。由于這一結果，湯姆林森已經成為稱為“地理信息系統(tǒng)之父”，尤其是因為他在促進收斂地理數據的空間分析中對覆蓋的應用。CGIS一直持續(xù)到20世紀70年代才完成，但耗時太長，因此在其發(fā)展初期，不能與如Intergraph這樣的銷售各種商業(yè)地圖應用軟件的供應商競爭。CGIS一直使用到20世紀90年代，并在加拿大建立了一個龐大的數字化的土地資源數據庫。它被開發(fā)為基于大型機的系統(tǒng)以支持一個在聯(lián)邦和省的資源規(guī)劃和管理。其能力是大陸范圍內的復雜數據分析。CGIS未被應用于商業(yè)。微型計算機硬件的發(fā)展使得象ESRI和CARIS那樣的供應商成功地兼并了大多數的CGIS特征，并結合了對空間和屬性信息的分離的第一種世代方法與對組織的屬性數據的第二種世代方法入數據庫結構。20世紀80年代和90年代產業(yè)成長刺激了應用了GIS的UNI工作站和個人計算機飛速增長。至20世紀末，在各種系統(tǒng)中迅速增長使得其在相關的少量平臺已經得到了鞏固和規(guī)范。并且用戶開始提出了在互聯(lián)網上查看GIS數據的概念，這要求數據的格式和傳輸標準化。如果能將你所在州的降雨和你所在縣上空的照片聯(lián)系起來，就可以判斷出哪塊濕地在一年的某些時候會干涸。一個GIS系統(tǒng)就能夠進行這樣的分析，它能夠將不同來源的信息以不同的形式應用。對于源數據的基本要求是確定變量的位置。位置可能由經度、緯度和海拔的x，y，z坐標來標注，或是由其他地理編碼系統(tǒng)比如ZIP碼，又或是高速公路英里標志來表示。任何可以定位存放的變量都能被反饋到GIS。一些政府機構和非政府組織正在生產制作能夠直接訪問GIS的計算機數據庫?？梢詫⒌貓D中不同類型的數據格式輸入GIS。GIS系統(tǒng)同時能將不是地圖形式的數字信息轉換可識別利用的形式。例如，通過分析由遙感生成的數字衛(wèi)星圖像，可以生成一個與地圖類似的有關植被覆蓋的數字信息層。同樣，人口調查或水文表格數據也可在GIS系統(tǒng)中被轉換成作為主題信息層的地圖形式。GIS數據以數字數據的形式表現了現實世界客觀對象(公路、土地利用、海拔)?，F實世界客觀對象可被劃分為二個抽象概念:離散對象(如房屋)和連續(xù)的對象領域(如降雨量或海拔)。這二種抽象體在GIS系統(tǒng)中存儲數據主要的二種方法為：柵格（網格）和矢量。柵格（網格）數據由存放唯一值存儲單元的行和列組成。它與柵格（網格）圖像是類似的，除了使用合適的顏色之外，各個單元記錄的數值也可能是一個分類組（例如土地使用狀況）、一個連續(xù)的值（例如降雨量）或是當數據不是可用時記錄的一個空值。柵格數據集的分辨率取決于地面單位的網格寬度。通常存儲單元代表地面的方形區(qū)域，但也可以用來代表其它形狀。柵格數據既可以用來代表一塊區(qū)域，也可以用來表示一個實物。矢量數據利用了幾何圖形例如點、線（一系列點坐標），或是面（形狀決定于線）來表現客觀對象。例如，在住房細分中以多邊形來代表物產邊界，以點來精確表示位置。矢量同樣可以用來表示具有連續(xù)變化性的領域。利用等高線和不規(guī)則三角形格網（TIN）來表示海拔或其他連續(xù)變化的值。TIN的記錄對于這些連接成一個由三角形構成的不規(guī)則網格的點進行評估。三角形所在的面代表地形表面。利用柵格或矢量數據模型來表達現實既有優(yōu)點也有缺點。柵格數據設置在面內所有的點上都記錄同一個值，而矢量格式只在需要的地方存儲數據，這就使得前者所需的存儲的空間大于后者。對于柵格數據可以很輕易地實現覆蓋的操作，而對于矢量數據來說要困難得多。