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地理信息系统技术_GIS_在城市地质灾害研究中的应用

第9卷　增　刊中国地质灾害与防治学报Vol.9　S upplement 1998年11月T HE CHIN ESE JO U RN A L OF GEO L OG ICA L HA ZA RD A N D CO NT RO L Nov.1998

地理信息系统技术(GIS)在城市

地质灾害研究中的应用

张晓晖黄志全

(中国科学院地质研究所,100029)

王　辉

(中国科学院地球物理研究所,100101)

提要　文章在介绍了地理信息系统(G IS)的特征之后,从G IS的特点与城市地质灾害基本要素的空间性特征间存在的相似性出发,讨论了GIS用于城市地质灾害的必要性和可能性;结合实例,阐述了GI S 在城市地质灾害研究中的应用现状;目前G IS技术应用的缺点和发展前景,反映GI S和城市地质灾害研究结合的未来方向。

关键词　地理信息系统(G IS)　城市地质灾害　GI S应用

一、前言

随全球人口的急速增长,现代科技革命带来的经济快速发展,城市化的速度愈来愈快;同时,作为人类文明、社会发展结晶的城市也集中体现了世纪之交人口、环境、资源三大危机。可持续性城市的建设成为城市发展的必然选择。其中,源于城市地区地壳内动力及地球表层岩石圈与大气圈、水圈、生物圈相互作用的城市地质灾害的防治构成新世纪城市可持续发展的一项重要任务。10年前,联合国42届大会决定在全世界范围内开展“国际减轻自然灾害10年活动(IDNDR)”,并提出了IDNDR总目标[1]。城市发展与灾害防治特别是地质灾害的防治是其中最主要和最关键的内容。由于城市地质灾害问题在不同程度上都具有某种地理含义,因此GIS技术的引入,必将大大推进城市地质灾害防治系统工程建设的集成化、高效化、可视化,从而加深对城市地质灾害问题的认识。

GIS是一种由硬件、软件、数据和用户组成的以研究地理或地学数据的数字化或图形化采集、存贮、管理、分析、表达的计算机支持系统。它具有三方面的特征: 动态性采集、管理、分析和输出多种地学空间信息的能力。以地学研究和地学决策为目的,以地学模型为手段,具有区域分析,多要素综合分析和动态预测能力,产生高层次高质量的地学源生信息。由计算机系统支持进行空间数据管理,并由计算机程序模拟常规的专门性地学分析方法或模型,作用于空间数据,产生有用信息,快速准确地提供科学决策依据。典型的GIS系统的组成如图1所示,系统的核心是GIS引擎,它提供数据库、地理和拓扑功能第一作者简介:张晓晖,男,27,博士研究生,主要研究方向:环境工程地质和地质工程。

以及用户界面。[2]、[3]

图1　典型的GIS 系统的组成Fig .1　The components of typical GIS

自世界上第一个地理信息系统在

1963年由加拿大测绘专家

P.F.T omlinso n 建立用于自然资源的管

理和规划以来,许多外部因素推动了GIS

技术的应用。70年代由于计算机硬件和

软件技术的飞速发展,GIS 朝实用方向

迅速发展。一些发达国家先后建立了许

多专业性的土地信息系统和地理信息系

统。80年代是GIS 普及和推广应用阶段,

由于计算机的发展推出了图形工作站和

微机等新一代计算机,GIS 的软硬件投

资大为降低而系统能力明显提高,使得

它的应用区域不断扩展。市场上也出现

了众多商业化的GIS 工具软件。据统计,

到1990年,仅北美就有近4000户GIS 投入使用,它们广泛地应用于自然资源和许多环境的调查与评价、土地潜力适宜性分析、灾害的动态监测与预报、基础地质研究、交通和城市规划与管理、地学制图、公安侦破、军事指挥、土地调查、区位分析、地址选择等等与空间信息有关的众多领域,而且随着GIS 技术的不断发展,其应用领域也在迅速增加。进入90年代,GIS 成为确定性的产业,投入使用的GIS 系统,每2—3年就翻一番,GIS 市场的年增长率为35%以上。GIS 已经渗透到各行各业,并很快将进入个人生活。据预测在跨世纪的未来几年,将是GIS 技术的研究和应用发生爆炸性增长的时代。二、GIS 在城市地质灾害研究中的应用

1.GIS 和城市地质灾害研究结合的必要性

自然灾害的研究不外从“测、报、抗、防、救、援”几个方面进行,该6字诀也构成了建设城市地质灾害防治系统工程的基础。作为城市地区地质环境中发生的变异现象的总称,城市地质灾害除具有一般地质灾害的共同特征外,越来越庞大、复杂、精细的现代城市赋予城市地质灾害以新的特征:灾害范围全球化的趋势不可避免,致灾因子中人类活动的增强和灾害损失的扩大化更加凸现了城市地质灾害的社会性特点,从而也使科学认识城市地质灾害的形成与演化规律、时空分布与变异、预测和灾情评估等任务变得愈加迫切。

