收稿日期：２００６－０９－１８
项目来源：国家外国专家局培训资助项目（ＲＪ２００５４２０１０６）；加拿大基础地理信息建库技术培训。 Ｆｅｂ．，２００７Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．１
２００７年２月第５卷第１期
中图分类号：Ｐ２０８
文献标识码：Ｂ
冗余备份
文章编号：１６７２－４６２３（２００７）０１－０００５－０３
地理空间信息
ＧＥＯＳＰＡＴＩＡＬＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ加拿大ＧＩＳ技术的应用与发展 罗名海
摘要：根据作者在加拿大培训期间理论学习、实际考察、综合研究的资料整理而成，介绍了ＧＩＳ技术在加拿大政府管理、专业领域、公众服务中的应用，概述了ＧＩＳ技术在理论研究、技术开发方面的发展趋势。关键词：加拿大；ＷｅｂＧＩＳ；ｍｏｂｉｌｅＧＩＳ
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＧＩＳｉｎＣａｎａｄａ
ＬＵＯＭｉｎｇｈａｉ
（ＷｕｈａｎＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＳｕｒｖｅｙｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｗｕｈａｎ４３００２２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｔｈｅｓｕｍｍａｒｉｚａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙｓｔｕｄｙ，ｐｒａｃｔｉｃａｌｖｉｓｉｔｉｎｇａｎｄｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｕｒｉｎｇｔｈｅｔｒａｉｎｉｎｇｐｅｒｉｏｄｉｎＣａｎａｄａ．ＩｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＧＩＳｉｎＣａｎａｄｉａｎｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｓｐｅｃｉａｌｔｙｆｉｅｌｄｓａｎｄｓｏｃｉａｌｓｅｒｖｉｃｅｓ，ａｎｄｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｅｎｄｅｎｃｙｏｆＧＩＳｉｎｔｈｅｏｒｙｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｔｅｃｈ－ｎｏｌｏｇｙｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃａｎａｄａ；ＷｅｂＧＩＳ；ｍｏｂｉｌｅＧＩＳ
自上世纪六十年代第一个ＧＩＳ系统诞生于加拿大，四十多年以来，ＧＩＳ理论与技术发生了翻天覆地的变化，应用也日益深入和普及，并呈现出与主流ＩＴ技术融合的强烈趋势，新的分布式、移动环境下的ＧＩＳ解决方案不断出现，一种以空间信息服务为特征和载体的产业Ｇ－ｂｕｓｉｎｅｓｓ正在形成［１］。
１ＧＩＳ技术的应用
加拿大ＧＩＳ技术的发展和应用已进入相对成熟、稳定的时期，应用范围涉及政府管理、专业领域和社会公众等许多方面。１．１ＧＩＳ的政府应用
ＧＩＳ的研究和应用，一开始就是政府主导的，包括早期土地调查、地籍管理和现在流行的集成管理。
１）ＣＧＩＳ：第一个ＧＩＳ，１９６３年诞生于Ｃａｎａ－ｄａ———
ＣａｎｄａＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ（ＣＧＩＳ），服务于加拿大国土资源调查，用以完成人工无法完成、或效率很低的工作。如ＧＩＳ之父ＲｏｇｅｒＴｏｍｌｉｎｓｏｎ所言：手工制作的地图分析太昂贵了，用计算机进行地理分析是一个出路。
２）ＢａｓｅＭａｐｐｉｎｇＳｙｓｔｅｍ：ＧＩＳ在北美应用的一个主导方面，就是ＢａｓｅＭａ
