1,含义
地理信息系统 (GIS)是用于采集、处理、检索、分析和表达
地理空间数据的计算机信息系统。
2,分类
按内容分类,A专题性信息系统( Thematic Information
System):具有限要素和专业特点的 GIS,如人口信息
系统、海洋资源管理信息系统等。 B 区域性信息系统
( Regional Information System):以区域为研究分析
对象,为区域提供全面信息服务的 GIS,如美国明尼苏
达州管理信息系统等。 C 综合性信息系统
( Comprehensive Information System):按统一标准
(要素或要素组合)存储于较大范围的 GIS,也就是说
是 A,B的结合,即区域性专题信息系统,如海南岛土地
管理信息系统等。
按数据结构分类,A 矢量型 GIS; B 栅格性 GIS。
? 有 85%的信息具有地
理空间特征
– 国家
– 省市
– 邮政编码
– 电话号码
– 街道
– 家庭住址
地理空间数据源
其他数据
–统计数据
–文字
–多媒体 地图数据
–道路
–水系
–居民地
–地籍
Oracle SpatialGeocode
Digitize 遥感数据
航天遥感数据
航空遥感数据
遥测数据
全球定位系统数据(
GPS)
Load
3,构成
硬件环境、软件环境、地理数据、系统维护使用人员。
4,GIS与相关学科
RS & GPS
数据源
计算机科学
硬件软件基础
统计学 运筹学
统计模型,优化决策
GIS
地学、空间科学
空间分析方法
人工智能专家系统
提供逻辑思维模型
摄影测量学
获取信息
地理学
I/O地图信息
数学
基础工具及数学模型
图 GIS与相关学科
资料来源,陆守一,汤小明,王国胜, 地理信息系统使用教程,1998
二、数据、信息
( 一 ) 数据 ( Data)
1,含义
数据是通过数字化或直接记录下来可以被鉴别的
符号, 包括数字, 文字, 符号, 图形, 图像及其
转换数据的现象 。
58060( 1953)
69458( 1964)
100818( 1982)
113051( 1990)
129533( 2000)
2,分类 栅格数据, 矢量数据
( 二 ) 信息 ( Information)
1,含义
2,特性 参见 一, ( 一 ) 1,2部分
( 三 ) 两者区别
1,含义不同,( 略 ) 。
2,数据是未加工的原始材料, 而信息则是处理后的形
式或内容 。
3,数据格式往往与具体的计算机系统有关, 随着其物
理设备形式的改变而改变;而信息只有经过解释才有
意义 。
( 四 ) 两者联系
数据是信息的载体, 而信息则是数据的内容, 数据可
以通过处理和解释后得到信息 。 即前者是后者的基础,
后者是前者的提炼 。
三, GIS应用, GIS开发, GIS评价
( 一 ) GIS应用
1,含义
GIS应用是指利用现成的或开发后的 GIS,
分析, 解决实际问题的一种技术手段,
并产生一定的社会, 经济效益 。
2、应用领域
A在地方政府部门中的应用
B在城市交通规划和管理中的应用
C在城市基础设施管理中的应用
D在社会经济和人文统计及商业中
的应用
( 二 ) GIS开发
1,含义
用户根据特定需要, 在一定的 GIS开发平台基础上,
经过二次开发而得到的功能扩展 。
2,开发策略
A―自上而下, 法 ( Top-bottom Method),
B―自下而上, 法 ( Bottom-top Method),
C综合方法 ( Comprehensive Method),
D企业系统规划法 ( Business System Planning,
BSP)
目标、战略






……








总目标