普遍的观点认为,城市地质灾害包括地震、滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、地裂缝、活断层以及缓发型的环境污染等[4]

;显然,这些灾害均以地质环境为空间和物质基础。构成一地区地质环境的基础要素如地质结构特征、地形地貌特征、气候水文条件、人文活动等也是控制地质灾害时、空、强分布的基础因子[5],这些基础因子在孕灾系统中所处地位不同,一般来讲,地质构造特征往往控制主导灾害(火山、地震、滑坡等);岩土体特征及组合关系制约外动力地质灾害的发生和发展程度;地形地貌则控制地质灾害的分区性,气候水文条件是制约灾害发生的动力因素;人文活动的影响则是多方面的。研究城市地质灾害孕灾

环境、预测预报灾害发生的时空规律就是从这些以特定规律性相联系的地质灾害因子出发,认识地质灾害系统的整体特性。显然这些基本因素的一个共同特征是它们都统一在同一地理坐标之下,该特征是GIS用于城市地质灾害研究的基础。GIS中,无论是地理的还是其它特征,都可以单独组成一个层(lay er)或视界(cov erag e),视界可相互拼接或叠置,并用两种数据资料类型表示基础因素特征,即描述地理地点和地貌特征的数据资料和描述具体地理地点其他特征或性状的数据资料。

城市地质灾害特别是一些缓发性的污染型灾害的研究中,发展了许多动态性空间演化模型,如二、三维水质模型、污染物在地下水中的运移模型等。这些模型虽然对环境灾害问题和过程描述准确、算法精练,但对空间数据的操作尤其是结果显示仍显困难,而空间分析和空间数据管理正是GIS的优势,GIS可以为其提供一套基于GIS逻辑原理的空间操作规范。针对具体研究,借助GIS建立专业分析功能可以更好地解决实际问题。

分析管理大量数据贯穿灾害起源、发展和影响范围等城市地质灾害研究的全过程,涉及数据既有实时数据,又有历史数据;既包括栅格数据,又包括矢量数据。采集、存储和组织这些不同类型的数据是一件非常复杂的任务,而GIS通过数据库管理系统实现了此功能。

建立城市地质灾害监测系统是预防灾害的重要保障;快速准确地评估灾后灾情对于保证社会稳定、减少经济损失和人员伤亡至关重要,GIS提供的快速反应决策能力对于这些领域具有重要意义,也为GIS与遥感技术、全球定位技术的结合使用提供了良机。

总之,由于城市地质灾害起源、发展和影响范围的空间性,正是GIS应用的强项。GIS 在城市地质灾害研究中可用于贯穿从查明危险区、监测和预报灾害以及灾后处理的全过程。[6]

2.城市地质灾害综合危险性评价

M ar io M.N等人曾用GIS对哥伦比亚Medellin市西北部的地质灾害脆弱性和风险性进行了鉴定和评价[7]。评价时考虑了7种因素:基岩和地表地质条件、构造地质条件、气候、地形地貌单元和过程、土地利用和水文条件;通过两个步骤对灾害评价:(1)根据该因素的组成成分与灾害(如边坡破坏)之间的对应关系,将每一种因素细分为不同范畴等级(灾害程度最低为0,最高为1);(2)对每个因素进行主观分配权重,再把这个权重值乘以某特定的该因素的范畴等级。将这7种因素的值加权求和得到评价地点的综合等级。基于GIS的软件利用这些因素的相关方法,作出关于有滑坡、洪水和河岸侵蚀等灾害倾向地区的灾害分区图。确定完研究区地质灾害后,对强度i的某一灾害事件的各种因素的脆弱性进行评价;风险分区通过灾害级别和人类及社会基本设施在某些灾害影响下的脆弱性间的函数关系进行评估,得到级别从0～5的有关滑坡、洪水和岸坡侵蚀等灾害的风险值。最后,将这些分析结果和设计要求相结合,根据设计需要将研究区划分为14个土地利用适宜性等级。

美国地质调查局受加利福尼亚San M ante县委托[8],提供了市政设计需要的有关城市区域地质环境状况的资料,该区发育几种孕灾的地质过程,其中包括圣安第斯断层、与断层有关的地面破坏、滑坡、洪水和海岸侵蚀等。调查人员通过野外收集资料,确定了大部分灾害过程的位置和强度,编绘了断层带及近来活动断裂迹象、易遭受洪水区图件,并建立了过去和最近活动滑坡数据库,最后应用GIS技术制作了滑坡敏感性图。在早期地质灾

