地理空間信息服務是如何實現的

⑴ 　地理信息系統的發展現狀與趨勢

一、國外GIS的發展歷史與現狀

地理信息系統（Geographic Information System,GIS）是以地理空間資料庫為基礎，在計算機軟硬體支持下，對空間相關數據進行採集、管理、操作、分析、模擬和顯示，並採用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態的地理信息，為地理研究和地理決策服務而建立起來的計算機技術系統。從外部看錶現為計算機的軟硬體系統，而其內涵卻是由計算機程序和地理數據組成的地理空間信息模型，是一個邏輯縮小的、高度信息化的地理系統，計算機系統的支持是GIS的主要特徵，使GIS得以快速、精確、綜合地對復雜的地理系統進行空間定位和過程分析。

世界上第一個GIS是在1963年由加拿大測量學家R.F.托姆林森提出並建立的，稱為加拿大地理信息系統，主要用於自然資源的管理與規劃。稍後，美國哈佛大學研究出SY-MAP系統軟體。但當時的計算機技術水平不高、存儲容量小、磁帶存儲速度慢，使得GIS帶有更多的機助制圖色彩，用於地學分析和空間數據模擬的功能極為簡單。

進入70年代以後，計算機軟硬體技術飛速發展，尤其是大容量的存儲設備——硬碟的使用，為空間數據的輸入、存儲、檢索和輸出提供了強有力的手段；高性能的圖形顯示器的發展，增強了人機對話和高質量圖形顯示功能，促使GIS朝著實用方向迅速發展。在此階段的標志是一些發達國家先後建立了許多專業性的土地信息系統和地理信息系統，據統計70年代大約有300個系統投入使用，例如美國地質調查局從1970年到1976年建立了50多個信息系統，用於獲取和處理地質、地理、地形和水資源信息；日本國土地理院從1974年開始建立數字國土信息系統，存儲、處理和檢索測量數據、航空像片信息、行政區劃、土地利用、地形、地質等信息，為國家和地區土地規劃服務；瑞典在中央、區域和城市三級建立了許多信息系統。一些商業公司開始活躍起來，軟體在市場上受到歡迎，許多大學和研究機構開始重視GIS軟體設計和應用研究，成立了各種GIS研究實驗室。

80年代是GIS普及和推廣應用階段。隨著計算機的迅速發展和普及，地理信息系統也逐步走向成熟，並在全世界范圍內全面地推向應用階段，第三世界國家也開始引進、應用和發展自己的地理信息系統。高性能微型計算機的問世，使得微機地理信息系統得到了蓬勃發展，並使地理信息系統工具具有更高的效率、更強的通用性和獨立性，更少地依賴於應用領域和計算機硬體環境，為地理信息系統的建立和應用開辟了新的途徑。GIS的應用從解決比較簡單的規劃管理問題（如道路、輸電線等）轉為更復雜的區域開發和決策問題，例如土地利用、沙漠化、城市化、環境與資源評價等。隨著GIS與衛星遙感技術的結合，GIS開始用於全球變化與全球監測。80年代是GIS發展具有突破性的年代，僅1989年市場上有報價的GIS軟體就達70多家，並涌現出一批有代表性的GIS軟體，如：ARC/IN-FO、MicrostationSICAD、Genamap、System9等。

進入90年代以後，微機地理信息系統得到了迅猛的發展，並且性能也得到了極大加強，向綜合性、智能性發展。GIS已成為一種新興的確定性產業，投入使用的GIS系統，每2～3年就翻一番，GIS市場的年增長率大於35%，從事GIS的廠家超過300家。GIS已滲透到各行各業，愈來愈多的國際性會議以GIS為主題，愈來愈多的學術刊物以GIS為標題，愈來愈多的學科，如地理學、工程學、森林學、城鄉規劃、計算機科學、測繪學、航天遙感、礦床地質、水資源等都把GIS作為發展方向。國家和地區性的GIS研究中心在美、英等主要西方國家中建立。

二、我國地理信息系統的發展

我國地理信息系統的研製與應用始於70年代末期，它的發展基礎是計算機制圖、計算機技術、計量地理和遙感技術。

1978～1980年為准備階段，主要是進行輿論准備，正式提出倡議，開始組建隊伍和實驗研究。

1981～1985年為起步階段，主要是對地理信息系統進行理論探索和區域性實驗研究，並在此基礎上制定國家地理信息系統規范。1981年在四川渡口二灘進行實驗，以航空遙感資料為基礎，進行數據採集和資料庫模型設計；1984年開始，國家測繪局測繪科學研究所著手組建國土基礎信息系統；1985年國家資源與環境信息系統實驗室成立。

1986～1993年為初步發展階段，地理信息系統被列入國家「七五」攻關課題，取得了重要進展和實際效益，形成了比較系統的研究計劃：研究資源與環境信息系統國家規范和標准，解決信息共享和系統兼容問題；開展全國性和區域性的信息系統的建立和應用模式研究；研製和開發軟體系統與專家系統，全國建成了一批資料庫、開發了一系列的空間信息處理與制圖軟體；完成了一批綜合性、區域性和專題性的信息系統。

1994年以來為軟體商品化階段，在國外成熟軟體在我國得到廣泛應用的同時，帶動了具有自主版權的國產地理信息系統基礎軟體的的崛起，一批起點高、功能強、價格低廉的國產軟體相繼研製成功，並推向市場。為客觀地了解我國GIS基礎軟體的開發水平、開發現狀和產業化前景，推動具有我國自主版權的GIS基礎軟體的健康發展，國家遙感中心、中國地理信息系統協會、中國海外信息系統協會從1996年開始對國產GIS基礎軟體和專項應用軟體進行測評，從四年的測評結果來看，國產GIS軟體的發展情況喜人，軟體的功能、性能、品種和商品化程度都有了較大幅度的提高，完全可以在相關領域內實際應用，與國外優秀GIS軟體的差距正在逐步縮小，個別領域已經超過了國外GIS軟體，在微機（PC）GIS軟體和某些應用領域具備了與國外軟體競爭的實力。

三、地理信息系統（GIS）的發展趨勢

GIS技術的發展已經取得了巨大的成就，並對社會的發展作出了巨大的貢獻，但對人們的期望和要求來講還遠遠不夠，GIS的進一步發展應主要表現在以下幾個方面：

1.多媒體地理數據的管理與操作管理

在一個多種數據類型並存的混合系統中，如何實現各類數據的隨意操作和有效管理，這是現今信息媒體多元化新時代的一個突出問題，它比單一地圖資料庫的操作要復雜得多。信息資源庫包括的主要內容有：地理資料庫、專業資料庫、圖像庫、文件庫和聲音庫等。

2.數字制圖技術

紙基地圖在任何時候都是不可能被取代的，利用數字地圖庫直接生產紙基地圖，即數字地圖環境下的自動編圖的核心是數字地圖的自動制圖綜合技術，它比屏幕顯示為目的的電子地圖的製作要復雜得多，要處理各要素之間的關系，目前仍視為一個國際性的難題。此外，還應包括建立基於地圖資料庫和GIS技術集成的地圖生產系統。

