GIS应用说明.doc
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GPS和GIS 在智能交通体系中的运用摘要: 经过对国内外现有 GPS 和GIS 运用的剖析 , 用案例阐明 GPS 和GIS 在智能交通系统中的运用状况 ,阐明晰 GPS 和GIS 结合的重要性及其运用的快捷性、安全性和服务多样性 , 一起也提出了存在的问题, 并指出了研讨的方向 .关键词 : GPS; GIS; 智能交通体系全球定位系统(GPS) 是一个基于卫星的导航、定位及计时系统. 接收器通过GPS卫星发送的数据计算二维( 经度、纬度) 或三维( 经度、纬度、高度) 位置. 地理信息系统(G IS) 是计算机技术、图形学技术、数据库技术融合的产物, 这一体系用来描绘实践国际中地物在空间上的散布及其特色 . 选用G IS 能够快速获取某一空间地物的基本特点( 不随时间变化) , 而要想对空间行为( 或过程) 进行实时观测 , 则需求走GPS、通讯、GIS 三者相结合的路途 . 人们日常日子及工作中, 有关空间方面最重要的应用是分布在空间上各地物间的位置( 空间) 关系,而这种空间联络的图形表达是任何数学或自然语言所无法担任的 . 因此, 能够必定, 在G IS 的运用进程中 , 不论是飞机仍是船只导航 , 终究都离不开地图——这一空间信息的载体 . 而G IS 的呈现, 省去了繁琐、易错、费时的手艺量算过程, 使得两者之间的结合更为方便( 数字方式与数字方式的结合). G IS 是存储和处理空间信息的高新技能 , 它把地舆方位和相关特色有机结合起来 , 依据需求精确实在、图文并茂地输送给用户 . GPS 与G IS 技能相结合 , 能够实时显示与办理运动方针 , 并一起供给地舆信息数据库的材料查询 , 为智能交通体系完结供给强有力的技能手段 , 完结空间行为的实时动态观测通讯技能间的桥梁效果.美国1994 年与1995 年在OLDSMOIBL E88车中选用GPS处理器, 供给包含驾驶员导航体系的硬件设备 . 该体系仅要求驾驭员用车辆操控台上的按钮输入其目的地, 体系即可核算出抵达目的地的最短途径 , 并用语音在车辆每次转弯前提示驾驭员 . 依据GPS的智能G IS, 在欧洲已广泛运用于车辆导航中 , 在我国归于起步阶段 , 跟着GPS卫星导航定位技能与无线电通讯网络的展开 , 依据GPS的车辆导航体系与车辆运营办理体系等也正在迅速展开 .1 运用远景及功用现在正在展开中的以 GPS定位为主体的 G IS 将大有出路 . G IS 与GPS体系的结合, 能够树立归纳交通规划空间信息办理剖析体系 , 不只极大地增强了交通网络处理的直观性和可操作性 , 并且可进步交通规划的作业功率 . 以土地运用和出行招引模型为根底的交通规划现在仍有其不行代替的长处 , 可是其前期准备作业杂乱且花费巨大 , 其在精度上的不精确性和不确认性 , 导致了规划成果往往不尽人意 . GPS体系能够全时、全天候、精细、当令、近乎接连地对交通流进行交通观测与核算 , 这个进程几乎是彻底主动化 , 省去了很多人力 , 得出的接连精细的成果是交通规划极为重要的根底数据 . GPS 监控数据与 G IS 体系的结合, 能够描绘每小时每条路途上的交通量 , 假如能够取得接连若干天的路网流量数据, 结合相应的猜测模型 , 比方神经网络模型 , 就能够猜测隔日的恣意小时的路网交通流量和负荷度 , 这种短期交通猜测有助于办理部门在交通拥堵发生前及时采纳办法 . 假如能够取得接连数年的精确交通流量材料 , 合作城市的土地运用规划和城市经济展开 , 乃至能够做长时刻的流量猜测 . 卫星定位车辆办理体系完结了以下功用 .a. 约束行车路途和区域 . 操控中心可依据使命需求预设车辆行进路途和区域, 当车辆违背行车路途或约束区域时 , 体系主动报警提示驾驭员和操控中心 ,以便纠正.b. 约束车辆行进速度 . 体系能够设置车辆答应最大行进速度并主动监管 .一旦超速, 体系当即提示驾驭员并向操控中心报警 . 经过以上功用可使车辆依照指定的方向、路途、区域及速度行进 ,并随机进行监控或守时查看 , 大大进步了监控力度.c. 记载车辆实时状况 , 为办理供给依据 . 体系能供给前史行进状况详细记录, 每隔1 分钟主动记载并接连存储 1 小时以内的详细行车材料 , 如车辆方位、运转速度、运转方向及时刻信息 . 可据此在电子地图上回放车辆的实践行车进程 ,也可在电子地图上快速再现车辆的行车路途轨道及时刻 , 为过后处理投诉、路上事端等供给有力依据 .d. 指引行进路途 , 进步作业功率 . 