GIS在人文地理学中的应用及前景
2012-02-18 15:32阅读：
GIS在人文地理学中的应用及前景
来源：测绘英才网新闻中心
地理信息就是这个星球的立体呈现方式。地理信息系统广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域，现结合城市及城市土地利用说明GIS的应用。
1、GIS的应用
1.1数码城市GIS
黄铎,眭海刚,张叶廷(2004)将数码城市GIS定义为“满足数码城市需要的GIS”或“用GIS来处理3维城市模型数据”。因此,有关表面特性与材质特征的描述,包括几何、纹理以及其他信息,是数码城市GIS的主要内容，兼顾了三维可视化与GIS操作两方面的需要。
数码城市GI
S的主要功能:1)层次三维建模2)三维城市模型数据库集成管理3)3D实时应用:地形分析与特征提取;基于三维城市模型的日照分析、通视性与可视域分析;基于海量数据库与渐进描绘的大范围交互式3D漫游。有关功能同样适用于其他领域,如国土、地质、海洋等应用。
从某种意义上来讲,三维城市模型数据质量的好坏、精度的高低、生产周期的长短直接影响到数码城市GIS应用的可靠性、广泛性、有效性和其生命力。三维城市模型数据生产的全面质量控制包含不同类型数据源的选择、DEM与正射影像生产、纹理影像的采集与处理、自然或人文地物的3D重建、属性关联等。
数码城市GIS可以表现区域高逼真度的三维景观.最基本的应用包括各种类型的空间查询与三维实时可视化。数码城市GIS的三维可视化操作可飞越整个城市场景,也可以在局部的街道中穿行,同时在可视化的操作过程中,可对特定的地物类型进行属性查询与统计分析。
现阶段的数码城市GIS根据大多数的应用需求在许多方面进行了简化处理。由于在三维表达、分析与模拟等方面独特的直观性与丰富的信息特性,数码城市GIS被越来越广泛地应用于城市的数据处理与管理当中,如应急反应、虚拟旅游、智能交通、城市规划与管理、电子商务、智能小区等。尤其是应急反应能力取决于大量来自不同机构的数据,对信息的快速获取与处理和对资源的调配等必须的能力往往是至关重要的。
数码城市GIS对城市基础设施建设与服务、导航、旅游、房地产管理等具有实际应用价值。基于三维城市模型,对建筑物的任意位置变换与更新、阴影与日照分析、任意位置的可视域分析等操作,可应用于专业的城市规划与设计当中;结合建筑物高度与形状所进行的可视域分析,可应用于许多潜在的应用,比如可视影响评估、噪声扩散分析、无线通信基站规划;与现有的2D
GIS结合,三维城市模型有望为公众提供更广泛与更好的服务,比如在线房地产业服务、在线三维城市地图。另外在城市应急系统的建设方面,三维城市模型也可以为警察、消防部门、救护以及其他应急系统的建设提供最佳路径分析的可视表达。
1.2城市结构分析
城市结构分析是GIS在城市研究中的主要应用领域之一。周素红,周冰艳(2002)认为GIS的介入为城市结构分析提供新的手段。
城市结构反映了城市的历史演变、城市中各种功能用地的分布情况和相互关系、城市的社会、经济发展状况等,需走定量与定性、静态与动态、微观与宏观相结合的发展道路,强调其研究方法的动态性、社会性和反馈性。GIS联系着地理空间和社会空间,为定性与定量分析架起了桥梁,是未来城市研究的信息主要来源之一,也是城市研究的主要分析工具之一和新的研究方法与技术支持之一。近年来,
GIS正逐渐被重视并在城市结构分析领域得到越来越广泛的应用。目前这方面已产生了一系列相应的研究成果,如Batty和Longley利用GIS,将城市形态与它的各种各样的社会过程建立相关关系,探讨基于人类决策、心理等社会、行为影响下的城市形态过程(动态的演化过程);城市细胞自动机模拟研究(Cellular
Automata),借助GIS,模拟城市发展演变,从而理解其发展演变的动态性,揭示城市微观行为(如人的活动)与宏观结果(如城市空间形态发展演变)的关系等。利用GIS及数量建模方法,结合社会、经济分析进行研究正成为城市结构研究中很活跃的一个发展方向之一。
引用经济学中供给—需求分析方法,可以结合GIS的空间定位,绘制了供需度与区位关系曲线图,将这种关系映射于图形上,形成反映不同区位城市现状用地的供需矛盾与平衡关系的供需区位图。综合影响城市区位的若干主要因素,包括商业繁华度、交通条件、市政设施、社会服务等几大类,采用系统工程模糊综合评价方法,利用GIS将区域划分为若干个不同等级的区位,创建区位分析图。找出现状城市中需要调整的区位,进行用地结构分析,为规划设计提供更科学合理的依据。
1.3 GIS可达性分析在城市商业网点中的应用
隗剑秋,邹进贵
(2005)基于两种可达性的度量模型,利用GIS软件进行二次开发,通过开发的功能模块,分析城市中各商业网点的可达性,从而为城市中的商业网点选址规划提供决策依据.
