地理信息系统的应用.ppt

1、,第七章 地理信息系统的应用,7-3 GIS 与 GPS 结合,7-2 GIS 与 RS 结合,7-4 Web GIS,7-1 3S 集成,一、结合的必要性,二、结合的途径,三、例子,一、集成的系统结构模型,二、结合的形式,一、分布式GIS,二、WebGIS,三、3S技术的集成方式,二、3S相互作用,一、3S集成概念,四、3S集成应用实例,CAD技术,遥感技术,全球定位 技术,Internet技术,多媒体 技术,虚拟现实 技术,地理信息系统技术,OA/MIS技术,技术的综合,返回,一、3S集成概念,7-1 3S 集成,第七章 地理信息系统的应用,“3S”技术集成：就是在软件和硬件的设计上把遥感

2、（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）整合为一个完整的技术系统,简称3S集成。,是空间信息集成、分析、处理的有力武器,担负采集、存储、管理、分析和描述地表信息的任务;,可以作为GIS数据库的数据源，RS是空间信息覆盖面最大最迅速的采集手段;,是空间实体快速、精密定位的现代化工具,可以为3S集成系统提供精确的定位和测速服务。,返回,GIS RS GPS,7-1 3S 集成,第七章 地理信息系统的应用,二、3S 相互作用 “一个大脑，两只眼睛”的框架， RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位，GIS进行相应的空间分析，以从RS和GPS提供的海量数据中提取有用信息，并进

3、行综合集成，使之成为决策的科学依据。,RS,GPS,GIS,几何配准、辅助分类等,提供或更新区域信息,提供或更新空间定位,定点查询专题信息,几何校正、训练区选择及分类验证等,提供定位遥感信息查询,返回,三、3S技术的集成方式： GIS与GPS集成：环境动态监测、自动驾驶、环境管理 GIS与RS集成：全球环境变化监测、空间数据自动更新 GPS与RS集成：自动定时数据采集、环境监测、环境灾害预测,返回,四、3S集成应用实例,(一)、3S集成用于精细农业,(二)、3S在数字城市中的应用,四、3S集成应用实例,(一)、3S集成用于精细农业 精细农业(precision agriculture，prec

4、ision farm或cyber farm)（） 工作过程（）,所谓精细农业是将GIS、GPS、RS、计算机技术、通信技术、网络技术、自动化技术等高科技集成与地理学、农业、生态学、植物生理学、土壤学等基础学科有机地结合起来，实现在农业生产过程中对农作物、土地、土壤从宏观到微观的实时监测，以实现对农作物生长、发育状况、病虫害、水肥状况以及相应的环境状况进行定期的信息获取和动态分析，通过专家系统的诊断和决策，制定实施计划，并在GPS、GIS集成系统支持下进行田间作业。,带有与GPS相连接的电子测量组件的收割机械能在作物收割的同时测量作物产量，通过GPS随时提供收割机当前的精确位置，通过作物产量传感

5、器给出当前时段的收割作物流量，经计算产生出定位精度小于1m的样区产量图，该图不仅表达了作物产量，而且表达了产量的分布情况，通过GIS搜集和存储这些信息，以提供查询、分析和制图之用。根据产量图提供的信息分析局地低产原因，来调整耕作方案。,3S集成用于精细农业,联合收割机外貌,监视器和控制面板,作物产量传感,有些载有GPS和GIS设备的农业机械还可以在收割、耕地或其他田间管理的同时，按照预设的采样策略采集土壤样本，并自动记录采样位置和分析样本的PH值和肥力（比如钾和磷的含量），同时输出分析图表。,采样策略示意图,农业机械所载的GIS输出的土壤肥力分析图,3S集成用于精细农业,根据分析图表，农业工人

6、可以因“地”制宜安排施肥方案，农业机械便可以根据该方案自动在指定地点按指定的比例施肥，这样不仅可以避免因盲目施肥，对作物造成损害，还可以节省肥料和农业机械的燃耗。,受GIS和GPS控制的喷洒设备，可以按照预置程序对指定地点按照指定比例施肥或喷洒农药等。,3S集成用于精细农业,返回,二、3S在数字城市中的应用,“数字城市”，广义上是指信息城市，而狭义上则可以理解为应用GIS、GPS、RS等技术和互联网技术建立起来的城市空间信息运行系统。 框架（） “数字城市”功能 () 它将使城市规划和管理具有更高的效率、更丰富的表现手法、更多的信息量、更高的分析能力和准确性。,网络基础设施 综合信息平台 信息

