地理信息科学的应用

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地理信息科学的应用范文第1篇

当前，我国的科学技术在不断的进步，地理信息系统技术在社会发展过程中也得到了十分广泛的应用，环境科学领域也不例外，这项技术的应用也使得环境科学不断的进步，因此该技术在环境科学领域有着非常好的发展前景。主要分析了地理信息系统技术及其在环境科学中的应用，以供参考和借鉴。

关键词：地理信息系统；环境科学；环境工程

最近几年，人们对环境越来越重视，越来越多的人投入到了环境科学的研究当中，在研究中，越来越多的新技术得到了应用，其中GIS技术就是非常重要的一个，而推动该技术得到广泛应用的因素有很多，当前，微机和个人工作站的性价比比较高，而且其能够体现出非常好的效果，因此这一技术也得到了人们的认可和欢迎。

1GIS概述

GIS技术是数据管理系统和计算机辅助技术的融合，在这一过程中还加上了对空间数据的管理和分析，该技术的优势十分明显，它能够对地理对象的拓扑关系进行科学和准确的分析，GIS中的数据对象可以很好的按照其空间关系和数据的性质对研究对象予以全面的分析，同时还能按照它们之间存在的空间关系对其进行全面的分析，此外，GIS技术在应用的过程中还能允许用户在一个可视的地图上对操作中产生的相关数据进行全面的控制。GIS引擎提供大量操作分析功能,包括:测距、投影变换、统计、拓扑叠压、缓冲区分析、地形表面操作、网络分析等等，许多GIS产品允许用户利用宏语言对系统进行扩展,包括定制菜单和函数等，有的还支持与外部应用程序进行开放通讯。所有的GIS都具有某种形式的地理数据库,其中包含空间数据、拓扑关系、属性数据等，一些GIS产品还提供完整的关系型数据库能力,或允许与外部数据库管理系统(例如,dBase、oracle、Sybase)通信,以便集成地理数据和非地理数据，从GIS的数据库设计模型角度来看,GIS产品已进入第3、第4代。文件型GIS的图形和属性均由文件系统管理,其典型代表是Idrisi(美国Clark大学开发)，国内大多数自行开发的软件均属此类，混合型GIS的图形以专门的文件方式存储,并由专门的图形软件处理,而属性数据由商业化DBMS管理,其典型代表是Arc/Info(美国ESRI)及Genamap(澳大利亚GENASYS)，整体GIS的图形和属性均由一扩展的关系型DBMS管理,其典型代表是SICAD/open(西门子利多富)及System9(美国U-nisys)，一体化GIS将图形和属性数据封装在一起,由面向对象的DBMS统一管理,目前尚无成熟产品，后两者是GIS的发展方向。GIS可以根据若干原则来分类,例如:所完成的任务、目的、专业类型、系统功能、用户类型、行政等级、空间数据模型、数据结构、地理范围和系统操作难易程度等，这里介绍按照GIS空间数据模型的不同,将GIS软件分为以下几类：栅格、二维拓扑矢量、数字高程模型(DEM)、不规则三角网(TIN)、三维模型、时序模型等。栅格数据模型在许多产品中都存在,但趋势是更灵活的二维拓扑或不规则三角网。真正的三维和时序模型还很少使用,但它们是未来的研究方向，另外,图象GIS将遥感图象与GIS矢量分析紧密结合起来,对地形进行三维立体观察和GIS分析,这也是目前的研究方向之一。不同种类的应用对地理数据的比例和精度要求不一，一般说来,环境管理和规划中应用的比例尺范围是1:500000-1:10000,城市规划和交通规划应用的比例尺可达1:1000甚至更大。

2GIS在环境科学与工程中的应用

2.1环境管理。

在国家和地方环保部门工作的过程中是需要很多环境质量数据和统计报表的，GIS系统在运行的过程中可以对不同的环境资源进行全面的管理，同时还可以将这些数据整理好，之后还能十分有效的将这类信息统计起来应用在土地利用规划和环境统计工作当中。

2.2环境影响评价。

因为GIS系统能够对和场地相关的数据进行全面的集成化管理，比如地表和地下水质、土地资源的具体利用状况等等，所以其在应用的过程中比较适合当做环境影响评价分析和辅助决策的一个重要的手段。研究人员使用GIS技术对某地区进行了环境影响评价工作，在研究的过程中也建立起了一个环境数据库、地表水污染路径模型，此外还对该地区的经济发展给环境带来的影响进行了详细的分析。

2.3面源污染分析。

面源污染的特点比较鲜明，它影响的地域范围比较广，同时形成这种污染的原因也存在着非常强的复杂性，面源污染也成为当前研究过程中非常重要的一个课题，研究人员将农业面源污染的模型和地理资源分析支持系统等充分的结合在一起，分析了棉花苑污染对某地区河流水质的影响，同时还在这一过程中以地图形式当做是输出的结果，同时还要在这以过程中标出容易受侵蚀因素影响的地区。

