任务二地理信息系统(GIS)应用课件

1任务二地理信息系统（GIS）应用1.地理信息系地理信息系统的概念及特的概念及特点点 地理信息系统（GIS）是以地理空间数据库地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统技术系统。简单的说，地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。种技术系统。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、显示、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。以地理空间数据为操作对象是地理信息系统与其它信息系统以地理空间数据为操作对象是地理信息系统与其它信息系统的根本区别。的根本区别。1.地理信息系地理信息系统的概念及特点的概念及特点 地理数据？地理数据？地理数据是直接或地理数据是直接或间接关接关联着相着相对于地球的某于地球的某个地点的数据，包括自然地理数据和社会个地点的数据，包括自然地理数据和社会经济数据。如土地覆盖数据。如土地覆盖类型数据、地貌数据、型数据、地貌数据、土壤数据、水文数据、植被数据、居民地数土壤数据、水文数据、植被数据、居民地数据、河流数据、行政境界及社会据、河流数据、行政境界及社会经济方面的方面的数据等。数据等。地理数据是数量、地理数据是数量、质量、分布特征、量、分布特征、联系和系和规律的数字、文字、律的数字、文字、图像和像和图形等的形等的总称。包称。包括空括空间位置、属性特征及位置、属性特征及时态特征三部分特征三部分。1.地理信息系地理信息系统的概念及特的概念及特点点(1)GIS使用了空间数据与非空间的数据，并通过数据库管理系统将两者联系在一起共同管理、分析和加用；(2)GIS强调空间分析，GIS所具备的空间叠置分析、缓冲区分析、网络路径分析、数字地形分析等功能是般CAD系统所不具备的。(3)GIS的成功应用不仅取决于技术体系，而且依靠一定的组织体系(包括实施组成、系统管职员、技术操作员、系统开发设汁者等)。(4)信息的可视化。GIS将不同区域的各个属性如人口等显示在地图上，形象、直观，一目了然。42.GIS2.GIS的主要组成部分的主要组成部分 系 统 硬 件 系 统 软 件空间数据用户方法2.GIS2.GIS的主要组成部分的主要组成部分 系统硬件系统硬件由主机、外设和网络组成，用于存储、处理、传输和显由主机、外设和网络组成，用于存储、处理、传输和显示空间数据。示空间数据。系统软件系统软件由系统管理软件、数据库软件和基础由系统管理软件、数据库软件和基础GISGIS软件组成，用于软件组成，用于执行执行GISGIS功能的数据采集、存储、管理、处理、分析、建模和功能的数据采集、存储、管理、处理、分析、建模和输出等操作。输出等操作。空间数据空间数据由数据库实体和数据库管理系统组成，用于空间数据的由数据库实体和数据库管理系统组成，用于空间数据的存储、管理、查询、检索和更新等。存储、管理、查询、检索和更新等。用户用户 由由系统开发人员、使用人员及管理者共同构成了系统的系统开发人员、使用人员及管理者共同构成了系统的用户群用户群。方法方法 空间信息的综合分析方法，应用，模型空间信息的综合分析方法，应用，模型2.GIS2.GIS的主要组成部分的主要组成部分 硬件系统 软件系统操作系统（系统调用、设备运行、网络等）系统库（编程语言、数学库等）标准软件（图形、数据库等）GIS基本功能软件GIS应用软件用户界面GIS软件件基基础软件件系系统软件件GIS2.GIS2.GIS的主要组成部分的主要组成部分 软件系统基本模块2.GIS2.GIS的主要组成部分的主要组成部分数据数据输入模入模块：将系统外部的原始数据(多种来源、多种形式的信息)传输给系统内部，并将这些数据从外部格式转换为便于系统处取的内部格式的过程，如将各种已存交的地图、图像数字化，或者通过读磁盘、磁带的方式录入运感数据和其他系统己存任的数据；还包括以适当的方式录入各种统计数据、野外调查数据和仪器记录的数报。数据数据存存储与管理与管理模模块：GIS的关键组成都分之一。数据存储和数据库管理涉及地理元素(地表物体的点、线、面)的位置、连接关系及属性数据如何构造和组织等。软件系统基本模块2.GIS2.GIS的主要组成部分的主要组成部分数据分析与数据分析与处理模理模块：指对单幅或多幅图像及其属性数据进行分析运算及指标量测。