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金沙棋牌游戏:眼前Computer技能与GIS发展倾向杂文

2019-11-24 11:04栏目:中国历史
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内容摘要:历史地理信息系统建设是信息化时代学术发展的要求,也是历史研究向纵深方向拓展的体现。作为历史信息存储、显示、管理、分析系统,近年来,国内相关数据平台越建越多,地理信息系统(GIS)对中国史学研究的贡献也初见成效,在历史气候、河流地貌、市镇经济、乡村聚落、水利社会、环境变迁、古代城市、古地图以及历史地理信息系统(HGIS)研究方法等九大领域都有突出的表现。GIS进入中国史学研究领域不仅带来研究方法的变革,同时也使历史研究理念更新,促成历史文献、古地图、遥感影像、考古信息等多元史料的应用,帮助我们完成一些动态追踪与多要素综合性研究。当然,目前受学科界线限制,历史地理信息平台建设薄弱,推介手段缓慢,这些因素都成为制约GIS方法应用于中国历史研究的瓶颈。

当前计算机技术与GIS发展趋势论文

关键词:历史地理信息系统;中国史学;研究与应用

时间:2017-10-07 14:13点击: 次来源:网络作者:佚名评论:- 小 + 大

作者简介:

当前计算机技术与GIS发展趋势。

内容摘要:历史地理信息系统建设是信息化时代学术发展的要求,也是历史研究向纵深方向拓展的体现。作为历史信息存储、显示、管理、分析系统,近年来,国内相关数据平台越建越多,地理信息系统(GIS)对中国史学研究的贡献也初见成效,在历史气候、河流地貌、市镇经济、乡村聚落、水利社会、环境变迁、古代城市、古地图以及历史地理信息系统(HGIS)研究方法等九大领域都有突出的表现。GIS进入中国史学研究领域不仅带来研究方法的变革,同时也使历史研究理念更新,促成历史文献、古地图、遥感影像、考古信息等多元史料的应用,帮助我们完成一些动态追踪与多要素综合性研究。当然,目前受学科界线限制,历史地理信息平台建设薄弱,推介手段缓慢,这些因素都成为制约GIS方法应用于中国历史研究的瓶颈。

当前计算机技术与GIS发展趋势 当前计算机技术与GIS发展趋势 信息技术论文 更新:2006-4-8 阅读: 当前计算机技术与GIS发展趋势 是随着计算机技术的发展而形成的一门新兴技术,并成为一种主要的信息产业,它极大地推动了计算机的普与应用。随着信息技术,尤其随着是计算机技术以前所未有的速度快速发展,以及GIS的应用深度的不断深入和广度的扩大,GIS正处于急剧变化与发展之中。本文结合当前计算机技术发展的特点,分析当前GIS的发展趋势及其主要功能。

关键词:历史地理信息系统 中国史学 研究与应用

地理信息系统(GIS,Geographic Information System)是以采集、存储、管理、分析、描述和应用整个或部分地球表面与空间和地理分布有关的数据的计算机系统。它由硬件、软件、数据和用户有机结合而构成。它的主要功能是实现地理空间数据的采集、编辑、管理、分析、统计、制图的工具已逐步发展起来。

作者简介:张萍,首都师范大学历史学院教授。

GIS始于60年代的加拿大与美国,尔后各国相继投入了大量的研究工作,自80年代末以来,特别是随着计算机技术的飞速发展,地理信息的处理、分析手段日趋先进,GIS技术日臻成熟,已广泛地应用于环境、资源、石油、电力、土地、交通、公安、急救、航空、市政管理、城市规划、经济咨询、灾害损失预测、投资评价、政府管理和军事等与地理坐标相关的几乎所有领域。

  计算机、电子、网络等信息技术日新月异的发展,正影响着人们生产、生活的方方面面。这些新的技术革命不仅应用于自然科学与工程管理,同时交叉融合于人文、社会科学,对传统人文、社会科学的研究理念与方法产生巨大冲击,人们利用计算机、信息技术进行问题分析与方法更新,同时形成计算机语言与思维模式,成为各学科科研当中不可或缺的手段。有学者称计算机技术正在全方位改变着我们现有的学术生态,尤其各种数据库技术,从诞生到理论研究,以及成熟的产品输出,使新时期研究问题的方式、方法越来越走向综合、多元与跨越式发展。今天计算机集成技术、关系数据库技术、云技术等,运用于学术研究当中,被形象地称为“泛数据研究的时代”。这一时代开启了众多我们过去无法想象的研究课题,实现了过去无法完成的研究目标,同时多学科参与也成为一种可能,历史研究加入其中,正在形成一种潮流,一种方法,一种新的尝试。