如车辆驾驭员不清楚目的地详细方位或路途, 可向操控中心宣布“服务恳求” , 中心可依据电子地图信息 , 确认车辆所在方位, 精确指引车辆行进方向及途径 , 用最短的时刻、行进最短的旅程抵达目的地.e. 防抢、防盗、供给救援服务 , 保证车辆及人身安全 . 在驾驭进程中如遇抢劫等紧迫状况 , 驾驭员可按下荫蔽的“紧迫手动报警键” , 体系将主动接通急救电话, 并向操控中心发送紧迫报警短信 ,在电子地图上主动标出车号、车型、色彩、驾驭员信息、车辆方位、行进方向、速度、时刻等 , 经过体系的遥控断油、断电、制动等功用对车辆进行操控 , 防止人身损伤和经济损失 .体系还具有以下功用 :a. 未关好车门时 , 操控中心显现报警 , 及时告诉驾驭员 , 以保证车辆安全 ;b. 天气预报;c. 车钥匙锁在车内时 , 可与操控中心联络将门锁翻开 ;d. 供给信息服务 , 中心操控体系具有丰厚、全面的数据信息 , 依据需求在确认身份后可供给各种服务 . 如车辆信息查询 , 地舆信息查询 , 路况交通讯息、酒店住宿挂号、航班和铁路时刻查询及其它信息查询 .2 运用举例作者规划的体系运用 GPS, G IS 及通讯技能 , 对在空间上移动的车辆进行实时监控. 系统由车载部分和主控中心两大部分组成( 图1) , 这两部分通过无线通讯彼此联络 .图1 车辆实时监控体系整体结构图车载部分中GPS接收机接收C? A 码, 该码经差分技术处理后, 精度达20 m左右; 调制解调器用来操控 GPS卡的数据收集作业并将数字信号转化成模仿信号再经过电台发往主控中心 . 体系选用的是 125. SMHz 的VHF 电台, 电台有用掩盖半径为 30 km.主控中心中电台用来接收汽车上电台发送的位置信息, 同时也可反控( 即发送命令) 汽车, 调制解调器负责反控命令和GPS信息的数?模转换工作, 微机在接纳到轿车的方位信息后 , 进行简略的预处理 , 然后按事前确认的通讯协议 ,包装该信息并经过 RS2232送往作业站 , 作业站则在矢量 G IS数据上显现轿车的方位, 并供给空间查询功用 .主控中心与轿车的通讯进程中因为多个轿车共用一个信道 , 当有多个轿车一起发送GPS信息时, 将形成信道磕碰 , 传输过错. 为此, 体系中主控中心与各轿车选用主从结构 . 主控中心保护整个通讯网的操作 , 它首要依据体系配置 ,次序地和每辆轿车树立联接联络并进行数据交换 , 假如不成功则符号犯错原因 ,最终断开联接 . 当每辆轿车被查询一次今后 , 就完结一个周期 , 这样整个体系就防止了信道磕碰问题 . 主控中心及车载电台的通讯办理模块的流程图见图 2, 3.图 2 主控中心通讯操控流程图图3 车辆通讯操控流程图仅有轿车的方位信号还无法表达轿车周围的地物 , 更谈不上对轿车周围地物特征的查询 , 因此G IS 在本体系中起着画蛇添足的效果 . 现在商场上与此类似的体系, 大多选用扫描的图画数据作为显现轿车的布景 , 无任何地物信息可以查询. 之所以采纳图画办法 , 一是因为显现很多的 G IS图形数据速度较慢 ,二是图形数据的输入 ,修改及拓扑联络的树立比较杂乱, 本体系则充沛运用工作站强大的图形处理功能、UN IX 多任务处理功能及ARC? IN FO图形数据输入、编辑、拓扑建立功能, 基本上解决了上述问题. ARC? IN FO 作为最早的地理信息体系软件之一 , 它在各个领域得到了广泛的运用 , 是一个优异的以矢量数据为根底的地舆信息体系软件 .本体系用北京市 1∶ 25 000 地图进行数字化、修改和树立拓扑联络 . 依据地形图将该图坐标转化成北京 54 坐标, 并参加与有关地物相关的特色数据 , 在此基础上, 凭借多年使用ARC? IN FO的经验, 开发了显示、查询ARC? IN FO 空间及特色数据的软件包 , 并在此软件中嵌入了与轿车监控有关的功用 , 如显现窗口的选车功能( 只有被选的车辆才能在此窗口内显示) 、汽车轨迹的回放功能. 系统根本的图形显现功用包含中心扩大或缩小、点扩大或缩小、开窗及周游 .查询功用包含间隔量算、面积量算、半径量算、点查找、线查找、圆查找、矩形查找以及多边形查找 , 从特色查询空间信息的功用正在完善之中 . 轿车的方位信息(经纬度)经高斯一克吕格投影( 中央经线为117. )变换后, 直接在GIS图形数据上实时、动态显现 .车载导航体系还有如下功用 .a. G IS图形操作功用 .电子地图的扩大、缩小 , 分层显现 , 移动, 特色显现 ,含糊查询, 由图查找特色或由特色查图,图上量距 , 地图的多级显现 , 分窗口显示等功用都可完结 .b. GPS 定位与组合定位功用 .为满意定位精度要求 , 选用了 GPS 与三个陀螺仪和三个加速度计,对它们的静态和动态进行定位测验.c.车辆信息办理功用 .