地理空间信息主要表达方式
阐述地理信息系统数据组织的发展及趋势
空间数据模型发展现状
空间数据模型是表征现实世界中空间实体及其相互联系的一种概念，它为描述空间数据的组织和设计空间数据库模式提供基本思想和方法。学习和研究空间数据模型对认识和发展GIs的理论和技术方法有重要作用。目前，基本的空间数据模型有：栅格模型、矢量模型和不规则三角网模型 一、矢量数据模型
矢量数据模型是GIS主要的数据模型之一，它是用点、线（或称“弧”）、面（或称“多边形”）三种主要的图形元素来抽象表示地理对象的。由于面（多边形）是线（弧）所围成的区域，线（弧）又是点的有向序列，所以，坐标点是矢量数据模型最基本的数据元素。或者说：GIS的矢量数据模型，就是以坐标点的方式，记录抽象的点、线、面地理实体。 优点是：（1）矢量数据描述的是连续空间，因而它能精确地表达地理实体的形状与位置，又可以通过点、线、面三种基本图元之间的联系，构筑地理实体及其图形表示的邻接、连通、包含等拓扑关系，从而有利于地理信息的查询、网络路径优化、空间相互关系分析等地理应用。 2）GIS的矢量数据模型可以用相对较少的数据量，记录大量的地理信息，而且精度高，制图效果好，因此目前大部分GIS软件均采用矢量数据结构。 缺点是：数据结构复杂，面域叠加算法较为复杂。 二、栅格数据模型
栅格数据就是用数字表示的像元阵列，其中，栅格的行和列规定了实体所在的坐标空间，而数字矩阵本身则描述了实体的属性或属性编码。 优点是：（1）栅格数据最显著的特点就是存在着最小的、不能再分的栅格单元，在形式上常表现为整齐的数字矩阵，因而便于计算机进行处理，特别是存储和显示。（2）面域叠加和地形表面模拟方便。（3）在与遥感、数字高程模型结合方面，具有不可代替的作用，这是GIS和RS集成的桥梁。
缺点是：数据量大，精度较差，图形输出不够美观，尤其难以进行网络分析，投影变换花的时间也较多。近年来，许多研究者在栅格数据模型和属性数据模型之外，探索一种矢量—栅格一体化的数据模型，以实现这两种数据模型的统一。但这一探索目前尚仍处于研究阶段，其真正的实现还有待时日。 三、不规则三角网模型
不规则三角网模型(Triangulated Irregular Network，TIN)模型采用不规则多边形拟合地表或其他不规则表面，是构成数字地面模型或数字高程模型的主要方法之一。
在TIN模型中，采样(数据)点的位置控制着三角形的顶点，这些三角形应尽可能接近等边三角形。TIN的一个优点是其三角形大小随点的密度变化而自动变化，当数据点密集时生成的三角形小，对不规则表面的拟合精度就高。由等高线数字化得到数据点时，当等高线较密时，数据点的密度也相对较高，如陡坡上的三角形比缓披上的三角形小且密。在表示不连续对象如悬崖、断层、海岸线、断谷和山谷时，TIN也比较方便，有其优势。 空间数据模型研究的学术前沿
三维数据模型、时空数据模型、动态空间数据模型、分布式空间数据管理、空间数据存取方法、CASE工具和GIS系统设计等是当前国际上空间数据模型研究的学术前沿。 1．三维空间数据模型
在二维平面的基础上模拟，，往往会感到无能为力，因为像地质、地球物理、气象、采矿工程、地下水、环境污染等自然现象或工程实体在本质上是呈三维连续分布的，试图以二维系统来处理、描述他们时，在许多情况下难以精确地反映、分析和显示有关信息。当前，在三维空间数据模型的研究上大体有两个趋势：一是采用三维矢量模型，用一些基元及其组合来表示三维空间目标，并且这些基元本身能够用较简单的数学解析函数描述；二是采用体元模型，即以某种体元(VOXEL)来表达三维空间特征及其属性的非均衡变化，显然这些体元所占的存储空间大，处理时间长。
