城市地理信息系統

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城市地理信息系統(Urban Geographic lnformation System)

　　城市地理信息系統(UGIS)是將反映城市現狀、規劃、變遷的各類空間數據(如地形、地貌、建築、道路、綜合管線等)以及描述這些空間特征的屬性數據通過電腦進行輸入、存儲、查詢、統計、分析、輸出等的一門綜合性空間信息系統。

　　城市地理信息系統是應用在城市政府、部門、企業及市民社會生活中等領域的地理信息系統。從廣義角度看，城市地理信息系統由五部分所組成：

　　(1)信息基礎設施。

　　在信息時代，人們對信息資源、信息通信技術和信息服務方式的依賴越來越大，要求也越來越高，其目標是能在任何地點、任何時間、以任何媒體方式方便而經濟地獲取和發送信息，與任何人進行聲音、數據和圖像的任何組合形式的信息交流。這些功能只有通過數字化、綜合化、寬頻化、智能化、個人化的通信網才能實現。

　　20世紀90年代以來，世界主要工業國家開始修建“信息高速公路”，信息基礎設施的建設為城市GIS由單機操作進入Internet奠定了基礎。信息基礎設施已經成為GIS的廣個重要組成部分。

　　(2)GIS硬體。

　　它是城市地理信息系統的基礎平臺，具有輸入、存儲、查詢和輸出地理數據的功能。硬體包括：主機(大中小型機、工作站、微機)等主處理設施、終端(顯示器)等顯示設備、硬碟和XCD-ROM等外部存儲設備、鍵盤等數據輸入選擇設備、數字化儀和滑鼠等空間數據選擇設備、繪圖儀印表機等數據輸入設備以及網卡網路配件等網路連接設備。

　　(3)GIS軟體。

　　這是城市地理信息系統的核心。地息系統軟體在硬體的支撐下，執行地理信息系統功能的各種操作，例如管理與分析地理數據。一個地理信息系統的運行情況良好與否，很大程度上決定於軟體系統功能的優劣及其與硬體系統的配合與協調狀況。

　　(4)地理數據。

　　地理數據是地理信息的一種載體。它包括描述地球錶面空間分佈事物的屬性數據和空間數據。地理數據不僅能表達地球錶面上某個物體或現象是什麼，而且也能表達它們的空間位置。描述地球錶面的一個地物或現象，必須使用兩類不同的地理數據：屬性數據和空間數據(空間數據又稱地理位置數據)。屬性數據說明某個地表事物和地表現象是什麼，如道路交叉口的交通流量，道路路段的通行能力、路面質量，地下管線的用途、管徑、埋深，行政區的常住人口、人均收入，房屋的產權人、質量、層數等；空間的數據說明地理事物和地理現象在哪裡。空間數據對二維空間各種事物最基本的表示方法是點、線、面。點是城市中有確切的位置，但大小、長度可忽略不計的事物，如道路交叉口。線是面積可以忽略不計，但長度、走向很重要的事物，如道路、地下管線。面是具有封閉的邊界、確定的面積的事物，在形態上表現為不規劃的多邊形，如行政區域、規劃地塊等。地理基礎數據是城市地理信息系統中必不可少的重要數據，主要包括地形、居民點、交通道路、水系、行政區劃接線等內容的數據。地理基礎數據主要來源於大比例尺地形圖。這種圖有統一的大地控制基礎，統一的地圖投影和統一的分幅編號，其生產作業嚴格按照測圖規範、編圖規範和圖式符號進行。

　　(5)參與地理信息系統的人。

　　從系統工程角度看，人是地理信息系統的一個重要組成部分。在地理信息系統的整個研製、開發和運行過程中，人是最重要的因素。人是整個地理信息系統得以運行的靈魂。人在地理信息系統中的作用，主要體現在下麵三個方面：人是GIS硬體的製造者、軟體的開發者和數據的生產者。

　　如果從電腦系統的技術角度看，城市地理信息系統是一個用於對城市地理數據進行採集、管理、查詢、計算、分析與可視表現的電腦技術系統。一般所指的城市地理信息系統是應用於城市領域的大型軟體系統。