ｐｐｉｎｇＳｙｓｔｅｍ，卡尔加里是其典型代表。ＢａｓｅＭａｐｐｉｎｇＳｙｓｔｅｍ包括ＬＳＦ（ＬｅｇａｌＳｕｒ－ｖｅｙＦａｂｒｉｃ）、ＯＰＦ（ＯｗｎｅｒｓｈｉｐＰａｒｃｅｌＦａｂｒｉｃ）、Ｒｏａｄｎｅｔ（ＳｉｎｇｌｅＬｉｎｅＲｏａｄＮｅｔｗｏｒｋ）、ＤＡＳ（ＤｉｇｉｔａｌＡｅｒｉａｌＳｕｒ－ｖｅｙ）。众所周知，加拿大是个高税收、高福利的国家，税收包括个人收入所得税、财产税和消费税，房地产是财产税的一个重要方面。房地产价值有两个方
面的影响因素：建造成本和区位环境，一般需要根据最近一段时间、相同、相近地段房屋交易的价格来估算。这种基于Ｐａｒｃｌｅ的地理空间分析，靠人工是无法完成的。一个高效率的ＢａｓｅＭａｐｐｉｎｇＳｙｓｔｅｍ，直接服务于地方政府的房地产税收工作，提高价值估算的准确性、科学性和说服力。ＢａｓｅＭａｐｐｉｎｇＳｙｓｔｅｍ是典型的地籍ＧＩＳ系统，为避免相邻地块界线的重复、错位、交叉，必须保证公共边的唯一性———单线，在数据结构中广泛使用了拓扑结构。
３）ＣｏｒｐｏｒａｔｅＧＩＳ：北美地方城市政府由两部分组成，一是民选的市长、议会，是政治性的，市长是象征性的代表，并不直接参与城市的日常管理；二是管理阶层、公务员，是职业性的，直接管理城市的日常事务，通常分为Ｃｉｔｙ、Ｕｎｉｔ、Ｄｉｖｉｓｉｏｎ三个层次，分别有相应的Ｍａｎａｇｅｒ。地方城市政府习惯于把自己当作一个公司来管理———ＣｏｒｐｏｒａｔｅＣｉｔｙ，ＧＩＳ主要用以集成有关空间信息的数据资源、作业流程和管理活动，打造ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＧｏｖｅｒｎｍｅｎｔ———ＣｏｒｐｏｒａｔｅＧＩＳ。在这种思想指导下，一个城市政府一
般只有一个网站，各个职能部门的管理信息都集成在该网站中（包括电子地图），形成一种集成的政府管理模式。１．２ＧＩＳ的专业应用
ＧＩＳ技术已被广泛应用于各种专业领域，与其他学科、技术互相渗透、融合和发展。
１）城市研究：ＧＩＳ技术在城市研究中的应用很多，即综合运用ＧＩＳ技术、遥感技术、数学模型，研究城市空间扩张模式、诱导因素、产生问题和发展对策。如卡尔加里大学运用细胞自动机模型（Ｃｅｌｌｕｌａｒ
气囊止血带地理空间信息２００７年・６・
Ａｕｔｏｍａｔｏｎｍｏｄｅｌ，简称ＣＡ模型）模拟卡尔加里市城市扩展蔓延趋势及对农业用地、湿地的影响。卡尔加
里大学运用多元一次回归模型进行城市土地利用演变分析，包括城市用地范围扩张和各类用地的转换。西安大略大学以影像叠加比较为基础进行的北京市城市扩张研究和伦敦市土地覆盖密度分析。
２）社会研究：ＧＩＳ在社会问题研究中的应用，有助于从繁杂的社会现象中发现其空间分布的规律。如渥太华大学开展的少数民族人口移动研究、城市化与城乡收入差距研究，卡尔加里大学开展的社区公众参与研究、联邦选举选民分布与倾向性研究。
３）商业ＧＩＳ：ＧＩＳ在欧美国家零售商业选址中的应用很普及。如卡尔加里大学运用ＧＩＳ技术，研究商业网点布局与客源分布、消费习惯、商业竞争的关系。
４）交通ＧＩＳ：ＧＩＳ在交通研究中的应用历史悠久，如交通出行分布与流量分配、交通导航、车辆跟踪、路径选择、智能交通（ＩＴＳ）、公交站点预报等。另外，还有卡尔加里大学开展的交通事故分布与影响因素研究、危险货物路线选择与影响区域研究等。
５）规划ＧＩＳ：ＧＩＳ在规划中的应用，除非常普遍的区划与法定图则（Ｚｏｎｎｉｎｇ）外，还应用于社会经济规划。如渥太华大学开展的加拿大国际发展署资助研究项目——
—“生态系统评估管理（ＥＡＭ）与中国西部农村发展——
—为建设中国西部新农村创建一个和谐的自然和社会环境”，运用ＧＩＳ、模糊数学等综合研究社会经济发展中的自然条件和人文因素。
６）林业ＧＩＳ：加拿大森林覆盖非常广泛，林木生长预测具有非常重要的意义。多伦多大学开展的加拿大碳汇源与森林覆盖研究，以１ｋｍ分辨率ＳＰＯＴ４卫星影像为基础，选择土地覆盖类型、叶面指数、火烧极
地等因子，研究叶面反射率、叶绿素含量、ＣＯ