但是,随着信息技术,尤其是计算机技术的快速发展、数字地球的提出与实施,以及GIS的应用深度的不断深入和广度的扩大,GIS正处于急剧变化与发展之中,并对GIS提出了许多新的要求。一方面,计算机的进步、信息网的发展和利用等技术上的突破,使得以数字形式表示信息更加容易,另一方面,地理信息仍滞后于其它更适合于以数字形式表示的信息,例如数字和文本。因此,地理信息的使用,又存在一定的困难和障碍,如果这些障碍能够妥善解决,GIS的应用将会取得突飞猛进的发展。本文就目前地理信息系统的热点问题进行介绍、分析和总结。

  早在20世纪八十年代就有学者尝试利用数据库技术进行历史学研究,这种数据库大体可分为文献数据库①、量化数据库②与空间数据库③三种类型,三种类型既相互独立,又互相依赖,关系十分紧密。随着信息管理内容的不断扩展和新技术的更新,三者相互兼容也是未来的必然趋势。目前空间数据库主要以地理信息系统技术来支撑,后者已成为空间数据管理、分析、解决问题的主要手段。那么,什么是地理信息系统?地理信息系统可以管理哪些数据?它对历史学研究又会有哪些帮助?在当前信息时代我们应该如何发挥这一技术特长为中国史学研究拓展新方法?

计算机技术对GIS发展趋势的影响

  一、GIS的发展进程及其学科特征

2.1 网络化枣网络GIS

  地理信息系统(Geographical Information System和Geographical Information Science,简称GIS)是以计算机技术为基础,以具有地理内涵的空间数据为处理对象,运用系统工程和信息科学的理论、方法,采集、存储、管理、显示、处理、分析和输出地理信息及其产品(如数字地图)的集成型计算机信息系统,地理信息系统是伴随信息化时代计算机技术的发展而兴起的新兴领域。

计算机网络技术的新发展推动着当代GIS技术的快速更新和发展,使得在因特网上实现GIS应用日益引起人们的关注,建立万维网GIS是近年来GIS研究领域的一个热门话题。Web GIS或互联网地理信息系统是当前GIS的一个重要发展方向。

  最早提出地理信息系统概念的是加拿大测量学家汤林森(Roger Tomlinson),他在1963年首次使用这一术语,并于1971年建立了加拿大地理信息系统(CGIS),管理和规划本土的自然资源,这也是世界上第一个地理信息系统。1967年,纽约土地利用和自然资源信息系统也宣告建立,这是世界上较早使用地理信息系统管理国家土地与自然资源的系统平台。早期的地理信息系统受技术与成本的限制,一般仅限于大型用户使用,且主要用于计算机管理手段和辅助制图(CAD),尚未应用于空间分析与地学研究。20世纪80—90年代,随着计算机普及,计算机的功能不断升级,地理信息软件系统更新速度加快,同时数字化空间数据大量增加,地理信息技术快速发展,科学工作者普遍开始利用地理信息技术进行空间分析与模型建构,从科学的层面去审视一系列地理问题,地理信息系统从单纯的空间数据管理发展为科学研究,概念也从过去单纯的“地理信息系统”(Geographical Information System)发展为“地理信息科学”(Geographical Information Science)④,地理信息系统被更广泛地视为一门科学,科学工作者在应用计算机技术对地理信息进行存储、管理以及提取、分析过程中提出一系列研究问题,进行科学的分析、研究与创新。

目前,WWWGIS的建设面临四个方面的挑战:网上数据发布、网上数据互操作、网上数据采掘和网上数据管理及安全性。与传统的GIS相比,Web GIS具有以下特点:

  目前,GIS更多地是在融合和集成其他技术,以形成更为综合性的技术系统,而这中间推动地理信息系统发展的决定性因素往往取决于计算机技术的进步以及应用领域的扩大,几乎每一次计算机技术的进展都会带来地理信息系统技术的更新,如空间数据的管理、网络GIS、三维GIS等。今天,伴随大数据与云计算等信息化手段的增强,地理信息科学的服务功能不断加强,地理信息系统不仅作为空间技术、分析手段存在,还成为社会服务的重要内容,GIS概念也被视为Geographical Information Service的英文缩写。

适应性强 Web GIS是基于互联网的,因而是全球的,能够在不同的平台运行。

  现今已知的GIS应用领域包括有公用事业、电信、交通、城市应急管理、土地管理、城市规划、军事、图书馆管理、健康和保健、政治领域、景观保护、城市与区域规划中的土地覆盖和土地利用监测、国家和全球农业、环境监测与评价等。地理信息系统在景观生态规划、计算机科学、古人类学以及森林管理等领域,已经从单一功能和较分散的系统发展为具有共享的、多功能的综合性信息系统,这种多功能的综合性信息系统将运用专家知识系统,进行综合分析并做出预报和决策,向智能化发展。

