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請教哪位知道gis具體是什么？

（一）GIS簡介--什么是GIS ？

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地理信息系統(tǒng) (GIS, Geographic Information System) 是一種基于計算機(jī)的工具，它可以對在地球上存在的東西和發(fā)生的事件進(jìn)行成圖和分析。 GIS 技術(shù)把地圖這種獨(dú)特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數(shù)據(jù)庫操作（例如查詢和統(tǒng)計分析等）集成在一起。這種能力使 GIS與其他信息系統(tǒng)相區(qū)別，從而使其在廣泛的公眾和個人企事業(yè)單位中解釋事件、預(yù)測結(jié)果、規(guī)劃戰(zhàn)略等中具有實(shí)用價值。

我們當(dāng)今面臨世界的最主要的挑戰(zhàn)是——人口過多，環(huán)境污染，森林破壞，自然疾病等。這些都與地理因素有關(guān)。

不論是從事一種新的職業(yè)，還是尋找生長香蕉的最合適的土壤，或是為救護(hù)車計算最佳的行車路線，這些本地問題也都有地理因素。

地圖制作和地理分析已不是新鮮事，但GIS執(zhí)行這些任務(wù)比傳統(tǒng)的手工方法更好更快。而且，在GIS技術(shù)出現(xiàn)之前，只有很少的人具有利用地理信息來幫助做出決定和解決問題的能力。

今天，GIS 已是一個全球擁有數(shù)十萬的人員和數(shù)十億美元的產(chǎn)業(yè)。GIS已在全世界的中學(xué)、學(xué)院、大學(xué)里被講授。在每個領(lǐng)域里的專家不斷地意識到按地理的觀點(diǎn)來思考和工作所帶來的優(yōu)越性。

（二）GIS簡介----一個GIS的組成

GIS 由五個主要的元素所構(gòu)成： 硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員和方法。

硬 件

硬件是GIS所操作的計算機(jī)。今天，GIS軟件可以在很多類型的硬件上運(yùn)行。從中央計算機(jī)服務(wù)器到桌面計算機(jī)，從單機(jī)到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

軟 件

GIS軟件提供所需的存儲、分析和顯示地理信息的功能和工具。主要的軟件部件有：

輸入和處理地理信息的工具

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)

支持地理查詢、分析和視覺化的工具

容易使用這些工具的圖形化界面(GUI)

數(shù) 據(jù)

一個GIS系統(tǒng)中最重要的部件就是數(shù)據(jù)了。地理數(shù)據(jù)和相關(guān)的表格數(shù)據(jù)可以自己采集或者從商業(yè)數(shù)據(jù)提供者處購買。GIS將把空間數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)集成在一起，而且可以使用那些被大多數(shù)公司用來組織和保存數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，來管理空間數(shù)據(jù)。

人 員

GIS技術(shù)如果沒有人來管理系統(tǒng)和制定計劃應(yīng)用于實(shí)際問題，將沒有什么價值。GIS的用戶范圍包括從設(shè)計和維護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)專家，到那些使用該系統(tǒng)并完成他們每天工作的人員。

方 法

成功的GIS系統(tǒng)，具有好的設(shè)計計劃和自己的事務(wù)規(guī)律，這些是規(guī)范而且對每一個公司來說具體的操作實(shí)踐又是獨(dú)特的。

（三）GIS簡介--GIS如何工作

GIS就是用來存儲有關(guān)世界的信息，這些信息是可以通過地理關(guān)系連接在一起的所有主題層集合。這個簡單卻非常有力和通用的概念，對于解決許多真實(shí)世界的問題具有無價的作用，這些問題包括：跟蹤傳輸工具、記錄計劃的詳細(xì)資料，模擬全球的大氣循環(huán)等。

地理參考系統(tǒng)

地理信息包含有明確的地理參照系統(tǒng)，例如經(jīng)度和緯度坐標(biāo)，或者是國家網(wǎng)格坐標(biāo)。也可以包含間接的地理參照系統(tǒng)，例如地址、郵政編碼、人口普查區(qū)名、森林位置識別、路名等。一種叫做地理編碼的自動處理系統(tǒng)用來從間接的參照系統(tǒng)，如地址描述，轉(zhuǎn)變成明確的地理參照系統(tǒng)，如多重定位。這些地理參考系統(tǒng)可以使你定位一些特征，例如商業(yè)活動、森林位置，也可以定位一些事件，例如地震，用于做地表分析。

矢量和柵格模式

地理信息系統(tǒng)工作于兩種不同的基本地理模式——矢量模式和柵格模式。

在矢量模式中，關(guān)于點(diǎn)、線和多邊形的信息被編碼并以x、y坐標(biāo)形式儲存。一個點(diǎn)特征的定位，例如一個鉆孔，可以被一個單一的x、y坐標(biāo)所描述。線特征，例如公路和河流，可以被存儲于一系列的點(diǎn)坐標(biāo)。多邊形特征，例如銷售地域或河流聚集區(qū)域，可以被存儲于一個閉合循環(huán)的坐標(biāo)系。矢量模式非常有利于描述一些離散特征，但對連續(xù)變化的特征，例如土壤類型或趕往醫(yī)院的開銷等，就不太有用。

柵格模式發(fā)展為連續(xù)特征的模式。柵格圖象包含有網(wǎng)格單元，有點(diǎn)像掃描的地圖或照片。不管是矢量模式還是柵格模式，用來存儲地理數(shù)據(jù)，都有優(yōu)點(diǎn)和缺陷?，F(xiàn)代的GIS都可以處理這兩種模式。

（四）GIS簡介--GIS 的任務(wù)

一般來說，GIS有以下五個過程或任務(wù)：

輸入

處理

管理

查詢和分析

可視化

輸入

在地理數(shù)據(jù)用于GIS之前，數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)臄?shù)字格式。從圖紙數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計算機(jī)文件的過程叫做數(shù)字化。對于大型的項目，現(xiàn)代GIS技術(shù)可以通過掃描技術(shù)來使這個過程全部自動化，對于較小的項目，需要手工數(shù)字化（使用數(shù)字化桌）。

目前，許多地理數(shù)據(jù)已經(jīng)是GIS兼容的數(shù)據(jù)格式。這些數(shù)據(jù)可以從數(shù)據(jù)提供商那里獲得并直接裝入GIS中。

處理

對于一個特殊的GIS項目來說，有可能需要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成或處理成某種形式以適應(yīng)你的系統(tǒng)。例如，地理信息適用于不同的比例尺（街道中心線文件的比例尺也許是1:100,000；人口邊界是1:50,000；郵政編碼是1:10,000）。在這些信息被集成以前，必須轉(zhuǎn)變成同一比例尺。這可以是為了顯示的目的而做的臨時變換，也可以是為了分析所做的永久變換。GIS技術(shù)提供了許多工具來處理空間數(shù)據(jù)和去除不必要的數(shù)據(jù)。

管理

對于小的GIS項目，把地理信息存儲成簡單的文件就足夠了。但是，當(dāng)數(shù)據(jù)量很大而且數(shù)據(jù)用戶數(shù)很多時，最好使用一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS），來幫助存儲、組織和管理數(shù)據(jù)。一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS就是用來管理一個數(shù)據(jù)庫—一個數(shù)據(jù)的完整收集——的計算機(jī)軟件。

