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数字地球

一、 “ 数字地球 ”的提出

数字地球（ Digital Earth ）作为一个完整的名词，最初于 1997 年下半年出现在科技界。 1998 年 1 月 31 日，美国副总统戈尔在加利福尼亚科学中心作了题为“数字地球——认识二十一世纪我们这个星球”的讲话，率先在公开场合喊出了“数字地球”这一名词，他说：“我相信我们需要一个‘数字地球'，一种关于地球的可以嵌入海量数据的、多分辨率和三维的表示。”此后，戈尔又在几次公开场合提到数字地球。事实上，美国宇航局在去年下半年就开始了一个叫作 DIGITA EARTH 的项目，在 1 月 31 日戈尔的讲话公开以后，美国宇航局又开始着手另外一个 DIGITAL EARTH 的项目。

通俗地讲，数字地球就是用数字的手法将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现网上流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。

严格地讲，数字地球是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带，运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，并利用它作为工具来支持和改善人类活动和生活质量。

数字地球的核心思想是用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会活动诸方面的问题，最大限度地利用资源，并使普通百姓能够通过一定方式方便地获得他们所想了解的有关地球的信息；其特点是嵌入海量地理数据，实现对地球的多分辨率、三维描述，也就是虚拟地球。

二、 “数字地球”的内涵

用戈尔自己的话来讲，他定义的 “ 数字地球 ” 是 “ 一种能嵌入巨量的地球空间信息、对我们的星球所做的多分辨率的三维描述 ” 。这就表述了 “ 数字地球 ” 的主要特点：一是以巨量的地球空间信息为主要对象。其中既包括空间地球信息，也包括巨量卫星图像信息；既包括公共空间信息，也包括商业化信息。这些空间信息又是多分辨率的、遍及全球的。二是以支持巨量空间图像信息与多源地球信息集成和实时网络应用的全球信息基础设施为运行环境。网络用户能够对于分布在世界任何不同节点上的多源地球信息和图像信息进行提取和网络空间集成。三是信息处理技术立足面向对象进行智能化虚拟现实计算，对地球现象进行三维描述和多媒体显示，以人类能够理解的方式帮助人类更好地认识自己生存的星球，甚至为各类网络用户开辟一个认识 “ 我们这颗星球 ” 的 “ 没有围墙的实验室 ” ，同时还为解决一系列可持续发展问题服务，达到促进经济发展的目标。因此 “ 数字地球 ” 是一个涉及范围十分广泛的社会工程，需要由政府、企业、科研和教学单位等各类网络用户共同建设。

戈尔提出建造 “ 数字地球 ” 所需的计算科学、大规模存储、卫星图像、宽带网络、互操作性和元数据等 6 项关键技术以及下世纪初的指标正是围绕以上特点提出的。从目前提出的关键技术及其下世纪初要达到的指标来看，是有其特定的技术层次的。例如建立标准化的空间数据框架，实现基于空间数据仓库、高分辨率卫星数据的空间信息网络实时传输、共享和处理技术，开发面向对象的网络在线智能化虚拟现实计算等一系列新的技术，都属于面向 21 世纪的前沿领域，也是美国 “ 数字地球 ” 计划的重点。技术研究围绕 “ 信息高速公路 ” 上巨量空间图象信息与多源地球信息的网络应用集成展开，即在多分辨率遥感（以卫星为主）图像和 NSDI 支持下，面向各类应用，在 NII 与 GII 上构造一个支持各地、各层次网络用户进行智能化地球信息虚拟现实计算、多分辨率三维描述和辅助决策的应用环境，其中的第一步是实现海量空间图像信息与地球信息的网络集成和共享。

三、“数字地球”的作用

数字地球是世界进入信息时代的最重要标志之一，对于发展全球信息产业具有非常重要的作用。

在计算机上利用数字地球可以对全球变化的过程、规律、影响以及对策进行多分辨、多尺度、多时空和多种类的三维描述和各种模拟和仿真，从而提高人类应付全球变化的能力。

通过数字地球，人们可以了解到世界上任何地方最新、最全面的实施的情况，在生态环境保护、气候变化预测、地震预测、土地利用规划、精细农业、减灾、打击犯罪活动 、外交、国防及政府宏观决策等多方面具有广泛的应用前景。

