時間：2023-12-29 14:40:39
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系統綜述(systematicreview)又稱系統評價，起源于醫學領域，是指在復習、分析、整理和綜合原始文獻的基礎上進行的二次研究方法［12］，目前已經被廣泛應用于循證醫學(evidence-basedmedicine)［13］，逐步應用于社會學、教育學、圖書情報等領域［14］。系統綜述可被精確區分為兩種類型:(1)定性系統綜述，原始文獻的研究結果被分析與總結，但未經統計學合并;(2)定量系統綜述，又稱元(meta)分析或薈萃分析，應用統計學方法對若干個研究結果進行定量統計合并的過程。在某些不強調或較難實施統計學合并的研究領域，直接將定性系統綜述稱為系統綜述，將其作為一種對某研究問題、主題或現象的可獲得的所有研究進行評價和解釋的方法，目標在于通過一種可信的、嚴格的以及可審計的方法來提供公正的研究評價［15］。信息科學與旅游科學的交叉研究屬于較難實現統計學合并的研究領域，因此本文采用定性系統綜述方法，簡稱系統綜述。本文關于信息科學與旅游的交叉研究的系統綜述研究包含如下步驟:(1)確定研究問題為了全面了解與分析信息科學與旅游的交叉研究現狀，本文確定了如下系統綜述的研究問題:①信息科學研究中面向旅游的研究主要有哪些方面?②旅游研究中與信息科學相關的研究主要有哪些方面?③信息科學與旅游的交叉研究有哪些趨勢?(2)確定文獻搜索策略基于所確定的研究問題，設計如下文獻搜索策略:①搜索工具與數據庫:采用GoogleScholar、IEEEXplore、ScienceDirect;②搜索關鍵字:采用關鍵字組合“tourism”AND(“computer”OR“communicationtechnology①”)，即“旅游”與“計算機”或“通信技術”同時出現;計算機科學與技術是信息科學研究領域中最為活躍的方向之一，計算機科學與技術、通信科學與技術在信息科學研究中具有一定的代表性;經過反復搜索測試，“計算機”與“通信技術”作為關鍵字與“旅游”進行組合搜索，搜索結果能夠較為全面地覆蓋信息科學與旅游的交叉研究，實現本文系統綜述的研究目標;③搜索的時間范圍:2000年之后。(3)文獻搜索按照上述搜索策略分別在3個工具與數據庫進行搜索。GoogleScholar顯示共有54500條結果(2011年12月22日)，其只提供最相關的前1000條;IEEEXplore(搜索字段為“摘要”)共搜索到46條結果(2011年12月24日);ScienceDirect(搜索字段為“題目”或“關鍵字”或“摘要”)共搜索到36條結果(2011年12月24日)。(4)文獻篩選在上述搜索到的條目中，按照表1所示的文獻入選和剔除標準，篩選用于本文系統綜述的文獻。表1所示第一步完成后共有512篇文獻入選。第二步經過多次逐步細化篩選，最終確定用于本文系統綜述的入選文獻共245篇，其中期刊論文158篇，會議論文87篇。245篇文獻來自106種期刊和58種會議，文獻來源分散且涉及領域廣泛，有關文獻來源、作者等的定量分析結果已另文撰寫［16］，本文則側重對系統綜述研究步驟(1)所確定的研究問題的回答。(5)分析與完成報告根據系統綜述研究步驟(1)所確定的研究問題，對入選文獻進行分類、分析與總結。分析結果見下一章節。為了分別回答問題1與問題2，本文需要將入選文獻劃分為旅游研究和信息科學研究兩種視角，分別簡稱為旅游類研究和信息類研究。而事實上，當兩種研究產生交叉與融合，進行上述嚴格區分是較為困難的。為此，本如下處理:(1)按照文獻來源所屬學科范疇進行劃分，如來源于TourismManagement及《旅游學刊》的文獻則劃入旅游類，來源于ExpertSystemswithApplications及《計算機工程》的文獻則劃入信息類;(2)按照期刊載文的學科范疇劃分，如《華東經濟管理》刊載旅游類文章，則歸為旅游類，《北京工商大學學報(自然科學版)》刊載信息技術類文章，則歸為信息類;(3)按照入選文獻的具體內容劃分，一些綜合性期刊無法直接確認屬于哪一類，則閱讀入選文章原文，如果偏重人文社會學視角，則歸入旅游類;如果偏重信息科學及技術視角，則歸入信息類。由此，經管類、電子商務、地理類等期刊歸入旅游類中，測繪類期刊歸入信息類中;兩類分別含有入選文獻147篇和98篇。
綜述結果與分析
1:信息科學研究中面向旅游的研究主要有哪些方面?“面向旅游”并不特指專用于或專門針對旅游的研究，而是指其研究問題由旅游領域而產生，或者旅游是其最為典型的應用。面向旅游的信息科學研究幾乎涉及了信息科學研究范疇的各個方面，而許多研究領域更是體現了信息科學領域較新及較前沿的研究方向與熱點，如表2所示①。面向旅游的信息科學研究中最受關注的研究主題是應用系統、人工智能、地理信息系統、移動應用、推薦系統以及語義網與本體等;而Web服務、虛擬現實、普適計算、計算機仿真也受到了一定程度的關注。下面對表2排序前10的研究主題的進展情況進行詳細闡述。應用系統指面向各種終端設備，如電腦、手機、PDA(掌上電腦)、電話等使用者的可用人機交互系統，也包含網站(Web)應用系統。本文為了強調移動應用和推薦系統兩類特殊的應用系統，在本類研究主題統計中將其排除，另列類別。應用系統研究占據了面向旅游的信息科學研究的較大比重。一方面是因為信息科學向旅游研究中進行滲透的最初方式正是其在旅游行業中的實際應用;另一方面是入選文獻中我國研究占據較大比重且較集中于該類研究。應用系統的相關研究可分為:①戰略設計或實施建議，如航空業信息技術應用戰略與戰術研究［17］，以及非洲撒哈拉以南地區的旅游組織實施電子商務的建議［18］;②技術架構設計，如基于面向服務的體系架構(serviceorientedarchitecture，SOA)的旅游資源信息服務模型研究［19］;③系統設計與開發，如一種智能旅游行程導航系統［20］，以及四川［21］、山西［22］和贛東北［23］等目的地或區域管理信息系統的設計與開發。人工智能是面向旅游的信息科學研究較多采用的方法與技術，可將相關研究分成以下幾個方面:①推理，即采用人工智能推理技術支撐各種應用系統，如基于貝葉斯網的旅游行程推理［24］;②數據挖掘，如旅游突發事件預測預警［25，26］、消費者特征分析［27］、基于機器學習的旅游博客觀點挖掘［28］以及數據倉庫技術在旅游業中的應用［29］;③主體(agent)，如主體旅游者進行數據采集、分析并向旅游者進行旅游推薦［30－32］;④評價，如基于神經網絡的上海旅游可持續發展能力評價［33］;⑤決策支持，如旅游目的地選擇決策支持系統［34］。旅行活動是一種人地關系，地理信息是設計與開發各種旅游應用系統的重要信息資源，地理信息系統就是為這些應用系統提供地理信息使用接口的重要支撐系統。個性化目的地推薦系統［35］、基于短信服務的餐館推薦系統［36］、導航系統［20］、位置服務系統［37］、旅游資源監控預警系統［38］以及古建筑信息系統［39］等應用系統都離不開地理信息系統的支撐。上述“應用系統”主題研究中，幾乎所有面向目的地與區域的管理信息系統的設計與開發都離不開地理信息系統。有關旅游地理信息系統本身的研究也較為活躍，如雅安市WebGIS(萬維網地理信息系統)的實現研究［40］、基于WebGIS的旅游地理信息系統研發［21］以及泰山三維(3D)地理信息系統的研發［41］。移動通信技術，特別是移動終端技術的快速發展，使得面向旅游者手持終端(如手機、PDA)的各種移動應用得到了迅猛發展。相比較于傳統的計算機應用，移動應用較好體現了旅游以“人為中心”而不是計算機為中心的理念。相關研究主要集中于面向旅游者服務的信息推送與搜索［37］、導航［42，43］、實時路線及目的地推薦［34，36，44，45］;并向普適計算的方向進行擴展，如手機電子門票［46］、基于全球定位系統的車輛監控與導航以及手機與環境之間的交互游戲［47］等。除了面向旅游者服務外，移動應用研究還包含面向旅游研究者、旅游公共管理與服務部門以及旅游企業的旅游行為數據采集與分析，如可通過基于手機數據的散客流分析，對目的地住宿的可容納量進行估算［48］。移動應用中與位置信息相關的應用也被稱為位置服務，如位置信息服務、導航以及實時路線推薦等。推薦系統是為解決互聯網“信息過載”問題而提出的一種個性化服務，幫助用戶從大量信息中發現其可能感興趣的或者滿足其需求的資源，如信息、服務以及商品等，并自動生成個性化推薦［49］。目前，推薦系統在旅游中的典型應用為旅游行程規劃，可面向旅游電子商務用戶［50］，也可面向互聯網用戶［4，51，52］;可規劃旅行的時間、地點以及活動等全套行程規劃［4，51－53］，也可推薦旅游目的地［35］、餐廳［36］以及住宿［54］等。推薦系統主要采用人工智能［50］、語義網［24，53］、移動應用［36，45］、定位與地理信息系統［36］等技術。相關研究還涉及用戶個性語義模型［55］、系統架構設計［56］等方面。語義網(semanticWeb)是傳統網站的一種擴展。在語義網中，信息具有明確的含義———語義，人類語言與機器語言之間能夠相互理解，機器能夠自動地處理和集成網上對于人而言可用的信息，使得人與機器之間的交流變得像人與人之間交流一樣順暢。本體(ontology)是用來描述網絡文檔中術語的明確含義及其之間關系的技術，能夠實現語義網信息處理的自動化，提高網站搜索的準確性以及網站服務質量［57］。旅游領域是語義Web與本體研究的問題來源與典型應用對象，如基于語義Web與本體技術的旅游中小企業間信息交換［58］、動態生成客戶供給的客戶關系管理［59］、旅游網站信息系統［60］、旅游目的地管理系統［61］以及旅行推薦系統［24，30，53，54，56］。這些系統能夠對旅游領域知識進行本體表達，從而集成對于用戶有用的或者滿足用戶需求的語義信息;其中，旅游知識域的本體表達［62］、行程規劃的語義信息推理［24］是實現這些系統的關鍵技術。Web服務(Webservices)是Web上數據和信息集成的有效機制，是解決Web上各種應用系統高維護與更新代價的最為合理的解決方案［57］。因此，Web服務在旅游中主要用于信息集成、交換以及系統之間的互操作［63，64］。Web服務技術對于旅游目的地管理而言非常重要，能夠實現旅游目的地營銷系統與旅游企業之間以及目的地旅游企業之間的異構數據交換、共享以及集成［65］。Web技術還是Web推薦系統的重要技術之一，能夠獲取推薦系統所需的動態與實時的萬維網數據［52］。虛擬現實技術主要用于旅游目的地、景區、景點的市場營銷。國內的相關研究集中于旅游目的地、景區及景點等的虛擬展示，如西安市360度全景虛擬旅游系統［66］、北京妙峰山古建筑群的網絡虛擬漫游系統［67］、村鎮民俗旅游資源的立體展示［68］。鄭鵬等認為這是一種旅游產品的虛擬試用體驗［69］。而國外的相關研究則側重于游客的現場體驗，特別針對歷史文化遺產與遺跡，如意大利的PEACH(personalexperiencewithactiveculturalheritage，個性化體驗活動的文化遺產)項目針對提升游客在博物館對于文化遺產的體驗［70］以及馬來西亞凱利城堡(Kellie’sCastle)的虛擬旅游原型研發［71］。虛擬現實技術在旅游中的應用還包含了旅游開發與遺產保護，如十三陵景區的虛擬復原［72］。普適計算模式下人們能夠在任何時間、任何地點、以任何方式進行信息的獲取與處理。由于移動終端設備及其應用的發展，普適計算在旅游研究中非常活躍，如一種面向移動終端的基于旅游本體的信息廣播與推送方法研究，用以解決傳統移動終端對于旅游者需要花費昂貴的“漫游”網絡連接費用以及需要主動獲取信息等問題［73］;一個面向德國雷根斯堡(Regensburg)游客的移動終端游戲的設計與應用，游客可以通過在空中晃動手機來與游戲中的歷史人物溝通，該游戲以一種有趣的方式向游客介紹雷根斯堡的歷史［74］。普適計算是我國目前形成研究熱點的物聯網應用的基礎理論與技術之一。計算機仿真技術研究中面向旅游的研究包含基于概率統計方法對上海旅游服務系統顧客滿意度進行仿真［75］以及基于系統動力學方法對新度假制度對城郊旅游的影響進行仿真［76］等。