应用面广 网络功能将使Web GIS应用到整个社会,真正实现GIS的无所不能,无处不在。

  由于地理信息系统具有独特的管理与分析数据的功能,其在人文与社会科学领域应用也越来越广,在经济学、犯罪学、公共卫生、公共政策与规划等领域都取得了不小的成绩,建立人文与社会科学地理信息平台受到各国政府的重视。美国加州大学圣巴巴拉分校在美国国家自然科学基金资助下成立了空间综合社会科学研究中心(Center for Spatially Integrated Social Sciences,CSISS)⑤,希望通过这种建设促进GIS技术在各种社会科学研究中发挥作用。英国伦敦大学学院(University College London)高级空间分析中心(Center for Advanced Spatial Analysis,CASA)⑥,集聚GIS、地理学、经济学、物理学、计算机科学等多学科专家,重点研究社会经济系统在时空演变中的客观规律及相应的政策与规划手段。进入21世纪,地理信息系统已深入各行各业,乃至千家万户,成为人们生产、生活、学习和工作中不可或缺的工具和助手。

现实性强 地理信息的实时更新在网上进行,人们能得到新信息和新动态。

  二、国际国内大型历史地理信息平台的创建

维护社会化 数据的采集、输入、空间信息的分析与发布将是在社会协调下运作,对其维护将是社会化,减少重复的劳动。

  20世纪80年代左右,历史工作者开始尝试将GIS技术引入历史研究当中,其中事件发展进程、区域经济开发、聚落成长变迁、人群地域特征、灾害或疫病的空间演进等,都需要我们对特定地域的整体把握,时间与空间就成为最基本的定位,在这些研究领域,地理信息系统可以发挥特长,因此,它们成为率先尝试使用这一技术的研究领域。从地理学角度来看,人类信息中有80%与地理位置和空间分布有关,这些信息均会影响到人类的现实决策,历史时期当也如此,这就为GIS应用于历史研究提供了理论支撑。然而,GIS应用于历史研究,要求学者必须掌握地理信息系统软件应用,而20世纪80—90年代,受计算机与GIS软件系统技术使用上的限制,专业技术与科研成本要求都很高。因此,早期的基础工作主要由一些科研实力较强的研究机构倡导,这些专业机构借助有利的科研与计算机条件、充足的经费支持,尝试了一些系统的历史GIS平台开发。正是这些先行者开创了历史GIS平台,并在实践中运用这一技术进行历史分析,从而真正推动了历史GIS的应用。早期历史GIS研究者大多出自这些重量级研究机构。

使用简单 用户可以直接从网上获取所需要的各种地理信息,直接进行各种地理信息的分析,而不用关心空间数据库的维护和管理。

  今天我们能够了解到比较著名的国际大型HGIS平台大体有:英国政府支持,朴茨茅斯大学主持的Great Britain Historical Geographical Information System(GBHGIS)项目⑦、美国政府支持,由明尼苏达人口中心(Minnesota Population Center MPC)开发的National Historical Geographic Information System⑧、比利时根特大学的Belgian historical GIS项目⑨。到目前为止,各个国家基本都建立了本国的历史地理信息平台。⑩另外,国际上有据可查的著名专题历史地理信息系统也已不少,如美国哈佛大学空间中心开发的Worldmap(11),美国布朗大学开发的非洲史动画地图集(Animated Atlas of African History 1879-2002)(12)、美国加州大学伯克利分校开发的菲律宾文化地图(Batanes Islands Cultural Atlas)(13)、美国纽约公共图书馆开发的纽约城市历史地理信息系统项目(The New York City Historical GIS Project)(14)、维基百科开发的Historical Geographic Information System(15)、瑞典于默奥大学开发的拜占庭帝国犹太社区项目(Mapping the Jewish Communities of the Byzantine Empire)(16)、美国东海岸公共图书馆开发的弗吉尼亚1870—1935的铁路项目(The Countryside Transformed:The Railroad and the Eastern Shore of Virginia,1870-1935)(17)等。这些项目不下100多个,它们大都具有强大的数据库功能和平台开发系统,专题数据库目标设定明确,数据来源多,资料系统,图文并茂,地图资源丰富。另外,HGIS项目更多注重探索重大历史事件的时空运行规律,将历史事件的自然背景信息耦合进系统,如气候、土壤、森林等要素,以期进行综合分析与空间模拟。其中大型国际综合HGIS项目多包含有中国历史地理信息,如哈佛大学的World map项目,其下就包含China map(18)系统。

