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地理信息科學的應用范文第1篇

當前，我國的科學技術在不斷的進步，地理信息系統技術在社會發展過程中也得到了十分廣泛的應用，環境科學領域也不例外，這項技術的應用也使得環境科學不斷的進步，因此該技術在環境科學領域有著非常好的發展前景。主要分析了地理信息系統技術及其在環境科學中的應用，以供參考和借鑒。

關鍵詞：地理信息系統；環境科學；環境工程

最近幾年，人們對環境越來越重視，越來越多的人投入到了環境科學的研究當中，在研究中，越來越多的新技術得到了應用，其中GIS技術就是非常重要的一個，而推動該技術得到廣泛應用的因素有很多，當前，微機和個人工作站的性價比比較高，而且其能夠體現出非常好的效果，因此這一技術也得到了人們的認可和歡迎。

1GIS概述

GIS技術是數據管理系統和計算機輔助技術的融合，在這一過程中還加上了對空間數據的管理和分析，該技術的優勢十分明顯，它能夠對地理對象的拓撲關系進行科學和準確的分析，GIS中的數據對象可以很好的按照其空間關系和數據的性質對研究對象予以全面的分析，同時還能按照它們之間存在的空間關系對其進行全面的分析，此外，GIS技術在應用的過程中還能允許用戶在一個可視的地圖上對操作中產生的相關數據進行全面的控制。GIS引擎提供大量操作分析功能,包括:測距、投影變換、統計、拓撲疊壓、緩沖區分析、地形表面操作、網絡分析等等，許多GIS產品允許用戶利用宏語言對系統進行擴展,包括定制菜單和函數等，有的還支持與外部應用程序進行開放通訊。所有的GIS都具有某種形式的地理數據庫,其中包含空間數據、拓撲關系、屬性數據等，一些GIS產品還提供完整的關系型數據庫能力,或允許與外部數據庫管理系統(例如,dBase、oracle、Sybase)通信,以便集成地理數據和非地理數據，從GIS的數據庫設計模型角度來看,GIS產品已進入第3、第4代。文件型GIS的圖形和屬性均由文件系統管理,其典型代表是Idrisi(美國Clark大學開發)，國內大多數自行開發的軟件均屬此類，混合型GIS的圖形以專門的文件方式存儲,并由專門的圖形軟件處理,而屬性數據由商業化DBMS管理,其典型代表是Arc/Info(美國ESRI)及Genamap(澳大利亞GENASYS)，整體GIS的圖形和屬性均由一擴展的關系型DBMS管理,其典型代表是SICAD/open(西門子利多富)及System9(美國U-nisys)，一體化GIS將圖形和屬性數據封裝在一起,由面向對象的DBMS統一管理,目前尚無成熟產品，后兩者是GIS的發展方向。GIS可以根據若干原則來分類,例如:所完成的任務、目的、專業類型、系統功能、用戶類型、行政等級、空間數據模型、數據結構、地理范圍和系統操作難易程度等，這里介紹按照GIS空間數據模型的不同,將GIS軟件分為以下幾類：柵格、二維拓撲矢量、數字高程模型(DEM)、不規則三角網(TIN)、三維模型、時序模型等。柵格數據模型在許多產品中都存在,但趨勢是更靈活的二維拓撲或不規則三角網。真正的三維和時序模型還很少使用,但它們是未來的研究方向，另外,圖象GIS將遙感圖象與GIS矢量分析緊密結合起來,對地形進行三維立體觀察和GIS分析,這也是目前的研究方向之一。不同種類的應用對地理數據的比例和精度要求不一，一般說來,環境管理和規劃中應用的比例尺范圍是1:500000-1:10000,城市規劃和交通規劃應用的比例尺可達1:1000甚至更大。

2GIS在環境科學與工程中的應用

2.1環境管理。

在國家和地方環保部門工作的過程中是需要很多環境質量數據和統計報表的，GIS系統在運行的過程中可以對不同的環境資源進行全面的管理，同時還可以將這些數據整理好，之后還能十分有效的將這類信息統計起來應用在土地利用規劃和環境統計工作當中。

2.2環境影響評價。

因為GIS系統能夠對和場地相關的數據進行全面的集成化管理，比如地表和地下水質、土地資源的具體利用狀況等等，所以其在應用的過程中比較適合當做環境影響評價分析和輔助決策的一個重要的手段。研究人員使用GIS技術對某地區進行了環境影響評價工作，在研究的過程中也建立起了一個環境數據庫、地表水污染路徑模型，此外還對該地區的經濟發展給環境帶來的影響進行了詳細的分析。

2.3面源污染分析。

面源污染的特點比較鮮明，它影響的地域范圍比較廣，同時形成這種污染的原因也存在著非常強的復雜性，面源污染也成為當前研究過程中非常重要的一個課題，研究人員將農業面源污染的模型和地理資源分析支持系統等充分的結合在一起，分析了棉花苑污染對某地區河流水質的影響，同時還在這一過程中以地圖形式當做是輸出的結果，同時還要在這以過程中標出容易受侵蝕因素影響的地區。