害数据库利用基础上,利用能够处理大量数据的计算机系统,美国地质调查局的科学家们应用新型GIS技术发展了一套新型灾害图:以数字地形模型为基础的坡度、坡向、高程等的地形图,显示地层倾角、方向、大小的图件、1906年旧金山地震活动强度图、地面振动对不同结构建筑物累积损坏趋势图、地震可能诱发滑坡图、液化敏感性图等。市政设计者据此作出环境效应评价报告,并服务于公共设施设计、供水及水质评价和土地利用能力评估等。

3.单一地质灾害评价

GIS在地震等单项地质灾害评价中的应用更加广泛,Chang等人曾将GIS用于地震灾害的预报、防备和震后处理的整个过程。为评估基础建筑设施的脆弱性、必须考虑诸如岩土类型、液化趋势、地形坡度、基础以及建筑设施基础和结构条件的大量岩土技术数据。GIS 数据库包括设施位置图和区域地震灾害图。较早期方法有明显的优势,可进行动态分析,很容易地获得专题图件。震前,该系统可用来评估脆弱性、估算损失;震后系统也可用来清算损失和管理救灾计划。Wang s.q等人曾用GIS帮助调查了我国黄土区城市环境的滑坡分布,并建立了分析模型[9]。H Jaim e Lo pez等人建立了哥伦比亚T olima河谷区泥石流灾害的GIS评价模型。综合考虑了影响滑坡、泥石流灾害的因素,分别选用了不同的评价模型,取得了较为理想的结果[10]。姜云等人在对重庆市地面岩体变形破坏形成机制系统研究的基础上[11],以GIS为工具,对地面岩体变形破坏进行了时间、空间预测预报。

4.灾害性地质环境问题管理

地下水污染是城市面临的主要灾害性地质环境问题,GIS可用于地下水脆弱性的评定从而帮助管理地质环境。主要集中在两个方面:一是将地学信息,如原始数据或地下水模型分析信息与表征灾害活动的信息结合起来,用来评估地下水污染给环境带来的影响或人类遭受地下水污染的风险;第二个方面是将地学信息经GIS处理制成界面与地下水模拟模型结合,帮助在建模前后负责大量地下水资料的输入和显示。K.M.M isco ok等人1995年利用GIS对英国中部和西北部以及东南部的地下水作过研究[12],分别涉及上面所述的应用GIS评估地下水脆弱性的两个方面。在第一个例子中,应用GIS,通过固体地质,第四纪土壤以及运移物层等区域信息的叠置,制作了地下水脆弱性图。第二个例子中,GIS被用来作成英国东南部地下水脆弱性图,并结合该区域有害流体废料的路径模型信息,得出了污染物对不同脆弱度地下水的危害性。通过两例分析可以看到:GIS非常适合应用于地下水脆弱性编图中。它将多层信息结合起来并得出另外的信息,如污染风险。GIS也可灵活处理废弃数据、更新数据,以及需要时调整地下水脆弱性分类方案等。

堆积如山的城市垃圾废料越来越成为引起城市地质环境灾害的重要因素。城市垃圾处理诸措施,如焚烧、堆肥和卫生填埋,尤以填埋方式最多。填埋场址的选择需考虑区域地质稳定性、地面稳定性、水文地质条件等许多空间因素。GIS提供了收集、管理、检索、转换、显示这些空间数据的强大能力。GIS应用于场址选择的例子已有很多,如美国能源局早在1986年就利用GIS帮助确定核废料填场选择。土耳其Hakan等人利用GIS作为Golbasi 城固体废料填场的筛选工具[13]:首先预备了地下水、湿地、沼泽地、地表水、公路、地形、居民区、侵蚀敏感区以及土壤类型的专题图件,然后利用GIS的叠置分析和空间分析,并结合简单的计算,最后筛选出一两种条件比较理想的场址区。

三、结论及讨论

城市地质灾害的本质是物质、能量及其运动转化。基本要素包括地质构造特征、岩土体特征、人类活动特征等,均具有明显的空间分布特性。GIS中,空间位置、分布和空间关系是其基本概念,基本研究对象是被抽象成点、线、面的空间实体及其相关属性,因此,GIS 用于城市地质灾害的研究是必然的趋势,并贯穿评价、监测、预报及灾后处理的全过程。

运用GIS研究不同类型地质灾害,国外已有许多成功的范例,而对于城市地质灾害种类繁多、影响严重的我国,由于GIS及其相关产业发展落后,仍处于起步阶段。当前应借鉴国外使用GIS评价预测地质灾害的经验,注意避免不足之处,并把握GIS未来发展趋势,建立起点高、适合我国国情的基于GIS的城市地质灾害防治系统,为实现IDNDR目标作出贡献。

从GIS在地质灾害研究中的应用来看,就两者的结合方式而言,大部分应用都集中在将GIS用于数据的前后期处理和结果的显示输出方面,两者的结合还处于低阶水平;GIS与地质灾害研究高阶水平的结合(即GIS和灾害评价预测模型整体集成,二者拥有共同的用户界面并实现数据共享)还很不够,在该水平上,灾害模型作为分析功能的一部分并借助于GIS的开发语言运行于GIS内部,由GIS管理灾害模型所需的空间数据和属性数据并对模型运算结果进行分析处理和显示。显然,增强两者的结合水平是将来两领域共同发展的方向之一。