依托数字地球，农民可以获得其农田的长势征兆，通过 GIS 通过 GIS 作分析，制定出行动计划，然后在车载 GPS 和电子地图指引下，实施农田作业，及时预防病虫害，把杀虫剂、化肥和水用到必须用的地方。

在水利建设方面，通过数字地球可以虚拟大型水库建成后库区周围和上下游的环境变化，一方面对水库修建提供决策依据，同时对水库修建后可能出现的问题有比较清楚的了解，从而制定相应对策。

在现代化战争和国防建设中，数字地球具有十分重要的意义。建立服务于战略、战术和战役的各种军事地理信息系统，并运用虚拟技术建立数字化战场，从而掌握战场主动权。

普通大众可以在数字地球上学习、购物、参观、旅游，也可通过时间和空间的变化，向穿越时空或空间的范围，领略风土人情、文学艺术、自然景观、植物、动物、天气等，仿佛身临其境。依托数字地球，用户只要戴上显示头盔，就可以看见地球从太空中出现，使用用户界面的开窗放大数字图像；随着分辨率的不断提高，他看见了大陆，然后是乡村、城市，最后是私人住房、商店、树木和其它天然和人造景观；当他对商品感兴趣时，可以进入商店内，欣赏商场内的衣服，并可根据自己的体型，构造虚拟自己试穿衣服。

信息时代的来临，将改变人类的生存和发展方式。未来的利益分配将无不与数字地球息息相关。在未来的利益冲突（包括军事冲突）中将很大程度依赖对数字地球的控制，数字地球上占优势的一方将在数字地球上展开外交攻势、新闻传播、心理战、政治颠覆、文化侵略、数据破坏等。

四、“数字地球”发展的背景

从美国信息基础设施发展的历史来看， “ 数字地球 ” 是美国国家和全球信息基础设施（ NII 和 GII ）发展的自然延伸。早在 1981 年，美国学者就提出了 NII 的概念。 1992 年克林顿竞选总统时将建设美国的 NII 作为国家的发展战略提到议事日程，计划用大约 20 年时间（至 2010 年）建设联结全美国的高速通信网络，总投资 4000 亿美元，其中政府投资 200 亿美元。 1993 年美国政府进一步明确了发展 NII 的五项基本原则：鼓励私人投资、促进保护竞争、低价面向大众、环境灵活有序和高质服务全球。 1994 年，美国又把这些原则用到全球信息基础设施（ GII ）建设中去。早在 90 年代初美国有关国家信息基础设施（ NII ）的文献中就已经提出了 “ 数字地球 ” 的概念，但仅仅作为 NII 发展前景的一个应用领域，在当时的网络技术条件下，尚未提到议事日程。

1994 年美国通过发布总统令，开始将地球空间数据获取、处理、存储、分发以及改进应用效果所必需的各种技术、政策、标准和人力资源开发作为 “ 国家空间数据基础设施（ NSDI ）的组成部分纳入 NII ，并建立了支撑 NSDI 运行的网络系统 —— 国家地球空间数据交换网络 ( 简称 NGDC) 。空间数据交换中心设在美国内政部地质调查所（ USGS ），美国联邦地理数据委员会（ FGDC) 将 NGDC 作为协调地球空间信息标准化和网络共享的依托。这个网络系统通过空间元数据技术把全球空间数据的生产者、管理者和用户连接在一起，初步形成了一个分布式的网络系统，并通过国家协调加速地球数据的标准化和网络应用集成与共享。 NGDC 在加强美国以至世界范围地理信息数据的交换方面发挥了重要作用，事实上已经成为 Internet 上联系整个地球空间数据（目前以美国为主）的一个检索网络，任何能够通过 Internet 提供地学空间检索数据 ( 不是元数据 ) 的机构都可成为其成员。但鉴于 90 年代初美国的网络技术条件， NSDI 涉及的数据主要是地球空间数据（ Geospatial ），美国已经积累和正在产生的大量来自航天、航空遥感（ RS ）和全球定位（ GPS ）等空间数据及其网络应用和集成并未提到议事日程。