完结了驾驭员、车辆信息的动态办理 , 如信息入库、删去、增加、查询等 .d. 地图匹配功用 . 用方位精度较高并能表达充沛路网的地图, 加上地图匹配算法 . 关于电子地图的制作办法和精度 , 运用 G IS 的功用和拓扑网层这两个条件.e. 最优路径规划功能(图4). 一是静态最优路径规划, 它的路权主要是道路长度、前史交通讯息或其它信息 , 存储路权能够选用二维联络表 , 这样数据的提取非常便利 , 能够使核算功率大大进步 . 二是动态最优途径规划 , 其特色是体系能够实时接纳和处理动态路途交通讯息 , 并且将其按时刻先后存储到数据库中 .在规划途径时 , 再将这些动态交通讯息按某种办法分配到路网上 , 作为最优途径规划时的路权 , 然后依据这种路权核算出满意旅客某种原则的最优途径 . 当经过一守时刻后 , 体系再对最优途径从头规划 , 所用的交通讯息总是最新的 , 然后保证在规划时刻 , 所得成果是牢靠的 .图4 依据归纳路阻双向查找的最优途径规划基于动态最优路径规划的实际需要, 开发了一套最优路径规划算法( 图4).该算法经过归纳路阻双向查找技能 , 使得其时刻杂乱度下降 , 进步了查找速度 ,把时刻留给动态交通分配和其它算法 . 这种算法尽管有时得不到最优成果 , 但能够得到次优成果 , 因此依然具有必定的实用性 .别的, 还有车辆调度监控功用 , 详细包含群呼、单呼、监听及通话功用 . 通过GSM数字蜂窝移动通讯网完结监控中心与车辆间的信息交互 , 对车辆的调度指令经过手机宣布 .3 存在的问题GPS运用于车辆定位虽具有非常好的远景 , 可是GPS体系也有缺点需改善 ,一些详细技能问题仍需处理 . 例如城市的电磁搅扰、信号反射、高楼遮挡、树木对信号的削弱 , 以及接纳机的价格等 . 卫星信号被遮挡而导致盯梢定位失准是GPS的丧命缺点 , 尤其在城市高楼区 . 然而在交通办理中 , 车辆盯梢的大都用处需求精确、接连的定位 , 这只能凭借别的的传感器来弥补 GPS的缺点. 现在, 解决车辆在卫星信号被遮挡的“信号盲区” 无法定位的问题首要选用相对揣度定位设备来完结 , 比方罗盘、速度表及里程表等 , 这些设备能够以所行间隔的 1%~2%的精确度确认水平坐标 . 惯性体系能用来更精确地确认相对平面坐标 , 但目前其价格太贵重 , 因此难以运用于一般车辆的主动定位导航体系 . 在体系的实施进程中, 仍有一些问题有待于进一步研讨 .a. 主控中心与轿车通讯的功率不高 , 并且主从结构对被监控的车辆数目限制较大.b. 矢量数据的显现速度仍期望进步 , 形成图形显现速度较慢的原因一是Sun l 作站在图形显现硬件方面功用不是很强 , 二是X Iib 图形取舍的算法功率不高, 三是没有运用 G IS 的空间索引 .4 结论GPS, G IS 及通讯技能的联合运用 , 使人类对空间信息的运用和了解进入了史无前例的深度 . 现在, 我国GPS工业尚处于起步阶段 , 商场上的 GPS产品首要来自美国、日本和我国的台湾地区 . 依据核算材料显现 , 西方发达国家因为公路阻塞而形成的直接和直接经济损失非常惊人 . 所以为了满意进步运送功率和安全保证的需求 , 展开对车载导航体系的研讨 , 以开发合适我国特色的 ITS 体系,将在技能和商场方面具有重要意义 .参考文献[ 1 ] 福勒芮. 实时管理[R ]. 北京: 中国2西班牙智能交通研讨会, 2003.[ 2 ] M ar J. 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地理信息系统(GIS)的应用地理信息系统(GIS)是一种集成了地理空间数据处理、分析、存储和可视化展示等功能的技术系统。
它通过将地理数据与属性数据相结合,用地图等形式展示出来,帮助我们更好地理解地理现象和地理问题,并支持决策制定和解决实际问题。
本文将探讨GIS在不同领域的应用。
一、城市规划GIS在城市规划方面发挥了重要作用。
通过采集、管理和分析城市相关数据,GIS可以帮助城市规划师更好地理解城市空间分布、人口结构、交通网络以及环境质量等因素,从而提出合理的城市发展方案。
比如,GIS可以进行叠加分析,将地形数据、土地利用数据、交通数据等进行整合,帮助规划师在制定城市更新规划时,更好地考虑不同要素之间的关系,优化城市空间布局。
二、生态环境保护GIS在生态环境保护方面也有广泛应用。
通过对地理信息进行采集和分析,可以实现对生物多样性、水资源、土地覆盖等自然资源的监测和管理。
比如,GIS可以利用遥感数据对森林覆盖率进行分析,帮助环保部门及时发现森林砍伐行为,并采取相应的措施进行保护。
此外,GIS还可以模拟自然灾害发生的可能性,提前做好防灾准备工作,减少灾害对生态环境造成的影响。