2．时空数据模型
3．分布式空间数据管理
目前，分布式空问数据模型主要涉及两个研究领域，即分布式空间数据库管理系统和联邦空间数据库。前者的目的是将分散的空间数据库连成一体，以实现集中和分布的统一管理。涉及的主要问题包括空间数据的分割、分布式查询、分布式并发控制等。 联邦空间数据库是在不改变不同来源的各空间数据库管理系统的前提下，将非均质的空间数据库系统联成一体，，并向用户提供统一的视图。 4．CASE工具
CASE (计算机辅助软件工程)工具是计算机信息系统结构化分析、数据损程描述、数据实体关系表达、数据字典与系统源码生成、原型生成的重要工具。
地理信息系统用户群
Gis应用在体系上包括政府部门、企业和公众的应用。 公众应用包括城市电子地图、房地产信息发布等应用;
目前,GIS为公众提供地理信息服务的途径主要有三种:(1)提供GIS产品(包括数据与软件):近几年兴起的电了地图制
造业（2)通过互联网向公众提供GIS服务( 3)在公共场所采用触摸屏的方式向公众提供GIS服务 公众GIS的一些关键技术 （1）数据采集技术:
专家认为，数据的快速获取与更新是制约GIS发展的瓶颈问题。对公众GIS来说，数据的获取与更新更是关键，今后的数据采集必须采用包括3S技术在内的多种乎段，同时国家应该逐步制定数据共享的机制与政策，以免人为因素造成的数据获取的困难。 ( 2)网络技术:
由于GIS系统需要传输包括图形在内的大量地理数据和属性数据，对网络的带宽和速度要求相当高。日前能够把模拟、数字宽带业务通过有线电视技术接入到用户的解决方案，正在为大多数人所认可，成为国内外信息技术研究、开发的热点。另外，由于网络GIS将采用分布式的数据处理方式，因此，需要制定统一的元数据标准。 ( 3)数据库技术:
公众信息的一个重要特点是数据量大，且更新频繁，如何有效组织和处理数据是公众GIS能否成功得到应用的一个关键。最好的方式是利用数据库统一竹理空间和属性数据。利用数据库处理空间数据，当前一般可以采用两种方案。一种方案是对关系型数据模型的功能进行扩展。另一种方案是采用面向对象的空间数据模型。 ( 4)多媒体技术:
多媒体计算机技术可以定义为:计算机交互式综合处理多种媒体信息—文本、图形、图象和声音，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性。，多媒体技术也将对GIS的系统结构、功能及应用模式产生极大影响。多媒体技术的引入，既降低了GIS的操作难度，提高了趣味性，又增加了表现内容和表现形式，因此，有益于推动GIS的社会化、大众化。 5）系统友好性设计技术:
（1）界面简洁明了，并且具有一定的趣味性，使用户对该系统有信心和兴趣;（2）操作简单，无须花太多时间就可以掌握系统的使用方法;（3 ） GIS原理和功能表达上，某些计算机术语应该通俗化，以易于公众接受;和系统应该实时给用户的操作作出响应，尽量缩短等待时间等等。因此，系统必须从界面设计、辅助帮助、屏幕动画、信息的动感表现、操作风格等方面满足公众的要求。
行业应用主要是在各行业基础地理信息框架基础上，研制开发出面向本行业用户的各种应用系统; 企业应用包括企业物流配送、资源管理、企业管理等.
