地理信息系统论文范文第1篇
GIS，以空间数据库以及相关硬件设施作为基础，为了地理研究，采集、管理并分析相关数据，通过模型提供具体动态信息，它是一种先进的计算机技术系统，在上世纪中期开始发展。在数字时代的影响下，这一技术已经成为一种核心技术，是当前我国开发的一个重点项目。从当前情况看，这个系统逐渐逐渐实现综合化，利用网络和多媒体技术进行结合，对体系建设加以完善，将虚拟技术以及现实技术结合起来，使系统具有真实性以及可操作性。这个系统的功能是非常强大的，它能够在地图上将地理事物以及现象空间分布进行直观展现。GIS和多媒体技术进行结合，能够对系统内部建设进行完善，使数据具有更好的表现力。在地理教学过程中，运用GIS技术，能够提升教学水平，促进学生健康发展。另外，这一技术主要应用在概念以及管理等方面，对相关数据进行整理和分析。在教学的过程中，要对图层进行点击，从而得到信息资源，另外，还能够利用查找相关属性特征等形式提高学生对于空间分布的了解。与此同时，这一技术在空间分析这一问题上计算功能比较强大，在教学中直接进行演示操作，能够使学生直观理解空间概念。这一技术的应用是很广泛的，给我国科学技术发展打下良好基础。
二、地理信息系统在中学地理教学中的具体应用
（1）代替传统教学用图。对于中学地理教学来说，地图的作用是至关重要的，它是最为经常用到的教学工具，信息量比较大，且形象直观。为了培养学生的地理能力，首要的就是要培养其学习地图的能力，也就是说，要学会对地图进行阅读以及填绘和分析。传统教学中，一般都是利用教学挂图以及课本附图还有复合投影片等形式对地理分布知识进行讲授，虽然利用教学挂图和投影仪能够深化教学，可是在使用过程中会占用空间，容易损坏，而利用GIS技术自主制图，能够将教师的问题清晰反应出来，也不容易损坏。这样制作出来的地图，信息容量比较大，且精度比较高，表现形式具有丰富性，能够进行动态显示，容易对内容进行修改以及扩充，也能够结合具体需求提供信息，另外，它还可以将分布图以及信息数字进行结合，使学生具有量的概念。（2）可以进行空间查询。利用这一技术能够达到双向查询的效果。比如，在对我国省级行政区进行教学的过程中，教师可以利用动态闪烁的形式显示行政区名称以及简称还有位置和轮廓等，同时还要赋予其属性，能够随时对其面积以及人口还有社会情况和经济状况等进行查询。另外，这种可视化能够提升学生自身的感性认识，将其学习兴趣充分调动起来。（3）使知识教学更加丰富。GIS能够对传统观念和认识加以改变，使教学与学生都能够有全新心态对地理知识加以探索与学习，对学生思维理念加以培养，增加其个性化学生。教师在对研究课题进行确定以后，学生能够利用GIS数据库开展研究性学习，从多个方面对研究内容加以了解，对知识教学加以丰富，使学生学习能力和教师的教学水平得到提升。
三、在中学地理教学中对GIS使用的几点建议
（1）对相关教育资源进行建设。从当前情况看，GIS技术成果一般都被用在商业中，在教学中的应用比较少，因此，要对中学地理教学过程中GIS技术的应用加以重视。对中学地理教育的相关软件以及地理数据资料进行开发，对教师进行GIS知识培训，是中学教师地理专业水平以及计算机操作水平得以提升。在对人才进行培养与培训的时候，一定要和中学教学进行衔接，多开设GIS课程，对相关教材以及案例数据进行编写与制作，使教师对学生的学习进行指导，教师要改变传统单纯教授知识的模式，而是要将教学过程变为提供以及加工地理信息并解决地理问题的一个过程。当前，由于计算机技术不断发展，教师要对免费资源进行科学利用，利用自身知识进行修改并利用。各级中学也可以和相关院校进行交流，使GIS技术和资源实现共享。（2）对GIS教育加以普及。在中学地理教学过程中，应用GIS技术，就是要求学生在对计算机相关知识进行掌握之后，可以利用GIS技术针对相关数据加以操作和处理，之后能够对实际问题进行解决。在当前社会中，GIS技术的作用越来越重要，因此，要确保这一技术在中学地理教学过程中得以普及。从当前情况看，我国很多地区的中学都设置了微机室，虽然在数量以及质量方面无法满足学生的需求，可是学校只要进行认真规划，合理进行利用，就能确保学生上机机会，使学生对GIS的基础知识进行操作应用，保证GIS技术的普及。（3）对相关教育体系进行构建。不能在大学才开始进行GIS教育，要融入在中小学教育过程中。结合教学环境要分地区以及分层次和分级别对GIS教育在中学阶段进行设置并逐步做好落实工作。要在教学过程中分成基本要求教学以及拓展教学和研究性教学，也可以根据课程设置的相关结构，将其分成必修课程和选修课程，构建一套完整的GIS系统。在中学地理教学过程中利用GIS技术，能够使学生对地理学科有一种正确的学习态度，和地理的前沿科技动态进行接触，坚持与时俱进的原则，为GIS人才以及地理学科人才和复合型人才的培养打下良好基础。
四、结语
地理信息系统论文范文第2篇
关键词基础地理信息系统
一、引言
随着电子技术、计算机技术及现代测绘技术的发展，GPS技术给传统的大地测量技术带来了革命性的变化。数字摄影测量技术使传统的航测技术产生了根本的变革。以GIS、GPS、RS为代表的3S的技术给测绘业带来了前所未有的机遇和挑战。国家测绘局以发展数字化测绘技术为起点，以推广3S技术应用为龙头，先后在四川、北京、黑龙江、陕西、湖北、广东、海南等地建立七个数字化测绘技术生产示范基地，并将发展地理信息产业确定为测绘行业的发展方向和归宿，1995年底，国家基础地理信息中心正式成立，同时在原来技术工作的基础上，开始筹建国家基础地理信息系统。
**地区的GIS技术应用属全国较早的省份之一，北海市规划局、北海市土地局、南宁市土地局、柳州市规划局等均已建立或正在建设自己的地理信息系统。在测绘系统，3S技术应用起步虽然较晚，但经过各方面的共同努力，进步很快。以**测绘局为代表的数字化测绘生产技术已基本形成生产规模，GPS应用技术已比较成熟，**综合区情地理信息系统建设工作进展顺利，其它专题GIS技术开发与应用正在起步，数字摄影测量技术将在今后几年的1：5万、1：1万地形图更新建库工作中得到广泛应用。
测绘技术的发展，给测绘管理工作提出了新的课题。测绘行业管理、技术管理、生产管理、测绘产品（成果、资料）管理及对外提供服务等，无论从哪方面来说，传统的管理方法均不能满足现代技术发展的需要。形势的发展对基础地理信息提出了迫切要求。利用计算机技术、网络技术、办公自动化技术及GIS技术，建设**基础地理信息系统，必须提到议事日程。本文就有关问题提出作者的初步见解，以期抛砖引玉，引起讨论，推动此项工作的健康而又快速地发展。
二、**基础地理信息系统的构成
一个省级的基础地理信息系统不是简单的计算机软硬件系统，而是基础测绘管理工作的重要内容，必须有相应的行政管理体系与技术标准体系与之配套。因此，**基础地理信息系统主要由计算机硬件及网络环境、软件环境、技术标准体系、管理体系、数据库等构成。
2.1计算机硬件及网络环境
**基础地理信息系统将以**基础地理信息中心作为网络中心，其它各测绘院、机关、测绘管理处、质量检查站等为网络节点，构成一个C/S网络结构。硬件以微机为主，网络中心使用部分服务器及工作站，设备包括绘图仪、扫描仪、打印机、光盘机、磁带机、数字化仪等。
2.2软件环境
系统软件采用技术成熟、应用广泛的软件，如UNIX、WINDOS95、WINDOWSNT及数据库管理软件。基础软件平台应选择国产软件，这对于将来的应用开发、数据安全及促进我国地理信息产业的发展均具有重要意义；在目前国产软件暂时不能满足要求的情况下，可先使用成熟的商业软件（如ARC/INFO,GENAMAP等），但需要保证数据将来能移植到国产软件平台。应用软件（数据采集、数据处理软件、图形图像处理等）宜采用成熟的国产化软件，如武汉测绘科技大学的数字摄影测量系统Virtuozo及测量平差软件包、中国测绘科学研究院的微机数字摄影测量系统、国产矢量化软件GEOSCAN、MAPVECTOR等；部分应用软件自己开发，但要避免低水平的重复开发现象。
2.3技术标准体系
系统应具有统一完整的技术体系，如数据采集标准、数据交换标准、数据建库标准、数据质量检查与控制标准、数据更新标准、数据使用标准等。技术标准应采用相应的国家标准和行业标准，当没有国标和行标时，可按国标和行标的建标指导原则建立自己的标准。此外，还应有一批训练有素的技术干部作为系统的支撑。
2.4管理体系
严格地说，**基础地理信息系统是为满足现代基础测绘管理需要而建立的一套现代化的测绘管理系统，因此必须根据现代计算机网络及办公自动化的特点，建立一套新的管理体系，包括测绘行业管理、生产管理、质量管理、技术管理、成果管理、数据安全管理、数据版权管理等。
2.5数据库
数据库是系统的核心。**基础地理信息系统的数据库部分包括：
管理数据库：行政办公、人事档案管理、财务管理、测绘行业管理、质量监督管理、测绘生产管理、技术管理等数据。
技术数据库：所有的技术标准、设计书、技术文档说明等。
1/25万数据库：是全国1/25万数据库的分库，包括地形、地名、数字高程模型、景观影象四个部分。
1/5万数据库。
1/1万数据库及基础数字地面高程模型。
1/5千数据库（重点地区）。
数字正射影像库。
大地测量成果数据库。
地名数据库。
境界数据库：包括国界、省界、地区界、市界、县界、乡界、村界、屯界等。
其它专题数据库：如综合区情地理信息系统(9202)专题等。
三、**基础地理信息系统的建设方针