日常业务 1
……
日常业务 2
子系统 1
……
子系统 2
BSP




战略管理层
操作管理层
策略管理层
3,开发步骤
#前期准备:立项, 调研, 可行性
分析, 用户需求分析;
#系统设计:总体设计, 标准集的
产生, 系统详细设计, 数据库设
计;
#施工:软件开发, 建库, 组装,
试运行, 诊断;
#运行:系统交付使用和更新 。
4,开发平台及功能
GIS开发平台是指用户根据特定需要进行二次开
发的工具型 GIS。
( 1) 数据输入
?数字化输入
?图像扫描输入
?表格数据录入
?外部数据转换输入
( 2) 数据输出
?图形输出
?图像输出
?统计图表
?外部数据输出
( 3) 测量功能
?两点间直线距离
?两点间曲线或折线距离
欧氏距离 Dij=(1/m??(xik-xjk)2)1/2
绝对距离 Dij=??xik-xjk? 其中 ij为区域,k为指标
?可近度分析 (网络间距离 )
?指定区域面积计算
?体积计算
( 4) 产生缓冲带功能
? 点周围的缓冲带
? 多边形的缓冲带
? 直线的缓冲带
? 曲线的缓冲带
? 加权的缓冲带
( 5) 地图代数功能
地图的加, 减, 乘, 除, 指数, 三角, 微分运算 。
( 6) 多边形操作功能
?多边形数据复合 ( 属性数据, 空间数据的叠加 )
?多边形复合分析 ( 面积计算 )
?点在多边形内计算 ( 在不在服务区 )
?线在多边形内判断 ( 河流在不在流域内 )
?多边形提取 ( 生成用户所需 )
?删除不合逻辑的多边形 ( 简化问题 )
?泰森多边形 (以保证每个区域有且仅有一个观测点 )
( 7) DEM( 数字高程模型 ) 的地形分析功能
? 坡度计算 ? 产生高程等值线
? 坡向计算 ? 排水网络模型
? 内插高程 ? 地形断面图的产生
? 景物可见性分析 ? 地形的挖 /填方计算
( 8) 其他空间分析功能
? 走廊分析 ( 两点间移动最小费用 )
? 多幅图的布尔操作 ( 数据层的复合分析 )
? 多专题的布尔操作
? 最邻近地物的搜索
? 窗口过滤器
? 最优路径计算
? 坐标几何计算
? 网络分析
( 9) 地图本身特征的操作功能
? 比例尺变换 ( 地图综合能力 )
? 投影变换
? 几何变换 ( 平移, 旋转等 )
? 图例变换
( 三 ) GIS评价
1,含义
是指对所设计的 GIS的功能, 特性和效果等指标进行优劣效果的
评定 。
2,内容
?系统效率:如系统能否及时向用户提供有用信息, 所提供信
息的精度如何等 。
?运行可靠性:如有无运行事故, 对数据文件的妥善备份等 。
?可维护性:维护人员理解, 纠正, 改进这个系统的难以程度 。
?可扩展性:系统设计时必须留有接口, 以便系统扩展 。
?可移植性:系统可移植到其它型号设备上运行 。
?系统效益:经济效益:促进生产力提高, 减少损失等;社会
效益:劳动工作效率的提高, 信息共享效果等 。
四, GIS的应用领域
( 一 ) GIS在地方政府部门中的应用
1,GIS是实现政府管理职能的理想选择
? 批示申请 ( 教育经费的审批:乡 —县 —市 —省 )
? 应急反应 ( 缺资金, 人员:资金, 人才信息系统 )
? 设施管理 ( 排水疏通:传感器 —空间实时监控 )
? 规划 ( 功能分区 —设施安排 —协调布局 )
? 制定方针 ( 城镇发展, 生产布局等 )
? 预算 ( 工程预算, 经济部署等 )
? 决策 ( 与外商, 外区域签订合同 )
2,GIS在政府部门的主要应用
? 自动制图 ( 城镇发展, 基础设施路线 )
? 施工方面的应用 ( 建筑图纸, 模拟阶段工程 )
? 空间分析查询 ( 交通线路容量, 人口分布, 经济实力 )