三、农业生产GIS在农业生产中也有重要应用。
农业生产涉及到土壤类型、气候条件、水文特征等地理因素,而GIS可以对这些因素进行空间分析,帮助农民制定合理的农作物布局和种植计划。
此外,GIS可以结合遥感影像数据,对农田进行监测,及时掌握农作物生长情况,预测病虫害发生概率,提高农业生产效益。
四、公共安全GIS在公共安全领域也有广泛应用。
通过对地理数据的整合和分析,可以帮助公安机关及时掌握犯罪活动的时空分布规律,优化警力配置和巡逻路线,提高破案率。
此外,GIS还可以用于制定灾害应急预案,对灾害风险区域进行划定,指导疏散和救援工作,提高应对自然灾害和突发事件的能力。
五、交通管理GIS在交通管理中扮演了重要角色。
通过对交通网络数据的分析,可以实现交通流量监测、路线规划和拥堵预测等功能。
地形点编码及展点程序使用说明(按全站仪坐标数据文件自动分层画点及初步连线)(一)全站仪数据文件SET22D及SET230R全站仪输出的坐标数据文件为每个细部点一行字符串,其结构形式为:点的采集方式(1~4位),点号(17~20位),X坐标(21~36位),Y坐标(37~52位),高程H(53~68位),代码CD(69~84位)。
本程序采用“六位地形编码法”,故仅用其前6位。
(二)“六位地形编码法”的代码规定地形点的代码共6位。
前1~4位为分类(也是分层)代码,代码标识符为“LAY”。
按《国家基本比例尺地图图式第1部分:l:500 l:1000 l:2000地形图图式》(GB/T 20257.1-2007)的分类编号,地形符号共分9大类:1. 测量控制点2. 水系3. 居民地及设施4. 交通5. 管线6. 境界7. 地貌8.植被与土质9.注记每一大类中再用1位至3位数字或英文小写字母进行细分。
在“六位地形编码法”中前4位数字或字母编码代表地形点的地形分类(“分类码”):第1位用数字1,2,…9表示《图式》中“地形符号”的大类;编码第2、3、4位用数字或英文小写字母相对应于《图式》对每一大类中的细分。
例如:《图式》中,“单幢房屋”编号为“4.3.1”,其编码为“31□□”;这是因为《图式》中对于所有“地形符号”的第一位编号均是“4.”,因此本编码法对此不予顾及;“31”后面的“□”代表空格。
《图式》中,“学校”编号为“4.3.41”,其编码为“341□”。
《图式》中,“高速公路”编号为“4.4.4”,其编码为“44□□”。
《图式》中,“内部道路”编号为“4.4.15”,其编码为“415□”。
《图式》中,“给水检修井”编号为“4.5.8a”,其编码为“58a□”。
《图式》中,“路灯”编号为“4.3.106”,其编码为“3106”,依此类推。
这样,本编码法的“编码”的前4位(分类码)基本上与《图式》地形符号的“编号”取得一致(为简化而略去“.”),使便于对照和应用。
摘自:南京师范大学地理科学学院GIS专业课程http://202.119.109.14/dky/index.htm《GIS软件应用》课程教材:《ArcGIS9地理信息系统空间分析方法》,科学出版社,2006参考教材:《ARCGIS 8 Desktop 地理信息系统应用指南》,清华大学出版社,2002软件:ArcGIS9.0GIS软件应用是地图学与地理信息系统本科专业的选修课程,课程总学时54,计2学分,周学时3,学时分配:讲授28学时,上机实践26学时。
一、课程特点实践性很强的课程,是GIS专业学生必须掌握的基本技能。
通过课堂上和课后的大量实例练习操作,让学生在熟练掌握GIS通用软件的基础上,理解GIS的基本原理和方法,提高解决实际问题的能力。
二、课程教学目标GIS软件应用课程以熟练掌握GIS常用软件位基本目标,通过该门课程的学习,使学生不仅掌握常用GIS软件的操作,加深对GIS基本原理的理解和领会,并能够熟练运用一种GIS软件完成地理空间数据的处理和分析。
三、课程内容以ArcGIS软件为基础,以数据分析处理由浅入深的主线,在介绍ARCGIS的基本操作的基础上着重讲述ArcGIS的空间分析功能模块,培养学生针对问题建模的思想,增加其解决实际问题的能力。
主要内容如下:∙ARCGIS应用基础(ArcMap、ArcCatalog、Geoprocessing等)∙空间数据的采集与组织(Shapefile、Coverage、Geodatabase)∙空间数据的转换与处理(ArcToolbox)∙数据的可视化表达∙矢量、栅格数据的空间分析∙三维分析∙地统计分析∙水文分析∙空间分析建模四、教学方法1.原理介绍:简要讲述GIS的基本原理和方法。
2.课堂演示:在每一个基本原理与方法之后,介绍软件部分相应的功能和方法。
3.屏幕动画:大量的课后练习采用屏幕动画的形式提供给同学,作为作业答案参考资料。