**基础地理信息系统的建设拟本着“总体设计、急用优先、重点优先、成熟优先、分步实施”的方针，综合利用地理信息系统（GIS）技术、办公信息系统（OIS）技术、计算机网络技术以及多媒体技术等技术手段，进行系统建设。同时，系统的建设要高起点并切合实际，以保证系统有较长的生命周期及良好的可扩展性。因此，该系统建设强调以下三个原则：
3.1实用性
确立以满足现代测绘管理工作为主要目标的思路。从实际出发，以解决实际应用问题为主，这样容易见效益，也使得系统自身能获得滚动发展和不断完善、扩充、更新的能力。
3.2先进性
当前，国内外地理信息系统技术应用已取得了一定的经验，因此，本系统的建设在技术方案、系统设计、运行管理等方面应具有一定的先进性，系统的开发建设应采用软件工程学所倡导的开发模式及最新的理论、技术和方法，系统的设计应采用可视化技术、数据流与控制流集成化、软件功能部件化等最新分析设计方法，同时，考虑到系统的发展完善，系统的软硬件配置将具有一定时期的先进性；另外对系统的运行管理要有较高的要求，以保证系统具有一定的先进性和较长的生命周期。
3.3可扩展性
根据客观情况，**基础地理信息系统的建设将是一个不断完善、逐步提高的长期发展过程，这样就要求系统具有较强的可扩展性。
事实上，**基础地理信息系统的建设已经有了一定的基础：**测绘局全局的数字化测绘生产已基本形成规模，计算机的使用已比较普遍，局属各单位基本上都建立了自己的局域网，各级领导对此已有一定的认识，1996年成立的**基础地理信息中心已经从整体上考虑这方面的有关问题。只要领导重视，各方面共同努力，此项工作会取得较快的进展。
四、须重点考虑的几个问题
**基础地理信息系统的建设，在技术方面已基本成熟，只要遵循上述提出的“总体设计、急用优先、重点优先、成熟优先、分步实施”的建设方针，系统建设工作可顺利开展。在实施过程中，须重点考虑如下几个主要问题：
4.1经费投入问题
系统建设需要大量的经费投入。一方面，**基础地理信息系统属于基础测绘项目，部分经费可从基础测绘经费中投入。另一方面，系统建设工作属科研项目，应投入部分科研经费。部分专题数据库建库经费可从专题经费中解决（如9202工程）。类似如地名数据库、境界数据库这样的专题建设费用可联合其它有关部门共同解决。
4.2管理问题
现代技术发展给测绘管理工作提出的挑战是不可避免的，与其被动地接受，不如主动地迎接。**基础地理信息系统的建设，必定给测绘局乃至测绘系统的行政管理、生产、质量管理、测绘成果管理等带来重大变化。如测绘成果提供方式由现在的模拟产品方式向数字化产品方式过渡，再如数字摄影测量技术将使现在航测生产方法彻底改变，在相当长的一段时期内，模拟测绘产品与数字化测绘产品并存等等，其中有一系列问题需要研究和探讨。
4.3人才问题
技术的发展和应用离不开高素质的技术人才。测绘行业过去一段时期人才流失比较严重。新技术的发展与应用一方面可锻炼和培养人才，另一方面可吸引人才，给技术人才以用武之地。
4.4数据版权问题
模拟的测绘产品版权问题较好解决。受法律不健全、法制观念淡薄等客观条件的影响，数字化测绘产品的版权问题亟待解决，因为数字化产品一经提供，可以轻而易举地进行复制。要解决这个问题，除了法律外，还需要制定一系列的管理规章制度，如“权威数据审查制度”，当项目设计者提交设计成果时，同时应提交所使用的基础数据的来源证明，以限制数据的非法使用。
4.5数据更新与数据版本管理问题
为满足国民经济建设的需要，必须定期更新数据，保持基础数据的现势性。数据更新后，历史数据仍须保存。因此必须建立一套有效的数据版本管理机制，确保有效数据能长期保存，又避免不必要的数据冗余。
地理信息系统论文范文第3篇
摘要：随着信息技术的发展与推广，高等学校的管理模式正在朝信息化方向改革，以校园网络技术和IC卡技术为平台的高科技产品———校园一卡通在高校的建设逐步得到重视。校园一卡通的电子钱包功能使其与高校财务管理直接相关联。本文着重分析了校园一卡通对高校财务管理的影响，使高校财务管理一体化、信息化系统逐步得到完善。
在当今科学技术快速发展的时代，财务技术决定财务服务。管理与创新就是基于技术和技术创新而言的，高校财务管理水平的提高实际上是利用技术和人的智慧来创造方便、快捷的财会服务，在提供所需信息的同时，计划和监控资金的有效使用，以促进高校各项事业的发展。关于实施校园一卡通工程，采用先进的管理手段，国内外已有先例值得借鉴。
一、美、英、中三国有关高校实施校园一卡通的概况
美国Florida大学于1996年夏天首先推出校园智能卡，同时也是首所通过校园卡为学生发放奖贷学金、助学金的学校，该卡可用于查阅资料、购买图书、在娱乐厅、洗衣房、游泳池、快餐厅等收费场所消费，信息反馈显示，不仅教职工和学生对新卡的功能非常满意，而且明显提高了管理效率。英国各院校也对“一卡通”表现出浓厚的兴趣，并积极筹备实施。ThamesValley大学于1997年9月最先实施，Exeter大学和York大学在Modex公司的技术支持下，开始试运行“一卡通系统”。这时的校园卡被赋予新的内涵，卡上包含学生的姓名、照片、学号，可用作图书证、门禁检验、选举卡、消费卡。持Modex卡的学生家长还可通过电话为其子女的卡上加款。随着校园卡功能全球化、社会化，未来的校园卡不再随着学生生涯的结束被注销，而将伴随使用者一生，其内涵与外延的拓展更是意义深远。
在我国，随着科学技术的发展与推广，“一卡通”也开始在许多领域得到应用，尤其在高校，校园一卡通的建设逐步得到重视。目前，北京大学、中国科技大学、首都师范大学、北京第二外国语大学、北京广播大学、上海交通大学、湖南湘潭大学等高校近年来均已推出特色各异的“一卡通”。中山大学于2002年9月在中山大学本部推出“牡丹———中山大学联名卡”为学生省却了许多麻烦，其功能从银行、邮局到自助转账圈存和财务结算；从餐厅、超市、小卖部到上机上网、图书借阅和医院就诊；从通道、门禁出入到宿舍考勤和保安巡逻，共涉及12个分系统，是目前国内“一卡通”应用项目最多的系统。
二、校园一卡通系统的技术特点与功能
目前IC卡应用系统的日渐成熟为校园一卡通系统的建立提供了技术保障，校园内实现一卡通管理已成为校园管理发展的必然趋势。然而，由于技术更新速度加快，市场上存在着多种规格与技术的管理卡。学校内各部门根据自己的需求，分别建立本系统的管理卡应用系统，由于其采取的技术与规格不统一，造成了各种校园卡应用系统无法兼容的问题，为学校的统一管理带来了很大困难。为此需要从系统的角度对校园一卡通进行整体设计。
校园一卡通信息管理系统是针对各类学校的综合管理而设计开发的。该系统综合先进的IC卡技术及网络通讯技术，使一卡通管理得以实现，从而满足学校不同管理层次的需求，解决各种规格管理卡的兼容问题。
校园IC卡一卡通信息管理系统的特点是利用高科技产品———非接触式IC卡作为载体，结合电子技术、非接触IC卡技术、单片机技术、计算机网络技术及数据库技术等诸多高新科技，在校园网中起着通行桥梁的作用，通过与其它各个管理系统模块的信息连接，将整个校园网有机、高效地带动起来，使得校园各个方面的工作因IC卡的高效、简便而更加顺利。
校园IC卡管理系统的基本职能包括身份验证、代币和信息管道等，各个职能的实现建立在办公自动化和校园管理系统、图书馆管理系统、学籍注册管理系统、财务管理系统等的基础之上。IC卡的身份验证职能建立在教师、学生档案的基础上；代币职能建立在财务管理及其相关系统的基础上；信息管理的职能建立在校园管理系统、图书馆管理系统、教务系统、物资管理系统的基础上。由上述各个系统提供基础数据和内容，然后形成对某个人的全方位综合信息的了解。根据一般高校的特点，校园卡设计为人像证卡、条码卡、IC卡“三合一”的组合卡，卡基材料选用PVC材料，美观、大方、耐用。该校园卡可代替学校目前使用的学生证、工作证、身份证、借书证、医疗证、会员证、餐卡、存折、体育设施使用卡、计算机房上机卡、信道出入证件等，教师、学生只要带一张卡即可在校内食堂、娱乐厅、洗浴中心、洗衣房、游泳池、商店等收费场所消费，可去图书馆查阅资料、借阅书籍，可去机房上机，去校医院看病，去复印室复印资料，去总务处领用财物等，从根本上实现“一卡在手，走遍校园”的设想。同时，校园IC卡还可带动校内各单位、各部门的电脑化管理，通过校园信息网，逐步将各处的电脑联成一个比较大的数据网，实现全校各类数据的统一性和规范性，从而提高学校的现代化管理水平和学生学习的积极性、主动性。
三、校园一卡通对高校财务管理的影响
学校财务管理涉及全校日常活动的各个环节，与广大教职员工和学生的切身利益息息相关，校园卡的广泛使用，必然也会给高校的财务管理工作带来新的变化。校园卡对财务工作的影响主要体现在财务信息的输入、财务信息内部处理、财务信息的输出以及闲散资金管理这几个方面。
1.规范信息来源的格式，提高信息录入的质量，使财务核算与其他部门联系更紧密，所需要的各种数据取得更及时。比如说，学费管理系统、学生奖贷助系统需要由教务处、研究生院、成教学院等部门提供学生基本信息；工资管理系统需要由人事、水电、房产等部门提供职工的各种信息。使用校园卡后，各个部门的管理系统的数据编码都会遵循统一的格式，使信息能够共享，部门之间的数据交换也会变得更加容易。
2.改进财务管理方式，提高财务管理效率。一卡通包括金融卡部分，每个校园卡的用户都将拥有自己的个人银行账户，学费的收缴就可以方便地由传统的学生交现金方式转变为银行代扣的方式。银行代扣即由银行按照每个学生的应交金额从其个人账户扣交学费，划入学校指定的账户，然后将已扣交学费的学生信息通知学校财务处，这种方式提高了学费收取的效率。职工工资的发放、学生奖学金、贷款、助学金等的发放也可以直接划入个人账户，免除了发放现金的烦琐。校园卡中的电子钱包方便了学生交纳重修费，补交学费等小额的零星交费，减少了现金的流动。以上事例表明，就财务信息的内部处理而言，校园卡的使用将改变财务处某些事务的处理方式，提高财务管理的效率。