90 年代后期， NII 取得了显著发展，成为美国经济持续增长的重要因素。通过将 Internet 民用化，美国逐步统一网络地址和传输协议标准，制订促进数据共享和网络应用的政策（数据政策、技术政策和经济政策），加速了 NII 技术和应用的发展，也为海量空间数据的网络应用集成提供了条件。其重要标志是迅速遍布全球和每秒 10G 带宽的第二代 Internet 的成功实施。另一方面，这一时期全球地理信息系统和空间信息技术的应用迅速发展，以美国为代表的发达国家在地球数据的数字化以及空间数据的积累和应用方面取得了显著的进展。相当多的国家（特别是发达国家）已经建立了大批基础地理数据库，并形成了定期更新和发布的制度。如美国地质调查所下属的国家测绘部已经完成了覆盖全美的 1 ∶ 200 万全要素地形数据库、 1 ∶ 10 万地形数据库、 1 ∶ 25 万土地利用数据库，正在建立全国 1 ∶ 2.4 万地形数据库和 1 ∶ 2 万正射影像数据库，并无偿提供全社会共享。发达国家，特别是美国仍然保持着空间技术和数据市场的领先和垄断地位。 “ 数字地球 ” 正是在上述背景之下提出的。

综上所述不难看出，由 NII 或 GII 扩充到 NSDI 再到 DE ，代表了美国 NII 或 GII 发展过程中不同的技术发展阶段。 NII （ GII ）中所支持的信息类型和范围不断扩大，信息处理功能和技术水平不断提高。即 “ 信息高速公路 ” 上的 “ 货 ” 扩大到地球空间数据，并向高分辨率卫星遥感的海量信息延伸；处理技术扩展到地球空间信息和多媒体信息高速传输，再向多源空间地球信息与海量空间信息的网络集成和实时（在线互操作）传输、智能化处理（虚拟现实）和三维显示的方向发展。而目前在论及 “ 数字地球 ” 中经常提到的常规基础地理数据生产和管理在美国属于 NSDI 的范畴；对于卫星图像强调的是应用，特别是现有空间信息的应用。戈尔关于 “ 数字地球 ” 的讲话中对于新的航天器和传感器的关键技术甚至未作描述，进一步完善 “ 遥感对地观测卫星系统建设 ” 的任务在美国始终放在航天领域去完成。由此可见，美国 “ 数字地球 ” 的提出有其特定的经济、社会和技术背景，是美国空间技术、信息技术、网络通信技术及其应用发展到相应阶段的产物。从空间技术来看， “ 数字地球 ” 是建立在美国卫星、航空和地面台站获取的全球性对地观测数据极大丰富的基础上。从信息技术和 “ 信息高速公路 ” 建设及应用的角度来看，可以认为 “ 数字地球 ” 是在基本解决了 Internet 网络传输与管理的标准化、规范化问题之后，在网络带宽、大容量数据存储和管理、多媒体信息网络传输处理和融合、广域网络环境下虚拟现实和人工智能技术的联机运行等关键技术开发方面取得重大突破，在 Internet2 开始运行的背景之下，提出的更高技术层次、以驱动现有空间信息资源（特别是卫星数据资源）的开发利用为重点的新一轮 NII 与 GII 发展计划。因此，从某种意义上说， “ 数字地球 ” 的实施标志着 90 年代以美国为代表的全球空间信息技术、计算机网络通信技术与地球科学技术在更高技术层次上加速融合，并推向应用的新开端。

五、 我国发展“数字地球”的 对策

我国是一个人口众多的发展中大国，实现信息化的社会经济条件和技术基础与发达国家之间存在显著差异，需要结合本国的国情和发展阶段，积极应对 “ 数字地球 ” 的挑战。以下就关键技术开发和创新、空间信息基础设施建设和地球信息产业发展三个方面提出若干建议。