2.4水資源管理分析。

因為GIS可以對和場地關系相對密切的地形和水文以及其他的環境數據進行全面的管理，同時還要將它們和一些特定的應用程序聯系在一起，這樣一來就能夠對復雜性比較強的水資源問題予以全面的分析。因此這一技術在水資源管理方面應用也是非常普遍的。研究人員使用GIS技術建立了一個能夠對地質水文數據進行收集、維護和按需提供的系統，同時它也可以對不同的部門進行全面的工程設計和保護地下水有效途徑的研究，這一系統可以按照井點的位置進行空間的定位和查詢，此外還能按照需求生成一維到三維的圖形。

2.5給水管網的設計和管理。

因為GIS在應用的過程中可以構建一個二維矢量拓撲關系，尤其是其能夠體現出非常好的網絡分析功能，這樣一來也可以為城市排水管網的規劃設計以及管理調控提供一哥相對比較有效的工具，網絡分析的過程中可以實現非常強大的功能，正式因為這些強大的功能，才使其得到了更加廣泛的應用。

2.6近海水域管理和分析。

污水排江排海研究會受到多種因素的影響，所以當前的研究中，怎樣建立一個科學合理的模型對近海水域進行模擬和分析也就成了非常重要的一個問題。相關的研究人員使用GIS技術將遙感數據的處理、建模和統計分析充分的結合在了一起，對羽流進行了詳細的分析，這樣就可以對水域當中漂浮物的具體分布予以全面的分析。

2.7環境監測。

環境監測過程收集的信息通過GIS能夠實時存儲和顯示,用于分析和輔助決策，研究人員利用GIS技術對地下水的監測網絡進行了設計,可以對所選研究區域進行詳細的場地監測和分析,有利于管理地表和地下廢物設施、及時發現潛在污染源,加強對水源井的保護，還能為填埋場選址提供決策支持。

3結論

GIS技術在環境科學領域應用的過程中可以展現出其強大的功能，在我國已經有不少成功應用的例子，所以在我國環境科學研究發展的過程中，我們應該合理的應用GIS技術，使其優勢更為充分的發揮出來。

參考文獻

[1]羅永.GIS技術在環境科學中的應用[J].內蒙古科技與經濟，2009(2).

[2]陳文鋒,戴宏民,周均.地理信息系統技術在環境科學中的應用[J].重慶工商大學學報(自然科學版)，2009(1).

[3]帥方敏.地理信息系統技術在環境領域中的應用[J].山西科技，2007(1).

地理信息科學的應用范文第2篇

關鍵詞地理信息系統；環境科學；應用

在科學技術不斷發展的強大推動下，地理信息系統發揮著不可比擬的作用和優勢，其應用價值極其顯著，尤其對環境科學領域產生了很大的影響，借助地理信息系統的應用，對于環境科學發展也具有顯著的促進作用，其發展前景十分廣闊。現階段，人們對環境的重視程度越來越高，在環境科學不斷發展過程中，投入了較多新型技術，其中，地理信息系統不容忽視，已經得到了社會上的高度認可和關注。

1GIS的相關概述分析

1.1概念

對于地理信息系統來說，作為計算機系統之一，可以促進空間數據的采集、儲存以及查詢檢索等順利進行，有助于對海量地理數據予以分析和處理，已經成為一大通用技術。地理信息系統的關鍵就在于地理空間數據庫，基于計算機軟硬件環境，采集和儲存整個空間相關數據，所以已經成為不可或缺的技術系統。

1.2功能

對其功能進行分析，主要是指在地理數據處理工程中，GIS的作用顯著

數據的采集和輸入，也就是在數據處理系統中，實現系統外部原始數據向系統內部的順利傳輸，并將這些數據從外部格式實現向內部格式的順利轉換，為系統處理提供便利性。第二，數據編輯，首先，對于圖形編輯來說，主要涵蓋、圖形編輯、圖形修飾等功能，其次，對于屬性編輯來說，主要是指與數據庫管理相整合，其功能主要體現在修改和刪除等。第三，數據存儲和管理，對于數據存儲來說，要求在計算機內部或外部存儲介質上，記錄好數據，其存儲方式與數據文件的結構之間的關系是緊密聯系、密不可分的，關鍵要加強記錄的邏輯順序的構建，屬性數據，在關系數據庫管理中得到了廣泛應用。第四，空間查詢和分析，其中，對于數據查詢和檢索來說，主要是指從數據文件和數據庫中，對所需數據予以查找或選取。借助GIS技術，可以對所定區域的各種現象予以有效分析。

2GIS在環境監測中的應用

環境監測，與信息的采集和處理有著密切的聯系，而環境信息與空間位置的關聯性極其明顯，所以在環境監測中，地理信息系統得到了廣泛應用。借助該項技術的應用，可以為各種環境信息的獲取和存儲等提供很大的便利性，并確保環境信息具有高度的全面性和準確性，為環境監測的開展助益。地理信息系統的空間分析和數據處理功能顯著，要加強GIS的功能模塊的應用[1]，與選定的環境監測模型結合在一起，有效處理多源環境信息，將環境演變的動態規律挖掘出來，動態化監測環境，并直觀展示出環境的變化情況和規律等，將其制作程圖片。