五、教学组织方式课堂讲授与上机实习相结合。
地理信息系统(GIS)的应用地理信息系统(GIS)是一种利用地理数据进行存储、管理、分析和展示的技术系统。
随着科技的快速发展,GIS在各行各业中的应用也越来越广泛。
本文将介绍GIS的应用领域以及其在环境保护、城市规划和农业等方面的具体应用。
一、GIS的应用领域GIS可以在各个领域中发挥重要作用。
它可以帮助我们理解地球表面的模式和相互关系,从而更好地解决问题和制定决策。
以下是GIS 的主要应用领域:1.地理学和地理教育:GIS可以帮助地理学家研究地球表面的地理模式和变化趋势,从而促进地理学的进一步发展。
同时,在地理教育中,GIS也可以用于全球地理数据的可视化和教学。
2.环境保护:GIS可以用于环境监测、环境规划和环境管理。
通过收集和分析空气质量、水质、土壤污染等方面的数据,GIS可以帮助环境保护部门更好地了解环境问题,并采取相应措施进行保护和修复。
3.城市规划和土地利用:GIS可以用于城市规划和土地利用的分析和决策。
通过整合城市规划和相关数据,GIS可以帮助规划师评估不同用地方案的可行性,并优化城市发展布局,实现可持续发展。
4.交通运输:GIS可以用于交通规划、交通管理和交通预测。
通过分析交通流量和道路网络等数据,GIS可以帮助交通部门制定合理的交通规划,提高交通效率,减少交通拥堵和事故发生。
5.农业和资源管理:GIS可以用于农业的精细化管理和资源的可持续利用。
通过分析土壤质量、气候条件和植被分布等数据,GIS可以帮助农民优化农田的管理,提高农作物的产量和质量。
二、GIS在环境保护中的应用环境保护是GIS的重要应用领域之一。
GIS可以帮助环境保护部门监测和评估环境质量,发现环境问题,并制定相应的保护策略。
首先,GIS可以用于环境监测。
通过收集和整合空气质量、水质、土壤污染等方面的数据,GIS可以生成环境质量图层,直观地显示不同区域的环境状况。
环境保护部门可以根据这些数据制定相应的监测计划和抽样方案,及时监测环境变化。
地理信息系统应用指南地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是一种集计算机技术、地图学、地理学、测量学、地理信息科学、统计学等学科于一体的高科技综合应用。
GIS以地图为基础,将空间数据(如点、线、面)和属性数据(如人口、土地、经济等)相结合,利用计算机进行存储、管理、分析、处理和展现等操作,以提供用于决策分析、资源管理和规划设计等领域的准确、准确、及时的空间信息。
在当前的社会和经济发展中,GIS已广泛应用于城市规划、环境保护、资源管理、区域发展等领域,成为各行各业的重要工具。
一、GIS应用的重要性1. 改善环境问题在环境管理方面,GIS可用于收集、处理和分析涉及污染、土地利用、资源开发等多个方面的信息,实现对环境问题的定位、监测和评估,可以有效地预测和处理特定时期特定条件下可能产生的环境问题,加强环境治理,降低环境风险。
2. 优化土地利用GIS的应用能够把土地的信息整个放在地图上,通过比较各个因素之间的关系,寻找优化方案,使土地资源得到更好的管理利用。
例如,可以通过GIS来评估土地质量、收集土地利用信息、安排土地分区、构建土地利用规划等,从而达到更为理性的土地利用决策。
3. 非常规油气勘探GIS技术在非常规油气勘探等方面也有着广泛的应用。
传统的石油勘探方法对于常规油气资源已经具有很大的局限性,因此需要开发和应用非常规油气资源。
通过GIS分析,在不开展实地研究的情况下,可以预测和分析非常规油气资源潜力,及时发现新油气田,实现战略性油气储备。
二、GIS应用的方法1. 数据采集GIS的应用离不开数据采集。
数据采集的方法包括卫星遥感影像、GPS定位数据、传感器数据、现场调查等。
数据采集作为GIS应用的基础,其质量对后续数据处理和分析结果的准确性至关重要。
2. 数据处理数据处理是GIS应用的核心环节,有了好的数据处理方法,可以为决策提供准确的空间数据分析,并以此为基础制定各种规划设计方案。
地理信息系统(GIS)的应用地理信息系统(Geographic Information System, GIS) 是一种将地理空间数据与属性数据相结合的技术和工具,用于地理空间数据的捕捉、管理、分析、展示和共享。
它的应用范围广泛,不仅在地理学领域得到广泛应用,还在城市规划、环境科学、交通运输、农业等领域发挥重要作用。
1. GIS在城市规划中的应用城市规划是指对城市发展进行系统规划和管理的过程。
GIS在城市规划中的应用主要体现在以下几个方面:首先,GIS可以进行土地资源调查和分析,利用地理数据对城市土地资源进行评估和优化。