3.促进财务信息化建设，改善财务服务的质量。校园卡的使用对财务信息化建设影响较大，为满足校园卡应用的需求，需要对已有的财务信息的输入、输出以及内部的数据格式做必要的修改，以方便与其他单位的管理信息系统进行数据交换，如学费管理系统和学籍管理系统的数据交换等。财务信息具有高度的机密性，仅靠输入用户代码和口令来确认用户的合法性是不够的。校园卡的身份认证和在校园卡中保存的相关财务信息，可以为用户提供一种可靠的身份、权限范围的认证，从而大大提高财务信息查询系统的安全性，为全面建设和实施“基于校园网的财务信息综合查询系统”提供了新的安全保障，促进了查询系统的建设，而该系统的使用，可以大大改善财务服务的质量。
4.规范全校收费管理工作，杜绝小金库。校园卡的电子支付功能，使校园内的现金流量大大减少，校内的一些有偿服务机构不再收取现金，而是将所得收
入都直接划转到相应的财务账户之中。这样一来，在规范了校内收费管理的同时，还减少了经办人员挪用公款的行为，也使各个服务机构的收入全部透明，杜绝了收入不入账、账外循环的部门“小金库”现象。校园卡带来的校园消费的变化，可以将所有提供有偿服务机构的账户资金集中起来，有利于学校调度这些闲散资金，改善学校资金运作能力，提高资金使用收益。
5.缓解恶意拖欠学宿费问题，及时收回资金。学宿费难以收回是部分高校目前面临的问题之一。随着高校近年来的扩招，在校人数高达数万，难免有部分学生钻空子，恶意不交学宿费，或者无人催交就干脆不交。通过严格的学生基本情况调查（对贫困生和临时特殊原因不能按时交费的学生可以减免或缓交，不属于“恶意”范围）以及校园卡的网络信息功能，针对恶意不交学宿费的学生，控制好该卡每学年投入使用的第一关，不交学费就无法进行学籍注册、成绩登录以及其他活动。通过“被动方式”提高学生的主动性，确保学校能够及时收回资金，减轻高校经费不足的压力。
当然，我们应该学会用辩证的观点看问题，任何新事物的产生都可能带来正反两个方面的影响，校园一卡通也不例外。使用一卡通对财务管理来说，主要产生两方面的问题：一是一卡通在操作上高度电子化，不论是资金的流入还是流出，只需在相关的电子设备上刷卡输入数据即可完成，因而不能留下字面财务证据。二是输入信息一旦有误，则更改手续很复杂，可能会牵涉到校内很多部门甚至是外部银行。最小化这两个方面的问题，对我们高校的财会人员提出了高要求：工作一丝不苟、认真负责的态度，有一定的计算机操作能力以及专业素质强是财会人员必须具备的。
总的来说，校园一卡通的不利影响可以克服，而其对财务管理带来的正面影响更是我们所关注的。“一卡通”对理顺高校财务关系，强化财务管理，实现高校财务管理现代化，财务信息实时化，实现服务的高效率和优质化，有效解决办事手续繁杂和效率低下的局面所提供的支持是不言而喻的，规范化的管理、优质的服务，推进高校财务管理一体化系统逐步完善，从而使高校财务管理水平跨上新台阶。
四、建设校园一卡通可能产生的问题及对策
任何新生事物的出现都不是一帆风顺的，在国内电子信息系统尚不健全的情况下，校园一卡通的推行之路并不平坦。校园一卡通的推行有赖于学校与银行、电信部门之间的合作，而且利益如何分配，尚无定论。同时，它必然会导致学校内部旧有的储蓄所等部门面临“下课”，人员的安置成为不容忽视的问题。为此需普及相关知识，防范可能出现的新问题。
1.高校筹备实施校园一卡通，应与银行合作。一卡通是电子货币的一种，与国家金融有着密切联系，他们在实践中已积累了一定的经验，对校园一卡通的筹建，可起指导作用。
2.应注意安全和保密。校园一卡通由于是采用电子信息管理，不可能排除一些高技术人员可能进入你的账号，窃取你的密码。因此，安全问题不容忽略。当然，校园一卡通的推行还有赖于电子信息系统的健全和安全网的建立。
3.推广校园一卡通是一项复杂的系统工程，需进行全面的论证和周密的设计。高频次使用的卡与低频次使用的卡混为一谈，在技术路线上很难做到最优化。通常，学生使用最频繁的卡是就餐卡，平均每餐要用一到三次，一天要用五次以上，一年超过千次。而借书证平均一年用五次左右，医疗证平均一年使用两次以上，学籍注册和选课则是每学期一次。所以，它们之间的使用频次和使用的环境都相差悬殊，在技术上合为一张卡虽可做到，但不合理，非最优化设计。而且校园卡在校园内的使用往往针对不同的管理部门，尤其是后勤社会化之后，还会面对不同的法人单位。
4.现有的财务信息系统面临挑战，财务信息化建设需加强。校园卡的使用对财务信息化建设影响较大，为满足校园卡应用的要求，需要对已有的财务信息的输入、输出以及内部的数据格式做必要的修改，以方便与其他单位的管理信息系统进行数据交换，如学费管理系统和学籍管理系统的数据交换等。
概言之，校园一卡通是信息时代高校的必然产物，尤其是在网络技术迅猛发展之时，这种有着良好的经济效益和社会效益的电子信息产品必将迎来更为广阔的发展前景。应当相信，随着我国信用机制的逐步建立，电子信息系统日趋健全和电子科技的迅猛发展，校园一卡通所面临的问题将迎刃而解，其安全性能也必然会大大增强。对于扩招导致的学生人数大幅增长，以及对学校原有管理模式提出的挑战，高校率先使用校园一卡通则是提高工作效率，降低管理成本，提高管理水平的明智选择。
[参考文献]
地理信息系统论文范文第4篇
陈柳钦,湖南邵东县人,天津社会科学院城市经济研究所研究员,天津市知名青年学者,青年经济学家,产业经济、城市经济和城市金融问题专家。兼任教育部人文社会科学重点研究基地对外经济贸易大学中国WTO研究院特邀研究员,哈尔滨商业大学国际经济与贸易研究所研究员、经济学院教授,硕士研究生导师,哈尔滨理工大学客座教授,湖南科技大学商学院教授,天津理工大学经济管理学院硕士研究生导师,天津工业大学公共危机管理研究所特邀研究员,广西民族大学兼职教授。
摘要: “数字城市”作为知识经济、信息社会发展的必然趋势,代表的是一种世界潮流和城市发展的方向。“数字城市”是21世纪城市发展的新主题,也是提高城市综合竞争力,促进城市经济发展、社会进步和人民生活水平提高的新动力,它不再是一个技术性概念,而是现代科技、社会、政治、经济影响下的新城市形态。本文阐述了“数字城市”的内涵,并对“数字城市”建设的内容与框架进行了细致的探讨。
关键词: 城市 信息化 城市信息化 “数字城市”
中图分类号: F49
一、“数字城市”兴起的背景
1998年1月31日,时任美国副总统戈尔在美国加利福尼亚科学中心发表了题为“数字地球:二十一世纪认识地球的方式(The Digital Earth: Understanding our planet in the 21st Century)”的讲演中首次提出了“数字地球”的概念。戈尔指出:我相信我们需要一个“数字地球”,即一个以地球坐标为依据的、嵌入海量地理数据的、具有多分辨率的、能三维可视化表示的虚拟地球。详细地说,“数字地球”是指以地球为对象,以地理坐标为依据,具有多源、多尺度海量数据的融合,能用多媒体和虚拟现实技术进行多维的表达,具有数字化、网络化、智能化和可视化特征的虚拟地球。简单地说,“数字地球”是指数字化、信息化的地球。形象地说,“数字地球”是指整个地球经数字化后由计算机、数据库及通讯网络来管理的巨型信息系统。同时,“数字地球”也是全球定位系统、遥感、地理信息系统、宽带网络及虚拟现实等现代高科技的高度综合和升华,是当代科学技术发展的制高点。
1999年12月,来自20个国家的500余名科学家、工程师、教育学家、管理者及企业家汇聚北京,于“首届国际数字地球会议”召开之际发表了著名的《数字地球北京宣言》。宣言指出:21世纪是一个以信息和空间技术为支撑的全球知识经济的时代,强调综合全球对地观测系统、全球空间数据基础设施、全球导航与定位系统、地球空间信息基础设施及动态过程监控的重要性;认识到数字地球有助于回应人类面临的诸方面的挑战;倡议政府、科技界、企业等共同推动数字地球的发展;建议实施数字地球过程中,应优先考虑环境、灾害、资源、可持续发展与人类生活质量等方面。数字地球北京宣言的发表,标志着1998年戈尔提出数字地球概念后该领域在全球范围的正式推进。
随着信息技术的高速发展,互联网的普及、信息高速公路的建设、“数字地球”概念的提出和推广,全球掀起了一股强大的信息化浪潮。这股浪潮对世界各国的经济、政治、文化均产生了巨大的冲击,它使得一些传统的东西正在消逝,许多新事物、新现象层出不穷;它正在逐步改变人们的生产、生活方式及价值观念,促进人们进行新的社会变革。由于计算机技术的产生以及在各个科学领域的广泛应用,大大促进了网络技术、通信技术和空间分析技术等技术的发展,学科的相互交叉和技术的集成又不断地拓宽新的应用领域。信息技术与信息产业的发展已迈入了一个崭新的时代。这些先进的、改变城市功能的技术主要表现为:(1)高分辨率卫星遥感技术突飞猛进,极大地提高了地理信息获取和更新的能力;(2)宽带光纤和卫星通信为基础的互联网的迅速普及,极大地扩大了信息的通信交换能力;(3)分布式数据库和共享技术的发展,极大地提高了信息存储和管理能力;(4)仿真和虚拟技术的成熟,酝酿着信息应用技术领域的划时代变革。信息技术变革的大趋势必然深刻地影响到城市规划、建设和管理行业的信息技术应用领域。传统的城市规划、建设和管理不得不向“数字城市”靠近,并努力追寻“数字城市”的发展模式。