2.1在大氣環境動態監測方面

在城市工業化不斷發展過程中，城市工業企業數量越來越多，在城市空氣中，充斥著較多的有毒有害物質，諸多國家和地區都對大氣環境質量的改善予以了高度重視。對大氣環境的特點進行分析，主要是指其空間尺度較大，人類生存的大氣圈中，其厚度是不可想象的。空氣在自然環境中的流動性較高，所以GIS技術，在大氣環境動態監測方面具有較高的應用價值，以此來將監測和分析功能發揮出來。加強地理信息系統的應用，可以有效收集和整理大氣污染隱患的企業和位置信息等，并加強地理信息數據庫的構建。通過對GIS空間分析和數據顯示功能的發揮，可以為污染物在大氣中濃度分布圖的獲取提供便利性，從而對污染物的空間分布和超標情況予以充分了解。

2.2在水資源環境監測方面

在工農業發展中，水資源發揮的作用不可小覷，但是水源污染現象越來越嚴重化，而且復合型污染特點比較明顯，對于飲用水產生了很大的影響，所以針對水資源環境，必須要注重監測和管理的實施。對水資源環境的特點進行分析，具有龐大的空間信息量，GIS的優勢主要體現在有效管理和分析空間信息這一方面。在水資源環境監測中，加強GIS的應用，可以將水質監測數據和空間數據管理的科學性和有效性提升上來，為管理人員有效查詢和修改各種空間信息創造有利條件[2]。GIS的空間分析和圖標分析功能顯著，可以更好地制作空間和檢測數據的專題圖，確保污染治理方案的制訂具有高度的可行性和合理性。比如某一研究人員借助GIS技術，合理設計地下水監測網絡，有效監測和分析所選研究區域的場地，不斷提高管理地表和地下廢物的有效性，及時將潛在污染源挖掘出來，更好地保護水源井，并且作用于填埋場選址這一方面。

3GIS在環境影響評價中的應用

對于環境影響評價來說，主要是指系統化分析和預測擬議中的建設項目實施后對環境產生的影響程度。環境影響評價，旨在對在規劃和決策中考慮環境因素予以積極引導，確保人類活動具有較高的環境相容性。現階段，環境影響評價的諸多環境問題，可以借助成熟模型來進行描述，但是這些環境模型空間數據的難度性較高，尤其在操作和顯示方面，而且空間特性較為顯著。借助GIS技術，可以集中整合數據和地圖，加強拓撲關系的構建，為空間分析和查詢各類專題圖創造有利條件，并將環境質量和污染狀況直觀展示出來。

3.1在項目環境影響評價方面

在項目環境影響評價方面，環境信息數據庫發揮著重要的作用，項目環境影響評價，要對相關環境信息予以充分掌握，如區域自然與社會經濟、區域環境質量等。環境信息數據量比較龐大，而且與空間位置的關系是密不可分的。在環境評價的各種模型中，要對GIS集成與場地相關的各種數據予以應用，給予綜合化分析和模擬強有力的保障，更好地分析環境質量現狀。GIS的數據管理和跟蹤能力較為強化，可以對環境影響評價單位和工程建設單位予以協助檢查，引導單位自身將自身的職責履行到位，并將環境影響報告書的事后驗證工作落實下去。

3.2在區域環境影響評價方面

對于區域環境影響評價來說，主要是指加強科學技術的原理和方法的應用，將該區域環境中與發展過程相關的人類活動、自然作用的規律予以反映。借助區域環境影響評價，旨在協調發展區域內的社會、經濟以及環境等，確保與可持續發展戰略規劃的要求相互統一。在區域環境影響評價中，GIS的應用，可以對地理區域復雜化的污染源信息等予以管理，并對區域環境影響因素的變化情況進行統計和分析[3]。此外，疊置地理對象的功能不容忽視，將同一區域不同時段的多個環境影響因素與特征疊加整合在一起，對區域環境質量演變和其他因素的相關關系予以合理化分析，從而更好地預測區域的環境質量。區域的污染源數據關聯于各種環境預測模型，加強模型預測法的應用，可以為預測區域的環境質量創造有利條件。

3.3累積環境影響評價

對于累積環境影響評價來說，主要是指針對累積環境變化的過程，應進行系統分析和評估，也就是分析和調查，對影響源和過程的累積，并解釋各個影響在時間和空間方面的累積，對以往、現在的人類活動的累積影響進行預測，當然也包括對社會發展的反饋效應。結合可持續發展目標，如果具有統一的潛在發展行為的方向和內容等，應予以合理化選擇。累積環境影響評價，可以將環境影響評價的時空分析范圍予以拓展化，并將環境變化的時空放大作用發揮出來，所以對評價方法的能力提出了較高的要求。而GIS技術，在編輯和加工長時段區域數據的能力方面發揮著重要的作用，可以對環境影響在時空的累積特征進行有效識別，所以可以廣泛應用于累積環境影響評價。

