论地理信息系统及其在地理学中的地位

【摘要】地理信息系统是一种新兴的高新技术，引起了我国科技界的一次革命，在地理学中的各个领域都发挥了重要的作用，地理信息系统更是地理学未来发展的一个重要方向。本文简要 介绍了地理信息系统，并对其在地理学中的地位进行了分析，希望能够促进我国地理信息系统的发展。

【关键词】地理信息系统；地理学；地位

地理信息系统（GIS），是一种高技术系统，能够提供地理研究和预测、规划的服务，能够对空间信息进行获取和处理。虽然地理信息系统的出现仅几十年的时间，但已经取得了迅猛的发展。本文简要介绍了地理信息系统，并分析了地理信息系统在地理学中的地位。

1、地理信息系统

1.1地理信息系统的含义和产生

所谓的地理信息系统又称为又称为资源与环境信息系统、地理数据系统、空间信息系统、土地信息系统等，是通过计算机硬件和软件的支持，综合运用信息科学和系统工程理论，对具有空间内涵的地理数据进行分析综合与科学管理，从而服务于地理决策、规划、预测和研究等领域的技术[1]。地理信息系统的基本特征在于其能够进行空间分析，综合分析多种信息，分析空间实体间的关系，对区域内的各种过程和现象进行处理。地理信息系统尤其擅长对空间信息进行处理。

对地理信息系统的定义目前尚无定论，各国科学家众说纷纭、各持己见。综合各家的观点，所有的观点都认为地理信息系统具有空间数据的处理能力。空间数据指的是行星地球表面以及附近被记录的所有地理现象，其具有明显的地理位置特征。空间数据可以用地图来表示，例如一个公共场所，其作为一个占据一定空间的地域，具有特有的地理坐标，其特性可以通过属性指标反应出来。地理信息系统具有空间型的特定性质，这是其与其他统计型信息系统的最大区别。地理信息系统的每个数据的编码的依据都是地理坐标，先对其进行明确的定位，再完成定量的属性和分类。地理信息系统的独特标志就是强调对空间数据的处理，当然，这也是地理信息系统的一个技术难点[3]。

根据美国联邦数字地图协调委员（DBMS）会对地理信息系统的分析，地理信息系统的概念框架由五大部分组成，分别为产品显示和输出、空间分析和操作、数据库的产生和数据输入、数据库和系统的管理、用户界面[4]。

地理信息系统的用户界面的主要功能是地理信息系统的应用版块、数据库与应用者之间的交流平台，其软件功能主要是对系统和用户之间的关系进行组织和简化，包括图形显示、帮助显示和菜单等。

数据库和系统的管理是一种手段，实现对地理信息系统功能的数据控制。与普通数据库（DBMS）相较，地理信息系统的数据库更为复杂，具有布尔运算、删除和增加等功能。这就意味着其不仅能够对文字数字数据进行处理，还能够对图形数据进行处理。地理信息系统专家M. F. Goodchild就提出，地理信息系统应该能为各种地理要素的查询提供服务。地理信息系统的数据库管理系统要能够联接起地理实体的变量和属性与地理坐标信息。

要建立地理信息系统，产生数据库，其基本操作就是输入数据，输入数据本身比较复杂。地理信息系统的软件系统和硬件系统的费用远远少于数据的输入、预处理和采集的费用。不仅如此，在输入数据时还要对其进行编码，将变量和拓扑结构之间的联接建立起来。

作为空间数据处理的重要工具，地理信息系统及其模块和子系统都要具备各种工具，例如布尔运算、拓扑分析、空间数据查询。自动化制图、图像处理系统虽然也具备一定的功能，但却不如地理信息系统的工具复杂和全面。地理信息系统的工具箱能力还将受到模糊数学、人工智能和地理信息系统技术发展的影响，不断走向智能化。

根据设计要求，地理信息系统可以将各种文字、图表和地图信息提供出来，特别是提供新信息。地理信息系统可以叠加各种要素，例如水资源、土地和人口，并向用户提供与这些要素相关的、具有综合性的新信息。

作为决策支持系统和管理工具，地理信息系统带动了地理科技的革命，是一种无形的软技术。地理信息系统具有旺盛的生命力和广阔的应用前景，其已经跳出了单纯的技术范畴，成为了跨越社会科学和自然科学的综合性技术。其能够对空间相关数据进行有效的显示、模拟、分析、操作、管理和采集，从而满足复杂的管理和规划需要。

2、地理信息系统在地理学中的重要地位

地理信息系统是地理学与计算机技术的结合，使用计算机技术对地理问题进行处理，属于地理学科中的一门边缘学科。地理学是一门复杂的学科，对社会有着深远的影响，当前社会出现的环境、资源、人口等问题都对地理学提出了更高的要求。现代地理学的一个重要发展方向就是结合新技术，从而产生边缘性应用学科，例如地理信息技术和遥感技术等。现代地理学可以分为三个分支：技术地理学、实验地理学和理论地理学，地理信息系统属于技术地理学。

在地理学的发展中，地理信息系统是一次巨大的飞跃，是地理学中新技术手段和思想的应用，突破了原有的地理学研究方法。与此同时地理信息系统也离不开地理学这个理论依托，二者相互依存。如果没有地理背景或地理学，计算机对空间数据的处理就毫无意义；如果没有地理学模型，地理信息系统也难以建立。

地图作为一种传统的空间信息载体，很多因素都会对地图的地理信息造成限制。首先，通过人工来提取地图数据，在图形要素的计量和量算方面都存在很大的限制。其次，每一张地图都只能记载和描述有限的地理信息。人对于地图信息的记忆能力也是有限的。传统的图层叠加具有加大的局限性。地理信息系统与遥感密不可分，包括了空间信息和地理 要素，能够将定量、定性和定位的数据提供出来。地理信息系统还可以为遥感提供辅助数据，对其最高分辨力和信息量进行最大程度的利用。从野外考察中获得的遥感数据、原始资料可以与地理信息系统相结合，使遥感图像具有更高的解译和处理精度。而系统中数据的精度和适时性也会对地理信息系统的应用起到了支持作用。

地理学受到了地理信息系统的巨大影响，地理信息系统是一个现代化的地理技术工具，推动了地理学的定性描述向定量分析的转变，使地理学的单系统发展成为复杂系统。对于地理学而言，地理信息系统既是机遇又是挑战，能够有效的推动地理学的发展，提高了信息评价、处理和采集的能力。

结 语：虽然，地理信息系统只是一种工具和技术，地理信息系统却给地理学带来了巨大的发展和变化。当前地理信息系统已经取得了长足的发展，随着计算机技术的迅速发展，地理信息系统在未来必然会发挥更大的作用。与此同时，地理信息系统和空间分析之间还没有建立起有效的沟通，空间分析技术的发展较为滞后，对地理信息系统的应用设计造成了一定的阻碍，这也是未来地理信息系统的发展方向。