中国农工银行
２
含量，预测植物生长速度，对开展区域性生态研究具有很大的参考价值。
汉语音译
７）农业ＧＩＳ：加拿大农业为机械化作业，上世纪中叶滥用农药和杀虫剂，污染了地表水，导致五大湖水质下降，环境恶化，退耕还林、解决农业污染已成为环境保护的重点。硅尔夫大学运用经济学水文模型开展了加拿大退耕还林与地表水保护研究，利用ＧＩＳ空间分析能力，优化研究退耕土地的数量和空间分布。
８）冰川ＧＩＳ：加拿大地处高纬度，冬季大西洋沿岸、五大湖、运河长期封冻，海上浮冰频繁，夏季北极冰山融化导致水位上涨，对水运、渔业影响很大。加拿大环境部ＣＩＳ中心以卫星影像为基础，每天实时发布最新信息，通过模型分析，预测未来一段时间（一个月）冰的分布与变化情况，为海岸警卫队破冰船提供导航信息。
９）环境ＧＩＳ：环境保护在加拿大受到高度重视，ＧＩＳ的应用有助于研究环境问题的空间分布。例如，约克大学开展的多伦多地区水体质量监测与网上发布研究、核废料埋放选址与网上发布研究，将环境问题公之于众，接受市民监督；达豪斯大学开展的以多目标线性／非线性优化模型为基础的水体富营养化研究及固体废弃物填埋场地研究；康哥迪亚大学开展的自然灾害对环境、基础设施影响的研究。
１０）地质ＧＩＳ：环境地质评价需要用到ＧＩＳ的空间分析功能。如Ｇｏｌｄｅｒ公司开展的油气地质评价和环境恢复评估；约克大学研发的ＧｅｏＤＡＳ具备一般ＧＩＳ软件的基本功能，可以做区域矿产地质资源的评价。１．３ＧＩＳ的公众服务
ＧＩＳ技术与主流ＩＴ技术的融合，就是充分利用互联网、移动通讯技术，发展ＷｅｂＧＩＳ和ＭｏｂｉｌｅＧＩＳ，为社会公众提供在线的、移动的地理信息服务。
１）ＷｅｂＧＩＳ
ＷｅｂＧＩＳ是当前ＧＩＳ研究与发展的热点，是ＧＩＳ从专业化走向大众化的重要发展方向，包括ｅＭａｐ（城市电子地图）、Ｏｎｌｉｎｅｍａｐｓｔｏｒｅ（网上地图下载中心）、Ｍａｐｌｏｃａｔｏｒ（全球地图搜索）、Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｅｘ－ｐｌｏｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ（三维地球资源探索），在北美都十分普及。另外，ＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＧＩＳ（合作式ＧＩＳ）、ＰｕｂｌｉｃＰａｒｔｉｃｉｐａｔｅＧＩＳ（ＰＰＧＩＳ，公众参与ＧＩＳ）等ｉｎ－ｔｅｒｎｅｔＧＩＳ研究也在进行。
（１）ｅＭａｐ：城市电子地图是一种本地化的网上定位查询工具，在北美应用极为广泛，成为市民、游客出门旅行的必备工具，可以根据地址、地址范围、地名位置、道路交叉口、社区、地籍描述、规划分区等进行准确定位、路径生成、信息查询等。常用的Ｍａｐｓｅｒｖｅｒ有ＥＳＲＩＡｒ
ｃＩＭＳ、ＡｕｔｏｄｅｓｋＭａｐｇｕｉｄｅ、Ｉｎ－ｔｅｒｇｒａｐｈＧｅｏｍｅｄｉａ、ＡｄｏｂｅＳＶＧ等。比较典型的有卡尔加里的ｅＭａｐ、温哥华的ＶａｎＭａｐ、渥太华的ｅＭａｐ、多伦多的ｏｎＭａｐ。
（２）Ｏｎｌｉｎｅｍａｐｓｔｏｒｅ：是一种网上地图图书馆与销售中心，是建立在完善的电子商务、电子银行基础上的服务系统，可以根据图幅范围、地名、社区、地籍描述、规划分区等查到所需地图，显示其元数据信息和样图图片，内容包括纸质地图的网上销售、电子地图的在线浏览和直接下载等。
（３）ＭａｐＬｏｃａｔｏｒｅｎｇｉｎｅ：是一种全球范围的异地城市地图搜索定位服务，查询方式与一般的ｅＭａｐ相同，但定位精度相对较低，以满足导航需要为准。最成功的代表有Ｇｏｏｇｌｅｍａｐｓ、Ｙａｈｏｏ！ｍａｐｓ、ＭａｐＱｕｅｓｔ、ＭＳｌｉｖｅｌｏｃａｌ（ＭＳＮ）等。
（４）Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ：是一种建立在影像地图基础上的全球资源探索系统，是新一代的ＧＩＳ。典型代表是ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ，此外还有ＧｅｏＴａｎｇｏＧｌｏｂｅＶｉｅｗ，后者最近被微软收购，在这一领域一场新的竞争即将展开。
