地理信息系统结课论文
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1 地理信息系统 结课论文
学 院: 机械学院 班 级: 2010070班 姓 名: 杨伟朋 学 号: 201007018 2
地理信息系统综述 杨伟朋 (华北水利水电学院 机械学院 学号:201007018) [摘要] 地理信息系统(Geographic Information System或 Geo-Information system,GIS)有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
[关键词]地理信息系统;业务化应用;数据;行业发展
【Abstract】GIS (Geographic Information System or Geo-Information system, GIS) is sometimes referred to as "geo-information system " or "Resources and Environment Information System. " It is a very important space for a particular information system. It is in the computer hardware and software system support, on the whole or part of the Earth's surface (including the atmosphere) in the relevant geographic distribution of space data acquisition, storage, management, operations, analysis, display and description of the technical system.
【Key words】GIS;operational use; spatial data infrastructure; industry development [正文] 地理信息系统(GIS)是随着计算机技术发展而形成的一门新兴技术,计算机技术正以前所未有的速度迅速发展,GIS应用程度和应用范围随之深入扩大,正处于急剧变化与发展之中。以计算机为核心的信息处理系统技术是二次世界大战后科技革命的主要标志之一.在信息的诸多类型中与空间相关的信息是十分重要的一类.人类生存的地球这个三维空间中的万物无不与空间位置相关,如何利用计算机处理空间相关信息是地理信息系统(geographic information system,简称GIS)产生和发展的原动力.GIS技术在国防、城市规划、交通运输、环境监测和保护等与国民经济乃至国家命脉相关的重要领域的成功应用,极大地推动了社会生产力的发展,同时,也极大地刺激了GIS技术的迅速发展,使之成为世界各国激烈竞争的高科技热点之一.国家科委将其列入九五重中之重科技攻关项目.MAPGIS,VIEWGIS,CITYSTAR,GEOSTAR等一批优秀国产GIS软件已经开始在许多领域得到广泛应用,成为国内GIS市场一支不可忽视的力量.
一.地理信息系统基本概念 地理信息系统是指依托于计算机技术,能够对空间数据进行采集,处理,存储,并能够自动或半自动地对空间数据进行分析,从而为各种决策提供依据的计算机系统。 地理信息系统的基本特性:
(1).GIS的物理外壳是计算机化的技术系统,它又由若干个相互关联的子系统构成,如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等,这些子系统的优劣、结构直接影响着GIS的硬件平台、功能、效率、数据处理的方式和产品输出的类型。 (2).GIS的操作对象是空间数据和属性数据,即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体。空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码,实现对其定位、 3
定性和定量的描述、这是GIS区别于其它类型信息系统的根本标志,也是其技术难点之所在。 (3).GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力,可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息,实现地理空间过程演化的模拟和预测 (4).GIS与测绘学和地理学有着密切的关系。大地测量、工程测量、矿山测量、地籍测量、航空摄影测量和遥感技术为GIS中的空间实体提供各种不同比例尺和精度的定位数;电子速测仪、GPS全球定位技术、解析或数字摄影测量工作站、遥感图像处理系统等现代测绘技术的使用,可直接、快速和自动地获取空间目标的数字信息产品,为GIS提供丰富和更为实时的信息源,并促使GIS向更高层次发展。地理学是GIS的理论依托。 有的学者断言,“地理信息系统和信息地理学是地理科学第二次革命的主要工具和手段。如果说GIS的兴起和发展是地理科学信息革命的一把钥匙,那么,信息地理学的兴起和发展将是打开地理科学信息革命的一扇大门,必将为地理科学的发展和提高开辟一个崭新的天地”。GIS被誉为地学的第三代语言——用数字形式来描述空间实体。 二.地理信息系统的功能
