现代空间信息技术导论思考题

现代空间信息技术导论思考题内容摘要：

订卫勤保障计划 ,保障部队战斗力。 美国军方从 1982 年以来就运用遥感技 术开展了大量研究 ,他们以降雨量和气温以及从 LANDSAT3MSS 获取的数据为参数预测了菲律宾血吸虫病的流行区分布 ,并用来计算美军军事演习期间可 能由于血吸虫病而导致的潜在伤亡数。 另外还将遥感技术应用于战争时区别自然状态的疾病暴发与由于使用生物战剂引起的疾病暴发的研究。 思考题三 ： 结合空间信息 的特点与地理信息系统的功能 ， 论述地理信息技术对商业运作、社会 生活习惯的影响，并讨论 GIS 社会化可能产生的知识产权、法律等问题。 地理信息系统和社会 地理信息系统应用的社会化是其发展的必然趋势，在社会化的 GIS应用阶段， GIS技术在公众生活中被广泛使用，形成了 GIS产业，这需要有相应的政策法规来规范产业运行，并且需要教育为 GIS应用提供专业人才。 在 GIS技术影响社会的同时，一些社会因素也影响着 GIS的发展。 1． GIS 的社会化 1． 1实验室的 GIS到社会化的 GIS 在地理信息系统发展的初期，只是一门被少数科研人员所掌握的技术，他们利用各种 GIS工具软件，甚至自己编写 程序，处理空间数据，实现专业模型，得到服务于其研究工作的结果；而大量的 GIS学者主要进行算法和数据结构方面的研究。 对于一般公众，地理信息系统被认为艰涩难懂的，他们也无法意识到 GIS技术可能的应用领域以及对社会生活带来的影响，这时的地理信息系统称为实验室的 GIS。 由于计算机计算技术的发展和应用的普及，特别是网络技术和数据库技术的成熟，许多机构开始应用地理信息系统进行空间信息的管理，进而实现空间决策支持，以提高工作效率，减少企业运行成本，这种 GIS应用方式称为“企业化 GIS”，企业化的 GIS可以概括为以下 8个特点（陈子坦）： 1）分布式的网络计算机环境： 基于网络的分布式计算使得企业各个部门可以共享资源，包括数据、设备、软件等。 2）面向功能： 为了满足各个部门对 GIS的要求，企业化的 GIS需要以提供各种功能服务为主，保证各个部门按照其要求来使用。 3）连续无缝的空间数据库： 为了达到对真实世界更有效、合理的管理，需要空间数据在存储时按照真实世界的形式连续的存储，而不是分割成为不同的图幅。 4）数据的版本管理： 企业 GIS在日常使用过程中，数据的变更是经常的，需要实施版本控制以保证数据的有效性，并避免混乱。 5）不同层 次数据和系统的共存： 企业的任务是多个层次的，这要求同时使用不同的系统和数据库。 6）与多个外部数据库相连。 7）开放式的系统环境： 开放式的环境使得一个企业化的 GIS与其它领域能够紧密结合起来，并且能够满足对系统进行扩展的需求。 8）全面的 GIS系统管理的专业人员： 企业化 GIS对技术和管理人员有更高的要求，需要企业不断地对人员进行技术和管理培训。 在企业化的 GIS应用中， GIS学者主要研究领域包括，基于分布式计算平台上的 GIS实现，空间数据的共享和互操作， GIS项目管理等。 在企业化 GIS应用的初期，其应用主 要集中于一些经常要处理和使用空间数据的部门，包括土地，市政设施管理等等，这些部门的业务数据具有“强”的空间分布特性，如地块数据，管网数据等，采用 GIS对其业务进行管理是“自然”的需求。 随着信息技术应用的普及，许多其他领域的机构开始采用 GIS，例如：商场可以采用 GIS来分析不同区域客户的购物倾向；无线通信部门可以利用 GIS来确定其发射台站的覆盖范围和覆盖效率；而交通部门可以使用GIS来分析交通流量。 在这些机构中，空间数据只是信息系统中数据的一部分，或者信息系统的数据，如客户、雇员数据，具有“弱” *的空间分布特 性， GIS与其它系统集成在一起，服务于其业务。 在 GIS应用领域拓展的同时，对空间数据的应用层次也在提高，从简单的数据管理到复杂的空间决策支持， GIS可以满足各种机构不同的功能要求。 遥感、 GPS技术发展，为 GIS提供了新的数据来源，多源的、海量的空间数据生成并被应用。 