矢量數據可以像在傳統(tǒng)地圖上的矢量圖形一樣被顯示出來，而柵格數據在以圖象顯示時顯示對象的邊界將呈現模糊狀。除了以幾何向量坐標或是柵格單元位置來表達的空間數據外，另外的非空間數據也可以被存儲。在矢量數據中，這些附加數據為客觀對象的屬性。例如，一個森林資源的多邊形可能包含一個標識符值及有關樹木種類的信息。在柵格數據中單元值可存儲屬性信息，但同樣可以作為與其他表格中記錄相關的標識符。數據采集——向系統(tǒng)內輸入數據——它占據了GIS從業(yè)者的大部分時間。有多種方法向GIS中輸入數據，在其中它以數字格式存儲。印在紙或聚酯薄膜地圖上的現有數據可以被數字化或掃描來產生數字數據。數字化儀從地圖中產生向量數據作為操作符軌跡點、線和多邊形的邊界。掃描地圖可以產生能被進一步處理生成向量數據的光柵數據。測量數據可以從測量器械上的數字數據收集系統(tǒng)中被直接輸入到GIS中。從全球定位系統(tǒng)（GPS）——另一種測量工具中得到的位置，也可以被直接輸入到GIS中。遙感數據同樣在數據收集中發(fā)揮著重要作用，并由附在平臺上的多個傳感器組成。傳感器包括攝像機、數字掃描儀和激光雷達，而平臺則通常由航空器和衛(wèi)星構成。大部分數字數據來源于圖片判讀和航空照片。軟拷貝工作站用來數字化直接從數字圖像的立體象對中得到的特征。這些系統(tǒng)允許數據以二維或三維捕捉，它們的海拔直接從用照相測量法原理的立體象對中測量得到。現今，模擬航空照片先被掃描然后再輸入到軟拷貝系統(tǒng)，但隨著高質量的數字攝像機越來越便宜，這一步也就可被省略了。衛(wèi)星遙感提供了空間數據的另一個重要來源。這里衛(wèi)星使用不同的傳感器包來被動地測量從主動傳感器如雷達發(fā)射出去的電磁波頻譜或無線電波的部分的反射系數。遙感收集可以進一步處理來標識感興趣的對象和類例如土地覆蓋的光柵數據。除了收集和輸入空間數據之外，屬性數據也要輸入到GIS中。對于向量數據，這包括關于在系統(tǒng)中的對象的附加信息。輸入數據到GIS中后，通常還要編輯，來消除錯誤，或進一步處理。對于向量數據必須要“拓撲正確”才能進行一些高級分析。比如說，在公路網中，線必須與交叉點處的結點相連。像反沖或過沖的錯誤也必須消除。對于掃描的地圖，源地圖上的污點可能需要從生成的光柵中消除。例如，污物的斑點可能會把兩條本不該相連的線連在一起。GIS可以執(zhí)行數據重構來把數據轉換成不同的格式。例如，GIS可以通過在具有相同分類的所有單元周圍生成線，同時決定單元的空間關系，如鄰接和包含，來將衛(wèi)星圖像轉換成向量結構。由于數字數據以不同的方法收集和存儲，兩種數據源可能會不完全兼容。因此GIS必須能夠將地理數據從一種結構轉換到另一種結構。財產所有權地圖與土壤分布圖可能以不同的比例尺顯示數據。GIS中的地圖數據必須能被操作以使其與從其它地圖獲得的數據對齊或相配合。在數字數據被分析前，它們可能得經過其它一些將它們整合進GIS的處理，比如，投影與坐標變換。地球可以用多種模型來表示，對于地球表面上的任一給定點，各個模型都可能給出一套不同的坐標（如緯度，經度，海拔）。最簡單的模型是假定地球是一個理想的球體。隨著地球的更多測量逐漸累積，地球的模型也變得越來越復雜，越來越精確。事實上，有些模型應用于地球的不同區(qū)域以提供更高的精確度（如北美坐標系統(tǒng)，1983-NAD83-只適合在美國使用，而在歐洲卻不適用）。投影是制作地圖的基礎部分，它是從地球的一種模型中轉換信息的數學方法，它將三維的彎曲表面轉換成二維的媒介（比如紙或電腦屏幕）。不同類型的地圖要采用不同的投影系統(tǒng)，因為每種投影系統(tǒng)有其自身的合適的用途。