1. 加强我国 “ 数字地球 ” 关键技术的开发和创新

计算科学、大规模存储、卫星图像、宽带网络、互操作性和元数据等六个方面的关键技术开发是美国创建 “ 数字地球 ” 的重点。一方面，这些关键技术对于任何国家建设和应用 “ 数字地球 ” 都是不可缺少的，而且正如戈尔所言 “ 大多数构造 ‘ 数字地球 ' 需要的技术和能力已经成熟或正在开发 ” 。另一方面，从美国所提出的下世纪初要达到的技术指标来看，我国与发达国家之间存在很大差距。因此，大力加强与 “ 数字地球 ” 有关的关键技术研究和创新已刻不容缓。

在 “ 数字地球 ” 关键技术之中，特别引人注目的是 1 米分辨率的卫星图像商业化，此举意味着将高分辨率的卫星数据开始广泛用于支持全球范围的空间信息分析处理，包括强大的信息系统和网络支持下的实时分析处理。这不但对技术进步具有重要意义，而且意味着巨大的商机和潜在的经济社会效益，而且与我国相应的产业和国家安全密切相关。在关键技术的开发和信息基础设施建设方面，我国作为发展中国家需要采取引进与自主创新相结合的途径。引进成熟技术加速我国空间信息基础设施建设；同时根据我国国情国力、应用需求和国家安全的需要，重点部署 “ 数字地球 ” 关键技术的开发和创新，缩小与发达国家的差距。目前迫切需要在关系国家经济和国防安全的两个领域有所突破，即加速建立我国自主、稳定、功能强大的卫星对地观测系统和空间信息传输主干网络，摆脱过分依赖国外卫星数据源、网络传输和管理技术的局面，同时也为增强我国地球空间信息产业的国际竞争实力创造必要的条件。在日益严峻的挑战面前，需要进一步强调的是国家的统筹规划和部门之间的合作，部门之间信息封锁和低水平重复建设的局面应当尽快结束。其中包括加速我国遥感卫星的研制和发射，建立自己的遥感卫星系列和独立稳定的对地观测空间信息源；建立健全空间地理信息采集、处理、分发和应用的技术体系、基础设施和数字产品的市场环境，满足各类应用对空间信息源的需求，特别是满足国土资源环境动态观测和分析的需要。我国作为一个幅员辽阔的大国，需要建立自主的对地观测卫星系列，也应该为人类做出自己应有的贡献。同时， “ 数字地球 ” 关键技术的开发应与 NSII 的建设、发展和应用相结合，在开发中创新，培养人才，培育市场，促进技术成果转化和信息产业发展。

2. 加速我国空间信息基础设施发展

在当前国际经济和技术一体化趋势不断加强的环境之下， “ 数字地球 ” 同时也为我国高效、低成本发展国家空间信息基础设施（ NSII ）提供了机遇。鉴于 “ 数字地球 ” 事实上是以全球空间信息基础设施的建设和应用为主导的计划，与我国的国家空间信息基础设施建设及其应用（市场）基本上是一致的。 “ 数字地球 ” 在中国实际上相当于我国的国家空间信息基础设施的发展和应用。

“ 数字地球 ” 的 6 项关键技术也属于我国 NSII 建设和发展不可缺少的关键技术。在技术方面目前我国与发达国家之间存在很大差距，但在应用方面则存在更大的潜力。特别是 1 米分辨率卫星商业化和包括陆地卫星在内的商用卫星数据的大幅度降价，都为我国的卫星数据用户提供了难得的机遇。我们一方面要通过技术创新解决由此对于我国相应技术产业发展和国家安全提出的严峻挑战，另一方面又要抓住机遇利用分辨率更高、更廉价的空间数据，增强各领域的应用效益、人才培养和市场培育。

我国作为发展中国家，一方面需要在 “ 数字地球 ” 的六个关键技术领域加大科技创新力度，缩小与发达国家的差距，另一方面必须加速我国基础地理数据的生产和应用系统建设，促进我国空间信息产业发展壮大。这就有利于引导和带动我国不同技术层次（成熟技术应用和前沿技术创新和转化）的空间信息技术开发和应用，合乎我国目前行业、地区、企业之间信息技术开发与应用水平和经济实力差距大、发展不平衡的社会经济背景。发展我国的 “ 数字地球 ” ，主要途径可以归纳为以下三个方面：

