[摘要]：地理信息系統(GIS) 是分析和處理海量地理數據的通用技術。它探討了地理系統研究的主要內容，并且對當前地理信息系統的關鍵技術措施在水土保持規劃系統中的應用，針對水土保持管理的具體要求和目標，分析了一個基于關系數據庫模型水土保持規劃信息系統在GIS應用中的基本功能。

　　[關鍵詞]：地理信息系統,水土保持,空間數據庫

　　1 前言

　　地理信息系統(Geoqrphic Information System, 簡稱GIS)管理空間信息和數據庫屬性數據，廣泛應用于國防建設、城市規劃、資源管理、環境監測等領域;目前國產GIS軟件種類很多(如： MAPGIS、VTEWGIS)在許多領域得到廣泛應用與推廣，極大激勵了GIS技術的發展，被列入各國高科技重點攻關項目，已成為各領域數字信息化建設首選的高科技軟件。

　　2 GIS技術的概述及其研究內容

　　2.1 GIS的概念

　　GIS是一門多學科綜合的邊緣學科，其核心是計算機科學，基本技術是數據庫，地圖可視化及空間分析，而GIS是計算機科學，地理系統測量學、地圖學、空間學、信息科學等多門學科綜合的技術。

　　GIS狹義的概念可以理解為：1基于數據庫的定義：GIS的數據庫系統有空間次序，并且提供一個對數據進行操作的操作集合，用來回答對數據庫中空間實體的查詢;2基于功能的定義：GIS是采集、存儲、檢查、操作、分析和顯示地理數據的系統;3基于應用的定義：由于GIS應用領域的不同， GIS可分為土地信息系統、水土保持規劃信息系統、空間決策支持系統等。

　　2.2 GIS研究的內容

　　GIS是一種決策支持系統,它與其他信息系統的主要區別是其存儲和處理的信息是經過地理編碼的,地理位置及與位置有關的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。一個完整的地理信息系統主要由計算機硬件系統、計算機軟件系統、地理數據(或空間數據) 、系統操作人員4 個部分組成。

　　2.2.1 輸入系統：地理數據如何有效地輸入到GIS中是一項瑣碎、費時、代價昂貴的工作，大多數的地理數據是從低質地圖輸入GIS。掃描輸入則面臨另一個問題，掃描得到的柵格數據如何變換成GIS數據庫通常要求的點、線、面、拓撲關系屬性等形式，一般采用交互式的地圖識別是矢量化方法的一種較為現實的理想輸入方法，而全自動的智能地圖識別方法采用較少。

　　2.2.2 存儲系統：GIS中的數據分為柵格數據和矢量數據兩類，如何在計算機中有效存儲和管理這兩類數據是GIS的基本問題。大多數的GIS系統中采用了分層技術，即根據地圖的某些特征，把它分成若干層，整張地圖是所有層疊加的結果，可同時高效地處理上萬幅的海量地圖庫。在與用戶的交換過程中只處理涉及到的層，而不是整幅地圖，因而能夠對用戶的要求做出快速反應和處理。

　　2.2.3 地理數據的操作：GIS對圖形數據(點、線、面)和屬性數據的增加、刪除、修改等基本操作中對數據的操作提供了對地理數據有效管理的手段，GIS并使圖形數據與屬性數據緊密結合在一起，形成對地物的描述。

　　2.2.4 空間分析： GIS的空間分析分為矢量數據空間分析和柵格數據空間分析兩類：矢量數據空間分析通常包括：空間數據查詢和屬性分析，多邊形的重新分類、邊界消除與合并，點線、點與多邊形、線與多邊形、多邊形與多邊形的疊加，緩沖區分析，網絡分析，面運算，目標集統計分析;柵格數據空間分析功能通常包括：記錄分析、疊加分析、濾波分析、擴展領域操作、區域操作、統計分析。

　　2.2.5 輸出：數據分析的結果以合適的形式輸出是GIS問題求解方程過程的最后一道工序，輸出形式通常有在計算機屏幕上顯示或通過繪圖儀輸出。

　　3 地理信息系統模塊在水土保持中的應用分析

　　在水土保持領域,有鐵路工程水土流失監測與管理、黃土丘陵溝壑區小流域侵蝕產沙的地貌分帶研究、土壤侵蝕與土地利用關系研究、區域水土流失快速定量評價、巖溶地區水土流失遙感定量監測研究、土壤侵蝕與其背景的空間分析,建立了小流域水土保持規劃信息系統、區域水土流失評價模型、土壤侵蝕背景數據庫、水土流失遙感定量模型、水土保持土壤侵蝕信息系統。