問題2:旅游研究中與信息科學相關的研究主要有哪些方面?旅游研究中與信息科學方法與技術相關的研究范圍較為廣泛，表3顯示本文入選文獻中歸入旅游類的研究主題共有43種①。其中最受關注的研究主題是電子商務、網站評估以及在線消費者行為。人工智能、移動通信、地理信息系統等信息科學方法與技術在旅游中受到了相應重視。旅游網站空間、系統評價、網絡營銷、應用系統以及正在大范圍普及的Web2.0互聯網應用模式也受到了旅游研究的重視。信息科學領域中的某些前沿研究也在旅游研究中得到了關注，如計算機仿真、推薦系統、Web服務、語義網與本體。進一步對表3各類主題的文獻內容進行剖析與歸納，可以得到以下旅游研究中與信息科學方法與技術相關的6個研究范疇:信息技術對旅游的影響研究主要包含信息技術對旅游產業的影響與信息技術在旅游中的應用影響兩個方面。其中，信息技術在旅游中的應用影響又分為現狀研究、作用研究、影響因素研究等方面。信息技術對旅游產業的影響主要體現在其對傳統旅游產業價值鏈的重構上，集中表現于電子商務對旅游產業的影響［77］、新型電子中介(供應商、互聯網門戶網站、拍賣網站、數字電視、移動商務等)對傳統電子中介(計算機訂座系統、全球分銷系統等)的影響［78］、信息技術對分銷渠道的影響［79］。信息技術在旅游中的應用現狀研究主要側重于旅游企業，如電子商務在北京旅游企業中的應用現狀［80］、土耳其旅行社對互聯網的使用情況［81］、愛爾蘭旅游中小企業和鄉村微型住宿業對信息技術使用情況的分析［82］、南非中小旅游企業對于信息技術使用的狀況研究［83］.信息技術對旅游的作用研究既包含旅游企業整體層面，如信息技術對埃及中小接待企業發展的積極作用［84］、知識管理對于澳大利亞旅游業的作用［85］等;又包含旅游企業的某項具體功能，如信息技術應用對于泰國酒店運營效率的作用［86］;還包含旅游資源開發與保護方面，如計算機技術對于泰國古建筑重建的重要作用［87］。信息技術應用的影響因素研究對于旅游業如何有效應用信息技術而言是非常重要的。相關研究包含:①電子商務的應用影響，如泰國旅游企業應用電子商務的影響因素［88］、酒店業應用電子商務的影響因素［89］;②網絡營銷對旅游企業的影響，如互聯網廣告對旅行社運營的影響［90］;③旅游企業對技術應用的態度，如希臘旅行社對互聯網技術的使用情況與態度［91］;④旅游者對信息技術使用的態度，如游客在度假時是否愿意使用基于技術的信息［92］、影響旅游者使用互聯網進行旅游規劃的因素［93］。目前，信息技術在旅游中的應用模式研究主要集中于電子商務模式、網絡營銷以及Web2.0。電子商務模式的相關研究有區域旅游電子商務開發計劃研究［94］、旅游電子商務模式現狀與趨勢研究［95］、旅游電子商務模式［96］以及運營模式研究［97］等。網絡營銷是除了電子商務之外信息技術在旅游中最主要的應用模式。網絡營銷研究多圍繞網站展開，如英國農村接待企業網站營銷現狀研究［98］、塞爾維亞旅游網站網絡促銷現狀和形式研究［99］、美國旅游官方網站網絡營銷使用分析［100］、旅游目的地營銷組織網站的客戶需求研究［101］。此外，在線葡萄酒旅游［102］以及在線客戶關系管理［103］都是一種網絡營銷方式。隨著互聯網技術的發展，Web2.0作為一種新型的互聯網應用模式受到了旅游領域的高度關注。相關研究可以分為如下幾個方面:①營銷，即基于Web2.0的網絡營銷方式，這是目前旅游研究領域最為關注的方面，如Web2.0對克羅地亞旅游產品的營銷作用研究［104］、博客對于旅游市場營銷的中介作用［105］;②旅游者行為與服務，如Web2.0下網絡旅游消費行為模式及旅游網站應用研究［106］、基于Web2.0的用戶個性化定制研究［107］以及基于人工智能技術的微博“旅游情感”數據挖掘［108］;③網站分類，如Web2.0旅游網站的分類機制研究［109］。此外，面向產業價值網絡的四川旅游信息資源整合推進模式和機制是一種信息技術在旅游中應用模式的有效探索［110］。網站評價是信息技術應用評價研究中最主要的內容［111］。從評價對象上看，相關研究涉及官方旅游網站［112］、目的地營銷組織網站［113］、各國及地區旅游網站［114－116］;從評價內容上，包含有效性評價［112］、可用性評價［114，117］、使用分析［118］、功能分析［113，119］、網站設計［116，120］、網站旅游本體分析［121］、游客價值［116］以及網站訪問者分析［119］等;從評價方法上有調查法［114］、啟發式方法［115］、數據包絡分析法［122］、內容分析法［113］、網站日志分析法［118］、領域本體分析法［121］等。隨著移動通信技術的發展，移動應用在旅游領域得到了廣泛應用，針對移動應用系統的評價研究也受到研究者的關注，如從用戶角度對移動應用進行評價［123］、各種移動旅游者指南功能與可用性評價［124］。較傳統旅游研究對象，如旅游資源、旅游企業以及旅游者等，信息社會視角的旅游研究對象發生了擴展，如從旅游者的地理時空變化擴展到了在線旅游者行為變化，從旅游資源的空間格局擴展到了旅游網站的網絡結構等。在線旅游者行為研究中最受關注的是消費行為研究，如消費影響因素與滿意度［125］、忠誠度與推薦行為［126］、在線分享行為［127］。隨著社會網絡的形成，在線旅游者的情緒研究得到關注，如通過旅游者在論壇、博客(微博)上的評論分析旅游者情緒［3，108，128］，相關方法包含內容分析［3］、統計與語言學分析［128］、人工神經網絡方法［108］以及數據挖掘技術［127］等。一項研究還將旅游者的博客進行了計算機可視化，用來輔助其他旅游者的旅行計劃［129］。此外，旅游目的地營銷組織網站的旅游者在線行為也受到研究者的關注［101］。目的地地理尺度的旅游網站空間結構也受到研究者的關注，主要包含方法研究與案例研究。方法研究有統計方法［130］以及網絡拓撲圖方法［131－133］等;案例包含歐洲［131］、意大利厄爾巴島［132］以及河北省［134］等。旅游虛擬社區是社會信息化背景下形成的新型社區，部分旅游研究者對其給予了關注，如針對具有中國文化背景的芒果社區網(Mango)的綜合性研究［135］。社會信息化下的旅游研究方法包含兩個方面的含義。一是指傳統旅游研究方法可借助社會信息化背景進行擴展，如網絡調查方法［1，136］擴展了傳統現場發放問卷的調查方法;基于射頻識別(RFID)與全球定位系統(GPS)技術的追蹤系統擴展了傳統旅游者游憩行為問卷調查方法，并提高了數據的精度［137，138］;遙感與地理信息系統(RS＆GIS)技術可提高旅游資源監測的準確性［139］等。二是指旅游研究方法對于信息科學方法與技術的借鑒。人工智能是旅游研究中采用最多的信息科學方法與技術，其在旅游研究中的應用可以分為以下幾個方面:①需求預測，如基于人工神經網絡的西班牙巴利亞利群島旅游時間序列預測［5］、遺傳算法在旅游需求預測中的應用［140］、模糊時間序列及灰色理論在短時間序列旅游需求預測中的應用［141］以及人工智能方法與其他預測方法的比較［142］;②在線行為分析，如基于機器學習(machinelearning)的在線消費者行為數據挖掘［127］;③基于主體(agent)的旅游系統仿真研究，采用人工智能研究領域的重要分支———多主體系統(multi-agentsystem，MAS)對多層面、多地理尺度旅游系統進行計算機仿真，探索旅游主體之間的相互作用與規律，如基于多主體的旅游空間結構演化研究［143］、旅游者在目的地［144］以及景區范圍的動態性研究［6］。計算機仿真方法與技術在旅游研究中的應用也受到了旅游研究者的關注，具體研究包含以下幾個方面:①預測，如旅游收入預測［145］;②旅游經濟研究，如區域旅游經濟系統動力學分析［146］;③旅游主體行為研究，如上述人工智能研究中基于主體的旅游系統仿真研究［6，143，144］。地理信息系統(GIS)是信息科學與地理科學的交叉研究領域，作為旅游研究的一種研究方法或工具，主要被用于旅游資源評價［147，148］。隨著移動終端設備在旅游者中的普及，旅游研究者對移動應用的相關研究給予了較大關注，如上下文適應的移動應用體系框架設計［149］、上下文相關的信息推動服務系統設計［150］以及用于博物館導游的多媒體技術研究［151］。語義網與本體是信息科學的前沿領域，但由于其對于提升面向旅游者的網絡服務質量具有非常重要的作用，也受到了旅游研究者的關注，如用于搜索引擎的旅游域語義表示研究［152］。智能系統作為信息科學的前沿領域，在旅游研究中也受到了關注，除了綜述性研究外［153］，還出現了有關智能系統設計方面的研究［154］。應用系統的規劃建議與系統結構設計是旅游研究者較為關注的信息技術研究，如基于知識管理視角的目的地管理系統設計［155］。而其中以我國的相關研究為最多，如贛東北網絡旅游信息系統研究［23］、上饒市旅游資源信息系統［156］。數字旅游是一種典型的旅游與信息技術的綜合叉研究主題，在我國旅游研究領域受到了關注，既包含了偏重技術的研究，如數字旅游的體系框架［157］，也包含了圍繞數字旅游系統建設的保障體系研究，如相關政策法規方面的研究［158］。
問題3:信息科學與旅游的交叉研究有哪些趨勢?盡管信息科學與旅游的交叉研究在近12年間經歷了快速發展，但其仍然屬于新興交叉學科，其發展需要相關學者更為廣泛與深入的探索研究。在本節，筆者在對最近12年信息科學與旅游的交叉研究進行系統整理的基礎上，通過捕捉旅游類與信息類研究共同關注的研究主題(表4)，以及基于筆者對信息科學以及旅游研究趨勢的把握，找到信息科學與旅游交叉研究中的研究重點，其反映了兩類科學的交叉發展趨勢，或者研究者們重新認識某些對該交叉領域的發展來講非常重要的問題。以下分別對它們進行闡述:人工智能方法與技術是信息技術發展的高級階段，研究如何應用計算機的軟硬件來模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術，涉及知識表示、自動推理和搜索方法、機器學習和知識獲取、知識處理系統、自然語言理解、計算機視覺、智能機器人、自動程序設計等方面的研究內容。盡管目前人工智能在旅游中的應用以旅游需求預測最為成熟，然而其相關理論、方法與技術并沒有在旅游領域中得到充分應用。如何充分利用人工智能方法與技術來有效處理與使用旅游數據、信息與知識，深入挖掘旅游者、旅游公共管理與服務部門以及旅游企業的特征、存在的問題并進行決策支持，是信息科學與旅游科學交叉研究中較為迫切與前沿的問題。語義網與本體研究是信息科學領域的前沿領域，是海量網絡信息之間相互理解的基礎。互聯網的發展使得傳統面向旅游者的“線下”服務擴展至“線上”，包含以傳統計算機為中心的和以新興各種移動終端為中心的“線上”服務，“線上”服務質量對于信息時代的旅游者體驗是非常重要的。基于語義網與本體技術的旅游推薦系統正是提升網絡服務質量的有效方法與工具，如何將語義網、本體技術以及旅游推薦系統進行理論、方法以及應用上的有效集成，使其對旅游者具有實際應用價值，是信息科學與旅游科學交叉研究中的另一個前沿問題。普適計算是我國目前形成研究熱點的物聯網應用的基礎。隨著移動終端設備及其應用的發展，傳統以計算機為中心的網絡服務擴展至以移動終端—旅游者為中心，基于普適計算模式的連接物與物、人與物、人與人的物聯網以及各種移動應用系統在旅游研究與實際應用中得到了重視。然而，無論是普適計算還是物聯網，在信息科學研究中都是前沿領域，存在許多未解問題，因此，普適計算以旅游領域為問題域或典型應用，將同時有助于其本身以及旅游問題的解決。
【 關鍵詞 】 地理信息科學；數字地球；云計算；空間計算；時空；高性能計算；地理信息網絡基礎設施
1 引言
“唯一不變的是變化本身”——肯尼迪。在全球化和人類活動地域擴張的21世紀，理解變化變得越來越重要（Brenner 1999； NRC 2009b）。這些變化在一定的空間范圍內發生，這個范圍可以小到個人或周圍的小空間，也可以大到整個地球（Brenner 1999）。我們用時空維度來更好地記錄空間的相關變化（Goodchild 1992）。為了理解、保護和改善我們的生活環境，人類已經積累了約十萬年或更長時間發生的變化的寶貴記錄。這些記錄通過各種傳感技術獲得，這些傳感技術包括我們人類的視覺、觸覺和感覺，以及最近發展的衛星、天文望遠鏡、原位傳感器和傳感器網（Montgomery and Mundt， 2010）。傳感技術的進步極大地提高了記錄的精度和時空范圍。總的來說，我們已經積累了EB級的記錄數據，而且這些數據集每天以PB級的速度在增加（Hey， Tansley and Tolle 2009）。
