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摘要： 随着计算机及相关科学技术的不断发展，摄影测量已进入数字摄影测量阶段。从GIS的基本概念引入，纵观GIS的发展史，简要论述了GIS与地理、测绘的关系及应用。
关键词： 地理信息系统GIS空间数据
中图分类号：C922 文献标识码：A 文章编号：
引言：
从上世纪60年代初的GIS萌芽，到网格GIS概念提出的今天，短短的四十年内，GIS从研究室走向生了产一线，从空间数据管理发展为空间信息服务，从技术升华为科学。它作为“数字地球”的基础，“3S”的核心，已几乎渗透到国民经济的各个部门，影响和改变着我们的生产、生活和工作方式。80年代末到90年代以来，我国的GIS随着社会主义市场经济的发展走上了全面发展阶段。进入90年代以来，沿海、沿江经济开发区的发展，土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务，有力地促进了城市地理信息系统的发展。用于城市规划、土地管理、交通、电力及各种基础设施管理的城市信息系统在我国许多城市相继建立。
地理信息系统的基本概念
地理信息系统（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”或“資源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、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、显示和描述的技术系统。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。
二、我国地理信息系统的发展状况
我国地理信息系统（GIS）市场的发展大致可以分为3个阶段，第一阶段从上世纪70年代后期到80年代末期，是理论研究和技术探索的阶段。老一代科学家为发展GIS理论，培养人才，普及和传播GIS技术，作出了很大的贡献，为中国GIS市场的起步奠定了基础。第二阶段，从上世纪90年代初期到本世纪初，这是GIS商业市场开始出现，GIS普及大为提高的阶段。在全国范围，不少部门、机构和企业建立了专题GIS，GIS应用市场初步形成，实现了GIS从理论研究到实际应用的转变。最近几年进入第三阶段，是中国GIS市场快速发展的阶段。在这一阶段，用户数量迅速增长，应用领域更为广泛，应用水平不断提高，部门级的、集成化的应用系统开始出现，市场已具有一定的规模。国内GIS软件产业开始出现。与十几年前相比，国内GIS应用的广度和深度都发生了很大变化，国家对空间信息服务市场的重视也越来越高，这与人们对GIS的认同有很大关系。从“九五”开始，国家就将空间信息领域列为重要发展领域之一，“十五”和“十一五”期间更是重中之重。
三、GIS的基本特点
GIS 数据以数字数据的形式表现了现实世界客观对象(公路, 土地利用, 海拔)。 现实世界客观对象可被划分为二个抽象概念: 离散对象(如房屋) 和连续的对象领域(如降雨量或海拔) 。这二种抽象体在GIS系统中存储数据主要的二种方法为: 栅格（网格）和矢量。 栅格（网格）数据由存放唯一值存储单元的行和列组成。它与栅格（网格）图像是类似的，除了使用合适的颜色之外，各个单元记录的数值也可能是一个分类组，例如土地使用状况，一个连续的值，或是降雨量，或是当数据不是可用时记录的一个空值。栅格数据集的分辨率取决于地面单位的网格宽度。通常存储单元代表地面的方形区域， 但也可以用来代表其它形状。栅格数据既可以用来代表一块区域，也可以用来表示一个实物，实物被存储为... 矢量数据利用了几何图形例如点，线（一系列点坐标），或是面（形状决定于线）来表现客观对象。例如，在住房细分中以多边形来代表物产边界，以点来精确表示位置。矢量同样可以用来表示具有连续变化性的领域。利用等高线和不规则三角网（TIN）来表示海拔或其他连续变化的值。TIN的记录对于这些连接成一个由三角形构成的不规则网格的点进行评估。三角形所在的面代表地形表面。 利用栅格或矢量数据模型来表达现实既有优点也有缺点。栅格数据设置在面内所有的点上都记录同一个值，而矢量格式只在需要的地方存储数据，这就使得前者所需的存储的空间大于后者。对于栅格数据可以很轻易地实现覆盖的操作，而对于矢量数据来说要困难得多。矢量数据可以象在传统地图上的矢量图形一样被显示出来，而栅格数据在以图象显示时显示对象的边界将呈现模糊状。 除了以几何向量坐标或是栅格单元位置来表达的空间数据外，另外的非空间数据也可以被存储。在矢量数据中，这些附加数据为客观对象的属性。例如，一个森林资源的多边形可能包含一个标识符值及有关树木种类的信息。在栅格数据中单元值可存储属性信息，但同样可以作为与其他表格中记录相关的标识符。
四、GIS与地理及测绘的关系