4GIS在環境規劃中的應用

對于環境規劃來說，主要是指調查和監測一個區域的環境現狀，由于經濟發展可能造成的環境變化進行預測，并基于生態學原理，要對工業部門結構和生產布局等予以調整，作為戰略性部署之一，實現保護和改善環境的建設目標。在環境規劃中，GIS的應用，有助于集中整合GIS空間分析技術、空間圖形庫，促進環境數據收集和管理工作的順利進行，并為預測和污染控制規劃方面的處理提供幫助，確保環境規劃決策的過程，具有高度的直觀性和有效性。

5結束語

綜上所述，GIS的空間數據和非空間的屬性數據管理優勢顯著，而且具有較高的空間分析能力，GIS可以有效編輯多種空間數據，并借助對各種專題圖和統計圖的分層輸出，可以滿足資源節約化需求，避免浪費更多的人力和財力等，同時所獲取的精準度較高。在GIS技術發展中，將會大大完善環境領域中的應用范圍，促進我國環境科學領域的健康發展。

參考文獻

[1] 吳巧云.公眾參與地理信息系統（PPGIS）在環境規劃中的應用研究[J].環境與發展，2019，31（6）：17-18.

[2] 孫義峰，孫立娥，劉維龍.地理信息系統在環境質量綜合分析中的應用研究[J].資源節約與環保，2016（12）：112.

地理信息科學的應用范文第3篇

【關鍵詞】物流地理信息系統，國際貿易，應用型人才

一、地理信息系統與物流地理信息系統

1、地理信息系統

地理信息系統（Geographic Information System），簡稱GIS，是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的信息系統。地理信息系統技術廣泛應用于農業、林業、國土資源、地礦、軍事公安、交通運輸、測繪、水利、通訊、電力、社區管理、教育、能源、商業金融等幾乎所有的行業。地理信息系統在運輸管理中主要用于車輛狀態的實時監控、車輛的指揮調度、規劃車輛路徑、車輛定位跟蹤、車輛和貨物的實時信息查詢、輔助決策分析等。

2、物流地理信息系統

現代物流是一個涉及面十分廣泛的新型產業，必然大量需求懂得國際物流的人才。因此，培養學生的全球視野，了解和掌握世界物流設施和節點、國際運輸線路及國際資源分布都十分重要，而這些都與地理信息有關。

二、《國際貿易實務》課程特點

《國際貿易實務》課程是國際貿易專業的一門核心專業課程。授課的對象為國際貿易專業及物流專業的學生。通過本課程的學習，使學生掌握合同的品質、數量、包裝、價格、運輸、保險、結算、檢驗、索賠和不可抗力等條款，學會成本的核算。具備交易磋商、合同的簽訂及履行合同的能力，順利收回貨款。正是基于以上原因，本門課程的定位就是一門理論加實踐，實踐為主的課程。

1、實踐性強。《國際貿易實務》課程作為國際貿易專業的一門專業核心課程，教學目標不僅要求學生掌握相關的理論知識，而且也要求學生能通過該課程的學習，掌握外貿業務各環節的實踐操作技能。這一特點是該門課程區別于其他經濟類課程最重要的特征。學好這門課程將會在較大程度上提高國際貿易專業畢業生的質量，從而有效提高就業率和優化就業崗位。

2、教學與職業資格證書結合。職業資格是對從事某一職業所必備的學識、技術和能力的基本要求，反映了勞動者為適應職業勞動需要而運用特定的知識、技術和技能的能力。與學歷文憑不同，學歷文憑主要反映學生學習的經歷，是文化理論知識水平的證明。在《國際貿易實務》課程的教學過程中，使《國際貿易實務》課程教學與國際商務單證員考試、報關員考試、報檢員考試等職業資格考試接軌。學生經過本課程學習后，可進一步考取相關職業資格證書。

3、案例教學效果好。由于《國際貿易實務》課程具有較強的實踐性與操作性，因此，案例教學法在該課程中得到廣泛應用，本課程的案例教學獨具特色，本課程主講教師能夠結合教學內容，運用大量生動的、典型的真實案例進行講解。這樣能充分調動學生學習主動性、積極性，有利于培養學生分析和解決問題的能力，提高教學效果。

4、加強實驗實訓教學。校內實驗室實訓主要是某一塊內容講完后，或是整個《國際貿易實務》課程結束后，利用本校建立的實驗室里安裝的專門軟件進行貿易流程的模擬。這樣做可以讓學生掌握外貿工作的基本業務技能，增強學生的實踐能力。

三、《國際貿易實務》課程課程教學中應用物流地理信息系統軟件的必要性

在筆者所在的學校引進了由上海海事大學所開發的物流信息系統軟件。上海海事大學物流研究中心在物流教學領域已經有了相當的積累，開發了教學版的物流地理信息系統軟件。但是，一般的物流地理信息系統軟件，還不能適應高職物流專業教學的需要，必須在原有的基礎上結合具體的課程內容并根據高職的特點，進行進一步的軟件課程開發。上海邦德職業技術學院與上海海事大學合作，在這方面做了一定的研究。在物流教學過程中，許多物流概念與地理位置有關，許多物流業務流程中有空間位置的轉換，為了提高教學質量，提升教學效果，開發一套直觀的、形象化的物流教學軟件非常有必要，特別是結合GIS采用真實場景可視化模擬教學內容能收到非常好的效果。