有許多不同的DBMS設(shè)計，但在GIS中，關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計是最有用的。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計中，概念上數(shù)據(jù)都被存儲成一系列的表格。不同表格中的共同字段可以把它們連接起來。這個令人驚訝的簡單設(shè)計被廣泛地應(yīng)用，主要是由于它的靈活性以及在使用GIS和不使用GIS時，都被廣泛地采用。

查詢和分析

一旦你擁有一個包含你的地理信息的多功能的GIS系統(tǒng)，你可能開始提出象下面這樣的一些簡單問題：

這個角落上的這塊土地屬于誰？

兩個地方之間的距離是多少？

工業(yè)用地的邊界在哪里？

有關(guān)分析的問題可能是：

適合于蓋新房子的所有地點(diǎn)在哪里？

生長橡樹的最好的土壤類型是什么？

如果我要在這里建一條高速公路，它將如何影響交通？

GIS提供簡單的鼠標(biāo)點(diǎn)擊查詢功能和復(fù)雜的分析工具，為管理者和類似的分析家提供及時的信息。當(dāng)你分析地理數(shù)據(jù)用于尋找模式和趨勢，或提出“如果……怎么樣”設(shè)想時，GIS技術(shù)實(shí)際上正在被使用?，F(xiàn)代的GIS具有許多有力的分析工具，但是有兩個是特別重要的。

1. 接近程度分析

在這片水域周圍100米范圍內(nèi)有多少房子？

這家商店附近10公里范圍內(nèi)共有多少消費(fèi)者？

在這口井周圍500米范圍內(nèi)紫花苜蓿這種植物占多大面積？

為了回答這些問題，GIS技術(shù)使用一個叫做緩沖的處理方法，來確定特征間的接近關(guān)系。

2. 覆蓋范圍分析

不同數(shù)據(jù)層的綜合方法叫做覆蓋。簡單的說，它可以是一個可視化操作，但是分析操作需要一個或多個物理連接起來的數(shù)據(jù)層。覆蓋，或空間連接，可以將稅收數(shù)據(jù)與土地、斜坡、植被或土地所有者等集成在一起。

可視化

對于許多類型的地理操作，最終結(jié)果最好是以地圖或圖形來顯示。圖件對于存儲和傳遞地理信息是非常有效的。制圖者已經(jīng)生產(chǎn)了上千年的地圖，GIS為擴(kuò)展這種制圖藝術(shù)和科學(xué)提供了嶄新的和激動人心的工具。地圖顯示可以集成在報告、三維觀察、照片圖象和例如多媒體的其他輸出中。

（五）GIS簡介--相關(guān)技術(shù)

GIS與其他幾種信息系統(tǒng)密切相關(guān)，但由于其處理和分析地理數(shù)據(jù)的能力使其與它們相區(qū)別。盡管沒有什么硬性的和快速的規(guī)則來給這些信息系統(tǒng)分類，但下面的討論可以幫助區(qū)分GIS和桌面制圖、計算機(jī)輔助設(shè)計CAD、遙感、DBMS、以及GPS技術(shù)。

桌面制圖

桌面制圖系統(tǒng)用地圖來組織數(shù)據(jù)和用戶交互。這種系統(tǒng)的主要目的是產(chǎn)生地圖：地圖就是數(shù)據(jù)庫。大多數(shù)桌面制圖系統(tǒng)只有及其有限的數(shù)據(jù)管理、空間分析以及個性化能力。桌面制圖系統(tǒng)在桌面計算機(jī)上進(jìn)行操作，例如PC機(jī)，Macintosh以及小型UNIX工作站。

計算機(jī)輔助設(shè)計CAD

計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)系統(tǒng)促進(jìn)了產(chǎn)生建筑物和基本建設(shè)的設(shè)計和規(guī)劃。這種設(shè)計需要裝配固有特征的組件來產(chǎn)生整個結(jié)構(gòu)。這些系統(tǒng)需要一些規(guī)則來指明如何裝配這些部件，并具有非常有限的分析能力。CAD系統(tǒng)已經(jīng)擴(kuò)展可以支持地圖設(shè)計，但管理和分析大型的地理數(shù)據(jù)庫的工具很有限。

遙感和GPS

遙感是一門使用傳感器對地球進(jìn)行測量的科學(xué)和技術(shù)，例如，飛機(jī)上的照相機(jī)，全球定位系統(tǒng)（GPS）接收器，或其他設(shè)備。這些傳感器以圖象的格式收集數(shù)據(jù)，并為利用、分析和可視化這些圖象提供專門的功能。由于它缺乏強(qiáng)大的地理數(shù)據(jù)管理和分析作用，所以不能叫作真正的GIS。

DBMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)專門研究如何存儲和管理所有類型的數(shù)據(jù)，其中包括地理數(shù)據(jù)。DBMS使存儲和查找數(shù)據(jù)最優(yōu)化，許多GIS為此而依靠它。相對于GIS而言，它們沒有分析和可視化的工具。

（六）GIS簡介--GIS可以做什么？

進(jìn)行地理信息查詢和分析

GIS搜索數(shù)據(jù)庫并進(jìn)行地理信息查詢的能力，節(jié)約了許多公司數(shù)以百萬計的美元。GIS可以：

縮短回答客戶請求的時間

找到適合于開發(fā)的土地

在糧食、土壤和天氣之間找尋相關(guān)關(guān)系

電氣線路故障定位

房地產(chǎn)經(jīng)紀(jì)人可以用GIS在一定的區(qū)域內(nèi)尋找滿足下列條件的所有房屋：瓦蓋的屋頂、 五個房間，并可列出它們的所有特點(diǎn)。

查詢可以通過增加準(zhǔn)則來進(jìn)一步細(xì)化：房價必須每平方英尺少于100美元。還可以列出這些房屋離學(xué)校在一定的距離之內(nèi)。

改進(jìn)機(jī)構(gòu)集成

許多采用了GIS的機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)其主要效益之一是改進(jìn)了它們自己的機(jī)構(gòu)和資源的管理。由于GIS具有將數(shù)據(jù)集合和地理信息鏈接起來的能力，促使它們之間共享和交流局部信息。通過產(chǎn)生可共享的數(shù)據(jù)庫，一個部門可從另一個部門的工作中得到好處，這是由于數(shù)據(jù)只需采集一次，但應(yīng)用多次。

由于個人和部門之間的通訊在增加，冗余被減少，生產(chǎn)力提高，整體組織效率改進(jìn)。因此，在一個有效的公司里，用戶和基本建設(shè)數(shù)據(jù)庫可以集成在一起，這樣，當(dāng)需要進(jìn)行維護(hù)時，受影響的用戶會得到計算機(jī)發(fā)出的信件。

做出好的決定

一個古老的格言“好的信息導(dǎo)致好的決定”，對于GIS和其他信息系統(tǒng)來說都是正確的。然而，一個地理信息系統(tǒng)（GIS），并不是一個自動決策系統(tǒng)，而是一個查詢、分析和支持作出決策處理的圖件數(shù)據(jù)工具。GIS技術(shù)已經(jīng)被用于幫助完成一些任務(wù)，例如：為計劃調(diào)查提供信息，幫助解決領(lǐng)土爭端，以最小化視覺干擾為原則設(shè)置路標(biāo)。