1、GIS的物理外壳是计算机化的技术系统，它又由若干个相互关联的子系统构成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等，这些子系统的优劣、结构直接影响着GIS的硬件平台、功能、效率、数据处理的方式和产品输出的类型。
2、GIS的操作对象是空间数据，即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体。空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性和定量的描述、这是GIS区别于其它类型信息系统的根本标志，也是其技术难点之所在。
3、GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力，可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息，实现地理空间过程演化的模拟和预测。
4、 GIS与测绘学和地理学有着密切的关系。大地测量、工程测量、矿山测量、地籍测量、航空摄影测量和遥感技术为GIS中的空间实体提供各种不同比例尺和精度的定位数；电子速测仪、GPS全球定位技术、解析或数字摄影测量工作站、遥感图像处理系统等现代测绘技术的使用，可直接、快速和自动地获取空间目标的数字信息产品，为GIS提供丰富和更为实时的信息源，并促使GIS向更高层次发展。地理学是GIS的理论依托。
有的学者断言，“地理信息系统和信息地理学是地理科学第二次革命的主要工具和手段。如果说GIS的兴起和发展是地理科学信息革命的一把钥匙，那么，信息地理学的兴起和发展将是打开地理科学信息革命的一扇大门，必将为地理科学的发展和提高开辟一个崭新的天地”。GIS被誉为地学的第三代语言——用数字形式来描述空间实体。
五、GIS在我同测绘系统中的应用
经过多年的努力，中国分别于1994年、1998年、2006年分别建成了全国1:100万、1:25万和1：5万基础地理数据库。其中1:25万地形数据库含819图幅，包括水系、交通、境界、居民点、地形、植被等14层要素。1：5万数据库含22000多图幅，地名数据库共有520万条地名,是迄今为止中国国家基础地理信息系统中覆盖国土范围最大、内容最丰富的高精度、多数据类型的基础地理信息数据库。我国现有省级、副省级、地级和县级城市共660 余个,其中大多数开展了基础地理数据库。浙江、江苏等十多个省市完成了1：10000数据库建设，上海、北京、深圳等许多大中城市建立了从1:2000到:500的大比例尺基础地理数据库。此外，部分省市正在建设基于统一共享平台的服务体系。例如，北京市建成了超大规模北京市空间地理数据库，对全市2001-2006年各年度的各种分辨率航空影像和卫星影像进行了统一存储，与地址库、政务电子地图库有机连接，实现了信息整合与共享服务。
经过国家测绘局等部门多年的不懈能力，建立了全国统一的天文大地网(1951-1978)、国家一、二等水准网(1951-1998，经历了三次联测)和国家重力网(1957/1985)，布设了国家高精度的GPS A级网(1992/1996，27个点，精度达10-8)和B级网(1991-1997，近800个点)，形成了具有厘米级精度的我国三维地心框架基础及我国大陆大板块间的速度场模型；建立了我国GPS连续运行基准站网(包括武汉、北京等8个站，卫星定轨精度达厘米级)，自1997年起发布我国GPS精密星历；1998年开展了南海群岛卫星定位网与全国天文大地网的联测。2000年以后，完成了国家2000大地控制网的建设（其中包括大地控制网点2500点左右以及2000重力网30点等）；自2002年开始国家测绘局开展了分区域实现省市厘米级大地水准面的建设工作（目前已经完成了15个省），使我国平面坐标系统、高程系统和重力测量系统在规模、精度和统一性方面都位居世界先进行列。
“八五”、和“九五”期间，国家测绘局组织开展了自主研制开发数字化测图技术的联合攻关并取得一系列科研成果，并建立了7个数字化测绘生产示范基地和建成了全国1:100万基础地理信息数据库等。“十五”期间，组织实施了国家基础测绘设施项目”通过技术开发、装备革新和系统集成，研究解决遥感数据处理技术、三维仿真等技术、地理空间数据库系统异构平台技术、海量空间信息存储备份和管理技术和广域连网数据传输应用等关键技术，建成航空航天遥感数据处理系统、基础地理信息管理服务技术体系、基础地理信息数据生产技术体系，建立国家基础地理信息系统数据传输网络。通过推进测绘生产组织结构的调整、技术改造以及测绘产品模式的变革，全面实现整个测绘行业从传统模拟测绘技术体系向数字化测绘技术提醒的跨越，并通过数字化测绘成果的推广应用，促进我国国民经济和社会信息化。
参考文献：
[1]张祖勋 张剑清.数字摄影测量学[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社,1996..