　　城市是人口、資源、環境和社會經濟要素密集的地理綜合體，是人文和自然高度複合的複雜系統。因此，和一般地理信息系統比較而言，城市地理信息系統具有下麵一些主要的特點：

　　1．數據類型的多樣性和服務對象的多層面性。

　　城市地理信息系統包含了地理基礎要素和資源、環境、社會經濟等多種類型的數據，在時間上是多時相的，結構上是多層次的，性質上又有“空間定位”和“屬性”之分，既有以圖形為主的矢量數據，又有以遙感為源的柵格數據，還有關係型的統計數據，這就必然對數據模型提出特殊的設計要求。在服務對象方面，既要考慮市政主管、專業部門和公眾的查詢需要，又要滿足管理、評價分析和規劃預測的不同用戶需求。因此，城市地理信息系統對服務對象的多層面性有很高的要求。

　　2．精度高、現勢性強。

　　從特定角度看來，城市地理信息系統是地理信息系統在大比例尺地圖中的應用。例如，它用於房產和地籍的管理，為此要採集和處理數據，其精度要求甚高。另外，城市化進程和城市發展加快，對信息更新的時效性要求也隨之提高，已經提出“逐日更新”的要求，以確保系統內信息良好的現勢性。

　　3．模型化、智能化和多功能性。

　　城市地理信息系統既要實現管理現代化，又要實現策略的制訂和優化，它必然要有一整套分析、評價、預測和優化的模型，並具備管理、評價分析和預測預報等多種功能，它比一般地理信息系統應有更綜合和更高級的智能化需求。

　　4．與辦公自動化的一體化。

　　城市政府部門的辦公自動化是城市地理信息系統應具備的功能之一，也是確保城市地理信息系統具有生命力和信息更新能力的一個非常重要的途徑。因此，政府職能部門的辦公自動化最好能充分應用城市地理信息系統的技術，並形成一體化的系統結構。

　　5．嚴格的層次結構和高度統一的規範標準。

　　城市的職能部門很多，結構相對複雜。因此，對於一個城市地理信息系統，從其底層的基礎地理信息子系統，到中層的各種專題子系統和高層的綜合子系統，在層次結構和建設順序上均有嚴格的要求。並且在信息標準、技術標準和系統標準上必須有一整套規範，以確保信息共用和系統兼容。

　　6．強烈的實用化需求。

　　城市地理信息系統建設的實用化需求十分迫切，用戶明確，目標清楚，可能取得的經濟效益和社會效益也是一目瞭然的。所以，較之其他地理信息系統，它的實用化需求會更加強烈和明確。

　　城市地理信息系統的功能可從兩個角度來描述：一是從數據處理分析和表達的技術角度描述，可概括為數據獲取、轉換和編輯、數據重構和轉換、數據分析與表達、查詢檢索以及成果輸出等六種主要功能，這是面向城市地理信息系統專業人員的概括。二是以應用為導向，從用戶使用城市地理信息系統對城市進行管理與規劃的角度去描述，可概括為三種功能：

　　1．管理功能。

　　通過建立城市地理信息系統，實現各種信息的數字化、標準化和電腦化，從而達到統一管理、數據共用和促進辦公自動化，實現信息的快速查詢、檢索、實時交換以及可視化表達和輸出，逐步形成一個以電腦為核心的城市動態管理系統，對城市實行現代化管理。

　　2．評價分析功能。

　　通過建立不同的分析模型和輔助決策支持系統，對城市某種單一或綜合性問題，如交通網路、投資環境、規劃管理、企業選址或工程效益等，進行綜合評價分析，提出方案，供主管部門決策參考，也包括應付一些突發性事件，如城市洪水、火災等災害，也可通過相關的分析評價，作出快速反應。

　　3．規劃與預測功能。

　　這是根據城市現狀、發展趨勢和潛在能力等綜合因素，通過不同預測模型來展現可能的前景，供中長期規劃和巨集觀調控參考之用。城市地理信息系統是支持這種規劃與預測的有力工具。目前城市地理信息系統著力探索的正是可用於城市持續發展能力建設的這一功能。