2.4水资源管理分析。

因为GIS可以对和场地关系相对密切的地形和水文以及其他的环境数据进行全面的管理，同时还要将它们和一些特定的应用程序联系在一起，这样一来就能够对复杂性比较强的水资源问题予以全面的分析。因此这一技术在水资源管理方面应用也是非常普遍的。研究人员使用GIS技术建立了一个能够对地质水文数据进行收集、维护和按需提供的系统，同时它也可以对不同的部门进行全面的工程设计和保护地下水有效途径的研究，这一系统可以按照井点的位置进行空间的定位和查询，此外还能按照需求生成一维到三维的图形。

2.5给水管网的设计和管理。

因为GIS在应用的过程中可以构建一个二维矢量拓扑关系，尤其是其能够体现出非常好的网络分析功能，这样一来也可以为城市排水管网的规划设计以及管理调控提供一哥相对比较有效的工具，网络分析的过程中可以实现非常强大的功能，正式因为这些强大的功能，才使其得到了更加广泛的应用。

2.6近海水域管理和分析。

污水排江排海研究会受到多种因素的影响，所以当前的研究中，怎样建立一个科学合理的模型对近海水域进行模拟和分析也就成了非常重要的一个问题。相关的研究人员使用GIS技术将遥感数据的处理、建模和统计分析充分的结合在了一起，对羽流进行了详细的分析，这样就可以对水域当中漂浮物的具体分布予以全面的分析。

2.7环境监测。

环境监测过程收集的信息通过GIS能够实时存储和显示,用于分析和辅助决策，研究人员利用GIS技术对地下水的监测网络进行了设计,可以对所选研究区域进行详细的场地监测和分析,有利于管理地表和地下废物设施、及时发现潜在污染源,加强对水源井的保护，还能为填埋场选址提供决策支持。

3结论

GIS技术在环境科学领域应用的过程中可以展现出其强大的功能，在我国已经有不少成功应用的例子，所以在我国环境科学研究发展的过程中，我们应该合理的应用GIS技术，使其优势更为充分的发挥出来。

参考文献

[1]罗永.GIS技术在环境科学中的应用[J].内蒙古科技与经济，2009(2).

[2]陈文锋,戴宏民,周均.地理信息系统技术在环境科学中的应用[J].重庆工商大学学报(自然科学版)，2009(1).

[3]帅方敏.地理信息系统技术在环境领域中的应用[J].山西科技，2007(1).

地理信息科学的应用范文第2篇

关键词地理信息系统；环境科学；应用

在科学技术不断发展的强大推动下，地理信息系统发挥着不可比拟的作用和优势，其应用价值极其显著，尤其对环境科学领域产生了很大的影响，借助地理信息系统的应用，对于环境科学发展也具有显著的促进作用，其发展前景十分广阔。现阶段，人们对环境的重视程度越来越高，在环境科学不断发展过程中，投入了较多新型技术，其中，地理信息系统不容忽视，已经得到了社会上的高度认可和关注。

1GIS的相关概述分析

1.1概念

对于地理信息系统来说，作为计算机系统之一，可以促进空间数据的采集、储存以及查询检索等顺利进行，有助于对海量地理数据予以分析和处理，已经成为一大通用技术。地理信息系统的关键就在于地理空间数据库，基于计算机软硬件环境，采集和储存整个空间相关数据，所以已经成为不可或缺的技术系统。

1.2功能

对其功能进行分析，主要是指在地理数据处理工程中，GIS的作用显著

数据的采集和输入，也就是在数据处理系统中，实现系统外部原始数据向系统内部的顺利传输，并将这些数据从外部格式实现向内部格式的顺利转换，为系统处理提供便利性。第二，数据编辑，首先，对于图形编辑来说，主要涵盖、图形编辑、图形修饰等功能，其次，对于属性编辑来说，主要是指与数据库管理相整合，其功能主要体现在修改和删除等。第三，数据存储和管理，对于数据存储来说，要求在计算机内部或外部存储介质上，记录好数据，其存储方式与数据文件的结构之间的关系是紧密联系、密不可分的，关键要加强记录的逻辑顺序的构建，属性数据，在关系数据库管理中得到了广泛应用。第四，空间查询和分析，其中，对于数据查询和检索来说，主要是指從数据文件和数据库中，对所需数据予以查找或选取。借助GIS技术，可以对所定区域的各种现象予以有效分析。

2GIS在环境监测中的应用

环境监测，与信息的采集和处理有着密切的联系，而环境信息与空间位置的关联性极其明显，所以在环境监测中，地理信息系统得到了广泛应用。借助该项技术的应用，可以为各种环境信息的获取和存储等提供很大的便利性，并确保环境信息具有高度的全面性和准确性，为环境监测的开展助益。地理信息系统的空间分析和数据处理功能显著，要加强GIS的功能模块的应用[1]，与选定的环境监测模型结合在一起，有效处理多源环境信息，将环境演变的动态规律挖掘出来，动态化监测环境，并直观展示出环境的变化情况和规律等，将其制作程图片。