　　3.1 水土保持規劃系統平臺設計

　　傳統GIS開發平臺均采用專門設計的開發語言。例如，Arc/Info采用AML或C++語言，加上龐大的函數、命令庫，使得開發技術人員掌握難度較大，遞延了應用產品的開發周期。

　　3.2 水土保持規劃系統與GIS組件設計理論

　　對于GPS應用，除了需要地圖顯示、信息查詢等一般的GIS功能外，還需要特定的應用功能，如動態目標顯示、目標鎖定等。這些GPS行業性應用功能組件被封裝起來后，開發者的工作就可簡化為設置顯示目標的圖例以及調用、接受數據的方法等。

　　3.3 水土保持系統在GIS使用中的優點

　　將GIS的功能適當抽象，以組件形式提供開發者使用，會帶來許多傳統GIS工具無法比擬的優點。

　　3.3.1 GIS功能強大、系統處理速度快。

　　目前市場上開發使用的GIS組件都是基于128位系統平臺的，采用InProc直接調用形式，所以無論是管理大數據的能力還是處理速度方面均不比傳統GIS軟件遜色。GIS組件完全能夠提供拼接、裁剪、疊合、緩沖區等空間處理能力和豐富的空間查詢與分析能力。

　　3.3.2 靈活方便、價格適宜。

　　組件化的GIS平臺集中提供空間數據管理能力，并且能以靈活的方式與數據庫系統連接這樣，用戶便能以較好的性能價格比獲得或開發最優GIS應用系統。

　　3.4 水土保持規劃系統中的GIS系統基本功能

　　建立水土保持規劃信息系統的目標是高效地管理海量的多時態水土保持利用數據，實現對水土資源的科學管理，及時提供科學、詳實、直觀的數據，為水土保持工程的實施決策提供科學依據，實現水土保持生態資源總量動態平衡，最終達到區域水土保持可持續發展。

　　3.4.1 查詢功能:水土保持規劃系統采用關系數據庫管理空間數據，空間數據與屬性數據一體化，因此圖形和屬性之間相互查詢比較方便。查詢包括對圖形和屬性的雙向查詢、圖形定位等查詢功能。

　　3.4.2 統計分析功能:水土保持統計分析是水土保持規劃信息系統的重要組成部分。通過水土保持統計了解土地數量結構、利用狀況的區域分布特征。

　　3.4.3 變更編輯功能：水土保持規劃系統變更是指水土保持利用狀況發生的變化，即地類、面積發生的變化。系統提供各種圖形和屬性變更工具，圖形變更能夠直接輸入精確坐標進行變更操作，圖形變更時自動生成新實體編號(如圖斑編號)，避免重號的發生。

　　3.4.4 制圖顯示功能:制圖顯示功能包括常規的地圖操作，如放大、縮小，地圖圖層控制管理等;創建默認水土保持規劃(現狀)利用圖，創建各種專題圖如單一值規劃圖、等級符號圖、統計專題圖等。利用等高線和高程點生成DEM和數字正射影像，并與水土保持利用圖疊加顯示，生成形象直觀的水土保持土地利用圖，可以很直觀地看出地類在地形上的分布情況。

　　3.4.5 輸出功能:根據用戶具體要求可以輸出多種形式的數據、報表、圖表，按小流域或者區劃可以輸出一定比例的水土保持土地利用圖、水土保持規劃圖、水土流失現狀圖等。

　　4 GIS的應用前景

　　目前，GIS的研究和應用都處在一個高速發展的階段。未來空間數據采集和GIS技術將會有新的更大的發展，由于GIS本身的特點，過去建立起來的城市GIS系統的實際效益在未來幾年將會逐步顯示出來，人們的認識會進一步提高，城市GIS的生命力將愈加旺盛，并將會發揮應有的、符合其特點的作用，GIS也將真正走向產業化和市場化。

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