3.「3S」集成技術

GPS（全球定位系統）、RS（遙感）、GIS（地理信息系統）產生的時間不一，理論基礎和技術特點也不盡一致，但它們的學科性質是相通的，即共同研究、表達和分析地球科學信息，在逐步發展過程中構成了相輔相成的關系，三者的結合覆蓋了信息採集、處理和分析的全過程，使GPS、RS、GIS構成的衛星對地觀測系統成為地球系統科學研究的重要手段。

4.空間可視化技術與虛擬現實技術

可視化是指運用計算機圖形圖像處理技術，將復雜的科學現象或自然景觀，甚至十分抽象的概念圖形化，以便於理解現象、發現規律和傳播知識。虛擬現實也稱虛擬環境或人工現實，是一種由計算機生成的高級人機交互系統，構成一個以視覺為主的可感知環境。空間可視化技術與虛擬現實技術可用於製作動態地圖、地形環境模擬、地圖設計製作等方面。

5.三維GIS和時態GIS技術

在地質、礦山、地下水、大氣、環境等方面，人們不僅需要研究現象的二維分布，更需要研究其三維空間分布甚至與時間有關的時空分布特徵和規律，因此，對於真三維和四維GIS的需求更加迫切，而真四維是在真三維的基礎上增加時間維。

6.網路GIS和WWW GIS技術

由於萬維網具有開放性和友好的用戶界面，它迅速成為網路信息處理和分布的主要工具。在伺服器端，GIS軟體系統通過CGi（連接器）與萬維網的HTTP（超文本傳輸協議）伺服器相連；在客戶端，有萬維網瀏覽器以HTML（超文本標注語言）建立用戶界面。

⑵ 數據規整的目的是什麼，如何實現地理空間數據的規整

什麼是GIS
物質世界中的任何事物都被牢牢地打上了時空的烙印。人們的生產和生活中百分之八十以上的信息和地理空間位置有關。地理信息系統（ Geographic Information System, 簡稱 GIS ）作為獲取、整理、分析和管理地理空間數據的重要工具、技術和學科，近年來得到了廣泛關注和迅猛發展。由於信息技術的發展，數字時代的來臨，理論上來說，GIS可以運用於現階段任何行業。
從技術和應用的角度， GIS 是解決空間問題的工具、方法和技術；
從學科的角度， GIS 是在地理學、地圖學、測量學和計算機科學等學科基礎上發展起來的一門學科，具有獨立的學科體系；
從功能上， GIS 具有空間數據的獲取、存儲、顯示、編輯、處理、分析、輸出和應用等功能；
從系統學的角度， GIS 具有一定結構和功能，是一個完整的系統。
簡而言之， GIS 是一個基於資料庫管理系統（ DBMS ）的分析和管理空間對象的信息系統，以地理空間數據為操作對象是地理信息系統與其它信息系統的根本區別。
GIS即地理信息系統（Geographic Information System），經過了40年的發展，到今天已經逐漸成為一門相當成熟的技術，並且得到了極廣泛的應用。尤其是近些年，GIS更以其強大的地理信息空間分析功能，在GPS及路徑優化中發揮著越來越重要的作用。GIS地理信息系統是以地理空間資料庫為基礎，在計算機軟硬體的支持下，運用系統工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數據，以提供管理、決策等所需信息的技術系統。簡單的說，地理信息系統就是綜合處理和分析地理空間數據的一種技術系統。
[編輯本段]GIS 的組成部分
從應用的角度，地理信息系統由硬體、、數據、人員和方法五部分組成。硬體和為地理信息系統建設提供環境；數據是GIS的重要內容；方法為GIS建設提供解決方案；人員是系統建設中的關鍵和能動性因素，直接影響和協調其它幾個組成部分。
硬體主要包括計算機和網路設備，存儲設備，數據輸入，顯示和輸出的外圍設備等等。
主要包括以下幾類：操作系統 、資料庫管理 、系統開發 、GIS ，等等。 GIS的選型，直接影響其它的選擇，影響系統解決方案，也影響著系統建設周期和效益。
數據是GIS的重要內容，也是GIS系統的靈魂和生命。數據組織和處理是GIS應用系統建設中的關鍵環節，涉及許多問題：
——應該選擇何種（或哪些）比例尺的數據？
——已有數據現勢性如何？
——數據精度是否能滿足要求？
——數據格式是否能被已有的GIS集成？
——應採用何種方法進行處理和集成？
——採用何種方法進行數據的更新和維護，等等。
方法指系統需要採用何種技術路線，採用何種解決方案來實現系統目標。方法的採用會直接影響系統性能，影響系統的可用性和可維護性。
人是GIS系統的能動部分。人員的技術水平和組織管理能力是決定系統建設成敗的重要因素。系統人員按不同分工有項目經理、項目開發人員、項目數據人員、系統文檔撰寫和系統測試人員等。各個部分齊心協力、分工協作是GIS系統成功建設的重要保證。
GIS應用系統建設需要從以上五個方面著手。
[編輯本段]GIS 的應用領域
地理信息系統在最近的30多年內取得了驚人的發展，廣泛應用於資源調查、環境評估、災害預測、國土管理、城市規劃、郵電通訊、交通運輸、軍事公安、水利電力、公共設施管理、農林牧業、統計、商業金融等幾乎所有領域。
以下地理信息系統的應用領域分別回答了在各自領域內的作用
◆ 資源管理 (Resource Management)
主要應用於農業和林業領域，解決農業和林業領域各種資源(如土地、森林、草場)分布、分級、統計、制圖等問題。主要回答「定位」和「模式」兩類問題。
◆ 資源配置 (Resource Configuration)
在城市中各種公用設施、救災減災中物資的分配、全國范圍內能源保障、糧食供應等到的在各地的配置等都是資源配置問題。GIS在這類應用中的目標是保證資源的最合理配置和發揮最大效益。
◆ 城市規劃和管理 (Urban Planning and Management)
空間規劃是GIS的一個重要應用領域，城市規劃和管理是其中的主要內容。例如，在大規模城市基礎設施建設中如何保證綠地的比例和合理分布、如何保證學校、公共設施、運動場所、服務設施等能夠有最大的服務面(城市資源配置問題)等。
◆ 土地信息系統和地籍管理 (Land Information System and Cadastral Applicaiton)
土地和地籍管理涉及土地使用性質變化、地塊輪廓變化、地籍權屬關系變化等許多內容，藉助GIS技術可以高效、高質量地完成這些工作。
◆ 生態、環境管理與模擬 (Environmental Management and Modeling)
區域生態規劃、環境現狀評價、環境影響評價、污染物削減分配的決策支持、環境與區域可持續發展的決策支持、環保設施的管理、環境規劃等。
◆ 應急響應 (Emergency Response)
解決在發生洪水、戰爭、核事故等重大自然或人為災害時，如何安排最佳的人員撤離路線、並配備相應的運輸和保障設施的問題。
◆ 地學研究與應用 (Application in GeoScience)
地形分析、流域分析、土地利用研究、經濟地理研究、空間決策支持、空間統計分析、制圖等都可以藉助地理信息系統工具完成。
◆ 商業與市場 (Business and Marketing)
商業設施的建立充分考慮其市場潛力。例如大型商場的建立如果不考慮其他商場的分布、待建區周圍居民區的分布和人數，建成之後就可能無法達到預期的市場和服務面。有時甚至商場銷售的品種和市場定位都必須與待建區的人口結構(年 齡構成、性別構成、文化水平)、消費水平等結合起來考慮。地理信息系統的空間分析和資料庫功能可以解決這些問題。房地產開發和銷售過程中也可以利用GIS功能進行決策和分析。
◆ 基礎設施管理 (Facilities Management)
城市的地上地下基礎設施(電信、自來水、道路交通、天然氣管線、排污設施、 電力設施等)廣泛分布於城市的各個角落、且這些設施明顯具有地理參照特徵的。它們的管理、統計、匯總都可以藉助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。
◆ 選址分析 (Site Selecting Analysis)
根據區域地理環境的特點，綜合考慮資源配置、市場潛力、交通條件、地形特徵、環境影響等因素，在區域范圍內選擇最佳位置，是GIS的一個典型應用領域，充分體現了GIS的空間分析功能。
◆ 網路分析 (Newwork System Analysis)
建立交通網路、地下管線網路等的計算機模型，研究交通流量、進行交通規則、處理地下管線突發事件(爆管、斷路)等應急處理。 警務和醫療救護的路徑優選、車輛導航等也是GIS網路分析應用的實例。
◆ 可視化應用 (Visualization Application)
以數字地形模型為基礎，建立城市、區域、或大型建築工程、著名風景名勝區的三維可視化模型，實現多角度瀏覽，可廣泛應用於宣傳、城市和區域規劃、大型工程管理和模擬、旅遊等領域。
◆ 分布式地理信息應用 (Distributed Geographic Information Application)
隨著網路和Internet技術的發展，運行於Intranet或Internet環境下的地理信息系統應用類型，其目標是實現地理信息的分布式存儲和信息共享，以及遠程空間導航等。
[編輯本段]GIS常用
國外的：
AutoCAD Map3d
ArcGIS（包括ArcGIS, MapObjects, ArcIMS、ArcSDE、ArcEngine、ArcServer等）
MapInfo
GeoMedia
MGE
SmallWorld
國內的：
Supermap
MapGIS
GeoStar
TopMap
GeoBean
VRMap
MapEngine
[編輯本段]電力工業中的GIS
在電力工業中，GIS是指六氟化硫封閉式組合電器，國際上稱為「氣體絕緣開關設備」（Gas Insulated Switchgear)簡稱GIS，它將一座變電站中除變壓器以外的一次設備，包括斷路器、隔離開關、接地開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進出線套管等，經優化設計有機地組合成一個整體。
GIS全稱氣體絕緣組合電器設備（Gas Insulated Switchgear），主要把母線、斷路器、CT、PT、隔離開關、避雷器都組合在一起。就是我們經常可以看到的開關站，也叫高壓配電裝置。
高壓配電裝置的型式有三種：第一種是空氣絕緣的常規配電裝置，簡稱AIS。其母線裸露直接與空氣接觸，斷路器可用瓷柱式或罐式。葛洲壩電廠採用的即是這種型式。 第二種是混合式配電裝置，簡稱H－GIS。母線採用開敞式，其它均為六氟化硫氣體絕緣開關裝置。 第三種是六氟化硫氣體絕緣全封閉配電裝置。其英文全稱GAS—INSTULATED SWITCHGEAR，簡稱GIS。
GIS的優點在於佔地面積小，可靠性高，安全性強，維護工作量很小，其主要部件的維修間隔不小於20年。