? 公众和商业数据 ( 垃圾站, 厕所, 邮亭布局, 商业网点 )
? 栅格图像支持 ( 遥感图像等监测事态发展 )
? 提供标准图形用户界面及可二次开发的工具 ( Avenue)
? 图像集成的功能 ( 扫描, 遥感, 地面监测等数据集成 )
? 灵活强大的数据模型 ( 地形, 交通网, 排水模型等 )
3,GIS 如何帮助政府部门工作
? 信息共享(空间数据共享,增加透明度)
? 管理日常工作(文件 —下达;文件 —扫描 —检索)
? 合理调度资源(人员、设施)
? 区域区情格局(外商、宣传)
? 机构设置与优化
4、规划和分区
? 中心商业区/工业/商业选址研究
? 分区和房屋建筑研究
? 地块历史追踪
? 人口统计信息研究
? 地貌研究(类型、发展阶段)
? 一致性研究(区域相似程度分析)
? 地址匹配和地理编码
? 土地能力和适用性分析
5,物业估价/土地记录
? 土地价值模拟(位置、大小、通达性)
? 定位和地址匹配(地块宗地的位置、合并与分割、宗地户名变
更等)
? 地块中心点标定和标号(地块中心坐标、地块面积、详细说明
及符号)
6、公共安全
? 急救系统(公安部门:犯罪区位、人员派遣、运作 /战术规
划,最优部署警力和资源
消防部门:绘制火灾现状及发展趋势图、显示
消防拴分布图、人员部署)
? 突发性事件对策(地震:人员转移、人员安置、物资派遣
交通:事故定位与应急部署、道路疏通、
人员安排等)
? 响应区分析(防汛调遣、医院的辐射区分析等)
7、建筑物审批
? 勘查道路系统(建筑部门:道路的地质、通达性、路面)
? 审批过程追踪
? 生成报表(查询当前分区、地块大小、地址、所有者、法
人、财产评价信息等)
8、环境规划和评估
? 环境评估研究(现状分析)
? 大气、水质量监测(动态)
? 农业、湿地和公共地管理(管理)
? 制订限制开发区域(策略)
? 资源循环利用监测(动态)
? 危险地区制图(措施)
( 二 ) GIS在城市交通规划和管理中的应用
1,GIS——交通规划管理系统的最佳选择
1) 灵活的地理线性数据模型
? 连接:结点拓扑关系, 完美地表达了地理线性网络
? 路径和区段:完美超前的线性目标设计思想
? 里程和其他路径表达方式
? 非连续的, 分支的 ( Branching) 和重叠的路径
? 在一个地图文件中可存储多个路径系统
2) 复杂的空间分析能力
? 线性特征的静态和动态分段
? 线性数据叠加
? 不同参照下线性数据相互转换
? 最佳路径选择
? 资源分配
? 相邻和最近分析
? 网络负载模型
? 地表模型和高线计算
2,GIS在交通领域典型应用
GIS是道路管理系统的核心
?规划人员利用 GIS对交通流量, 土地利用和人
口数据进行分析, 预测将来的道路等级 。
?工程技术人员利用 GIS把地质, 水文和人文数
据结合起来, 进行路线的构造设计 。
?GIS非常擅长分析新辟道路对环境和经济文化
的影响 。
?交通部门一般负责工程监测和交通网络系统的
维护与使用, 包括新铺设道路规划设计以及报
表登记, 监察, 路面和结构的修缮和施工 。
?对超大规模运输车辆进行调度管理 。
1)数据录入
? 记载道路状况的照片
? 为路网中路径自动设置路桩
? 输入不同工业标准格式的扫描文档和图像
? 设施和居民区的地址匹配
? 几十种不同数据的格式转换
? 直接输入各种遥感格式数据文件
? 支持工业标准数字化仪
2)数据显示
? 显示路径路桩(动态分段)
? 显示路况照片、扫描文档及图像
? 高品质地图输出和支持广泛的工业标准
? 绘制地形图
3)数据分析
? 计算路面状况
? 添、挖量计算
? 弯道路径计算
? 环境影响评价
? 事故因子分析