作为紧紧追随工业标准化要求发展的GIS技术,标准化适当数据的缺乏也构成其广泛应用的桎梏;此外,GIS软件处理分析能力以及对于数据误差分析能力的不足、GIS处理包括时间在内的四维能力的不足、灾害模型建立的高难度性以及机构间协调不够而造成的成果用户面太窄等因素都暂时限制了GIS在城市地质灾害研究中的应用。

随着未来GIS技术的发展和完善,必将大大开拓GIS和城市地质灾害结合的前景[14],首先,面向对象的认识方法和程序设计方法在GIS中的全面应用,使面向对象的GIS将成为主流产品。一个以面向特定城市地质灾害对象的数据结构、数据模型、数据库管理系统为核心的GIS的实现可大大增强GIS处理和分析数据的能力。第二,图形图象识别的智能化、多种地理信息源的系统集成和数据共享,将可缓解城市地质灾害研究的数据需求同数据采集之间的矛盾。进而实现地理信息获取与更新的实时动态化。第三、GIS在城市地质灾害研究中的应用将由现在的以数据获取、存储、管理和查询检索功能为重心的初级阶段向以空间分析、预测预报和决策支持为重心的高级阶段转变将得以实现。第四、GIS、RS、GPS 的技术集成的进一步完善将改变人类长期以来观测地球和测绘的传统模式,并可能建成具有公共参照库的共享数据库。第五、将专家系统、神经元网络等与GIS集成建立基于GIS 的信息决策支持系统,可从环境管理、环境决策的高度预防城市地质灾害。第六、随着多媒体技术和网络技术的发展,具多媒体功能的GIS和基于网络系统的GIS将应运而生,这样的GIS对于城市地质灾害的研究将更有意义,必然增强不同灾害防治部门间的联系。

参考文献

[1]　马宗晋,高庆华.减轻自然灾害系统工程刍议.中国自然灾害灾情分析与减灾对策,武汉:湖北科学技术出版社,

1994

[2]　周成虎.地理信息系统概要.北京:中国科技出版社,1993

[3]　J.E.M oore,S.J,H.Le,Geog raph ic Inforn ation Sys tem T ech nology And Its Application In Civil Engin eer-

ing.Civil.E ng.Sys t,Vol.12,21-35.1995

[4]　彭珂珊.中国城市化与地质灾害之分析.科学对社会的影响,1998.1.33—42

[5]　陈奇.地质灾害系统及灾害防治系统工程。中国地质灾害与防治,1993,Vol.4(1)15-21

[6]　Alberto.C and Faus to.G,Geographic Information S ystem s in Assess ing Natural Haz ards.1996

[7]　M ario.M.N,Ellen E.woh l,Geological h azard and ris k evaluation using GIS:M ethodology an d model applied to

M edellin,Cokomb ia.Bulletin of the ass ociation engineerin g geologiasts,1993,Vo131,No4,459-481

[8]　Earl E.Brab b,T he San M ateo cou nty Cs liformis GIS project for predicting the cons equeces of hazardou s g eologic

process es,Geograph ic Inform ation Sys tems in assess ing n atural hazards.1995,299-344

[9]　Wang S hu-Quiang and D.J.Unw in,M odelling landslide d istribution on loess soils in C hina:an Investiga-

tion.INT.J.GIS,1992,Vol.6,No.5.392-405

[10]　H J aim e L opea and J Alfred Zinck,GIS-ass isted modeling of soil-indu cced m as s m ovement hazards:Acase s tu dy

of the u pper Coello river basin,T oliba,Colombia.ITC J ou rnal1991-4

[11]　K.M.His cock, A.A.Lovett.Grou ndw ater vuln erability ass es sment:tw o cases s tudies us ing GIS meth od olo-

gy.Quarterly Joiur nal En gineering Geology,1995,28,179-194

[12]　姜云.地理信息系统在山区城市地面岩体稳定性管理与控制中的应用.地质灾害与环境保护,1994,Vol.5

(1),32-38

[13]　Hakan B et al,Selection of waste disp os al sites u sing GIS.J ourmal of T he American w ater Resour ces Ass ociation,

1997,Vol.33,No2,455-194

[14]　刘勇,井文涌.地理信息系统技术及其在环境科学中的应用.环境科学,1997,Vol,18(2),62-65

GIS Technology And Its Applications in The Study

Of Urban Geological Hazards

Zhang Xiaohui Huang Zhiquan

(Institute of Geology,C hinese Academy of Sciences,Beij ing100029)

Wang　Hui

(Institute of Geophysics,Chinese Academy of Sciences,Beij ing100101)

Abstract　The paper starts by giving a review of GIS technolo gy,and then stresses its po-tential for using in the study of Urban Geolog ical Hazards.T hat the essential aspect of GIS is the concept of location as the basis for information sy stems naturally fits w ith the study of U rban Geolog ical Hazards concerned to some extent w ith entities that can be referenced by geogr aphic location.The examples elucidated in the paper show the status of GIS appli-cations in this aspect.The limitatio ns and pro spects o f GIS ar e then discussed.