２）ＭｏｂｉｌｅＧＩＳ
ＭｏｂｉｌｅＧＩＳ是当前ＧＩＳ的另一热点，是ＧＩＳ从办公室走向野外移动作业环境的重要发展方向。基本要素包括便携式电脑、ＧＰＳ接受机、数码相机、无线网卡
罗名海：加拿大ＧＩＳ技术的应用与发展
第５卷第１期・７・
或移动手机，ＭｏｂｉｌｅＧＩＳ软件一般为ＥＳＲＩ的ＡｒｃＰＡＤ。ＭｏｂｉｌｅＧＩＳ综合运用ＧＰＳ定位技术、ＧＩＳ技术、无线通讯技术，解决移动定位、现场信息采集、无线传输（位置信息、属性信息、图像信息）等问题，实现对数据的实时更新和对现场情况的及时处理。
传统便携式电脑有ＰｏｃｋｅｔＰＣ、ＰＤＡ、ｌａｐｔｏｐ、ｎｏｔｅｂｏｏｋ等，ＧＰＳ接收机、无线网卡、数码相机等是独立的外置设备，通过电缆连接，操作十分不便。新的硬件发展趋势是将ｐｏｒｔａｂｌｅＰＣ、移动电话、ＧＰＳ接受机以及数码相机等多种功能集成在一个很小的设备上，如ＰｏｃｋｅｔＰＣｐｈｏｎｅ、ＰＤＡｐｈｏｎｅ、ＧＰＳＰＤＡ等。
基于位置的服务（ＬＢＳ）将为移动用户提供个性化的（自主导航）、地方化的（兴趣点等邻近设施）、实时的（交通信息）服务，而不仅仅是预装的ｅＭａｐ。
２ＧＩＳ技术的发展工业自动化仪表技术
ＧＩＳ是当今发展最快的技术之一，不断与ＲＳ、ＧＰＳ、互联网、移动通讯技术相融合，不断推出新的理念和技术。
２．１理论研究
由于基础数学模型的局限性，ＧＩＳ有许多先天不足。目前ＧＩＳ理论研究主要集中在三维模型、空间时态目标模型、线性参考模型等方面［２］。
１）３－ＤＧＩＳ：３－ＤＧＩＳ与ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ（ＶＲ）不同，ＶＲ主要应用于游戏、军事和城市模拟，以三维地形、影像、实体为基础，模拟飞行、车行效果；３－ＤＧＩＳ核心是ＣＡＤ模型和数据库管理，关键是三维建模和数据库连接。目前３－ＤＧＩＳ有２个研究方向，一是从数据库出发，强调数据管理、属性查询和空间分析；二是从ＶＲ出发，强调三维建模和虚拟表现。３－ＤＧＩＳ正从单机扩展到多机并行运行，从桌面扩展到网络，从局部模型扩展到全球资源探索。
２）时态ＧＩＳ：传统的ＧＩＳ只涉及地理信息的两个方面——
—空间位置和属性定义，对数据进行静态或准动态的数据库管理，是二维或三维的信息表现；在数据库更新时，过时的数据将从数据库中删除。时态ＧＩＳ（ＴＧＩＳ）则强调数据的时态，即三维标识
加时间概念，既要求保证数据库的现势性，又强调历史资料的重要性，可以提供任何时刻和时间段的数据，是四维的信息表现。目前，ＴＧＩＳ技术还在发展之中，流行的做法是在现有数据模型基础上加以扩充，在关系模型（ＲＤＢＭＳ）和对象模型（ＯＯＤＢ）中引入时间属性。
３）线性参考系统：一般的地理参考系统是连续的各种坐标系统，直接以地理坐标进行空间定位，很多情况下，必须转换成本地位置，才能为一般市民所理解。线性参考系统则适合于道路、河流等线性系统的相对定位，如相对于街道起始点的距离，更符合日常生活中的定位习惯和要求。
２．２技术开发
在ＧＩＳ理论不断完善的同时，ＧＩＳ技术也在不断发展，趋势是分布式计算（Ｗｅｂ和Ｍｏｂｉｌｅ）、空间数据仓库、互操作与ＯｐｅｎＧＩＳ、国家空间数据基础设施［１］。
１）ＧＩＳ数据：关于ＧＩＳ数据的研究主要包括数据共享与费用回收政策、数据所有权与版权、信息自由使用与私密性、数据更新与维护、数据误差与地理不匹配、数据质量与文档标准、元数据标准等。发展趋势是数据库——
—空间数据仓库——
—国家空间数据基础设施ＮＳＤＩ。
２）ＧＩＳ软件：ＧＩＳ软件的发展趋势是ＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＧＩＳ——刃天青
—ＤｅｓｋｔｏｐＧＩＳ——
—ＨａｎｄｈｅｌｄＧＩＳ——