上述的变化要求实现数据的共享、融合和分布管理，基于网络的分布计算平台为之提供了技术上的基础，同时 GIS标准（包括 ISO/TC211， OpenGIS等）的建立，通过规范空间数据模型、空间服务模型，确立标准的分布计算接口，保证了数据共享、融合和分布 管理的实现。 在上述的应用发展背景和技术发展背景下， GIS进入到社会化的应用阶段（图 181）。 传统的 G I S应用领域拓展 应用层次提高大量的各种来源的数据被 G IS 使用G IS 标准化G IS 相关产业的形成与分化G IS 政策、法规的制订每个人都可以方便的使用 G ISG IS 教育和认证的普及数据生产软件生产服务提供工程监理社会化的 G I S分布计算平台图 181：地理信息系统的社会化 1． 2 GIS社会化的影响 GIS的社会化有一些其它的同义语，如“全球化”、“大众化”等等，它们实际上描述了 * “强”的空间分布特性是指数据的空间属性是所有属性中最重要的，也往往是数据使用者最关注的，如地块数据；反之，则称为“弱”的空间分布特征，如雇员数据，对于企业管理而言，雇员的居住地点属性显然不如工作技能，工资等属性重要。 GIS社会化的不同侧面。 “大众化”是 GIS社会化的主要方面，它是指 GIS技术已经融入到人们的日常生活中，迁移默化的改变着生活方式：  将地图存储在计算机中，使以往利用地图提供的定位、定向、导航功能可以通过 GIS实现，而 3S集成技术，可以使得定位导航功能更加自动化和精确；  利用 GIS可以将信息按照其空间坐标组织起来，进行查询检索；进而  可以分析其空间分布特点，进行决策支持。 汽车导航、野外探险和旅游、银行信用卡管理、商家经营分析、保险赔偿分析等等，人们生活的各个方面， GIS都可以在其中发挥作用。 当这种层次的应用从一个区域、一个国家扩展到全世界，全球的空间信息都基于 GIS技术进行管理时，就实现了“数字地球”，可以认为，“数字地球”是 GIS应用的极致，也是 GIS社会化的顶点。 公众在日常生活中使用着地理信息系统，可是他（她）不需 要了解任何 GIS的知识，换言之，他（她）根本感觉不到 GIS作为独立的技术在其中所起到的作用，正如一个基于数据库建立的自动取款机系统，当人们在存款、取款时，不需要了解数据库的查询、修改、提交、回送等具体功能的概念和实现，但确实，他用到了这些功能。 这时， GIS应用和其他应用紧密结合在一起，已经成为人们日常生产和生活不可分离的一部分，正如一些学者所预测的，“ GIS发展的将来就是没有 GIS”。 从应用角度来看， GIS的社会化意味着每个人都可以方便的使用 GIS功能。 而从应用开发角度来看， GIS社会化的标志是 GIS产业的形成与分化，形成专门的数据生产厂商， GIS平台 /构件开发商， GIS集成商， GIS服务提供商以及 GIS工程监理等等；相关 GIS技术标准的确立，对于 GIS产业的发展提供了基础。 地理信息系统产业的发展，需要大量的专业人才，推动了GIS教育和认证的发展；此外需要政府和立法部门制订相应的政策法规，以保证产业运行的有序性（图 181）。 2． GIS 社会化的其它问题 2． 1产业 随着 GIS的社会化，地理信息已经发展成为一个巨大的产业，目前在美国，每年 GIS应用项目多达 1万个，创造产值在 10亿美元以上。 在产业发展和壮 大的同时，也在发生分化，产生与地理信息相关的新的产业部门，产业的分化有利于形成规模经济，在整个社会范围内合理分配人力和财力资源，具体包括： 2． 1． 1 数据生产 在 GIS应用中，地理数据的生命周期较硬件和软件都要长，并且地理数据的生产需要大量的时间，人力和资金的投入，有效生产和维护地理数据是地理信息系统社会化的前提。 地理数据库的建立方式，除了由国家组织建设基础空间数据外，由专门的数据生产厂商录入和维护地理数据，并将之作为商品出售，可以提高数据的生产效率，避免数据的重复录入造成的浪费，降低 GIS应用开发的成本。 作为商品的数据的发售形式可以是光盘，磁带等，在因特网迅速发展的今天，通过网络发布数据的方式被越来越多地采用。 2． 1． 2 GIS 软件生产和系统集成 目前，有许多的公司在从事 GIS软件的开发和系统集成业务，随着软件技术的发展，特别是软件开发过程中越来越多的采用构件技术，将形成 GIS软件构件生产， GIS软件集成， GIS系统集成等多个部门（图 182）。 