数据数据输出与表示模出与表示模块：指GIS内的原始数据或经过系统分析、转换、重新组织加数据以用户可以理解的某种方式提交给用户，如以地图、表格等用用户接口模接口模块：该模块用于接收用户的指令、程序或数据，是用户和系统交互的工具，主要包括用户界面、程序接口与数据接口。用户咨询管理信息管理数据整理2.GIS2.GIS的主要组成部分的主要组成部分 方法2.GIS2.GIS的主要组成部分的主要组成部分p它是在对专业领域的具体对象与过程进行大量研究的基础上总结出的规律的表示。pGIS应用就是利用这些模型对大量空间数据进行分析综合来解决实际问题的。p如基于GIS的矿产资源评价模型、灾害评价模型等。3.3.GISGIS的功能简介的功能简介 基本功能基本功能 数据采集与编辑；数据采集与编辑；主要用于获取数据，保证地理信息系统数据库主要用于获取数据，保证地理信息系统数据库中的数据在内容与空间上的中的数据在内容与空间上的完整性。完整性。数据存储与管理；数据存储与管理；这是建立地理信息系统数据库的关键步骤，这是建立地理信息系统数据库的关键步骤，涉及到空间数据和属性数据的组织。栅格模型、矢涉及到空间数据和属性数据的组织。栅格模型、矢量模型或栅格量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组矢量混合模型是常用的空间数据组织方法织方法。数据处理和变换；数据处理和变换；初步的数据处理主要包括数据格式化、转换、初步的数据处理主要包括数据格式化、转换、概括。数据的格式化是指不同数据结构的数据间变概括。数据的格式化是指不同数据结构的数据间变换；数据转换包括数据格式转化、数据比例尺的变换；数据转换包括数据格式转化、数据比例尺的变化等。化等。基本功能基本功能 空间分析和统计；空间分析和统计；空间分析是地理信息系统的核心功能，也是地理信息系统空间分析是地理信息系统的核心功能，也是地理信息系统空间分析是地理信息系统的核心功能，也是地理信息系统空间分析是地理信息系统的核心功能，也是地理信息系统与其它计算机系统的根本区别与其它计算机系统的根本区别与其它计算机系统的根本区别与其它计算机系统的根本区别。在地理信息系统支持下，分析。在地理信息系统支持下，分析和解决现实世界中与空间相关的问题，是地理信息系统应用深和解决现实世界中与空间相关的问题，是地理信息系统应用深化的重要标志。化的重要标志。产品制作与显示；产品制作与显示；一一个个好好的的地地理理信信息息系系统统应应能能提提供供一一种种良良好好的的、交交互互式式的的制制图图环环境境，以以供供地地理理信信息息系系统统的的使使用用者者能能够够设设计计和和制制作作出出高高质质量量的的地地图图。其其表表现现形形式式既既可可以以是是计计算算机机屏屏幕幕显显示示，也也可可以以是是诸诸如如报告、表格、地图等硬拷贝图件。报告、表格、地图等硬拷贝图件。二次开发和编程。二次开发和编程。为为满满足足各各种种不不同同的的应应用用需需求求，GISGIS必必须须具具备备的的另另一一个个基基本本功功能是二次开发环境，包括专用语言开发环境和控件。能是二次开发环境，包括专用语言开发环境和控件。3.3.GISGIS的功能简介的功能简介 应用功能资源管理；区域规划；灾害监测；环境保护；道路交通管理；国防；辅助决策。3.3.GISGIS的功能简介的功能简介 资源管理 资资源源管管理理是是地地理理信信息息系系统统最最基基本本的的职职能能，这这时时系系统统的的主主要要任任务务是是将将各各种种来来源源的的数数据据汇汇集集在在一一起起，并并通通过过系系统统的的统统计计和和覆覆盖盖分分析析功功能能，提提供供区区域域多多种种条条件件组组合合形形式式的的资资源源统统计计和和进进行行原原始始数数据据的的快快速再现。速再现。3.3.GISGIS的功能简介的功能简介 区域规划城城市市与与区区域域规规划划中中要要处处理理许许多多不不同同性性质质和和不不同同特特点点的的问问题题，它它涉涉及及资资源源、环环境境、人人口口、交交通通、经经济济、教教育育、文文化化和和金金融融等等多多个个地地理理变变量量和和大大量量数数据据。地地理理信信息息系系统统的的数数据据库库管管理理有有利利于于将将这这些些数数据据信信息息归归并并到到统统一一系系统统中中，最最后后进进行行城城市市与与区区域域多多目目标标的的开开发发和和规规划。划。