城市是社会经济要素高度集中的区域,是人类经济、政治和文化活动的中心,是人流、物流、资金流和信息流聚集和扩散的基地。进入21世纪,信息化进一步得到了广泛应用和高度渗透,信息技术正孕育着新的重大突破。信息资源日益成为城市发展的重要生产要素、无形资产和社会财富。同时,经济全球化是经济增长要素特别是技术、资本、人力资源、知识等诸要素,在资本追求经济效益最大化的利益驱动下所出现的全球性流动和组合,以至于国别经济和区域经济越来越多地被纳入了一体化的全球经济体系之中,人类社会经济发展的依赖性、互补性、关联性更为增强,各种商品在全球流通,为世界人类所共享。2000年6月5日～7日,联合国经济与社会事务部(UNDESA)和联合国开发计划署(UNDP)及亚太地区的城市市长参加的主题为“推动城市信息化,共创未来家园”的“亚太地区城市信息化高级论坛”,最后发表了《上海宣言》。该宣言指出,当今世界经济全球化已经成为人类社会发展的总趋势。信息化的程度和水平已经成为衡量一个城市经济社会发展综合实力和文明程度的主要指标。信息化正成为全球贸易、投资、资本流动和技术转移以及社会、经济、文化等一切领域发展的主要推动力。信息化建设将有利于促进人类的共同富裕和共同进步。加强对城市信息化的理解,推进城市信息化建设与合作,将成为城市发展的新主题和新动力。城市信息化的主要表现形式是“数字城市”的建设。从技术角度看,“数字城市”是城市信息化实现的技术基础,而且是城市信息化水平提高的一个重要特征。“数字城市”是社会信息化发展必然,是当今发达国家信息化发展的主要特征。全球信息化正在引发当今世界的深刻变革,重塑着世界政治、经济、社会、文化和军事发展的新格局。全球信息化的出现使得互联网成为新世纪国人关注的热点,而“数字城市”则是热点中的焦点。
在戈尔于1998年9月首先提出了“数字化舒适社区建设”的倡议后,许多国家已经对“数字城市”开展了相应的工作。比如欧洲“数字城市”(EDC)中的虚拟赫尔辛基很有特色,3D界面是其一个非常重要的组成部分。日本的“数字京都”(DCK)项目始于1998年10月,目的是使其成为京都的社会信息主干,其设计思想是真实和活动。“真实”是指该“数字城市”是为实际的用户服务的,而不是虚拟城市;“活动”是“数字城市”中的数据采集于现实的动态数据。“数字京都”中的新技术开发,处于国际领先地位。新加坡提出了“智能城市”的设想,为国民提供一个综合业务数字网和异步数字用户专线,将新加坡90%的家庭连接在一起,实现“网上生存”的梦想。随后,一些发展中国家也纷纷制定城市信息化发展政策,这些信息化城市或地区统一命名为“数字城市”。在国内,近十多年来,深圳、北京、海口、济南、广州等城市和国内著名科研院校相继建立了一批专业数据库和应用开发系统,为“数字城市”的研究积累了经验和数据。“数字城市”已成为我国各主要地、市进入21世纪后,在新的时代背景、经济背景、技术背景下,运用并发展空间技术、信息技术、网络技术,最终将其集成并渗透到现代城市生活方面的一项重要的标志性建设。
目前,“数字城市”作为知识经济、信息社会发展的必然趋势,代表的是一种世界潮流和城市发展的方向。深入开展“数字城市”的研究,积极推进“数字城市”的建设,无论是对当前,还是对未来城市发展,都具有十分重要的意义。
二、“数字城市”的内涵
由于“数字城市”是一个正在发展演变的概念,人们对它至今没有统一和权威的解释,存在很多的争论和思考。
台湾学者林峰田(1999)认为,“数字城市”是一项从人员组织、经费、法令、土地使用等各种配合条件,到包括硬件、软件和科技在内的基础设施,再到数据资料及其应用服务,直至社会文化五个层面的多层结构的城市大系统,他提出理想的“数字城市”应能达到三个目标:第一,有效支援城市产业发展,提高城市竞争力;第二,满足市民日常的交通、购物、娱乐、休闲、安全、教育、医疗等需求,保障市民知与言的权利;第三,创造地方特色自主意识的网络文化。
承继成(2000)认为,信息化是指数字化、网络化和智能化的全部过程。因此,信息化城市,也可以叫“数字城市”(或数码港)、网络城市和智能城市。俞正声(2000)认为,所谓“数字城市”与“园林城市”、“生态城市”、“山水城市”一样,是对城市发展方向的一种描述,是指数字技术、信息技术、网络技术要渗透到城市生活的各个方面。这将是世纪之交最重要的技术革命,将深刻改变人们习惯的工作方式、生活方式甚至风俗习惯和思维方法。宋建元等(2001)认为,“数字城市”即城市数字化,是指充分利用遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、计算机技术和多媒体及虚拟仿真等现代科学技术,对城市基础设施和与生产生活发展相关的各方面进行多主体、多层面、全方位的信息化处理和利用,具有对城市地理、资源、生态、环境、人口、经济、社会等诸方面进行数字化网络化管理、服务和决策功能的信息体系。郝力(2001)认为,从信息化广义角度看,“数字城市”即是空间化、网络化、智能化和可视化的技术系统。“数字城市”是物质城市在信息世界的反映和升华。从城市规划、建设和管理的狭义角度看,“数字城市”可概括为“43VR”,即地理数据4D化;地图数据三维化;规划设计VR(Virtual Reality,虚拟现实)化。地理数据4D化指城市空间基础地理信息数据库包括数字线划图(DLG)、数字栅格地图(DRG)、数字高程模型(DEM)、数字正射影像地图(DOM);地图数据三维化指地图数据由现在的二维结构转换为三维结构;规划设计VR化指规划设计和规划管理在4D数据、三维地图数据支撑下,将现有的二维作业对象和手段升级为三维和VR结合的作业对象和手段。
杨开忠、沈体雁(2001)认为,一般所指的“数字城市”是以3S技术和互联网技术为支撑的城市空间信息运行系统,是一个包括城市空间信息运行机理、空间信息运行技术系统、空间信息服务与产业体系和社会文化在内的多层框架。也就是说,“数字城市”工程建设要在城市空间信息认知机制和资源配置机制的作用下,采用数字化的空间信息技术手段对作为物质实体的城市系统,特别是对与地理空间相关的经济社会现象进行数字化重现和虚拟,从而促进人们对城市的认识,规划建设和管理,进而促进城市的人流、物流、资金流、信息流、交通流的通畅与协调,提高城市竞争力和市民生活质量。赵燕霞、姚敏(2001)认为,“数字城市”就是以数字化的方式表示城市及其各种信息,不仅应该包括城市各类与空间位置有关的直接信息(如地形、地貌、建筑、水文、资源等),还应该包括相关的人口、经济、教育、军事等社会数据,在现代信息技术的基础上,形成一个具有智能性质的城市巨系统。周晓颖、章申鲁(2001)认为,“数字城市”是综合运用现代高新技术,对城市的基础设施、功能机制进行信息自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的技术系统,具有城市地理、资源、生态环境、人口、经济、社会等复杂系统的数字化、网络化、虚拟仿真、优化决策支持和可视化表现等强大功能。它与城市地理信息系统的主要区别在于,对城市有关数据能够自动采集、处理分析、传输分化、自动或半自动智能决策,直接为社会公众提供便利的信息服务。王浒等(2001)认为,“数字城市”就是基于城市空间信息基础设施之上的城市居民社会信息生存空间。通过运用数字地球的关键技术,如数据挖掘、知识提取和虚拟现实技术,“数字城市”中广泛的、多源的空间信息将被有效的集成和管理。最终,“数字城市”将提供给公众和企业的不仅是虚拟的用户界面以实现所谓的“数字生存”,更重要的是将辅助政府制定城市管理的综合决策。
“数字城市”也称信息城市、智能城市,以数字化的方式表示城市及其各种信息,不仅包括城市各类与空间位置有关的直接信息(如地形、地貌、建筑、水文、资源等),还包括相关的人口、经济、教育、军事等社会数据,在现代信息技术的基础上,形成一个具有智能性质的城市信息系统。顾朝林等(2002)认为,“数字城市”是指综合运用地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、遥感系统(RS)等关键技术,深入开发和应用空间信息资源,建设服务于城市规划、建设和管理,服务于政府、企业、大众的信息基础设施和信息系统。其本质是建设空间信息基础设施并在此基础上深度开发和整合应用各种信息资源。牛文元(2002)认为,“数字城市”是从工业时代向信息化时代转换的基本标志之一。它一般是指城市“自然、社会、经济”系统的范畴中,能够有效获取、分类存储、自动处理和智能识别海量数据的、具有高分辨率和高度智能化的、既能虚拟现实又可直接参与城市管理和服务的一项综合工程。
张静(2002)认为,“数字城市”应是四维(三维坐标加时间维)的、可视化的城市,不但包括城市三维空间的所有信息,而且还包括城市各种现象的历史、现状与未来信息,更为重要的是应包括人的信息如位置,甚至思维信息,是一个四维的空间信息系统。通俗一点讲,“数字城市”是指在城市规划、建设、管理以及生产生活中,利用数字化技术、信息处理技术和网络通信技术,将城市的各种数字、信息及各种信息资源加以整合并利用。城市规划者、管理者和生活者,可以在有准确坐标、时间和对象属性的五维虚拟城市环境中,进行规划、决策、管理和生活,其感觉就像漫步于现实的街道上或是承坐直升飞机俯瞰城市一样。李京文、甘德安(2002)认为,信息化的实质就是数字化、网络化和智能化,因此,“数字城市”广义上指城市信息化,是指数字技术、信息技术、网络技术渗透到城市生活的各个方面,其本质是对物质城市及其相关现象(经济社会特征)统一的数字化重现和认识,是用数字化的手段来处理、分析和管理整个城市,促进城市的人流、物流、资金流、信息流、交通流的通畅、协调高速。这些学者把“数字城市”等同于单一的城市信息化建设,认为“数字城市”建设就是当前信息化发展过程中城市对信息化的一种回应。