云計算的出現為解決地理科學的挑戰，即能夠靈活訪問廣泛集中的、實體化的以及負擔得起的計算機資源，帶來了可能的解決方案（Cui et al.， 2010； Huang et al.， 2010）。21世紀的地理空間科學與所描述的密集問題可以受益于最新的云計算框架，并充分利用時空原理以優化云計算。要抓住云計算和地理空間科學之間的內在關系，我們引入了空間云計算：a）解決地理空間科學中的4個密集問題；b）促進實施和優化云計算匯集、彈性、按需以及其他特點。
2 空間云計算（Spatial Cloud Computing （SCC））
云計算正在成為下一代的計算平臺，政府機構正在促進它的使用以降低啟動、維護和能源消耗成本（Buyya et al.， 2009； Marston et al. 2011）。結合地理空間科學，幾個試驗性的云計算項目正在諸如FGDC、 NOAA和 NASA等聯邦機構內實施。商業機構，如微軟、亞馬遜和ESRI正在調研如何在云計算環境中操作地理空間應用，了解如何最好地適應這個新的計算模式。早期的調研發現云計算不僅能夠幫助地理空間科學，而且能夠采用時空原理進行優化以最好地使用分布式計算資源（Yang et al.， 2011）。地理空間科學問題具有強時空約束和原則，能夠通過系統地考慮通用時空規則來獲得最好的答案（De Smith 2007； Goodchild 1990； Goodchild et al.， 2007； Yang et al.， 2011b）：1）物理現象是連續的，數據表示在時空上是離散的；2）物理現象在空間、時間和時空關系上是異構的；3）物理現象在局部地理域上是半自治的，并且能夠被分割和合并；4）地理空間科學和應用問題包括數據存儲、計算/處理資源、物理現象和用戶的時空位置；上述四種位置的相互作用隨空間分布強度愈發復雜；5）時空現象越接近越相關（Tobler' first law of geography）。
一個支持地理空間科學的云計算平臺應該利用上述時空原則和限制，以便以一種時空形式更好地優化與使用云計算，而不是設置限制條件和重新設計應用架構（Calstroka and Waston 2010）。
時空云計算涉及地理空間科學驅動的計算規范，通過將分布式計算環境應用于地理空間和其他科學發現，其能夠被時空原則所優化。
空間云計算框架包括物理計算基礎設施、分布在多個區域的計算資源，和用來管理為終端用戶提供服務的資源的空間云計算虛擬服務器。
空間云計算可以用一個架構來表示，這個架構包含物理計算基礎設施、分布在多個區域的計算資源，以及一個管理為終端用戶提供服務的資源的空間云計算虛擬服務器。
空間云計算環境的核心組件主要通過結合時空原則的SCCM來支持地理空間科學，以尋求計算資源的優化。基于傳統空間云計算平臺和核心GIS功能是能夠實現的，例如動態重投影和空間分析。本地用戶和系統管理員通過SCCM管理接口，能夠直接訪問私有云服務器，云用戶能夠通過空間云門戶訪問云服務。還需要進一步研究IaaS、PaaS、SaaS和DaaS環境在云計算與地理信息科學兩方面可用的一致性。在下一節中，我們使用四種有代表性的應用來說明四種密集的問題。
3 空間云計算應用
為說明云計算如何能潛在解決四個密集問題，我們選擇了四個科學和應用場景來分析這些問題、時空原則和潛在空間云計算解決方案間的內在聯系。
3.1 數據密集型
地理空間科學中的數據密集型問題至少可以總結為三個方面：1）利用專門的投影和地理坐標系統，多維地理空間數據在二維以上空間表示；2）諸如衛星觀測、照相獲取、或者模型模擬，會收集或產生海量多維數據；3）數據的全球分布。許多數據密集型的應用訪問和數據整合，因此，大數據可能在快速計算機網絡中傳輸，或者通過組合技術實現最小傳輸。
為解決這些數據密集型問題，我們開發了一種DaaS——分布式的目錄和基于空間云計算的門戶，來發現、訪問、使用地理空間數據。這個DaaS基于Microsoft Azure， Amazon EC2和 NASA 的地理空間社區的云服務上正在進行開發與測試。
空間云計算可考慮擁有和使用數據、服務、計算和終端用戶的位置、能力、容量和質量等信息并予以優化，當然是在計算、地理空間科學和應用使用時空原則的情況下。
3.2 計算密集型
計算機密集型是地理空間科學需要解決的另外一個問題。在地理科學元素中，在信息/知識的數據挖掘、參數提取和現象模擬應用中計算密集型問題愈發突出。這些問題包括：1）地理空間科學在建模和分析方面天然是耗費計算資源的；2）參數提出需要運行復雜的地球物理算法，以從海量觀測數據中獲取現象值（Phenomena Values），這個復雜的算法運算使得參數提取更具有計算密集型特征；3）當考慮到地球系統的所有動態參數時，模擬地理空間現象是非常復雜的。周期性的現象模擬密集計算的不斷循環，高性能計算機常用來提升此類計算速度。更重要的是，現象處理的時空原則可用來優化分布式計算單元的組織，以實現時空科學模擬和預測（Govett et al.， 2010； Yang et al.， 2011）。這些原則對于實現數據挖掘、參數提取、現象模擬的云計算來優化計算資源也是很關鍵的（Ramakrishnan et al. 2011； Zhang et al. 2011），主要通過：1）利用動態需求和能力，為計算工作選擇最匹配的計算單元；2）并行化操作單元以降低這個處理時間或提高整個系統的可操作性，3）利用更加匹配的工作、計算應用以及存儲與網絡狀態，優化整個云操作性。由于科學算法的多樣性和動態性，最好的實現平臺是PaaS和IaaS。
3.3 并發訪問密集
互聯網的發展和“在任何地點、任何時間將正確信息提供給任何人”的理念，使得基于位置的地理空間服務流行開來（Jensen 2009），并允許數以千萬計的用戶并發訪問系統（Blower 2010）。例如，Google Earth通過其SaaS支持數百萬互聯網用戶并發訪問。這些并發密集型訪問在某一時間（例如2011年3月日本海嘯和地震期間）非常密集，而在另外時間則很少。為更好地滿足這些并發訪問，空間云計算需要彈性調用更多的來自不同區域的服務進程來應對訪問峰值。
實驗證明計算進程越多，性能越高。彈性自動提供和釋放計算資源允許我們共享其他無并發訪問峰值的應用的計算資源，以應對當前的并發訪問峰值。
3.4 時空密集型
為更好地理解過去和預測未來，一些被收集的地理空間數據是基于時間序列的，將已有的觀測數據進行時間序列的重建工作也已實施。時空密集型的重要性體現在時空索引（Theodoridis and Nascimento， 2000； Wang et al.， 2009）、時空數據建模方法（Monmonier， 1990， Stroud et al.， 2001）、地球科學現象關聯分析（Kumar 2007）、颶風模擬（Theodoridis et al.， 1999）以及計算機網絡技術（在傳輸負載與拓撲復雜性上飛速發展）（Donner et al.， 2009）之上，面臨著的挑戰也來自于這些。
針對數據采集，不同的路徑傳感器、照相機以及公眾探測技術用來獲取實時的交通狀態信息（Goodchild 2007）。已存在的路徑連接和節點也被添加進來作為基礎數據。模型模擬在高性能計算環境中進行。不像靜態路徑規劃可利用Dijkstra算法實現，近實時的路徑規劃則不能如此（Cao 2007），我們不得不針對每一個路徑規劃請求進行準實時的計算。此復雜性給計算和地理科學帶來很大的挑戰。由于路徑規劃請求的動態特點，我們不能為應對最大量的用戶而去維持最大的計算能力，通常我們不需要全部的計算能力。云計算提供的彈性與按需特征能夠用來解決這個問題，PaaS最適合這種應用。
4 機遇與挑戰
這篇論文羅列了21世紀地理空間科學面臨的諸多巨大挑戰：數據、計算、并發和時空分析密集特征。我們論證采用空間特征的云計算的最新進展能夠為解決這些巨大挑戰提供潛在的解決方案。
時空云計算的成功依賴許多因素，例如時空云計算在能夠采納云解決方案的地理空間科學家中的推廣，在能夠采納時空原則進行設計、建設和部署云平臺的計算科學家與工程師中推廣。我們列舉了幾個方面，包括：
4.1 時空原則挖掘和提取
地理空間現象在時間和空間上不斷變化，利用四維或更多維去表示或描述其演變是可能的。我們已建立了歐幾里德和其他空間去描述這些現象。由于現象的復雜性和多維的龐大，我們力圖簡化維度，引入現象的特征或模板去幫助更好地在理論和計算環境中表示，使得其具有可計算性。
在地理空間科學中，由于人類活動的擴展和全球化，一些表示方法需要重新定義。例如，我們需要整合陸地區域、海洋和大氣進程以更好地理解氣候變化。另一方面，我們需要更好地描述地理空間現象如何影響我們的生活。這些時空關系幫助我們形成更好的時空原則，開發多維狀態下的時空案例。橫向應用需要多領域的不同背景的科學家進行合作。社會上，跨領域和地域的處于分散狀態的科學家合作是一個巨大挑戰。
4.2 重要的數字地球與復雜的時空科學及應用
Digital Earth要求將我們星球的數字信息進行整合，并開發出地理空間問題的解決方案。理解可預知的模式并提供特定環境下的解決方案，這是非常必要的。解決這些問題不僅為人們提供需求便利，而且從長遠看能夠改善人們的生活質量。
為此，需要研究：a）辨明具有較大影響的基礎性的應用，以及需要的計算支持；b）結合可獲取的分布式計算能力，分析應用中的四個密集型問題；c）通過考慮云計算能力和時空需求，擴展或指定數學和概念模型到計算機模型，以實現應用的可計算性；d）為決策者和其他最終用戶解決或提出問題；e）通過改進傳感器技術、數據處理算法、數據結構和模型模擬以改善應用；f）總結經驗教訓，優化通用云計算技術。
4.3 支持空間云計算（SCC）特征
空間云計算嚴重依賴計算基礎設施的狀態，除了工程研究和計算基礎設施特征的可用外，網絡、CPU、RAM、硬盤、軟件許可和其他資源的使用/狀態，對于優化使用時空原則的云計算環境也是重要的。
在調研面向解決四種密集型地理空間問題的云計算特征工作中，需要進行擴展研究以更好地理解計算基礎設施和應用的時空特性，應用和計算資源的優化調度也是關鍵的（Mustafa Rafique et al. 2011）。
4.4 安全
云計算公司通常會使用授權和認證技術來保護用戶隱私，云服務提供商確保其基礎設施安全并擁有可行的保護用戶數據與應用的解決方案是必須的。美國聯邦首席信息官（The US Federal CIO）正努力合并安全訪問與授權成為統一功能，這計劃為三個步驟（FEDRAMP 2011）：a）安全需求底線；b）持續監控；c）潛在訪問與授權。
（注：本文譯自《國際數字地球學報》International Journal on Digital Earth）
譯者簡介：
翟永（1969-），男，碩士，高級工程師；研究方向：計算機網絡、服務器和空間數據庫系統集成以及安全保密技術。
劉津（1989-），女，學士，助理工程師；研究方向：空間數據庫管理和地理信息管理系統集成。
關鍵詞：地理信息系統；教學方法；教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）24-0118-02
一、引言
地理信息系統（簡稱GIS）與地理學、地圖學、測繪科學、遙感科學與技術、計算機科學、數學密切相關，同時涉及土地科學、資源學、環境科學、城鄉規劃等學科知識，是一門典型的交叉型學科，同時也是一門應用性很強的學科。隨著GIS技術在眾多領域的應用，對具有創新能力和解決實際問題能力的GIS專業新型人才的需求也在不斷增長，而現有的高校GIS專業課程的教學現狀還不能滿足社會對GIS專業人才的特殊需求。因此，對高校GIS專業課程的教學改革與實踐研究就顯得尤為必要和迫切了。
二、高校GIS專業課程教學現狀與存在的問題
