Una revisión de la investigación sobre sistemas de información territorial

(Facultad de Información y Recursos Terrestres, Universidad China Youshi (Este de China), Dongying, 257061)

Presentó el estado actual de la investigación de la tecnología de la información terrestre en el país y en el extranjero. y tecnología de información territorial combinada en el país y en el extranjero. El proceso de desarrollo del sistema se divide claramente en varias etapas. Se analizan las tendencias de desarrollo y los temas de vanguardia del futuro sistema de información territorial. Se resumen desde una perspectiva filosófica y se presentan ideas. para la construcción del futuro sistema de información territorial.

Palabras clave: sistema de información territorial; tendencia de desarrollo; frontera temática

El sistema de información territorial es una tecnología para la gestión cuantitativa y científica de la planificación territorial y la consulta, análisis y actualización rápida de la información territorial. y métodos para proporcionar apoyo auxiliar para la toma de decisiones [1]. Con la aceleración del proceso de informatización de los departamentos de tierras y recursos, los departamentos de tierras y recursos en todos los niveles están tomando la construcción del sistema de información de tierras y recursos como el foco de la construcción de informatización del departamento, e incorporando la construcción de la tierra y sistema de información de recursos en la construcción del gobierno electrónico de los departamentos de tierras y recursos, con el propósito de mejorar la eficiencia de los departamentos de tierras y recursos, la eficiencia de la gestión de tierras, una mejor supervisión de los recursos de tierras y los servicios de información al público.

1 Estado actual de la investigación en tecnología de la información territorial en el país y en el extranjero

El siglo XX es un período histórico de aparición y desarrollo de alta tecnología y sistemas de información territorial. El desarrollo del sistema de información territorial mundial se puede dividir en las siguientes etapas: la década de 1950 es el período de preparación del sistema de información territorial, la década de 1960 es el período de generación del sistema de información territorial, la década de 1970 es el período de formación del sistema de información territorial sistema, y ​​la década de 1980 es el sistema de información territorial El período de demostración, la década de 1990 fue el período de desarrollo del sistema de información territorial [2]. El desarrollo de sistemas de información territorial en China y otros países en desarrollo está relativamente atrasado, y muchas agencias administrativas e institutos de investigación científica están realizando una gran cantidad de trabajos de investigación y desarrollo sobre sistemas de información territorial.

El rápido desarrollo de la tecnología de la información ha promovido en gran medida el progreso de la sociedad humana y ha tenido un profundo impacto en el desarrollo de las bibliotecas y los sistemas de información. Las nuevas tecnologías han mejorado enormemente la recopilación, el procesamiento, el almacenamiento y la difusión de información relacionada con la tierra. Las nuevas tecnologías de topografía y cartografía, como el GPS y la tecnología de detección remota, pueden recopilar rápidamente grandes cantidades de información sobre la tierra. El desarrollo de la tecnología informática e Internet ha resuelto los problemas técnicos de procesar, almacenar y publicar grandes cantidades de información territorial. Utilizando las nuevas tecnologías mencionadas anteriormente, se puede integrar diversa información sobre la tierra en un sistema LIS para facilitar la gestión eficaz de la recopilación, el procesamiento, el almacenamiento y la liberación de información sobre la tierra del sistema, satisfaciendo así las necesidades oportunas de múltiples usuarios de información sobre la tierra.

Estos avances tecnológicos incluyen: ① tecnología de fotogrametría digital, tecnología de detección remota de alta resolución y tecnología GPS, que han mejorado en gran medida la precisión y la velocidad de la recopilación de datos relacionados con la tierra; ② la tecnología informática aún se está desarrollando rápidamente; y una gran cantidad de tierra El almacenamiento, análisis y procesamiento de datos ha tenido un impacto positivo. ③ El desarrollo de sistemas de información geográfica y tecnología de gestión de bases de datos espaciales ha mejorado enormemente la forma de extraer, analizar y gestionar información sobre la tierra; La tecnología y el establecimiento de sistemas de redes de banda ancha han permitido el intercambio global de grandes cantidades de datos terrestres dentro del alcance y también cambia la forma en que se publica y sirve la información terrestre.