2.1在大气环境动态监测方面

在城市工业化不断发展过程中，城市工业企业数量越来越多，在城市空气中，充斥着较多的有毒有害物质，诸多国家和地区都对大气环境质量的改善予以了高度重视。对大气环境的特点进行分析，主要是指其空间尺度较大，人类生存的大气圈中，其厚度是不可想象的。空气在自然环境中的流动性较高，所以GIS技术，在大气环境动态监测方面具有较高的应用价值，以此来将监测和分析功能发挥出来。加强地理信息系统的应用，可以有效收集和整理大气污染隐患的企业和位置信息等，并加强地理信息数据库的构建。通过对GIS空间分析和数据显示功能的发挥，可以为污染物在大气中浓度分布图的获取提供便利性，从而对污染物的空间分布和超标情况予以充分了解。

2.2在水资源环境监测方面

在工农业发展中，水资源发挥的作用不可小觑，但是水源污染现象越来越严重化，而且复合型污染特点比较明显，对于饮用水产生了很大的影响，所以针对水资源环境，必须要注重监测和管理的实施。对水资源环境的特点进行分析，具有庞大的空间信息量，GIS的优势主要体现在有效管理和分析空间信息这一方面。在水资源环境监测中，加强GIS的应用，可以将水质监测数据和空间数据管理的科学性和有效性提升上来，为管理人员有效查询和修改各种空间信息创造有利条件[2]。GIS的空间分析和图标分析功能显著，可以更好地制作空间和检测数据的专题图，确保污染治理方案的制订具有高度的可行性和合理性。比如某一研究人员借助GIS技术，合理设计地下水监测网络，有效监测和分析所选研究区域的场地，不断提高管理地表和地下废物的有效性，及时将潜在污染源挖掘出来，更好地保护水源井，并且作用于填埋场选址这一方面。

3GIS在环境影响评价中的应用

对于环境影响评价来说，主要是指系统化分析和预测拟议中的建设项目实施后对环境产生的影响程度。环境影响评价，旨在对在规划和决策中考虑环境因素予以积极引导，确保人类活动具有较高的环境相容性。现阶段，环境影响评价的诸多环境问题，可以借助成熟模型来进行描述，但是这些环境模型空间数据的难度性较高，尤其在操作和显示方面，而且空间特性较为显著。借助GIS技术，可以集中整合数据和地图，加强拓扑关系的构建，为空间分析和查询各类专题图创造有利条件，并将环境质量和污染状况直观展示出来。

3.1在项目环境影响评价方面

在项目环境影响评价方面，环境信息数据库发挥着重要的作用，项目环境影响评价，要对相关环境信息予以充分掌握，如区域自然与社会经济、区域环境质量等。环境信息数据量比较庞大，而且与空间位置的关系是密不可分的。在环境评价的各种模型中，要对GIS集成与场地相关的各种数据予以应用，给予综合化分析和模拟强有力的保障，更好地分析环境质量现状。GIS的数据管理和跟踪能力较为强化，可以对环境影响评价单位和工程建设单位予以协助检查，引导单位自身将自身的职责履行到位，并将环境影响报告书的事后验证工作落实下去。

3.2在区域环境影响评价方面

对于区域环境影响评价来说，主要是指加强科学技术的原理和方法的应用，将该区域环境中与发展过程相关的人类活动、自然作用的规律予以反映。借助区域环境影响评价，旨在协调发展区域内的社会、经济以及环境等，确保与可持续发展战略规划的要求相互统一。在区域环境影响评价中，GIS的应用，可以对地理区域复杂化的污染源信息等予以管理，并对区域环境影响因素的变化情况进行统计和分析[3]。此外，叠置地理对象的功能不容忽视，将同一区域不同时段的多个环境影响因素与特征叠加整合在一起，对区域环境质量演变和其他因素的相关关系予以合理化分析，从而更好地预测区域的环境质量。区域的污染源数据关联于各种环境预测模型，加强模型预测法的应用，可以为预测区域的环境质量创造有利条件。

3.3累积环境影响评价

对于累积环境影响评价来说，主要是指针对累积环境变化的过程，应进行系统分析和评估，也就是分析和调查，对影响源和过程的累积，并解释各个影响在时间和空间方面的累积，对以往、现在的人类活动的累积影响进行预测，当然也包括对社会发展的反馈效应。结合可持续发展目标，如果具有统一的潜在发展行为的方向和内容等，应予以合理化选择。累积环境影响评价，可以将环境影响评价的时空分析范围予以拓展化，并将环境变化的时空放大作用发挥出来，所以对评价方法的能力提出了较高的要求。而GIS技术，在编辑和加工长时段区域数据的能力方面发挥着重要的作用，可以对环境影响在时空的累积特征进行有效识别，所以可以广泛应用于累积环境影响评价。