李琦等(2003)认为,“数字城市”是从信息化角度,对信息时代及准信息时代城市状态的形象化刻化,表征在园林城市、生态城市等工业城市文明基础之上,信息化基础设施完备、信息数据资源丰富、信息化应用与信息产业高度发达、工业化与信息化持续协调发展、人居环境舒适的良性城市状态。“数字城市”工程就是要在集成化高速宽带城市通讯网络基础设施、城市空间数据基础设施、城市信息安全基础设施建设的基础上,整合城市信息数据资源,连接城市信息化孤岛,开展面向政府、企业、公众的个性化、多样性综合信息应用服务,同时,促进城市领域(行业)信息化建设,以信息化带动工业化,促进传统产业结构调整,优化城市产业结构、生态结构与城市空间规划,促进工业化与信息化的持续协调发展。刘忻(2003)认为,“数字城市”从功能上讲是城市信息的数字化、网络化、智能化、可视化,即将城市的各种信息,如城市管理、城市设施、自然资源、社会资源、人文环境、经济、历史等各方面信息,以数据形式整理、加工、存储、分类、管理,通过计算机网络实现全社会的信息共享、共建、交流、再现,通过对城市信息的综合分析和模型化处理,提高决策水平和应用效率,最大限度地发挥资源潜力,为城市发展和提高居民生活质量服务。从技术上讲,“数字城市”是以计算机技术、多媒体技术、大规模存储技术、数据仓库技术为基础,以宽带网络技术和现代通信技术为桥梁,结合3S技术、遥测、虚拟现实技术,对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类描述,并通过城市管理与决策模型及其他应用模型,优化资源配置,提供科学决策的现代化工具。从理论上讲,“数字城市”在地理信息科学基础上,结合计算机及网络理论、现代城市理论、决策理论、控制论、系统论,复杂理论等,在计算机及网络中虚拟城市,并结合不同部门、不同层次的信息交流、融合和挖掘,实现城市的综合信息管理系统。
姜爱林(2004)认为,从城市建设的角度看,“数字城市”就是指在城市规划建设与运营管理以及城市生产与生活中,充分利用数字化信息处理技术和网络通信技术,将城市的各种数字信息及各种信息资源加以整合并充分利用的一种系统工程或管理模式。从信息化角度看,“数字城市”是以信息技术为支撑、以信息产业为主导、以信息服务为中心的一系列数据库和信息系统的一种城市发展模式。
戴汝为(2005)认为,“数字城市”是一类开放的复杂巨系统。“数字城市”在功能、结构和庞大、复杂的多层次系统,及与周边、全国以至世界的联系等方面,无不具备着开放的杂巨系统的特性。
谢明(2005)认为,“数字城市”是对城市发展方向的一种描述,是对组成城市的各种要素和现象的一种数字化重现和认知,用信息化的手段收集、分析并管理城市的生产生活,促进城市的人流、物流、资金流、信息流、交通流更加顺畅和协调。“数字城市”的建设基于地理信息系统、全球定位系统、遥感、网络、多媒体、虚拟仿真等技术,综合城市空间和人文信息,服务于城市规划、城市建设和管理、经济社会发展等各个方面。
江绵康(2006)认为,“数字城市”是“数字地球”的主要空间节点,是“数字地球”的重要组成部分,是“数字地球”在城市的具体体现。所谓“数字城市”,通俗地讲是指在城市的生产、生活等活动中,利用数字技术、信息技术和网络技术,将城市的人口、资源、环境、经济、社会等以数字化、网络化、智能化和可视化的方式加以展现。“数字城市”的本质是把城市的各种信息资源整合起来加以充分利用。
杜灵通、韩秀丽(2007)认为,可以将“数字城市”定义为利用各种信息获取、存储、传输、表达、处理等支撑技术,将表征真实城市的信息数字化,形成一个虚拟的城市实体,并利用这个数字化城市实体来解决各种各样的现实问题。它的目的跟数字地球一样,都是为了解决现实的自然和社会活动中诸方面的问题。
彭学君、李志祥(2007)认为,“数字城市”是指一个由数字技术支撑的信息化的城市,是指数字技术、信息技术、网络技术渗透到城市生活的各个方面,它应该能够自动和非自动地获取与城市有关的海量数据,并从中挖掘出有价值的信息为城市规划、建设、管理和可持续发展提供决策支持和具有数字实验室特性的技术系统,是一种虚拟城市模型。
李宗华(2008)认为,“数字城市”概念可以分为广义的和狭义的两种。广义上指城市信息化。它既是城市信息化总的概述,又是城市信息化的目标,是用数字化的手段来处理、分析和管理整个城市,促进城市人流、物流、资金流、信息流、交通流的通畅、协调。“数字城市”是为调控城市、预测城市、监管城市提供了革命性的手段,是对城市发展方向本质特征的一种描述。狭义上是指综合运用地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)、遥感系统(RS)、网络等关键技术,建设服务于城市规划、建设、管理,服务于政府、企业、公众,服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施和信息系统。
陈建军(2010)认为,“数字城市”具有双重含义:一方面,是指以遥感(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)等空间信息技术为主要手段,对地理信息资源进行整合,构建“数字城市”地理空间框架,建设城市地理信息公共服务平台,是城市实体在计算机中的虚拟表达;另一方面,是指以城市地理信息公共服务平台,通过城市信息基础设施建设,开发、整合、利用各类信息资源,实现城市的经济、社会、生态各个运作层面的智能化、网络化、数字化。
尽管对于“数字城市”的定义还无法形成统一的标准化定义,但从专家们的意见和城市信息化实施的过程看,其狭义上的理解取得了比较一致的看法,“数字城市”就是基于3S(地理信息系统GIS、全球定位系统GPS、遥感系统RS)等关键技术,深入开发和应用空间信息资源,建设服务于城市规划、城市建设和管理,服务于政府、企业、公众,服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施和信息系统。从信息化广义角度看,城市系统处于一个开放的环境中,需要不断的和环境交换物质、信息和能量,是一个复杂的信息系统。
总之,“数字城市”是信息时代背景下城市及其理论发展的一种必然,是现代城市发展的必经之路。它是以信息技术为支撑、以信息服务为中心的一种城市发展模式;它以可视化、网络化、智能化的表达方式对物质城市进行数字化的再现与升华,形成统一的、可共享的信息管理与服务数据库系统(如综合市情系统、城市规划系统,智能交通系统、远程教育或医疗系统等),为市政府提供决策支持、为民众提供服务。它具有使现代城市管理更快捷高效、使城市居民更轻松方便的众多优点,是未来城市可持续发展的一个主要方向。“数字城市”是21世纪城市发展的新主题,也是提高城市综合竞争力,促进城市经济发展、社会进步和人民生活水平提高的新动力。在这种认识下,“数字城市”不再是一个技术性概念,“数字城市”是现代科技、社会、政治、经济影响下的新城市形态,建立在已有的物质城市基础上,结合多种学科技术,实现城市的可持续发展。
三、“数字城市”的内容与框架
杨开忠、沈体雁(2001)认为,作为城市空间信息运行系统,“数字城市”是一个包括运行机制与保障系统、空间信息技术系统、空间信息增值服务活动与产业系统、社会文化系统等层面在内的多层次框架体系。段学军、顾朝林等(2001)认为,“数字城市”由下列体系构成:数据获取与更新体系、数据处理与储存体系、信息提取与分析体系、网络体系、应用模型体系、专用软件体系、咨询服务体系、专业人员体系、用户体系、教育体系、标准与互操作体系、法规和财经体系等(见图1)。“数字城市”的功能结构为:(1)数字商务,包括网上贸易、虚拟商场、网上市场管理等;(2)数字金融,包括数字银行、数字股市、数字期货、数字保险等;(3)数字社会,包括数字影院、戏院、数字旅游、网上办各种手续等;(4)数字教育,包括虚拟教室、虚拟实验、虚拟图书馆等;(5)数字医院,包括网上健康咨询、网上会诊、网上护理等;(6)数字政务,包括数字会议、数字议会等。寇有观(2001)认为,“数字城市”不仅包括城市的数字经济、数字社会、数字生活、数字政府、数字企业、数字社区和数字家庭等,而且包括城市的数字地籍、数字规划、数字水系、数字交通、数字电力、数字通信、数字旅游、数字生态、数字抗灾、数字商务和数字金融等。同时,寇有观还建立了一个“数字城市”系统框架。这个“数字城市”系统是城市公用信息平台上的空间信息获取更新处理和应用系统,包括城市公用信息平台(网络体系)、城市空间数据基础设施、城市地理空间数据交换中心、行业空间数据工程数据获得和更新体系、数据库体系、应用体系、动态监测体系等(见图2)。
姜爱林(2002)认为,“数字城市”构建的基本框架应包括5个方面:(1)通过推动信息化建设,使政府的宏观调控机制与培养竞争机制达到有机的统一,形成公平、有序的市场秩序。(2)加强政策法规建设,体现管理意识,实现可持续发展。(3)建好地理信息系统基础数据平台,促进基础信息资源有效共享。(4)建立应急联动指挥和智能交通管理两个综合性应用系统,带动一批行业信息系统建设。(5)推进基础教育信息化,培养信息化人才,为构筑学习型城市服务。