Bajo la influencia de estos avances tecnológicos, países desarrollados como Finlandia, los Países Bajos y Grecia han completado sucesivamente la digitalización de la información territorial basada en el sistema LIS existente, han realizado una gestión computarizada de la información territorial y han proporcionado Diferentes usuarios sociales han establecido plataformas de divulgación de información territorial y de servicios de información basadas en la tecnología de Internet. Los sistemas de información territorial pueden servir mejor a la planificación del uso de la tierra y al desarrollo económico sostenible en todos los niveles y promover el desarrollo del mercado de tierras.

El Estudio Nacional de Tierras de Finlandia (NLS) eligió el software SIG Small World como herramienta de desarrollo del sistema y diseñó y desarrolló un nuevo sistema (JAKO). El sistema almacena datos de atributos y datos de mapas (formato vectorial) en la misma base de datos relacional integrada y tiene la función de que varios usuarios actualicen los datos simultáneamente. JAKO utiliza una "interfaz de usuario de hipertexto" y tiene funciones superiores de servicio de Internet. Los usuarios fuera del NLS pueden consultar información sobre la tierra según los números de parcela a través de Internet.

Después de que la Oficina Catastral Holandesa completó la digitalización de los mapas catastrales nacionales y los mapas base topográficos a gran escala en 1997 y 1999 respectivamente, los datos se almacenaron en cuatro grandes bases de datos, y las bases de datos se consultaron y actualizaron a través del Intranet y tecnología de simulación de terminal. Consultar la base de datos. En la actualidad, el servicio de consulta de información de la tecnología de simulación de terminales está desactualizado y el departamento catastral está trabajando arduamente para desarrollar un nuevo sistema que pueda brindar mejores servicios en línea de Internet.

El gobierno griego ha establecido un sistema de red cliente/servidor para que los usuarios de PC puedan consultar datos cartográficos sin instalar software SIG profesional. La base de datos adopta una gestión distribuida, incluidos datos espaciales y no espaciales.

Desde la década de 1990, el sistema de información territorial de mi país se ha desarrollado rápidamente. La construcción de sistemas municipales de información territorial representados por Shenzhen y Changzhou ha logrado resultados gratificantes, logrando una gestión sin papel de los datos de información territorial. El sistema de información de gestión de tierras desarrollado por Zhongdi Information Company de la Universidad de Geociencias de China incluye principalmente un sistema de gestión catastral urbana, un sistema de base de datos de uso de la tierra, un sistema de gestión de planificación del uso de la tierra, un sistema de gestión de monitoreo de tierras, un sistema de gestión de tierras de construcción, un sistema de gestión catastral rural y sistemas de gestión de tierras. utilizar un sistema de monitoreo dinámico, un sistema de gestión de transacciones de tierras, un sistema de liberación de tierras, un sistema de valoración y clasificación de tierras urbanas, un sistema básico de protección de tierras agrícolas y una serie de sistemas de información. Además, algunos software desarrollados por otras empresas también han logrado buenos resultados de investigación [3] [4].

2 Tendencias futuras de desarrollo de los sistemas de información territorial

2.1 El futuro sistema de información territorial se convertirá en una parte importante de la construcción de la infraestructura nacional de datos espaciales.