网络GIS可实现网上发布、浏览、下载,实现基于Web的GIS查询和分析。尽管目前已有多家国内外公司推出Web GIS,总地来说,Web GIS尚处在试验研究阶段,其终目标是应能实现GIS与WWW技术的有机结合,GIS通过WWW成为大众使用的技术和工具。

  与中国相关的历史地理信息平台最著名的要数哈佛大学与复旦大学合作开发的中国历史地理信息系统(China Historical GIS,CHGIS)(19)、中国台湾“中研院”“中华文明之时空基础架构(CCTS)”(20)、香港中文大学地球信息科学研究所开发的“民国时期北京都市文化历史地理信息数据库”(21)。

2.2 开放性枣开放式GIS

  中国历史地理信息系统(CHGIS)是以历史政区为主要管理对象,试图建立一套中国历史时期政区变动连续的基础地理信息库,为研究者提供科研基础数据平台、时间统计、查寻工具和模型,系统设定从秦朝建立的公元前221年到清朝灭亡的1911年,力图反映不同历史时期政区的逐年变化情况,(22)目前仅完成了部分时段的政区数据库,提供网络下载。近年来,侯杨方在此基础之上又开发了“中国人口地理信息系统”、“清朝地理信息系统”,也已上线。

开放式地理信息系统是指在计算机和通信环境下,根据行业标准和接口所建立起来的地理信息系统。它不仅使数据能在应用系统内流动,还能在系统间流动。Open GIS是为了使不同的地理信息系统软件之间具有良好的互操作性,以及在异构分布数据库中实现信息共享的途径。为此,Open GIS要具有下列特点:

  台湾“中研院”“中华文明之时空基础架构”也已初具规模。它以谭其骧主编的《中国历史地图集》为基本地图,提供中国从先秦到清代全部朝代和疆域图幅,结合丁文江1930年所编《申报地图》,构成上下逾两千年的中国历代基本历史地理底图。以20世纪90年代1∶100万中国数字地图(ArcChina)作为现代底图,整合台湾“中研院”汉籍电子文献系统、近史所清代粮价数据库、中国地方志联合目录数据库等,提供了具有精确空间定位、整合时间与空间属性,方便查询、检索的汉学研究应用环境。

互操作性:不同地理信息系统软件之间连接、信息交换没有障碍。

  香港中文大学地球信息科学研究所开发的“民国时期北京都市文化历史地理信息数据库”。尝试从历史地理信息系统方法入手,考察近代都市在多元文化激荡之下所呈现的文化变迁空间模式。选择民国成立至抗战军兴时期的北京市,搭建了都市形态、人口、市场、教育、公共医疗、法律、宗教文化等要素的历史地理信息数据库。该数据库希望在可靠的大比例尺地图之上,利用地理信息系统表述各组数据的空间形态及其变迁,此外它还提供了地图的在线浏览功能。

可扩展性:硬件方面,可在不同软件、不同档次的计算机上运行,其性能和硬件平台的性能成正比;软件方面增加新的地学空间数据和地学数据处理功能。

金沙棋牌游戏,  另外,首都师范大学历史地理研究中心与陕西师范大学出版社联合开发的“丝绸之路历史地理信息开放平台”(Silk Road Historical Geography Information Platform)也于2017年6月正式上线。(23)该平台集数据库技术与模型分析于一体,针对两千年丝绸之路沿线的生态环境、遗址遗迹、民族宗教、交通商贸、文化传播等要素开发出一套完备的历史地理信息数据库,旨在反映丝绸之路沿线区域的自然与人文环境变迁过程。为有利于数据的利用,该平台还综合了一整套地理模型分析系统,包括地理剖面分析、核密度分析、缓冲区分析、时态分析、区域河网提取分析等,方便学者利用该平台数据进行个性化研究。

技术公开性:开放的思想主要是对用户公开,公开源代码及规范说明是重要的途径之一。

  到目前为止,中国历史地理信息系统的开发和研制工作已经取得了一定的成绩,但与国际发展趋势相比,在数据集成、分析、在线发布和共享等方面仍有很大的提升空间,这些大型项目多数以Web-GIS形式发布,使用者通过浏览器可以检视历史政区、地名、地图,属历史GIS基础平台,相对来讲,作为历史分析工具与研究手段的GIS功能体现不多。