近年來，隨著地理信息系統的快速發展，我國人才市場供求矛盾顯得尤為突出，一方面是社會對高層次人才的大量需求，另一方面是高校輸送的GIS專業畢業生社會實踐能力不強。GIS專業是應用性很強的專業，地理信息系統本科專業是以培養應用型人才為主，GIS專業課程的教學質量高低直接關系到通過高等教育培養的專業人才能否適應當前社會發展的需求。由此，為了更好地適應社會發展的需求，為社會輸送優秀人才就要不斷深化GIS專業課程的教學改革。
1.教育理念落后。目前高校GIS專業課程所采用的教學模式仍是傳統的講授模式，注重對學生理論知識的傳授，忽略了GIS專業的應用性特點，缺乏對學生實際操作能力的重視，忽視了對學生綜合能力的培養。不同的教學方法適用于不同的專業課程，在教學活動中引入適合本專業特點的教學方法，會起到事半功倍的效果，教學質量也會有大幅的提升。而GIS專業應用性很強的特點也要求教師在教學方法上有所改進。
2.實踐教學缺乏。實踐教學是一個較為復雜的教學活動，一般指教學活動中的實驗、設計、實習、實踐等，是高等教育教學的重要組成部分，也是GIS專業自身特點的要求。GIS專業作為一個應用性十分強的專業，通過課程設計、模擬實訓、社會調查、畢業實習、畢業論文等具體的實踐環節，能夠提高學生的學習興趣，培養學生自主學習的能力，培養學生分析、解決問題的能力以及創新能力。但是目前許多高校在課程設計上實踐課的課時偏少、對實踐教學投入的經費少等原因，雖然經過了多年的摸索實踐，基本上形成了完整的體系，但實踐環節還是顯得十分薄弱。
3.教學手段運用單一。多媒體和網絡技術能夠提供圖文、聲像并茂的多種感官刺激，能夠創設形象、直觀的交互式學習環境，激發學生的學習興趣，提高教學質量，同時還能提供大量的信息資源。如果能夠運用這些網絡資源和多媒體手段，不僅有利于學生主動發現、主動探索精神的培養，還有利于學生認知結構的形成與發展。但目前在高校地理信息系統專業的課堂教學中，基本上采用PPT講授的方法，對于其他多媒體技術和網絡資源的使用還很少。
4.教學考評模式簡單。地理信息系統是一門應用領域十分廣泛的學科，是以培養應用型人才為主，因此教學考評模式不能延用傳統的考核模式，應更多地強調學生在學習過程中的變化與發展，提高分析問題、解決問題的能力；提倡開卷、閉卷多種評價手段，理論實踐多元評價目標；注重激勵性評價，培養學生的自信心和自尊心。但目前許多高校GIS專業教學評價模式仍以單一的筆試成績來評價所有學生，教學考評模式過于簡單，不能真實、全面地反映學生的學習成績。
三、地理信息系統專業課程教學改革措施
1.注重案例教學。案例教學法是指利用已有的案例作為個案讓學生分析和研究，在此基礎上提出各種解決問題的方案，從而提高學生分析、解決問題的能力的一種教學方法。案例教學作為一種行之有效的教學法已被廣泛引入我國高校課堂。GIS專業課程具有應用性很強的特點，把案例教學引入課堂，能夠提高學生理論水平與實踐能力，培養學生理論聯系實際分析問題、解決問題的綜合能力，從而提高教學效率，提升教學質量。
2.加強教學實踐環節。教學實踐是地理信息系統專業課程教學的重要環節，計算機類課程是GIS專業的基礎課，注重理解計算機原理和運用計算機軟件，提高實際操作能力，如C++語言課程的上機操作。GIS的核心課程也要求學生掌握各種GIS軟件的操作，這些都需要在機房上機操作。實踐教學環節是對理論教學的補充與深化，能夠使學生熟練掌握arcgis、ERDAS等軟件，也是對學生應用能力的培養。同時，野外考察實習也是GIS專業必不可少的實踐環節，是對校內實踐課程的補充，其目的是使學生更深層次地理解基本理論，掌握基本地理信息的野外采集與表征方法，為GIS中空間信息的收集、處理、表達與分析打下堅實的基礎。除此之外，讓學生參與科研也是一種很好的實踐教學，教師根據情況可以讓學生參與教師本人或其他教師的科研項目，讓學生從實踐中學習，這樣不僅能對所學理論知識融會貫通，還能培養學生解決實際問題的能力。因此，高校地理信息系統專業在課程的設計方面應適當加大實踐操作環節，對于掌握理論課所講授的基本內容，提高學生的實際動手能力、培養學生的創新思維，都具有十分重要的意義。
3.積極運用網絡資源與多媒體手段。20世紀90年代以來，隨著計算機技術和現代信息技術的快速發展，網絡資源及多媒體手段已廣泛應用于教育領域的各個方面。在傳統教學中難以精確描述、學生難以充分理解的抽象內容通過多媒體手段能予以較好解決。地理信息系統技術的發展之迅速，意味著GIS專業的師生不斷更新知識才能保持專業上的技術優勢。Internet上的地理信息系統教育為地理信息系統專業的師生提供了一種重要的學習方式。這些網站介紹了GIS的相關概念和應用、各類數據來源以及處理方式等相關問題。同時，許多著名的GIS軟件生產公司的網址，如ESRI公司，這類網址上包含了軟件產品介紹、軟件包、程序設計技巧、大型數據及軟件免費下載方法等信息。遠程用戶可以直接下載某些GIS程序進行教學演示。除此之外，GIS精品課程也為GIS專業課程教學提供了豐富的精品資源，GIS精品課程的教學資源包括教學大綱、教案、課程教材、實習教材、實習指導書、習題集等，為師生提供了多種可供選擇的學習方式。總之，豐富的網絡資源也為教師和學生提供了一個良好的學習環境，大大優化了教學過程，豐富和完善了教學內容，提高了教學質量。網絡與多媒體的運用使教學效果起到事半功倍的作用，而且也提高了學生的學習興趣，同時也加強了學生綜合素質和能力的培養。
4.強化教學評價改革。地理信息系統是一門理論知識與實踐能力高度結合的課程，注重提高學生對理論知識的把握和實際的操作能力，而傳統的筆試量化評價的考核方式卻不能如實地反映學生的這種能力，因此在量化成績時應采用多樣化的考核方式。這種方法主要包括平時考試+期末考試、機試+筆試。平時成績應以學生參加案例討論、野外實習、交流、問題回答、出勤、課后作業等作為依據；期末考試也應重點考核學生理論聯系實際、分析和解決問題的能力；機試所占比例可達40%，這樣更能真實地反映學生的實際操作能力。這種多樣化的考核方式從多方面考核了學生，注重知識測試和能力測試，對提高學生學習的積極性以及提升學生各方面的能力起到了積極的作用。
四、結語
地理信息系統具有很強的實踐性和理論指導性相結合的特點。隨著地理信息系統的快速發展，社會對GIS專業畢業生的要求也越來越高，知識面廣、基礎理論知識扎實、實踐能力強及高素質的復合型人才已成為用人單位的寵兒，而教學改革是培養這種復合型人才的重要途徑。通過采用多樣化的教學方法，應用豐富的網絡資源以及采用多媒體手段和改革教學評價體系，學生不僅能更好地掌握和運用理論知識，而且能培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，培養學生的實際操作能力，為其以后步入社會打下堅實的基礎。
參考文獻：
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關鍵詞：地理信息系統 集成式GIS 模塊化GIS 組件式GIS 網絡GIS 地質災害
1地理信息系統的基本概念
地理信息系統(Geographic Information System，GIS) 是介于信息科學、空間科學和地球科學之間的交叉科學與新技術學科，它是計算機科學、遙感技術、信息工程與現代地學理論和方法的有機結合。地理信息系統是基于數據庫系統、地圖的可視化和地理信息的空間分析的計算機系統，處理的數據是具有地理特征和表征地學現象之間空間關系的屬性數據。地理信息系統的主要功能有：采集、存儲、管理、檢索、查詢、分析、顯示和輸出多種數據［1，2］，進行數據維護與更新、區域空間分析、多要素綜合分析和動態預測［3］等。
地理信息系統，按其內容可以分為三大類［4］：(1)專題信息系統，它是具有有限目標和專業特點的地理信息系統，為特定的專門目的服務，如水資源管理信息系統、礦產資源信息系統和水土流失信息系統等。(2)區域信息系統，主要以區域綜合研究和區域的信息服務為目標，可以有不同的規模，如加拿大國家地理信息系統和我國黃河流域信息系統等。(3)地理信息系統工具，它是一組具有圖形圖像數字化、存儲管理、查詢檢索、分析運算和多種輸出等地理信息系統基本功能的軟件包。地理信息系統的任務，就是對地球表層人文經濟(包括人類工程活動)和自然資源及環境多種信息進行綜合管理與分析。
2 地理信息系統的開發工具
近年來GIS應用系統發展迅猛，GIS工具軟件版本也不斷更新升級，比較鮮明的發展動向有[5]：(1)各GIS軟件工具廠商在優化性能的同時，重視發展Internet 上的GIS；(2)更換開發語言和開發模式，更換或擴展到Windows NT 平臺；(3)在空間數據庫管理方面，客戶/服務器體系結構仍是GIS 軟件追求的目標；(4)除了屬性數據外，人們也希望圖形數據采用關系數據庫管理系統或面向對象的數據庫管理系統；(5)理論研究方面，時空數據的處理及其三維或四維GIS仍然是一個研究熱點；(6)為了進行空間數據共享和交換，各國都制定了空間數據的交換格式；(7)元數據(Metadata)的記錄、處理與標準也是GIS技術發展的一項重要內容；(8)對GIS軟件影響較為深刻的技術還有組件對象模型(COM)，軟件廠商已由原來向用戶提供系統轉為提供對象類型庫或ActiveX控件。
在地理信息系統的發展過程中，目前已出現了大量的GIS系統專業開發工具。從這些專業開發工具的組成結構上，可以歸納為集成式GIS、模塊化GIS、組件式GIS和網絡GIS等幾個主要類別［6］。
（1）
集成式GIS
集成式GIS指集合各種功能模塊的大型GIS系統軟件包。ESRI公司推出的Arc/Info，Genasys公司的GenaMap， MapInfo 公司的MapInfo，AutoDesk公司的AutoMap，Maptitude[7]， MapGIS， MapEngine［8］， TitanGIS等都是集成式的GIS開發工具。集成式GIS系統的優勢是各項功能已形成獨立的完整系統，提供了強大的數據輸入輸出功能、空間分析功能、良好的圖形平臺和可靠性能，缺點是系統復雜、龐大和成本較高，并且難于與其它應用系統集成。
（2）
模塊化GIS
模塊化GIS系統是把GIS系統按功能劃分成一系列模塊，運行于統一的基礎環境中。Intergraph公司的MGE是具有代表性的模塊化GIS系統。模塊化GIS系統具有較強的工程針對性，便于開發和應用。
（3）
組件式GIS
組件式GIS是隨著近年來計算機軟件技術的發展而產生的，代表了GIS系統的發展潮流。組件式GIS具有標準的組件式平臺，各個組件不但可以進行自由、靈活的重組，而且具有可視化的界面和使用方便的標準接口。組件式GIS平臺的核心技術是Microsoft的組件對象模型（Component Object Model，簡稱COM）技術[9]，新一代組件式GIS大都是采用ActiveX控件技術來實現的，如Intergraph 公司推出的Geomedia，ESRI公司推出的MapObjects， MapInfo公司推出的MapX，中科院地理信息產業發展中心開發的ActiveMap， 北京靈圖公司開發的三維虛擬現實地理信息系統VRMap等。這類GIS系統提供的是為完成GIS系統而推出的各種標準ActiveX控件和類型庫（Type Library），使GIS系統開發者不必掌握專門的GIS系統開發語言，只需熟悉基于Windows平臺并且支持ActiveX控件技術的通用集成開發環境，了解組件式GIS各個控件（包括對象）的屬性、方法和事件，就可以實現GIS系統。所以，組件式GIS在系統的無縫集成和靈活方面具有優勢，從一定意義上講，它代表了GIS系統的發展方向。
（4）
（4）網絡GIS（Web GIS）
進入上世紀90年代后期，信息技術迅猛發展，新的信息技術層出不窮。隨著電信網、有線電視網、Internet三網融合步伐的加快和第二代Internet技術的日趨成熟，Internet正日益成為信息化社會人們聯系、交流、獲取信息的重要工具。Internet技術改變著世界。戈爾所倡導的“數字地球”概念引起了人們廣泛的關注，Internet環境下的空間信息處理技術也愈來愈受到重視，它把多維虛擬現實技術(Virtual Reality)、計算技術、遙感技術(Remote Sensing)、地理信息系統、全球定位系統(Global Position System)、網絡技術等作為主要的技術支撐系統。GIS的網絡化應用趨勢已成為必然。Web GIS 是指基于Internet平臺的地理信息系統，又稱為因特網GIS（Internet GIS）。Internet技術的發展，使地理信息系統發生了質的飛躍，對傳統意義上的GIS帶來了極大的沖擊，導致了Web GIS時代的開始。以單機或局域網為操作平臺的工作模式終將被Internet 操作平臺所取代。