GIS可以用于幫助一個新房址的選定，以使其受環(huán)境影響最小，在低風(fēng)險區(qū)域，離人口聚集地近?？梢砸缘貓D和附加報告的方式簡潔而清晰的提供這個信息，使決策者集中精力于實(shí)際的問題，而不是花時間去理解數(shù)據(jù)。由于GIS結(jié)果能夠很快地獲得，多個假想的結(jié)果可以被高效地評價。

制圖

圖件在GIS中占有重要的一席之地。GIS的制圖方法比傳統(tǒng)的人工或自動繪圖方法要靈活得多。她開始于數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建。已經(jīng)存在的紙張圖件可以進(jìn)行數(shù)字化，并可以把計算機(jī)兼容的信息轉(zhuǎn)換到GIS中。以GIS為基礎(chǔ)的圖形數(shù)據(jù)庫是可以延續(xù)的，比例尺也不受限制。圖件可以以任何地點(diǎn)為中心，比例尺任意，使用突出效果的特殊字符有效地顯示所選擇的信息。

地圖集和地圖叢書的特征可以用計算機(jī)程序編碼，并與最終的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品相比較。在其他GIS中使用的數(shù)字化產(chǎn)品還可以來自數(shù)據(jù)庫的簡單拷貝。在一個大的組織機(jī)構(gòu)中，地形數(shù)據(jù)庫可以被其他部門用作參考構(gòu)架。

功能設(shè)計

5.2.1.1 系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)以海外油氣與固體礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中涉及的各種風(fēng)險為研究對象，在各種風(fēng)險評估模型與評價體系的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)開發(fā)利用過程中的風(fēng)險評價、可視化展示，輔助國家與企業(yè)實(shí)現(xiàn)“走出去”戰(zhàn)略，為進(jìn)行海外油氣與固體礦產(chǎn)資源開發(fā)利用提供戰(zhàn)略決策依據(jù)。系統(tǒng)結(jié)合W ebGIS技術(shù)、風(fēng)險評價技術(shù)、數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)，構(gòu)建基于.net框架下B/S模式的國外油氣與固體礦產(chǎn)資源開發(fā)利用風(fēng)險管理系統(tǒng)。

整個國外油氣與固體礦產(chǎn)資源開發(fā)利用風(fēng)險管理系統(tǒng)包括6大功能模塊，分別是國家風(fēng)險、運(yùn)輸風(fēng)險、市場風(fēng)險、供應(yīng)風(fēng)險、需求風(fēng)險和系統(tǒng)維護(hù)（圖5.1）。其中國家風(fēng)險、運(yùn)輸風(fēng)險、市場風(fēng)險、供應(yīng)風(fēng)險、需求風(fēng)險5個模塊提供前臺展示功能，系統(tǒng)維護(hù)模塊主要提供系統(tǒng)管理功能。

圖5.1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)前臺展示功能面向普通公共用戶。針對5個風(fēng)險模塊，通過可視化技術(shù)，以多種方式展示相關(guān)的風(fēng)險評估等級以及評價對象基本信息，可為用戶提供直觀、全面的風(fēng)險評估信息，進(jìn)而支持用戶進(jìn)行更有效的風(fēng)險決策。

系統(tǒng)管理功能面向管理員用戶，提供指標(biāo)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、界面屬性等數(shù)據(jù)的相關(guān)維護(hù)，用戶權(quán)限、口令等系統(tǒng)參數(shù)的修改，以及數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)管理等功能的實(shí)現(xiàn)（左美云等，2006），為國外油氣與固體礦產(chǎn)開發(fā)利用風(fēng)險管理系統(tǒng)提供比較穩(wěn)定的后臺支持。

整個系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)，根據(jù)WebGIS系統(tǒng)的特點(diǎn)與需求（周秋平，2003），上述6大功能模塊在邏輯結(jié)構(gòu)上按用戶服務(wù)層、業(yè)務(wù)服務(wù)層、數(shù)據(jù)庫服務(wù)層的3層結(jié)構(gòu)構(gòu)建（圖5.2）。

圖5.2 系統(tǒng)總體邏輯結(jié)構(gòu)圖

其中，用戶服務(wù)層是用戶在終端瀏覽器瀏覽的用戶界面，主要提供國家風(fēng)險、運(yùn)輸風(fēng)險、市場風(fēng)險、供應(yīng)風(fēng)險、需求風(fēng)險的相關(guān)風(fēng)險可視化展示功能，以及評價對象的基本信息展示功能；業(yè)務(wù)服務(wù)層是在服務(wù)器端采用基于ASP.net框架構(gòu)建的各種Web服務(wù)程序，如地圖服務(wù)器、模型請求服務(wù)器等，用以處理用戶終端的請求；數(shù)據(jù)庫服務(wù)層存儲并管理空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、評價指標(biāo)數(shù)據(jù)、模型和圖形等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，挖掘有用信息，響應(yīng)服務(wù)層的連接交互請求等。

5.2.1.2 國家風(fēng)險模塊

作為世界第二大石油消費(fèi)國，我國石油進(jìn)口的50%左右來自政治經(jīng)濟(jì)不穩(wěn)定的中東、海灣地區(qū)，因此必須考慮獲得可靠石油資源和與油氣輸出國密切相關(guān)的各種風(fēng)險因素。本模塊旨在通過全面分析世界各地區(qū)特別是油氣輸出國家敏感的政治、經(jīng)濟(jì)和地緣等的風(fēng)險信息，構(gòu)建國家風(fēng)險評價指標(biāo)體系，建立評價模型，并將最終結(jié)果一目了然地呈現(xiàn)在用戶面前，為用戶是否選擇其作為石油進(jìn)口來源提供科學(xué)依據(jù)（毛小苓等，2003）。

國家風(fēng)險模塊分國家風(fēng)險可視化和國家風(fēng)險基本信息兩個子模塊，其結(jié)構(gòu)如圖5.3所示。

（1）國家風(fēng)險可視化

該模塊包括能源安全視角、企業(yè)投資視角和恐怖襲擊的風(fēng)險可視化3個部分，除顯示世界各地區(qū)特別是油氣輸出敏感地區(qū)的國家綜合風(fēng)險外，還以GIS專題圖來直觀地展示國家地區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)、地緣風(fēng)險等級。

（2）國家風(fēng)險基本信息

該模塊包括國家基本信息、評價指標(biāo)體系、風(fēng)險因素分析和風(fēng)險評價結(jié)果，它們之間以逐層深入、遞進(jìn)的方式為用戶呈現(xiàn)國家風(fēng)險基本信息。

圖5.3 國家風(fēng)險功能結(jié)構(gòu)圖

5.2.1.3 市場風(fēng)險模塊

石油市場風(fēng)險模塊旨在評價國際石油市場綜合風(fēng)險，分析國際石油市場風(fēng)險的趨勢；同時，實(shí)時動態(tài)地進(jìn)行國際油價趨勢以及油價風(fēng)險分析；然后，進(jìn)行石油市場風(fēng)險的預(yù)測，從宏觀角度為石油企業(yè)和政府提供決策支持。