—ＩｎｔｅｒｎｅｔＧＩＳ。从ＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＧＩＳ到ＤｅｓｋｔｏｐＧＩＳ，是ＧＩＳ从大型化到小型化、从专业到普及的过程；ＨａｎｄｈｅｌｄＧＩＳ就是ＭｏｂｉｌｅＧＩＳ，是从室内到野外的推广；ＩｎｔｅｒｎｅｔＧＩＳ即ＷｅｂＧＩＳ，是ＧＩＳ从专业化走向大众化的发展，经历了简单下载、静态地图发布、动态查询、交互式信息服务４个阶段［３］。
３）ＧＩＳ与其他技术的融合：ＧＩＳ技术不断与ＲＳ、ＧＰＳ、互联网、移动通讯等技术融合发展，产生了许多新的综合技术。如ＭｏｂｉｌｅＧＩＳ是ＧＩＳ、ＧＰＳ、移动通讯技术的融合，ＷｅｂＧＩＳ是ＧＩＳ、互联网的融合。ＳｅｎｓｏｒＷｅｂ则是ＧＩＳ、ＲＳ、ＧＰＳ、移动通讯技术的融合，通过网络连接分布式的现场传感器，建立一个开放的、相互联系的网络，提供一种全方位监测全球和区域环境的手段。
３结语
从北美ＧＩＳ的应用与发展可以看出，ＧＩＳ不仅是技术，而且是服务，后者更重要。一方面，应用
推动着技术的发展；另一方面，应用决定了技术的适用性。以ＧＩＳｅｒｖｉｃｅｓ为核心的地学信息服务的新概念标志着ＧＩＳ的发展趋势，不仅改变了ＧＩＳ的市场运作模式，也改变了ＧＩＳ的设计、应用模式——
—新一代基于网络环境的分布式ＧＩＳ正在兴起。
参考文献
［１］ＰａｕｌＡＬ，ＭｉｃｈａｅｌＦＧ，ＤａｖｉｄＪ．Ｍ，ｅｔｃ．Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｉｎ－ｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓａｎｄＳｃｉｅｎｃｅ［Ｍ］．ＣｈｉｃｈｅｓｔｅｒＥｎｇｌａｎｄ：
ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，Ｌｔｄ．，２００１
［２］ＣｈａｎｇＫＴ．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｏＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓ［Ｍ］．ＮｅｗＹｏｒｋ：ＭｃＧｒａｗ－ＨｉｌｌＣｏｍｐａｎｉｅｓ，Ｉｎｃ．，２００４［３］ＰｅｎｇＺＲ，ＴｓｏｕＭＨ．ＩｎｔｅｒｎｅｔＧＩＳ：ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＧｅｏ－ｇｒａｐｈｉｃａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｅｒｖｉｃｅｓｆｏｒｔｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔａｎｄＷｉｒｅｌｅｓｓ
Ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｍ］．ＮｅｗＪｅｒｓｅｙ：ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．，２００３［４］ＬＯＣＰ，ＡｌｂｅｒｔＫＷＹ．ＣｏｎｃｅｐｔｓａｎｄＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆＧｅ－ｏｇｒａｐｈｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓ［Ｍ］．ＮｅｗＪｅｒｓｅｙ：Ｐｒｅｎ－
ｔｉｃｅ－Ｈａｌｌ，Ｉｎｃ．，２００２
［５］ＪｏｈｎＰＷ，ＦｏｔｈｅｒｉｎｇｈａｍＡＳ，ＰｉｐＦ．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｉｎＧＩＳ［Ｍ］．Ｏｘｆｏｒｄ：ＢｌａｃｋｗｅｌｌＰｕｂｌｉｓｈｅｒｓＬｉｍｉｔｅｄ，２００１
作者简介：罗名海，博士，教授级高工，副总工程师，主要从事ＧＩＳ研究。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议