利用這種新方法，從WWW的任意一個節點，Internet的用戶都可以瀏覽到Web GIS站點上的地理數據，制作專題圖件，進行空間查詢檢索以及空間分析，地理數據的概念已經擴展為分布式、超媒體特點的、相互關聯的數據，使GIS進入千家萬戶。終端用戶可以在任何時候、任何地點共享、使用各GIS服務商或政府機構提供的空間信息、應用服務。通過一個簡單的瀏覽器就可以訪問經過復雜的專業GIS分析產生的簡潔、直觀的結果。可以交互式訪問動態更新的地圖網址，在Internet網上完成單機系統常見的各種基于地圖的GIS信息查詢功能。另外，Internet與組件對象模型技術相結合，進一步發展了基于分布式組件模型的Web GIS。空間數據庫供應商在服務器上存儲數據的同時，根據數據元的格式安裝操縱該數據的控制，用戶在網上可調用不同的控件和數據，在本機或某個服務器上進行分布式組件的動態組合和空間數據的協同處理與分析，完全實現遠程異構數據的共享。
已經有一些公司推出了Web GIS，如AutoDesk公司的MapGuide，MapInfo公司的MapInfo ProSever，Intergraph公司的GeoMedia Web Map，ESRI公司的MapObjects Internet Map Sever for AcrView等。已經推出的Web GIS是利用現有的GIS軟件通過CGI或者Sever API構造的過渡產品，隨著組件式GIS的發展和分布式對象Web技術的逐漸成熟，未來的Web GIS將是基于COM/ActiveX或CORBA/Java技術開發的分布式對象GIS系統。
轉貼于 3 地理信息系統在地質災害研究中的應用進展
目前，國內外利用地理信息系統，主要用于研究國土和城市規劃、地籍測量、農作物估產、森林動態監測、水土流失、地下水資源管理［4］和礦產資源勘查［10］、潛力評價及開發［11］等眾多領域。GIS在地質災害研究中的應用大致有以下幾個方面：
(1) 地質災害評價和管理
利用地理信息系統的各種功能，建立地質災害空間信息管理系統[12，13，14]，管理地質災害調查資料，顯示并查詢地質災害的空間分布特征信息，評價地質災害的危害程度，分析地質災害和影響因素之間的關系，提出減輕和防治地質災害的措施，對將來可能發生的地質災害進行預測［15，16］。戴福初等利用GIS對香港地區的滑坡災害進行歷史滑坡編錄，分析滑坡的時空分布特征與動態和靜態環境因素之間的相關關系，對滑坡災害風險進行評價和危險區域劃分［17］。
(2) 地質災害的危險度區劃評價
由于各種地質因素本身的不確定性，以及地質因素之間相互作用的復雜性，在收集大量的基礎地質環境資料前提下，利用GIS對這些基礎資料進行有效地處理來提高數據的可靠性，通過選取合適的評價預測指標［18］，運用恰當的數學分析模型［19，20，21］，對研究區進行地質災害危險性等級的劃分，從而為地質災害的管理及防治和預警決策提供依據。
(3) GIS與專家系統的集成應用
GIS與專家系統的集成應用中，GIS所起的作用主要是管理時空數據，進行空間分析；專家系統所起的主要作用是利用專家知識和空間目標的事實推理判定災害的危險度［22］。二者的結合將使專家經驗得到推廣，減少野外和室內手工作業工作量，使區域地質災害的動態管理成為可能。
4 結語
（1）地理信息系統技術已經廣泛滲透到了多種學科領域，從比較簡單的、單一功能的、分散的系統發展到多功能的、共享的綜合性信息系統，并向多媒體GIS、智能化、三維、虛擬現實及網絡方向發展，新興的地理信息系統將運用專家系統知識，進行分析、預報和輔助決策。
關鍵詞：空間信息技術；物聯網；技術應用
中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2013）07-0050-03
0 引 言
物聯網是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡[1]。空間信息技術是指采用現代探測與傳感技術、攝影測量與遙感對地觀測技術、衛星導航定位技術、衛星通信技術和地理信息系統等為主要手段，研究地球空間目標與環境參數信息的獲取、分析、管理、存儲、傳輸、顯示、應用的一門綜合和集成的信息科學和技術[2]。
近年來，在物聯網概念及其應用迅速發展的背景下，空間信息技術迎來了應用與發展的新機遇，并逐漸顯示出了其在物聯網中的重要地位和不可替代的作用。探討空間信息技術在物聯網中的作用與應用，對于促進多方的技術融合與協同發展的必要性日益顯現。
1 空間信息技術與物聯網的發展概況
1.1 空間信息技術的發展
空間信息技術是當前人類獲取并處理大區域地球空間及其動態信息的唯一技術手段。隨著科技的進步，空間信息技術無論是在單項技術還是在綜合集成上，都得以飛速發展，尤其是在1998年戈爾提出“數字地球”概念后，世界各國均紛紛出臺相關的發展策略與長遠規劃。目前，在空間信息獲取上，全球對地觀測能力不斷增強，人類逐步進入一個多源、多時相、全方位和全天候對地觀測的新時代；在空間定位技術上，則以GPS、GLONASS、伽利略和北斗星系統為代表，在靜態動態定位精度、運行可靠性以及實時數據上都得以改善與提高；在空間信息分析處理上，GIS作為集地理、測繪、計算機等多學科為一體的交叉綜合性學科快速發展，其以空間數據庫為基礎，進行數據的輸入、輸出、組織和管理，更關鍵的是GIS提供了對信息的認識表達、綜合分析、理解決策等方面的技術和模型，具有強大空間數據處理與空間信息分析功能，業已成為地球空間信息科學的重要理論內涵與技術手段，是空間信息技術深化應用的核心，并向系統結構化、集成化、網絡化、三維化以及智能化等方向發展。
在具體的應用上，國內外相繼開展了數字地球、智慧地球、數字區域、數字城市、數字社區等一系列研究。目前的應用已走出軍事、測繪等傳統領域，進入經濟社會發展各個領域，包括資源環境、城鄉規劃、工程建設、交通、電力、農業、林業、電信、商業、旅游、現代物流等領域以及大眾服務行業，并形成了規模強大的空間信息產業[3]。
1.2 物聯網的發展
物聯網理念最早出現于比爾蓋茨1995年《未來之路》一書 [4]。1998年，美國麻省理工大學（MIT）提出了“物聯網”的構想。1999年，美國Auto-ID首先明確提出“物聯網”概念。2005年，國際電信聯盟（ITU）《ITU Internet Reports 2005：The Internet of things》年度報告，正式將“物聯網”稱為“the Internet of Things”，并對物聯網概念進行了擴展 [5]。目前，國外對物聯網的研發、應用主要集中在美、歐、日、韓等少數國家。2008年，歐盟智慧系統整合科技聯盟（EPOSS）發表《2020的物聯網：未來藍圖》的報告。2009年，彭明盛提出“智慧地球”概念，美國總統奧巴馬就職后，將“智慧地球”提升為國家層級的發展戰略，從而引起全球關注。2009年6月，歐盟委員會提交了《歐盟物聯網行動計劃》，隨后了其物聯網戰略。日本政府自20世紀90年代中期以來相繼制定了e-Japan、u-Japan、i-Japan 等多項國家信息技術發展戰略。韓國政府自1997年起出臺了一系列推動國家信息化建設的產業政策。我國也在2006年的《國家中長期科學與技術發展規劃（2006-2020年）》中將物聯網的核心傳感網列入重點研究領域。2009年，總理提出“感知中國”概念，并于2010年《政府工作報告》中指出要加快物聯網的研發應用，國家工業和信息化部門也把物聯網發展作為國家信息產業確定的三大發展目標之一。
與基礎性研究同步，物聯網應用研究也取得了一定的進展，在倉儲物流、假冒產品的防范、智能樓宇、路燈管理、智能電表、城市自來水網等基礎設施、醫療護理、精準農業傳感技術的精確應用、智能化專家管理系統、遠程監測和遙感系統、生物信息和診斷系統、食物安全追溯系統等領域體現了極大的應用價值，并將發揮巨大的潛在作用。
2 空間信息技術在物聯網中的作用
2.1 為物聯網系統提供空間認知的基準與標準
當前信息技術的發展，使得人們生活在一個由計算與通信技術構成的信息空間與物理空間共存的空間中。在這個對偶空間中，既有存在從物理空間中獲取信息形成信息空間的組成過程，也有從信息空間向物理空間提供信息的反饋過程[6]。物聯網系統需要認知物理空間，并促進兩個空間的深度融合，而對于物理空間的認知與基準問題則應包括幾何、物理和時間基準等內容，這些也恰是空間信息技術研究的基本問題。空間信息技術在確定空間信息幾何形態和時空分布上的技術進步與應用發展間接上奠定了物聯網系統對于物理空間的認知基準。另一方面，標準化是任何行業發展必須面對的問題，物聯網系統由于其自身綜合性、交叉性等特點，標準化問題尤為突出。而伴隨著空間信息技術發展形成的一系列空間信息標準，包括括數據的格式、精度、質量以及信息的分類編碼、安全保密、技術服務等諸多方面的內容可以直接被物聯網系統標準化所借鑒，至少在空間數據與信息上可以利用現有的標準化成果。
2.2 為物聯網系統提供實時與非實時空間信息
人們接觸的信息中約80%和地理位置相關，物聯網系統中空間信息更是占據重要地位，空間信息技術則可以為物聯網系統提供實時和非實時的空間信息。隨著3S技術（RS、GPS、GIS）的進步以及與信息、通信技術的結合發展，現已實現對于目標的實時與非實時分類識別、跟蹤定位和監測監管。一方面，隨著制圖學與空間數據庫相關理論與技術的進步，業已形成多層次標準化的基礎地理空間數據庫，為物聯網系統提供了基礎地理信息平臺，并直接影響到物聯網應用的廣度和深度[7]。另一方面，RS和GPS也是物聯網系統獲取相關空間信息的途徑之一。其中，RS作為宏觀觀測地球的手段，其數據的空間、時間、光譜、輻射分辨率不斷提高，數據傳輸與處理的實時性顯著增強，并積累了大量的歷史數據形成空間影像動態數據庫；GPS的定位精度和覆蓋范圍也不斷提升，且從靜態擴展到動態，從單點到廣域，從事后處理到實時定位，足以為物聯網提供高精度的實時定位信息，另外，GPS還可以為物聯網系統提供統一的時間信息。
2.3 為物聯網系統提供空間數據的分析處理、集成管理與數據挖掘
物聯網本意是要將物體與物體通過傳感器、網絡等聯合為有機整體，要將物體的特征特性轉換為數據進行信息傳輸交流，這些數據具有異構、分散、多源、海量和時空動態等相關特性，這給系統的數據處理與管理帶來了挑戰。物聯網系統必須將繁雜的數據進行有效的集成聚合與分析處理，才能保證物體之間的信息交流。作為空間信息技術之一的地理信息技術則是空間信息的存儲、處理、分析、管理和應用的核心技術，在數據存儲與管理方面，業已形成先進的面向對象數據模型和成熟的空間數據庫技術；在數據的分析處理上，GIS有強大的空間數據處理能力，尤其在空間分析能力上更是其區別于其他信息系統的顯著標志。
空間分析是為獲取和傳輸空間信息而基于地理對象的位置及形態特征的分析與建模的系列技術，物聯網系統的特征要求其具有強大的空間分析能力，以達到對海量空間數據的處理分析、挖掘、推理，并達到智能決策與服務的目的。當前，空間信息技術在數據管理與處理上已從傳統的空間數據管理系統逐步向空間決策支持系統轉變[8]。為適應物聯網的發展需求，空間數據分析與數據挖掘還將向泛空間信息分析、協同實時處理、智能推理、面向公眾服務等方向轉變[9]。
2.4 為物聯網系統提供空間可視化技術
人占據物聯網系統中人與物的信息交互的主導地位。有研究表明，人獲取客觀世界的信息約有80%來自視覺，相對于其它途徑和方式，圖形圖像信息最易被人們直接識別，可視化技術將數據轉換解釋為直觀的圖形，從而簡化、便捷了人們獲取信息的方式與途徑。