市場風(fēng)險模塊包括5個子模塊（圖5.4）：石油市場系統(tǒng)風(fēng)險評價、國際石油市場價格抓取、國際石油價格預(yù)測、石油市場風(fēng)險預(yù)測與石油價格多維分析。石油市場系統(tǒng)風(fēng)險評價將全球石油市場視為一個整體，評價石油市場的整體風(fēng)險，并對比分析歷次評價的風(fēng)險；國際石油市場價格抓取模型選擇美國能源部、華爾街日報、中國石油集團(tuán)等網(wǎng)站定期公布的石油價格數(shù)據(jù)為對象，采取在線自動抓取的形式獲得實(shí)時的國際石油價格數(shù)據(jù)，供其他風(fēng)險模塊調(diào)用分析；國際石油價格預(yù)測結(jié)合國際石油價格數(shù)據(jù)和國際石油價格事件等，構(gòu)建相應(yīng)的預(yù)測模型來預(yù)測其價格的趨勢；石油市場風(fēng)險預(yù)測采取VaR方法，對不同時間間隔的油氣價格風(fēng)險進(jìn)行預(yù)測；石油價格多維分析模塊則根據(jù)石油市場、油品、價格類型等多個維度對石油價格進(jìn)行分析，并將石油價格數(shù)據(jù)導(dǎo)出供進(jìn)一步分析使用。

圖5.4 市場風(fēng)險模塊功能結(jié)構(gòu)圖

市場風(fēng)險模塊涉及大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集和應(yīng)用，包括匯率、石油價格、油價時間等；并具有和多個模塊的接口，包括國際石油價格預(yù)測、石油市場風(fēng)險預(yù)測、石油價格多維分析等模型程序。市場風(fēng)險模塊的數(shù)據(jù)獲取和應(yīng)用具有多種不同的方式，并具有多種模型接口處理方式，從而導(dǎo)致了市場風(fēng)險模塊的復(fù)雜性和重要性。

（1）石油市場系統(tǒng)風(fēng)險評價

石油市場系統(tǒng)風(fēng)險評價功能包括石油市場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、石油市場系統(tǒng)風(fēng)險評價方案及石油市場評價結(jié)果等管理（圖5.5）。其中，石油市場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理包括國際石油交易所、石油市場資源鏈接、國際油價事件和市場數(shù)據(jù)的信息收集、分類、整理及展示。

圖5.5 石油市場系統(tǒng)風(fēng)險評價功能結(jié)構(gòu)圖

1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理。

A.國際石油交易所。國際石油交易所提供全球主要的5個石油交易所信息，包括交易所簡介和地理分布。主要交易所包括美國紐約商品交易所、倫敦國際石油交易所、東京工業(yè)品交易所、新加坡交易所和上海期貨交易所。

B.石油市場資源鏈接。石油市場資源鏈接提供了互聯(lián)網(wǎng)上和石油市場研究相關(guān)的豐富資源鏈接，這些資源如表5.1所示。

表5.1 石油市場資源鏈接

C.國際油價事件。國際油價事件提供國際已經(jīng)發(fā)生過的對油價有重大影響的事件，包含消息來源、事件時間、事件類型及事件概況。這些事件一方面供系統(tǒng)用戶直接查詢；另一方面可以在國際石油價格預(yù)測中作為油價的影響因素直接供油價預(yù)測模型調(diào)用。表5.2列出油價事件的典型來源，表5.3列出系統(tǒng)中所提供的油價事件類型。

表5.2 油價事件的來源

表5.3 油價事件類型

D.市場數(shù)據(jù)。市場數(shù)據(jù)提供包括外匯匯率、國際石油價格和油價的多維分析等在內(nèi)的市場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

外匯匯率包括下面幾種匯率數(shù)據(jù)：美元綜合指數(shù)、歐元對美元現(xiàn)貨交易匯率數(shù)據(jù)和美元對盧布匯率數(shù)據(jù)。

石油價格包括多個石油交易市場、多個石油品種、多種現(xiàn)貨和期貨價格類型和價格單位，各項數(shù)據(jù)屬性的范圍見表5.4。

表5.4 石油市場相關(guān)數(shù)據(jù)

除此之外，還有來自美國期貨管理委員會（CFTC）的交易數(shù)據(jù)，用于評價紐約商品交易所（NYMEX）的油氣交易系統(tǒng)風(fēng)險狀況。

2）評價方案管理。

評價方案管理主要對影響石油市場系統(tǒng)風(fēng)險的評價體系和評價方法進(jìn)行管理，其評價體系包括國際石油期貨市場投機(jī)程度、典型石油價格結(jié)算貨幣的匯率波動程度、石油市場需求風(fēng)險、石油供應(yīng)風(fēng)險。

3）風(fēng)險評價結(jié)果管理。

風(fēng)險評價結(jié)果管理是基于指標(biāo)方案對整個石油市場系統(tǒng)風(fēng)險評價結(jié)果的管理。為了對比分析歷史評價結(jié)果，當(dāng)用戶進(jìn)入評價結(jié)果顯示頁面的時候，系統(tǒng)自動將歷史評價結(jié)果以曲線圖的形式顯示出來，方便用戶對國際石油市場系統(tǒng)風(fēng)險的走勢進(jìn)行判斷，輔助用戶進(jìn)行系統(tǒng)風(fēng)險評價。

（2）國際石油價格數(shù)據(jù)在線抓取

國際石油價格數(shù)據(jù)在線抓取是市場風(fēng)險模塊的一個重要組成部分。國際石油價格數(shù)據(jù)來源主要以美國能源部和華爾街日報為主，以中石油網(wǎng)站的數(shù)據(jù)為補(bǔ)充。對國際石油價格數(shù)據(jù)的抓取選擇任務(wù)設(shè)定的方式來實(shí)現(xiàn)，每次任務(wù)執(zhí)行的時候程序自動鏈接相應(yīng)網(wǎng)站，下載油價數(shù)據(jù)，經(jīng)過清洗轉(zhuǎn)換后上載到中心數(shù)據(jù)庫，并記錄詳細(xì)的抓取日志記錄。

（3）石油市場價格預(yù)測

石油市場價格預(yù)測基于油價基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和事件數(shù)據(jù)，對不同市場、不同油品和不同價格類型，選擇不同的時間長度及頻度進(jìn)行預(yù)測，并采取直觀的走勢圖形式進(jìn)行展現(xiàn)，要求內(nèi)嵌到市場風(fēng)險模塊中，采取ActiveX 插件形式完成。

（4）石油市場風(fēng)險預(yù)測

石油市場風(fēng)險預(yù)測旨在基于一系列油品價格，設(shè)定不同的參數(shù)，通過采取VaR計算方法來預(yù)測不同周期內(nèi)的油價風(fēng)險值。

石油市場風(fēng)險預(yù)測模型屬于單獨(dú)開發(fā)的程序模塊。與油價預(yù)測不同，由于風(fēng)險計算過程的復(fù)雜性，不采取嵌入ActiveX的方式來集成該模型。對石油市場風(fēng)險模型程序，采取獨(dú)立運(yùn)行的方式，但模型輸入和輸出的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)其他模型具有交互。模型輸入來源于在線抓取模塊獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換之后形成規(guī)范化的數(shù)據(jù)，模型運(yùn)行結(jié)果存儲到中心數(shù)據(jù)庫，保存模型運(yùn)算結(jié)果。

（5）石油價格多維分析

石油價格作為多維型數(shù)據(jù)，具有良好的按維度歸并特征，可以采取多維分析的形式對石油價格進(jìn)行分析。分析所采取的維度有油品、交易市場、價格類型（現(xiàn)貨、多種期貨合約）、單位類型等，對油價進(jìn)行包括兩維表、級聯(lián)表、線圖、比例圖、雷達(dá)圖等在內(nèi)的表達(dá)，并且可以將分析結(jié)果直接導(dǎo)出為Excel等格式，方便用戶進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