张静(2002)认为,“数字城市”的主要内容有3项:(1)信息基础设施,要有高速宽带网络和支撑的计算机服务系统和网络交换系统,也就是说“数字城市”的第一项任务是解决“修路”的问题,即为“数字城市”建立一条信息高速公路。(2)数据和信息,特别是“空间数据”。据统计,人类生活和生产的信息有80%与空间位置有关。“数字城市”的基础平台是城市空间数据框架,这个框架提供一个可以精确地、始终如一地获取、配准和集成城市空间信息的基础。它包括空间控制数据,航测与遥感影像数据,各种比例尺地形图数据库,以及相关的专题数据库等等。(3)人,管理“数字城市”和使用“数字城市”的人。与管理我们的“现实城市”相对应,管理“数字城市”要逐渐建立起相应的机构和规范,要不断地对网络系统和数据进行建设、更新、维护和升级,并协调用户的访问。除管理“数字城市”的人之外,培养使用“数字城市”的人也是一项重要的基础工作。只是建设了“数字城市”而没有人用,也是一种浪费,也产生不了社会经济效益。只有成千上万的企业,成百万、上千万的市民应用“数字城市”才可以产生巨大的社会经济效益,促进国民经济的快速发展。
段学军(2003)认为,“数字城市”的基本框架由6个方面构成:(1)数据获取与更新体系。包括各类遥感设施,即高分辨率高光谱卫星、星―机―地数据接收设施、地面台站及人文、经济等数据获取设施等。(2)数据处理储存体系。包括高密度高速率的海量数据储存设施,多分辨率海量数据实时存贮、压缩、处理技术,元数据管理技术、空间数据仓库等。(3)数据信息提取与分析体系。包括数据互操作、多源数据集成、海量空间数据的智能提取与分析、决策支持等设施与技术。(4)网络体系。包括高速宽带网络、智能网络、支持基于网络分布式计算的操作系统、基于对象的分布式网络服务、分布处理和互操作协议等。(5)应用模型体系。为用户提供实际应用的解决方案,利用其我们将能够更好地认识和分析所观测到的海量数据,从中找出规律和知识。(6)专用软件体系。完成城市信息处理、实现“数字城市”功能的基本工具,包括数字图象处理软件、GIS软件、统计分析软件、数据可视化软件等。承继成等(2003)提出,“数字城市”内容框架包括基础设施、资源管理和应用服务三部分。基础设施包括通讯层、数据层、保障层三部分。管理层主要是指对“数字城市”信息基础设施的管理及信息数据资源的集成与融合、应用的集成与融合的管理。应用服务层包括基础公共服务层、管理应用层、业务应用层、服务应用层(见表1)。
岳为民(2003)从“数字昆明”的角度指出,“数字城市”的基本框架是由“一个关键、三个基础、三条主线、七大支柱”构成:(1)一个关键。就是城市数据的全面规范和高度共享。(2)三个基础。即信息基础设施、空间基础数据及管理“数字城市”和使用“数字城市”的人。(3)三条主线。第一,政府管理与决策行为的数字化(数字政府);第二,企业经营管理行为的数字化(数字企业);第三,市民生活的数字化(数字生活);(4)七大支柱:即政府上网、电子商务、信息产业、信息港、智能建筑、智能交通与城市规划、建设和管理信息化。
姜爱林(2004)认为,“数字城市”的内容包括技术组成、组织结构及应用等方面。“数字城市”的技术组成包括:(1)宽带多媒体网络;(2)电子地图及网站服务系统;(3)高分辨率卫星、航空遥感技术;(4)三维地理信息系统技术;(4)OPEN GIS标准、远程互操作、互运算等信息共享技术;(5)虚拟仿真技术;(6)“数字城市”信息模型与体系结构,包括城市建筑、交通、能源、通信、服务、文化设施和行政管理的信息模型及体系结构;(7)“数字城市”的运行管理技术,包括通信网络系统及其管理,数据组织及数据转换,决策模型管理,城市信息安全保障机制;(8)“数字城市”的功能系统,包括公用信息平台,专业信息平台等。“数字城市”组织结构,即“数字城市”工程将通过建设宽带多媒体网络、地理信息系统等基础设施平台,整合城市信息资源,建立电子政务、电子商务、社会保障等空间信息管理服务系统。王凤霞、张超(2004)在“数字地球”和“数字城市”的基础上,提出了“数字上海”总体框架模型(如图3所示)。
谢明(2005)综合当时我国“数字城市”建设和发展的情况提出,“数字城市”框架主要由以下四个方面构成:(1)数据获取和更新体系。通过各种手段获取的“数字城市”相关信息,包括城市空间数据框架(基础电子地图、卫星影像、航空影像)、城市规划建设信息、城市社会经济信息、城市管理信息等,并建立起行之有效的在城市管理过程中对各种信息进行更新的机制。(2)数据存储、加工和管理体系。该部分内容包括建立起海量数据存储体系,实现数据的高速存取,并在空间定位的基础上实现对信息的加工和管理,包括元数据管理、空间数据仓库、多源数据集成与互操作、海量空间数据的职能提取与分析、辅助决策支持等。(3)网络支持体系。包括高速宽带网络、智能网络、支持基于网络分布式计算的操作系统、基于对象的分布式网络服务等,共同构成支撑“数字城市”的基础网络体系。(4)专用软件和辅助决策支持系统。用于完成城市信息处理、实现“数字城市”各基础功能的工具软件,包括数字图像处理软件、地理信息系统软件、统计分析软件、数据可视化软件等等,并由此衍生出基于各种决策模型的辅助决策系统和应用解决方案。
寇有观(2006)认为,“数字城市”总体框架可以概括为五大平台、五个中心、五类应用、五大工程,政策、法规、标准、规范体系和安全、组织、资金、人才保障体系等。五大平台是信息网络平台、公用信息平台、专题信息平台(多个)、空间信息平台和决策支持平台。五个中心包括信息网络互联中心、信息资源管理中心、身份认证中心、信息服务中心和决策支持中心。五类应用包括电子政务、电子商务、社会服务、经济运行服务和城市规划、建设、管理与运营。五大工程包括市民卡工程、金融信息工程、社会劳动保障信息工程、社区服务信息工程和金旅工程。“数字城市”大力推进地理信息系统、卫星定位系统和遥感技术在城市的应用。
孙旭阳、冯一民(2006)认为,“数字城市”的建设内容主要包括7个方面:(1)城市信息基础设施建设。(2)城市基础数据库建设。(3)电子政务建设。(4)电子社区建设。(5)公共信息服务体系建设。(7)数字行业应用建设。吴庆双(2007)认为,“数字城市”的构成体系包括:数据获取与更新体系、数据处理与储存体系、信息提取与分析体系、数据与信息传播体系、数据库体系、网络体系、应用模型体系、专用软件体系、咨询服务体系、专业人员体系、用户体系、教育体系、标准与互操作系统、法规与财经体系等。
马娟、秦凯(2007)认为,“数字城市”建设的主要任务包括:城市地理信息数据库建设、基础地理信息采集体系的建设、政策法规与标准体系的建设、技术支持体系的建设、地理空间信息交换网络体系建设、组织机构的建设等,以及实现覆盖整个城市的多尺度、多分辨率、现势性好的基础地理信息数据。
彭学君、李志祥(2007)认为,数字化城市涵盖了整个城市各方面的信息及应用,总体上可分为三个层次十个组成部分。三个层次为信息基础层、应用层、综合决策层。十个组成部分包括:城市公用信息网络平台和骨干网、空间数据等基础设施、政府类应用、企业类应用、公众类应用、区域类应用、数字门户网站、信息资源管理中心、城市综合决策指挥系统、政策法规规章及管理制度和技术标准及各种应用规范。
李宗华(2008)认为,“数字城市”涉及城市信息化的方方面面,总体上可以分为3个层次、9个组成部分,它们构成一个统一的整体(如图4所示)。3个层次为:基础层、管理层和应用层。9个组成部分为:城市信息基础设施、城市空间数据基础设施、空间信息资源管理与交换中心、法律法规与政策、技术与标准、政府类应用、行业类应用、企业类应用和公众应用。
曹蕾(2009)认为,“数字城市”的内容可以概括为4个方面:城市基础设施数字化,城市信息和交换网络化,城市生活和管理智能化和城市空间数据可视化。“数字城市”框架体系大体由3部分组成:(1)基本平台部分,主要为城市综合信息平台、城市空间基础信息平台和城市电信基础设施平台;(2)“数字城市”服务对象(用户),该部分主要为政府、企业、社区、公众构成的各类应用系统,作为核心应用系统是“数字城市”发挥作用的根本;(3)关键技术,它是“数字城市”的技术支撑,主要为计算机技术、海量数据存储技术、宽带网络技术、3S技术、对地观测技术、虚拟现实技术、互操作技术等。
张立平(2009)认为,“数字城市”的内容包括技术组成、组织结构及应用等方面。“数字城市”组织结构,即“数字城市”工程将通过建设宽带多媒体网络、地理信息系统等基础设施平台,整合城市信息资源,建立电子政务、电子商务、社会保障等空间信息管理服务系统。“数字城市”是城市信息技术的综合应用,也是当前信息技术应用最广泛的领域。就这个意义而,“数字城市”应用十分广泛,归纳起来主要有12个方面:电子政务、电子商务、城市智能交通、市政基础设施管理、公共信息服务、远程教育、社会医疗保障、社区管理、突发事件处理、城市环境检测、智能化小区、水网调配。“数字城市”的体系结构包括:(1)数据获取与更新体系。包括城市地表、上空及地下等自然地理数据的自动获取系统,城市基础设施数据的实时获取和更新体系,城市人文、经济、政论等社会数据的变更与监控系统等。(2)数据处理储存体系。包括高密度高速率的海量数据储存设施、多分辨率海量数据实时地存储、压缩、处理技术、元数据管理技术、空间数据仓库等。(3)信息提取与分机体系。包括数据互操作、多元数据集成、信息智能提取分机、海量空间数据的智能提取与分析、决策支持等设施与技术。(4)网络体系。包括高宽带网络、智能网络,支持基于网络的分析式计算操作系统,基于对象的分布式网络服务,分布处理和互操作协议等。(5)应用体系。包括城市规划、地籍管理、城市防灾、城市交通等。同时还包括城市网络生活方式等。(6)管理体系。包括专业人员小组、教育培训、安全管理、系统维护、标准与互操作规范、相关法规等。