3.3.GISGIS的功能简介的功能简介城市规划管理数字化基础地形数据的采集、建库及管理；规划、用地、选址、市政管理、管线等专题数据的建库及管理；规划方案设计辅助决策；规划用地管理及划拨；规划选址分析；市政道路规划与管理；市政管线规划与管理；建筑规划管理；城市设计辅助方案；城市实体城市实体数字城市概念模型城市信息城市信息虚拟城市虚拟城市数字城市是指利用空间信息构筑虚拟平台，将包括城市自然资源、社会资源、基础设施、人文、经济等有关的城市信息，以数字形式获取并加载上去，从而为政府和社会各方面提供广泛的服务。ECITY SOFTWARE/PARIS/HOTELS 灾害监测利利用用地地理理信信息息系系统统，借借助助遥遥感感遥遥测测的的数数据据，可可以以有有效效地地用用于于森森林林火火灾灾的的预预测测预预报报、洪洪水水灾灾情情监监测测和和洪洪水水淹淹没没损损失失的的估估算算，为为救救灾灾抢抢险险和和防防洪洪决决策策提提供及时准确的信息。供及时准确的信息。由灾害监测进一步引出应急管理应用。由灾害监测进一步引出应急管理应用。3.3.GISGIS的功能简介的功能简介 环境保护利利用用GISGIS技技术术建建立立城城市市环环境境监监测测、分分析析及及预预报报信信息息系系统统；为为实实现现环环境境监监测测与与管管理理的的科科学学化化自自动动化化提提供供最最基基本本的的条条件件；在在区区域域环环境境质质量量现现状状评评价价过过程程中中，利利用用GISGIS技技术术的的辅辅助助，实实现现对对整整个个区区域域的的环环境境质质量量进进行行客客观观地地、全全面面地地评评价价，以以反反映映出出区区域域中中受受污污染的程度以及空间分布状态。染的程度以及空间分布状态。3.3.GISGIS的功能简介的功能简介 环境保护包头市大气二氧化硫分布图包头市大气二氧化硫分布图 道路交通管理近近年年来来，GISGIS在在交交通通方方面面的的应应用用得得到到了了广广泛泛的的重重视视，并并形形成成了了专专门门的的交交通通地地理理信信息息系系统统GIS-TGIS-T，以以满足道路交通管理方面的要求。满足道路交通管理方面的要求。3.3.GISGIS的功能简介的功能简介铁铁路路地地理理信信息息系系统统 国防由由军军事事技技术术革革命命引引发发的的数数字字化化战战场场建建设设已已成成为为未未来来战战场场发发展展的的主主流流，建建设设数数字字化化战战场场和和数数字字化化部部队队已已成成为为2121世世纪纪军军队队发发展展的的大大趋趋势势，引引起起了了各各国国的的普普遍遍关关注注。数数字字化化战战场场的的一一个个基基本本特特点点就就是是“3S”“3S”技技术术被被广广泛泛地地运运用用到到从从战战略略构构思思到到战战术术安安排排的的各各个个环节。它往往在一定程度上决定了战争的成败。环节。它往往在一定程度上决定了战争的成败。“3S”“3S”技技术术即即GPSGPS（全全球球卫卫星星定定位位与与导导航航）、RS(RS(航航空航天遥感空航天遥感)和和GIS(GIS(地理信息系统地理信息系统)作为核心技术作为核心技术.3.3.GISGIS的功能简介的功能简介 辅助决策 地地理理信信息息系系统统利利用用拥拥有有的的数数据据库库，通通过过一一系系列列决决策策模模型型的的构构建建和和比比较较分分析析，为为宏宏观观决决策策提供依据。提供依据。3.3.GISGIS的功能简介的功能简介广广广广泛的泛的泛的泛的 GISGIS 应用应用应用应用电力电讯运输 及物流管理土地管理石油,燃气及 管道林业环保商务及 行销水及 废物处理地图绘制4.GIS分类29分分类方法方法类型型按内容分类专题GIS、区域GIS按功能分类工具型GIS、应用型G1S按数据结构分类矢量型GIS、栅格型G1S、混合型G1S31纸质地形地形图矢量化矢量化5.GIS5.GIS工作过程工作过程 GIS基本问题(1)位置。位置问题回答“某个地方有什么”(2)条件。条件问题即“符合某此条件的地理对象在哪里”(3)趋势。趋势即“某个地方发生的某个事件及其随时间的变化过程”。(4)模式。模式问题即“地理实体和现象的空间分布之间的中间关系问题”。(5)模拟。模拟即“某个地方如果具备某种条件会发生什么”。345.GIS5.GIS工作过程工作过程GIS功能特征BBC CDDE E基础基础编辑与更新与更新数据存数据存储与管理与管理数据数据处理与分析理与分析数据数据输出与出与显示示AA数据数据获取取5.GIS5.GIS工作过程工作过程数据采集与输入根据任务的需要，将各种系统外部的原始数据转化为GIS软件可以识别的格式并加以利用的过程称为数据采集。