一是盘活信息资源，驱动应用发展。充分发挥我国现有的信息资源潜力，利用发达国家开放高分辨率卫星数据的机会，加速多源信息的整合，推进 “ 数字地球 ” 应用系统建设，提高现有空间数据的开发利用水平，取得更好的应用效益。在信息资源的开发利用方面，我国有更多的优势和主动权。一方面，作为发展中国家，我国有可能利用分辨率更高、更加丰富和更加廉价的空间地理信息。另一方面，我国在这方面具有很大的潜力。建国以来我国开展了大规模的地学调查，积累了数量大、系统性强、规范化程度高的地球空间信息资源，特别是自然资源调查的地球信息不但十分丰富，而且比较系统、全面。但这些信息资源的开发利用水平很低，数字化、网络化共享和深加工的潜力巨大。特别是在提高我国国土调查、城市管理和远程教育等领域的技术水平和效益方面，具有显著的优势和前景。

二是关键技术创新和基础设施发展。通过 NSII 建设实践积累必要的经验，根据我国的实际开展 “ 数字地球 ” 关键技术创新和应用，促进 NSII 的技术更新和持续发展，逐步建立有中国特色的空间信息基础设施运行与管理体系，形成我国自主的航天对地观测体系，增强我国空间信息技术和相关产业的国际竞争实力，保障国家安全。

三是带动高技术产业形成和发展。通过空间信息基础设施的发展，促进和带动我国空间信息系统软件产业、空间信息服务业及其他相关产业的形成和发展，并为其应用开辟市场，创造必要的技术经济支撑环境。

从某种意义上说，美国 “ 数字地球 ” 的公益性和基础性部分与我国正在研究开发的 “ 国家空间信息基础设施 ” （ NSII ）可以相对应，而其中的市场化应用部分与我国地理信息资源的应用及其相关行业的信息化、网络化、产业化和市场化密切相关。中国同样具有创建 “ 数字地球 ” 的需求和条件。

3. 大力培植我国空间信息产业发展

我国具有丰富的地球信息资源和广阔的空间信息应用领域。 80 年代以来我国陆续积累了大量空间数据，开发建设了为数甚多的基于空间信息的应用系统，其中一些技术已经达到当时国际先进水平，但仍有大批空间数据（包括航天、航空遥感数据）及其研究成果未能及时转化为应用，没有在国民经济和社会服务信息化中发挥应有的作用。国内 70 ％以上的地理信息系统软件市场被国外软件占领，空间信息产业十分弱小。针对以上问题， “ 九五 ” 以来，我国已将 GIS 、 RS 和 GPS 的产业化、集成化和实用化列为 “ 重中之重 ” 的研究课题，组织开展了国家空间信息基础设施（ NSII ）关键技术及其雏形 —— 国家资源环境与区域经济信息系统（ NREDIS ）的开发，并通过这些项目促进空间信息共享和相应地球空间信息产业的形成和发展。

综上所述，面对 “ 数字地球 ” 的挑战，有必要在现有工作的基础上，进一步加强国家的宏观组织协调，设立国家空间信息基础设施（ NSII ）的重点开发专项，将各有关方面的研究和开发统一组织和集成在 NSII 开发与应用框架之中，促进我国空间信息资源的高效开发利用和规范化网络共享，在全球空间信息基础设施建设中做出自己的贡献。

六、“数字地球”及其与现代测绘的关系

“数字地球”是美国副总统戈尔 1998 年 1 月在一次演讲中提出的概念；是一种能输入大量的地理信息，并对其进行多种分辨率处理的动态描述系统。它是随着国家信息基础设施（即通常所说的国家信息高速公路）的发展而形成的。“数字地球”是以信息基础设施和空间数据基础设施为依托的一个广泛的概念。其技术基础包括计算机技术、图像处理技术、大规模数据存储技术、空间对地观测技术及数字通讯技术等。

形成和发展“数字地球”必须首先发展国家的信息基础设施和国家的空间数据基础。后者主要包括四个部分：地球空间数据框架，空间数据协调、管理与分发，空间数据交换标准以及空间数据交换网站等。这些工作和设施都与现代测绘工作直接有关。特别是国家空间数据框架，包括大地控制、数字正射影像、数字高程模型、交通、水系、行政境界、公共地籍等空间基础数据，它们的获取、处理和管理工作都是测绘工作的业务范围，也是当代测绘事业的发展方向。