可移植性:独立于软件、硬件及网络环境,不需修改便可在不同的计算机上运行。

除此之外,还有诸如兼容性、可实现性、协同性等特点。

为了研究和开发Open GIS技术,1996年在美国成立的开放地理信息联合会主要研究和建立了开放式地理数据交互操作规程(OGIS,Open Geodata Interoperable Specification)。OGIS是为了寻找一种方式,将地理信息系统技术、分布处理技术、面向对象方法、数据库设计及实时信息获取方法更有效地结合起来。基于OGIS规范制订的开放系统模型是一种软件工程和系统设计方法,这种方法应用于GIS领域,侧重于改变当前GIS模型中特定的应用系统及其功能与它内部数据模型及数据格式紧密捆绑的现状。当然,OGIS只是对Open GIS定义了抽象的互操作规程,具体如何实现,还需采用分布式对象的技术,通过Acrobat、OLE、ActiveX、Java等语言实现。

Open GIS技术将使GIS始终处于一种组织、开放式的状态,真正成为服务于整个社会的产业以及实现地理信息的全球范围内的共享与互操作,是未来网络环境下GIS技术发展的必然趋势。

2.3虚拟现实枣虚拟GIS

虚拟GIS就是GIS与虚拟现实技术的结合。VR技术是当代信息技术高速发展,并与其他技术集成的产物,是一种有效地模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术。这种模拟具有三个基本的特征,即Immersion-Imagina-tion。

由于技术的限制,目前还未能开发出适用于遥感和GIS用户需要的真3维可视化的数据分析软件包。GIS与虚拟环境技术相结合,将虚拟环境带入GIS将使GIS更加完美。GIS用户在计算机上就能处理真3维的客观世界的虚拟环境中将能更有效地管理,分析空间实体数据。目前虚拟GIS的研究主要集中在虚拟城市。

2.4 多媒体GIS

多媒体技术是一种集声、像、图、文、通讯等为一体,并以直观的方式表达和感知信息,以形象化的、可触摸的甚至声控对话的人机界面操纵信息处理的技术。应用多媒体技术对GIS的系统结构、系统功能及应用模式的设计产生极大的影响,使得GIS的表现形式更丰富,更灵活,更友好。

多媒体地理信息系统、声音、色彩、动画等技术融为一体,为GIS应用开拓了新的领域和广阔的前景。它不仅能为社会经济、文化教育、旅游、商业、决策管理和规划等提供生动、直观、高效的信息服务,而且将使电脑技术真正走进人类社会生活。多媒体技术在GIS领域的深入应用,乃至出现具有良好集成能力的MGIS是技术发展的必然。

2.5 集成化枣3S技术的结合

3S技术指的是全球定位系统、地理信息系统。3S技术的结合与集成充分体现了学科发展从细分走向综合的规律。

GIS发展的重要趋势是与全球定位系统的集成,从而构成实时的,动态的GIS。GPS为GIS的快速定位和更新提供手段,遥感技术的多谱段、多时相、多传感器和多分辨率的特点,为GIS不断注入“燃料”,反过来又可利用GIS支持从遥感影像数据中自动提取语义和非语义信息。

3S技术整体结合所构成的系统是高度自动化、实时化的GIS系统。这种系统不仅具有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能,而且能够分析和运用数据,为各种应用提供科学的决策咨询,并回答用户可能提出的各种复杂问题。

空间多维性枣三维GIS与时态GIS

2.6.1三维GIS

在许多地学研究中,人们所要研究的对象是充满整个3D空间的,如大气污染、洋流、地质模型等,必须用一个的3D坐标来描述。在3D GIS中,研究对象是通过空间X、Y、Z轴进行定义,描述的是真3D的对象。随着计算机技术和GIS在许多行业诸如地质、矿山、海洋、城市地下管网,城市空间规划、城市景观分析、无线通信覆盖范围分析等对三维GIS的需求日益迫切,3D GIS的理论和应用近年来受到许多学者的关注。到目前为止,虽然有3D GIS系统问世,但其功能远远不能满足人们分析问题的需要,原因主要是3D GIS理论不成熟,其拓扑关系模型一直没有解决;另外三维基础上的数据量十分大,很难建立一个有效的,易于编程实现的三维模型,计算机海量数据的处理为三维GIS提供了基础。

2.6.2 时态GIS

人们都在一定的空间和时间环境中生存并从事各种社会活动。从信息系统,尤其是GIS的实用角度出发,时间可以看成是一条没有端点,向过去和将来无限延伸的线轴,它是现实世界的第四维。时间和空间不可分割地联系在一起,跟踪和分析空间信息随时间的变化,应当是GIS的一个合理目标。这样的GIS就被称为时态GIS。

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