5.2.1.4 供應(yīng)風(fēng)險模塊

供應(yīng)風(fēng)險模塊功能結(jié)構(gòu)如圖5.6所示，包括基本信息管理、供應(yīng)風(fēng)險指標(biāo)體系管理、供應(yīng)風(fēng)險可視化和供應(yīng)風(fēng)險評價結(jié)果管理四大功能。

（1）基本信息管理

基本信息管理主要對供應(yīng)風(fēng)險展示所需的基本數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理。

（2）供應(yīng)風(fēng)險指標(biāo)體系管理

供應(yīng)風(fēng)險指標(biāo)體系管理模塊從全球油氣資源儲量、勘探開發(fā)、生產(chǎn)和庫存風(fēng)險，以及其他影響海外油氣供應(yīng)的不確定性因素這幾方面，對供應(yīng)風(fēng)險的指標(biāo)體系進(jìn)行管理。供應(yīng)風(fēng)險指標(biāo)體系管理又包括國家供應(yīng)風(fēng)險指標(biāo)管理和區(qū)塊供應(yīng)風(fēng)險指標(biāo)管理，分別從國家層面和區(qū)塊層面對供應(yīng)風(fēng)險的指標(biāo)進(jìn)行管理。

圖5.6 供應(yīng)風(fēng)險模塊功能結(jié)構(gòu)圖

國家供應(yīng)風(fēng)險指標(biāo)管理包括資源儲量不確定性評價模塊、勘探開發(fā)風(fēng)險評價模塊、生產(chǎn)和庫存不確定性評價模塊和影響海外油氣的其他不確定性評價模塊。

區(qū)塊供應(yīng)風(fēng)險指標(biāo)管理包括資源儲量不確定性評價、勘探開發(fā)風(fēng)險評價、影響海外油氣的其他不確定性評價3個小模塊。

（3）供應(yīng)風(fēng)險可視化

供應(yīng)風(fēng)險可視化可以將不同地區(qū)的供應(yīng)風(fēng)險通過GIS技術(shù)直觀展示。

（4）供應(yīng)風(fēng)險評價結(jié)果管理

供應(yīng)風(fēng)險評價結(jié)果管理可以對供應(yīng)風(fēng)險的評價結(jié)果進(jìn)行一系列的操作，主要實(shí)現(xiàn)供應(yīng)風(fēng)險評價結(jié)果的輸入、查詢和維護(hù)。

5.2.1.5 需求風(fēng)險模塊

需求風(fēng)險模塊功能結(jié)構(gòu)如圖5.7所示，包括需求風(fēng)險可視化、需求風(fēng)險指標(biāo)體系管理、基本信息管理和需求風(fēng)險評價結(jié)果管理。

圖5.7 需求風(fēng)險模塊功能結(jié)構(gòu)圖

（1）需求風(fēng)險可視化

需求風(fēng)險的可視化對要分析的數(shù)據(jù)和情況用GIS系統(tǒng)直觀展示，例如說能源需求、石油需求、天然氣需求，以及需求結(jié)構(gòu)等。

（2）需求風(fēng)險指標(biāo)體系管理

需求風(fēng)險指標(biāo)體系管理，需要對影響需求風(fēng)險的各個因素指標(biāo)進(jìn)行管理。需求風(fēng)險指標(biāo)體系管理包括經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評價、人口指標(biāo)評價、政策指標(biāo)評價和技術(shù)指標(biāo)評價4個方面。

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評價根據(jù)經(jīng)濟(jì)總量、經(jīng)濟(jì)增長速度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化率來考慮經(jīng)濟(jì)對需求風(fēng)險的影響。

人口指標(biāo)評價從人口數(shù)和人口自然增長率兩方面來評價人口對需求風(fēng)險的影響。

政策指標(biāo)評價從氣候政策、財稅政策和技術(shù)政策三方面來評價不同國家的不同政策的影響。

技術(shù)指標(biāo)評價從能源利用效率、能源利用效率變化率、能源結(jié)構(gòu)、能源價格、能源價格變化率和能源替代技術(shù)這幾個方面對技術(shù)進(jìn)行評價。

（3）基本信息管理

基本信息管理主要對需求風(fēng)險展示所需的基本數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理。

（4）需求風(fēng)險評價結(jié)果管理

需求風(fēng)險評價結(jié)果管理是對需求風(fēng)險的評價結(jié)果進(jìn)行一系列的操作，主要實(shí)現(xiàn)需求風(fēng)險評價結(jié)果的輸入、查詢和維護(hù)。

5.2.1.6 運(yùn)輸風(fēng)險模塊

運(yùn)輸風(fēng)險模塊功能結(jié)構(gòu)如圖5.8所示，包括港口風(fēng)險管理、航線風(fēng)險管理、承運(yùn)風(fēng)險管理及海盜襲擊風(fēng)險管理4個子模塊。

圖5.8 運(yùn)輸風(fēng)險功能結(jié)構(gòu)圖

（1）港口風(fēng)險管理

港口風(fēng)險管理包括港口指標(biāo)選擇、港口方案評價及風(fēng)險評價結(jié)果的管理。

港口指標(biāo)選擇管理從港口所屬國家、港口吞吐量、港口倉儲能力、港口安保能力及輸油管最大直徑等方面考慮，建立相關(guān)指標(biāo)體系，并對其進(jìn)行增加、修改和刪除。

港口方案評價管理是通過建立的風(fēng)險指標(biāo)體系，選擇評價方法，將港口風(fēng)險進(jìn)行分級管理。

風(fēng)險評價結(jié)果管理是對港口風(fēng)險評價指標(biāo)及評價方案所得結(jié)果的管理。一方面，通過GIS技術(shù)對港口風(fēng)險評價結(jié)果進(jìn)行可視化，其中港口圖標(biāo)的不同顏色代表港口的風(fēng)險值，不同大小代表港口的吞吐量；另一方面，可以對評價結(jié)果進(jìn)行導(dǎo)出，提供風(fēng)險分析報告。

（2）航線風(fēng)險管理

航線風(fēng)險管理包括航線指標(biāo)選擇、航線方案評價及風(fēng)險評價結(jié)果的管理。

航線指標(biāo)選擇管理從航線事故率、穿越風(fēng)險節(jié)點(diǎn)數(shù)及航程海里等方面考慮，建立相關(guān)評價體系，并對其進(jìn)行增加、修改和刪除。

航線方案評價管理是通過建立的風(fēng)險指標(biāo)體系，選擇評價方法，將航線風(fēng)險進(jìn)行分級管理。

風(fēng)險評價結(jié)果是對航線風(fēng)險評價指標(biāo)及評價方案所得結(jié)果的管理。一方面，通過GIS技術(shù)對航線風(fēng)險評價結(jié)果進(jìn)行可視化，其中航線圖標(biāo)的不同顏色代表航線的風(fēng)險值，不同粗細(xì)代表航線的運(yùn)力；另一方面，可以對評價結(jié)果進(jìn)行導(dǎo)出，提供風(fēng)險分析報告。