⑶ 地理空間信息技術在智能交通中能發揮什麼作用

地理空間信息技術在智能交通中能發揮的作用非常多，目前主要有：

民警信息管理功能——主要是對民警、民警所在組織的基本信息進行維護，維護的結果可供勤務安排、警用裝備與交通設施的領用、交通管控等操作時查詢和調用。

導入民警基礎人事信息——該功能主要用以從人事管理系統定期導入民警基礎人事信息,維護民警信息,查詢統計民警信息,勤務管理,維護崗位。

系統提供分別基於GIS界面和窗體對崗位信息進行維護和查詢的功能，以便及時記錄所管轄的警區、崗位、備勤地點等崗位的設置及變更情況的功能。

勤務安排功能——可以建立一段時間內不同中隊（民警）不同時段在不同崗位的勤務安排。

裝備種類管理——警用裝備是指一線執勤民警在執行警務時需要使用的裝備，包括下列幾大類：

警械：手槍、警棍、手銬、警繩等；

警用車輛：警用巡邏車、事故勘察車、領導指揮車等；

通訊裝備：對講機、車載終端、手持終端等；

裝備基礎信息維護——這個功能用以實現對警用裝備的基礎信息，如裝備屬性、類型、運行狀態、售後服務等信息的維護,民警/警車警用裝備配備情況記錄。這個功能用以實現記錄民警/警車所配備的警用裝備信息。

分配車載終端——這個功能用以實現對特定定位終端分配相關號碼，並將其分配給特定車輛和民警。

接報警地圖輔助系統——結合指揮中心的GIS應用需求，基於平台的全局警用地理信息資料庫和GIS應用服務，建立報警GIS應用系統，主要實現電話接警定位、周邊警力分布查詢、警視聯動等功能。

固定電話報警定位——系統按照接警電話號碼，在地圖上自動定位到報警地址；並向接警調度 台返回案發地點所屬的派出所轄區，以便於警力調度與處警。

手機接警定位——系統按照接警手機號碼，在地圖上自動定位到報警地址；並向 接警調度 台返回案發地點所屬的派出所轄區，以便於警力調度與處警。

周邊警力分布查詢與調度——通過在報警點周圍設置一定的周邊緩沖半徑，查詢出該報警點周邊半徑范圍 內警力(治安崗亭、派出所、GPS車輛等)分布情況及其屬性信息，以便於警力調 度與處警。

交通違法案發統計專題圖分析——根據發案時間、發案區域，對警情進行統計分析，生成等級渲染圖、柱狀圖、餅圖等。

GPS應用功能——結合交警局GPS系統，實時接收GPS車輛位置信息，實現對GPS車輛的信息查詢統計、實時監控、越界報警和軌跡回放。

交通事故GIS應用

交通事故案件發案定位與案件查詢——與交通事故工作平台案件庫關聯，實現案發點位置的地圖精確定位和成圖 顯示；實現點選、框選、多邊形選等多種形式的案件地圖選擇查詢；

通過案件編號查詢，實現案發地精確定位和屬性顯示。

交通事故串並案輔助分析（故意肇事）——通過選擇案件串並條件：包括串並發案空間范圍、發案開始結束時間、作案工具、作案對象、作案時機、作案手段、逃離方式、侵入方式等，分析得到系列串並案結果，實現串並案件的地圖定位和屬性顯示。

常發性交通事故案件統計分析——與打防控系統案件庫關聯，實現常發性案件按發案區域(分局或大隊轄區 或社區)、按案件類型以及按時間段的數量統計和空間分布分析，方便用戶直觀地分析出各類案件的空間發案規律和分布情況。