通过对土地利用类型、土地所有权、土地承载力等因素进行分析,制定合理的城市用地规划,实现城市土地资源的合理利用。
其次,GIS可以进行城市交通规划。
通过分析交通节点、人口密度、道路网络等因素,提供交通拥堵分析和交通规划建议。
基于GIS技术,可以模拟城市的交通流量,为城市交通规划提供科学依据。
再次,GIS可以进行环境保护规划。
城市环境保护是当前社会发展的热点和难点问题之一。
GIS可以通过空间分析和数据处理,对城市空气质量、水质状况、噪音污染等环境因素进行监测和评估,为城市环境保护规划提供支持。
2. GIS在环境科学中的应用环境科学是研究环境问题的一门学科,而GIS在环境科学中的应用更是不可或缺的。
具体而言,GIS在以下几个方面的应用较多:首先,GIS在环境监测与评估中发挥了重要作用。
通过采集和整理环境监测数据,利用GIS技术实现对监测数据的可视化展示和空间分析,为环境问题的评估提供科学依据。
其次,GIS在环境规划和自然资源管理中起到重要支持作用。
通过地理数据的管理和分析,可以对土地利用、植被覆盖、水资源分布等环境要素进行监测和规划。
同时,GIS还能为自然保护区的管理和资源可持续利用提供技术支持。
再次,GIS可以用于环境模拟和预测。
通过对环境要素进行模拟和预测,可以分析环境变化趋势、预测环境灾害风险,为环境管理和决策提供科学依据。
地理信息系统(GIS)的应用与发展地理信息系统(GIS)是一种将地理空间数据与属性数据相结合,进行地理信息处理、分析和显示的技术系统。
它在各个领域有着广泛的应用,并且持续发展壮大。
本文将探讨GIS的应用领域及其发展趋势。
一、GIS在城市规划中的应用城市规划是GIS的重要应用领域之一。
通过GIS技术,城市规划者可以将大量的地理数据进行整合和分析,用于城市的土地利用规划、交通网络规划、人口分布预测等方面。
GIS技术能够帮助规划者更好地了解城市的空间布局和特征,为城市的可持续发展提供科学依据。
二、GIS在农业领域的应用在农业领域,GIS可以用来进行土地利用评估、农作物生长监测、灌溉系统设计等工作。
通过将农田的地形、土质、气候等数据整合在一起,农民和农业专家可以更有效地进行农田管理和作物生产决策。
GIS技术有助于提高农业生产效益和降低农业对环境的影响。
三、GIS在环境保护中的应用GIS在环境保护中起着重要的作用。
它可以用来进行环境监测、自然资源管理、生态系统保护等工作。
通过将遥感数据、空气质量监测数据等整合在一起,环境保护机构可以更好地了解环境状况,制定科学的环保政策。
此外,GIS还能够帮助监测并防止环境污染、自然灾害等问题的发生。
四、GIS在应急管理中的应用GIS在应急管理领域被广泛应用。
它能够整合地震、火灾、洪水等灾害数据,帮助应急管理部门制定灾害应对方案。
通过GIS技术,灾害现场可以实时获取、分析和共享相关信息,提高灾害应对的效率和准确性。
此外,GIS还可以用于评估潜在灾害风险、预测灾害发生概率等方面。
五、GIS的发展趋势随着信息技术的快速发展和社会对空间信息需求的不断增长,GIS技术的应用领域将进一步拓展。
未来,GIS将与人工智能、大数据等技术相结合,实现更智能化、精细化的地理空间数据处理和分析。
同时,移动GIS技术的应用也将大大提升GIS的实用性和便捷性。
因此,GIS 技术在城市规划、农业、环境保护、应急管理等领域的作用将更加重要。
GIS技术的原理及应用实例1. GIS技术的基本原理•GIS,即地理信息系统(Geographic Information System),是一种用于捕捉、存储、管理、分析和显示地理空间数据的系统。
•GIS技术主要基于地理数据,通过将非空间数据与地理数据关联起来,使得数据可以在地图上进行可视化展示和空间分析。
2. GIS技术的三要素•地理数据:地理数据是GIS技术的基础,包括地理实体、属性和关系等。
•地理信息系统软件:GIS软件是用来处理地理数据的工具,例如ArcGIS、QGIS等。
•地理信息系统人员:GIS人员是指掌握地理信息系统原理及应用,能够操作GIS软件进行数据分析和地图制作的专业人员。
3. GIS技术的应用领域3.1 城市规划•GIS技术可以对城市空间数据进行分析和模拟,为城市规划决策提供支持。
•城市规划工作中,GIS可以用来评估土地可持续利用、交通规划、人口分布等方面的数据。
3.2 环境保护•GIS技术可以对环境数据进行分析和管理,帮助监测和评估环境变化。
•在环境保护领域,GIS可以用来监测气候变化、植被变化、水资源管理等。
3.3 农业管理•GIS技术可以用于农业管理,帮助农民进行土地利用规划、农田布局、灌溉管理等。
•农业管理中,GIS可以用来分析土壤质量、农作物种植分布等数据。