（3）承運(yùn)風(fēng)險管理

承運(yùn)風(fēng)險管理包括承運(yùn)指標(biāo)選擇、承運(yùn)方案評價及風(fēng)險評價結(jié)果的管理。

承運(yùn)指標(biāo)選擇管理從油輪歸屬、油輪平均噸位、本國油輪承運(yùn)份額及船運(yùn)公司安全系數(shù)等方面考慮，建立相關(guān)評價體系，并對其進(jìn)行增加、修改和刪除。

承運(yùn)方案評價管理是通過建立的風(fēng)險指標(biāo)體系，選擇評價方法，將承運(yùn)風(fēng)險進(jìn)行分級管理。

風(fēng)險評價結(jié)果是對航線風(fēng)險評價指標(biāo)及評價方案所得結(jié)果的管理。一方面，通過GIS技術(shù)對承運(yùn)風(fēng)險評價結(jié)果進(jìn)行可視化；另一方面，對評價結(jié)果進(jìn)行導(dǎo)出，提供風(fēng)險分析報告。

（4）海盜襲擊風(fēng)險管理

海盜襲擊風(fēng)險管理包括海盜襲擊數(shù)據(jù)及風(fēng)險結(jié)果的管理。

海盜襲擊數(shù)據(jù)管理是收集國際海事局各年各海盜區(qū)域的海盜襲擊事件次數(shù)，并對其進(jìn)行增加、修改和刪除。

風(fēng)險結(jié)果管理是基于海盜襲擊數(shù)據(jù)來源，通過GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)海盜襲擊分布的可視化管理。

5.2.1.7 系統(tǒng)維護(hù)模塊

系統(tǒng)維護(hù)模塊主要包括風(fēng)險評價和系統(tǒng)管理兩個子模塊。

（1）風(fēng)險評價子模塊

風(fēng)險評價子模塊針對國家風(fēng)險、運(yùn)輸風(fēng)險、市場風(fēng)險、供應(yīng)風(fēng)險和需求風(fēng)險，對評價過程中涉及的評價方案、評價方法和評價結(jié)果進(jìn)行管理（圖5.9）。

其中，評價方案管理實(shí)現(xiàn)對不同風(fēng)險評價方案的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，主要包括已有評價方案的修改維護(hù)和新評價方案的增加。而評價方法管理實(shí)現(xiàn)對已有的評價指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重審核和權(quán)重維護(hù)。此外，評價結(jié)果管理包括評價結(jié)果的維護(hù)和評價結(jié)果的展示。

（2）系統(tǒng)管理子模塊

系統(tǒng)管理子模塊包括數(shù)據(jù)和模型的管理以及系統(tǒng)運(yùn)行管理兩大功能（圖5.10）。數(shù)據(jù)和模型的管理，利用計算機(jī)和各種開發(fā)工具對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行抓取、抽取、存儲、處理和應(yīng)用，以及對數(shù)據(jù)模型的設(shè)計、數(shù)據(jù)的導(dǎo)人、數(shù)據(jù)的運(yùn)算和數(shù)據(jù)的導(dǎo)出。系統(tǒng)運(yùn)行的管理負(fù)責(zé)系統(tǒng)的正常運(yùn)行與維護(hù)，包括操作日志、系統(tǒng)參數(shù)和權(quán)限設(shè)置等管理。

圖5.9 風(fēng)險評價功能結(jié)構(gòu)圖

圖5.10 系統(tǒng)管理功能結(jié)構(gòu)圖

1）數(shù)據(jù)和模型的管理。

數(shù)據(jù)和模型的管理模塊包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、油價數(shù)據(jù)管理和圖庫管理，每個管理模塊又包括若干細(xì)分子功能（圖5.11）。

圖5.11 數(shù)據(jù)和模型的管理

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)對風(fēng)險查詢中所涉及各種對象基本屬性值進(jìn)行維護(hù)，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)。油價數(shù)據(jù)管理模塊實(shí)現(xiàn)對美國能源部、中石油、《華爾街日報》三大來源數(shù)據(jù)的動態(tài)抓取，并對它們進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，然后再上載到中心數(shù)據(jù)庫，同時實(shí)現(xiàn)對油價事件的網(wǎng)頁抽取。圖庫管理主要是實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)所有圖片的集中式管理，主要包含已有圖片的維護(hù)和新增圖片的維護(hù)。

2）系統(tǒng)運(yùn)行的管理。

系統(tǒng)運(yùn)行的管理功能包括系統(tǒng)參數(shù)管理、系統(tǒng)權(quán)限管理、日志的管理和系統(tǒng)負(fù)載統(tǒng)計管理。其中，系統(tǒng)日志的管理又包括操作日志的管理、油價處理日志的管理和模型運(yùn)行日志的管理（圖5.12）。

系統(tǒng)參數(shù)管理對系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括數(shù)據(jù)抓取失敗次數(shù)閾值的設(shè)置，數(shù)據(jù)抓取間隔時間的設(shè)置，以及數(shù)據(jù)保存路徑的設(shè)置等。

圖5.12 系統(tǒng)運(yùn)行的管理

系統(tǒng)權(quán)限的管理是對登錄系統(tǒng)前，后臺用戶權(quán)限的管理（徐啟等，2005）。

系統(tǒng)日志管理的目的，是便于今后相關(guān)問題的查錯，包括操作日志的管理、油價處理日志的管理和模型運(yùn)行日志管理。

系統(tǒng)的負(fù)載統(tǒng)計管理負(fù)責(zé)統(tǒng)計在一定時間內(nèi)，用戶對某個或某些模塊的訪問量。

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　資源與環(huán)境研究中的GIS

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS）是20世紀(jì)60年代以來隨著電子計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其廣泛應(yīng)用，在地理學(xué)中發(fā)展起來的一種新的工作手段和方法。該學(xué)科是介于信息科學(xué)、空間科學(xué)和地球科學(xué)之間的交叉學(xué)科，它是計算機(jī)科學(xué)、遙感技術(shù)、信息工程和現(xiàn)代化地理學(xué)理論與方法的有機(jī)結(jié)合，是它們應(yīng)用的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，是地理學(xué)的又一新進(jìn)展。

一、地理信息與地理信息系統(tǒng)

地理信息是指表征地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、相互聯(lián)系和變化規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。從地理數(shù)據(jù)到地理信息的發(fā)展，是人類認(rèn)識地理事物的一次飛躍。地球表面的巖石圈、水圈、大氣圈和人類活動等是最大的地理信息源。地理科學(xué)的一個重要任務(wù)就是迅速地采集到地理空間的幾何信息、物理信息和人為信息，并適時地識別、轉(zhuǎn)換、存儲、傳輸、再生成、顯示、控制和應(yīng)用這些信息。