比如一種可以精確反映大陸形狀的投影會歪曲大陸的相對尺寸（翻譯的是英文的維基百科）空間分析能力是GIS的主要功能，也是GIS與計算機制圖軟件相區(qū)別的主要特征?？臻g分析是從空間物體的空間位置、聯(lián)系等方面去研究空間事物，以及對空間事物做出定量的描述。一般地講，它只回答What（是什么）、Where（在哪里）、How（怎么樣）等問題，但并不（能）回答Why（為什么）?？臻g分析需要復雜的數學工具，其中最主要的是空間統(tǒng)計學、圖論、拓撲學、計算幾何等，其主要任務是對空間構成進行描述和分析，以達到獲取、描述和認知空間數據；理解和解釋地理圖案的背景過程；空間過程的模擬和預測；調控地理空間上發(fā)生的事件等目的。空間分析技術與許多學科有聯(lián)系，地理學、經濟學、區(qū)域科學、大氣、地球物理、水文等專門學科為其提供知識和機理。除了GIS軟件捆綁空間分析模塊外，也有一些專用的空間分析軟件，如GISLIB、SIM、PPA、Fragstats等。將濕地地圖與在機場、電視臺和學校等不同地方記錄的降雨量關聯(lián)起來是很困難的。然而，GIS能夠描述地表、地下和大氣的二維三維特征。這樣的圖稱為雨量線圖。通過有限數量的點的量測可以估計出整個地表的特征，這樣的方法已經很成熟。一張二維雨量線圖可以和GIS中相同區(qū)域的其它圖層進行疊加分析。在過去的35年，在濕地邊上是否有任何加油站或工廠經營過？是否任何滿足在2英里內且高出濕地的條件的這類設施？GIS可以識別并分析這種在數字化空間數據中的這種空間關系。這些拓撲關系允許進行復雜的空間建模和分析。地理實體間的拓撲關系包括連接（什么和什么相連）、包含（什么在什么之中）、還有鄰近（兩者之間的遠近）。如果所有在濕地附近的工廠同時向河中排放化學物質，那么可以通過GIS模擬出足以破壞環(huán)境的污染物數量。GIS能模擬出污染物沿線性網絡(河流)的擴散的路徑。諸如坡度、速度限值、管道直徑之類的數值可以納入這個模型使得模擬得更精確。網絡建模通常用于交通規(guī)劃、水文建模和地下管網建模。地理信息只是一堆數記錄，需要有合適的軟件去把它表示出來；與此同時，地理信息數據庫的建立，亦有賴合適軟件的幫助，把地理數據信息化?，F時在工商界方面的市場普遍被兩大地理資訊系統(tǒng)巨頭ESRI及Mapinfo所壟斷，但他們亦能夠提供一套整全的地理資訊系統(tǒng)，以供客戶使用。政府及軍方機構往往用到特別打造的軟件，例如開源的GRASS或其他專門的系統(tǒng)，以配合他們的特殊需要。雖然現時有不少自由的閱覽GIS資料的工具，一般大眾可以輕易取得的地理信息，還得依靠GoogleEarth或微軟的VirtualEarth之類的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)所提供的資料更往往偏重地域中心，例如：你可以清楚找到一個位于美國偏遠小鎮(zhèn)的停車位，但卻不能看得清楚一條位于首爾江南區(qū)的大街。在互聯(lián)網服務普及的今天，不少地理資訊系統(tǒng)都提供編程界面，讓用戶通過這些界面及其系統(tǒng)建立各自的地理資訊信息頁面。這些編程界面，有利用VBA或JavaScript的。讓用戶很容易就可以提供衛(wèi)星圖片或地圖的連結頁面，甚至加上行車路線或地理位置等信息。通過與流動裝置的結合，地理資訊系統(tǒng)可以為用戶提供即時的地理信息。一般汽車上的導航裝置都是結合了衛(wèi)星定位設備(GPS)和地理資訊系統(tǒng)(GIS)的復合系統(tǒng)；在香港曾經很流行的地圖王，則是一套可以安裝在PDA或手提電話上的即時地圖系統(tǒng)。