浅谈数据库与地理信息系统

【摘要】针对目前市场上对数据库系统及GIS的认识，笔者通过对数据库系统、GIS的概念，阐述两者之间的关系以及发展方向，阐明目前大家对数字化概念的认识及要求，与建库、GIS的区别，从数字图到建库、GIS还有大量的工作，根据经济发展不平衡，不可攀比，因地制宜，应时制宜，达到化少钱办实事的效果。未来信息化的发展，将超出人们的想象，立足眼前，展望未来，“数字地球”、“数字区域”、“数字城市”是总的方向。按权威人士的理论提出发展方向。

【关键词】数据库系统；GIS；信息化进程；发展方向

随着科学技术的迅猛发展，测绘已从模拟到数字；从静态到动态；从传统的“三仪”（水准仪、经纬仪、平板仪）到今天的“3S”（GPS、GIS、RS）已是一场革命，在短短的几年中，已发生了质的飞跃。特别是地理信息系统（GeographicalInformatiamSystem，GIS以简称GIS） ，有了快速发展，并被相关行业和政府部门所认识。GIS是集计算机科学、地理科学、测绘学、遥感学、环境学、空间科学、信息科学、管理科学等多门学科为一体的新兴科学。步入21世纪以来，GIS正向集体化、产业化和社会化方向迈进，得到了前所未有的发展，在科技界、企业界推广应用，提高了人类处理和分析有关地球、社会与经济的动力。由于谈及GIS，必然引出数据库的概念，它是信息系统基本且重要的组成部分。下面从概念、关系、现状、发展几方面讨论。

1 概念

地理信息：指地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等文字、数字、图像和图形的总称。从地理实体到地理数据再到地理信息的发展，反映了人类从认识物质到认识信息有了巨大飞跃。地理信息系统（GIS）：据有关资料表明，世界各国学者对此有不同的理解或叫法，但我国大体认同的是美国联邦数字地图协调委员会（FIC-CDC）关于GIS的定义；GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

GIS技术系统是由若干个互相关联的子系统构成，如数据采集系统、数据管理系统、数据处理和分析系统。可视化表述与输出子系统。构成直接影响或决定GIS的硬件平台、系统功能和效率、数据处理的方式和产品输出的类型。GIS是人类认识客观世界，改造世界的工具，GIS从开发到应用需要经历一个由现实世界到总结、建模的概念世界，再转向计算机数据信息的转化过程。

数据库系统：简称数据库，应包括①数据库，即按照一定的结构组织在一起的相关数据的集合；②数据库管理系统（DatabaseManagementSystemDBMS）：即提供数据库建立、使用和管理工具的软件系统；③数据库应用系统：即为了满足特定的用户数据处理需求而建立起来的，具有数据库访问功能的应用软件。

延伸空间数据库系统同样有三部分组成：①空间数据库：是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储与应用相关的地理空间数据的总和；②空间数据库管理系统：是能够对物理介质上存储的地理空间数据进行定义和逻辑上的定义，按必须的空间数据库查询检索和存取功能，以及能够对空间数据进行有效的维护和更新的一套软件系统；③空间数据库应用系统，是空间分析模型和应用模型所组成的软件系统。

所以，数据库系统在GIS中有极其重要的地位，是GIS在应用中发挥作用的关键。

2 GIS与数据库的关系

研究GIS必须涉及到数据（data）和信息（Informatiam）两个术语，用科学的观点分析两者之间有词义上的差别，数据是信息的表达，而信息则是数据的内容。数据是未经加工的原始材料，是通过数字的方式记录下来的可以鉴别的符号，不仅数字是数据、文字、符号和图像，也是数据，而数据本身及有意义，可以独立存在，如数字“1”，可以是一个单位、一个人、一个单元货币，可以离开GIS而独立存在，也可以和任何单位名称相搭配，数据是客观对象的表示。在GIS中，数据的格式往往和计算机系统有关，随着物理的概念而改变。数据必须经过收集、筛选、排序、归纳、转换、存储、检索、计算以及分析、模拟和预算等过程，从而达到把数据转换成以便于观察、分析、传输或进一步处理的形式；把数据加工成对正确管理和决策有用的数据；把数据编辑后存储起来以供使用的目的。

信息是对数据库的理解，运用与解算，经过处理、编辑以后的数据，需要经过解释才有意义，才成为信息。信息来自数据，并具有四大特性：①客观性：任何信息都是与客观事实紧密相关的，这也是正确性和精确度的保证；②适用性：信息对决策是十分重要的，信息系统将地理空间的巨大数据收集、组织和管理，经过处理、转换和分析变为对生产、管理和决策都是有着十分重要的意义；③传输性：信息可以在信息发送者和接收者之间传输，包括终端到用户，系统之间的子系统、网络之间的传输、快捷、准确的目的；④共享性；一个信息可以同时供多个用户共享，为信息的并发应用提供可能性。

3 现状分析

目前，数字区域、数字城市已是信息时代的热门话题，就新疆的信息化，大体经过了模拟图扫描矢量化以数字形式储存；数字化成图（包括航摄数字化和采集数字化）；分层表示：全数字化成图，按一定要求分层、编码、挂属性、建库几个阶段。有人把我们目前所做的数字化图，看作是GIS 、数字城市，这是误解了，这里不在叙述，首先从概念上讲是有区别的，今天的数字化成图只是我们建立了GIS的基础工作，是一步必不可少的工作，由数字化到城市GIS，到数字城市还有大量的工作要做，还要填补大量的社会信息和专题信息，要经过复杂的编辑、排序、归纳、转换、计算及分析等过程。

新疆大多数县、市，都有1/500或1/1000地形图，特别是98年以来，有70%左右进行了第二轮、第三轮测图或者修、补测成图，自2000年以来都是用JX-4工作站技术全数字航摄方法，涉及到地藉的都是全采集方法。尽管如此，谈及建库、GIS、信息化还是有较大的差距。特别是第一、二轮数字化图，大多是在CAD平台下编辑成图，不能满足入库、建系统要求。随着人们对GIS 、信息化认识的提高，近年来有些城市已意识到数字化地图的含义，基于建库、建系统的要求考虑对成图提出了更高的要求，编码、属性以及点线面的拓扑关系。

4 发展方向

人类进入21世纪以来，信息化已成为当今世界经济、军事和社会发展的大趋势。据有关资料表明，人类社会80%以上的信息与地理空间位置有关，而大部分专业领域的信息都要在地理空间信息基础框架上融合，才能更好地为政府部门和各类用户提供服务。

按现时分析，根据李德仁院士提出未来信息化GIS发展方向是全数字化地图建立数据库系统建立各类地理信息系统建立空间数据库趋向图形、影像和“4D”产品一体化的模型以动态多维、适时三维可视化的形式表达完整的地理信息理论体系和模型。

自从按照数字化或信息化以来，都是以某个“系统”为平台的，如目前市场上比较常见的系统和与其对应的数据格式：

及国产的有：清华三维、MAPGIS、GEOWAY

以上是笔者根据近年的工作和信息化进程的现实，谈一点个人体会，欢迎有识之士批评指正，目的是通过讨论达到共同提高的目的。

参考文献：

[1]黄杏元等地理信息系统概念 高等教育出版社2001.12

[2]1/10000基础地理信息数据生产建库总体技术纲要。国家测绘局2001.06

作者简介

张文俊，2003年毕业于新疆大学资源与环境信息科学学院地理信息专业，深圳市爱华勘测工程有限公司新疆分公司项目经理，主要从事测绘外业工作。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文