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地理信息系统的开发工具及其在地质灾害研究中的应用进展
摘要：地理信息系统技术（GIS）已经广泛渗透到了多种学科领域，从比较简单的、单一功能的、分散的系统发展到多功能的、共享的综合性信息系统，并向多媒体GIS、智能化、三维、虚拟现实及网络方向发展，新兴的地理信息系统将运用专家系统知识，进行分析、预报和辅助决策。本文介绍了地理信息系统的开发工具，从专业开发工具的组成结构上，可以归纳为集成式GIS、模块化GIS、组件式GIS和网络GIS等几个主要类别；总结了地理信息系统在地质灾害研究中的应用及其在地质灾害评价和管理、地质灾害的危险度区划评价和GIS与专家系统的集成应用的进展态势。
关键词：地理信息系统 集成式GIS 模块化GIS 组件式GIS 网络GIS 地质灾害
1地理信息系统的基本概念
地理信息系统(Geographic Information System，GIS) 是介于信息科学、空间科学和地球科学之间的交叉科学与新技术学科，它是计算机科学、遥感技术、信息工程与现代地学理论和方法的有机结合。地理信息系统是基于数据库系统、地图的可视化和地理信息的空间分析的计算机系统，处理的数据是具有地理特征和表征地学现象之间空间关系的属性数据。地理信息系统的主要功能有：采集、存储、管理、检索、查询、分析、显示和输出多种数据［1，2］，进行数据维护与更新、区域空间分析、多要素综合分析和动态预测［3］等。
地理信息系统，按其内容可以分为三大类［4］：(1)专题信息系统，它是具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务，如水资源管理信息系统、矿产资源信息系统和水土流失信息系统等。(2)区域信息系统，主要以区域综合研究和区域的信息服务为目标，可以有不同的规模，如加拿大国家地理信息系统和我国黄河流域信息系统等。(3)地理信息系统工具，它是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。地理信息系统的任务，就是对地球表层人文经济(包括人类工程活动)和自然资源及环境多种信息进行综合管理与分析。
2 地理信息系统的开发工具
近年来GIS应用系统发展迅猛，GIS工具软件版本也不断更新升级，比较鲜明的发展动向有[5]：(1)各GIS软件工具厂商在优化性能的同时，重视发展Internet 上的GIS；(2)更换开发语言和开发模式，更换或扩展到Windows NT 平台；(3)在空间数据库管理方面，客户/服务器体系结构仍是GIS 软件追求的目标；(4)除了属性数据外，人们也希望图形数据采用关系数据库管理系统或面向对象的数据库管理系统；(5)理论研究方面，时空数据的处理及其三维或四维GIS仍然是一个研究热点；(6)为了进行空间数据共享和交换，各国都制定了空间数据的交换格式；(7)元数据(Metadata)的记录、处理与标准也是GIS技术发展的一项重要内容；(8)对GIS软件影响较为深刻的技术还有组件对象模型(COM)，软件厂商已由原来向用户提供系统转为提供对象类型库或ActiveX控件。
在地理信息系统的发展过程中，目前已出现了大量的GIS系统专业开发工具。从这些专业开发工具的组成结构上，可以归纳为集成式GIS、模块化GIS、组件式GIS和网络GIS等几个主要类别［6］。
（1） 集成式GIS
集成式GIS指集合各种功能模块的大型GIS系统软件包。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开发工具。集成式GIS系统的优势是各项功能已形成独立的完整系统，提供了强大的数据输入输出功能、空间分析功能、良好的图形平台和可靠性能，缺点是系统复杂、庞大和成本较高，并且难于与其它应用系统集成。
（2） 模块化GIS
模块化GIS系统是把GIS系统按功能划分成一系列模块，运行于统一的基础环境中。Intergraph公司的MGE是具有代表性的模块化GIS系统。模块化GIS系统具有较强的工程针对性，便于开发和应用。
（3） 组件式GIS
组件式GIS是随着近年来计算机软件技术的发展而产生的，代表了GIS系统的发展潮流。组件式GIS具有标准的组件式平台，各个组件不但可以进行自由、灵活的重组，而且具有可视化的界面和使用方便的标准接口。组件式GIS平台的核心技术是Micr
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