高危人群統計專題圖分析——與高危人群管控庫關聯，對高危犯罪人群的空間分布情況進行統計專題圖分析，生成等級渲染、餅狀、柱狀等人口分布專題圖。

高危事故黑點分析——對某高危事故黑點事故情況按某個時段的時間順序，在地圖上標繪出其事故活動軌跡。

視頻集成應用——平台可通過GIS介面集成全網交通視頻監控系統，實現視頻圖像的網上點播、切換及控制功能。

基於GIS的公路網交通流動態監控功能——可以綜合分析路網每條道路平均交通流量、平均車速、飽和度等指標，按照服務水平顯示不同顏色，將六級服務水平劃分合為三級，分紅、黃、綠不同顏色顯示。

基於GIS的重點目標車輛監控——重點目標車輛跟蹤：接入GPS車輛定位系統，接收其定位信息，實時跟蹤車輛，並在GIS地圖上實時顯示目標車輛行駛軌跡。

重點車輛歷史軌跡顯示：選擇某一重點車輛，確定歷史時間范圍，顯示在此時間范圍內該重點車輛運行的歷史軌跡。

重點車輛指揮調度：通過事件發生地點，自動匹配最近區域內的警用巡邏車輛，對該車輛發送指揮命令，在GIS地圖上可全程查看事件處理情況。

基於GIS公路交通警情監控功能——交通擁堵、事故按照警情級別分三級分別用紅、黃、綠三種顏色顯示。警情類別包括：交通擁堵、交通事故、交通管制、道路維護改造、惡劣天氣、危化品運輸異常情況、群體性事件、車輛緝查布控報警。通過上報的各種警情信息，可結合GIS在電子地圖上用不同圖標標記，警情類別、級別等在GIS地圖上展示一目瞭然。

交通誘導信息的發布功能——誘導信息發布：指揮員預定義或者即時錄入誘導信息；也可以是集成平台對所採集的交通信息進行處理後發布的交通誘導信息，在有指揮員干預的情況下實現半自動交通誘導標志信息發布。

（1）指揮員人工發布交通誘導信息；

（2）交通誘導信息自動發布。

交通設備網管功能——當用戶需要通過平台查詢由交通設備情況時，可以雙擊GIS地圖上的交通設備系統圖標，系統顯示該控制點的主要工作狀態、屬性等參數的當前值，也可以顯示該控制點前端存儲圖片或視頻等信息。若交通設備出現故障，GIS地圖上相應坐標顯示為故障狀態，用戶雙擊控制點圖標，顯示相關故障信息。

輔助決策功能——根據事件、案件等數據信息，實時對處置方案進行優化決策，與人工決策相結合，合理指揮調度執行系統的各種手段，並對案發地警力部署等進行分析，給出預警信息和警力合理部署的方案。主要有統計分析、事件分析,現場圖像調覽等功能。通過設置預案，提供特殊服務所需要的警員、警力配置，交通組織調度決策輔助，如為警衛任務和特勤提供專用路線。

應急指揮調度功能——該系統有編制出動方案、下達出動命令、應急過程的語言和數據實時記錄、現場圖像傳輸及調閱、文字傳真及應急信息的綜合管理等功能。系統能在接到重大警情後,自動識別主叫號碼和地址,利用電子地圖快速確定位置,得到周圍道路、交通情況等信息,根據警力情況為指揮人員提供該位置的預設方案,並提供該方案的車輛最佳行進方案,供有關人員參考。方案確定後,集成平台系統通過網路(或其它通訊方式)下達出警命令。處置部門接到命令後,應產生相應出警信息給予相關人員,並回復監控中心,告知命令接收完成。系統通過可視化的指揮調度功能，主要是實現基於GIS的指揮調度信息的統一管理與集成，使在同一平台上完成多種業務操作，保證各業務支撐子系統支撐自動地快速地交換信息，實現指揮調度各系統的調動，為指揮決策提供依據。

聯動控制——各關聯系統之間的聯動控制是指結合集成平台建設中系統的控制功能，實現多級復合型控制。

可以實現聯動的系統有：交通視頻監控系統、GPS車輛定位系統、智能卡口系統、交通誘導宣傳系統、交通管理信息系統、移動警務系統、接處警系統。

可以與GPS車輛定位系統、公路車輛智能監測記錄系統之間實現聯動功能，當公路車輛智能監測記錄系統觸發報警，系統自動定位報警位置，並搜索附近區域內GPS車輛，再經過操作人員人工確認後調度相關GPS巡邏車輛進行圍堵。

車輛行車軌跡分析——利用緝查布控系統介面查詢緝查布控系統中報警車輛、通行車輛軌跡信息並在GIS地圖中標注，並做伴隨車輛相關分析。

治安卡口查緝布控——利用緝查布控系統介面查詢緝查布控系統中報警車輛、通行車輛軌跡信息並在GIS地圖中標注。

移動GIS可以完成以下功能：

1，通過GPRS上網連接後台服務端程序來實時傳輸在戶外工作採集的數據到後台資料庫。

2，可以實時發回PDA的GPS信息，在後台地圖上直接定位PDA用戶的位置，也可以下發PDA的經緯度信息讓PDA用戶定位和跟蹤其它PDA用戶，了解自己與其它PDA的位置關系,起到定位和跟蹤的作用。

3，可以發回PDA當前所在地名如在天河城附近等，實現在外面工作就知道在何時何地上班打卡的效果,同時可以在後台為相應的PDA用戶設置固定時長返回一次當前位置的GPS信息確保對相應PDA用戶的定位，跟蹤與監控。

4，移動GIS服務平台可以對PDA用戶進行登記，注銷等管理，在移動GIS服務平台登記的PDA用戶才可登陸此伺服器，依據IMSI和IMEI號來進行登陸驗證，安全可靠GIS系統以空間資料庫為基礎，將應用數據與地圖有機結合，提供強大的空間分析和查詢功能，豐富的表達方式直觀地顯示結果。

⑷ 地理信息系統的基本功能有哪些

地理信息系統基本功能：
數據採集、監測與編輯；數據處理與變換（矢柵轉換、制圖綜合）；數據存儲與組織（矢量和柵格模型）；空間查詢與分析（空間檢索、空間拓撲、疊加分析、緩沖分析、網路分析等）；圖形交互與顯示（各種成果表現方式）。

⑸ 地理空間信息服務研究現狀

目前國內外在地理信息服務領域研究較多，主要分為下面三個方面。

1.3.3.1 地理空間信息服務標准化方面

地理空間信息服務標准化工作是地理空間信息服務得以穩健發展，高效互操作與集成的基礎，得到了許多國際化組織和機構的關注，取得了不少研究成果。作為全球最大的空間信息、互操作規范的制訂者和倡議者，開放地理信息系統聯盟(OpenGISConsortium，OGC)已經認識到在地理信息領域中引入 Web 服務技術的重要性和緊迫性，對地理信息服務制定了一系列的規范，主要包括: 網路矢量數據服務(Web Feature Service，WFS)、網路柵格數據服務(Web Coverage Service，WCS)、網路地圖服務(Web Map Service，WMS)、網路處理服務(Web Geoprocessing Service)、網路目錄服務(Catalogue Service-Web)等地理信息服務的相關規范。以上這些規范既可以作為 Web 服務的空間數據服務規范，又可以作為空間數據的互操作實現規范。國際標准化組織 ISO/TC211 技術委員會在 ISO 19119 草案中也對地理信息服務的相關概念、標准做了規定。在 ISO/TC211 技術委員會和 OGC 組織制定地理信息服務的內涵和標準的基礎上，越來越多的學者投入到地理信息 Web 服務研究中。然而，國內在地理空間信息服務標准化方面的研究人員和研究工作非常少。