1。企业管理过程涉及制造商，经销商，零售商，以及用户。对于制造商要全面准确的把握分布在全国的各个中转仓库，经销商，零售商以及各种运输环节之中的产品流动状况及时调整市场策略。这牵涉数据的定位问题。
2。企业在进行商务活动中，难以形成集中的，有规模的体系，如何以相对较低的成本及时准确的将商品送到四面八方的消费者手中，如何选择最优方案，涉及数据的分析决策功能。
企业活动最重要的一个表现为电子商务的发展，下面以电子商务与gis的融合说明这个问题。 电子商务发展中的问题（以物流管理为例）：
1。企业对市场缺乏高度的敏感性对各方面的信息不能及时得到反馈。物流管理过程涉及制造商，经销商，零售商，第三方物流服务商以及用户。对于制造商要全面准确的把握分布在全国的各个中转仓库，经销商，零售商以及各种运输环节之中的产品流动状况及时调整市场策略。这涉及空间数据定位问题。
2。企业在进行商务活动中，难以形成集中的，有规模的物流体系，要求物流配送速度快，成本低，要及时准确的将商品送到四面八方的消费者手中，选择最优的物流方案，必须选用适合的方法进行物流规划，物流计划和物流评价等。目前常用的数学规划法，系统优化法等方法拘泥于数学抽象，不能真实的处理空间数据，有一定的局限性。 GIS应用于电子商务下物流管理的优势 1。GIS可成为电子商务的基础平台
GIS具有很好的适用性，能对各种信息进行加工，处理融合和应用，提供信息服务和决策依据。特别是目前WEB GIS的发展能更好的适应电子商务的网络化需求，将电子商务的应用环境引入WEBGIS中，构建已地理信息为基础的WEBGIS电子商务平台。 2。GIS提供准确的信息支持
GIS具有强大的数据管理功能。所存储的信息不仅包括属性和时序特征，还具有统一的地理定位基础。因此能显示表达各种信息，并能进行复合和分解，形成空间和时间上连续分布的综合信息，支持各种分析和决策。这是其他信息系统所不具备的优势之一。
在电子商务的物流管理中涉及到物质实体的空间位置的转移，供应商，经销商，用户的地理分布，配送中心的布置，运输路线的合理选择等，都属于空间信息的管理，这正是GIS数据管理的强项。此外，它能进行可视化信息发布和查询，加强企业内部沟通和对外的客户服务，提升企业形象。 3。GIS能完善物流分析技术
地理空间分析是GIS的重要标志，在物流管理中，GIS可以将空间数据和企业内部的业务数据与业务流程相结合，提供如销售分析，市场分析，选址分析等空间分析模块，提高决策分析的能力以及决策的准确度和工作效率。 作为地理信息自动处理与分析系统，GIS能对以下几个方面的问题进行分析： 位置。消费者所分布的地理位置，它使企业能精确的确定配送点和客户位置
（1）条件。查找能最大节约成本的原料供应商
（2）趋势。对该地区最终消费者的购买能力以及购买产品的变化趋势的分析 （3）模式。有能力购买该产品的用户在空间分布中呈现什么样的分布模式 （4）模拟。如果在该地区建立一个大型的配货中心，会出现什么样的问题
另外GIS能接受GPS数据： 在物流领域，GPS能广泛的应用于各个环节，如用于汽车的定位，跟踪，调度，这样能很大程度避免迟送或错送的现象，这在很大程度上能帮助企业动态地进行物流管理。
政府部门的应用包括电子政务建设、决策支持系统，如应急事故指挥调度、人口资源管理、生态环境保护监测、城市规划建设管理、土地资源管理与动态监测、城市综合防灾与突发事件处置、社区服务与社会保障、旅游资源管理系统等。
政府部门侧重于gis的分析决策功能。
资源信息包括多种多样的数据，例如统计数据、专题数据、地理空间数据等，地理空间数据可以为统计数据、专题数据等提供定位支持，加深对统计数据、专题数据等的认识。政府许多部门，例如规划、国土、市政、城建、环保等的工作流程中，都涉及到地理空间相关信息的参考、处理和分析。
通过GIS中地理空间数据与专题数据、统计数据等的集成和融合，实现资源中非地理空间数据的空间分析，例如缓冲区分析、叠加分析、网络分析和淹没分析等，得出非地理空间数据的空间分布规律;同时，通过DSS对这些规律的认识，利用相应的统计和预测方法，对一些关系国民经济发展的指标进行预测和分析，方便各级领导进行辅助决策，提高了决策的效率和质量。