? 危险品路线
? 绘制限高度/宽度路线图
? 设施定位
? 可通行道路分析
? 维修路线制定
? 地表水径流模型
4)数据操作
? 把路径里程数据文件(如桥梁、交通量、指示灯、路
灯、事故地点等)数据和路网连接
? 地图投影变换
? 基准数据转换
? 相关数据的叠加(如环境和地貌数据)
5)数据管理
?扫描文档和图像管理
?道路记录单的管理和显示
?管理不同来源的数据
?地图数据的存取控制
?维护地图数据库中的历史事件
3,GIS的优势
? 数据集成:数据源可分为表格数据 ( 路面状况, 事故点 ),
CAD数据 ( 道路设计 ), 测量数据, 图像和遥感数据, 地
表数据 ( 道路高程数据 ), 以及绘制的线图, 扫描文档,
录像和扫描图片 。 利用 GIS可对以上所有这些数据进行集
成管理 。
? 信息协调:促进交通部门间的相互协调, 运输量分析等 。
? 线路分析:道路定线研究, 线路设计 CAD文件, 铺设路面
追踪系统, 走廊分析等 。
? 资源管理:评价和管理道路的地理网络活动, 对系统资源
分布进行最大效益管理 。
4,GIS——帮助交通规划人员, 工程师和管理
人员面对今天和规划明天
? 在空间数据库基础上模拟公共设施网络
? 综合其他有关数据 ( 如栅格图像和 CAD图形 )
? 管理超大型地理信息数据库
? 结合虚拟现实技术, 可模拟未来城市的发展
( 三 ) GIS在城市基础设施管理中的应用
1,电力设施
? 变压器负荷管理
? 应急呼叫分析
? 压降处理
? 供电负荷和冷负荷分析
? 建立和维护底图
2,给排水设施
? 对雨水和污水的排放设施进行维护和分析
网络流向分析 ( 给水, 排水设施网络 )
紧急呼叫系统 ( 给水管道受阻, 排水不畅 )
排放量分析
工作部署图和工序处理
产生和维护底图
? 对水系的管理和控制
网络压力和流向分析 ( 洪水监测控制 )
渗透检测 ( 水库实时监测 )
水流失分析 ( 资源管理 )
3、燃气管理
? 网络压力和流向分析
? 泄漏管理
? 工作部署、工序处理和维护底图
4、电信和有线电视方面的应用
? 网络追踪
? 应急呼叫系统
? 生产和维护底图
? 市场分析
? 决策支持分析
? 投资分析
( 四 ) GIS在社会经济和人文统计及商业中
的应用
1,GIS——地理统计和市场分析的理想工具
2,零售/批发交易
零售:产品使用分析, 市场渗透和潜力估价, 当前顾客状况,
广告和促销情况, 库存评估和管理
批发:产品市场定位, 新场点市场定位
3,运输和分布
点间:可能路径, 交通方式等
网络:道路综合状况, 速度等限制, 基于成本 /距离考虑资
源分配, 与 GPS关联进行现场定位
4,金融和保险
银行:竞争与市场份额分析, 分支机构和新设施的地理定位,
社区存款与投资趋势分析
保险:保险公司使用 GIS管理顾客信息 ( 保险单, 年龄, 健
康状况, 相关因素 )
5,公用设施和通讯
长途电话服务:线路, 终端服务, 资费安排
新闻出版:报纸的覆盖区, 书籍的发行
有限电视广播:电视网线布局与管理
6、广告传媒
影响广告因素(收入、年龄、文化、社区等 ——建数据库)
定位样本市场
评价广告效果
7、商用和民用房地产
邻近区分析
土地评估和定价
投资效益分析
环境影响分析
物业评价管理
销售出租信息
管理售后服务
8、医疗卫生
疾病流行趋势分析
医院和诊所定位
服务区域和出诊分析
传染病分布与控制
健康统计图生成
9、服务行业
旅游(人数、设施布局、及交通等配套行业的安排)
快餐(场点定位、规模、人员设置、文化)
10、了解顾客市场
11,GIS切入人文统计和市场应用
与 GPS,LDS( discernment)结合,商业机密