我国已建成的国家 l ： 100 万和 1 ： 25 万数字化地图数据库是国家法定的空间数据框架。但这两个数据框架的比例尺还不够大，还急需国家和省市两级建立以航天和航空遥感影像为基础的国家级 1 ： 5 万和省级 1 ： 1 万数字空间数据库，从而可获得直径 1 米分辨率的我国地面图像。这些都是国家空间数据基础设施和先行，是不可缺少的重要组成部分，将为我国的“数字地球”打下坚实的基础。在这个框架基础上加载我国经济、社会和人文等各行各业中一切与地理位置有关的空间信息，并由此建成国家空间数据基础设施，将为解决我国的人口、资源、环境、灾害等社会可持续发展中的重大问题，以及有关国土资源的规划保护利用、工农业发展等推动国家经济发展、生态平衡和人民生活质量提高的实际问题作出极其重要的贡献。由此，在全球发展和形成的“数字地球”将为全球人类社会的可持续发展和社会进步作出积极贡献。

GIS目前在建筑方面的应用领域有哪些？

地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展，广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。

以下地理信息系统的应用领域分别回答了在各自领域内的作用

资源管理(Resource Management)

主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场) 分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题。

资源配置(Resource Configuration)

在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供 应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证 资源的最合理配置和发挥最大效益。

城市规划和管理(Urban Planning and Management)

空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。例如， 在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、 公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。

土地信息系统和地籍管理(Land Information System and Cadastral Applicaiton)

土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许 多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。

生态、环境管理与模拟(Environmental Management and Modeling)

区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环 境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。

应急响应(Emergency Response)

解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员 撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。

地学研究与应用(Application in GeoScience)

地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计 分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成。ArcInfo系统就是一个很好的 地学分析应用软件系统。

商业与市场(Business and Marketing)

商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商场的建立如果不考虑其他商场 的分布、待建区周围居民区的分布和人数，建成之后就可能无法达到预期的市场 和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构(年 龄构成、性别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑。地理信息系统的空 间分析和数据库功能可以解决这些问题。 　 房地产开发和销售过程中也可以利用GIS功能进行决策和分析。

基础设施管理(Facilities Management)

城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、 电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。 它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。

选址分析(Site Selecting Analysis)

根据区域地理环境的特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、 环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，是GIS的一个典型应用领域，充 分体现了GIS的空间分析功能。

网络分析(Newwork System Analysis)

建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型，研究交通流量、进行交通规则、 处理地下管线突发事件(爆管、断路)等应急处理。 　 警务和医疗救护的路径优选、车辆导航等也是GIS网络分析应用的实例。

可视化应用(Visualization Application)

以数字地形模型为基础，建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的 三维可视化模型，实现多角度浏览，可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型 工程管理和仿真、旅游等领域。

分布式地理信息应用(Distributed Geographic Information Application)

随着网络和Internet技术的发展，运行于Intranet或Internet环境下的地理信息 系统应用类型，其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享，以及远程空间 导航等。

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地理信息系统的博才取胜和运筹帷幄的优势，使它成为国家宏观决策和区域多目标开发的重要技术工具。也成为与空间信息有关各行各业的基本工具，以下简要介绍地理信息系统的一些主要应用方面：

一、测绘与地图制图：

地理信息系统技术源于机助制图。地理信息系统（GIS）技术与遥感（RS）、全球定位系统（GPS）技术在测绘界的广泛应用，为测绘与地图制图带来了一场革命性的变化。集中体现在：地图数据获取与成图的技术流程发生的根本的改变；地图的成图周期大大缩短；地图成图精度大幅度提高；地图的品种大大丰富。数字地图、网络地图、电子地图等一批崭新的地图形式为广大用户带来了巨大的应用便利。测绘与地图制图进入了一个崭新的时代。

