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Gis资料
地理信息系统概述
GeographicInformationSystem
什么是GIS?
1
GIS能够回答的问题?
1
GIS的应用领域有哪些?
2
GIS由哪几部分组成?
4
GIS适合哪些行业(用户)采用?
5
哪些途径可以获取空间数据?
6
GIS怎样对空间地物进行抽象?
6
GIS有哪些主要用途?
8
什么是GIS?
物质世界中的任何地物都被牢牢地打上了时空的烙印。
人们的生产和生活中80%以上的信息和地理空间位置有关。
地理信息系统(GeographicInformationSystem,简称GIS)作为获取、处理、管理和分析地理空间数据的重要工具、技术和学科,近年来得到了广泛关注和迅猛发展。
从技术和应用的角度,GIS是解决空间问题的工具、方法和技术;从学科的角度,GIS是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科,具有独立的学科体系;从功能上,GIS具有空间数据的获取、存储、现示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能;从系统学的角度,GIS具有一定结构和功能,是一个完整的系统。
GIS能够回答的问题?
1.位置问题。
即“在某个特定位置有什么”的问题。
位置可以用多种方式描述,如名称,邮编,地理参照物等。
2.条件问题。
即“在哪里”的问题。
这个问题与上述相反,并且需要依靠空间分析来回答。
这个问题要求找到满足某个条件的地点。
(比如要找到一块无林地,要求是面积为2000平方米,距离公路100米以内,土壤可以支撑建筑物)。
3.趋势问题。
即“自从……以来发生了哪些变化?
”的问题。
可以观察某地区随时间的变化。
4.格局问题。
这个问题较为复杂。
比如要确定核电站附近的居民,其死亡是否主要由癌症所致。
5.模型问题。
即“如果……,会发生什么?
”的问题。
例如如果一条新道路加入网络,或一种有毒物质渗漏至当地水源供应的地方时,会发生什么事情。
回答这些问题需要有关地理学以及其他的信息。
GIS的应用领域有哪些?
地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展,广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。
以下地理信息系统的应用领域分别回答了在各自领域内的作用
1.资源管理(ResourceManagement)
主要应用于农业和林业领域,解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场)分布、分级、统计、制图等问题。
主要回答“定位”和“模式”两类问题。
2.资源配置(ResourceConfiguration)
在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。
GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。
3.城市规划和管理(UrbanPlanningandManagement)
空间规划是GIS的一个重要应用领域,城市规划和管理是其中的主要内容。
例如,在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。
4.土地信息系统和地籍管理(LandInformationSystemandCadastralApplicaiton)
土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容,借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。
5.生态、环境管理与模拟(EnvironmentalManagementandModeling)
区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。
6.应急响应(EmergencyResponse)
解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时,如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。
7.地学研究与应用(ApplicationinGeoScience)
地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成。
ArcInfo系统就是一个很好的地学分析应用软件系统。
8.商业与市场(BusinessandMarketing)
商业设施的建立充分考虑其市场潜力。
例如大型商场的建立如果不考虑其他商场的分布、待建区周围居民区的分布和人数,建成之后就可能无法达到预期的市场和服务面。
有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构(年龄构成、性别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑。
地理信息系统的空间分析和数据库功能可以解决这些问题。
房地产开发和销售过程中也可以利用GIS功能进行决策和分析。
9.基础设施管理(FacilitiesManagement)
城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。
它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成,而且可以大大提高工作效率。
10.选址分析(SiteSelectingAnalysis)
根据区域地理环境的特点,综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、环境影响等因素,在区域范围内选择最佳位置,是GIS的一个典型应用领域,充分体现了GIS的空间分析功能。
11.网络分析(NewworkSystemAnalysis)
建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型,研究交通流量、进行交通规则、处理地下管线突发事件(爆管、断路)等应急处理。
警务和医疗救护的路径优选、车辆导航等也是GIS网络分析应用的实例。
12.可视化应用(VisualizationApplication)
以数字地形模型为基础,建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的三维可视化模型,实现多角度浏览,可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型工程管理和仿真、旅游等领域。
13.分布式地理信息应用(DistributedGeographicInformationApplication)
随着网络和Internet技术的发展,运行于Intranet或Internet环境下的地理信息系统应用类型,其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享,以及远程空间导航等。
GIS由哪几部分组成?
从应用的角度,地理信息系统由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成。
硬件和软件为地理信息系统建设提供环境;数据是GIS的重要内容;方法为GIS建设提供解决方案;人员是系统建设中的关键和能动性因素,直接影响和协调其它几个组成部分。
硬件主要包括计算机和网络设备,存储设备,数据输入、显示和输出的外围设备等等。
软件主要包括以下几类:
——操作系统软件
——数据库管理软件
——系统开发软件
——GIS软件,等等。
GIS软件的选型,直接影响其它软件的选择,影响系统解决方案,也影响着系统建设周期和效益。
数据是GIS的重要内容,也是GIS系统的灵魂和生命。
数据组织和处理是GIS应用系统建设中的关键环节,涉及许多问题:
——应该选择何种(或哪些)比例尺的数据?
——已有数据现势性如何?
——数据精度是否能满足要求?
——数据格式是否能被已有的GIS软件集成?
——应采用何种方法进行处理和集成?
——采用何种方法进行数据的更新和维护,等等。
方法指系统需要采用何种技术路线,采用何种解决方案来实现系统目标。
方法的采用会直接影响系统性能,影响系统的可用性和可维护性。
人是GIS系统的能动部分。
人员的技术水平和组织管理能力是决定系统建设成败的重要因素。
系统人员按不同分工有项目经理、项目开发人员、项目数据人员、系统文档撰写和系统测试人员等。
各个部分齐心协力、分工协作是GIS系统成功建设的重要保证。
GIS应用系统建设需要从以上五个方面着手。
GIS适合哪些行业(用户)采用?