汽車導航系統(tǒng)是地理資訊系統(tǒng)的一個特例，它除了一般的地理資訊系統(tǒng)的內容以外，還包括了各條道路的行車及相關信息的數據庫。這個數據庫利用矢量表示行車的路線、方向、路段等信息，又利用網絡拓撲的概念來決定最佳行走路線。地理數據文件(GDF)是為導航系統(tǒng)描述地圖數據的ISO標準。汽車導航系統(tǒng)組合了地圖匹配、GPS定位和來計算車輛的位置。地圖資源數據庫也用于航跡規(guī)劃、導航，并可能還有主動安全系統(tǒng)、輔助駕駛及位置定位服務(LocationBasedServices,LBS)等高級功能。汽車導航系統(tǒng)的數據庫應用了地圖資源數據庫管理。gvSIG是一個基于JAVA的桌面地理信息系統(tǒng)，同時也是開發(fā)地理資訊系統(tǒng)一個強有力的工具。它包含許多功能如空間數據分析，地圖編輯，Map設計等。gvSIG得到了西班牙一些政府和公司的參與并基于GNU/GPL許可證發(fā)布。gvSIG能夠很好得工作在Windows和Linux平臺之上。gvSIG支持其它GIS系統(tǒng)經常使用到的一些空間數據標準格式(shapefile,DF,DWG,DGN,ECW,MrSID,TIFF,JPG2000,KML,GML等)。gvSIG遵循OGC(OpenGeospatialConsortium)標準,這意味著它能夠讀取本地數據也能夠通過WMS、WFS、WCS讀取遠程數據。組件式GIS開發(fā)工具是計算機技術發(fā)展的產物，代表了GIS開發(fā)的發(fā)展方向。它不僅有標準的開發(fā)平臺和簡單易用的標準接口，還可以實現自由、靈活的重組。組件式GIS開發(fā)工具的核心技術是微軟的組件對象模型（COM）技術，新一代組件式GIS開發(fā)工具多是采用Active控件技術實現的。比較常見的組件式GIS開發(fā)工具有：TatukGIS公司的DeveloperKernel、ThinkGeo公司的MapSuiteGIS、Intergraph公司推出的Geomedia，ESRI公司推出的MapObjects，GEOCONCEPT集團推出的GeoconceptDevelopmentKits等。優(yōu)勢：在無縫集成和靈活性方面優(yōu)勢明顯。GIS開發(fā)者不必掌握專門的GIS系統(tǒng)開發(fā)語言，只要熟悉基于Windows平臺的通用集成開發(fā)環(huán)境，了解控件的屬性、方法和事件，就可以實現GIS系統(tǒng)開發(fā)了。集成式GIS開發(fā)工具意思是集合了各種功能模塊的GIS開發(fā)包。比較常見的有：ESRI公司推出的ArcGIS、MapInfo公司的MapInfo、GEOCONCEPT集團的Geoconcept等。優(yōu)勢：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。模塊式GIS開發(fā)工具是把GIS系統(tǒng)按功能分成一些模塊來運行。比較常見的有：Intergraph公司的MGE。WebGIS是指基于Internet平臺的GIS地理信息系統(tǒng)，是利用網絡技術來擴展和完善GIS地理信息系統(tǒng)的新技術。WebGIS還處于初級發(fā)展階段，不過已經有很多公司推出了WebGIS開發(fā)工具，TatukGIS公司的InternetServer(IS)、ThinkGeo公司的MapSuiteWebEdition、MapInfo公司的MapInfoProSever、Intergraph公司的GeoMediaWebMap、GEOCONCEPT集團的GeoconceptInternetServer（GCIS）等。