马佩勋、谢海波(2009)认为,“数字城市”的框架体系涵盖了城市建设的各个方面,是由战略政策层、信息基础层、应用服务层和分析决策层组成的有机整体。战略政策层包括“数字城市”的发展战略及总体框架、信息技术标准、政策法规规章制度和技术保障体系等;信息基础层由城市公用信息网络平台、中心骨干网、区域骨干网、通信管线、空间数据、业务标准体系和协调维护机制等组成;应用服务层根据“数字城市”功能特征分为电子政务、电子商务、城市规划建设及运行、经济运行服务和社会综合服务等五类应用;决策分析层是跨行业、跨区域的综合性应用系统,主要包括城市智能交通管理系统、城市环境监测分析系统、城市发展预测决策系统和城市防灾、救灾及应急处理系统等。基本框架如图5所示,战略决策决定和指导信息基础建设,并在此基础上实施应用服务,通过决策分析又反过来指导战略决策的制定。
四、小结
“数字城市”是空间时代与信息社会发展历史的必然产物,同时,又是城市可持续发展与整体功能提升的必然依托,是新的经济建设增长点,这一特点决定了其发展将是跨越式的。“数字城市”为认识物质城市打开了新的视野,对城市规划、城市建设和城市管理展示出了一系列全新的理念,为调控城市、预测城市、经营城市提供了革命性的手段。“数字城市”的战略研究、数据和技术集成框架等基础研究和原型系统建设,必然与其应用研究相辅相成,齐头并进。“数字城市”建设是一个非常庞大的系统工程,涉及城市社会、经济、文化、政治、环境等各个方面,是多学科的融合体,因此,不仅要有先进的技术为基础,更需要管理体制、机制和政策作保障,还需要市民和整个社会信息素质的提高。(编辑:何乐)
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地理信息系统论文范文第5篇
景观地理学是诞生于德国与俄罗斯的一个地理学学派［1，2］，可说是源远流长。经一个多世纪的发展，充分吸收了生态学、系统学与人类科学的重要思想，逐步推陈出新，至本世纪80年代，更是形成了以景观生态学为代表的新一代的景观科学。景观生态学将生态学中结构与功能关系的研究与地理学中人地相互作用过程的研究有机融合，形成了以不同时空尺度下格局与过程、人类作用为主导的景观演化等概念为中心的理论框架，形成强调自然与人文因子相结合的景观规划与管理等实际应用领域。景观规划建筑学则体现了景观学与工程科学的交叉，它将生物措施与工程措施相结合，营建能充分展示景观多重价值的人居环境［3～5］。本文系统论述了现代景观科学的形成与发展，从科研认识论的角度对景观生态学的核心概念做了重点介绍。
1 景观地理学的源流
本世纪初景观地理学在德国的兴起，标志着用发生学的观点和综合分析的方法划分地表类型并研究其发展演变的近代地理学的诞生。景观一词源于德语Landschaft，具有地表可见景象的综合和某个限定性区域的双重含义［6］。施吕特尔(O.Schluter1872-1952)是德国景观学派的创始人，他是从自然与人文现象的综合外貌角度来理解景观，倡导景观研究作为地理学的中心问题，探索由原始景观变成人类文化景观的过程。帕萨格(S.Passarge)创造了景观地理学一词，于1913年建立了一套地理学性质的景观学体系，强调对分类要素的描述和解释。他在小区域的详细考察方面及在全球范围内对景观学的发展作出了贡献。其代表作有：《景观学基础》和《比较景观学》，他还提出了城市景观、空间景观等概念，力求完善景观形态与分类的解释。由于中欧地区有限的生态地理空间和较长的开发历史，使得景观外貌呈现出高度的人文化，同时由于德国地理学研究有着很深的地质地貌学渊源，因而德国的景观地理学以重视人文景观及具有强烈的地理、地貌学色彩为其特色，制图分析是其主要研究方法［7～9］。1939年特罗尔(G.Troll)在利用航空像片判读进行东非土地利用研究时，提出了“将地理学的区域空间分析与生态学的结构功能研究相结合“的景观生态学新方向，这一思想对欧美各国的景观学研究产生了重大影响。
美国的景观地理学深受德国的影响，索尔(C.O.Sauer)也是从地貌入手转入文化地理研究，他于20年代中期发表的著作“景观形态学“，把景观看作地表的基本单元，认为景观是由自然与文化要素两部分叠加而成。以他为代表的伯克利(Berkeley)学派研究了大量景观变迁的实例，揭示了人在改变地球面貌中的作用，促进了景观学派的发展。
按照A.F.伊萨钦科的观点(1959)，景观学说与自然地理分异理论和综合自然区划一起构成了俄国与苏联景观地理学的三大理论成就［2］。与德国和美国的地理学家不一样，原苏联的地理学家多偏重于自然景观的研究，认为自然景观即自然综合体是自然地理学的主要研究对象，景观的类型方向和区域方向并存。这当然是与原苏联的国土辽阔、开发程度较低有关。贝尔格(L.S.Berg)发表了“苏联景观地带“提出了关于自然区以下尺度土地单元的等级与类型划分的景观学说，主要依据植物群落和地形单元的组合。1942年苏卡切夫(V.N.Sukachev)提出了与生态系统相近似的生物地理群落概念，并将其作为景观的最小单元，重点研究群落各组成成分之间的物质循环与能量交换。60年代，苏联开始了景观结构与功能的定位实验研究，着重于水热平衡、生物地球化学过程的监测和实验，波雷诺夫(B.B.Poleinov)建立了景观地球化学的研究方向，卡列斯尼克(S.V.Kalesnik)提出景观学定义和景观分类、类型和结构等概念。A.A.克劳克利斯的“实验景观学“和B.Б.索恰瓦的“地理学系统学说导论“作为其理论总结，反映了苏联地理景观研究的实验思想、系统思想和生态学方向的新趋势［2］。
德国和苏联在景观地理学方面的理论成就，特别是关于自然区划和土地单元的等级、类型划分的理论与方法，在第二次世界大战以后激发了欧美各国广泛的应用研究，包括景观及其以下尺度的土地资源分类、评价和区划规划、景观制图、景观设计和综合管理。其中荷兰、捷克斯洛伐克、加拿大、澳大利亚和英国等国的工作形成了很有特色的理论和方法体系，特别是引进生态学的思想和方法，广泛应用遥感和地理信息系统手段为景观学的新发展注入了强大的活力。概言之，1950年以前的景观学主要是地理学性质，植被、土地利用与环境的关系只是作为自然综合体中不同要素的相互关系。其后的景观学经过三十多年的应用与发展，生态系统概念的影响日渐深入，生物(包括人类)与环境的关系问题成为景观结构的中心，研究从分析走向预测。80年代以来，景观学再次成为地理科学中的瞩目问题，在景观的形态与发生、景观的稳定与演化、景观的分析与综合、景观与环境、景观的价值与应用等方面都有长足的发展，并产生了若干新的分支，如景观生态学、景观地球化学、人文景观学等。
2 景观地理学的推陈出新
景观学本来是从综合自然地理学中脱胎而来，在苏联经多方面发展，景观地理学形成了第一个高峰，但是后来一些学者的经院式研究使其逐步进入了死胡同。80年代以后北美景观生态学的兴起，为景观学带来了新的理论突破，加之在广泛应用中的技术发展，形成了景观学的第二个高峰。目前新一代的景观科学可以景观生态学为代表，在理论层面上包括原有的景观地理学和景观地球化学等，在应用层面上包括景观建筑规划学，景观生态建设(建设地理学与建设生态学)等和众多的交叉分支学科。除了研究范围的扩大与原有研究内容的深化，景观科学的推陈出新还突出表现在以下几个方面：
1)新一代景观科学突破了原先只是从类型和区域角度对自然综合体进行研究，发展到从过程与类型(或区域)两方面对自然-人文综合体进行有强烈应用色彩的研究。除空间结构与地域分异以外，地理过程与生态过程也成为研究的重心［10］。
2)从单纯的地理过程研究发展到人地相互作用过程的研究。人地关系中地域关系的优化是区域可持续发展研究的基础，而以可持续空间格局的研究为热点。在景观和区域尺度上对人地关系的调整和构建可称之为景观生态建设，这应成为建设地理学的研究重点［11］。
3)学科的交叉融合极大地丰富和发展了景观科学，并形成了若干新的学科框架体系。如理论地理学与宏观生态学的交叉形成了景观生态学；而在应用层面上，可以说建设地理学与生态工程学的交叉形成了景观生态建设这一新的研究范畴。国际景观生态学会的新会章中对于景观生态学作出了如下的新定义(IALE mission statement， 1998)：“景观生态学是对于不同尺度上景观空间变化的研究，它包括景观异质性的生物、地理和社会的原因与系列，无疑它是一门连接自然科学和相关人类科学的交叉学科。“可见景观研究还涉及自然与人文科学的交叉，如景观生态美学、生态经济学与环境伦理学等。
关于景观生态建设可定义为一定区域、跨生态系统、适于特定景观类型的生态建设措施，以景观单元的空间结构调整或重新构建为基本手段，改善受胁迫或受损失的生态系统的功能，提高景观系统的总体(生物)生产力。其主要内容包括：景观空间结构的调整，优化组合原有景观组分或引入新的成分；控制人类活动的方式与程度，补偿与恢复景观的生态功能；按生态学规律进行可更新自然资源的开发与生产活动；建设与自然系统和谐协调、适于人类生存的可持续景观模式等［11］。 3 景观生态学的理论贡献
景观生态学在当代景观科学中的“一枝独秀“，是因为其认识论和方法论上的进步，为一种正在形成中的“尺度-等级系统“新模式作出了重要的理论贡献［12］。从科研认识论的角度对于景观生态学的核心概念和一般原理可作如下归纳［13］：
3.1 景观系统的整体性和景观要素的异质性
景观是由景观要素(elements)有机联系组成的复杂系统，含有等级结构，具有独立的功能特性和明显的视觉特征，是具有明确边界、可辨识的地理实体。一个健康的景观系统具有功能上的整体性和连续性，只有从系统的整体性出发来研究景观的结构、功能和变化才能得出正确的科学结论。景观系统同其它非线性系统一样，是一个开放的、远离平衡态系统，具有自组织性、自相似性、随机性和有序性等特征。异质性本是系统或系统属性的变异程度，而对空间异质性的研究成为景观生态学别具特色的显著特征，它包括空间组成、空间构型和空间相关等内容。异质性同抗干扰能力、恢复能力、系统稳定性和生物多样性有密切关系，景观异质性程度高有利于物种共生而不利于稀有内部种的生存。景观格局是景观异质性的具体表现，可运用负熵和信息论方法进行测度。景观异质性也可理解为景观要素分布的不确定性，其出现频率通常可用正态分布曲线描述［10］。