4GIS在环境规划中的应用

对于环境规划来说，主要是指调查和监测一个区域的环境现状，由于经济发展可能造成的环境变化进行预测，并基于生态学原理，要对工业部门结构和生产布局等予以调整，作为战略性部署之一，实现保护和改善环境的建设目标。在环境规划中，GIS的应用，有助于集中整合GIS空间分析技术、空间图形库，促进环境数据收集和管理工作的顺利进行，并为预测和污染控制规划方面的处理提供帮助，确保环境规划决策的过程，具有高度的直观性和有效性。

5结束语

综上所述，GIS的空间数据和非空间的属性数据管理优势显著，而且具有较高的空间分析能力，GIS可以有效编辑多种空间数据，并借助对各种专题图和统计图的分层输出，可以满足资源节约化需求，避免浪费更多的人力和财力等，同时所获取的精准度较高。在GIS技术发展中，将会大大完善环境领域中的应用范围，促进我国环境科学领域的健康发展。

参考文献

[1] 吴巧云.公众参与地理信息系统（PPGIS）在环境规划中的应用研究[J].环境与发展，2019，31（6）：17-18.

[2] 孙义峰，孙立娥，刘维龙.地理信息系统在环境质量综合分析中的应用研究[J].资源节约与环保，2016（12）：112.

地理信息科学的应用范文第3篇

【关键词】物流地理信息系统，国际贸易，应用型人才

一、地理信息系统与物流地理信息系统

1、地理信息系统

地理信息系统（Geographic Information System），简称GIS，是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的信息系统。地理信息系统技术广泛应用于农业、林业、国土资源、地矿、军事公安、交通运输、测绘、水利、通讯、电力、社区管理、教育、能源、商业金融等几乎所有的行业。地理信息系统在运输管理中主要用于车辆状态的实时监控、车辆的指挥调度、规划车辆路径、车辆定位跟踪、车辆和货物的实时信息查询、辅助决策分析等。

2、物流地理信息系统

现代物流是一个涉及面十分广泛的新型产业，必然大量需求懂得国际物流的人才。因此，培养学生的全球视野，了解和掌握世界物流设施和节点、国际运输线路及国际资源分布都十分重要，而这些都与地理信息有关。

二、《国际贸易实务》课程特点

《国际贸易实务》课程是国际贸易专业的一门核心专业课程。授课的对象为国际贸易专业及物流专业的学生。通过本课程的学习，使学生掌握合同的品质、数量、包装、价格、运输、保险、结算、检验、索赔和不可抗力等条款，学会成本的核算。具备交易磋商、合同的签订及履行合同的能力，顺利收回货款。正是基于以上原因，本门课程的定位就是一门理论加实践，实践为主的课程。

1、实践性强。《国际贸易实务》课程作为国际贸易专业的一门专业核心课程，教学目标不仅要求学生掌握相关的理论知识，而且也要求学生能通过该课程的学习，掌握外贸业务各环节的实践操作技能。这一特点是该门课程区别于其他经济类课程最重要的特征。学好这门课程将会在较大程度上提高国际贸易专业毕业生的质量，从而有效提高就业率和优化就业岗位。

2、教学与职业资格证书结合。职业资格是对从事某一职业所必备的学识、技术和能力的基本要求，反映了劳动者为适应职业劳动需要而运用特定的知识、技术和技能的能力。与学历文凭不同，学历文凭主要反映学生学习的经历，是文化理论知识水平的证明。在《国际贸易实务》课程的教学过程中，使《国际贸易实务》课程教学与国际商务单证员考试、报关员考试、报检员考试等职业资格考试接轨。学生经过本课程学习后，可进一步考取相关职业资格证书。

3、案例教学效果好。由于《国际贸易实务》课程具有较强的实践性与操作性，因此，案例教学法在该课程中得到广泛应用，本课程的案例教学独具特色，本课程主讲教师能够结合教学内容，运用大量生动的、典型的真实案例进行讲解。这样能充分调动学生学习主动性、积极性，有利于培养学生分析和解决问题的能力，提高教学效果。

4、加强实验实训教学。校内实验室实训主要是某一块内容讲完后，或是整个《国际贸易实务》课程结束后，利用本校建立的实验室里安装的专门软件进行贸易流程的模拟。这样做可以让学生掌握外贸工作的基本业务技能，增强学生的实践能力。

三、《国际贸易实务》课程课程教学中应用物流地理信息系统软件的必要性

在笔者所在的学校引进了由上海海事大学所开发的物流信息系统软件。上海海事大学物流研究中心在物流教学领域已经有了相当的积累，开发了教学版的物流地理信息系统软件。但是，一般的物流地理信息系统软件，还不能适应高职物流专业教学的需要，必须在原有的基础上结合具体的课程内容并根据高职的特点，进行进一步的软件课程开发。上海邦德职业技术学院与上海海事大学合作，在这方面做了一定的研究。在物流教学过程中，许多物流概念与地理位置有关，许多物流业务流程中有空间位置的转换，为了提高教学质量，提升教学效果，开发一套直观的、形象化的物流教学软件非常有必要，特别是结合GIS采用真实场景可视化模拟教学内容能收到非常好的效果。