優(yōu)勢：開發(fā)的GIS系統(tǒng)具有良好的可擴展性和跨平臺特性，使GIS真正實現大眾化。許多學科受益于地理信息系統(tǒng)技術?；钴S的地理信息系統(tǒng)市場導致了GIS組件的硬件和軟件的低成本和持續(xù)改進。這些發(fā)展反過來導致這項技術在科學、政府、企業(yè)和產業(yè)等方面更廣泛的應用，應用包括房地產、公共衛(wèi)生、犯罪地圖、國防、可持續(xù)發(fā)展、自然資源、景觀建筑、考古學、社區(qū)規(guī)劃、運輸和物流。地理信息系統(tǒng)也分化出定位服務(LBS)。LBS使用GPS通過所在地與固定基站的關系用移動設備顯示其位置(最近的餐廳,加油站,消防栓),移動設備(朋友,孩子,一輛警車)或回傳他們的位置到一個中央服務器顯示或作其他處理。隨著GPS功能與日益強大的移動電子(手機、pad、筆記本電腦)整合，這些服務繼續(xù)發(fā)展。早些年，Esri曾提出“用地理設計美化生活、將地理知識人人共享”的理念。時至如今，Esri已經把這個理念深深融入的其最新發(fā)布的ArcGIS1。ArcGIS1將空間信息技術普適化，未來將會深入到每個人的工作和生活中?！捌者m的GIS”使束之高閣的GIS從專業(yè)人員逐步走向大眾，ArcGIS1徹底架起了端到云的橋梁，使得空間信息的創(chuàng)造者與使用者緊密連接，通過ArcMap、PortalforArcGIS、云中ArcGISServer及移動終端上ArcGIS的App，每個人都可以成為空間信息的分享者和使用者，從而滿足大眾的各種需求。近兩年，行業(yè)普遍認為GIS將朝著專業(yè)化、普適化、智能化方向發(fā)展，普適的GIS無疑將引領地理信息產業(yè)未來的發(fā)展。普適化計算的開發(fā)能夠通過網絡和移動設備等為人們提供更多信息服務，提高計算機感知能力，增強社會關聯(lián)，具有很強的主動交互和自然交互特點，給人們的生活帶來便捷、簡單、快速的信息應用，且具有可控性，是GIS行業(yè)重要的發(fā)展趨勢之一。未來的GIS將會是普適化的GIS，任何人都可以用，在任何的地方，拿著任何的終端都可以訪問GIS服務，而且不局限在專業(yè)的終端上，讓普通用戶都可以通過多媒介進行訪問。這也得益于云計算技術、移動終端等方面的快速發(fā)展，讓用戶的更多需求都能夠非常輕松的實現。在普適化的環(huán)境之下，我們要做的是為大家創(chuàng)造一個GIS的環(huán)境，需要把我們的知識和經驗用地圖的方式來表達，讓用戶非常方便的獲得地圖數據。隨著云計算、物聯(lián)網、移動終端等新技術的快速發(fā)展，未來的GIS將會是普適化的GIS，用戶日益多樣的需求將能夠得以輕松解決。無論任何人都可以使用，無論在任何的地方，無論拿著任何的終端都可以訪問GIS服務，而不再局限于專業(yè)終端上，讓普通用戶都可以通過多重媒介進行訪問。開放地理聯(lián)合會是一個參與一致進程以開發(fā)公開地理處理規(guī)格的384家公司、政府機構、大學和個人組成的國際行業(yè)聯(lián)合會。由OpenGIS規(guī)格定義的開放接口和協(xié)議，支持可互操作的解決方案，網絡、無線和定位服務和主流IT。讓復雜的空間信息和服務在各種應用可以被授權技術開發(fā)人員使用。開放地理聯(lián)合會協(xié)議包括網絡地圖服務WMS和網絡功能服務WFS。地理信息系統(tǒng)由OGC產品劃分為兩大類型,基于遵循OGC規(guī)格的完整準確的軟件。地理信息系統(tǒng)技術標準促進GIS工具進行交流。兼容的產品是符合OpenGIS規(guī)范的軟件產品。