La modernización de los sistemas de información territorial requiere elevadas inversiones. Se estima que la construcción de 654,38 millones de parcelas de tierra en los países de Europa del Este requerirá una inversión de 654,38 mil millones de dólares estadounidenses. Por lo tanto, en el proceso de promoción de la construcción de la informatización, se debe planificar cuidadosamente y considerar de manera integral con otros planes relacionados a gran escala. Desde que el Presidente de los Estados Unidos emitió una orden ejecutiva para construir la Infraestructura Nacional de Datos Espaciales (INDS) en 1994, los países desarrollados han dado grandes pasos en la tecnología y las políticas relacionadas con la construcción de datos de información geográfica básica nacional. Como sistema nacional de información de datos geocientíficos básicos, el desarrollo de LIS debe integrarse estrechamente con la construcción de la INDE. La construcción de sistemas de información territorial en Estados Unidos, Canadá, Países Bajos y Australia se ha convertido en una parte importante de la construcción de INDE, teniendo en cuenta el desarrollo tecnológico y las políticas y regulaciones relacionadas [2].

El sistema de información terrestre, al igual que la infraestructura de información como "Ciudad Digital" y "Tierra Digital", utiliza tecnología de sistema de información geográfica basada en Internet para formar un sistema digital con múltiples funciones, como consulta de información, monitoreo y sistema de apoyo a la decisión[5]. El sistema de información territorial será un arma importante para la construcción de la informatización y el desarrollo sostenible de la economía social, los recursos y el medio ambiente.

2.2 El sistema de información territorial recibirá fuentes de datos actualizadas.

La madurez de cualquier disciplina se integrará inevitablemente con algunos logros teóricos y técnicos de otras disciplinas relacionadas, y los logros teóricos y técnicos de disciplinas relacionadas se utilizarán para complementar y mejorar la teoría y la tecnología de esta disciplina. , mejorando así las condiciones de investigación de esta disciplina. La disciplina de los sistemas de información terrestre es la continuación de la informática y la tecnología, y también es el producto de la combinación de la tecnología informática y la ciencia y la tecnología de topografía y cartografía. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología de topografía y cartografía, la tecnología aeroespacial y la tecnología electrónica proporcionaron posibles condiciones técnicas, lo que dio como resultado la tecnología de detección remota y la tecnología de posicionamiento global. Ambas tecnologías proporcionan fuentes de datos para los sistemas de información terrestre, y estas dos tecnologías son diferentes entre sí. .

La combinación de tecnologías de puertas es inevitable para el desarrollo de sistemas de información territorial. Con el desarrollo de la disciplina del sistema de información territorial, esta combinación se hará cada vez más estrecha y la tendencia de desarrollo será cada vez más obvia. Esta integración no sólo se refleja en el hardware, sino también en dispositivos informáticos portátiles que integran la recopilación de imágenes de teledetección, el posicionamiento global preciso, la comunicación inalámbrica de datos y el procesamiento de datos. Y se refleja en la penetración mutua y la integración orgánica de los mecanismos operativos de cada sistema, creando las condiciones para la ultraminiaturización de los equipos. La investigación sobre sistemas de información territorial debe ajustarse a esta tendencia de desarrollo de los sistemas de información territorial, encontrar direcciones principales de investigación en la unión de estas disciplinas relacionadas, acelerar y profundizar esta integración y promover el desarrollo de disciplinas de sistemas de información territorial [6] [7] [ 8][9].

El software Google Earth es un software de integración de mapas satelitales globales lanzado por Google en junio de 2005. Es un mapa global visual en pseudocolor cuyos datos de imagen son una fusión de imágenes de satélite y datos de fotografías aéreas. La resolución efectiva de las imágenes de accidentes geográficos globales es de al menos 100 m, normalmente 30 m (como en China continental). Los mapas de Google Earth tienen alta resolución y los datos se actualizan muy rápidamente. Si el mapa topográfico se utiliza como mapa, la imagen interceptada de Google Earth se superpone al mapa topográfico y los cambios en los tipos de terreno se descubren mediante comparación, completando así el estudio de cambios de terreno y actualizando la base de datos de información territorial. Con el rápido desarrollo del software Google Earth y la mejora continua de la resolución de las imágenes de teledetección, se cree que el desarrollo de sistemas de información terrestre también se integrará con él. El sistema de información terrestre utiliza imágenes de Google Earth como parte de la fuente de datos, lo que no solo ahorra en gran medida el costo de comprar imágenes de teledetección, sino que también puede detectar cambios en los tipos de tierra de manera oportuna y actualizar eficientemente la base de datos de manera oportuna. .