1、世界經濟貿易圖形。我國加入了世界貿易組織以來，全球化建設步伐越來越快，極大地帶動了我國社會經濟的發展速度，成為我國經濟建設的重要組成部分，其中以國際貿易表現的最為明顯， 作為國際貿易專業的學生，要實時了解世界經濟貿易的形勢及動態。

在物流地理信息系統軟件中，有世界經濟貿易圖形展示模塊，該模塊以經濟貿易數據為基礎，提供最新的世界宏觀經濟、貿易數據、中國各省區經濟指標等等，充分挖掘其信息，配合圖表，專題地圖等表現手法加深教學印象，支持《世界貿易》、《世界（中國）宏觀經濟》等課程。

2、世界港口。港口是具有水陸聯運設備和條件，供船舶安全進出和停泊的運輸樞紐，是水陸交通的集結點和樞紐，工農業產品和外貿進出口物資的集散地，船舶停泊、裝卸貨物、上下旅客、補充給養的場所。由于港口是聯系內陸腹地和海洋運輸（國際航空運輸）的一個天然界面，因此，人們也把港口作為國際物流的一個特殊結點。

該模塊將展示了世界排名前100的港口的詳細信息，包括氣候、設施、交通狀況、港口吞吐量、經濟情況、泊位、倉儲堆場、規劃圖等，圖文并茂，提供多種查詢方式，支持《國際貿易》等課程。

3、貿易運作過程動畫模擬。隨著中國在國際貿易的地位的不斷上升，作為國際貿易專業的學生要掌握有關于國際貿易方面的知識也要不斷增加，如果能夠在課堂上模擬國際貿易實務操作，從而從中掌握國際貿易流程，這對學生以后走上工作崗位提供了經驗。

在該軟件中有一塊內容是貿易運作過程動畫模擬，即模擬貿易業務中的物質流、信息流、商流、單證流等。

四、結束語

通過在教學中運用物流地理信息系統軟件，筆者發現學生學習的積極性得到極大的提高，對一些知識的掌握由于有圖形，表格，模擬等形象生動的展示功能，學生理解能力大大加強。該軟件可以讓學生在軟件系統上，進行模擬訓練，達到良好的教學效果。

地理信息科學的應用范文第4篇

1　地理科學在科學體系中的地位

錢學森在20世紀80-90年代逐步完成了總結全人類研究的科學體系。概括起來分11個門類、5大巨系統、4項建設（圖1、圖2、圖3、表1），下面分別表述原著與解解的內容。

附圖

圖1　錢學森論人類的知識體系

fig.1 the statement of human knowledge system by qian xuesen

錢學森將當今人類對科學知識的體系，分為數學科學、自然科學、地理科學、社會科學、建筑科學、軍事科學、人體科學、思維科學、行為科學、系統科學與美學11個體系。對上述人類知識體系解讀，可以將自然科學、社會科學和地理科學作為客體世界的主要研究對象；而人體科學、思維科學和行為科學作為人類主體的主要研究對象；建筑科學界于客體與主體科學之間；軍事科學實際上是指謀略科學（包括經濟、政治、軍事等），是在掌握所有科學基礎上的智慧較量；美學是縱貫于各個學科的；數學科學與系統科學是橫貫于各個學科的。因此有以下的科學分類網絡系統（圖2）。

附圖

圖2　科學分類的網絡體系

fig.2 the network system of science classification

在五個開放的、復雜巨系統中（圖3），地理系統與星系系統、社會系統、人體系統、人腦系統并列，其中的物理、地理、事理、人理、腦理中的“理”都是指研究的“規律”。

錢學森提出的社會主義總體設計部（表1）中，除了政治文明建設、物質文明建設、精神文明建設外，特別提出地理建設，筆者將其修改為地理系統工程，并增加了人口、科教、城鎮、資源、災害、產業。

表1　社會主義建設的系統結構（略有修改）

tablel the system structure of socialism construction

附圖

2　地理信息科學

20世紀70年代以來，隨著航天技術的迅猛發展，來自外層空間的遙感、遙測、定位、通訊信息海量地增加；隨著計算機技術的迅猛發展，處理與解決這些海量數據的能力大幅度地提高。地理信息系統、地理專家系統、管理信息系統、輔助決策系統應運而生，使得地理信息科學首先獲得發展的機會。正是地理信息科學這門用高新技術武裝起來的技術科學的發展，帶動了整個地理科學的建立與發展。

附圖

圖3　五個開放的復雜巨系統

fig.3 five open complex giant system

地理信息科學的主要內容就是天地信息一體化網絡系統，包括航天信息網絡系統（外層空間衛星之間的信息網絡）、地面的網絡系統、天地之間的網絡系統三部分，是有線網絡與無線網絡連通的一體化網絡系統。1998年筆者發表了“航天信息與地理信息一體化網絡系統及其應用”的論文[5]，2002年又發表了“論地理信息科學的發展”[6]一文。兩篇論文基本上代表了地理信息科學的創始與發展，當前各行各業都在進行數字化或信息化的建設，實際上都是天地信息一體化網絡中的部分子網絡或子系統。地理信息科學中最重要的原創性的成果是遙感信息模型與地理信息編碼模型。