當一個產品經過測試,并通過OGC測試項目證明是兼容的,這個產品就在這個地點上自動注冊為“兼容”?，F實軟件產品,即實現OpenGIS規(guī)格但還沒有通過兼容測試的軟件產品。合規(guī)測試不可作用于所有的規(guī)格。開發(fā)者可以注冊他們的產品為實施草案或經核準的規(guī)范，而OGC有權審查和確認每個條目。近些年，地圖應用爆炸性的蔓延于網站，如谷歌地圖和Bing地圖。這些網站使公眾獲取了大量的地理數據。他們中的一部分,像谷歌地圖和OpenLayers，公布了API使得用戶能夠創(chuàng)建自定義的應用。這些工具包一般提供街道地圖,天線/衛(wèi)星圖像、地理編碼、搜索和路由的功能。其他出版網絡上的地理信息的應用包括Cadcorp的GeognoSIS，ESRI的ArcIMS服務器,谷歌地球，谷歌融合表和開源的替代品MapServer，Mapnik和GeoServer。地圖通常被用于探索地球和開發(fā)利用其資源。地理信息系統(tǒng)技術,作為一個擴展的地圖科學,提高了工作效率和傳統(tǒng)地圖的分析能力。當科學界識別影響氣候變化的人為活動的環(huán)境后果時，地理信息系統(tǒng)技術正在成為一個理解環(huán)境隨時間變化的影響基本的工具。地理信息系統(tǒng)技術使各種來源的資料能夠與現有地圖和來自地球觀測衛(wèi)星的最新信息隨著氣候變化模型的輸出結合。這可以在復雜的自然系統(tǒng)幫助了解氣候變化帶來的影響。其中一個經典的例子就是對北極冰層融化的研究。一個地理信息系統(tǒng)的結合衛(wèi)星圖像的地圖形式的輸出讓研究人員以從所未有的方式查看他們的研究對象。這些照片對于傳輸氣候變化效果給非科學工作者也是非常重要的。萬維網聯(lián)盟的語義網運動中出現的工具和技術被證明在信息系統(tǒng)的數據集成問題中十分有用。相應地，這種技術已被提議作為一種促進GIS應用之間的互操作性和數據重用的手段，并啟用了新的分析機制。本體是這種語義方法的關鍵組成部分，因為它們遵循一個在特定領域的概念和關系下被機器可讀的正式規(guī)范。反過來，這使得地理信息系統(tǒng)專注于一個的數據的意義，而不是它的語法或結構。臨時本體是在GIS應用領域開發(fā)的，例如由英國地形測量局和美國宇航局噴氣推進實驗室開發(fā)的SWEET本體開發(fā)得水文本體論。簡單的本體和語義元數據標準正在由萬維網聯(lián)盟地理培育集團發(fā)表出來以便在網絡上表述地理空間數據。隨著GIS在決策中的普及，學者們已經開始審議地理信息系統(tǒng)的社會影響。有人認為，地理信息的生產、分配、利用和表述的很大程度上與社會環(huán)境有關。其他相關議題包括版權、隱私和審查的討論。較為樂觀的GIS社會應用是將它作為一個公眾參與的工具來應用。國家測繪地理信息局日前印發(fā)了《測繪地理信息發(fā)展“十二五”總體規(guī)劃綱要》，目標是到2015年，建成數字中國地理空間框架和信息化測繪體系。規(guī)劃還提出，爭取把地理信息產業(yè)納入國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)規(guī)劃。統(tǒng)計顯示，截至“十一五”末，我國地理信息產業(yè)總值突破1000億元；而到“十二五”末，這一數字有望突破2000億元。倍增的規(guī)模將給地理信息產業(yè)鏈上下游企業(yè)帶來巨大的市場空間。規(guī)劃提出，要加快推進地理信息資源整合和數字城市建設。據統(tǒng)計，“十一五”期間，我國數字城市建設試點和推廣城市已達130個。