二、资源管理：

资源清查是地理信息系统最基本的职能，这时系统的主要任务是将各种来源的数据汇集在一起，并通过系统的统计和覆盖分析功能，按多种边界和属性条件，提供区域多种条件组合形式的资源统计和进行原始数据的快速再现。以土地利用类型为例，可以输出不同土地利用类型的分布和面积，按不同高程带划分的土地利用类型，不同坡度区内的土地利用现状，以及不同时期的土地利用变化等，为资源的合理利用、开发和科学管理提供依据。再如，美国资源部和威斯康星州合作建立了以治理土壤侵蚀为主要目的的多用途专用的土地GIS。该系统通过收集耕地面积、湿地分布面积、季节性洪水覆盖面积、土壤类型、专题图件信息、卫星遥感数据等信息，建立了潜在威斯康星地区的土壤侵蚀模型，据此，探讨了土壤恶化的机理，提出了合理的改良土壤方案，达到对土壤资源保护的目的。

三、城乡规划：

城市与区域规划中要处理许多不同性质和不同特点的问题，它涉及资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金融等多个地理变量和大量数据。地理信息系统的数据库管理有利于将这些数据信息归并到统一系统中，最后进行城市与区域多目标的开发和规划，包括城镇总体规划、城市建设用地适宜性评价、环境质量评价、道路交通规划、公共设施配置，以及城市环境的动态监测等。这些规划功能的实现，是以地理信息系统的空间搜索方法、多种信息的叠加处理和一系列分析软件(回归分析、投入产出计算、模糊加权评价、0-l规划模型、系统动力学模型等)加以保证的。我国大城市数量居于世界前列，根据加快中心城市的规划建设，加强城市建设决策科学化的要求，利用地理信息系统作为城市规划、管理和分析的工具，具有十分重要的意义。例如：北京某测绘部门以北京市大比例尺地形图为基础图形数据，在此基础上综合叠加地下及地面的八大类管线(包括上水、污水、电力、通讯、燃气、工程管线)以及测量控制网，规划路等基础测绘信息，形成一个测绘数据的城市地下管线信息系统。从而实现了对地下管线信息的全面的现代化管理。为城市规划设计与管理部门、市政工程设计与管理部门、城市交通部门与道路建设部门等提供地下管线及其它测绘部门的查询服务。

四、灾害监测：

利用地理信息系统，借助遥感遥测的数据，可以有效地用于森林火灾的预测预报、洪水灾情监测和洪水淹没损失的估算，为救灾抢险和防洪决策提供及时准确的信息。1994年的美国洛杉机大地震，就是利用ARC／INFO进行灾后应急响应决策支持，成为大都市利用GIS技术建立防震减灾系统的成功范例。通过对横滨大地震的震后影响作出评估，建立各类数字地图库，如地质、断层、倒塌建筑等图库。把各类图层进行叠加分析得出对应急有价值的信息，该系统的建成使有关机构可以对象神户一样的大都市大地震作出快速响应，最大程度地减少伤亡和损失。再如，据我国大兴安岭地区的研究，通过普查分析森林火灾实况，统计分析十几万个气象数据，从中筛选出气温、风速、降水、温度等气象要素、春秋两季植被生长情况和积雪覆盖程度等14个因子，用模糊数学方法建立数学模型，建立微机信息系统的多因子的综合指标森林火险预报方法，对预报火险等级的准确率可达73%以上。

五、环境保护：

利用GIS技术建立城市环境监测、分析及预报信息系统；为实现环境监测与管理的科学化自动化提供最基本的条件；在区域环境质量现状评价过程中，利用GIS技术的辅助，实现对整个区域的环境质量进行客观地、全面地评价，以反映出区域中受污染的程度以及空间分布状态；在野生动植物保护中的应用，世界野生动物基金会采用GIS空间分析功能，帮助世界最大的猫科动物改变它目前濒于灭种的境地。都取得了很好的应用效果。

六、国防：

现代战争的一个基本特点就是"三S"技术被广泛地运用到从战略构思到战术安排的各个环节。它往往在一定程度上决定了战争的成败。如海湾战争期间，美国国防制图局为战争的需要在工作站上建立了GIS与遥感的集成系统，它能用自动影像匹配和自动目标识别技术，处理卫星和高空侦察机实时获得的战场数字影像，及时地将反映战场现状的正射影影像叠加到数字地图上，数据直接传送到海湾前线指挥部和五角大楼，为军事决策提供24小时的实时服务。