1、世界经济贸易图形。我国加入了世界贸易组织以来，全球化建设步伐越来越快，极大地带动了我国社会经济的发展速度，成为我国经济建设的重要组成部分，其中以国际贸易表现的最为明显， 作为国际贸易专业的学生，要实时了解世界经济贸易的形势及动态。

在物流地理信息系统软件中，有世界经济贸易图形展示模块，该模块以经济贸易数据为基础，提供最新的世界宏观经济、贸易数据、中国各省区经济指标等等，充分挖掘其信息，配合图表，专题地图等表现手法加深教学印象，支持《世界贸易》、《世界（中国）宏观经济》等课程。

2、世界港口。港口是具有水陆联运设备和条件，供船舶安全进出和停泊的运输枢纽，是水陆交通的集结点和枢纽，工农业产品和外贸进出口物资的集散地，船舶停泊、装卸货物、上下旅客、补充给养的场所。由于港口是联系内陆腹地和海洋运输（国际航空运输）的一个天然界面，因此，人们也把港口作为国际物流的一个特殊结点。

该模块将展示了世界排名前100的港口的详细信息，包括气候、设施、交通状况、港口吞吐量、经济情况、泊位、仓储堆场、规划图等，图文并茂，提供多种查询方式，支持《国际贸易》等课程。

3、贸易运作过程动画模拟。随着中国在国际贸易的地位的不断上升，作为国际贸易专业的学生要掌握有关于国际贸易方面的知识也要不断增加，如果能够在课堂上模拟国际贸易实务操作，从而从中掌握国际贸易流程，这对学生以后走上工作岗位提供了经验。

在该软件中有一块内容是贸易运作过程动画模拟，即模拟贸易业务中的物质流、信息流、商流、单证流等。

四、结束语

通过在教学中运用物流地理信息系统软件，笔者发现学生学习的积极性得到极大的提高，对一些知识的掌握由于有图形，表格，模拟等形象生动的展示功能，学生理解能力大大加强。该软件可以让学生在软件系统上，进行模拟训练，达到良好的教学效果。

地理信息科学的应用范文第4篇

1　地理科学在科学体系中的地位

钱学森在20世纪80-90年代逐步完成了总结全人类研究的科学体系。概括起来分11个门类、5大巨系统、4项建设（图1、图2、图3、表1），下面分别表述原著与解解的内容。

附图

图1　钱学森论人类的知识体系

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

钱学森将当今人类对科学知识的体系，分为数学科学、自然科学、地理科学、社会科学、建筑科学、军事科学、人体科学、思维科学、行为科学、系统科学与美学11个体系。对上述人类知识体系解读，可以将自然科学、社会科学和地理科学作为客体世界的主要研究对象；而人体科学、思维科学和行为科学作为人类主体的主要研究对象；建筑科学界于客体与主体科学之间；军事科学实际上是指谋略科学（包括经济、政治、军事等），是在掌握所有科学基础上的智慧较量；美学是纵贯于各个学科的；数学科学与系统科学是横贯于各个学科的。因此有以下的科学分类网络系统（图2）。

附图

图2　科学分类的网络体系

fig.2 the network system of science classification

在五个开放的、复杂巨系统中（图3），地理系统与星系系统、社会系统、人体系统、人脑系统并列，其中的物理、地理、事理、人理、脑理中的“理”都是指研究的“规律”。

钱学森提出的社会主义总体设计部（表1）中，除了政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设外，特别提出地理建设，笔者将其修改为地理系统工程，并增加了人口、科教、城镇、资源、灾害、产业。

表1　社会主义建设的系统结构（略有修改）

tablel the system structure of socialism construction

附图

2　地理信息科学

20世纪70年代以来，随着航天技术的迅猛发展，来自外层空间的遥感、遥测、定位、通讯信息海量地增加；随着计算机技术的迅猛发展，处理与解决这些海量数据的能力大幅度地提高。地理信息系统、地理专家系统、管理信息系统、辅助决策系统应运而生，使得地理信息科学首先获得发展的机会。正是地理信息科学这门用高新技术武装起来的技术科学的发展，带动了整个地理科学的建立与发展。

附图

图3　五个开放的复杂巨系统

fig.3 five open complex giant system

地理信息科学的主要内容就是天地信息一体化网络系统，包括航天信息网络系统（外层空间卫星之间的信息网络）、地面的网络系统、天地之间的网络系统三部分，是有线网络与无线网络连通的一体化网络系统。1998年笔者发表了“航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用”的论文[5]，2002年又发表了“论地理信息科学的发展”[6]一文。两篇论文基本上代表了地理信息科学的创始与发展，当前各行各业都在进行数字化或信息化的建设，实际上都是天地信息一体化网络中的部分子网络或子系统。地理信息科学中最重要的原创性的成果是遥感信息模型与地理信息编码模型。