1.3.3.2 地理空間信息服務模式及框架方面

國外 Panatkool(2002)介紹了一種基於 P2P 網格的分布式網路地理信息服務模式，在這個模式下，地理信息服務可以在節點間遷移。Onchaga(2006)研究了一種服務質量(QoS)支持的服務鏈方法，使得地理空間信息服務在發現、組合以及執行過程中能同時顧及功能性以及質量上的要求，並且構建了一個服務質量管理框架以對服務鏈中基礎的概念，規則以及機制進行定義。Shu et al.(2006)提出了如下圖 1.8 融合 OGC 技術和網格技術的地理空間信息共享架構。

圖 1.8 於 OGC 服務的網格框架(Shu et al.，2006)

梁旭鵬等(2006)在分析了傳統的解決空間信息共享與互操作方法存在的不足的基礎上，提出從數據共享、功能互操作系統集成等多面考慮實現空間信息共享與互操作的設計思想，建立基於 Web 服務的分布式空間信息共享與互操作模型。陳應東(2008)提出了適合空間信息特點的空間信息服務模式組成結構，並詳細論述了空間信息服務模式的基本組成要素和特徵，以及模式之間的演變規律; 並在此基礎上闡述了面向服務的空間信息服務活動過程的實現架構與運行流程，空間信息服務資源管理體系以及基於脫坡結構的描述服務之間關系的方法(陳應東，2008)。羅英偉等(羅英偉等，2003; 王文俊等，2005)設計了一個基於 Web Services 技術的、可實現城市空間信息服務集成與互操作的框架 － π 系統框架，系統由 6 個層次組成: 應用層、WWW 服務層、Web 空間應用集成層、空間應用集成服務層、元數據服務和空間信息服務層以及空間信息庫層，系統給城市空間信息應用的開發者提供了一個二次開發的平台和應用系統的基礎框架，屏蔽了城市空間信息應用的分布性和 GIS 平台的異構性，整個系統貫穿 Web Services 的概念，使系統具有良好的開放性，為支持其他 GIS 平台和空間信息服務提供基礎。李琦等(李琦等，2002; 黃曉斌等，2004)在闡述空間智能體 GeoAgent 的概念、特點和行為等有關內容的基礎上，提出基於 GeoAgent 的地理信息服務模式。該模式能夠利用 GeoAgent 的優勢來克服現有GIS 的不足，並通過與 Web 服務等技術相結合，為數字城市中地理信息服務的構建提供有效的方法和有利的支撐。汪洋等(2004)認為，區域性/全國性的海洋環境監測系統需要集成許多已有業務化運行的海洋信息系統，並且要為成千上萬的應用系統提供服務，迫切需要一個支持分布式異構環境的海洋監測信息及服務集成框架來指導系統的建設。因此他提出了基於 XML，Web Service，Ontology 等技術的集成框架包括集成匯流排及 Adapter Serv-ice，元資料庫及集成協調器與供二次開發的 API 及 Web Service 工具集。這一集成框架是開放的可擴充的，它實現了數據互操作，軟體互操作與語義互操作，可以應用於大規模海洋監測系統的動態集成，並能有效利用網上豐富的涉海商業 Web 服務(汪洋等，2004)。

1.3.3.3 地理空間信息服務應用方面

這方面研究比較多，Best(2007)介紹了一種是通過在科學工作中使用地理空間信息服務的方法來實現動態環境中對海洋哺乳動物棲息地的預測。Hamre(2009)在 InterRisk項目(歐洲海洋海岸帶環境風險互操作服務)中建立了基於網路地理信息服務的海洋污染監測與預報互操作服務，並成功運用於挪威、英國、愛爾蘭、德國以及波蘭的水域。Foerster et al.(2010)在網路服務環境下基於 OGC 的 WPS 服務實現了地理空間數據的地圖綜合以及模式轉換。王興玲(2002)對基於 Web 的地理信息服務模式以及相關方面的問題進行了初步的探索和研究，利用 XML(GML/SVG)和 Web Service 技術構建了一個基於 Web 的地理信息服務平台，並成功應用到 「北京指南」平台中。馬林兵等(2003)提出了一個基於可重用 Web Services 技術在全球范圍內解決 GIS 數據集成和共享問題的新方法，並應用於城市交通管理信息系統中。劉文亮等(2009)、楊峰等(2008)，分別通過 Web Service 實現了在分布式環境下海洋標量場數據與矢量場數據的遠程時空過程可視化。何亞文等(2009b)通過 Web Service 實現了網路環境下的 NDVI 的計算，研究了基於Web Service 的 Argo 數據服務框架及相應的實現方法，為用戶提供透明的、 「一站式」 的Argo 數據 Web 應用(何亞文等，2009a)。

⑹ 地圖服務和數據服務的區別

地圖服務和數據服務的區別
答案：
網格GIS是空間信息網格的實現技術，具體講是基於網格計算結構或網格服務結構實現空間數據共享及GIS功能共享的技術。OGC在網格GIS方面做了大量的工作，制定了一系列的規范和標准。根據相關規范，網格GIS主要包括三個方面的地理信息服務類型。(1分)

（1）網路地圖服務：是將具有地理空間信息的數據製作成為地圖提供給用戶。地圖的形式通常以圖像的格式進行表達，如PNG、GIF或JPEG，也可以是基於矢量圖形的，例如SVG。(3分)

（2）網路覆蓋服務：支持網路化的地理空間數據的相互交換。與WMS不同，WCS提供給用戶端原始的、未經可視化處理的地理空間信息。(3分)

（3）網路要素服務：未瀏覽器提供經過地理標記語言格式封裝的地理空間數據，支持對地理要素數據的插入、更新、刪除、查詢和發現等操作。實現WFS的必要條件是要素必須在交互過程中使用GML進行表達。(3分)

⑺ 環保中的空間地理信息系統是一個怎麼的系統

我認為空間地理信息系統是採用信息化技術和通訊定位技術對環境問題定位。然而智慧之間的空間地理信息系統利用網路、通訊、信息技術、3S(GPS GIS GRS)技術，整合各類環境信息資源，建立統一的環境信息資源資料庫，將環保數據中心匯集在各級各類環保業務信息，完整准確地定位在信息相關的地理環境中，為環保管理者提供直觀、高效、便捷、綜合性的管理手段。

⑻ 地理空間數據集成

早期GIS系統幾乎是完全獨立的系統，擁有自己特定的軟體組件、文件格式和自己專門採集的空間數據，不同GIS系統之間很少進行交互和集成。隨著網路和資料庫技術發展及GIS應用領域的擴大，發展了許多空間數據集成理論和方法。