2.3 El sistema de información territorial muestra una tendencia de desarrollo de diversificación de herramientas.

La tecnología de bases de datos es la base técnica de cualquier sistema de información, y los sistemas de información territorial no son una excepción. El sistema de información terrestre es un sistema complejo que almacena y procesa diversos datos en función del tiempo y el espacio. Este tipo de sistema de información tiene altos requisitos para las funciones de gestión de bases de datos. No solo tiene una gran cantidad de datos, sino que también tiene una amplia variedad de datos. Además, la asociación de datos es muy compleja e incluye tanto relaciones topológicas espaciales como relaciones topológicas temporales [10] [11]. El pensamiento orientado a objetos y diversas tecnologías de software informático que implementan el pensamiento orientado a objetos son logros importantes en la ciencia y la tecnología informáticas contemporáneas. El establecimiento del álgebra relacional ha sentado una base teórica sólida para el establecimiento de bases de datos relacionales. El uso de ideas orientadas a objetos para gestionar bases de datos relacionales no solo lleva la teoría científica avanzada de gestión de datos a la tecnología de gestión de bases de datos de tipos de datos complejos, sino que también plantea nuevos desafíos. El desafío radica en cómo darse cuenta de que cuando algunos datos cambian, todos los datos modificados cambiarán en consecuencia. Unificar los datos espaciotemporales y los datos de atributos de los sistemas de información geográfica bajo la gestión de bases de datos relacionales es una tendencia en el desarrollo de los sistemas de información territorial [12] [13] [14].

Después de años de desarrollo, el sistema de información territorial ya no es un simple software funcional, sino una plataforma de desarrollo de software. Con el desarrollo de la tecnología de la información y la tecnología de redes modernas, la construcción del sistema de información territorial se basa en la plataforma de publicación de información en línea de Internet, lo que hace que la información territorial sea más transparente y se disfrute de una mejor información. Con la profundización de la informatización social, la aplicación de sistemas de información territorial se ha vuelto cada vez más popular, y la tendencia del desarrollo del sistema hacia la diversificación y el desarrollo basado en herramientas se ha vuelto cada vez más evidente.

Para satisfacer las diversas necesidades de la sociedad en términos de funciones y rendimiento, el software o las plataformas de software de sistemas de información territorial han presentado una situación diversificada [15][16][17][18]. El software del sistema se convierte gradualmente en una herramienta y entra al mercado. La estandarización del software del sistema es el requisito previo para las herramientas de software. Además, los sistemas de información territorial también se están desarrollando en una dirección inteligente.

2.4 La construcción de un sistema de información territorial debería servir más para la planificación de los recursos naturales y del desarrollo social y económico.

Los sistemas tradicionales de información territorial se utilizan principalmente en ámbitos sociales y económicos. En los últimos años, debido a las preocupaciones sobre cuestiones medioambientales y el desarrollo social sostenible, se han propuesto nuevos requisitos para los servicios de información territorial del LIS. La Quinta Sesión Plenaria del XVI Comité Central del Partido Comunista de China planteó la tarea histórica de construir un nuevo campo socialista, cuyos contenidos principales son “el desarrollo de la producción, una vida próspera, costumbres rurales civilizadas, aldeas limpias y ordenadas, y gestión democrática” [19] [20]. En esta etapa del XI Plan Quinquenal, para adaptarse a los requisitos del desarrollo social, la construcción de sistemas de información territorial debe poder servir mejor a los recursos naturales y a la planificación del desarrollo social y económico, de modo que la gestión de la información territorial entre en una fase más inteligente. escenario.