7、应用系统及网站和信息终端 政策法规与保障体系 技术支撑体系,具有使城市地理、资源、生态环境、人口、经济、社会等系统数字化、网络化，虚拟仿真，优化决策和实现可视化表现等强大功能。,数字城市工程框架,数字城市工程关键技术,1) 遥感对地观测技术 2) GIS技术 3) 差分GPS技术 4) 虚拟现实（VR）技术,数字城市工程关键技术,1)遥感对地观测技术 航空和航天遥感图像经几何校正等处理后，可以直接形成城市影像地图，它是数字城市最重要的地理基础信息源。 数字摄影测量技术为三维城市数据的获取提供了最经济快捷的重要数据：建筑物的三维重建模型、数字高程模型和数字正射影像。,威尼斯IKONOS图像局部,

8、2)GIS技术 GIS提供了二维数字城市中的地图和三维城市模型的信息，包括诸如三维建筑物形状的重建和绘制、表面性质的描述和材质等参数等构成城市基础地理信息数据库。 决策支持功能：提供缓冲区分析、拓扑处理、网络分析、图像分析、DTM分析、统计检索、空间数据引擎等智能化模块，为实现城市智能化提供了技术保证。 GIS是城市可视化的有效工具。它的海量数据库存管理技术、空间技术、WEBGIS技术、多媒体技术、影像数据管理等构筑了城市可视觉化技术基础，提供了良好的实现途径。,走遍上海界面,城市公共交通智能化在线查询系统 本例选择起点为上海火车站，终点为第一百货商店，系统提示可乘820路公交车，实线显示汽车

9、行驶路线，虚线显示徒步到公交车站的路线。,数字城市工程关键技术,3)差分GPS技术 在数字城市的意义下，可以很方便地建立城市GPS差分服务网（）。 高精度的GPS定位服务，可以大大减少野外测量工作量和提高测量精度（）。,借助城市广播电台的调频台副载波，将来也可以借助第三代无线通讯网实时地将GPS改正数传给用户机；也可以将用户机信号传给监控中心，由监控中心处理后返回给用户。从而使定位精度达到分米级和厘米级。,也可以对城市出租车、银行运钞车、消防车、警车等交通工具进行实时监控，以实现合理调度、安全行驶、快速响应等目标。,数字城市工程关键技术,4)虚拟现实（VR）技术 虚拟现实技术的应用：建筑物视觉

10、效果的评估、城镇设计和城市信息系统、气候、环境和电波传播的模拟等。 采用数字摄影测量与控制点定位相结合的方法获取三维重建中所需的建筑物正立面的信息。 利用三维量测数据加上表面卫星影像建立三维GIS可视化模型。,一、GIS与遥感结合的必要性,7-2 GIS 与 RS 结合,1、遥感是GIS重要的数据源，有效的数据更新手段 1）遥感手段能够迅速、准确、综合性地大范围地采集环境和资料数据 2）同时，遥感数据具有多光谱和动态多时相的特点 3）它为GIS数据更新提供了全方位的手段和动态数据源。,第七章 地理信息系统的应用,2、GIS可为遥感分析提供有用的辅助信息和手段 1）GIS有助于提高遥感数据自动分

11、类的精度 2）为遥感应用分析提供一个良好的环境 3）有利于提高遥感信息识别的精度和效率。,二、GIS与遥感结合的途径,(a) 发展一个能综合处理矢量和栅格数据的矢栅一体的GIS (b) 通过国际标准的空间数据交换格式作中间媒介、相互转换 (c) 通过GIS与遥感系统间建立接口，实现格式转换与数据传送,7-2 GIS 与 RS 结合,第七章 地理信息系统的应用,三、例子,以遥感图像与原始数据，应用GIS提供的分析功能，对深圳市城市用地空间分布进行了定量的描述和分析，给出了它的形态、结构，找出了深圳市用地扩展规律性。 1、技术路线 2、分析之一：点缓冲分析-城市用地的外向分布和扩展,7-2 GIS

12、 与 RS 结合,第七章 地理信息系统的应用,3、分析之二：线缓冲分析-城市用地沿交通线的轴向分布和扩展,一、GIS与GPS集成的系统结构模型,7-3 GIS与GPS 结合,第七章 地理信息系统的应用,二、GIS与GPS结合的形式,1单台移动式 在用户设备上直接配备GIS工具软件，把接收机天线接收的定位数字信号直接输入GIS系统，由GIS系统对接收机定位信息进行处理并与其数字地图匹配，这样即可全世界实时显示接收机天线位置；,7-3 GIS与GPS 结合,第七章 地理信息系统的应用,2集中监控式 1）控制中心，由大屏幕计算机、无线电台、通讯适配器、电源和天线系统组成，并配备GIS。 2）基站，由