根據側重點的不同，地球空間數據集成的概念有如下幾類:①GIS功能觀點，認為數據集成是地理信息系統的基本功能;②簡單組織轉化觀點，認為數據集成是數據層的簡單再組織;③過程觀點，認為地球空間數據集成是在一致的拓撲空間框架中地表描述的建立或使同一個地理信息系統中的不同數據集彼此之間兼容的過程;④關聯觀點，認為數據集成是屬性數據和空間數據的關聯。這些觀點，從不同角度揭示出地球空間數據集成的多樣性和綜合性(李軍，2000)。

按照數據集成的類型及實際應用中數據集成需求，地球空間數據集成分為4大類:①區域集成，指根據一定區域范圍集成各種類型的數據(Eugene，1992);②專題集成，以要素作為數據集成主要指標的集成;③時間集成，以時間為集成主體，內容包括多時間尺度數據集成、時間序列數據集成等;④數據綜合集成，即綜合度差異數據之間的集成，從數據與其表達的地學過程空間尺度的關系分析即是多空間尺度數據集成。

這四類集成中每一類都包含具體的集成類型，其中數據的綜合集成是最為復雜的一類，常規意義的制圖綜合和數據細化都包含在該類數據集成中。

按照數據集成模式可以把GIS數據集成分為3種模式:①數據轉換模式，是經專門的數據轉換程序進行不同數據格式的集成;②數據互操作模式，是根據OGC頒布的規范，所有數據源的軟體(數據伺服器)需要提供統一的數據訪問介面以便數據客戶進行訪問，並處理數據客戶的請求從而完成數據服務;③直接數據訪問模式，指在GIS系統中實現對其他數據格式的直接訪問、存取和分析，利用空間引擎的方法實現多源數據的無縫集成(宋關福等2000;閭國年等，2003)。

這三種集成模式各有利弊，其中，①模式是傳統的一種模式，但由於不同數據格式描述空間對象時採用的數據模型不同，因而轉換後不能完全准確表達源數據信息，此外由於這種數據格式轉換的涉及輸出和輸入兩個過程，相對比較復雜;②模式，由於實現各種數據格式宿主軟體的數據訪問介面，一定時期內還不現實，且對於數據客戶來講，同時需要擁有兩種格式的GIS軟體，並同時運行才能完成數據的互操作，給數據的集成帶來了局限性，因此目前還有很大的局限性。而③模式雖然提供了更為經濟實用的多源數據集成模式，是實現空間數據共享的理想方式，但由於構建成本比較大，且需要具備多源空間數據無縫集成技術和一種內置於GIS軟體中的特殊數據訪問體制，目前是相對比較困難且技術要求較高的集成模式。

綜上所述可知，關於地理空間數據集成，目前主要集中於物理實現和邏輯模型層次上的集成方法，是從數據本身入手來研究數據集成，屬一種微觀的數據集成。因此，數據集成必須同時集成數據的語義，才能滿足用戶應用的需要。

2.2.1.1 介面規范與標准

自從20世紀70年代開始，許多國家加強了地理信息標准化工作，迄今，已取得了長足進步。國際上地理信息產業的標准和規范發展十分迅速，各國對地理信息產業的標准和規范空前重視，在地理信息標准化的研究和標準的制定方面合作十分密切，國際標准化組織地理信息技術委員會(ISO/TC211)和以開放地理空間信息聯盟(OGC)為代表的國際論壇性地理信息標准化組織，以及CEN/TC287等區域性地理信息標准化組織，在其成員的積極參與下建立了完整的地理信息標准化體系，研究和制定出了一系列的國際通用或合作組織通用的標准或規范。國際地理信息標准化工作大體可分為兩部分:一是以已經發布實施的信息技術(IT)標准為基礎，直接引用或者經過修編採用;二是研製地理空間數據標准，包括數據定義、數據描述、數據處理等方面的標准。

我國於1997年成立了全國地理信息標准化技術委員會(CSBTS/TC230)，負責我國地理信息國家標準的立項建議、組織協調、研究制定、審查上報等。

2.2.1.2 分布式空間查詢處理技術

國際上的研究主要集中在分布式空間索引技術和分布式查詢處理策略等方向上。英聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)的Abel和新加坡國立大學的Ooi等人(1995)基於分布式資料庫理論中的半連接思想，首先研究了分布式空間資料庫的空間連接查詢處理問題，提出了空間半連接運算元，並基於空間對象的一維索引結構，提出了一種空間半連接查詢處理演算法。新加坡國立大學的Tan等人(2000)將上述演算法擴展到多維索引結構，並分析了演算法在不同數據分布和網路帶寬情況下的性能。實驗結果表明，採用空間半連接操作可以極大地降低網路數據傳輸量，這對於網路帶寬有限的分布式環境來說，如網路將很好地改善查詢的整體響應時間。但是，空間半連接操作也帶來了額外的CPU和I/O開銷，在高速網路環境下，且傳輸數據量較小時，採用基於空間半連接操作的查詢處理策略反而可能引起性能的下降。此外，還有學者研究了在並行計算體系結構下的分布式空間查詢處理問題，Patel等(2000)提出在並行計算體系結構下的兩種空間連接查詢處理策略。

2.2.1.3 組織管理與集成體系結構

對於組織管理與集成體系結構即空間數據組織管理與集成技術研究，分為三個階段:①傳統的空間數據組織管理與集成階段。②面向服務的空間數據的組織管理與集成階段。③網格環境下空間數據的組織管理與集成階段。海洋時空數據屬於地理空間數據的范疇，但是由於海洋現象的復雜性、多樣性以及海洋時空數據自身的特點，決定了海洋時空數據與其他空間數據的組織管理與集成有著很大的區別。

⑼ 空間信息的空間信息服務平台的技術路線

整個系統分為四大子系統：運營支撐子系統、數據管理子系統、空間信息資源共享子系統、空間信息服務子系統。
建立統一的基礎空間數據共享服務平台，在公開數據結構基礎上實現對影像數據、電子地圖數據、DEM數據、圖片數據以及其它（與空間位置相關）多媒體數據的入庫、更新和維護管理，並提供基於大型商用空間資料庫的公開數據存儲方案。
實現統一的可視化綜合基礎空間數據共享服務平台展示。將遙感影像數據、矢量電子地圖數據、DEM數據以及其他（與空間位置相關）多媒體數據進行有效的集成和充分展示，實現基礎空間數據共享服務平台數據基本應用展示。
建立統一的基礎空間數據共享服務平台共享介面，為市政府及各委辦局提供數據共享服務。

⑽ 地理信息系統

地理信息系統是計算機科學、地理學、測量學和地圖學等多門學科的交叉，它是以地理空間資料庫為基礎，採用地理模型分析方法實時提供多種空間的和動態的地理信息，為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統。

從表現形式來看，GIS表現為計算機軟硬體系統，其核心是管理、計算、分析地理坐標位置信息及相關位置上屬性信息的資料庫系統。它表達的是空間位置及所有與位置相關的信息，所以，GIS又是地球空間實體的再現和綜合，其信息的基本表達形式是各種二維或三維電子地圖。因此，GIS也可簡單定義為「用於採集、模擬、處理、檢索、分析和表達地理空間數據的計算機信息系統」。