在城市规划中大型商业网点的选址更是要考虑到现有道路网络的结构,路面状况、宽窄、便捷度等都有可能影响到公共设施的建筑结构、建筑布局等.从道路网络的角度来具体的定量分析,即如何利用现有道路网络的配置,从人们的日常生活理念出发分析商业网点的可达性,从而达到城市规划辅助决策的作用。
在传统的规划中,“服务半径”是常用的分析方法,是用离开中心点的直线距离来衡量交通,显然是粗略的.在城市中,交通一般是沿道路产生的,在方向、速度上均要受到道路的约束,因此,有必要利用基于GIS的可达性技术来进一步分析提高精度。
1.4土地利用空间结构变化与土地利用动态监测
基于GIS和RS技术的土地利用动态监测是以土地变更调查的数据及图件为基础，将GIS技术与遥感图像处理与识别技术相结合，以不同年份同一地区TM影像为基础．提取两个或多个时相的遥感影像土地利用信息，从遥感网像上提取变化信息，并进行对比分析获取土地利用变化信息,从而达到对耕地及建设用地等土地利用变化情况的定期监测的目的。
张新长，熊湘琛
(2008)对广州市市辖区不同时期的数字正射遥感影像进行图像处理，完成影像分类矢量化过程，用矢量化结果结合运用GIS空间分析方法和土地利用变化模型，从微观角度对土地利用不同类型的变化进行定量化、定位化的分析，运用GIS叠置技术可得到土地利用类型问的转移空间分布图。
霍艳杰,卫海燕,薛亮(2008)在ArcGIS
9．2、Matlab等软件的支持下，通过对解译出的2000年和2007年的西安市土地利用现状图进行空间叠置分析，统计得出7
a间西安市土地利用面积转移矩阵表；构建了土地利用程度变化指数、土地利用变化类型的多度和重要度指数等区域土地利用变化指数模型，定量研究了西安市土地利用的时空变化，阐明了西安市土地利用变化的区域特点，为土地可持续利用提供有效的决策支持。
1.5在城市地价动态宏观监测中的应用
1.5.1 GIS在城市地价动态宏观监测中的应用
王玲，吕新(2008)在传统研究方法的基础上运用GIS技术以地价监测样点信息为基础，通过TIN和监测样点地价建立地价分布三维模型，运用内插地价等值线图与城市用地基准地价底图的叠加来宏观分析城市地价面的变化及引起价格变化的原因。
将GIS基本理论应用于城市地价动态宏观监测，以监测样点为核心来研究、分析价格面的变化，以点的变化情况来修正、再现面的变化，为城市地价动态监测提供了一种新的研究方法，它利于快速决策，易于更新，将为政府合理利用有限的土地作出应有的贡献。
1.5.2城市地价区段划分
江立武(2009)在充分采集研究区域内反映地价区段变化的信息，(1)土地交易地价样点采集(2)房地产交易价格样点采集(3)其他相关参数资料采集。主要有房屋重置价、房屋造价、房屋出租管理费、维修费、税费、保险费、房屋耐用年限、残值率、银行现行各类存、贷款利率、社会平均资金利润率、物价指数等。对采集或收集来的交易样点数据资料利用基本估价方法对交易样点数据进行评估、修正、统计分析,这些不同土地用途的地价交易样点将作为标准样点直接用于空间插值分析,并建立图形数据库和属性数据库，且使之关联,建立不同土地用途标准样点属性数据表，其后利用GIS空间分析功能就可以对图形控制范围内的区域进行插值分析，并生成地价等值线。地价区段划分综合城市土地质量、土地利用现状、城其中商业用地共划分了40个区段，住宅用地共划分了37个市规划、城市地价调查结果和城市地价分析结果，对南昌市区段，工业用地共划分了34个区段。