物聯網系統中涉及復雜的多源、多維空間數據，空間可視化理論與技術奠定了其可視化的基礎，并在一定程度上提高了人/機、人/物的信息交互效率。此外，GIS的發展已從傳統的2維地圖發展至2.5維與真3維空間信息系統，其基于空間數據庫構建的虛擬環境與情景模擬技術日趨成熟，以數字地球為代表的系統建設也已在應用方向逐漸普及，這些都將在新時代物聯網的建設中向廣度和深度發展。未來計算機技術與人的思維科學將進一步融合，人也會成為物聯網虛擬環境中的一部分，而其大前提則是需要借助空間信息可視化技術以及虛擬現實技術來保證人與物、人與虛擬環境、人與空間信息的交互。
2.5 為物聯網系統提供其他相關技術支撐
空間信息技術除了在空間數據的管理、處理、可視化等領域以外，還可以為物聯網系統提供很多其他相關技術支撐。例如，在物聯網中人與物的物理空間是連續的，而傳感器所獲取的數據大多為點數據，在獲取連續的空間數據上則需要空間信息相關技術的支撐。遙感就是獲取大范圍數據的最佳手段之一，在物聯網系統中，借助其與相關點數據的關聯反演也是當前通過點源數據獲取大范圍連續數據的技術方法。
另外，早在物聯網概念出現之前，空間信息技術已有了長足的發展，產生了諸多應用基礎平臺與相關支撐技術，例如基礎地理信息平臺、分布式空間數據庫平臺與技術、移動GIS平臺與技術等。在這些平臺之上又成功地出現了一系列應用，如導航、智能購物等公眾LBS服務，又如數字地球、數字城市等大區域范圍的應用。在這樣一些應用上，已經出現了物聯網概念的雛形，這些已建成以及正在發展的平臺為物聯網系統的構建奠定了平臺與技術基礎，很多物聯網系統的構建可以基于上述平臺，添加物聯網的傳感器、網絡通信、人工智能等技術以實現物聯網系統功能，例如冷鏈物流管理系統等[10]。
3 空間信息技術在物聯網建設中的應用
有學者指出物聯網的概念脫胎于應用，其相關技術與應用雛形早已出現，物聯網的應用領域包括資源、環境、工業、農業、公共安全、交通運輸、城市管理、平安家居和醫療健康等等，而這些領域中很多都是空間信息技術傳統與新興的應用領域。在即將來臨的物聯網新時代中，空間信息技術在這些領域中成功的應用案例和知識積累也將為物聯網應用與建設奠定基礎。
3.1 空間定位技術應用
空間定位技術自誕生以來，逐漸由軍方轉向民用，已形成巨大的應用市場，目前較為成熟的應用主要有導航、物流以及各種基于位置的服務（LBS）。在物聯網系統中，空間定位技術提供了人、物的空間位置信息，在物聯網建設中有著舉足輕重的地位并有著廣闊的應用市場。例如，人和物的跟蹤定位，在安全、物流、遠程醫療、LBS服務等相關領域都是不可或缺的，空間定位技術勢必被這些領域物聯網的建設所應用。
3.2 遙感技術應用
遙感是空間信息技術中最具歷史的技術，在地質、資源環境、災害、區域、城市等調查監測、分析預測方面有著成功的應用。作為一種傳感技術，遙感將在這些領域物聯網建設與應用中成為系統信息源之一，也必將因其具有低代價大范圍連續獲取信息的能力而大有作為，尤其是在當前物聯網傳感器以點信息源為主的情況下，遙感獲取的信息恰是物聯網建設應用中有待發掘的藍海領域。
3.3 地理信息系統技術應用
地理信息系統的核心技術涵蓋多源空間數據集成、空間信息可視化、空間分析技術、空間數據挖掘和GIS 應用建模等諸多方面[11]，因此，在各領域的物聯網建設中，GIS不僅可以提供功能強大的數據存儲、處理、交換、分析、管理和應用，還可以提供對空間與非空間信息的認識、分析與數據挖掘、表達和決策的技術和模型。隨著物聯網研究與應用的深入，出現了物聯網與GIS的集成應用[12]，一些物聯網的建設也直接基于GIS而設計開發，因此GIS在物聯網建設中的應用價值和應用前景也越來越被人們所共識。
4 結 語
從物聯網概念的提出，到近年來的快速發展，許多先進理念與科技創新不斷出現，但有學者指出物聯網還缺乏理論依據和技術支撐，物聯網的發展需要傳感、網絡、計算機以及空間信息技術等相關理論技術的支撐。徐冠華院士曾在國家遙感中心成立15周年紀念會上提到，空間信息技術在過去的幾十年里得到了迅速發展，但在產業化和實用化方面還有相當距離，而物聯網概念的誕生及其在各領域的發展恰為空間信息技術的應用提供了廣闊的市場和發展機遇。因此，清醒地認識空間信息技術在物聯網系統建設中的作用及其應用，促進空間信息技術和物聯網的集成結合對于物聯網及其相關產業的快速發展具有重要的現實意義。
參 考 文 獻
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關鍵詞：GIS GIS－T 關鍵技術
解決方案地理信息系統是集現代計算機科學、地理學、信息科學、管理科學和測繪科學為一體的一門新興學科。它采用數據庫、計算機圖形學、多媒體等最新技術，對地理信息進行數據處理，能夠實時準確地采集、修改和更新地理空間數據和屬性信息，為決策者提供可視化的支持〔1〕。目前在很多領域中，GIS技術已被廣泛應用。尤其是在交通領域，GIS與傳統的交通信息分析和處理技術緊密結合，延伸出了交通地理信息系統（Geographic Information System for Transportation），簡稱GIS－T。
1 GIS概述
GIS最早起源于20世紀60年代“要把地圖變成數字形式的地圖，便于計算機處理分析”的目的。1963年，加拿大測量學家R．FTomlinson首先提出了GIS這一術語，并用于自然資源的管理和規劃。后來的幾十年中間，伴隨著計算機技術和網絡技術的迅猛發展，GIS的應用也日趨深化和廣泛，在環境、資源、石油、電力、土地、交通、公安、航空、市政管理、城市規劃等領域成為常備的工作系統。
GIS是圖形處理技術、可視技術及數據庫等技術的有機結合，并以其混合數據結構和強大的地理空間分析功能而獨樹一幟。它與CAD系統和DBMS（數據庫管理系統）等有著很大的區別。CAD系統雖具有強大的圖形處理能力，但其拓撲關系比較簡單，管理和分析大型地理數據庫的能力也有限；DBMS則側重于非圖形數據的優化存儲和查詢，而圖形查詢、顯示功能、數據分析功能均相對較弱。
眾所周知，GIS中最基礎的也是最重要的部分是地理數據。GIS能夠實現對大量復雜地理數據的輸入、存儲、操作和分析、輸出等一系列功能。
輸入：GIS數據大多數來自現實世界，數據量比較大。目前被廣泛采用的數據輸入方法是傳統的手工數字化方法。同時，遙感數據正日益成為GIS數據的重要來源，這標志著GIS數據輸入已經開始借助于非地圖形式。另外，GPS技術的日益成熟也促進了GIS數據采集技術的發展。
存儲：GIS對數據的存儲比較獨特，即在大多數的GIS系統中普遍采用了分層技術，所以用戶在存儲這些數據時，只是處理涉及到層，而不是整幅地圖，因而能夠對用戶的要求作出快速反應。
操作和分析：GIS充分繼承了CAD和DBMS的圖形操作和數據處理的成熟技術。GIS中空間數據與屬性數據有著緊密的聯系，對數據的一致性要求較高，并且GIS對地理數據有著強大的空間分析功能。這是GIS的精華所在，也是GIS技術能夠在很多領域中廣泛應用的關鍵。
輸出：GIS能以合適的形式輸出用戶查詢結果或數據分析結果。對于輸出精度要求較高的應用領域，可以利用數據校正、編輯、圖形整飾、誤差消除、坐標變換等技術來提高輸出質量。
由于GIS中數據的處理比較繁瑣，工作量非常大，完全通過手工方式已經無法滿足當前的需求，因此必須充分利用計算機的處理能力，借助于軟件系統來協助完成這些工作。目前GIS領域比較成熟的軟件有美國ESRI公司的Arc／Info，Mapznfo公司的MapInfo，Intergraph公司的MGE等。
2 GIS在交通中的發展
近年來，隨著地理信息系統的飛速發展，越來越多的應用領域同GIS技術建立了緊密的聯系。由于交通信息系統具有精度要求高、規則復雜、動態化、離散化等特點，原有的信息技術已經不能完全滿通應用的需求，而借助于GIS的強大功能，可以實現交通信息化的時代要求。交通領域中GIS的應用也越來越受到研究者和開發者的重視。
交通地理信息系統是收集、整理、存儲、管理、綜合分析和處理空間信息和交通信息的計算機軟硬件系統〔2〕，是GIS技術在交通領域的延伸，是GIS與多種交通信息分析和處理技術的集成。GIS－T具有強大的交通信息服務和管理功能，它可以應用在交通管理的各個環節。在交通工程領域采用GIS技術和方法研究交通規劃、交通建設和交通管理及其相關的問題，具有其他傳統方法無可比擬的優點。
20世紀60年代，美國人口統計局建立了DIME以及后來的TIGER數據模型，當時他們就采用了基于點和線的一維線性網絡來表達道路系統。在那些與點線相連的屬性表中，記錄了點線的各種屬性信息。一直以來，這種模式都是道路交通系統表達模型的一個主流。但是隨著社會和經濟的發展，道路交通系統變得日益復雜，對交通地理信息系統的要求越來越高，GIS－T將面臨更多的挑戰。
3 GIS－T關鍵技術
GIS－T是改進了的GIS和TIS（交通信息系統）的結合體。目前很多研究人員致力于GIS－T的研究與開發，圍繞著GIS－T產生了較多的研究課題，不同的研究課題涉及到的GIS－T的功能也有所區別。為了進行詳細說明，可以通過定義3個功能組來獲得一個通用的框架，這3個功能組是：數據管理（實現數據存儲和維護）、數據操作（實現原始數據的創新）、數據分析或者建立可分析的模型。它們是相互依賴相互支持的，數據存儲是數據操作的前提，而數據的建模又是在前兩個的基礎上建立起來的。
3．1 數據庫管理系統
長期以來，交通部門要使用和維護大量的信息，在很多情況下都是多個交通信息系統共存于同一個部門中，而且每一個交通信息系統只能處理某一類數據信息（如高速公路規劃網、公路管理系統以及事故信息等）。GIS－T的數據管理系統的關鍵技術在于通過建立數據模型和數據交換的框架，把上述不同的數據存儲于一個統一的數據管理系統中，任何部門都能訪問到該系統中符合本部門要求的數據，同時能對這些數據進行分析和建模，然后進行管理和決策。
3．2 數據協同
交通數據一般都是由多個機構提供并維護，數據類型、數據標準難以統一。每個數據源可能都有自己的數據模型。數據模型的不同和使用方法的多樣性給數據管理分析造成了很大問題。由于數據位置、拓撲結構、分類、命名和屬性、線性測量的誤差，導致不同來源數據的統一過程比較復雜，結果存在很大的不確定性。要使GIS技術在交通領域取得進展，必須借助數據協同技術，從地圖的匹配算法、交通數據的錯誤模型和錯誤傳播（尤其是一維數據模型）、數據質量標準和數據交換標準三個方面解決數據統一的問題。
隨著地理數據越來越廣泛的應用，協同性主題逐漸成為GIS－T領域中的一個最為緊迫的課題。在詳細的數字街道數據庫、緊急事件的安排和調度系統、車輛導航系統以及ITS（智能交通系統）的各個部分（包括測量使用者和運輸控制中心或者信息服務提供商之間的無線通訊）都必須應用數據協同技術。
3．3 實時GIS－T
地理數據的收集是一個持續的過程。近年來，已經開始出現實時基礎上的數據操作。例如，帶有全球定位系統GPS的車輛提供速度、位置等要素信息到運輸管理中心，管理中心再根據發送的交通信息將預測信息返回給車輛，這樣就組成了地區的阻塞管理系統。由此可見，進行實時數據的存儲、恢復、處理和分析需要更快的數據訪問模式、更強大的空間數據融合技術以及動態路由算法。
3．4 龐大的數據集
現實世界的交通問題涉及到龐大的地理數據和復雜的網絡。地理信息科學對地理可視化和數據采集的規則、技術發現和數據獲得的計算方法進行了研究和集成，同時也促進了GIS－T的發展。
由于交通數據集大小的不同，就需要經常更新系統設計，這個系統設計包括了信息顯示的精確性、速度上的優化、算法運行時間與流程中的分析工具以及網絡分析的優化。
3．5 分布式計算
互聯網技術提供的可連接性改變了計算機、應用軟件、數據和用戶之間的關系。計算機已經形成了一個可移動的、分布式的、普遍存在的實體。基于互聯網的GIS應用變得越來越普遍（包括在交通領域中）。以通訊網絡技術為基礎的分布式計算技術可以有效地使用本地和遠程的計算資源，借助完善的系統資源，實現適時應用的構想。
4 GIS－T中面臨的問題及解決方案
4．1 多格式數據源集成問題
GIS中最基礎的部分是數據，在GIS－T中也不例外。但是多年來，一方面由于缺乏權威的專業數據公司制作并出售基礎的地理數據，所需的數據來源沒有保證，導致了大量的人力物力花費在制作基礎數據的工作上；另一方面，對已有的數據沒有充分加以利用，各部門積累下來的基礎數據由于數據格式和規劃不統一，難于共享利用，這樣不僅加大了成本，而且還延長了建設的周期。因此，實現多源數據集成、解決多格式數據源集成是近年來GIS－T系統研制開發的重要課題。目前，方案有以下3種：
