地理信息系统.docx

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地理信息系统

天津港

摘要：

天津港地处渤海湾西端，位于海河下游及其入海口处，是环渤海中与华北、西北等内陆地区距离最短的港口，是首都北京的海上门户，也是亚欧大陆桥最短的东端起点。

天津港是我国华北、西北和京津地区的重要水路交通枢纽，对外交通十分发达，已形成了颇具规模的立体交通集疏运体系，是我国的最大的人工港口。

本文主要介绍天津港港口的区位分析，港口腹地及需求预测分析，港口选址分析；港口总平面布置及作业区划分，港口设施设备与作业能力分析；港口集疏运系统分析，港口营运指标分析；港口存在问题及改进建议。

关键词：

天津港，港口区位分析，选址分析，集疏运系统分析，营运指标，

引言

随着城市发展和城市面积的不断增大，汽车以逐渐成为了人们出行的主要交通工具。

停车问题逐渐成为了如今的关键问题。

我国不少大中城市车辆停放供需矛盾近几年逐渐成为一个突出问题，也是我国汽车化过程中越来越引起人们重视的问题。

经营性停车场作为城市停车场的重要组成部分，扮演着越来越重要的角色。

对于经营性停车场而言主要是以盈利为目的，而不同种类的停车场就投资及其回报而言有着很大差异。

因此有必要对城市经营性停车场的建设种类投资进行分析，从而为经营性停车场投资者有个参考依据。

1课程内容总括

1.1绪论

本章主要介绍了GIS的定义，特点，构成和发展。

以及GIS可以应用的行业。

1.1.1地理信息系统的定义

首先地理信息系统（GIS,GeographicInformationSystem）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，它作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科而迅速地兴起和发展起来。

1.1.2地理信息系统的特点

1，采集、管理分析和输出多种地理空间信息的能力；

2，以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力；并能产生高层次的地理信息。

3，具有公共的地理定位基础，所有的地理要素，要按经纬度或者特有的坐标系统进行严格的空间定位，才能使具有时序性、多维性、区域性特征的空间要素进行复合和分解，将隐含其中的信息变为显示表达，形成空间和时间上连续分布的综合信息基础，支持空间问题的处理与决策。

、

4，由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。

5，地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软硬件系统；而其内涵确是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。

信息的流动及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的交换来仿真。

GIS按内容可分为：

、

1专题地理信息系统（SubjectGIS）：

2区域地理信息系统（RegionalGIS）：

3地理信息系统工具（GIS—Tools）。

1.1.3地理信息系统的组成

GIS由计算机硬件系统，计算机软件系统，地理空间数据，系统开发管理使用人员。

系统的应用模式（单机式，广域网模式）构成。

1.1.4地理信息系统的发展

短短的40余年发展历史，GIS却经历了以空间数据地学处理为主的开拓发展期、注重地理信息管理的巩固发展期、以空间决策与支持分析为特点的理论和技术突破阶段以及广泛应用的社会化阶段。

其技术发展、内容更新之快，非其他学科可比，特别是在90年代以来，随着计算机技术的快速发展，地理信息系统表现得异常活跃，在内容上从地理信息到地理信息科学再到地球信息科学的形成，技术上则从地理信息系统到组件式地理信息系统再到开放式地理信息系统、网络地理信息系统等。

目前GIS正朝着以系统为中心向以数据为中心转变、从面向地图处理向面向客观空间实体与关系处理的转变、由单纯的二维处理向多维处理的转变和从管理型向分析决策型转变的方向发展。

其发展主要分为四个阶段：

1，60年代起源于北美：

加拿大国家土地调查局为了处理大量的土地调查资料，于60年代开始建立地理信息系统（CGIS），于70年代初投入产品生产；同一时期的美国哈佛大学的计算机图形与空间分析实验室，建立通用的制图软件包，竭力发展空间分析模型和软件。

2，70年代是GIS发展的巩固阶段：

美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对地理信息系统的研究均投入了大量的人力、物力、财力，研究不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统。

3，80年代为地理信息系统的大发展阶段：

计算机的迅速发展和普及，地理信息系统也逐步走向成熟，并在全世界范围内全面地推向应用阶段。

4，90年代至今为地理信息系统的应用普及时代：

由于计算机的软硬件均得到飞速的发展，网络已进入千家万户，地理信息系统已成为许多机构必备的工作系统，尤其是政府决策部门在一定程度上由于受地理信息系统影响而改变了现有机构的运行方式、设置与工作计划等。

从美国的“国家信息基础设施：

行动计划（NationalInformationInfrastructure,简称NII）”建设到数字地球的提出，由“数字地球”细化到“数字中国”、“数字省区”、“数字城市”、“数字小区”直到“企业信息化”、“电子商务”、“数字通讯”、“虚拟现实”等众多的信息化领域的工作已全面铺开。

1.1.5地理信息系统在其他行业的运用

GIS具有很广的运用范围主要包括：

测绘与地图制图，资源调查与管理，城乡规划，灾害监测，环境保护，国防，宏观决策支持。

由上可知GIS在实际生活中运用范围广泛，涉及到我们生活的方方面面。

1.2空间信息基础

本章主要介绍GIS的地学基础，地图投影，空间对象（实体）类型，地理信息数字化描述方法，空间对象的编码，地理数据的特征和类型，元数据。

1.2.1GIS地学基础

主要包括地球模型，坐标参考系统，地图投影，地理数据特征，地图对地理现象表达，遥感影像对地理现象表达。

1.2.2地图投影

地图投影是将地球椭球面上的点映射到平面上的方法。

对地图进行投影的主要原因有地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算。

地球椭球体为不可展曲面。

地图为平面，符合视觉心理，并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析。

地球投影的实质是建立地球椭球面上经纬线网和平面上相应经纬线网的数学基础，也就是建立地球椭球面上的点的地理坐标（λ，φ）与平面上对应点的平面坐标（x，y）之间的函数关系：