凡是和空间位置有关的应用都可以采用GIS技术。
各个行业涉及的信息都和地理空间位置有着或多或少的联系。
当行业应用和地理空间位置结合时,可以采用GIS技术。
如银行系统办理的很多业务和空间位置关系不大,但当我们对一定区域范围的所有银行进行各种业务的对比分析,或者考虑新的银行点的增加选址,或者需要查询距指定地点最近的银行以及其到达路线时,需要考虑现有各银行点的空间分布,选址还要分析其他相关因素的空间分布,到达指定银行还需要考虑道路的空间分布。
在这种情况下,需要采用GIS技术。
再比如,土地管理部门的业务办公是按一定流程进行的,和空间位置没有直接联系。
但业务内容需要涉及到被管理的土地的空间位置、形状、面积等空间特征,为了提高业务办理效率,可以采用GIS技术进行图文一体化管理。
GIS还可和多种技术和系统进行集成应用。
P2
哪些途径可以获取空间数据?
(1)测量:
控制点数据、大地参考系、被测量点的坐标数据;
(2)遥感:
各种分辨率的遥感图像;
(3)GPS:
接收点的空间坐标数据;
(4)统计数据;
(5)历史资料;
(6)业务数据;
(7)实地调查,等等。
GIS怎样对空间地物进行抽象?
GIS首先要解决的问题是,怎样采用计算机技术来描述和表达复杂的空间地物及其空间位置关系?
GIS采用高度抽象的方法将空间地物或现象抽象成几种基本类型——点、线、面和复合对象。
空间地物间的位置关系采用空间拓扑关系来描述。
点数据具有特定位置,用于表达离散分布的空间地物;下图为教育网点的分布。
线数据类型是对线状地物或现象的抽象。
下图是对收费站和立交桥的线状表达(数据由北京云星宇交通工程有限公司和北京市首都公路发展有限责任公司提供)。
面数据表达具有一定空间范围和面积的空间实体,这种数据类型是以空间坐标的闭合链来表示。
下图所示为城市宗地面状数据。
复合对象用于对点、线、面无法表达的复杂地物的抽象,通过点、线、面的组合进行表达。
空间拓扑关系用于表达空间地物间复杂的位置关系,如铁路和行政区之间的关系,河流作为水源与居民区分布的关系,自来水管道设施与控制阀门的关系等等。
GIS将地物的空间关系抽象为点与点之间、线与线之间、面与面之间、点与线之间、点与面之间、线与面之间的各种空间拓扑关系,包括“相邻”、“相离”、“相交”、“包含”、“重合”等关系进行表达。
不同的使用目的,对同一地物的抽象方法也各不相同。
如研究全国百万人口大城市的分布时,可将各城市抽象为点,但当对城市的基础设施进行管理时,城市就不能只是一个点状地物了。
GIS有哪些主要用途?
1.直观、便捷地集成各种属性数据
由于地物的空间位置具有客观性,而地物本身又具有纷繁复杂的特性,除了具有自然特性以外,还具有社会经济特性。
描述这些特性的属性数据非常丰富,但都可以通过具有同一坐标参考系统的空间位置进行统一组织。
GIS为各种数据的集成提供了统一的框架,在此基础上可以直观表达地物及其空间关系。
如下图中,世界各国的社会、经济、人口以及文化数据都可以按国家的空间位置统一集成。
2.高效管理信息资源
GIS是一个具有结构和功能的系统,能获取和输入空间数据,并进行空间数据的处理和分析,并将结果按一定的方式输出。
通过这种方式,各个行业的信息资源都可以按各自的要求进行处理,从而提高了信息资源的管理和利用效率。
各个行业信息系统的建设就是典型的例子,如地籍信息系统,林业资源管理信息系统、自来水设施管理信息系统、矿产资源管理信息系统、污染源管理信息系统、旅游资源管理信息系统、地下水资源管理信息系统等等。
下图为采用GIS技术管理电信基础网络资源(光纤断面)界面,由西安普声电信有限责任公司提供。
3.提供辅助决策
采用GIS的重要目的是辅助解决空间问题,其核心功能是空间分析,通过空间分析为各类用户提供管理和商业上的辅助决策。
如疾病、林火等突发事件的监测与预警、设施故障处理、基站选址,企业选址,客户分布管理,房地产管理等。
下图所示为当电网发生故障时,GIS系统通过综合分析现有情况,故障线路段,并可进行逆向推图,调出相关图形,如开闭所、变电站的一次接线图,协助用户分析可能出现的故障,并能够根据其他的报修电话,综合分析故障原因。
下图是南昌水利水电高等专科学院提供的基于GIS的江西防汛指挥决策支持系统,通过对水情、雨情、工情、灾情等各类防汛信息(包括多媒体信息)进行统一管理,辅助进行决策。
4.制作地图
GIS是在计算机辅助制图基础上发展起来的一门技术,是地图制作的重要工具。
采用GIS可以制作符号,对数据进行各种渲染,高效、高性能、高度自动化是GIS制图的重要特点。
下图为全国铁道路邮示意图(部分),图中的站点和道路为自动绘制,各站点之间的邮路的始发和到达时间为自动动态标注,一旦邮路所经过的站点发生改变或者时间发生调整,地图会自动更新。
5.提供与获得空间位置相关的服务
通过GIS可提供和获得与空间位置相关的服务,如获得一定范围、精度和一定要素的空间数据或地图,进行网络地理位置(如地名和路线)查询,还可通过嵌入式设备和无线通信网络进行位置查询、监控和导航,等等。
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