七、宏观决策支持：

地理信息系统利用拥有的数据库，通过一系列决策模型的构建和比较分析，为国家宏观决策提供依据。例如系统支持下的土地承载力的研究，可以解决土地资源与人口容量的规划。我国在三峡地区研究中，通过利用地理信息系统和机助制图的方法，建立环境监测系统，为三峡宏观决策提供了建库前后环境变化的数量、速度和演变趋势等可靠的数据。

总之，地理信息系统正越来越成为国民经济各有关领域必不可少的应用工具，相信它的不断成熟与完善将为社会的进步与发展作出更大的贡献。

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GIS在城市管理中的应用有哪些？ 急！

三 、城市管理的GIS应用（一）关系城市管理是应用地理信息系统最早、最有成效的领域之一（二）应用1、空间规划如：城市总统规划、城市建设用地的规划、道路的规划、绿地的比例和分布、学校、公共设施、运动场所、服务设施的配置，这些都可以通过GIS来进行规划，以达到最大限度的服务2、土地管理如：可以利用GIS对土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等进行分析，也可以获取土地的信息和对土地的评价3、城市基础设施的管理可以对电力、电信、交通道路、自来水及排污管道等的管理。 4、公共政策评估如：对污染物消减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环境保护的政策的支持等的情况，也可以通过GIS反应出来。5、生态环境管理与模拟如：环境作用分析、有毒或有害物质设施选址、地下水模拟和污染跟着、野生动物栖息地分析和前一路线的规划、风景河流、休闲资源、洪泛区平原、湿地、农田蓄水层、森林等的管理，也可以通过GIS来进行。6、选址分析如：在选择住房、商业区等地的时候，可以通过GIS，根据区域地理环境特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、环境影响等因素，选择最佳位置。7、经济与商业管理如：商业设施的建立可以通过GIS反映出市场潜力和周围的居民分布情况，在选择商品的品种时应考虑到周围居民的需要。8、应急响应如：对交通事故、地下管线爆裂等突发事件的应急处理效率。9、其他方面如：在交通管理；房地产的开发、管理和销售；车辆GPS导航；街道网络分析；城市治安管理、医疗救护等方面也发挥着重要作用。

什么是GIS？

地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）作为获取、处理、管理和分析地理空间数据的重要工具、技术和学科，近年来得到了广泛关注和迅猛发展。

从技术和应用的角度，GIS是解决空间问题的工具、方法和技术；

从学科的角度，GIS是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科，具有独立的学科体系；

从功能上，GIS具有空间数据的获取、存储、现示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能；

从系统学的角度，GIS具有一定结构和功能，是一个完整的系统。是一门综合性学科，结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学，已经广泛的应用在不同的领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统。

随着GIS的发展，也有称GIS为“地理信息学”（Geographic Information Science），近年来，也有称GIS为“地理信息服务”（Geographic Information service）。

该系统能够对不同空间存储的信息根据不同要求进行叠加分析、网络分析、缓冲区分析，运用高等数学完成分析，进行空间动态数学模拟、评价、预测。成为了整个GIS技术功能中最具有开发价值的组成部分。

当对旅游地资源做评价时，先建立关于资源类型、规模、可操作性、环境容量情况、设施等条件评价因子库，然后利用高等数学将将旅游资源评价模拟计算，并把结果用最直观形式显示在分布图中。

扩展资料:

GIS在旅游管理和开发中的应用：

1、GIS能够为不同游客更好提供各种有关旅游区的信息。旅行社还可以通过GIS查找客源、客流量、消费情况，为大家安排布置更好的出行路线和制定服务设施。

2、有关建设部门可以通过GIS中的信息充分了解旅游区的现状，并且及时的做出规划、整改和监督开发情况。

3、GIS技术利用与高等数学分析模型的集成发挥立体空间分析功能，将旅游旅游资源评价、旅游开发条件、旅游区环境容量、旅游需求预测、旅游经济效益等模型镶嵌GIS中，达到辅助旅游管理部门做出有价值开发决策的目的。

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