政府部门在应用gis在对企业、公众和其他部门提供服务时，不仅要提供所需要的信息内容，而且要能使其可视化，克服繁琐文字的枯燥性，利用GIS多媒体技术中动画、统计图表、专题统计图等功能，再现信息内容，使使用者“一目了然”。
解决系统中各种空间信息的整合共享和互操作问题，减少和解决“信息孤岛”问题，使不同地域、不同平台、不同格式空间数据的服务可以在网上任意节点上分别实现并对外提供服务，将不同的平台“粘合”到一起，完成系统的互操作。
政务GIS的技术支撑体系包括以GIS为核心的3S技术、基于3S技术的海量数据管理、远程传输的数据压缩、网络技术、办公自动化技术、数据处理技术、空间分析、Web GIS、空间数据挖掘、空间辅助决策和可视化技术等等。现在国内政务GIS的技术支持水平低，需要不断地对各技术在政务GIS中的应用进行研究和深讨，以便更快地推动政务GIS的发展。
1．3S技术
地理信息系统(GIS)、遥感(RS)和全球定位系统(GPS)涉及地理空间数据采集、处理、管理、分析、表达和应用，是实现从信息采集到应用的技术保证，为政务的自动化、时效性、详细度和可靠性等方面提供技术支撑。
2．办公自动化技术
办公自动化是利用先进的科学技术，不断将人的办公业务活动物化于人以外的各种硬件设备和软件系统中，进而由这些硬软设备和系统与办公人
3．空间数据挖掘技术
空间数据挖掘，就是在空间数据集合中发现知识中提取感兴趣的空间模式和特征。空问数据与非空间数据之间的联系、以及不是显式地存放在空间散据库中的其他数据特点。空间数据挖掘可用于游览空间数据库、理解空问数据、发现空间联系以及间数据与非空间数据之间的关系、重组空间数据库、构造空间知识库、优化空间查询等。空间数据挖掘涉及的学科领域和方法很多，有多种分类法。空间数据挖掘技术为政务GIS从海量的政务信息中挖掘有用信息提供技术支持。
4．可视化技术
完整的地理空间信息可视化概念主要包括科学计算可视化、数据可视化和信息可视化。地理空间信息可视化技术的核心是为使用者提供空间信息直观的、可交互的可视化。
综上所述，GIS满足用户化群需求的理论基础包括地理空间认知理论、空间决策理论、人机交互理论、软件工程理论等等。
技术支撑体系包括以gis为代表的3s技术、基于3s技术的海量数据管理、数据处理技术、空间分析、宽带网络技术、分布对象技术、互操作技术、虚拟现实技术、空间数据挖掘、空间辅助决策和可视化技术、软件重用和组件技术、cIAsE方法等等.现在国内GIS用户化的技术支持水平一般，需要不断的对各技术在GIS用户化中的应用进行研究和探讨，以便更快的推动GIS的发展。
》进一步加强标准化和规范化建设，为资源共享创造条件。
》开发空间数据仓库、空间数据挖掘、空间信息网格技术和空间分析模型，为面向领域应用的GIS用户提供深层次的辅助决策信息服务。
》发展可视化和虚拟现实技术，为面向领域应用的GIS用户定制开发清晰易读的可视化界面。 》面向用户的GIS工具软件开发及其产业化研究。
》GSI产业化与面向领域应用的GSI用户化之间的联系纽带。 》面向领域应用的GSI模式和方法的改进、逐步完善。
Gis社会化
随着计算机网络技术的发展以及GIS技术与其它信息技术的进一步集成，GIS的应用逐渐渗人到人类社会生活的各个部门、各个角落、甚至个人的日常生活，成为社会各阶层、各部门及个人生活中必不可少的重要工具,即为gis的社会化。 社会化GIS的特点
1开放的系统 社会化的GIS首先必须是一个开放的系统，因为GIS要为大众服务，为各种应用服务，必须是一个开放的系统，能联结多个外部数据库，能与其它各种系统如办公自动化、图象处理、CAD以及许多应用软件如财务管理、交通运输等相兼容;从而能够相互补充，满足不同用户的需要。 2以互联网络和分布式计算为技术核心
网络通信和分布式计算技术是实现开放式GIS的必要条件，是GIS走向社会化的基础。随着第三代互联网的升级，社会化的gis将会走的更远。 3综合的信息系统