隨著遙感信息的大量獲取，數學家以模式識別為工具對遙感信息進行圖像處理與分類，使用的數學工具主要是數理統計的方法，把遙感信息看成是沒有成因關系的隨機變量；物理學家則把獲取遙感的物理過程視為遙感信息的成因，因此采用反演的方法，使用輻射傳輸方程為主的數學工具，事實上不承認地理現象的不確定性；大多數地理學家將遙感信息當成系列成圖的基礎信息，快速、準確地制作系列地圖。地圖是符號系統，其信息量遠不可與遙感信息量比較，地圖學家把遙感信息轉化成符號系統的系列圖譜。遙感信息模型則是將地理復雜現象中的非遙感信息轉變為歸一化的影像信息，與遙感信息一起用方程、統計與相似準則結合，也即演繹邏輯、歸納邏輯與類比邏輯結合；確定性與不確定性（包括隨機的不確定性、模糊的不確定性、灰色的不確定性、分形的不確定性）辯證統一；圖像與方程（一個像元或一個圖斑、一個方程）耦合；抽象思維與形象思維互動而建立起來的一種地理復雜信息模型[7-9]。這種信息模型只有在遙感技術的推動下才有可能產生。這種信息模型是遙感信息與地理信息連接的紐帶。

地理信息系統本來就是為了制作地圖而創建的，因此地圖學家將從遙感中提取的系列地圖存入地理信息系統，是順理成章的。但是這種地理信息系統無論空間分析功能多么強大，也不可能進行模型計算，外掛、內嵌種種方式都不可能解決直接進行模型計算問題。系列地圖存入計算機的圖形庫時，信息又是冗余的，因此帶來一系列與計算機技術發展格格不入的疑難，最為典型的是數據挖掘，數據挖掘說明存在數據庫中的信息有冗余。遙感信息模型的運算要求地理信息系統可以直接進行模型計算，由此地理信息編碼模型應運而生[10,11]。傳統的地理信息系統以圖形的疊合(overlay)為主；而能夠進行遙感信息模型運算的地理信息系統則以像元或圖斑中的多位編碼的抽取(extract)為主。這又是完全相反的途徑。地理信息編碼模型還是地理定量信息與定性信息轉化的紐帶，也是地理信息系統中屬性庫與地理專家系統中知識庫聯系的橋梁。

總之，天地信息一體化網絡系統是開放的復雜巨系統，研究這個巨系統的地理信息科學的內容遠遠超過了3s(remote sensing,global positioning system,geographical information system)的范圍，而是以天地信息一體化網絡系統為核心的天—地—人—機系統。地理信息科學雖然是從屬于地理科學的技術科學，但是地理信息科學的誕生與發展是引領地理科學成長的核心力量，因此本刊更名時，將地理信息科學與地理科學相提并論，突出了地理信息科學的重要性。

3　地理系統工程

地理系統工程當前尚未被廣泛認識，已經認識到的也僅僅是系統工程在地理學中的應用。當地理信息科學中的模型在實踐中應用時，必然會涉及地理系統工程的可操作性。地理遙感復雜信息模型的建立，可以進行定量預報和回溯，因此為地理系統工程打下了工程的基礎。國民經濟的主戰場主要包括人口、資源、生態、環境、災害、城鎮、基建、產業等8個方面，這8個方面是互動的。

如果沒有以高新技術武裝起來的地理信息科學的支撐，研究復雜的地理系統工程就是空想，然而所幸的是人們已經掌握了地理信息科學的許多關鍵技術，地理系統工程的實踐指日可待。

4　理論地理科學

地理信息科學一方面可以進一步為地理系統工程提供研究方法與手段；另一方面又為理論地理科學提供技術基礎。從遙感信息模型發展到地理復雜信息模型再到地理數學[8]，為理論地理科學奠定了堅實的基礎。

理論地理科學中首要的是建立開放的復雜巨地理系統的理論；其次是地理類比的廣義相似理論[13]；第三是一般地理復雜模型理論與地理數學；第四是地理數學在部門地理—部門子地理系統工程與區域地理—區域地理系統工程中的應用。理論地理科學如果不能指導部門子地理系統工程的研究和區域地理系統工程的研究，那么就失去了理論意義。

