地理信息

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第687页（3051字）

又称资源与环境信息(Resources and Environment Information)，地理信息是地理圈或地理环境中的要素或物质的数量、质量、分布特征及相互联系等的数字、文字、图形和图象的总称。

人类认识地球并获取其信息经历了漫长的历史时期，积累了丰富的资料，特别是遥感遥测技术的应用，采集到的地理空间信息量激增。由于人口膨胀、资源短缺和环境恶化，社会对地理信息的要求日益提高，需要适时和动态地识别、转换、存储、传输、再生成、显示、控制和应用这些信息。

地理信息系统作为综合处理和分析空间信息的技术系统，将传统的定性分析发展为定性、定量和定位相结合的分析，从单一要素的分析过渡到多要素多时相的综合时空分析，在自然资源的清查与评价、土地潜力与适宜性分析、环境动态监测与预报，以及市场、交通和城乡的规划、灾害的预测预报、资源开发和环境保护等方面，得到了广泛的应用，成为现代地理分析的重要技术手段。

地理信息系统是20世纪60年代中期发展起来的一门新技术。

20世纪40年代和50年代，由于计算机科学、地图学和航空摄影测量技术的发展，产生了最早的地理信息系统的基本框架。到60年代初，计算机被用于空间数据的存储与处理。

计算机成为地图信息存储和计算处理的装置，将很多地图转换成能为计算机利用的数据形式。计算机分析地图内容并提供决策信息，是从自然资源管理和土地利用规划开始的，在这个基础上诞生了世界上第1个地理信息系统——加拿大地理信息系统。它是在加拿大政府环境部的主持下，从1963年开始设计，1966～1967年间由加拿大IBM公司具体研制的，到1968年取得较大的进度，1971年系统全面投入使用。

70年代出现的第3代计算机，不仅内存容量大增，运算速度达到10^－6s级，而且输入输出设备齐全，推出了大容量直接存取设备——磁盘，为地理数据的录入、贮存、检索、输出提供了强有力的手段，特别是人机对话和随机操作的实现，可以通过屏幕直接监视数字化操作，还可进行实时编辑。80年代诞生的第四代计算机，特别是微型计算机、工作站和远程通讯传输设备的出现，为计算机普及应用创造了条件，加上计算机网络的建立，使地理信息的传输时效得到了极大的提高。

数据的标准化与规范化是信息资源共享的基础。

日本、法国和加拿大都十分重视全国性信息的统一规划与标准。中国吸取国际上的经验与教训，着重开展关于资源与环境信息系统的国家规范研究，以便准确地规定系统中普遍涉及的内容分类、数据格式、控制体系、精度要求和技术名词等，以保证不同系统数据之间的交换。

数据结构是地理信息系统中最活跃的研究领域。目前地理信息系统的数据结构主要有两种，一是空间数据文件结构，它包括点记录文件结构、多边形结构、栅格结构及其组成的系统，这类系统有双重独立地图编码系统(DIME)、多边形转换系统(POLYVERT)、地理属性和空间坐标的拓扑联接编码系统(TIGER)；二是关系数据库管理结构，它将几何数据与属性数据分开存储，关系数据库系统管理非图形数据，通过公共的数据项，实现两种数据的自动联接。

现代地理信息系统的设计表现出明显的综合性特色。其综合性首先包括信息系统输入数据的完整性、系统的遥感影象数据与地图矢量数据的结合、系统使用的矢量数据与栅格数据的相互兼容，以及与机助制图系统的结合。遥感数据在环境动态监测、自然灾害防治以及土地利用分类等方面，具有其它类型数据无法代替的优越性。因此综合性地理信息系统以功能较强的图象处理系统为基础，通过对遥感影象进行专题分类，然后对分类后的栅格影象(象元)进行矢量化，最后以弧段格式存入数据库，以便与其它来源的数据进行匹配，提供分析应用模型，输出优质的图形图象。

80年代以来的以知识为对象的信息处理，利用人工智能方法，通过多种语言，如LISP、C及专家知识的规则，建立知识库，发展专家系统。

随着地理信息系统应用领域的不断拓宽，地理信息系统的发展和应用已不再受国界、区域界的限制，工业化国家和第三世界国家均在开发自己的系统软件或购买商业软件建立自己的系统。

这有利于解决全球性问题，例如全球的沙漠化、全球可居住区的评价、Ee-Nio现象及酸雨、核扩散等对世界环境潜在的影响等。建立国际间或全球地理信息系统已引起了国际组织的重视。

1985年欧洲经济共同体宣布联合设计提供全欧环境信息的地理信息系统(CORINE)，联合国环境规划署(UNEP)已在肯尼亚首都内罗毕建立了全球环境监测系统(GEMS)和全球资源信息数据库(GRID)。国际科学联合会(ICSU)提出建立监测生物圈和地球空间变化的地理信息系统，于1984年在加拿大渥太华举行的首届全球变化专题讨论会，主要致力于建立全球地理信息系统，用以监测全球变化和研究全球范围内的问题。

根据1990年8月“北京国际地理信息系统研讨会”、1991年5月“ARC／INFO用户会议”及与美国国家地理信息与分析中心有关专家的讨论，地理信息系统发展的方向是：(1)与遥感遥测技术、全球定位系统和机助制图技术有机结合；(2)系统硬件小型化，采用光盘存取、网络传输数据；(3)加强空间分析的功能，充分注意系统分析模型的研建；(4)数据结构和算法仍是主要研究课题；(5)提高数据的标准化与规范化水平及系统的智能化水平；(6)全球数据库的研制及对全球变化的监测；(7)提供良好的用户界面和优质服务。

预计地理信息系统在数据结构、不同系统之间的兼容、地学模型分析和专家系统等方面取得突破性进展，在生产、生活、军事、地学分析、工程环境评价、全球变化监测等方面广泛应用。

。【参考文献】：

1 Tomlinson R F, et al. Computer hHandling of geographical data, the UNESCO Press, 1976

2 Calkins H"et al. Computer software for Spatial Data Handling, full geographic at information system, USGS,1980

3 Clark K C. Recent trends in geographic information system research, Geo - Processing, 1986,1 (3): 1～15

4 Smith T R. International Journal of Geographical Information Systems, 1987,1(1):13～31

5 吴健康．黄土高原(重点产沙区)信息系统研究，1988，25～32

(南京大学闾国年博士撰)