（一）GIS發展簡史

GIS最早起源於20世紀60年代「要把地圖變成數字形式的地圖，便於計算機處理分析」這樣的目的。1963年，加拿大測量學家R.F.Tomlinson首先提出了GIS這一術語，並建成世界上第一個GIS（加拿大地理信息系統，CGIS），用於自然資源的管理和規劃。那時的GIS注重於空間數據的地學處理。

20世紀70年代以後，隨著計算機軟、硬體水平的提高，以及政府部門在自然資源管理、規劃和環境保護等方面對空間信息進行分析、處理的需求，GIS得到了鞏固和發展。

進入20世紀80年代，GIS的應用領域迅速擴大，商業化的軟體開始進入市場，其應用從基礎信息管理與規劃轉向空間決策支持分析，地理信息產業的雛形開始形成。

20世紀90年代以後，伴隨著計算機技術和網路技術的迅猛發展，GIS的應用也日趨深化和廣泛，在國土資源、農業、氣象、環境、城市規劃等領域成為常備的工作系統。尤其是1998年「數字地球」的概念被提出以後，GIS在全球得到了空前迅速的發展，廣泛應用於各個領域，產生了巨大的經濟和社會效益。

我國GIS的發展自20世紀80年代初開始，以1980年中國科學院遙感應用研究所成立全國第一個GIS研究室為標志，經歷了准備(1980～1985年)、發展(1985～1995年)、產業化(1996年以後)3個階段。尤其是近年來，國內出現了不少優秀的GIS軟體。

（二）GIS的最新發展

1.日趨與計算機信息技術融合

近年來隨著計算機軟、硬體技術和通信技術的高速發展，GIS技術也得到了迅速的發展和更廣泛的應用，並日趨與主流IT技術融合，成為信息技術發展的一個新方向。

GIS發展的動力一方面來自於日益廣泛的應用領域對GIS不斷提高的要求；另一方面，計算機科學的飛速發展為GIS提供了先進的工具和手段。許多計算機領域的新技術，如面向對象技術、三維技術、圖像處理和人工智慧技術都可以直接應用到GIS中；同時，由於空間技術的迅猛發展，特別是遙感技術的發展，提供了地球空間環境中不同時相的數據，使GIS的作用日漸突出，GIS不斷升級並能提供存儲、處理和分析海量地理數據的環境。

組件式GIS技術的發展使之可以與其他計算機信息系統無縫集成、跨語言使用，並提供了無限擴展的數據可視化表達形式。

2.動態、多源、多維、網路化

最新GIS技術將逐漸擺脫先前的主要處理靜態的、二維的、數字式的地圖技術的約束，而從傳統的靜態地圖、電子地圖發展到能對空間信息進行可視化和動態分析、動態模擬，支持動態的、可視化的、交互的環境來處理、分析、顯示多維和多源地理空間數據。其中，可視化模擬技術能使人們在三維圖形世界中直接對具有形態的信息進行實時交互操作；虛擬現實技術以三維圖形為主，結合網路、多媒體、立體視覺、新型感測技術，能創造一個讓人身臨其境的虛擬的數字地球或數字城市。

先進的對地觀測技術、互操作技術、海量數據存儲和壓縮技術、網路技術、分布式技術、面向對象技術、空間數據倉庫、數據挖掘等技術的發展都為GIS的發展和創新創造了新的手段。

（三）第四代GIS技術

隨著計算機硬體性能的提高以及面向對象、網路和數據挖掘等主流IT技術的發展，在科技部有關部門的倡導下，目前國內學術界又提出了第四代GIS技術的概念。第四代GIS技術將主要有如下特點：

（1）支持「數字地球」或「數字城市」概念的實現，從二維向多維發展，從靜態數據處理向動態數據處理發展，具有時序數據處理能力。

（2）基於網路的分布式數據管理及計算、WebGIS和B/S體系結構，用戶可以實現遠程空間數據調用、檢索、查詢、分析，具有聯機事務管理（OLTP）和聯機分析（OLAP）管理能力。

（3）面向空間實體及其相互關系的數據組織和融合，具有矢量和遙感影像數據互動等多源數據的裝載與融合能力，可實現多尺度比例尺數據無縫融合與互動。

（4）具有統一的海量數據存儲、查詢和分析處理能力及基於空間數據的數據挖掘和強大的模型支持能力。

（5）具有與其他計算機信息系統的整體集成能力。例如與MIS、ERP、OA等各種企業信息化系統的無縫集成；微型、嵌入式GIS與各種掌上終端設備集成，如PDA、手機、GPS接收設備等。

（6）具有虛擬現實表達及自適應可視化能力，針對不同的用戶出現不同的用戶界面及地圖和虛擬現實效果。

（四）GIS的應用

人類使用的信息中有80%與地理位置和空間分布有關，所以GIS具有非常廣泛的應用。目前，GIS已經比較成熟地應用於軍事、自然資源管理、土地和城市管理、電力、電信、石油和天然氣、城市規劃、交通運輸、環境監測和保護、110和120快速反應系統等。

今後，GIS的應用將在市場分析、企業客戶關系管理、銀行、保險、人口統計、房地產開發、個人位置服務等領域得到廣泛的應用，這些領域將是GIS產業發展的新的增長點。實際上，GIS的應用將加速度地深入人們的工作和生活的各個方面。GoogleEarth的流行就是GIS技術深入到日常生活每一個角落的明證。

由於地理信息在人類生活和國民經濟中的重要作用，GIS在未來的幾十年中將保持高速發展的勢頭，成為IT高科技領域的核心技術。

近幾年來，隨著移動通信技術的發展，GIS的應用范圍迅速擴展到人們的日常生活中。集成GIS、GPS、GSM的技術已開始廣泛應用於車輛安全防範系統和調度系統，為人們提供車輛反劫防盜、報警、道路指引、醫療救護以及在此系統平台基礎上擴展各種電子商務增值服務。

以醫療救護為例，當患者向監控中心請求急救時，監控中心可以從GIS電子地圖上查看到患者的具體位置，並同時搜索最近的急救車輛，讓最近的車輛前去接患者。患者進入救護車後，監控中心可以通過雙向通話功能，指導救護車上的醫生實施救護治療，同時通過GIS的最優路徑功能，給救護車指引道路，使其以最快的速度到達醫院或急救中心。而在救護車行進的過程中，患者的家屬可以通過互聯網立即上網查詢救護車的行進位置及患者的狀態信息。通過GIS，並結合GPS和GSM無線通信及網路，使患者、家屬、救護車及醫生之間建立了無縫溝通體系，最終使患者能得到快速、及時的治療。

如果在車輛移動目標、家居固定點目標、重點保護單位甚至路燈上都安裝了GPS、GSM或其他無線通信設備，那麼我們在城市生活中，無論是開車、行走或者是在單位、在家裡，都可以通過由GIS、GPS、互聯網以及無線通信技術構成的綜合服務系統獲得急救、報警和各種商務服務，真正使我們處於立體的、全方位的數字化生活中，體驗數字空間高科技價值。