Key words　Geog raphic inform ation system　Ur ban g eo logical hazard　GIS applicatio n

地理信息系统gis相关知识点

第一章：绪论 1，阐述GIS定义：地理信息系统（GIS）是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。 2、GIS在信息系统中的地位与分类。由于地球是人类赖以生存的基础，所以GIS是与人类的生存、发展和进步密切关联的一门信息学科与技术，受到人们越来越广泛的重视。 GIS按其范围大小可以分为全球的、区域的和局部的三种。 3、简述GIS与相关学科的关系。 1）GIS与CAD,CAM之间的关系： ◆坐标参考系统； ◆处理图形、非图形数据； ◆空间对象空间相关关系的建立和处理； ◆CAD不能建立地理坐标统和完成地理坐标 ◆变换； ◆CAD处理多为规则图形，而GIS为非几何图形； ◆CAD图形功能强而属性处理能力若，而GIS图形与属性的操作比较频繁，且专业化特征比较强； ◆GIS的数据量比CAD大得多，数据结构、数据类型复杂，数据之间联系紧密； ◆CAD不具备地理意义上的查询和分析能力。 2）GIS与管理信息系统的关系：υ对属性数据进行管理和处理； ?对图形数据进行存储； ?GIS对图形和属性数据共同管理、分析和应用； ?MIS一般只处理属性数据，对图形数据以文件形式进行管理，图形要素不能分解、查询，图形与数据之间没有联系； ?管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。3）GIS与遥感信息处理系统的关系： ●遥感强调信息提取，是GIS的重要信息源，； ●反之，GIS可以为遥感数据的分类等处理提供参考依据； ●遥感图象信息处理系统是专门用于对遥感数据进行处理的软件，主要强调对遥感数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取，具有较强的制图功能，可设计丰富的符号和注记，虽有空间叠置分析空能，但由于缺少实体空间关系的描述，难以进行空间实体的空间关系查询、属性查询及网络分析等；?面向位置的特征?遥感图象处理系统不能看作是GIS。 4） GIS与机助制图，地图数据库的关系： ?CAC是GIS的主要技术基础；λ强调空间数据的处理、显示与表达；

GIS地理信息系统考研名词解释(380分学长自己整理)

地理信息系统名词解释 1地理信息系统: 地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划管和管理问题。 2地理信息地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理含义。地理数据是与地理要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；它属于空间信息，具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。 3.地理信息科学（南大98、南师99）与地理信息系统相比，它更加侧重于将地理信息视作为一门科学，而不仅仅是一个技术实现，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题。地理信息科学在对于地理信息技术研究的同时，还指出了支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。（邬伦，《地理信息系统原理、方法和应用》） 4地理数据地理数据是与地理要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；它属于空间信息，具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。 5数据是通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。 6网络（中科院04）是一个由点、线的二元关系构成的系统，通常用来描述某种资源或物质在空间上的运动。 7四叉树数据结构是将空间区域按照四个象限进行递归分割n次，每次分割形成2n*2n个象限，直到子象限的属性值相同为止，该子象限就不再分割。凡数值都相同的子象限，不论大小，均作为最后的存储单元。 8拓扑关系凡具有网状结构特征的地理要素都存在节点、弧段和多边形之间的拓扑关系，拓扑关系就是明确定义这种空间关系的数学方法。类型：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。 9 栅格数据结构（基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构，是指将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。 10矢量数据结构矢量数据是用欧式空间的点、线、面等几何元素来来表达地理实体几何特征的数据。 11非空间属性数据：非空间属性数据是关于空间实体自身的名称、种类、数量等特征的数据。