（1）據格式轉換模式：把其它的數據格式經專門的數據轉換程序進行格式轉換后，復制到當前系統的數據庫或文件中。
（2）數據互操作模式：這是Open GIS Consortium（OGC）制定的規范，GIS互操作是指在異構數據庫和分布式計算的情況下，GIS用戶在相互理解的基礎上，能夠透明地獲取所需的信息。
（3）直接數據訪問模式：就是在一個GIS軟件中實現對其它軟件數據格式的直接訪問，用戶可以使用單個GIS軟件存儲多種數據格式。
4．2 交通地理現象的表達
GIS－T中涉及3類模型：①區域模型，即在跨越空間時代表連續變化的現象；②離散實體模型，也就是離散的實體（點、線或多邊形）及其相關屬性的集合的抽象表達；③網絡模型，代表拓撲連接的嵌于地表的線性網絡變化的抽象表達。由于交通系統自身的特性，應用于交通系統的數據模型幾乎都沒有超出上述的三種模型的范圍。
在對交通模型進行表達的時候，可以用許多具有多種屬性的線段代表道路網，用離散點代表各種道路網中的標志性地物，用線性網絡代數對交通網絡進行分析，這些方法對實現道路交通系統的計算機表示起到了一定的作用。在交通領域中，圍繞以弧和點的概念建立的網絡模型起的作用是最重要的。實際上，在許多交通應用中，只需要單個的表示數據的網絡模型就可以了。這種應用的例子包括：
（1）人行道以及其它設備管理系統；
（2）實時與下線行程安排；
（3）基于網絡的交通信息系統和行程計劃任務；
（4）導航系統；
（5）實時交通堵塞管理和事故發現等。
5 結語
在交通領域，GIS－T被公認為21世紀的支柱性產業，是信息產業的重要組成部分。隨著GIS技術研究的進一步深入，目前GIS－T中存在的問題會逐步得到解決，這必定會促進GIS－T的各個方面的應用和發展，大大地改變交通現狀，帶動整個交通行業的突飛猛進，成為促進經濟發展的重要動力。
參考文獻
〔1〕鄔倫.地理信息系統——原理、方法和應用.北京：科學出版社，2001.2
〔2〕李躍軍.GIS在交通領域中的應用，湖南交通科技，2001.12
關鍵詞:RS(遙感) GIS(地理信息系統) GPS(全球定位系統) 3S一體化 土地利用動態管理信息系統
【中圖分類號】S2【文獻標識碼】A【文章編號】1004-1079（2008）10-0201-01
1、RS 、GIS和GPS的發展特點
3S技術集中了空間、電子、計算機、數據庫、信息、通訊、人工智能和地球科學眾多學科的最新成就，在許多學科和國民經濟的重大領域中發揮著越來越重要的作用。
RS 是 Remote Sensing的縮寫，指從遠距離高空及外層空間的各種平臺上，利用可見光、紅外及微波等電磁探測儀器，通過攝影或掃描、信息感應、傳輸和處理技術來研究地面物體及其與環境相互關系的現代技術科學。遙感信息的主要特點是其具有周期性、宏觀性、實時性和綜合性。
GIS是Geographic Information System 或Geo-Information System的縮寫，通稱地理信息系統。是對空間數據進行采集、存儲、檢索、分析、建模和表示的計算機系統。它具有強大的對空間數據處理和對現實世界模擬的能力，在空間要素的疊置過程中，能夠產生相關、綜合的新信息，為用戶決策服務。GIS的用途十分廣泛，目前世界上出售的GIS商用軟件系統已多達30余種。
GPS 是Navigation Satellite Timing and Ranging /Global Positioning System的縮寫NAVSTAR/GPS的簡稱，含義為導航衛星測時和測距/全球定位系統。它是美國國防部為滿足軍事部門對海上、陸地和空中設施進行高精度導航和定位要求而建立的新一代管理系統。它具有定位精度高、實時定位速度快、提供三維坐標、操作簡便、全天候作業及全球地面連續覆蓋等特點。
2、3S一體化是學科發展的必然趨勢
隨著計算機和空間科學的發展，世界迅速地經歷著一場新的技術革命― 信息革命。它推動著地理學、測繪學及相關各學科相互綜合，形成一個大邊緣學科――地球信息科學。其中一個主要因素就是RS,GIS和GPS技術的發展和相互結合。
2.1 3S一體化的必要性
2.1.1 3S一體化是由地理信息本身的特點所決定的地理信息具有空間性、特征性和時間性，它本身是一種信息流，自然地融通在一起，不能人為地割裂。RS,G IS和GPS三者中任一系統都只側重于信息流特征的一個方面，把信息技術人為地分割為獲取、處理和應用3個互不關聯的方面，不能滿足準確全面描述地理信息流的要求。這是造成對信息理解和應用上產生誤差的主要原因，所以迫切需要一種全新的3S集成系統。
2.1.23S一體化是由RS、GIS、GPS的自身特點所決定的。3S技術為地球與環境科學提供了新一代的觀測手段、描述語言和思維工具。RS、GIS、GPS技術各具特色，但在實際工作中單獨使用時各自存在著缺陷。GPS可以瞬間產生目標定位坐標，卻不能給出定位點的地理屬性;RS可以很好地獲取區域面狀信息，但受光譜波段限制，有眾多地物特征不可遙感;GIS具有較好的查詢、檢索、分析和綜合處理能力，但數據獲取與錄人始終是個瓶頸問題。3S集成后，取長補短是一個自然的發展趨勢，三者之間的相互作用如圖1所示。
2.l.3 3S一體化是現代地理學發展的要求隨著現代地理學在研究領域和方法上的不斷發展和成熟，其研究對象在廣泛性、實時性、準確性、分析、預測等功能上提出了更高的要求，只有3S集成，構成整體的實時動態系統，才能滿足這一需求。其中GIS是一個核心技術，它需要RS不斷更新其數據庫及GPS的支持，是連接RS與GPS的紐帶，同時能夠處理各種來源與類型的數據。
2.2 3S一體化的技術支持
現代科學技術的發展為實現3S一體化創造了可能性，也提供了有力的技術支持，使來自不同數據源的不同性質的數據處理成為可能。
新型傳感器的研制和應用會更加刺激相關學科的發展，為GIS提供更新、更豐富的信息來源，會更廣泛地應用GPS這一有力工具。
GPS接收機精度的提高、應用的方便和價格的降低，將對GIS、RS產生一系列革命性的變化。這些都為3S一體化的實現提供了技術上的支持。
3、3S一體化的模式
3S集成的方式可以在不同技術水平上實現，3S一體化大致有3種模式:一為三者結合，3個系統雖彼此獨立，但相互之間可以通過數據通訊而聯系在一起;二為三者合一，有共同的界面，做到表面上無縫的結合，數據傳輸則在內部通過特征碼相結合，這只是某種思想和方法的合一，并非將系統完全融合。
4、3S一體化在土地信息系統中的利用
長期以來，落后的土地管理技術手段一直是制約我國土地管理事業發展的瓶頸因素，特別是缺少現勢性的實時動態信息，不能適時地進行土地利用信息變更和規劃方案調整。隨著RS,GIS,GPS技術的發展并日益呈現出集成化、智能化、自動化的3S一體化發展趨勢，建立土地利用動態管理信息系統(LUDMIS)已成為可能。它不僅能實現信息的實時更新和土地利用的動態監測，而且能夠快速根據國民經濟發展要求同時制定幾種規劃方案，以供領導部門決策，也能通過仿真模擬技術對土地利用規劃實施跟蹤管理和實時調整，為土地資源調查、土地利用動態監測、分析與評價、預測與預警、決策與支持提供技術保證。
3S一體化技術是土地利用動態管理的理想技術支撐手段，完全可以進行土地利用信息的實時更新和規劃方案的動態調整。將GPS記錄數據、RS成像數據、GIS數據及文檔資料和數據按照一定的規范格式輸人計算機，建立土地利用空間信息庫，據此可以求出地物的空間坐標和屬性信息。同時，從中快速發現在哪些地區空間信息發生了變化，得到研究區域內當前城市化過程、耕地面積減少、土地利用變更和生態環境變化等的基本數據和圖面資料，進而實現GIS數據庫的快速更新，在分析決策模型支持下，快速完成多維、多元復合分析。基于3S一體化的LUDMIS系統應包括:基礎數據庫、空間數據分析、土地資源分類、土地需求量預測、土地評價分析、土地潛力、土地利用結構優化、土地利用動態仿真及成果輸出等功能子系統，如圖2所示。
總之 ，在 3S一體化技術支持下，建立LUDMIS是土地利用管理發展的必然趨勢，相信經過大量的研究和實踐，這一動態系統很快會被廣泛地應用于土地管理及相關部門。
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論文關鍵詞：適宜性評價，土地適宜性，GIS
0引言
土地適宜性評價作為土地評價的重要組成部分，是根據土地的自然和社會經濟屬性，研究土地對某一現狀用途或預定用途的適宜程度。1976年聯合國糧農組織（FAO）正式公布的《土地評價綱要》是最為典型的土地適宜性評價指南。由于土地適宜性評價針對性強，實用性大，應用很廣，適宜性評價方法也不斷有新的進展。
1評價方法
1.1經驗法
評價人員與當地科技人員和有實際經驗的人討論，并依據研究區的具體情況和自己多年土地利用的經驗，決定如何將各單項土地質量的適宜等級綜合為總的土地適宜等級。該方法的優點是能考慮數學方法所不能包括的各種非數量因子及具體變化情況，缺點是要求評價者對當地條件、土地質量狀況和作物生物學特性具有豐富的知識，才能做出正確的判斷（夏敏，2000），而且不可避免的是易造成評價結果的主觀性。由于這些局限加上新方法、新技術的發展，經驗法的受用面越來越小。
徐樵利（1994）在湖北省宜昌縣完成的適種柑橘的土地評價系統就采用經驗法，參照《土地評價綱要》建立起來的。首先確定影響柑橘生長的限制因素，然后逐項對它們進行分級，最后再綜合成總的土地適宜等級。同時，在評價過程中適當考慮管理、投資和柑橘產量等社會經濟因素。李秀斌(1989)對黃淮海平原土地做的農業適宜性評價也采用了此法。
1.2極限條件法
該方法主要強調主導因子的作用，運用“木桶原理”，將單項因子評價中的最低等級直接作為綜合評價的等級（黑龍江省農、林、牧土地適宜性評價，趙松喬等；江蘇省宜興市南部丘陵山區的土地適宜性評價，倪紹祥）。極限條件法簡單易操作，能很好體現個別極端決定土地利用適宜性的因素，但該方法未考慮到在一些情況下，土地某種性質的不足可為其他部分所彌補（陳建飛等GIS，1999），因此得出的結論偏于草率和絕對，而且在多數情況下，綜合評定出的土地等級偏低。
1.3數學方法
數學方法以權重法為中心，即確定各個參評因子及其權重，然后對兩者的乘積加總，以和作為分等級的根據。主要分為多因素綜合評定法和模糊綜合評判法。
1.3.1多因素綜合評定法（指數和法）
該方法將各參評因子按其對土地適宜性貢獻或限制的大小進行經驗分級或統計分級并賦值，然后用各參評因子指數之和來表示土地適宜性的高低。最后按照指數和大小排序，以經驗確定指數和的分等界線。其中各參評因子及其權重系數的確定可依據回歸分析法、層次分析法、專家征詢法（Delphi）等。采用這些數學方法的目的都是為了獲得盡量準確的權重和指數和，以期盡量準確地評價適宜性等級（夏敏，2000），而且非數量化質量性狀數量化和不同計量單元無量綱化使得各參評因子間具有了明顯的可比性（何敦煌，1994），缺點在于較極限條件法需增加大量計算過程，在地類復雜、評價單元數量較多的區域工作量明顯增加（何敦煌，1994），同時不能考慮到非數量因子的具體變化情況（夏敏，2000），而以和值計算土地質量綜合指數往往會掩蓋某些特別限制因子對評價目標所造成的質的影響（徐麗莎，2008），層次分析法、Delphi法在確定權重系數時主觀性過大。
劉胤漢等（1995）在陜西采用專家征詢法對農業土地資源作了綜合性適宜性評價，經過兩輪征詢后確定了坡度、高程等6個指標極其權重系數，最后將農業土地分為最佳適宜、中等適宜和臨界適宜三等，并按此法對水稻作了單向性土地適宜性評價。吳燕輝等（2008）以湖北省潛江市為研究范圍，在GIS技術的支持下，闡述了如何用層次分析法進行土地適宜性評價，得到了潛江市的適宜性等級圖，并單獨對農用地、林地、建設用地的適宜性評價結果作了分析。
1.3.2模糊綜合評判法