地理信息屬于空間信息，其位置的識別是與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起的，這是地理信息區(qū)別于其他類型信息的最顯著的標(biāo)志。地理信息的這種定位特征，是通過經(jīng)緯網(wǎng)或公路網(wǎng)建立的地理坐標(biāo)來實(shí)現(xiàn)空間位置的識別；地理信息還具有多維結(jié)構(gòu)的特征，即在二維空間的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多專題的第三維結(jié)構(gòu)，而各個專題型實(shí)體型之間的聯(lián)系是通過屬性碼進(jìn)行的，這就為地理系統(tǒng)各圈層之間的綜合研究提供了可能，也為地理系統(tǒng)多層次的分析和信息的傳輸與篩選提供了方便。地理信息的時序特征十分明顯，因此可以按照時間尺度將地理信息劃分為超短期的（如臺風(fēng)、地震）、短期的（如江河洪水、秋季低溫）、中期的（如土地利用、作物估產(chǎn)）、長期的（如城市化、水土流失）、超長期的（如地殼變動、氣候變化）等。地理信息的這種動態(tài)變化的特征，一方面要求地理信息的獲取要及時，并定期更新；另一方面要從其自然的變化過程中研究其變化規(guī)律，從而作出地理事物的預(yù)測與預(yù)報，為科學(xué)決策提供依據(jù)。認(rèn)識地理信息的這種區(qū)域性、多層次性和動態(tài)性變化的特征對建立地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人口、資源、環(huán)境等的綜合具有重要意義。

地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計算機(jī)軟硬件的支持下，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)而建立起來的計算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。因此，地理信息系統(tǒng)具有以下三個方面的特征：

（1）具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力。

（2）以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預(yù)測的能力，并能產(chǎn)生高層次的地理信息。

（3）由計算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計算機(jī)程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務(wù)；計算機(jī)系統(tǒng)的支持是GlS的重要特征，它能使GIS得到快速、精確、綜合地對復(fù)雜的地理系統(tǒng)進(jìn)行空間定位和動態(tài)分析。

二、GIS的組成部分

地理信息系統(tǒng)是一種計算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)，它由信息輸入、存儲、數(shù)據(jù)的分析處理和信息的輸出等基本部分組成，并在計算機(jī)軟、硬件支持下運(yùn)行工作。各種組成在GIS中所起的作用不同，可以分為五個組成部分：

（1）計算機(jī)硬件：指GIS所需要的基本設(shè)備。這些設(shè)備用來存儲、處理和顯示。對象主要是數(shù)字地圖或數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。

（2）計算機(jī)軟件：包括機(jī)器運(yùn)行所需的各種程序及有關(guān)資料，如操作系統(tǒng)、編譯程序、匯編程序、專用程序、GIS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、各種分析程序及使用分冊、說明等。主要作用是完成各種GIS應(yīng)有的操作。

（3）數(shù)據(jù)：GIS研究所需要的各種地理空間數(shù)據(jù)，包括數(shù)字化了的地圖數(shù)據(jù)、經(jīng)過數(shù)字轉(zhuǎn)換的圖像數(shù)據(jù)、分析用的統(tǒng)計數(shù)據(jù)等等。

（4）過程：GIS工作時，為了得到問題的解答而執(zhí)行的一步一步的動作。不少系統(tǒng)在執(zhí)行時，為了方便用戶使用目錄選擇方式，又稱作點(diǎn)“菜單”方式，作哪個動作就點(diǎn)哪項；也有的系統(tǒng)使用命令方式，根據(jù)用戶需要打入命令，由系統(tǒng)完成，可以一個命令做一個動作，也可以一個命令完成一系列動作，也就是命令過程。

（5）專家：了解GIS，知道怎樣使用系統(tǒng)，這是最重要的。有些系統(tǒng)不能被人完全了解，因而不能發(fā)揮出全部作用，更不能進(jìn)一步發(fā)展系統(tǒng)。創(chuàng)造GIS的工作量很大，常以“人年”作為計量工作的單位。

三、GIS的類型

（1）專題地理信息系統(tǒng)：是具有有限目標(biāo)和專業(yè)特點(diǎn)的地理信息系統(tǒng)。為特定的專門的目的服務(wù)，如水資源管理信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)、農(nóng)作物估產(chǎn)信息系統(tǒng)、草場資源管理信息系統(tǒng)、水土流失信息系統(tǒng)、環(huán)境管理信息系統(tǒng)等。

（2）區(qū)域地理信息系統(tǒng)：主要以區(qū)域綜合研究和全面信息服務(wù)為目標(biāo)。可以有不同規(guī)模，如國家級的、地區(qū)或省級的、市級或縣級等為各不同級別行政區(qū)服務(wù)的區(qū)域信息系統(tǒng)，也可以按自然分區(qū)或流域?yàn)閱挝唤^(qū)域信息系統(tǒng)。區(qū)域信息系統(tǒng)如加拿大國家信息系統(tǒng)、美國橡樹嶺地區(qū)信息系統(tǒng)、圣地亞哥縣信息系統(tǒng)、中國黃河流域信息系統(tǒng)等。

（3）地理信息系統(tǒng)工具：它是一組具有圖形圖像數(shù)字化、存儲管理、查詢檢索、分析運(yùn)算和多種輸出等地理信息系統(tǒng)基本功能的軟件包。它們或者是專門研究的，或者是在完成實(shí)用地理信息系統(tǒng)后抽去具體的區(qū)域或?qū)ｎ}的地理空間數(shù)據(jù)后得到的。這些軟件適于用來作為地理信息系統(tǒng)支撐軟件，以建立專題或區(qū)域性的實(shí)用性地理信息系統(tǒng)，也可以作教學(xué)軟件。由于地理信息系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)較高，而且重復(fù)編輯比較復(fù)雜的基礎(chǔ)軟件也造成人力的極大浪費(fèi)，因此采用地理信息系統(tǒng)工具，無疑是建立實(shí)用地理信息系統(tǒng)的一條捷徑。

四、資源與環(huán)境研究中的GIS

進(jìn)入21世紀(jì)，中國的GIS事業(yè)發(fā)展迅速，GIS的作用日益被大眾所認(rèn)識，并蓬勃應(yīng)用到各種領(lǐng)域中。人類正在進(jìn)入以信息技術(shù)和空間技術(shù)應(yīng)用為特征的新型信息時代。作為新興技術(shù)科學(xué)的地理信息系統(tǒng)，從20世紀(jì)80年代末期以來已成為最活躍的信息產(chǎn)業(yè)之一。它涉及到GIS軟件、硬件、數(shù)據(jù)、遙感與航空攝影、制圖、野外數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)交換、系統(tǒng)集成和咨詢等內(nèi)容。其中，軟件是GIS的技術(shù)核心，而從事軟件開發(fā)和系統(tǒng)集成的公司或機(jī)構(gòu)則往往成為GIS產(chǎn)業(yè)的主體。

早期GIS主要應(yīng)用于自動制圖、設(shè)施管理和土地信息系統(tǒng)（LIS），后來逐步擴(kuò)展到資源與環(huán)境管理、森林清查、城市規(guī)劃、市政管理、災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)測、科學(xué)研究和軍事戰(zhàn)略等眾多領(lǐng)域。隨著GIS技術(shù)的成熟，數(shù)據(jù)積累和應(yīng)用環(huán)境的改善，它的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，應(yīng)用程度不斷深化。GIS在資源與環(huán)境研究中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.資源清查與管理

資源的清查、管理和分析是GIS應(yīng)用中趨于成熟而重要的領(lǐng)域，包括土地資源、森林資源和礦產(chǎn)資源的清查、管理，土地利用規(guī)劃，野生動植物的保護(hù)等。資源清查是地理信息系統(tǒng)最基本的職能，這時系統(tǒng)的主要任務(wù)是將各種來源的數(shù)據(jù)匯集在一起，并通過系統(tǒng)的統(tǒng)計和覆蓋分析功能，按多種邊界和屬性條件，提供區(qū)域多種條件組合形式的資源統(tǒng)計和資源狀況分析，為資源的合理開發(fā)、利用和科學(xué)管理提供依據(jù)。