3D-GIS地理信息系统解决方案

3D ＧIS 地理信息系统解决方案一、立项的背景和意义 (一）背景地理信息系统（GeｏｇｒaphyＩnformatioｎＳｙstem)是整个地球或部分区域的资源、环境在计算机中的缩影,反映了人们赖以生存的现实世界,是在计算机软件和硬件支持下,以一定的格式输入、存储、检索、显示和综合分析应用的技术系统。 GIS作为计算机和空间数据分析方法作用于许多相关学科后发展起来的一门边缘学科，由于能及时地抓住当今世界计算机技术飞速发展,各国政府对地理、资源和环境信息日益重视这一时代特点,加上许多相关技术(如GPＳ、DPS、RＳ等）为它提供了强有力的地理空间信息获取手段，使得ＧIS己经成为各国政府部门、商业公司、科研机构和高等院校极为关注的热点领域。特别是进入2０世纪90年代以来,GIS己在全球范围内形成产业规模，并将进一步深入到各行业乃至人们的日常生活之中。二维地理信息系统始于二十世纪六十年代的机助制图，今天己深入到社会的各行各业中，但二维地理信息系统存在着自身难以克服的缺限，它本质上是基于抽象符号的系统,不能给人以自然界的三维真实感受。三维地理信息系统是在二维平面的基础上模拟并处理现实世界上所遇到的三维现象和问题。地理信息三维可视化系统是对具有三维地理参考坐标的空间信息进行输入、存储、编辑、查询、空间分析和模拟的计算机系统。二维地理信息系统与三维地理信息系统的本质区别在于数据的分布范围,在于高程是被看成空间数据还是属性数据。三维ＧIS的根本目标是多维时空现象的三维表示。相对于二维GIS而言，三维ＧIＳ具有三个显著的特点: 1、直观性：直观性是三维ＧIS的最显著的特点,通过三维可视化技术,用户将得到更好的人机交互接口,更少的训练时间,以及更多的空间信息。 2、巨大的数据量:三维GIＳ应用通常具有海量数据(可达数百Ｇ),这种巨大的数据量使得三维ＧIＳ需要得到数据库的有效管理,具有高效的数据存取性能。 3、复杂的数据结构：三维ＧIＳ不是对二维GIS的简单扩展,三维空间中增加了许多新的数据类型,空间关系变得更加复杂。

地理信息系统gis课程设计报告

《地理信息系统》课程设计一、课程设计目的课程设计二是在学完GIS原理后，按照教学大纲所进行的一次重要实习。围绕有关GIS的空间数据获取、管理、分析、设计、开发和应用等工作，在教师指导下，按照GIS的原理完成实习内容。目的在于进一步巩固对GIS基本原理的掌握，锻炼对GIS基本技能的运用，培养学生应用GIS解决实际问题的能力。课程设计的基本要求有以下几点： 1. 熟练运用GIS软件进行空间数据的采集与编辑处理，结合数据的类型、数量与质量，建立空间数据库。 2. 掌握GIS空间查询与空间分析的方法，运用GIS软件针对具体问题设计解决方案与操作步骤，并运用GIS软件输出设计成果。 3. 掌握GIS统计分析的方法与专题图制作方法，运用GIS软件设计一幅专题地图，并进行排版输出。 4. 掌握地理信息可视化的基本方法，运用GIS软件实现三维景观图的制作。与专题图的制作GIS空间数据的获取和处理的基本方法； 5. 任选任务进行GIS设计，写出课程设计报告并提交电子版成果资料。二、课程设计任务（一）．专题图制作 1. 总体设计：明确制图目标，搜集专题图制作相关资料与数据，制定专题图技术路线与流程，要求技术路线完整，实施性强； 2. 详细设计： 1）专题图制作所需数据的收集与整理，要求数据的现势性好，精度高； 2）地理地图的制作，要求符合国家基本比例尺地形图的要求，内容完整、符合制图规范； 3）专题属性信息的整理与编辑，要求信息丰富，现势性好，数据完整准确； 4）专题地图的设计与制作，要求制图设计方案合理，颜色协调、符号分级明确；

5）专题图的布局与整饰，要求布局合理，要素完善，配置协调。 3. 设计报告编写：内容完整，图表清晰、编号一致，心得体会较深。（二）．空间分析的应用 1. 分析问题，应用GIS空间分析功能设计解决方案； 2. 收集必要的数据，进行数据转换、编辑与重分类； 3. 依据空间分析模型进行数据的各项空间分析，包括数据查询与分类、缓冲区分析、叠置分析、统计分析、分级分析等。 4. 输出地图、图例及图表等可视化成果； 5. 不同分析模型间的成果分析与比较； 6. 撰写课程设计报告。三、技术设计方案（一）.专题图的制作 1.设计来源：考虑到现在雾霾对大家的生活影响很大，是人们谈论的热点。因此想做一个关于河北省各个市雾霾污染程度的专题图，来让大家了解所在的廊坊和河北其他地区的对比，更好的了解现在环境问题，提倡保护环境。 2.设计思路：首先要找到河北省的比较完整清晰的栅格格式的地图图片，以及河北各个市的经纬坐标，用来配准。然后到河北环保厅里搜索有关的数据，进行数据收集。最后利用supermap进行专题图的制作，包括地图的修饰等。（二）.空间分析的应用 1.设计来源：上海的小李要在上海购买一套房子，在选择时遇到了很多限制因素，需要方便快捷地找到最适合自己的位置。寻求的区域应满足以下条件（按优先级排序）： 1）.离主要交通要道（线属性：RoadCenter_L）150m之内，方便出行。 2）.离医院(点属性：Hospital_P)500m。 3）.距离名胜古迹等旅游景点(点属性：Tour_P) 500m以外，避免人多嘈杂。 4）.离公园(面属性：Park_R)500m。 5）.喜欢看电影，距离影院(点属性：Cinema_P) 500m以内。

