地理信息系统

为了保障 PRED 协调，指导或辅助区域管理，近年来广泛发展了地理信息系统技术。地理信息系统简称 GIS（Geographic Information System），是在计算机硬件与软件的支持下，对环境与区域进行管理，动态评估，政策分析的技术系统。发展阶段的不同，它被称为不同的系统，如

Geo－date System， Resource－environment Information System 和Spatial Information System。

数据与信息是 GIS 的基本内容。所谓数据是指用于刻划表征人物、组织、实体、事件或概念的符号，它可以是数字、文字、符号、图形、图象以及它们转换成的数码形式。而信息则是数据所包含的意义，是向人们或机械所提供的关于现实世界的事实和知识。二者是不可分离而又有一些区别的概念。

数据是用于载荷信息的物理符号，具体形式可以多种多样，也可以由一种数据形式转换成另一种数据形式，但其中包含的信息内容不变。数据是信息的载体，而不是信息本身。只有理解了数据的含义，对数据作出解释，才能得到数据中所包含的信息。并非任何数据都能表示信息，信息是结构化了的数据所代表的意义。只有对数据进行分析处理（通过模型、组织和转换）才能得到数据所包含的信息。

地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图象和图形的总称。早年强调地理信息是空间信息，这是一句不够明确的语句。为分析环境的演化和控制，要求数据的时间序列，当全球变化问题提出后，对地理信息的旧有理解显得十分不足了，简单地讲，地理信息是关于环境与区域的信息，由于地理学的特征， 这些信息带有空间特征。由于这种空间特征，产生了 GIS 中针对空间信息的特殊算法，数据结构，这些问题需要专门的课程学习。

作为一般的信息系统，GIS 有它的硬（件）构成和软（件）构成。图 6.4.5

和图 6.4.6 分别是它的硬构成和软构成。

由于地理信息带有空间特征，GIS 的硬件构成需要数字化仪、绘图仪， 有时还需要遥感图像输入输出系统，如磁转鼓等。

图 6.4.5 简化 GIS 的硬构成

GIS 管理系统

统与专家系统）

图 6.4.6 简化 GIS 的软构成

在 GIS 的软构成中，数据库就是数据的存储与管理部分，数据库以数据文件的形式存储管理数据。模型系统有时也被相应地称作模型库，它包括若干对数据进行分析，提取信息，作出决策推断的应用程序块或子系统。它的主要功能是统计、模拟、预测和反演。决策分析。显然这一分析工作需要一些模型。知识库与专家系统是密切相关的部分，它将知识以一定的逻辑模式表达并存储，基于这些知识，具于推断和自我学习的软件系统即专家系统可以作出决策分析（严格讲专家系统包含了知识库、知识表示与推断规则等的联系，超过数据与数学分析模型间的联系）。图像-图形处理系统是 GIS 所倚重的，因为许多地理问题以图形或图像的形式表达，如地形图与遥感图像，

图像-图形处理，包括插值、绘图、图像增强、图像恢复，图像识别等，图像识别常常借助专家系统方法。

尽管 GIS 问题是复杂的，但是由于地理信息普遍带有空间色彩，因此 GIS 一般均要求具有空间数据处理子系统，在 GIS 发展的早期，这一子系统常被理解为 GIS 本身。现在我们称它为 GIS 的基础构成，图 6.4.7 就是 GIS 的基础构成。关于它的有关概念，可以查阅专业文献。

随着 GIS 的广泛应用，专门处理空间信息的 GIS 已不适应于实际要求。GIS 已应用到了基础研究、建设服务（国土整治、环境保护、资源开发）、专题制图、遥感图像处理、区域规划与（环境）动态预报方面。对我们所可能面临的任务，地学工作者需要作 GIS 的信息需求分析（IRA，Informational Requirment Analysis）。由于地理信息是大量的，地理系统是复杂的， GIS 的建立只能针对一定的目的或问题范围，在大致确定的问题范围内，对 GIS 作 IRA，拟定 GIS 的模式。图 6.4.8 是王铮（1990 年）建议的 GIS 分析模式。其中任务特征、组织特征和区域特征的研究

图 6.4.7 GIS 的基础构成

（据黄杏元、汤勤， 1990，略修改，有关术语，请查专业文献， DTM 为数字地图模型）

强关系 弱关系

图 6.4.8 GIS 的 IRA 分析模式

（据王铮，1990，有修改）

或确定，可以合称作定义问题。这里组织特征主要指的是问题的内部联系，问题所涉及的地理学系统的组织结构。在这个模式中，强调功能要求作为中间环节，这是一种工作方式，在计算机学科中也称方法论。例如我们试图建立研究洪涝灾害的 GIS，则要求有灾害模拟、灾情评估、救援决策等功能，或者进一步要求作灾害预测（一般讲这部分内容由气象部门作出）。因此要求有区域地形地貌、水文、地质、植被、人口、财产、交通网络、交通设备信息，要求有坡面漫流

图 6.4.9 区域规划目的的 GIS 内容构成（据 P.Nijkamp，P.Rietreld，1986） 过程、入渗、汇流、河川径流的模型、救援仿真模型，而生态模型、地

质信息、历史气候信息等一般并不需要。由功能需求作 GIS 的 IRA，可以帮助我们更有效地设计 GIS。应用工作者有必要向 GIS 工作者提出问题定义和功能要求。

为了处理 PRED 问题和区域规划任务，其功能要求一般是明确的，归纳P.Dujnic 等（1986）的意见，区域规划的功能要求大致如下：

1. 评估区域的经济社会状况；

2. 根据区域特定的资源和环境、市场条件发展提出发展政策；

3. 调控生产区和非生产区的社会和经济平衡并且提出寓所规划；

4. 规划各生产区和产业分布，并与国土规划、区域协作、生产管理协调；

5. 保障劳动力资源平衡，特别是规划职业年龄、性别结构和人口迁移。进一步的国土规划包括环境保护、土地、水资源利用、城乡发展、特定

区经济和社会发展方案，区内优势资源开发规划等。 P.Nijkamp 和P.Rietreld，建议一个区域规划目的的 GIS 具有图 6.4.9 的结构。

利用 GIS 技术，我们可以更有效地进行资源管理、环境模拟与治理，在PRED 协调原则下，提出区域发展的辅助决策，制定地理工程方案。GIS 在地

理学中应用正方兴未艾。

复习思考题六

1. 经济增长与区域发展有什么关系：哈罗德-多马理论有什么不足？

2. 评述本书中关于城市化的观点，指出它的不足？

3. 区域发展模式有哪些？它们对区域规划模式有什么影响？

4. 试讨论区域发展与规划模式的地理学基础（提示：从区域、环境角度出发）。

5. 讨论地理工程的观点，评述它的优缺点。参考文献

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