3 Varios problemas de vanguardia que enfrenta el sistema de información territorial

3.1 Problemas de calidad de los datos en el establecimiento del sistema de información territorial

Los datos son el portador de información, y es importante para el sistema de información territorial. Los sistemas de información son críticos. La calidad de los datos es la clave del éxito de los LIS. Los sistemas de información procesan los datos para obtener la información contenida en ellos. La base de datos (incluidos datos espaciales y no espaciales) es la parte más básica e importante del sistema de información territorial, y también es la parte que requiere una inversión relativamente grande. La calidad de los datos afecta directamente la función y aplicación del sistema. Los datos de información geográfica a menudo tienen incertidumbres, lo que se debe a diversas razones [21]. Una razón es la diferencia en la escala de medición o la precisión de la medición. Las longitudes de los objetos lineales en el espacio bidimensional varían con diferentes escalas de medición, y los resultados de la medición de los objetos planos en el espacio tridimensional varían según el área de la superficie. Una superficie terrestre tan irregular añade factores incontrolables a la incertidumbre de los datos de información geocientífica. Los llamados datos de teledetección "enfermos" interferidos por múltiples factores también son una razón para la incertidumbre de los datos de información geocientífica reales, porque los datos de teledetección se han convertido cada vez más en una fuente importante de datos de información geocientífica. Los datos de información geográfica a menudo no tienen un valor real [22]. La idea de dimensión fractal aporta ideas para resolver este tipo de problema de incertidumbre de datos, pero todavía queda una gran cantidad de problemas teóricos y prácticos por resolver.

3.2 Estandarización del desarrollo de sistemas de información territorial

Sin estandarización de datos y desarrollo de sistemas, no habrá socialización de la información. La investigación sobre la normalización de datos y sistemas de información siempre ha sido una cuestión de frontera en la ciencia y la tecnología de la información [23]. Los países europeos y americanos fueron los primeros en investigar y formular estándares de datos espaciales. Con el rápido desarrollo de la industria de información territorial de mi país, es cada vez más importante formular una serie de estándares de evaluación de datos espaciales terrestres. Por lo tanto, se deben desarrollar una serie de normas y reglamentos relacionados, como estándares terminológicos en sistemas de información territorial, especificaciones técnicas para la recopilación de datos gráficos e imágenes, estándares de formato de intercambio de datos, estándares de calidad y exactitud de los datos, clasificación y codificación de datos territoriales, etc. .

3.3 Modelo de datos espaciotemporal y compresión, actualización y eliminación de datos.

La configuración de la estructura de datos es el alma de la programación de software de sistemas de información. La expresión de relaciones topológicas espaciales y la participación de datos de dimensión temporal conducen al problema de la topología temporal. Cómo expresar información de topología temporal aumenta la complejidad de la estructura de datos del sistema. La unificación de datos espaciotemporales complejos y datos de atributos complejos con estructuras de datos relacionales aumenta la complejidad del problema. Debido a la mejora de los métodos de recopilación de datos, los datos de información geocientífica están creciendo a un ritmo de progresión geométrica, mientras que el espacio de almacenamiento de datos informáticos está creciendo a un ritmo de progresión aritmética. Llegará un día en que el espacio de almacenamiento de datos no podrá acomodar los enormes datos de información geocientífica. [24]. Es necesario estudiar la tecnología de compresión de datos del espacio de información geográfica, incluida la compresión sin pérdidas y con pérdida de datos en formato ráster y la compresión de datos en formato vectorial.

3.4 Minería de información de datos terrestres

Los datos espaciales terrestres contienen una gran cantidad de información sobre recursos, ambiental y socioeconómica. Cómo "excavar" esta información profunda del vasto mar de datos es un problema que debe estudiarse y resolverse en la disciplina de los sistemas de información terrestre. La extracción de información espacial para crear mejores beneficios sociales requiere que los "excavadores" no sólo tengan la capacidad de dominar la función de análisis espacial del sistema de información territorial, sino que también tengan un conocimiento profesional profundo, como la geografía económica, los recursos y el medio ambiente [25].