[2]王之卓.从测绘学到Geomatics[J].武汉测绘科技大学学报，1998，23（4）：294-296，
关键词： 地理信息系统GIS空间数据
中图分类号：C922 文献标识码：A 文章编号：
引言：
从上世纪60年代初的GIS萌芽，到网格GIS概念提出的今天，短短的四十年内，GIS从研究室走向生了产一线，从空间数据管理发展为空间信息服务，从技术升华为科学。它作为“数字地球”的基础，“3S”的核心，已几乎渗透到国民经济的各个部门，影响和改变着我们的生产、生活和工作方式。80年代末到90年代以来，我国的GIS随着社会主义市场经济的发展走上了全面发展阶段。进入90年代以来，沿海、沿江经济开发区的发展，土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务，有力地促进了城市地理信息系统的发展。用于城市规划、土地管理、交通、电力及各种基础设施管理的城市信息系统在我国许多城市相继建立。
地理信息系统的基本概念
地理信息系统（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”或“資源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、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、显示和描述的技术系统。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。
二、我国地理信息系统的发展状况
我国地理信息系统（GIS）市场的发展大致可以分为3个阶段，第一阶段从上世纪70年代后期到80年代末期，是理论研究和技术探索的阶段。老一代科学家为发展GIS理论，培养人才，普及和传播GIS技术，作出了很大的贡献，为中国GIS市场的起步奠定了基础。第二阶段，从上世纪90年代初期到本世纪初，这是GIS商业市场开始出现，GIS普及大为提高的阶段。在全国范围，不少部门、机构和企业建立了专题GIS，GIS应用市场初步形成，实现了GIS从理论研究到实际应用的转变。最近几年进入第三阶段，是中国GIS市场快速发展的阶段。在这一阶段，用户数量迅速增长，应用领域更为广泛，应用水平不断提高，部门级的、集成化的应用系统开始出现，市场已具有一定的规模。国内GIS软件产业开始出现。与十几年前相比，国内GIS应用的广度和深度都发生了很大变化，国家对空间信息服务市场的重视也越来越高，这与人们对GIS的认同有很大关系。从“九五”开始，国家就将空间信息领域列为重要发展领域之一，“十五”和“十一五”期间更是重中之重。
三、GIS的基本特点
GIS 数据以数字数据的形式表现了现实世界客观对象(公路, 土地利用, 海拔)。 现实世界客观对象可被划分为二个抽象概念: 离散对象(如房屋) 和连续的对象领域(如降雨量或海拔) 。这二种抽象体在GIS系统中存储数据主要的二种方法为: 栅格（网格）和矢量。 栅格（网格）数据由存放唯一值存储单元的行和列组成。它与栅格（网格）图像是类似的，除了使用合适的颜色之外，各个单元记录的数值也可能是一个分类组，例如土地使用状况，一个连续的值，或是降雨量，或是当数据不是可用时记录的一个空值。栅格数据集的分辨率取决于地面单位的网格宽度。通常存储单元代表地面的方形区域， 但也可以用来代表其它形状。栅格数据既可以用来代表一块区域，也可以用来表示一个实物，实物被存储为... 矢量数据利用了几何图形例如点，线（一系列点坐标），或是面（形状决定于线）来表现客观对象。例如，在住房细分中以多边形来代表物产边界，以点来精确表示位置。矢量同样可以用来表示具有连续变化性的领域。利用等高线和不规则三角网（TIN）来表示海拔或其他连续变化的值。TIN的记录对于这些连接成一个由三角形构成的不规则网格的点进行评估。三角形所在的面代表地形表面。 利用栅格或矢量数据模型来表达现实既有优点也有缺点。栅格数据设置在面内所有的点上都记录同一个值，而矢量格式只在需要的地方存储数据，这就使得前者所需的存储的空间大于后者。对于栅格数据可以很轻易地实现覆盖的操作，而对于矢量数据来说要困难得多。矢量数据可以象在传统地图上的矢量图形一样被显示出来，而栅格数据在以图象显示时显示对象的边界将呈现模糊状。 除了以几何向量坐标或是栅格单元位置来表达的空间数据外，另外的非空间数据也可以被存储。在矢量数据中，这些附加数据为客观对象的属性。例如，一个森林资源的多边形可能包含一个标识符值及有关树木种类的信息。在栅格数据中单元值可存储属性信息，但同样可以作为与其他表格中记录相关的标识符。
四、GIS与地理及测绘的关系
1、GIS的物理外壳是计算机化的技术系统，它又由若干个相互关联的子系统构成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等，这些子系统的优劣、结构直接影响着GIS的硬件平台、功能、效率、数据处理的方式和产品输出的类型。