如果沒有以高新技術武裝起來的地理信息科學的支撐，研究理論地理科學也是空想，然而所幸的是人們已經掌握了地理信息科學的許多關鍵技術，理論地理科學的建立指日可待。

5　地理科學在可持續發展信息社會中的作用

地理學的發展經歷了“地理環境決定論”、“人類中心主義”，然后達到了地理科學的可持續發展的階段。地球上人類消耗的資源、能源是極其不平衡的，按照發達國家的水平，一個地球是滿足不了全人類的需求的。可持續發展只有在信息社會中才能實現，人類一方面需要依靠科學技術開發資源，如太陽能的利用，靠基因工程使綠色植被更多地利用太陽輻射，靠納米技術直接轉化太陽能為電能；另一方面是靠信息技術節省資源、能源，如天地信息一體化網絡系統就是信息社會的重要支柱之一，靠航天技術獲取外層空間信息源，靠計算機技術建立信息網絡。由此可見，地理信息科學在可持續發展信息社會中的作用[14]。隨著地理信息科學的發展，地理系統工程與理論地理科學的發展，將為國民經濟的主戰場做出重要的貢獻。

由上分析，可見地理科學與地理信息科學已經被廣泛共識，地理系統工程與理論地理科學的發展尚不夠充分，因此本刊更名為“地理與地理信息科學”是適時的，是既有繼承性又有發展性的；是既有前瞻性又有現實性的。在這里我們希望地理科學界的同仁，切不要輕視技術，高新技術恰恰是新理論、新應用的強大推動力。

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地理信息科學的應用范文第5篇

1（略）

國內在環境信息科學的一些主要論題包括環境信息系統、環境遙感、環境模型、環境可視化、環境信息處理等方面都開展了一些研究工作。20世紀90年代以來，環境信息化發展迅速，特別是從上至下的各級政府主管部門環境信息系統的建設極大地推動了這一工作的進展，環境地理信息系統則已成為實現環境信息化的主要途徑。地理信息系統在環境領域的應用，正在從初期的信息管理、環境專題制圖發展到Gls與環境模型集成陳9]、35技術集成的多媒體環境系統、基于Gls的環境污染擴散模擬t‘’，‘“1、基于GIS的環境治理決策支持系統等。遙感技術在環境科學與工程領域有著廣泛應用，一些主要領域包括大氣污染遙感、水環境遙感、固體廢棄物遙感監測、城市熱島效應與熱環境監測、植被遙感、景觀格局遙感監測、海洋環境監測等。環境建模與模擬一直是環境工程研究的重要內容，一方面，各種數學模型、物理模型、統計模型在環境信息科學中得到大量應用，另一方面，基于環境過程機理的計算機模擬模型、元胞自動機(CA)模型、智能體(Agent)模型等也在環境領域受到重視。數據挖掘與知識發現是從海量數據庫中挖掘和提取對決策分析有用的、先前未知的隱含模式和規則的過程，筆者在1999年即面向環境信息化與數據挖掘技術的發展，試圖將二者結合，提出“環境數據庫中的知識發現”并進行了初步研究。可視化是表達和傳輸環境信息有效的形式，通過三維可視化、三維模擬實現環境現象、過程的真實感表達，能夠更加逼真地傳輸環境信息。近年來，虛擬現實技術在環境科學與工程領域的應用中受到了研究人員的重視卿]。“虛擬地理環境”是虛擬現實技術支持下地球科學研究的創新平臺，依托這一平臺，能夠進行環境科學與工程相關的理論研究、技術開發、工程實踐、模擬決策等活動。針對環境信息技術集成應用的趨勢，聶慶華提出了“數字環境”的概念，數字環境是環境信息化的過程和結果，是三維顯示的數字虛擬環境，包括環境信息數字化、環境信息傳輸網絡化、環境分析模型化和環境空間決策的智能化、環境過程和管理可視化。盡管國內目前在環境信息科學各個分支方向的研究非常活躍，但缺乏整體性、系統性的認識和探討。本文在分析環境信息科學研究進展的基礎上，基于環境信息流和信息分析處理構建了環境信息科學的體系結構，并以煤礦區環境監測治理與管理為例，全面分析了環境信息科學理論、方法與技術的應用，以期促進環境信息科學研究及其在構建和諧社會、推進可持續發展中的應用。

2環境信息科學的體系結構及其在煤礦區的應用

2.1環境信息科學的體系結構盡管環境信息科學的概念提出已有近20年的時間，但從目前國內外研究的現狀來看，對于環境信息科學的概念、學科體系還缺乏明顯的定義。已有的一些環境信息科學研究計劃中界定的范疇也不盡相同。因此，從促進環境信息科學研究的視角出發，首先需要對環境信息科學的體系結構進行界定。HuangGH等川提出的環境信息科學的構成要素及相互之間的關系見圖l，這是當前引用較多的環境信息科學體系結構。由圖1可見，環境信息科學是多學科集成的領域。傳感器綜合技術和通信技術的發展使得大尺度地面采樣技術成為可能，處理不同特征、尺度和復雜性問題的模型綜合成為新的挑戰，包括不同模擬、優化、評價模型以及相關信息技術與平臺的合并，不同技術輸人與輸出之間的聯接，社會經濟因子的量化，以及大尺度集成模型的解算策略。在此基礎上，HuangGH等「‘〕提出基于環境信息科學研究的環境決策支持系統計算機系統，其結構（圖略）USGS的研究報告’)中，將環境信息科學定義為:環境信息科學是為加強對不同復雜程度的環境現象的理解，并提出新的認識的，集成物理、生物學、計算機和信息科學的多學科方法的研發、試驗和應用的學科。不同定義都強調環境信息科學的多學科交叉、以信息技術為支持、解決復雜環境問題的特點。Huang等川的觀點顯然更強調以遙感、地理信息系統和GPS技術為基礎的空間信息技術與環境科學和工程的交叉，而USGS的定義則重點強調了現代計算技術、人工智能等在環境領域的應用，特別是USGS在其未來環境信息科學發展規劃中重點強調了計算智能等技的應用。基于以上觀點以及國內外研究的進展，結合我們的研究實踐與認識，以環境信息流和環境信息處理分析為主線，可以構建環境信息科學的體系結構及主要技術方法（圖略）。環境信息科學的理論基礎來源于面向環境科學與工程領域需求的多學科理論交叉，技術支持在于面向環境信息流的多技術手段集成，最終通過不同學科領域方法模型的綜合，實現環境科學與工程各個階段、各個過程的目標和任務。因此，需要從多學科理論交叉與多技術手段集成的角度推進環境信息科學研究。