Para estudiar las tendencias de desarrollo y las fronteras de los sistemas de información terrestre, estos problemas se pueden resumir en tres aspectos, a saber, la filosofía de la información terrestre, el mecanismo de información terrestre y la ingeniería de la información terrestre. Las cuestiones filosóficas de la información terrestre revelan las propiedades de la información terrestre en sí y las leyes cognitivas de las personas del mundo geográfico; las cuestiones de los mecanismos de información geográfica buscan la dirección de desarrollo de la ciencia y la tecnología de la información geográfica; las cuestiones de la ingeniería de la información geográfica abordan la integración y la integración de la información terrestre; tecnología en su conjunto.

En definitiva, la construcción de un sistema de información territorial debe partir de la realidad de la gestión territorial, planificar a distancia, centrarse en el futuro de la gestión territorial, prever el desarrollo de la gestión territorial nacional y las nuevas tecnologías y tendencias. en la construcción del sistema, Alinear el ciclo de construcción del sistema de información territorial con el desarrollo futuro de la gestión territorial.

Referencias

[1] Fang Shiming, Zou Xuan, et al. Estado de la investigación y tendencias de desarrollo de los sistemas de información terrestre [J]. 1 ~ 3

[2]Liu Juhai, Yuan Guohua. Visión general de los sistemas de información terrestre extranjera.

[3]Huang Zhongheng. Revisión y perspectiva del sistema de información terrestre [J]. China Surveying and Mapping, 2002, (2): 43 ~ 44

Zheng Shunyi, Zeng Xuegui. Investigación sobre sistemas de información territorial basados ​​en la ingeniería del conocimiento [J]. Chinese Land Science, 2000, 14 (3)

[5] Ivan. Interpretación de la ciudad digital[J]. Ciencia de la construcción urbana, 2006, (5): 5 ~ 8

[6] Yang Lian. Aplicación de la tecnología "3S" en la revisión del plan maestro de uso del suelo [J] Land and Resources Guide, 2006, (1): 61 ~ 63

Ren Wei. Planificación y diseño de proyectos de consolidación territorial y aplicación de tecnología "3S" [J Land and Resources Guide, 2006, (2): 53 ~ 54

[8] Wang Shufen, Jie Changchun. Aplicación de SIG en la planificación y gestión de tierras y recursos [J]. Henan Land and Resources, 2005, (9): 46 ~ 47

[9] Li Wei, Nai, Sun Wenhua. Investigación sobre el sistema de índices de evaluación del uso sostenible de la tierra en el proceso de urbanización [J Chinese Land Science, 2004.438+00, 18 (5): 26 ~ 31.

[10] Pan Yuchun, Zhong Ershun, Liang Jun. Aplicación de la tecnología de bases de datos espaciales en sistemas de información terrestre [J], 2002, 22 (5): 67 ~ 69.

Rao Jiang Jing. Cómo establecer un sistema de información territorial [J]. Shihezi Science and Technology, 2002, (3): 24 ~ 25

Fan Fangbin. Varias cuestiones técnicas en el diseño de gráficos integrados del sistema de información territorial [J]. Zhejiang Surveying and Mapping, 2003, (1): 19 ~ 20

[13] Yan Tailai, Wu Ping. Gestión de datos espaciotemporales del sistema de información territorial con dimensión temporal [J]. Chinese Land Science, 2002.116(6):11 ~ 18.

[14]Liu Renyi, Liu Nan. Proceso espaciotemporal y almacenamiento de datos espaciotemporales del sistema dinámico de información terrestre [J Chinese Journal of Image and Graphics, 2002.4, 7 (4): 388 ~ 393.

[15]Jia Yuanyuan y Yang Lian. Diseño preliminar e implementación de un sistema de información territorial en red [J]. Conservación de suelos y agua, 2002.5438+00, 22 (5): 42 ~ 50.

Zhang Liting, Zhu, et al. Tecnología de liberación de información terrestre basada en WebGIS [J Journal of East China Institute of Geology, 2003, 26 (4): 379 ~ 382