3.4 电力网络管理•GIS技术可以用于电力网络管理,帮助电力公司进行线路规划、设备管理、故障分析等。
•电力网络管理中,GIS可以用来分析网络拓扑、优化供电方案等。
4. GIS技术应用实例4.1 城市交通规划•使用GIS技术,可以对道路网络进行分析和优化,以改善交通拥堵问题。
•通过收集原始数据,包括道路长度、交通流量、交通事故等,可以建立交通模型,并预测交通状况。
4.2 疾病传播分析•GIS技术可以在疾病传播分析中起到重要作用,通过分析患者的位置、人口密度等因素,可以预测疾病的传播路径。
•这有助于制定有效的防控措施,提前调配资源,减少疫情造成的影响。
第一章导论
随着信息社会的到来,整个社会进入了信息大爆炸的时代。
面对海量信息,人们对于信息的要求发生了巨大变化,对信息的广泛性、精确性、快速性及综合性要求越来越高。
随着计算机技术的出现及其快速发展,对空间位置信息和其它属性类信息进行统一管理的地理信息系统也随之快速发展起来,在此基础上进行空间信息挖掘和知识发现是当前亟待解决的问题,也是GIS研究的热点和难点之一,地理信息系统的空间分析作用也因此越来越凸显其重要性。
1.1 地理信息系统
1.1.1 基本概念
地理信息系统(Geographical Information System,Geo-Information System,简称GIS),是在计算机软硬件支持下,对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
地理信息系统处理和管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系,包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等,用于分析和处理一定地理区域内分布的各种现象和过程,解决复杂的规划、决策和管理问题。
1.1.2 GIS系统构成
完整的地理信息系统主要由四个部分构成,即硬件系统、软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员。
其核心是软硬件系统,空间数据库反映了GIS的地理内容,而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。
1. 硬件系统
计算机硬件系统是计算机系统中的实际物理装置的总称,可以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件或装置,是GIS的物理外壳。
系统的规模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至软件都与硬件有极大的关系,受硬件指标的支持或制约。
GIS由于其任务的复杂性和特殊性,必须由计算机设备支持。
构成计算机硬件系统的基本组件包括输入/输出设备、中央处理单元、存储器等,这些硬件组件协同工作,向计算机系统提供必要的信息,使其完成任务;保存数据以备现在或将来使用;将处理得到的结果或信息提供给用户。
2. 软件系统
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GIS运行所需的软件系统如下:
(1)计算机系统软件
由计算机厂家提供的、为用户使用计算机提供方便的程序系统,通常包括操作系统、汇编程序、编译程序、诊断程序、库程序以及各种维护使用手册、程序说明等,是GIS日常工作所必需的软件。
(2)地理信息系统软件和其他支持软件
包括通用的GIS软件包,也可以包括数据库管理系统、计算机图形软件包、计算机图像处理系统、CAD等,用于支持对空间数据输入、存储、转换、输出和与用户接口。
(3)应用分析程序
系统开发人员或用户根据地理专题或区域分析模型编制的用于某种特定应用任务的程序,是系统功能的扩充与延伸。
在GIS工具支持下,应用程序的开发应是透明的和动态的,与系统的物理存储结构无关,而随着系统应用水平的提高不断优化和扩充。
应用程序作用于地理专题或区域数据,构成GIS的具体内容,这是用户最为关心的真正用于地理分析的部分,也是从空间数据中提取地理信息的关键。
用户进行系统开发的大部分工作是开发应用程序,而应用程序的水平在很大程度上决定系统的应用性优劣和成败。
3. 系统开发、管理与使用人员
人是GIS中的重要构成因素,地理信息系统从其设计、建立、运行到维护的整个生命周期,处处都离不开人的作用。
仅有系统软硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统,还需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发,并灵活采用地理分析模型提取多种信息,为研究和决策服务。