以土地利用類型為例，可以輸出不同土地類型的分布和面積，按不同高程帶劃分的土地利用類型、不同坡度區(qū)內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀、不同巖性引起的土地利用差異以及不同時期的土地利用變化等，為資源的合理利用、開發(fā)和科學(xué)管理提供依據(jù)。又如中國西南地區(qū)國土資源信息系統(tǒng)，設(shè)置了三個功能子系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、輔助決策系統(tǒng)、圖形系統(tǒng)。資源數(shù)據(jù)存儲了1500多項300多萬個。該系統(tǒng)提供了一系列資源分析與評價模型、資源預(yù)測預(yù)報及西南地區(qū)資源合理開發(fā)配置的資料?？衫L制草場資源分布圖、礦產(chǎn)資源分布圖、各地縣產(chǎn)值統(tǒng)計圖、農(nóng)作物產(chǎn)量統(tǒng)計圖、交通規(guī)劃圖、重大項目規(guī)劃圖等不同內(nèi)容的專業(yè)圖件。

2.區(qū)域與城鎮(zhèn)規(guī)劃

城市與區(qū)域規(guī)劃中要處理許多不同性質(zhì)和不同特點(diǎn)的問題，它涉及資源、環(huán)境、人口、交通、經(jīng)濟(jì)、教育、文化和金融等多個地理變量和大量數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理有利于將這些數(shù)據(jù)信息歸并到統(tǒng)一系統(tǒng)中，最后進(jìn)行城市與區(qū)域多目標(biāo)的開發(fā)和規(guī)劃，包括城鎮(zhèn)總體規(guī)劃、城市建設(shè)用地適宜性評價、環(huán)境質(zhì)量評價、道路交通規(guī)劃、公共設(shè)施配置以及城市環(huán)境動態(tài)監(jiān)測等。這些規(guī)劃功能的實(shí)現(xiàn)，是以地理信息系統(tǒng)的空間搜索方法、多元信息的疊加處理、空間分析方法和網(wǎng)絡(luò)分析功能等作為保證的。中國大、中型城市很多，根據(jù)加快中心城市的規(guī)劃建設(shè)，加強(qiáng)城市建設(shè)決策科學(xué)化、現(xiàn)代化的要求，利用地理信息系統(tǒng)作為城市規(guī)劃、管理和分析的工具，具有十分重要的意義。

3.環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測

利用GIS方法和多時相遙感數(shù)據(jù)，可以有效地用于森林火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報、洪水災(zāi)情監(jiān)測和災(zāi)情損失的估算，為救災(zāi)搶險和防洪決策提供及時準(zhǔn)確的信息，例如據(jù)中國大興安嶺地區(qū)的研究，通過普查分析森林火災(zāi)實(shí)況，統(tǒng)計分析十幾萬個氣象數(shù)據(jù)，從中篩選出氣溫、風(fēng)速、降水、溫度等氣象要素、春秋兩季植被生長情況和積雪覆蓋程度等14個因子，用模糊數(shù)學(xué)方法建立數(shù)學(xué)模型，建立微機(jī)信息系統(tǒng)的多因子的綜合指標(biāo)森林火險預(yù)報方法，對預(yù)報火險等級的準(zhǔn)確率可達(dá)73%以上。又如黃河三角洲地區(qū)防洪減災(zāi)信息系統(tǒng)，在ARC/INFO地理信息系統(tǒng)軟件支持下，借助于大比例尺數(shù)字高程模型，加上各種專題地圖，如土地利用、水系、居民點(diǎn)、油井、工廠排放工程設(shè)施及社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計信息等，通過各種圖形疊加、操作、分析等功能，可以計算出若干個泄洪區(qū)域及其面積，比較不同泄洪區(qū)域內(nèi)的土地利用、房屋、財產(chǎn)損失等，最后得出最佳的泄洪區(qū)域，并制定整個泄洪區(qū)域內(nèi)的人員撤退、財產(chǎn)轉(zhuǎn)移和救災(zāi)物資供應(yīng)等的最佳運(yùn)輸線路。

4.環(huán)境保護(hù)及管理

GIS技術(shù)也是進(jìn)行環(huán)境評價、環(huán)境規(guī)劃管理的有力工具。其內(nèi)容包括：環(huán)境監(jiān)測和數(shù)據(jù)收集，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和環(huán)境動態(tài)數(shù)據(jù)庫，建立環(huán)境污染的有關(guān)模型，提供環(huán)境管理的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和報表輸出，環(huán)境作用分析和環(huán)境質(zhì)量評價，環(huán)境信息傳輸和制圖等。

環(huán)境管理涉及人類社會活動和經(jīng)濟(jì)活動的一切領(lǐng)域，一個大中型城市每年收集和監(jiān)測的環(huán)境數(shù)據(jù)可能多達(dá)100萬個，對如此大量的數(shù)據(jù)，應(yīng)使其有效地為環(huán)境管理決策及其他用途服務(wù)。一個地方環(huán)境管理信息系統(tǒng)的功能有：為環(huán)境管理部門提供數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)存儲方法——基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；提供環(huán)境管理的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、報表和圖形編輯方法；建立環(huán)境污染的若干模型，為環(huán)境管理決策提供支持；提供環(huán)保部門辦公軟件；提供信息傳輸?shù)姆椒ê褪侄巍?/p>

例如，上海市環(huán)境管理雅息系統(tǒng)具有如下主要特征：①建立了動態(tài)數(shù)據(jù)庫，可存儲環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)（如包括污染源和環(huán)境質(zhì)量）和其他有關(guān)數(shù)據(jù)（如環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、水文、氣象等），對大多數(shù)環(huán)境管理功能來說，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享；②面向環(huán)境質(zhì)量管理，可以對環(huán)境質(zhì)量狀況的統(tǒng)計、評價、預(yù)測、規(guī)劃以及其他管理提供支持；③為實(shí)現(xiàn)面向污染源的污染控制管理提供支持，可以實(shí)現(xiàn)排污收費(fèi)、排污許可證制度的管理；④為便于用戶使用，系統(tǒng)設(shè)計一個界面友好的窗口菜單系統(tǒng)，使用方便，可以提供不同形式的輸出，包括屏幕顯示、表格打印、圖形繪制、磁盤輸出等，還預(yù)留了遠(yuǎn)程通訊接口。

5.宏觀決策

GIS利用有效的數(shù)據(jù)庫，通過一系列決策模型的構(gòu)建和比較分析，可為國家或區(qū)域的宏觀決策提供科學(xué)依據(jù)。例如GIS支持下的土地承載力的研究，可以解決土地資源與人口容量的規(guī)劃。中國在三峽地區(qū)研究中，通過利用地理信息系統(tǒng)和機(jī)助制圖的方法等多種功能建立了環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，為三峽宏觀決策提供了建庫前后環(huán)境變化的數(shù)量、速度和演變趨勢等可靠依據(jù)。又如，通過水土流失監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的水土流失強(qiáng)度、地質(zhì)巖性、坡度及其他資源與環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，利用圖形疊置等功能和變化的規(guī)律模型，可以進(jìn)行水土流失的預(yù)測，為水土保持方案的編制及實(shí)施生態(tài)環(huán)境治理等提供堅實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為宏觀決策提供依據(jù)。

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