3.2 景观研究的尺度性
尺度是研究客体或过程的空间维和时间维，可用分辨率与范围来描述，它标志着对所研究对象细节了解的水平。在景观学研究中，空间尺度是指所研究景观单元的面积大小或最小信息单元的空间分辨率水平，而时间尺度是其动态变化的时间间隔。景观生态学的研究基本上对应于中尺度范围，即从几平方公里到几百平方公里、从几年到几百年［14］。
格局与过程的时空尺度化是景观生态学的研究热点，尺度分析和尺度效应受到格外重视和发展［15］。尺度分析一般是将小尺度上的斑块格局经过重新组合而在较大尺度上形成空间格局的过程，与之相伴的是斑块形状趋向规则化以及景观类型的减少。尺度效应表现为：最小斑块面积和随尺度增大而增大，其类型则有所转换，景观多样性减小。通过建立景观模型和应用GIS技术，可以根据研究目的选择最佳尺度，并对不同尺度的研究成果进行转换。由于景观尺度上进行控制性实验代价高昂，因此尺度的转换技术愈显重要。尺度外推涉及到如何穿越不同尺度约束体系的限制，至今仍是一难点。
时空尺度的对应性、协调性和规律性是一重要特征，通常研究地区越大、相关的时间尺度越长，生态平衡即自然界在动荡中表现出的与尺度有关的协调性。生态系统在小尺度上常表现出非平衡特征，而大尺度上仍可体现出与平衡模型相似的结果，景观系统常常可以克服其中局部生物反馈的不稳定性。
尺度性与持续性有着重要联系，细尺度生态过程可能会导致个别生态系统出现激烈波动，而粗尺度的自然调节过程可提供较大的稳定性。在较高尺度上，作为非线性耗散系统演化中一种普遍现象的混沌可提高景观生态系统的持续性而避免碎裂种群(Metapopulation)灭绝。大尺度空间过程包括土地利用和土地覆盖变化、生境破碎化、引入种的散布、区域性气候波动和流域水文变化等。在更大尺度的区域中，景观是互不重复、对比性强、粗粒格局的基本结构单元。景观和区域都在“人类尺度“上即在人类可辨识的尺度上来分析景观结构，把生态功能置于人类可感受的范围内进行表述，这尤其有利于了解景观建设和管理对生态过程的影响。在时间尺度上，人类世代即几十年的尺度是景观生态学关注的焦点。
3.3 景观结构的镶嵌性(Mosaic)
景观空间异质性通常表现为梯度与镶嵌，后者的特征是对象被聚集形成清楚的边界，连续空间发生中断和突变。土地镶嵌性是景观的基本特征之一，forman提出的斑块-廊道-基质模型即是对此的一种理论表述［16］。
景观斑块是地理、气候和生物、人文因子影响所成的空间集合体，具有特定的结构形态，表现为物质、能量或信息的输入与输出单位。斑块的大小、形状不同，有规则、不规则之分；廊道曲直、宽度不同，连接度也有高有低；而基质更显多样，从连续到孔隙状，从聚集态到分散态，构成了镶嵌变化、丰富多采的景观格局。空间格局是景观功能流的主要决定因素，而这些景观形态结构又是昨天的流所产生。结构和功能，格局与过程之间的联系和反馈是景观生态学的基本命题。
景观镶嵌的测定包括多样性、边缘、中心斑块和斑块总体格局测定等方面，包括多样度、优势度、相对均匀度、边缘数、分维数、斑块隔离度、易达性、斑块分散度、蔓延度等指标。此外，网络理论、中心位置理论、渗流理论(随机空间模型)等也被用于景观空间结构的研究。
3.4 生态流的空间聚集与扩散
生物物种与营养物质和其它物质、能量在景观组分间的流动被称为生态流(eco-flow)，它们是景观中生态过程的具体体现。受景观格局的影响，这些流分别表现为聚集与扩散，以水平流为主，它需要通过克服空间阻力来实现对景观的覆盖与控制。物质运动过程同时总是伴随着一系列能量转化过程，斑块间的物质流可视为在不同能级上的有序运动，斑块的能级特征由其空间位置、物质的组成、生物因素以及其它环境因素所决定。
景观空间要素间物种的扩散与聚集，矿质养分的再分配速率通常与干扰强度成正比，穿越边缘的能量与生物流随异质性的增大而增强。无任何干扰时，景观水平结构趋势于均质化，而垂直结构的分异更加明显。
生态流的传输机制有风、水、飞行动物、地面动物和人，其驱动力可分为扩散、传输和运动，后二者是景观尺度上的主要作用力。扩散形成最少的聚集格局，传输居中，而运动可在景观中形成最明显的聚集格局。
景观的边缘效应对生态流有重要影响，它可起到半透膜的作用，对通过的生态流进行过滤。此外，在相邻景观要素处于不同发育期时，可随时间转换而分别起到源和汇的作用。
3.5 景观演化的不可逆性与人类主导性
景观变化的动力机制有自然干扰与人类活动影响两个方面。由于当今世界上人类活动影响的普遍性与深刻性，对于作为人类生存环境的各类景观而言，人类活动对于景观演化无疑起着主导作用，通过对变化方向和速率的调控可实现景观的定向演变和可持续发展［17］。
景观稳定性取决于景观空间结构对于外部干扰的阻抗及恢复能力，其中景观系统所能承受人类活动作用的阈值可称为景观生态系统承载力。其限制变化为环境对人类活动的反作用，如景观空间结构的拥挤程度、景观中主要生态系统的稳定性、可更新自然资源的利用强度、环境质量以及人类身心健康的适应与感受性等。
景观系统的演化方式有正、负反馈两种。负反馈有利于系统的自适应和自组织，保持系统的稳定，是自然景观演化的主要方式；而不稳定则与正反馈相联系。从自然景观向人工景观的转化多为正反馈，如围湖造田、毁林开荒和城市扩张等。耗散结构理论揭示，非平衡不可逆性是组织之源、有序之源，通过涨落达到有序。景观系统的演化亦符合这一规律，人类活动打破了自然景观中原有的生态平衡，放大了干扰，改变了景观演化的方向并创造出新的生态平衡，重新实现景观的有序化。
3.6 景观价值的多重性
景观作为一个由不同土地单元镶嵌组成，具有明显视觉特征的地理实体，兼具经济、生态和美学价值，这种多重性价值判断是景观规划和管理的基础。景观的经济价值主要体现在生物生产力和土地资源开发等方面，其生态价值主要体现为生物多样性与环境功能等方面，这些均已研究清楚。而景观美学价值却是一个范围广泛、内涵丰富，比较难以确定的命题。随着时代的发展，人们的审美观也在变化，人工景观的创造是工业社会强大生产力的体现，城市化与工业化相伴生；然而久居高楼如林、车声嘈杂、空气污染的城市之后，人们又企盼着亲近自然和返回自然，返朴归真成为时尚。
关于景观美学值量的量度可从人类行为过程模式和信息处理理论等方面进行分析，不同民族和文化传统对此有深刻影响。如中国的园林景观和欧洲相比特色较鲜明，它注重野趣生机、自然韵味，情景交融、意境含蓄，以小见大、时空变换，增加景观容量与环境氛围。
价值优化是管理和发展的基础，景观规划和设计应以创建宜人景观为中心。景观的宜人性可理解为比较适于人类生存、体现生态文明的人居环境，包括景观通达性、建筑经济性、生态稳定性、环境清洁度、空间拥挤度、景观优美度等内容，当前许多地方对于居民小区绿、静、美、安的要求即是这方面的通俗表达。景观特别重视景观要素的空间关系，如形状和大小、密度和容量、连接和隔断、区位和层序……，如同它们所含有的物质和自然资源质量一样重要。如城市景观规划应注意合理安排城市空间格局，相对集中开敞空间(open space)，建筑空间要疏密相间；在人工环境中努力显现自然；增加景观的视觉多样性；保护环境敏感区和推进绿色空间体系建设。 4 景观规划建筑学的实际应用与发展
景观规划建筑学(Landscape Architecture)是适应现代社会发展需要而产生的一门工程应用性学科，它是景观科学与建筑学的交叉，城市规划、风景园林设计与景观生态学的交叉。这门学科在美国已有百余年的历史，F.L.Qlmsted于1863年就提出了Landscape Architecture的概念，并首先在纽约中央公园的设计和建造中提出了一系列建设城市公园绿地系统的思想，?quot;创造性地利用景观，使城市环境变得自然而适于居住“，使自然与城市生活相融合，将生态思想与景观设计相结合，美国许多大学开设“景观规划建筑“课程远早于景观生态学，但是80年代以后北美景观生态学的兴盛无疑为景观建筑与景观规划注入了新的活力。这一阶段有3本有影响的书，即I.Mcharg 1969年出版的“设计结合自然“(Design With Nature)， C.A.Smyser1982年出版的《自然的设计》(Nature“s Design)和H.Hough1984年出版的《城市形态与自然过程》(City from and Nature Process)，他们在应用中丰富和发展了景观生态学的思想，并将景观规划建筑学纳入到现代景观科学的范畴。
关于“景观建筑“(Landscape Architecture)通常定义为集中活动区建筑物与周围环境的整体配置与构建，可分为小区(Site)、城市(Urban)和区域(Region)等不同尺度的景观设计和规划，包括土地发展规划、生态规划、景观设计和人文因素等不同侧重点。近来关于人居环境的研究渐成热点，其内容包括自然环境、人口(居民)、社会结构、建筑与城市以及交通、通讯网络等。景观规划建筑学在人居环境研究中起到了十分重要的作用。城市属于一种人工创造的、以建筑物为基质的特殊人类文明景观，具有高密度(空间拥挤)、高流量(能流、物流、信息流大)的特点，景观建筑规划追求的目标是把自然引入城市和使建筑体现文化。这门应用学科的发展具有鲜明的时代特征，符合人类走向绿色文明的浪潮，同时也推动了景观科学的革新和发展。
5 我国景观生态学研究的重要成果