随着遥感信息的大量获取，数学家以模式识别为工具对遥感信息进行图像处理与分类，使用的数学工具主要是数理统计的方法，把遥感信息看成是没有成因关系的随机变量；物理学家则把获取遥感的物理过程视为遥感信息的成因，因此采用反演的方法，使用辐射传输方程为主的数学工具，事实上不承认地理现象的不确定性；大多数地理学家将遥感信息当成系列成图的基础信息，快速、准确地制作系列地图。地图是符号系统，其信息量远不可与遥感信息量比较，地图学家把遥感信息转化成符号系统的系列图谱。遥感信息模型则是将地理复杂现象中的非遥感信息转变为归一化的影像信息，与遥感信息一起用方程、统计与相似准则结合，也即演绎逻辑、归纳逻辑与类比逻辑结合；确定性与不确定性（包括随机的不确定性、模糊的不确定性、灰色的不确定性、分形的不确定性）辩证统一；图像与方程（一个像元或一个图斑、一个方程）耦合；抽象思维与形象思维互动而建立起来的一种地理复杂信息模型[7-9]。这种信息模型只有在遥感技术的推动下才有可能产生。这种信息模型是遥感信息与地理信息连接的纽带。

地理信息系统本来就是为了制作地图而创建的，因此地图学家将从遥感中提取的系列地图存入地理信息系统，是顺理成章的。但是这种地理信息系统无论空间分析功能多么强大，也不可能进行模型计算，外挂、内嵌种种方式都不可能解决直接进行模型计算问题。系列地图存入计算机的图形库时，信息又是冗余的，因此带来一系列与计算机技术发展格格不入的疑难，最为典型的是数据挖掘，数据挖掘说明存在数据库中的信息有冗余。遥感信息模型的运算要求地理信息系统可以直接进行模型计算，由此地理信息编码模型应运而生[10,11]。传统的地理信息系统以图形的叠合(overlay)为主；而能够进行遥感信息模型运算的地理信息系统则以像元或图斑中的多位编码的抽取(extract)为主。这又是完全相反的途径。地理信息编码模型还是地理定量信息与定性信息转化的纽带，也是地理信息系统中属性库与地理专家系统中知识库联系的桥梁。

总之，天地信息一体化网络系统是开放的复杂巨系统，研究这个巨系统的地理信息科学的内容远远超过了3s(remote sensing,global positioning system,geographical information system)的范围，而是以天地信息一体化网络系统为核心的天—地—人—机系统。地理信息科学虽然是从属于地理科学的技术科学，但是地理信息科学的诞生与发展是引领地理科学成长的核心力量，因此本刊更名时，将地理信息科学与地理科学相提并论，突出了地理信息科学的重要性。

3　地理系统工程

地理系统工程当前尚未被广泛认识，已经认识到的也仅仅是系统工程在地理学中的应用。当地理信息科学中的模型在实践中应用时，必然会涉及地理系统工程的可操作性。地理遥感复杂信息模型的建立，可以进行定量预报和回溯，因此为地理系统工程打下了工程的基础。国民经济的主战场主要包括人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等8个方面，这8个方面是互动的。

如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑，研究复杂的地理系统工程就是空想，然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术，地理系统工程的实践指日可待。

4　理论地理科学

地理信息科学一方面可以进一步为地理系统工程提供研究方法与手段；另一方面又为理论地理科学提供技术基础。从遥感信息模型发展到地理复杂信息模型再到地理数学[8]，为理论地理科学奠定了坚实的基础。

理论地理科学中首要的是建立开放的复杂巨地理系统的理论；其次是地理类比的广义相似理论[13]；第三是一般地理复杂模型理论与地理数学；第四是地理数学在部门地理—部门子地理系统工程与区域地理—区域地理系统工程中的应用。理论地理科学如果不能指导部门子地理系统工程的研究和区域地理系统工程的研究，那么就失去了理论意义。

如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑，研究理论地理科学也是空想，然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术，理论地理科学的建立指日可待。

5　地理科学在可持续发展信息社会中的作用

地理学的发展经历了“地理环境决定论”、“人类中心主义”，然后达到了地理科学的可持续发展的阶段。地球上人类消耗的资源、能源是极其不平衡的，按照发达国家的水平，一个地球是满足不了全人类的需求的。可持续发展只有在信息社会中才能实现，人类一方面需要依靠科学技术开发资源，如太阳能的利用，靠基因工程使绿色植被更多地利用太阳辐射，靠纳米技术直接转化太阳能为电能；另一方面是靠信息技术节省资源、能源，如天地信息一体化网络系统就是信息社会的重要支柱之一，靠航天技术获取外层空间信息源，靠计算机技术建立信息网络。由此可见，地理信息科学在可持续发展信息社会中的作用[14]。随着地理信息科学的发展，地理系统工程与理论地理科学的发展，将为国民经济的主战场做出重要的贡献。

由上分析，可见地理科学与地理信息科学已经被广泛共识，地理系统工程与理论地理科学的发展尚不够充分，因此本刊更名为“地理与地理信息科学”是适时的，是既有继承性又有发展性的；是既有前瞻性又有现实性的。在这里我们希望地理科学界的同仁，切不要轻视技术，高新技术恰恰是新理论、新应用的强大推动力。

【参考文献】

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[5]　马蔼乃.航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用[j].北京大学学报（自然科学版），1998,34(4):533-541.

