地理信息系统的地理学视角再认识

摘要： 从地理学视角出发，通过对传统的地理信息系统的解释分析，总结出在当今社会中地理信息系统的再认识，阐释地理信息系统与其他系统的区别，并分析地理信息系统未来的展望。

关键词： 地理学；地理信息系统；空间数据

【中图分类号】K90

【文献标识码】B

【文章编号】2236-1879（2017）09-0207-02

对地理信息系统不同人有不同的看法，有些人将地理信息系统认为是一个工具集，而有人将地理信息系统认为是一门课科学，也有人认为软件是固化的思想，是这门科学所产生的应用，当然也有人认为地理信息系统就是地理学。总结来讲地理信息系统产生并发展于自然地理学和人文地理学，是地理学的形式化。

1传统的地理信息系统

地理信息系统是在计算机软件和硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的技术系统。或者简单地说，GIS就是综台处理和分析空间数据的一种技术系统[1]。一般认为，地理信息系统具有地理数据采集、管理、查询、计算、分析与可视表现等多种功能。

从根本上来讲，按照数据处理对象的不同可以把信息系统分为空间信息系统和非空间信息系统两种基本形式，空间信息系统一般处理会有包含位置特征的数据，而非空间信息系统一般则只有一些简单的事务性数据；再从应用层次上来说，信息系统主要有决策支持系统、管理信息系统、事务处理系统等系统。地理信息系统可以说在应用层次上属于决策支持系统，而在处理对象上则属于空间信息系统。

地理信息系统具有数据的处理空间关系的复杂性、空间定位特征和海量数据管理能力三大特征。地理信息系统实质上是处理大量空间数据和属性数据的综合体，空间数据具有空间定位特征，存储大量的位置信息和几何信息；属性数据则是存储大量的空间物体的各种各样的属性信息。现实世界中的地理信息是和地理要素和地理现象的特征、性质和运动状态的表现相关的各类知识，它是用来描述和解释地理现象与地理特征之间关系的地理数据的一个要素，而所谓的地理数据则是关于各种地理现象和特征间的相互关系的数字化表示。地理信息是海量的无法计算的，它们之间的空间关系可以多种多样，十分复杂，所以地理信息在系统处理空间关系的时候具有复杂性。

地理信息系统的基本组成功能有数据的收集功能、数据的编辑和处理功能、数据的存储、组织与管理功能、空间查询与空间分析功能以及数据的输出功能。通常來说，数据采集是地理信息系统能够运作的第一步，并且贯穿于地理信息系统存在的始终；数据编辑与处理保证了数据可以在内容、逻辑和数值上保持一致性以及完整性；数据存储、组织与管理为高效地再现真实环境和进行各种各样的分析提供了保证；数据查询与空间分析是地理信息系统用来解决实际问题的关键；数据输出为更直观地展示数据了解数据提供了基础。

2地理信息系统的再认识

地理信息系统在若干年发展的过程中对地理学的复兴和发展起着重要的作用，同时地理信息系统也是支撑地球系统科学研究主要的技术与方法。

在如今的发展潮流下，我们需要重新审视地理信息系统，到底什么才是地理信息系统？目前社会上对地理信息系统存在着如下的认识：

一是地理信息系统没有地理。因为不同领域的人对地理信息系统有不同的认识，地理信息系统专家认为地理信息系统是测绘，不像地理；地理学家认为地理信息系统有点用，用处却不如想象的大；大众认为地理信息系统就是地图、就是电子地图；行业应用者认为地理信息系统好看，不好用。所以我们要认识到地理学对于地理信息系统发展的贡献在哪里以及地理信息系统对地理学发展的贡献有多大。

二是地理信息系统难以支持地球系统科学研究。地理信息系统的数据结构支撑不了全球模式，地理信息系统目前并不能支撑地球系统科学的发展。

三是信息技术的发展决定了地理信息系统的发展。计算机应用软件技术都对地理信息系统的发展产生了贡献，但地理信息系统真的不应该一直跟着信息技术的发展爬行；地理信息系统也不应该立足于地理学，发展地理信息科技。

到底什么是地理信息？从地理视角来说，解释地理现象的空间分布、空间分异格局、烟花过程规律和要素间相互作用机制。地理信息就是与地理要素的空间位置有关的信息。有关的信息是主体，是核心，地理空间位置是特征，地理信息并不能等同于空间信息。基于位置的服务等于内容服务，等于具有位置特征的内容服务，但并不等于位置服务。

3地理信息系统的展望

地理信息系统是描述与表达地理现象的信息，地理信息的六个要素分为予以描述、空间定位、集合形态、演化过程、要素关系以及属性特征，地理信息不能完全等同于地图信息。

在地理信息系统的数据模型与数据结构方面，首先讲的是现有的地理信息系统中对地理对象的表达主要从点、线、面、体、像素、体素、属性七个方面展开。而在未来，地理信息系统对地理要素的需求将变得更高，首先要提供地图六要素的统一表达，其次需要实现时空、多维、多尺度的统一表达与分析，最后还要实现对文学、艺术、新闻、历史等六要素与的表达：时间、地点、人物、事物、事件、场景，所以我们要创新地理信息系统数据模型。几何代数是描述集合问题的代数方法，是集合与代数的统一、时间和空间的统一、高维度的统一、时空表达与计算的统一。这几个统一对发展地理信息的表达式非常重要的，无论是离散时空表达、连续时空表达、连续和离散的统一都可以进行表达，这是计算和表达的统一。通过几何和代数的方法构造时空拓扑关系，发展计算算子，可以实现时空的统一和高位的统一。

怎样解决地理现象在时空中存在的简便、突变与不变是现在的数据结构难以解决的问题，地理学第一定律强调的是地理同一性，地理学第二定律强调的是地理的差异性，那么在空间的垂直向上是否存在地理学第三定律。只有找到数学表达，形成数据结构、模型，才能构建突变与量变结合的数据结构。所以构建了一套基于相互作用的地理信息系统数据结构，地理信息系统空间离散主要针对像素、体素的管理，地球模式空间离散既要表达空间单元，还要表达单元间的相互作用。

地图是受到物理空间、平面载体的约束的，即投影、比例尺、符号化、可视化以及普适性。但现在数字空间、电子载体是的传统制图的部分约束得以解除。而未来的地理场景学可能是地图学在新技术条件下发展的历史必然性。

参考文献

[1]黄杏元，汤勤（Huang Xingyuan，Tang Qin）.地理信息系统概论（Principles of Geographic Information System） [M].北京：高等教育出版社（Beijing：Higher Education Press），1990.