它包括数字化、规范化和数据编码3个方面的内容。(1)数字化是指根据不同信息类型，经过跟踪数字化或扫描数字化，进行模数转换、坐标变换等，形成各种数据文件，存入数据库。(2)规范化是指对不同比例尺、不同投影坐标系统和不同精度的外来数据，必须统一坐标和记录格式，以便在统一的数学基础上进一步工作。(3)数据编码是指根据一定的数据结构和目标属性特征，将数据转换为计算机识别和管理的代码或编码字符。做笔记GIS数据获取数数数数据分据分据分据分类类空空间数据数据属性数据属性数据空间数据与属性数据栅格结构矢量结构空空间数据数据定位拓扑关系定位拓扑关系属性属性数据数据2.GIS2.GIS的主要组成部分的主要组成部分几何目标的坐标位置、方向、角度、距离和面积等信息。目标的位置关系：“相连”、“相邻”、“包含”空间数据空间数据空间数据空间数据GIS数数据据获取取 空空间数据指的是在二数据指的是在二维或三或三维坐坐标下，以一种拓扑下，以一种拓扑结构来描述物理位构来描述物理位置及置及逻辑连接，接，针对真真实的地理信息。的地理信息。主要的主要的输入方式入方式为，键盘输入、入、数字化数字化仪和和扫描描仪输入等。入等。属性数据属性数据属性数据属性数据GIS数数据据获取取 属性数据指的是存放地理信息的属性数据指的是存放地理信息的元素自身特性的数据，常元素自身特性的数据，常储存与与存与与GIS联合使用的商用数据合使用的商用数据库中中（Oracle、Sybase等）。等）。主要的主要的输入方式入方式为键盘输入。入。现代遥感（RS）和全球卫星定位（GPS）技术为GIS提供了丰富的数据来源。GIS将原始数据形成数字化地图，为电力系统可视化分析提供了最基础的数据支撑。GIS数数据据获取取GIS功能特征BBC CDDE E编辑与更新与更新数据存数据存储与管理与管理数据数据处理与分析理与分析数据数据输出与出与显示示AA数据数据获取取基础基础5.GIS5.GIS工作过程工作过程数据编辑与更新数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑。图形编辑主要包括图形修改、增加和删除，图形整饰，图形变换，图幅拼接，投影变换，误差校正和建立拓扑关系等。属性编辑通常与数据库管理结合在一起完成，主要包括属性数据的修改、删除和插入等操作。数据更新是以新的数据项或记录来替换数据文件或数据库中相应的数据项或记录，它是通过修改、删除和插入等一系列操作来实现的。做笔记做笔记GIS功能特征BBC CDDE E编辑与更新与更新数据存数据存储与管理与管理数据数据处理与分析理与分析数据数据输出与出与显示示AA数据数据获取取本质本质 GIS本质上是地理信息数据库和商用数据库的联合使用，旨在为实物分析提供数字化、可视化的数据支撑。GIS数数据存据存储与与管理管理5.GIS5.GIS工作过程工作过程数据存储与管理数据存储，即将数据以某种格式记录在计算机内部或外部存储介质上。属性数据管理一般直接利用商用关系数据库软件。做笔记 GIS的数据存储一般采用了分层技术，即根据地图的某些特征，将其分为若干层，整张地图是所有层得叠加结果。这样，用户操作时就只涉及到一些特定的层而非整幅地图，系统对用户要求的反应速度得以大大提升。GIS数数据存据存储与与管理管理空间库管理空间库管理属性库管理属性库管理GIS数数据存据存储与与管理管理GIS的数据管理以图形反应地理数据的拓扑关系，包含地理实体信息。通常以点、线、面等元素来表征。包括矢量模型和面片数据模型。属性数据则反应了空间数据元素的特性。一般采用关系数据模型。注：两部分数据库自成体系，但采用相同结构，具有关联指向关系GIS功能特征BBC CDDE E编辑与更新与更新数据存数据存储与管理与管理数据数据处理与分析理与分析数据数据输出与出与显示示AA数据数据获取取关键关键GIS数据处理与分析基本数据处理基本数据处理数据的数据的质量量检查和和纠正正包括空间数据和属性数据对应关系校验、误差校正、再编辑等数据的整数据的整饰处理理使其满足地理信息系统的各种应用要求，如矢量数据光滑处理，拓扑关系建立等 GIS数据分析的核心内容是空间分析是指根据确定的应用分析模型，通过对空间图形数据的拓扑运算及空间、非空间属性数据的联合运算等各种操作运算来分析一定区域的各种现象，以获得更有效的数据或某一特定问题的解决方案。