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地理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具及其在地質(zhì)災(zāi)害研究中的應(yīng)用進(jìn)展
摘要：地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS）已經(jīng)廣泛滲透到了多種學(xué)科領(lǐng)域，從比較簡(jiǎn)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(xiàn)實(shí)及網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展，新興的地理信息系統(tǒng)將運(yùn)用專家系統(tǒng)知識(shí)，進(jìn)行分析、預(yù)報(bào)和輔助決策。本文介紹了地理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具，從專業(yè)開(kāi)發(fā)工具的組成結(jié)構(gòu)上，可以歸納為集成式GIS、模塊化GIS、組件式GIS和網(wǎng)絡(luò)GIS等幾個(gè)主要類別；總結(jié)了地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)災(zāi)害研究中的應(yīng)用及其在地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)和管理、地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)度區(qū)劃評(píng)價(jià)和GIS與專家系統(tǒng)的集成應(yīng)用的進(jìn)展態(tài)勢(shì)。
關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng) 集成式GIS 模塊化GIS 組件式GIS 網(wǎng)絡(luò)GIS 地質(zhì)災(zāi)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(xué)、空間科學(xué)和地球科學(xué)之間的交叉科學(xué)與新技術(shù)學(xué)科，它是計(jì)算機(jī)科學(xué)、遙感技術(shù)、信息工程與現(xiàn)代地學(xué)理論和方法的有機(jī)結(jié)合。地理信息系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、地圖的可視化和地理信息的空間分析的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，處理的數(shù)據(jù)是具有地理特征和表征地學(xué)現(xiàn)象之間空間關(guān)系的屬性數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)的主要功能有：采集、存儲(chǔ)、管理、檢索、查詢、分析、顯示和輸出多種數(shù)據(jù)［1，2］，進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)與更新、區(qū)域空間分析、多要素綜合分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)［3］等。
地理信息系統(tǒng)，按其內(nèi)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(biāo)和專業(yè)特點(diǎn)的地理信息系統(tǒng)，為特定的專門(mén)目的服務(wù)，如水資源管理信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)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(wù)為目標(biāo)，可以有不同的規(guī)模，如加拿大國(guó)家地理信息系統(tǒng)和我國(guó)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(shù)字化、存儲(chǔ)管理、查詢檢索、分析運(yùn)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(wù)，就是對(duì)地球表層人文經(jīng)濟(jì)(包括人類工程活動(dòng))和自然資源及環(huán)境多種信息進(jìn)行綜合管理與分析。
2 地理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具
近年來(lái)GIS應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展迅猛，GIS工具軟件版本也不斷更新升級(jí)，比較鮮明的發(fā)展動(dòng)向有[5]：(1)各GIS軟件工具廠商在優(yōu)化性能的同時(shí)，重視發(fā)展Internet 上的GIS；(2)更換開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)模式，更換或擴(kuò)展到Windows NT 平臺(tái)；(3)在空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理方面，客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)仍是GIS 軟件追求的目標(biāo)；(4)除了屬性數(shù)據(jù)外，人們也希望圖形數(shù)據(jù)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)或面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)；(5)理論研究方面，時(shí)空數(shù)據(jù)的處理及其三維或四維GIS仍然是一個(gè)研究熱點(diǎn)；(6)為了進(jìn)行空間數(shù)據(jù)共享和交換，各國(guó)都制定了空間數(shù)據(jù)的交換格式；(7)元數(shù)據(jù)(Metadata)的記錄、處理與標(biāo)準(zhǔn)也是GIS技術(shù)發(fā)展的一項(xiàng)重要內(nèi)容；(8)對(duì)GIS軟件影響較為深刻的技術(shù)還有組件對(duì)象模型(COM)，軟件廠商已由原來(lái)向用戶提供系統(tǒng)轉(zhuǎn)為提供對(duì)象類型庫(kù)或ActiveX控件。
在地理信息系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中，目前已出現(xiàn)了大量的GIS系統(tǒng)專業(yè)開(kāi)發(fā)工具。從這些專業(yè)開(kāi)發(fā)工具的組成結(jié)構(gòu)上，可以歸納為集成式GIS、模塊化GIS、組件式GIS和網(wǎng)絡(luò)GIS等幾個(gè)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(kāi)發(fā)工具。集成式GIS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是各項(xiàng)功能已形成獨(dú)立的完整系統(tǒng)，提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)輸入輸出功能、空間分析功能、良好的圖形平臺(tái)和可靠性能，缺點(diǎn)是系統(tǒng)復(fù)雜、龐大和成本較高，并且難于與其它應(yīng)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(yùn)行于統(tǒng)一的基礎(chǔ)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(qiáng)的工程針對(duì)性，便于開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。
（3） 組件式GIS
組件式GIS是隨著近年來(lái)計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，代表了GIS系統(tǒng)的發(fā)展潮流。組件式GIS具有標(biāo)準(zhǔn)的組件式平臺(tái)，各個(gè)組件不但可以進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)接口。組件式GIS平臺(tái)的核心技術(shù)是Micr
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