GIS必须能够充分应用和结合其它技术，才能有效地解决各方面的间题，满足不同用户的需要。社会化的GIS不仅与GPS, RS, ES,CAD ,CAM等相集成，而且与办公自动化、多媒体、虚拟现实、网络通信等技术相融合，成为一种综合的信息系统。 4真正大众化的GIS
以往的GIS软件比较复杂，具有一定计算机水平的或受过专门培训的人员才能使用;社会化的GIS是通用化的，用户不须培训便可使用，是一种真正大众化的工具。 5跨平台性
社会化的GIS具有真正跨平台性。以往不同的GIS要求不同的操作平台(如Windows3.X,UNI3C,Windows95等)，从而在一定程度上限制了用户数，而具有跨平台特性的“一次编成，到处运行”的Java语言的出现，可使基于Java的GIS具有真正的跨平台特性。计算机软硬件技术的飞速发展为社会化GIS的发展提供了必要的技术保障 解决思路
1计算机硬件技术的发展对GIS发展的影响
60年代初，计算机被逐渐应用于空间数据的存储和处理，计算机成为地图信息存储、计算处理、地图内容分析的装置，这时GIS的特征是与计算机技术的发展水平紧密联系在一起的，使得GIS的机助制图、地学分析功能极为简单。
70年代，计算机发展到第三代，不论是计算速度还是内存容量都有了大幅度提高，而且还推出了大容量存储设备一磁盘，为地理数据的录入、存储、检索、输出提供了强有力的手段，从而促进了GIS的发展。但是第三代计算机主要是大、中、小型机，基于当时计算机技术，旱期主要采用集中处理模式。
计算机已发展到第四代，微型计算机促进了计算技术由集中化(centralization)向分散化(decentralization)转变;数据通信、计算机网络、分布式处理有了很大的发展;同时，计算机的运算速度与存储技术都有了很大的提高， GIS普遍发展和推广应用。
计算机技术特别是网络技术为GIS由集中处理模式向分布式处理模式转变提供一r技术支持，出现了分布式gIS。实现了相互通信，从而达到共享软硬件及地理信息资源的目的，出现了客户/服务器。到了90年代，基于C /S系统结构的GIS应运而生。分布式GIS的发展与应用进一步推动了GIS的应用与推广，使GIS逐渐走人社会生活的各个部门与角落。
随着计算机网络技术及世界上最大的互联网络一IN-TERNET的迅速发展，90年代已进人网络的时代，GIS也开始进入连接成千上万个用户的国际互联网一INTERNET网， 出现了基于Internet或Intranet的WebGIS、万维网GIS,从而使GIS的应用开始走向全社会。近年来基于Internet或、Intranet的WebGIS在我国也成为一个研究的热点 2计算机软件技术的发展对GIS发展的影晌
计算机软件技术为GIS的软件开发提供了必要的技术条仆，使GIS的软件功能逐步增强，用户界面更加友好，软件的通用性逐步提高，能为越来越多的普通用户所接受。
最初的GIS软件是文件型的，即图形与属性数据均由文件来管理，难以适应大批量的数据处理。随着数据库系统特别是关系数据库系统的发展，出现了分离式的GIS系统结构，能充分发挥图形处理专门软件和关系型数据库管理系统的优点，图形处理效率高，但是它不利于空间数据的整体管理，查询效率低，数据的一致性易遭破坏。随着数据库技术的进一步发展及面向对象技术的产生与发展出现了扩展关系数据库及面向对象数据库，，于是产生了整体型GIS，即由扩展的关系数据库系统管理空间数据库和面向对象的GIS，即由面向对象数据库管理系统管理空间数据库。面向对象的GIS将空间实体以对象的方式进行封装管理，能更合理地表达空间实体，便于实现空间查询与空间分析，并且系统易于扩充。
总之，G1S技术的每一步发展都与计算机软、硬件技术的发展息息相关，GIS的每一步发展都越来越接近网络化与社会化。
3 GIS与其它信息技术的集成以及开放式GIS的研究是GIS走向社会化的关键
GIS要走向全社会，为普通大众所服务，GIS必须是开放的系统，必须与其它信息技术相融合。