X=f1（λ，φ）Y=f2（λ，φ）

当给定不同的具体条件时，将得到不同类型的投影方式。

地图投影的变形是指将不可展的地球椭球面展开成平面，并且不能有断裂，则图形必将在某些地方被拉伸，某些地方被压缩，故投影变形是不可避免的。

主要包括长度变形，面积变形，角度变形。

地图投影可按变形分类，投影面分类，投影面位置分类。

按变形可分为等角投影：

投影前后角度不变。

等面积投影：

投影前后面积不变。

任意投影：

角度、面积、长度均变形。

投影面包括横圆柱投影：

投影面为横圆柱。

圆锥投影：

投影面为圆锥。

方位投影：

投影面为平面。

按投影面位置可分为正轴投影：

投影面中心轴与地轴相互重合。

斜轴投影：

投影面中心轴与地轴斜向相交。

横轴投影：

投影面中心轴与地轴相互垂直。

相切投影：

投影面与椭球体相切。

相割投影：

投影面与椭球体相割。

投影选择因素有制图区域的地理位置、形状和范围

制图比例尺，地图内容，出版方式。

GIS以地图方式显示地理信息，而地图是平面，地理信息则在地球椭球上，因此地图投影在GIS中不可缺少。

GIS数据库中地理数据以地理坐标存储时，则以地图为数据源的空间数据必须通过投影变换转换成地理坐标；而输出或显示时，则要将地理坐标表示的空间数据通过投影变换变换成指定投影的平面坐标。

GIS中，地理数据的显示可根据用户的需要而指定投影方式，但当所显示的地图与国家基本地图系列的比例尺一致时，一般采用国家基本系列地图所用的投影。

空间对象的以点，线，面和体的方式在地图中表达。

其中点实体是有位置，无宽度和长度的抽象的点。

而线实体是有长度，但无宽度和高度，用来描述线状实体，通常在网络分析中使用较多，度量实体距离。

面实体是具有长和宽的目标，通常用来表示自然或人工的封闭多边形，一般分为连续面和不连续面。

体实体是有长、宽、高的目标，通常用来表示人工或自然的三维目标，如建筑、矿体等三维目标空间对象。

一般按地形维数进行归类划分零维用点表示一维用线表示，二维用面表示三维用体表示。

空间对象的维数与比例尺是相关的。

1.2.3地理信息数字化描述方法

栅格和矢量结构是计算机描述空间实体的两种最基本的方式。

要描述空间对象须具备以下要素。

1编码：

区别不同的实体，包括分类码和识别码。

分类码表识空间对象的类别，而识别码对每个空间对象进行表识，是唯一的。

编码方式可分为层次分类编码和多源分类编码。

层次编码是分类对象的从属和层次关系。

有明确的分类对象类别和严格的隶属关系。

多源分类编码是按空间对象不同特性进行分类并进编码，代码之间没有隶属关系，反映对象特性，具有较大的信息量，有利于空间分析。

2位置：

坐标形式给出空间对象的空间位置。

3类型：

空间对象所属的实体类型，或有那些实体组成。

4行为：

空间对象所具备的行为和功能。

5属性：

空间对象对应的非几何信息。

6说明：

实体数据来源、精度等。

7关系：

与其他实体之间的关系。

空间关系可分为拓扑空间关系，顺序空间关系，和度量空间关系。

空间对象在属性上存在相关性，两空间对象越接近，其值也越接近，反之亦然。

包括正相关，负相关和不相关。

1.2.4地理数据的特征和类型

空间特征包括属性特征：

描述空间对象的特性，即是什么，如对象的类别、等级、名称、数量等。

空间特征：

描述空间对象的地理位置以及相互关系，又称几何特征和拓扑特征，前者用经纬度、坐标表示，后者如交通学院与电力学院相邻等。

时间特征：

描述空间对象随时间的变化。

地理数据的类型有属性数据：

描述空间对象属性特征的数据，又称非几何数据，如类型、名称、性质等，一般通过代码给予表达。

几何数据：

描述空间对象空间特征的数据，也称位置数据、定位数据，一般用经纬度、坐标表达。

关系数据：

描述空间对象的空间关系的数据，如邻接、包含、关联等，一般通过拓扑关系表达。

1.2.5元数据

一般都认为元数据就是“关于数据的数据”。

其主要作用有帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数据文档。

提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换网络及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索地理空间数据。

提供通过网络对数据进行查询检索的方法或途径，以及与数据交换和传输有关的辅助信息。

帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求作出正确的判断。

提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。

元数据的主要内容有对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及数据生产历史等的说明，对数据质量的描述，对数据处理信息的说明，如量纲的转换等，数据转换方法的描述，对数据库的更新、集成方法等的说明。

通过对本章的学习对地理信息系统如何描述空间对象有了初步的了解。

1.3空间数据结构

本章主要介绍了空间数据结构定义分类。

空间数据结构包括栅格数据结构和矢量数据结构，以及两种数据结构之间的转换。

1.31空间数据结构

数据结构即指数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。

对空间数据则是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。

在地理系统中描述地理要素和地理现象的空间数据，主要包括空间位置、拓朴关系和属性三个方面的内容。

1.32空间数据结构的分类

空间数据结构包括网格数据结构（显式表示）和矢量数据结构（隐式表示）。

显式表示：

就是栅格中的一系列像元（点），为使计算机认识这些像元描述的是某一物体而不是其它物体。

隐式