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[7]　马蔼乃.遥感信息模型[m].北京：北京大学出版社，1997.1-165.

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[9]　马蔼乃.遥感地理信息模型[j].地理学报，1996,51(3):266-271.

[10]　马蔼乃.地理信息编码模型[a].地理科学与地理信息科学论[c].武汉，武汉出版社，2000.283-302.

[11]　马蔼乃.地理知识的形式化[a].地理科学与地理信息科学论[c].武汉，武汉出版社，2000.261-274.

[12]　马蔼乃.21世纪黄河系统工程方略（首届黄河论坛暨王化云治黄思想研讨会）[n].黄河报（转载），2002.

地理信息科学的应用范文第5篇

1（略）

国内在环境信息科学的一些主要论题包括环境信息系统、环境遥感、环境模型、环境可视化、环境信息处理等方面都开展了一些研究工作。20世纪90年代以来，环境信息化发展迅速，特别是从上至下的各级政府主管部门环境信息系统的建设极大地推动了这一工作的进展，环境地理信息系统则已成为实现环境信息化的主要途径。地理信息系统在环境领域的应用，正在从初期的信息管理、环境专题制图发展到Gls与环境模型集成陈9]、35技术集成的多媒体环境系统、基于Gls的环境污染扩散模拟t‘’，‘“1、基于GIS的环境治理决策支持系统等。遥感技术在环境科学与工程领域有着广泛应用，一些主要领域包括大气污染遥感、水环境遥感、固体废弃物遥感监测、城市热岛效应与热环境监测、植被遥感、景观格局遥感监测、海洋环境监测等。环境建模与模拟一直是环境工程研究的重要内容，一方面，各种数学模型、物理模型、统计模型在环境信息科学中得到大量应用，另一方面，基于环境过程机理的计算机模拟模型、元胞自动机(CA)模型、智能体(Agent)模型等也在环境领域受到重视。数据挖掘与知识发现是从海量数据库中挖掘和提取对决策分析有用的、先前未知的隐含模式和规则的过程，笔者在1999年即面向环境信息化与数据挖掘技术的发展，试图将二者结合，提出“环境数据库中的知识发现”并进行了初步研究。可视化是表达和传输环境信息有效的形式，通过三维可视化、三维模拟实现环境现象、过程的真实感表达，能够更加逼真地传输环境信息。近年来，虚拟现实技术在环境科学与工程领域的应用中受到了研究人员的重视卿]。“虚拟地理环境”是虚拟现实技术支持下地球科学研究的创新平台，依托这一平台，能够进行环境科学与工程相关的理论研究、技术开发、工程实践、模拟决策等活动。针对环境信息技术集成应用的趋势，聂庆华提出了“数字环境”的概念，数字环境是环境信息化的过程和结果，是三维显示的数字虚拟环境，包括环境信息数字化、环境信息传输网络化、环境分析模型化和环境空间决策的智能化、环境过程和管理可视化。尽管国内目前在环境信息科学各个分支方向的研究非常活跃，但缺乏整体性、系统性的认识和探讨。本文在分析环境信息科学研究进展的基础上，基于环境信息流和信息分析处理构建了环境信息科学的体系结构，并以煤矿区环境监测治理与管理为例，全面分析了环境信息科学理论、方法与技术的应用，以期促进环境信息科学研究及其在构建和谐社会、推进可持续发展中的应用。

2环境信息科学的体系结构及其在煤矿区的应用

2.1环境信息科学的体系结构尽管环境信息科学的概念提出已有近20年的时间，但从目前国内外研究的现状来看，对于环境信息科学的概念、学科体系还缺乏明显的定义。已有的一些环境信息科学研究计划中界定的范畴也不尽相同。因此，从促进环境信息科学研究的视角出发，首先需要对环境信息科学的体系结构进行界定。HuangGH等川提出的环境信息科学的构成要素及相互之间的关系见图l，这是当前引用较多的环境信息科学体系结构。由图1可见，环境信息科学是多学科集成的领域。传感器综合技术和通信技术的发展使得大尺度地面采样技术成为可能，处理不同特征、尺度和复杂性问题的模型综合成为新的挑战，包括不同模拟、优化、评价模型以及相关信息技术与平台的合并，不同技术输人与输出之间的联接，社会经济因子的量化，以及大尺度集成模型的解算策略。在此基础上，HuangGH等「‘〕提出基于环境信息科学研究的环境决策支持系统计算机系统，其结构（图略）USGS的研究报告’)中，将环境信息科学定义为:环境信息科学是为加强对不同复杂程度的环境现象的理解，并提出新的认识的，集成物理、生物学、计算机和信息科学的多学科方法的研发、试验和应用的学科。不同定义都强调环境信息科学的多学科交叉、以信息技术为支持、解决复杂环境问题的特点。Huang等川的观点显然更强调以遥感、地理信息系统和GPS技术为基础的空间信息技术与环境科学和工程的交叉，而USGS的定义则重点强调了现代计算技术、人工智能等在环境领域的应用，特别是USGS在其未来环境信息科学发展规划中重点强调了计算智能等技的应用。基于以上观点以及国内外研究的进展，结合我们的研究实践与认识，以环境信息流和环境信息处理分析为主线，可以构建环境信息科学的体系结构及主要技术方法（图略）。环境信息科学的理论基础来源于面向环境科学与工程领域需求的多学科理论交叉，技术支持在于面向环境信息流的多技术手段集成，最终通过不同学科领域方法模型的综合，实现环境科学与工程各个阶段、各个过程的目标和任务。因此，需要从多学科理论交叉与多技术手段集成的角度推进环境信息科学研究。