1.基本功能: (1).数据采集功能 数据采集主要用于获取数据,保证GIS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。一般来讲,GIS数据库的建设占整个系统建设投资的70%以上。 数据采集包括将现有地图、野外测量数据、遥感数据以及文本资料等s转换成数字形式。采集的设备有人机交互终端、数字化板、扫描仪、数字摄影测量仪等。 (2).数据编辑功能 初步的数据编辑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换;数据转换包括数据格式转化、数据比例尺的变化等;制图综合(Generalization)包括数据平滑、特征集结等。 目前地理信息系统所提供的数据概括功能极弱,与地图综合的要求还有很大差距,需要进一步发展。 (3).数据存储与组织功能 这是建立GIS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。 (4).数据存储与组织功能 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。 (5).空间查询与分析功能 空间查询与分析是GIS最重要的功能,也是GIS区别于其他信息系统的本质特征,它使地图图形信息以及各种专业信息的利用深度和广度大大增强,用户可以从中获取很多派生信息和新知识。 (6).图形与交互显示功能 地理信息系统为用户提供了许多用于地理数据表现的工具,其形式既可以是计算机屏幕显示,也可以是诸如报告、表格、地图等硬拷贝图件。GIS能提供一种良好的、交互式的制图环境,以供GIS的使用者能够设计和制作出高质量的地图。 2.应用功能
(1).位置(Location):在某个特定的位置有什么? (2).条件(Condition):符合特定条件的地方在哪里? (3).变化趋势(Trends): 从何时起发生了哪些变化? (4).模式(Patterns): 对象是以何种空间模式分布的? (5).模型(Models):如果存在某些条件,结果将如何? 4
三.地理信息系统的应用领域 由于GIS是用来管理、分析空间数据的信息系统,所以几乎所有的使用空间数据和空间信息的部门都可以应用GIS。由于各个部门的不同,GIS在具体业务系统中所占的比重、应用方式也各异,结合比较紧密的如城市规划、环境领域等,相对松散的有商业、医疗卫生领域。
1.城市规划和管理
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。 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。 城市是人类活动高度集中的区域,同时也是信息、物质高度集中的区域。随着科技的进步和经济的发展,城市系统越来越复杂,数据和信息越来越多,服务要求越来越高。城市管理面临着新的挑战,为了城市的现代化、生态平衡和持续发展,城市需要全面的规划,而地理信息系统给城市的规划和管理带来了新的工具。 城市建设规划涉及的因素非常多,开发新城要征用土地,改建旧城要拆迁安置,同时需要基础设施、公共服务设施的配套。在开发建设活动中,如果不注意各工程项目之间的协调,就可能造成混乱,而采用GIS对各种信息进行管理,并基于此进行分析和辅助决策,可以有效地防止这种混乱局面的出现。由于城市在不断地建设发展,所以需要随时更新城市基础数据库,这就要求应用GIS管理日常城市建设活动,以保证信息的时效性。 2..农业气候区划
自八十年代以来,中国农业生产环境、气候环境发生了巨大变化,包括: (1).农业科学技术进步,高新技术引进,农业朝高产、优质、高效、低耗方向发展;种植业向粮食—经济—饲料作物三元结构转变;小生产、大市场向规模经营方向发展,逐步实现种养加、产供销、贸工农一体化。农村产业结构调整向农业气候区划提出了新的要求。 (2).气候条件与气候资源本身发生了变化。如东北地区平均气温升高,北方地区干旱范围扩大,长江流域洪涝增多,特别是九十年代以来,异常气候事件呈现明显增多的趋势。有必要重新认识气候资源的变化及其合理利用和保护问题。 (3).农业气候区划技术条件发生了巨大变化。“3S”(GIS、RS、GPS)与网络技术在农业气候资源动态监测与开发应用中展示出广阔前景。 (4).农业生产的发展,对气候资源开发利用和保护提出了更高要求。气象部门必需依靠科技进步,技术创新适应社会的需求。建立一套基于“3S”、网络平台的区划信息系统,有助于广大气象台站在气象服务手段和技术上得到提升。 (5).面对21世纪农业新技术革命和可持续农业战略,农业气候资源作为一种重要的投资环境,有必要进行科学、客观的评价。 中国气象局提出建设“第三次农业气候区划”项目的目的是:采用新技术、新方法、新资料,开发“农业气候区划信息系统(Agriculture & Climate Distributed Information System,简称ACDIS)”软件,建立气候资源开发利用和保护监测体系,实行资源平面与立体,时间与空间全方位优化配置;发挥区域气候优势,趋利避害减轻气候灾害损失,提高资源开发的总体效益。为各级政府分类指导农业生产,农村产业结构调整,退耕还林防止水土流失等提供决策依据,为地方政府服务。