地理信息系统GIS练习

1.为了完成城市道路拓宽改建分析，论述需要那些空间数据，并描述在GIS支持下的分析流程。利用建立缓冲区、拓扑叠加和特征提取,计算一条道路拓宽改建过程中的拆迁指标。（1）明确分析的目的和标准目的是计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的建筑面积和房产价值，道路拓宽改建的标准是： a）道路从原有的20m拓宽至60m； b）拓宽道路应尽量保持直线； c）部分位于拆迁区内的10层以上的建筑不拆除。（2）准备进行分析的数据需要涉及两类信息，一类是现状道路图；另一类为分析区域内建筑物分布图及相关信息。（3）进行空间操作首先选择拟拓宽的道路，根据拓宽半径，建立道路的缓冲区。然后将此缓冲区与建筑物层数据进行拓扑叠加，产生一幅新图，此图包括所有部分或全部位于拓宽区内的建筑物信息。（4）进行统计分析首先对全部或部分位于拆迁区内的建筑物进行选择，凡部分落入拆迁区且楼层高于10层以上的建筑物，将其从选择组中去掉，并对道路的拓宽边界进行局部调整。然后对所有需拆迁的建筑物进行拆迁指标计算。（5）将分析结果以地图和表格的形式打印输出。 2、已知一伐木公司，获准在某区域采伐，为防止水土流失，规定不得在河流周围1公里内采伐树木。另外，为便于运输，决定将采伐区定在道路及河流周围2公里之内，坡度小于15度区域。现已知所选择的区域内，既有河流又有道路。（10分）请回答下列问题：（1）解决该问题，需要什么数据源？（2）解决该问题需要使用GIS空间分析中哪几种方法？（3）解决符合上述条件采伐区图的步骤？答题要点：（1）数据源：研究区河流数据、道路数据以及采伐区的地形数据。（1分）（2）空间分析方法：多边形叠置分析，缓冲区分析（1分）（3）解题步骤（6分） 1）采集河流、道路数据，以及采伐区内坡度小于15度的地形数据 2）创建两个缓冲区。其中一个表示距河流1公里以外的区域，一个表示距道路和河流2公里以内的区域。（2） 3）图形叠置分析：将第2部得到的河流和道路缓冲区图层叠置，进行逻辑交运算，得到一个新的图层。新图层要同时满足在河流周围1公里外和道路及河流周围2公里之内的条件。

地理信息系统(GIS)重点整理

一、地理信息系统简介 ?1、信息 ?（1）定义（2）特征 ?2、数据 ?（1）定义（2）意义 ?3、地理信息系统(GIS) ?（1）GIS定义（2）GIS特征 ?（3）GIS类型（4）GIS与CAD ?（5）GIS的发展（6）GIS的组成 1、信息（1）定义：是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据、消息中所包含的意义。它不随载体的物理形式的改变而改变（2）特征：客观性、实用性、传属性、共享性 2、数据 ?指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、符号、声音、图象等符号。 ?是通过数字化或直接记录下的可以被鉴别的符号，是一种未经加工的原始资料。 ?数据是对客观现象的表示，数据本身并没有意义。 3、地理信息系统(GIS) （1）定义：是地理信息系统是在计算机软硬件支持下，对地理空间数据进行采集、存储、显示、管理和分析的技术系统。（2）GIS特征 ?公共的地理定位基础； ?具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力； ?系统分析模型驱动，有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息； ?以提供地理信息服务为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统（3）地理信息系统的类型 A、按内容分类:a专题地理信息系统(Thematic GIS) b区域地理信息系统(Regional GIS) c地理信息系统工具(GIS Tools) B、按用途分类:a城市信息系统 b自然资源查询信息系统 c规划与评估信息系统 d土地管理信息系统等（4）GIS与CAD A、GIS与CID共同点：a有空间坐标系统 b能将目标和参考系联系起来

c都能描述图形数据的拓扑关系 d都能处理属性和空间数据（5）GIS的发展 A:国际GIS的发展状况： 60年代——探索时期；70年代——巩固时期 80年代——实破阶段：90年代——全面应用 B:我国GIS发展：起步较晚，但发展较快 70年代——准备阶段：80年代——试验起步阶段 90年代——发展阶段：96年以来——产业化阶段（6）GIS的组成 ?从计算机的角度看，gis是由软件、硬件、数据和用户组成 ?用户：GIS服务的对象 ?软件：支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统 ?硬件：各种设备-物质基础 ?数据：系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础二、空间数据结构 ?1、地理空间数据及其特征 ?（1）地理空间（2）地理数据 ?2、地理数据的基本特征 ?（1）空间特征（2）属性特征（3）时间特征 ?3、地理空间数据的类型 ?4、数据的测量尺度 ?5、地理空间数据的拓扑关系 ?（1）拓扑的概念（2）空间数据的拓扑关系 ?（3）拓扑关系的重要意义 ?6、空间数据结构的概念和类型 ?（1）空间数据结构（2）栅格数据结构 ?（3）矢量结构与栅格结构的比较 1、地理空间数据及其特征 ?（1）地理空间：指物质、能量、信息的形式形态、结构过程、功能关系上的分布方