這種方法用于評價的原理，是對參評因子和適宜性等級建立隸屬函數，對參評因子的評價由參評因子對每一個適宜性等級的隸屬度構成，評定結果是參評因子對適宜性等級的隸屬值矩陣；參評因子對適宜性的影響大小用權重系數表示，構成權重矩陣，將權重矩陣與隸屬值矩陣進行復合運算，得到一個綜合評價矩陣，表示該土地單元對每一個適宜性等級的隸屬度。模糊綜合評判方法較好地體現了主導因素和綜合分析的相結合，比較符合客觀實際，通過對參評因素隸屬度的計算和模糊矩陣的復合運算得出評價單元對應于各等級的隸屬度，其計算過程無需再摻入人為因素，減少了主觀性的干擾（陳建飛等，1999）。但是根據實地采集的調查數據對模糊綜合評判模型進行驗證，會發現模型存在一定的誤差，有一部分正確的樣本數據卻得不到正確的結果（焦利民等，2004）。
E. Van Ranst等（1994）采用該法對泰國半島的橡膠生產區做了土地適宜性評價。他們創新地根據每個因素對產量的影響賦予一定的權重系數，并將單項因子的適宜性評價與綜合的土地適宜等級結合起來。最后將評價結果與常規的極 限條件法、參數法和多元線性回歸的評價結果相比較，得出模糊綜合評價法的準確性較好，從而證明了該法的潛力。P.A.BURROUGH等（1992）采用加拿大阿爾伯塔農業實驗農場的數據，分別用布爾數學法和模糊分類法對每個細胞的土地屬性進行分類，得出布爾方法比模糊分類拒絕更多的細胞GIS，選取的細胞也不夠毗連。而模糊分類法在所有的階段都獲得更多的有效信息，分類的連續變化性也更好。
姚建民（1994）在典型的黃土殘塬溝壑區――隰縣針對如何利用農作物、果樹、林木和牧草開發土地資源問題，重點篩選出原土地利用類型、坡度、坡向和海拔高程4個指標，運用模糊綜合評判法進行適宜性評價，劃分出土地適宜性開發類型區。劉耀林等（1995）在十堰市土地利用現狀調查的基礎上，針對現有坡荒地，通過對制約土地的自然因素和社會經濟條件的綜合分析，依照土地質量滿足對預定用途要求的程度，采用模糊數學的方法完成了坡荒地的宜農、宜林、宜牧、宜園4個適宜類的評價。陳建飛等（1999）應用模糊綜合評判(Fuzzy Set)法、經驗指數和法、極限條件法進行長樂市土地適宜性評價，對不同方法及結果進行對比分析，得出模糊綜合評判的結果與經驗指數和的結果有較大的相似性、極限條件法的結論往往過于簡單，著重探討了模糊綜合評判方法的優點――合理、客觀。
1.4人工智能方法
人工智能方法基于自學習、自適應系統的樣本學習機制，如人工神經網絡方法、遺傳算法、元胞自動機等。劉耀林、焦利民（2004）基于神經網絡來構造模糊系統，建立了土地適宜性評價的模糊神經網絡模型；根據神經網絡誤差反向修正的原理，設計和推導了該模型的學習算法，并通過實驗證明該模型應用于土地適宜性評價具有高效、客觀、準確等優點。次年（2005），兩人將計算智能理論引入土地評價領域，構建了一個全新的土地適宜性評價模型：首先基于模糊邏輯和人工神經網絡構造了一個模糊神經網絡模型，然后采用改進的遺傳算法進行訓練，能夠快速收斂到最優解，對初始的規則庫進行修正，形成了一個自學習、自適應的評價系統。
1.5改進后的方法
以上介紹了在土地適宜性評價中常用的基本方法。近年來，鑒于各種方法本身的局限性，很多學者提出了各種方法相互結合或對原方法加以改進的評價方案，并應用于某地的土地適宜性評價，取得了較好的結果。
廈門大學何敦煌（1994）在福建龍海適宜性評價中嘗試采用了極限條件法和指數和法相結合的兩次評價，即用極限條件法評價土地適宜類，用極限條件法和指數和法評價土地適宜等并確定土地限制性（適宜級）是同時進行的。這一方法不僅克服了極限條件法和指數和法的缺點，還相互間起了交叉檢驗的作用。
南京大學彭補拙等在做中亞熱帶北緣青梅土地適宜性評價時對盛花期溫度和土壤PH值這兩項對青梅生產發育有重要限制作用的因素采用極限條件法，對其余的評價因子采用逐步回歸分析法進行分析，作必要的因子剔除，得到它們的總適宜等級，最后再對這三項評價的結果按極限條件法進行歸總，得到該土地利用方式的適宜性等級最后評價結果，該結合體現各土地構成要素的不同貢獻，提高評價結果的科學性和合理性。
北大的杜紅悅等以攀枝花為例，用模糊數學方法對FAO的農業生態地帶法(AEZ)進行改進，并將GIS技術應用于AEZ法中；歐陽進良等針對不同作物進行土地適宜性評價，并據評價結果、各類土地的特點及區位和經濟因素進行作物種植分區。
2新技術的應用
隨著數學方法的改進和新技術如3S（遙感技術RS、全球定位系統GPS和地理信息系統GIS）、ES（專家系統）的應用，給土地評價，尤其是土地適宜性評價帶來了飛躍，它們在數據的獲得、處理、分析上的強大功能不僅使工作效率大大提高，還使基于大范圍的調查評價成為可能。
Jacek Malczewski (2004)對基于GIS的土地適宜型分析做了系統全面的梳理，他先從歷史的角度介紹了GIS的知識及其發展過程，然后回顧了基于GIS的土地適宜型評價的相關方法和技術，最后分析了其存在的挑戰、未來趨勢和前景。胡小華等（1995）通過專家系統的引入、層次分析法的應用以及如何借助地理信息系統強大的空間分析功能及圖形和屬性的結合，實現了多目標土地適宜性的評價。張紅旗（1998）在評價柑桔土地適宜性時，結合GIS技術GIS，改變以往僅考慮自然條件的做法，分別建立柑桔土地的自然、經濟、社會屬性適宜性評價模型及綜合評價模型，提高評價結果的科學性和合理性，也為其他類型的單作物(廣義)土地適宜性評價提供了一個可行的模式。
S.Kalogirou (2002)運用專家系統和地理信息系統技術，建立了支持實證研究的土地適宜性評價模型――LEIGIS軟件。該模型基于聯合國糧農組織的作物土地分類，分為物理評價和經濟評價。物理評估選用了17種指標因子，采用布爾分類法，包括了一般種植作物和5種特定作物（小麥，大麥，玉米，棉花種子，甜菜）的評價模型。經濟評價考慮了市場限制下的收入最大化問題。專家系統使得評價不同作物時規則可以適當改變，地理信息系統使得空間數據的管理和結果可視化成為可能。該軟件支持任何空間數據集的評價和介紹，而且不需要評價者掌握特殊的電腦技能。夏敏（2000）在其碩士論文里探討了以地理信息系統和專家系統為技術支持，開發農地適宜性評價專家系統的可行性，在Mapinfo地理信息系統的支持下，建立了一個具有一定通用性的農地適宜性評價專家系統，并通過了在邳州市的實證研究。
3結論
我國的土地適宜性評價始于50年代，綜合的土地適宜性評價從70年代末全面展開,近l0年來，土地適宜性評價得到了更快的發展，更重視定性與定量相結合、針對特定目標或對象。經驗法、極限條件法、多因素綜合評定法法、層次分析法等繼續得到使用，但通常做適當的改進或與其他方法相結合，彌補各自的缺陷。模糊綜合評價法、灰色關聯度分析法仍然得到了很廣的應用，神經網絡模型、遺傳算法等新方法開始嘗試性應用。科技的發展使得3S技術和專家系統等新技術廣泛用于土地評價，尤其給土地適宜性評價中帶來了質的飛躍，接下來的土地適宜性評價仍基于上述技術的支持是必然的趨勢。
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關鍵詞：數字地圖；服務；發展趨勢
中圖分類號：P28 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2012） 18-0009-01
一、引言
地圖是地球空間信息的可視化形式，是人類空間形象思維的再現，也是空間信息傳輸與認知的重要手段[1]。20世紀，計算機的發明，使許多領域產生了新的發展甚至飛躍，一系列新的概念、名詞術語乃至新的學科隨之出現。數字地圖的概念就是隨著計算機技術在地圖學中的應用而逐步形成和發展的[2]。目前，數字地圖制圖也已成為現代地圖學的一個重要研究領域。隨著信息科學技術的快速發展和廣泛應用，數字地圖在信息獲取與傳輸手段、表現內容與方式等方面都展現出蓬勃的生機。本文首先介紹數字地圖的基本原理，然后分析了其發展趨勢。
二、數字地圖的基本原理
數字地圖是以數字形式記錄和存儲的地圖，是在一定的坐標系統內具有確定位置、屬性及關系標志和名稱的地面要素和現象的離散數據，在計算機可識別的存儲介質上存儲的概括的有序集合[2]。雖然它在計算機中的表示和存儲形式為一組數據，并非可視地圖，但在計算機屏幕等輸出設備上可再現為的色彩鮮艷、直觀的傳統地圖（模擬地圖）。屏幕上顯示的地圖即電子地圖。
數字地圖制圖的核心問題是如何使用計算機處理地圖信息，即研究空間信息的獲取、變換、存貯、處理、識別、分析和圖形輸出的理論方法和技術工藝，模擬傳統的制圖方法，進行地圖的設計和編繪，其技術基礎包括計算機圖形學、數據庫技術、數字圖像處理技術、多媒體技術。概括起來，數字地圖制圖需要解決三個主要問題：一是對連續的地圖信息數字化；二是對數字形式的地圖信息進行一系列的加工處理，形成各種形式的地圖產品；三是把數字地圖的有關內容轉換為人可閱讀的地圖圖形。
三、數字地圖的發展趨勢
數字地圖本身是存儲在計算機存儲器上的規格化的地圖數據，需要通過有關軟件調用處理才能再現現實世界地表地物的位置、幾何形狀、相互關系和相關屬性信息。這些在很多方面都推動數字地圖呈現出了新的發展趨勢。
（一）數據集成多源多維化。傳統的數字地圖主要基于模擬顯示地理信息的思想。電子地圖背景數據源包括桌面出版環境中的地圖、航空像片、衛星影像、GPS數據、各類專題圖等。專題數據源又包括：基礎地理數據庫、地名庫、DEM庫等。背景數據可以二維、三維的形式表現，專題數據滲透在背景中，其分析結果以可視化的形式顯示于背景之上。現在，一些城市數字地圖提供的服務往往包括主要建筑、道路、景區等相關地名信息查詢和現場實況[3]。谷歌還推出了具有大型商店和機場室內地圖功能的新版移動地圖服務，幫助用戶避免在大賣場和復雜建筑物內迷路，可以說，這是一次重大突破。該系統利用移動基站、GPS和公共WiFi接入點來進行定位，不過該功能目前僅限于美、日的一些知名場所。
（二）數據庫訪問自動化、標準化。電子地圖中數據庫訪問采用通用數據庫引擎與標準結構化查詢語言（SQL），實現自動化操作。隨著互聯網的普及應用，數字地圖分布存儲和處理、網上傳輸和服務趨勢日益明顯。為了保證大量高清數據上線后，瀏覽器的速度和穩定性，一些電子地圖服務機構開始引入云計算技術和多站點流量分擔方案，以實現用戶在線看視頻地圖不卡殼。
（三）數據表達準確、可視化。傳統的數字地圖，空間目標采用方程參數，實現數據壓縮，繪制時采用“反走樣”以增強圖形效果，影像信息采用“金字塔”策略顯示。其可視化表達的內容由最初單一的空間數據可視化，擴展為面向專業領域的屬性數據和空間關系的可視化。表達的手段已由2維轉向3維乃至真實場景等。現在，一些城市的數字地圖已經發展到從平面地圖查詢直接升級為高清街景和實時路況，可在線瀏覽實時交通路況，可清晰看到道路兩側樓房的樓梯、隔離帶、車棚等場景。而谷歌的街景地圖功能曾因為數據分辨率太高太真實而在一些國家引起了隱私保護方面的爭議。
（四）產品模式多媒介、個性化。以可視化數字地圖為背景的光盤電子地圖、網絡電子地圖、PDA電子地圖，通過只讀光盤、網絡及移動通信等媒介傳播，以普通PC機、觸摸屏計算機、PDA、智能手機等形式提供給大眾使用，通過人機交互手段可以實時、動態地提供信息檢索、數值分析、決策咨詢和機動駕駛、步行和自行車導航等功能；展示城市、企業、旅游景點等區域綜合面貌，是數字化技術與古老地圖學相結合而產生的一種新的地圖品種，正逐漸成為公眾日常生活中信息服務的一部分。通過歷史文化信息系統和公共旅游服務系統將全方位地還原所有5A景區的視頻原貌，人們可以通過互聯網、移動互聯網登錄系統，在線模擬旅游，查詢景區的電話、開放時間、門票、廁所等實用旅游信息。當然，這些服務涉及到地圖制作生產商與有關行業的有效合作溝通，否則，提供的信息往往因為更新不及時而失去其應有的價值，最終影響產品信譽而失去用戶支持。
（五）用戶接口人性化。目前，電子地圖交互界面中應用了一些優秀的多媒體技術，如Flas、3維動畫、視頻特技VRML場景、360°全景圖、多媒體網頁等，大大改善了用戶接口。將來，多媒體人機交互技術的智能化會為電子地圖提供強大的技術支撐與創意空間。一些數字地圖產品的手機版，將全面支持安卓、蘋果、微軟移動等主流操作系統。其中，Android智能手機和平板電腦的用戶已可以查看谷歌的室內地圖。
五、結束語
信息時代，數字地圖成為人們認識世界、改造世界和進行各種活動經常需要的重要信息來源。真實可靠、快速顯示用戶需要感知的信息是其創新發展的不竭動力和思想源泉。
參考文獻：
[1]廖克.地圖學與地理信息系統（GIS）的新進展[J].地球信息科學，2005，7（2）.