2、GIS在城市应用中面临的问题
2.1标准与系统建立过程规范问题
目前，从标书的制定、用户需求调查、系统方案的审定到系统开发和实际应用这一过程，仍没有规范可循。用户往往不知道自己所要达到的具体目标，开发者也不清楚具体业务要求，许多问题都处于不明确之中,系统的开发造成混乱和浪费。各行业有必要尽快制定行业GIS工程标准与规范，就GIS的用户分析、系统设计、数据库建设、系统开发、应用和效益分析，作出明确的规定，用以指导系统建设。
2.2系统建设周期问题与系统更新问题
一个系统从规划到启动，到系统建设和完成，往往需要2-3年时间，在这个过程中软件、硬件技术发生了很大变化，如果系统设计缺少前瞻性，往往系统刚建起来就过时了,不利于发挥GIS效益。传统的城市空间数据更新主要采用阶段性更新方法，四五年一个周期，这种方式不能满足数据现势性的要求。更新主要指数据、硬件设备的更新换代、新技术方法，如全球定位系统（GPS）技术，高分辨率的航天、航空遥感技术，测量与地理信息系统一体化技术等。
2.3系统的综合应用和深化应用问题
在一些城市，一个部门建立了系统，建立了基础空间数据库，却不能共享。一些城市同时建立两套以上类似系统，这样既造成重复建设的浪费，也不利于提高系统应用的水平。
2.4“三图统一”问题
空间数据不同于一般的非空间数据，其主要来源是地形图、地籍图、房产图及其它专题地图，其采集需要专业的人员和采用复杂的技术手段，而且工作量大、投资大，其工作主要由测绘部门承担，由政府管理和投资。地形图、地籍图与房产图，在城市基础地理数据方面的内容基本上是一致的。由于地形图、地籍图和房产图分属规划、土地和房产管理部门，各种图的测绘由各主管部门各自为政进行，标准不统一，多数情况下没有真正实现基础地理数据的共享，三图中的基础地理数据出现了重复测绘和重复建库的现象，造成了巨大的浪费。
3、GIS在城市中应用的展望
3.1 Web GIS及其在城市中的应用
GIS与Internet技术的融合，即WebGIS技术。WebGIS将在城市中获得广泛应用。应一类为基于Internet的公共信息在线服务，为公众提供交通、旅游、餐饮娱乐、房地产、购物等与空间信息有关的服务。在国内外站点上已有了成功的应用，如MapQuest和图行天下，这些站点提供大量的与空间位置有关的各种生活类信息服务。一类应用为基于Internet的企业内部业务管理，如帮助企业进行设备管理、线路管理以及安全监控管理等等。
3.2移动GIS及其在城市中的应用
无线通信技术与GIS技术以及Internet技术结合成为可能，形成移动GIS。利用移动GIS技术，人们可以利用手机查询到自己所在的位置附近的地图，标出目标地点，手机就会自动显示出您应该行走的路线。比如查询离您最近的餐馆在哪里、怎么走、有什么特色菜。
3.3三维GIS和虚拟GIS及其在城市中的应用
三维GIS与二维GIS相比，可以帮助人们更加准确真实地认识我们的客观世界。以前三维显示只能应用在大型的主机和图形工作站上，且只在少数的部门如地震预测、石油勘探、航空视景模拟器中得到应用。虚拟现实GIS是目前GIS发展的主要方向之一。通过虚拟现实GIS，可以看见大地上的城市，使用“用户界面”的开窗放大数字图像；随着分辨率的不断提高，可以看见每一个建筑，然后是私人住房、商店、树木和其他景观：当他对商品感兴趣时，可以进入商店内，欣赏商场内的衣服，并可根据自己的体型，构造虚拟自己试穿衣服。