对于合格的系统设计、运行和使用来说,地理信息系统专业人员是地理信息系统应用的关键,而强有力的组织是系统运行的保障。
4. 地理空间数据
地理空间数据是以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据,可以是图形、图像、文字、表格和数字等。
它是由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他系统通讯输入GIS,是系统程序作用的对象,是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。
不同用途的GIS其地理空间数据的种类、精度均不相同,一般情况下包括如下三种数据:
(1)已知坐标系中的位置
即几何坐标,标识地理景观在自然界或包含某个区域的地图中的空间位置,如经纬度、平面直角坐标、极坐标等,采用数字化仪输入时通常采用数字化仪直角坐标或屏幕直角坐标。
(2)实体间的空间关系
实体间的空间关系通常包括:度量关系,如两个地物之间的距离远近;延伸关系(或方位关系),定义了两个地物之间的方位;拓扑关系,定义了地物之间连通、邻接等关系,是GIS分析中最基本的关系,其中包括了网络结点与网络线之间的枢纽关系,边界线与面实体间的构成关系,面实体与岛或内部点的包含关系等。
(3)与几何位置无关的属性
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即通常所说的非几何属性或简称属性,是与地理实体相联系的地理变量或地理意义。
属性分为定性和定量的两种,前者包括名称、类型、特性等,后者包括数量和等级;定性描述的属性如土壤种类、行政区划等,定量的属性如面积、长度、土地等级、人口数量等。
非几何属性一般是经过抽象的概念,通过分类、命名、量算、统计得到。
任何地理实体至少有一个属性,而地理信息系统的分析、检索和表示主要是通过属性的操作运算实现的,因此,属性的分类系统、量算指标对系统的功能有较大的影响。
1.1.3 GIS功能与应用
地理信息系统的核心问题可归纳为五个方面的内容:位置、条件、变化趋势、模式和模型,依据这些问题,可以把GIS功能分为以下几个方面:
1. 数据采集与输入
数据采集与输入,即将系统外部原始数据传输到GIS系统内部之过程,并将这些数据从外部格式转换到系统便于处理的内部格式的过程。
多种形式和来源的信息存在着综合和一致化的过程。
数据采集与输入要保证地理信息系统数据库中的数据在内容与空间上的完整性、数值逻辑一致性与正确性等。
一般而论,地理信息系统数据库的建设占整个系统建设投资的70%或更多,并且这种比例在近期内不会有明显的改变。
因而使得信息共享与自动化数据输入成为地理信息系统研究的重要内容,自动化扫描输入与遥感数据集成最为人们所关注。
扫描技术的应用与改进,实现扫描数据的自动化编辑与处理仍是地理信息系统数据获取研究的主要技术关键。
2. 数据编辑与更新
数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑。
属性编辑主要与数据库管理结合在一起完成;图形编辑主要包括拓扑关系建立、图形编辑、图形整饰、图幅拼接、投影变换以及误差校正等。
数据更新则要求以新纪录数据来替代数据库中相对应的数据项或纪录。
由于空间实体都处于发展进程中,获取的数据只反映某一瞬时或一定时间范围内的特征。
随着时间推移,数据会随之改变。
数据更新可以满足动态分析之需。
3. 数据存储与管理
数据存储与管理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、矢量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组织方法。
空间数据结构的选择在一定程度上决定了系统所能执行的数据与分析的功能;在地理数据组织与管理中,最为关键的是如何将空间数据与属性数据融合为一体。
目前大多数系统都是将二者分开存储,通过公共项(一般定义为地物标识码)来连接。
这种组织方式的缺点是数据的定义与数据操作相分离,无法有效记录地物在时间域上的变化属性。
4. 空间数据分析与处理
空间查询是地理信息系统以及许多其它自动化地理数据处理系统应具备的最基本的分析功能;而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,模型分析是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
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