这是GIS与一般计算机辅助设计（CAD）和绘图系统（CAC）功能的主要区别所在。GIS数数据据处理理与与分析分析5.GIS5.GIS工作过程工作过程空间统计局分析空间统计与分析是GIS的核心，是GIS最重要和最具有魅力的功能。其以地理事物的空间位置和形态特征为基础，以空间数据与属性数据的综合运算(如数据格式转换、矢量数据叠合、栅格数据叠加、算术运算、关系运算、逻辑运算、函数运算等)为特征，提取与产生空间的信息。做笔记空间分析空间分析从地理信息中发现隐含结论从地理信息中发现隐含结论表格分析表格分析叠加分析叠加分析网络分析网络分析属性分析属性分析拓扑分析拓扑分析联合分析联合分析GIS数数据据处理理与与分析分析分析方法分析方法分析方向分析方向GIS功能特征BBC CDDE E编辑与更新与更新数据存数据存储与管理与管理数据数据处理与分析理与分析数据数据输出与出与显示示AA数据数据获取取特色特色5.GIS5.GIS工作过程工作过程数据显示与输出数据显示是中间处理过程和最终结果的屏幕显示，通常以人机交互方式来选择显示的对象与形式，对于图形数据根据要素的信息量和密集程度，可选择放大或缩小显示。GIS不仅可以输出要素地图，还可以根据用户需要，分层输出各种专题地图、各类统计图、图表、数据和报告等。做笔记 GIS相比于一般数据库的最大特色在于直观的数据输出与显示，即“所见即所得”。输出的形式既可以是各种矢量图形和分析图表，文字报表，也可以是空间数据分析和关联分析结果的地理图形形式。GIS输出出与与显示示5.GIS5.GIS工作过程工作过程 基本功能实现过程文件图表数据获取 原始数据存储检索空间查询空间分析数据编辑投影变换数据输出 制图、表格 交互展示 结构化数据空间数据库GIS软件件国外的：ArcGIS（包括ArcGIS,MapObjects,ArcIMS、ArcSDE等）MapInfoGeoconceptGeoMediaMGESmallWorldGiswinQGIS国内的：GiswinSupermapYTLWorldMapGISGeoStarTopMapGeoBeanVRMapMapEngineConverseEarthTerraMAPThgis6.GIS6.GIS在物流系统中的应用在物流系统中的应用(1)打造数字物流企业，规范企业日常运作，提升企业形象。(2)通过对运输设备的导航跟踪，提高车辆运作效率，降低物流费用，抵抗风险。(3)结合物流企业的决策模型库的支持，根据物流企业的实际仓储情况，并且由GPS获取的实时道路信息，可以计算出最佳物流路径，给运输设备导航，减少运行时间，降低运行费用。GISGIS在在物流管理中物流管理中的的应用应用做笔记6.GIS6.GIS在物流配送系统中的应用在物流配送系统中的应用(4)利用GPS和GIS技术可以实时显示出车辆的实际位置，并任意放大、缩小、还原、换图；可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上，利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输。(5)通过对物流运作的协调，促进协同商务发展，让物流企业向第四方物流角色转换。GISGIS在在物流管理中物流管理中的的应用应用做笔记6.GIS6.GIS在物流系统中的应用在物流系统中的应用(1)车辆路线模型车辆路线模型用于研究解决在一个起始点、多个终点的货物运输中，如何降低物流作业费用，并保证服务质量的问题。包括决定使用多少辆车，每辆车的行驶路线等。(2)设施定位模型设施定位模型用于确定一个或多个设施的位置。在物流系统中，仓库和运输线共同组成了物流网络，在既定区域内设立多少仓库，每个仓库的位置，每个仓库的规模，以及仓库之间的物流关系等，运用此模型均能很容易地得到解决。GISGIS在在物流配送中物流配送中的的应用应用做笔记6.GIS6.GIS在物流系统中的应用在物流系统中的应用(3)网络物流模型网络物流模型用于解决寻求最有效的分配货物路径问题，也就是物流网点布局问题，如将货物从n个仓库运到m个商店，每个商店都有固定的需求量，因此需要确定由哪个仓库提货送给哪个商店，使得运输代价最小。(4)分配集合模型分配集合模型可以根据各个要素的相似点把同一层上所有或部分要素分成几个组，用以解决确定服务范围和销售市场范围等问题，如某一物流公司要设立x个集散中心，要求这些中心要覆盖某一地区。GISGIS在在物流配送中物流配送中的的应用应用做笔记