2.2环境信息科学在煤矿区综合应用的研究从一定意义上来讲，环境信息科学并不是一门独立存在的新兴学科，而是诸多学科的交叉和集成。不同学科在研究过程中，特别是遥感与地理信息系统应用、资源环境规划与城乡管理、环境影响评价、信息科学、计算机技术等领域都从不同的角度开展着与环境信息科学密切相关的内容，这些学科的研究成果是促进环境信息科学发展的基础和关键。换言之，以前进行的研究工作往往是从环境信息科学的开展的相关论题研究，其重点还在于不同学科方向，但已经构成了环境信息科学研究的基础层。为了促进环境信息科学的研究，需要改变从外部到内部的“包围型”研究模式，努力推进从核心到的“拓展型”发展模式，即从环境信息流出发，组织和集成相关学科的研究，特别是在不同学科交叉链接的关键论题上开展深入研究，以便形成适应环境信息科学体系与研究需求的理论方法体系和应用技术系统。煤矿区作为1种以资源开采为驱动力发展起来的特殊地理区域，由于煤炭资源开采(以下仅涉及地下开采矿区)破坏上覆岩层原始应力状态，导致地下水流失、地面塌陷，进而引发土壤污染、水土流失，矿山排研形成的研石山压占大量土地，堆积物导致严重大气污染和土壤损害，甚至引发各种地质灾害。因此，煤炭区是1种典型的由于矿山开采导致的景观破坏、环境污染、生态退化的复杂区域，煤矿区的环境问题具有明显的复杂性。目前，对于煤矿区生态环境主要的研究视角包括:(l)从煤矿开采损害角度出发研究开采沉陷与地表变形预计、监测与治理;(2)从煤矿区土地资源管理角度出发研究煤矿区土地利用/覆盖变化与生态响应;(3)从煤矿区地质环境角度出发研究矿区地质环境评价与地质灾害预防，(4)从煤矿区水资源环境角度出发研究矿井水害、水污染与水资源调控;(5)从景观格局生态学角度出发研究煤矿区景观格局;(6)从地理环境演变角度出发研究煤矿区地理环境演变与模拟;(7)从遥感与GIS应用角度出发研究矿区资源环境遥感与信息系统;(8)从大气污染角度出发研究煤矿区大气污染评价与控制;(9)从经济学角度出发研究煤矿区环境经济评价;(10)从管理学与可持续发展角度出发研究煤矿区环境规划、环境管理与可持续发展决策;等等。对以上不同视角的研究进行综合分析，可以看出多主题、多要素的时空环境信息是其中的关键，任何视角的研究都需要充分的信息和数据的支持、需要环境信息和背景信息的集成、需要计算机信息系统和分析工具的支持、需要环境知识和其它领域知识的交叉和集成。因此，从环境信息科学的角度出发，可以集成现有的研究工作，充分应用相关学科已有研究成果，通过成果整合与集成，在推进环境信息科学研究的同时，也进一步推动相关领域的研究。实现整合的关键在于不同研究视角之间的关联关系构建、链接边界选择、信息传输反馈、系统相互作用。煤矿区环境信息科学综合研究与应用体系框架（图略）。按照该研究框架，煤矿区环境信息科学的重点在于多学科研究的交叉点，主要包括:(l)基于采矿环境影响机理的模型建立、参数获取;(2)各种环境模型的建立、参数提取与模型验证(面向环境系统分析的环境评价、污染扩散、环境演变模型和面向环境管理决策的规划模型、优化配置、动态演变模型以及环境保护治理与生态重建方案设计);(3)面向环境监测的遥感信息源选择与图像处理、环境信息提取与分析，以及组织、集成与管理多种环境相关信息的数据库设计与建立;(4)环境信息系统、地理信息系统平台下的模型解算与解释、分析结果可视化与应用;(5)集成信息、模型、数据库、系统、知识的环境决策支持系统(专家系统)构建。(6)资源一环境一人类一计算机系统中的信息流与信息应用。