國家測繪地理信息局副局長王春峰表示，“十二五”期間將在全國全面推進數字城市建設，力爭完成全部333個地級市和部分有條件的縣級市的數字城市建設。國家測繪地理信息局日前發(fā)布的2011年測繪工作要點明確要求，進一步加快數字城市建設步伐，力爭在2011年完成100個以上、啟動100個以上數字城市建設，使數字城市覆蓋全國2/3以上的地級城市。業(yè)內人士指出，基于這樣的建設速度，未來3-5年，數字化城市管理平臺的市場容量將超過100億元。值得注意的是，“十一五”末，公眾版國家地理信息公共服務平臺“天地圖”開通并產生重要影響。規(guī)劃提出，“十二五”期間將“天地圖”服務功能延伸到省級和市級，并加大“天地圖”推廣應用工作力度，將其打造成為互聯(lián)網內容服務的中國自主品牌。規(guī)劃還表示將繼續(xù)完善產業(yè)發(fā)展政策，爭取把地理信息產業(yè)納入國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)規(guī)劃。鼓勵地理信息企業(yè)參與政府采購，推動企業(yè)自主創(chuàng)新產品在政府投資項目中的應用，努力實現重大測繪工程中國產裝備使用比例超過50%。規(guī)劃還提出，要深入挖掘基于位置的地理信息服務等方面的市場潛力，大幅度提高地理信息服務業(yè)務覆蓋范圍和市場盈利水平。其中包括加大地理信息技術與有關技術的集成應用，培育新的經濟增長點。加大地理信息技術和位置服務產品在電子商務、電子政務、智能交通、現代物流等方面的應用；開發(fā)基于地理信息的電子游戲產品、地理信息電視頻道以及基于物聯(lián)網的位置服務產品等。分析人士指出，隨著多項引導性政策的出臺，地理信息產業(yè)鏈上下游企業(yè)將迎來巨大的市場機遇。地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem)，簡稱GIS系統(tǒng)。它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關地理分布數據進行采集、存儲、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統(tǒng)。GIS通常和GPS結合使用。對于大范圍的、露天的巡更巡檢，巡更人員手持GPS巡檢器，實時接收GPS衛(wèi)星定位消息(時間、經緯度)，并按預先設定的時間間隔自動發(fā)送或者在特定地點手動發(fā)送定位信息到無線通訊前置機。無線通訊前置機在收到定位信息后將數據傳輸到管理系統(tǒng)平臺，系統(tǒng)軟件采用GIS電子地圖技術，動態(tài)顯示和回放巡檢軌跡，交由GIS分析可得該巡邏點的詳細信息。本專業(yè)培養(yǎng)具備地理信息系統(tǒng)與地圖學的基本知識、基本技能，能在科研機構或高等學校從事科學研究或教學工作，能在城市、區(qū)域、資源、環(huán)境、交通、人口、住房、土地、基礎設施和規(guī)劃管理等領域從事與地理信息系統(tǒng)有關的應用研究、技術開發(fā)、生產管理和行政管理等工作的地理信息系統(tǒng)高級專門人才。本專業(yè)學生主要學習地理信息系統(tǒng)和地圖學、遙感技術方面的基本理論和基本知識，受到應用基礎研究和技術開發(fā)方面的科學思維和科學實驗訓練，具有較好的科學素養(yǎng)，具有地理信息系統(tǒng)研究、設計與開發(fā)的基本技能及初步的教學、研究、開發(fā)和管理能力。掌握地理信息系統(tǒng)和地圖學的基本理論、基本知識和基本實驗技能，以及地理信息系統(tǒng)技術開發(fā)的基本原理和基本力法；了解相鄰專業(yè)如地理學、資