数据硬件设备G I S 软件构件生产 G I S 软件组装 G I S 应用系统集成 图 182： GIS软件生产和系统集成过程中三个阶段的活动 GIS软件构件生产是按照公共的构件接口规范，生 产 GIS软件构件；而 GIS软件组装则根据具体的应用需求，将构件组装成为应用软件，软件的具体形态可以是多种多样的；而应用系统集成则将组装完毕的软件与数据以及硬件设备集成，形成完整的 GIS应用。 在传统的 GIS应用阶段， GIS软件厂商提供了从软件生产到系统集成的各项服务，甚至包括数据的录入和维护；而在社会化的 GIS应用中，这三个阶段活动分别由不同厂商提供，这样可以提高软件生产的效率，保证软件质量，最重要的，组装生成的软件可以方便地与其他应用系统集成，满足用户的各种需求。 2． 1． 3 GIS 服务 一个组织机构要 使用 GIS功能，除了通过开发或者购买建立自己的应用系统之外，还可以购买 GIS服务，这样就需要有专门的 GIS服务提供者。 GIS服务包括的范围很广，最简单的如对客户提交数据的处理和信息提取，此外， GIS技术咨询， GIS认证等都可以划归到 GIS服务的范畴，总之，提供 GIS服务的目的就是为了帮助解决用户在建立和使用 GIS的过程中遇到的问题，减少不必要的损失。 2． 1． 4 GIS 工程监理 许多机构在建立 GIS应用，是通过项目招标，寻求开发商，然后双方签定合同，规定项目的具体内容，进而依据合同，开始进行系统开发。 在项目 开发过程中，开发方所依据的是用户的需求，但是由于用户方可能对具体的技术不理解，从而无法确定项目开发是否在按照自己的需求进行，因而也就无法对项目的进度、质量进行监控，如果到项目快要结束时才发现问题，会严重影响项目进度，甚至使项目失败。 为了解决上述问题，一般规模较大的项目，都需要 GIS工程监理，监理方由 GIS领域方面的专家组成，他们对用户负责并了解用户需求，对项目的开发进行检查，可以及时发现问题，避免损失。 上面描述了在社会化的 GIS应用阶段，所需要的 GIS产业部门，随着应用的扩展和应用层次的加深，也完全可能出 现新的部门。 2． 2政策 为了促进 GIS应用的社会化，可以制订一些政策，提高 GIS应用的广度和深度，此外， GIS社会化过程中，也需要一系列的政策法规，规范 GIS应用以及产业的运作。 2． 2． 1 GIS 标准和规范 GIS标准和规范的制订便于实现空间数据的共享和互操作，指导 GIS应用的建立，从某种意义上来讲，一个好的 GIS标准是产业化的基础。 标准的制订，既可以由一些标准化机构，如 ISO、 OpenGIS、 OMG等组织；也可以由政府主持制订，并作为一项政策，在全国范围内颁布实施。 通常，前者是指导性的，而后者具有一定 的强制性。 除了制订 GIS标准之外，一些政府性的 GIS相关机构（如中国的测绘部门等）也可以参加一些国际性标准化组织的标准制订工作，并将国际化的标准特化，以适应本国的具体情况。 2． 2． 2 基础空间数据的建立和共享 国家基础空间数据建立，是一项浩大的工程，无法由任何单位单独完成，必须由国家进行组织，多个地方单位参加，协作完成。 由于许多 GIS应用是非赢利性的，这意味着项目组织单位无法承担高昂的数据购买费用，而重新组织数据录入无疑又是对人力和时间的巨大浪费，这种情况在一定程度上限制了 GIS应用的发展。 国家组织建立基 础空间数据库，免费或低价提供给一些非赢利组织使用，如市政管理部门、科研部门等等，可以降低建立 GIS的成本，有利于 GIS应用的推广。 空间数据标准是建立基础空间数据库的前提，另一方面，还需要制订相应的政策保证数据的共享。 2． 2． 3 其它领域应用 GIS 的规定 社会化的 GIS应用，意味着许多机构主动地采用并建立 GIS应用，以提高管理效率，同时，一些政策的制订，也有助于 GIS技术被广泛接受，例如，可以规定一些城市规划的制订，自然灾害保险的赔付，必须要有 GIS分析的结果作为依据，这样，一方面使得决策更加科学，另外可以加 速 GIS应用的发展。 2． 2． 4 GIS 产业的运行规范。