地理信息系统标准和OpenGIS

在信息技术产业，要害一个人，就让他去开发一个市场标准。虞有澄（前Intel副总裁）第十七章地理信息系统标准导读：信息技术的标准对于产业的发展有着重要的意义，GIS也不例外，目前GIS 标准主要集中于空间数据模型和空间服务模型以及相关领域，此外还包括流程、认证等等。本章介绍了两个主要的GIS标准：ISO/TC 211和OpenGIS。 1．地理信息系统标准简介随着GIS技术的发展，特别是网络技术应用到地理信息系统建设中，与它有关的标准化也成为一个必须解决的问题。一个好的标准是促进、指导和保证高效率、高质量地理信息交流不可缺少的部分。在信息技术领域，标准和规范按照其使用状态，可以分为两种，即实际使用的标准和法律意义上的标准。前者是在不断的实践过程中，有关机构、团体和组织自发达成的被广泛接受的标准，如TCP/IP协议，OpenGIS规范；后者通常是为了政策或管理的目的，通过法律制定的标准，如FGDC制定的空间元数据内容标准。按照管辖地区的大小，制定信息技术的标准化组织可以分为五个层次（Cargill），即国际级标准化组织，如ISO；区域级标准化组织；国家级标准化组织，如美国国家标准化组织ANSI以及美国联邦地理数据委员会；政府和用户级标准化组织，在GIS领域，OGC(OpenGIS)就属于该层次；以及补充性标准化组织。

目前在中国，GB系列中与GIS有关的标准主要是一些地理编码标准，包括：GB2260-80《中华人民共和国行政区划代码》，GB/T13923-92《国土基础信息数据分类与代码》，GB14804-93《1：500、1：1000、1：2000地形图要素分类与代码》，GB/T5660-1995《1：5000、1：10000、1：25000、1：100000地形图要素分类与代码》等。通常，信息技术的标准和规范可以分为以下五个方面： 1）硬件设备的标准，在网络技术中，存在着大量这种标准，如IEEE 802系列； 2）软件方面的标准，包括操作系统，查询语言，程序设计语言，图形用户界面等等，如SQL，DCOM，CORBA等等； 3）数据和格式的标准，包括数据模型，数据库的构建，数据质量和可靠性，地理要素的分类系统，数据格式转换等，在地理信息应用中，空间数据编码规范、元数据标准等就属于该范畴； 4）数据集标准，数据存放的文件格式标准，如美国人口普查局的TIGER文件标准等； 5）过程标准，如ISO9000系列和CMM等，主要是针对系统开发过程的指导。地理信息系统标准化主要包括后四个方面的标准，具体内容有：软件工具，如文档，设计、验收、评测标准以及软件的接口规范等；数据，包括数据模型，数据质量，数据产品，数据交换，数据显示，空间坐标投影等；系统开发，系统设计过程，数据工艺流程，标准建库流程等；其它，包括名词术语，管理办法等。一般而言，软件工具，系统开发，管理办法等方面的标准可以借用更为通用的信息技术标准规范，所以GIS标准主要集中于空间数据以及相关的一系列规范。

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什么是地理信息系统（GIS） GIS是一个发展的概念。不同领域、不同专业对GIS的理解不同，目前没有完全统一的被普遍接受的定义。定义①：是对地理环境有关问题进行分析和研究的一门学科，它将地理环境的各种要素，包括它们的空间位置形状及分布特征和与之有关的社会、经济等专题信息以及这些信息之间的联系等进行获取、组织、存储、检索、分析，并在管理、规划与决策中应用。定义②：是在计算机软硬件支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题为主要任务的计算机系统。定义③：是为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统。定义④：地理信息系统是一种决策支持系统。它的定义由两方面组成，一方面，地理信息系统是一门学科，是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴交叉学科；另一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。定义⑤：目前有人认为GIS从原来强调空间信息技术系统（SYESTEM），发展到地球信息科学体系形成（SCIENCE），现在已强调空间信息服务（SERVICE）。

结语：借用拿破仑的一句名言：播下一个行动，你将收获一种习惯；播下一种习惯，你将收获一种性格；播下一种性格，你将收获一种命运。事实表明，习惯左右了成败，习惯改变人的一生。在现实生活中，大多数的人，对学习很难做到学而不厌，学习不是一朝一夕的事，需要坚持。希望大家坚持到底，现在需要沉淀下来，相信将来会有更多更大的发展前景。

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