2.2環境信息科學在煤礦區綜合應用的研究從一定意義上來講，環境信息科學并不是一門獨立存在的新興學科，而是諸多學科的交叉和集成。不同學科在研究過程中，特別是遙感與地理信息系統應用、資源環境規劃與城鄉管理、環境影響評價、信息科學、計算機技術等領域都從不同的角度開展著與環境信息科學密切相關的內容，這些學科的研究成果是促進環境信息科學發展的基礎和關鍵。換言之，以前進行的研究工作往往是從環境信息科學的開展的相關論題研究，其重點還在于不同學科方向，但已經構成了環境信息科學研究的基礎層。為了促進環境信息科學的研究，需要改變從外部到內部的“包圍型”研究模式，努力推進從核心到的“拓展型”發展模式，即從環境信息流出發，組織和集成相關學科的研究，特別是在不同學科交叉鏈接的關鍵論題上開展深入研究，以便形成適應環境信息科學體系與研究需求的理論方法體系和應用技術系統。煤礦區作為1種以資源開采為驅動力發展起來的特殊地理區域，由于煤炭資源開采(以下僅涉及地下開采礦區)破壞上覆巖層原始應力狀態，導致地下水流失、地面塌陷，進而引發土壤污染、水土流失，礦山排研形成的研石山壓占大量土地，堆積物導致嚴重大氣污染和土壤損害，甚至引發各種地質災害。因此，煤炭區是1種典型的由于礦山開采導致的景觀破壞、環境污染、生態退化的復雜區域，煤礦區的環境問題具有明顯的復雜性。目前，對于煤礦區生態環境主要的研究視角包括:(l)從煤礦開采損害角度出發研究開采沉陷與地表變形預計、監測與治理;(2)從煤礦區土地資源管理角度出發研究煤礦區土地利用/覆蓋變化與生態響應;(3)從煤礦區地質環境角度出發研究礦區地質環境評價與地質災害預防，(4)從煤礦區水資源環境角度出發研究礦井水害、水污染與水資源調控;(5)從景觀格局生態學角度出發研究煤礦區景觀格局;(6)從地理環境演變角度出發研究煤礦區地理環境演變與模擬;(7)從遙感與GIS應用角度出發研究礦區資源環境遙感與信息系統;(8)從大氣污染角度出發研究煤礦區大氣污染評價與控制;(9)從經濟學角度出發研究煤礦區環境經濟評價;(10)從管理學與可持續發展角度出發研究煤礦區環境規劃、環境管理與可持續發展決策;等等。對以上不同視角的研究進行綜合分析，可以看出多主題、多要素的時空環境信息是其中的關鍵，任何視角的研究都需要充分的信息和數據的支持、需要環境信息和背景信息的集成、需要計算機信息系統和分析工具的支持、需要環境知識和其它領域知識的交叉和集成。因此，從環境信息科學的角度出發，可以集成現有的研究工作，充分應用相關學科已有研究成果，通過成果整合與集成，在推進環境信息科學研究的同時，也進一步推動相關領域的研究。實現整合的關鍵在于不同研究視角之間的關聯關系構建、鏈接邊界選擇、信息傳輸反饋、系統相互作用。煤礦區環境信息科學綜合研究與應用體系框架（圖略）。按照該研究框架，煤礦區環境信息科學的重點在于多學科研究的交叉點，主要包括:(l)基于采礦環境影響機理的模型建立、參數獲取;(2)各種環境模型的建立、參數提取與模型驗證(面向環境系統分析的環境評價、污染擴散、環境演變模型和面向環境管理決策的規劃模型、優化配置、動態演變模型以及環境保護治理與生態重建方案設計);(3)面向環境監測的遙感信息源選擇與圖像處理、環境信息提取與分析，以及組織、集成與管理多種環境相關信息的數據庫設計與建立;(4)環境信息系統、地理信息系統平臺下的模型解算與解釋、分析結果可視化與應用;(5)集成信息、模型、數據庫、系統、知識的環境決策支持系統(專家系統)構建。(6)資源一環境一人類一計算機系統中的信息流與信息應用。