GIS、RS、GPS等構成的空間信息技術將是未來發展最快的、最激動人心的領域之一，它結合通信及其他IT技術，為人類展現了一種全新的工作和生活模式（A.R.Mermut,H.Eswaran，2001)。當利用最新的GIS技術把城市、國家乃至整個地球都高度濃縮到計算機屏幕上的時候，人類對自己的命運和未來就有了更充分的把握。

（五）GIS與土地管理

GIS早已不限於地理學研究和應用的領域，目前已與各行各業和我們的日常生活產生了千絲萬縷的聯系，更重要的是它的應用領域還在不斷擴大，甚至可觸及企業信息化的過程中。

GIS應用於土壤科學的研究，它是現實世界的一個模型和模擬實現。土壤資源信息可以在GIS系統中進行存取、變換和對話式操作，作為土壤資源分類、評價、規劃、管理與利用決策的依據，為土壤資源可持續利用服務。GIS應用於土壤學研究的各個方面，包括：①土壤制圖技術及土壤采樣技術；②土壤侵蝕預測與評價；③土壤資源污染與防治；④土壤養分流失評價；⑤土壤資源評價和管理；⑥作物生長模擬等。具體如1983年美國土壤保持局開發出農用土地評價和用地估計系統，系統中的農用土地評價包括土壤生產力的分等定級、土壤適宜性評價、土壤生產力潛力評價。1989年美國土壤保持局運用土壤信息系統保護土壤生態環境，控制土壤污染。1990年土壤侵蝕預測模型在土壤信息系統中已經能夠成功運用，主要採用的分析手段有土壤侵蝕諾漠圖、微機軟體圖、小溪河岸侵蝕諾漠圖。

1.建立為農業生產服務的應用系統

如日本的農耕地土地資源信息系統，它包括了土壤信息系統、作物栽培試驗信息系統、農業氣象信息系統等子系統；保加利亞的計算機農業綜合管理系統從20世紀80年代初開始運行。

進入20世紀90年代，GIS在土壤學研究領域的應用方面繼續拓展，其作用和地位日益受到關注。從1994年開始的第15、16、17屆國際土壤大會上持續討論了土壤信息系統在持續農業和全球變化中的應用、土壤資料庫的結構和聯網等有關問題。同時，在應用上進一步趨向農業實際生產，直接服務於農場管理和經營，如進行農業技術咨詢、牧場水源選點、作物生產管理、機械化施肥等方面。

中國的土壤工作者於20世紀80年代中期也開始進行土壤資料庫建立、土壤信息系統的研製和應用工作。1986年底，北京大學遙感中心等主持了土壤侵蝕信息系統研究，建立了區域土壤侵蝕信息系統，這是我國較早關於土壤信息系統方面的研究。1989年，南京土壤研究所用兩年時間研究了1∶50萬東北三江平原土壤信息系統土壤圖與資料庫的建立；1990年，又研究了1∶5萬江西紅壤生態站土壤信息系統土壤侵蝕圖；1991年，在「利用信息系統技術編制土壤退化圖」研究中，應用從土壤土地資料庫建立到土壤退化評價方法等一系列現代信息系統技術，編制出了實驗區的土壤水蝕危害和風蝕評價圖；1992年，又基本完成了海南島土壤和土地利用信息庫及信息系統制圖工作。1991年，中國科學院沈陽應用生態研究所主持了「區域微機土壤信息系統的建立與應用」研究，在吉林省農安縣的試驗結果表明，這是一個簡單但實用的土壤信息系統。1999年，胡月明等運用基本土壤資料庫建立了紅壤分類和評價的信息系統。

2.預測土壤空間變化及分布

由於GIS技術在土壤制圖中的深入應用，怎樣更准確地由有限的單個點位的土壤原始數據分析土壤屬性的空間分布成為關注的焦點。具體來說，由於土壤資料庫的信息來源於土壤分類、分色制圖及制圖的綜合，產生了土壤空間分異類型的位移，而現代GIS技術又要求大量信息源，因此許多土壤科學家將興趣集中到土壤空間變異性正確表達（即土壤圖在GIS中的正確表達）的研究上。

（1）地形分析。Morre、Bourennane、Gessier和Oden等的研究均表明，某地區土壤屬性與該地區的地形地貌特徵和景觀位置有明顯的相關性，也就是與土壤的成土過程密切相關，可用下式表示：

中國耕地質量等級調查與評定（廣東卷）

式中：

S_i——土壤屬性如土壤厚度、pH等；

i——由氣候、母質、地貌歷史、植被等因素決定的某地區海拔、坡度、坡形凹凸、水流長度和特定流域面積等原始地形數據可以通過一定精度的DEM計算出，復合地形數據，可以依經驗判斷或根據描述下墊面的物理發生過程的方程式進行簡化。DEM可以由GIS技術生成，所以GIS的應用和地形分析可以提高土壤屬性空間分布預測的精度。

（2）地質統計學與GIS的結合。GIS在存儲、查詢和顯示地理數據方面發展得相當快，但在提供空間分析模塊方面則發展得較慢。由於缺少通用的空間分析模塊，使得GIS在解決某些空間問題中的應用受到很大的限制。

地質統計學是由南非礦山地質工程師D.G.Krige於1951年提出的，因此這一理論也以「克里格法」（Kriging）來命名，並由法國地質學家Dr.Matheron於1962年完善並創立。該學科在礦產儲量研究方面起到了巨大作用。這是一種求最優、線形、無偏內插估計量值的方法（BLUE），在充分考慮信息樣品的形狀、大小及其與待估塊段相互間的空間分布位置等幾何特徵以及品位的空間結構以後，利用變異函數（Varigram）為工具，對每一樣品值分別賦予一定的權系數，加權平均來估計塊段品位。

國內外土壤科學家已廣泛地應用克里格法來預測非采樣點的土壤屬性，常用的方法有普通克里格法（OK）、泛克里格法（UK）、指示克里格法（IK）、協同克里格法（CK）、回歸克里格法（RK）、點克里格法（PK）、塊克里格法（BK）等。他們的研究還表明，在應用克里格法建立模型的時候，綜合應用土壤和土地信息，如土壤分類、參比地區土壤屬性、坡度、高程等，可以大大提高克里格法的插值精度，還可以降低由於測定大量樣品而需要的成本，也可以減少由於樣品點太少而帶來的誤差。我國從20世紀80年代開始利用克里格法研究土壤參數的空間變異性，2000年以後在這方面的報道已經越來越多。

近幾年來，一些學者開始研究地質統計學和GIS之間的相互關系，並在GIS軟體中提供一些空間分析功能。例如，美國聖巴巴拉NCGIA的SAN模型提供了在ArcGIS軟體中計算和顯示空間自相關和其他空間量的功能，二者的相互結合一方面可以大大加強GIS的分析功能，使大量數據所隱含的空間信息得以表達，發揮更大的作用；另一方面，也可以增強空間分析的能力。考慮到空間分析技術目前的發展十分迅速，新理論不斷出現，空間分析模塊已經成為GIS中的必選模塊。