2、GIS的操作对象是空间数据，即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体。空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性和定量的描述、这是GIS区别于其它类型信息系统的根本标志，也是其技术难点之所在。
3、GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力，可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息，实现地理空间过程演化的模拟和预测。
4、 GIS与测绘学和地理学有着密切的关系。大地测量、工程测量、矿山测量、地籍测量、航空摄影测量和遥感技术为GIS中的空间实体提供各种不同比例尺和精度的定位数；电子速测仪、GPS全球定位技术、解析或数字摄影测量工作站、遥感图像处理系统等现代测绘技术的使用，可直接、快速和自动地获取空间目标的数字信息产品，为GIS提供丰富和更为实时的信息源，并促使GIS向更高层次发展。地理学是GIS的理论依托。
有的学者断言，“地理信息系统和信息地理学是地理科学第二次革命的主要工具和手段。如果说GIS的兴起和发展是地理科学信息革命的一把钥匙，那么，信息地理学的兴起和发展将是打开地理科学信息革命的一扇大门，必将为地理科学的发展和提高开辟一个崭新的天地”。GIS被誉为地学的第三代语言——用数字形式来描述空间实体。
五、GIS在我同测绘系统中的应用
经过多年的努力，中国分别于1994年、1998年、2006年分别建成了全国1:100万、1:25万和1：5万基础地理数据库。其中1:25万地形数据库含819图幅，包括水系、交通、境界、居民点、地形、植被等14层要素。1：5万数据库含22000多图幅，地名数据库共有520万条地名,是迄今为止中国国家基础地理信息系统中覆盖国土范围最大、内容最丰富的高精度、多数据类型的基础地理信息数据库。我国现有省级、副省级、地级和县级城市共660 余个,其中大多数开展了基础地理数据库。浙江、江苏等十多个省市完成了1：10000数据库建设，上海、北京、深圳等许多大中城市建立了从1:2000到:500的大比例尺基础地理数据库。此外，部分省市正在建设基于统一共享平台的服务体系。例如，北京市建成了超大规模北京市空间地理数据库，对全市2001-2006年各年度的各种分辨率航空影像和卫星影像进行了统一存储，与地址库、政务电子地图库有机连接，实现了信息整合与共享服务。
经过国家测绘局等部门多年的不懈能力，建立了全国统一的天文大地网(1951-1978)、国家一、二等水准网(1951-1998，经历了三次联测)和国家重力网(1957/1985)，布设了国家高精度的GPS A级网(1992/1996，27个点，精度达10-8)和B级网(1991-1997，近800个点)，形成了具有厘米级精度的我国三维地心框架基础及我国大陆大板块间的速度场模型；建立了我国GPS连续运行基准站网(包括武汉、北京等8个站，卫星定轨精度达厘米级)，自1997年起发布我国GPS精密星历；1998年开展了南海群岛卫星定位网与全国天文大地网的联测。2000年以后，完成了国家2000大地控制网的建设（其中包括大地控制网点2500点左右以及2000重力网30点等）；自2002年开始国家测绘局开展了分区域实现省市厘米级大地水准面的建设工作（目前已经完成了15个省），使我国平面坐标系统、高程系统和重力测量系统在规模、精度和统一性方面都位居世界先进行列。
“八五”、和“九五”期间，国家测绘局组织开展了自主研制开发数字化测图技术的联合攻关并取得一系列科研成果，并建立了7个数字化测绘生产示范基地和建成了全国1:100万基础地理信息数据库等。“十五”期间，组织实施了国家基础测绘设施项目”通过技术开发、装备革新和系统集成，研究解决遥感数据处理技术、三维仿真等技术、地理空间数据库系统异构平台技术、海量空间信息存储备份和管理技术和广域连网数据传输应用等关键技术，建成航空航天遥感数据处理系统、基础地理信息管理服务技术体系、基础地理信息数据生产技术体系，建立国家基础地理信息系统数据传输网络。通过推进测绘生产组织结构的调整、技术改造以及测绘产品模式的变革，全面实现整个测绘行业从传统模拟测绘技术体系向数字化测绘技术提醒的跨越，并通过数字化测绘成果的推广应用，促进我国国民经济和社会信息化。
参考文献：
[1]张祖勋 张剑清.数字摄影测量学[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社,1996..
[2]王之卓.从测绘学到Geomatics[J].武汉测绘科技大学学报，1998，23（4）：294-296，