13、电台、通讯适配器、电源和天线系统组成。 3）移动站（即车载系统），由电台、天线、通讯适配器和GPS接收机组成。,7-3 GIS与GPS 结合,第七章 地理信息系统的应用,三、例子,1、中国大通公司的汽车自动导航系统（图片摘自该网站） 1）主要部件：,7-3 GIS与GPS 结合,第七章 地理信息系统的应用,2）系统功能1 当前位置计算功能,7-3 GIS与GPS 结合,第七章 地理信息系统的应用,2）系统功能2 地图画面显示功能,7-3 GIS与GPS 结合,第七章 地理信息系统的应用,2）系统功能3 最佳路线制定功能,7-3 GIS与GPS 结合,第七章 地理信息系统的应用,2）系统功能4

14、检索功能,7-3 GIS与GPS 结合,第七章 地理信息系统的应用,2）系统功能5 语音提示功能,7-3 GIS与GPS 结合,第七章 地理信息系统的应用,2）系统功能6 娱乐功能,7-3 GIS与GPS 结合,第七章 地理信息系统的应用,一、分布式GIS,1、分布式系统和C/S模型 1）分布式系统（Distributed System）定义： 一组独立计算机的集合，但从用户的角度来看，如同一台计算机。 2）C/S模型（Client/Server，客户机/服务器）,7-4 Web GIS,第七章 地理信息系统的应用,7-4 Web GIS,2、GIS与分布式,由于GIS固有特点，使得运行于网络

15、上的分布式系统特别适合于构造较大规模的GIS应用，其表现为： 1） 数据的分布 2) 应用功能的分布 3）外设共享 4）并行计算,第七章 地理信息系统的应用,二、WebGIS,1、Web技术（World Wide Web,Web网） 1)Web原理 Web结构为浏览器/服务器,其原理就是用浏览器下载服务器管理的文件并显示出来。浏览器通过统一资源定位符URL来访问服务器并请求取得文档.,7-4 Web GIS,第七章 地理信息系统的应用,2）URL,统一资源定位符URL, :8080/maps /gis.gif,通讯协议,端口号,主机名,相对URL地址,7-4 Web GIS,第七章 地理信息系

16、统的应用,2、WebGIS,Web GIS是建立在Web技术上的一种特殊环境下的地理信息系统，利用Web技术来扩展和完整GIS的一项新技术。 Web GIS的应用分为： 1）空间数据发布， 2）空间查询检索 3）空间模型服务， 4）Web资源组织 WebGIS其本质与一般的地理信息系统没有区别，具有数据采集、存储、处理、分析、和输出等基本功能，只是运行环境不同。,7-4 Web GIS,第七章 地理信息系统的应用,3、WebGIS与一般GIS相比特点 1）基于C/S模式 2）信息传输是全球性的 3）是一分布式系统，用户、服务器可分布在不同地点和计算机平台上。,7-4 Web GIS,第七章 地

17、理信息系统的应用,4、WebGIS实现技术,第一种：利用WWW服务器端的功能来实现 1）CGI方式(通用网关接口,Common Gateway Interface) -瘦客户端,如MapInfo ProServer，ESRI的Internet Map Server.,7-4 Web GIS,第七章 地理信息系统的应用,2）基于Server API （Web API）方式-瘦客户端,优点是效率比CGI高。 缺点是由于ISAPI DLL与服务器密切相关，程序的移植性难度较大；同时一旦DLL出现故障或产生内存泄露，会导致整个WEB GIS服务器陷入瘫痪；另一问题是维护复杂。,流行的Web API有M

18、icrosoft的ISAPI,Netscape的NSAPI和OReilly的WSAPI。,7-4 Web GIS,第七章 地理信息系统的应用,第二种：用客户端浏览器的扩展技术来实现。,1）插件（Plus_in）-胖客户端,优点：数据量小，加速用户操作的反映速度，减少网络流量和服务器负担。 缺点：插件需先下载安装，才能使用，造成不便。 如AutoDesk公司的MapGuide。,7-4 Web GIS,第七章 地理信息系统的应用,2）Jave Applet,Java程序有两种：一种Java应用程序，可以独立运行； 另一种称为Jave Applet，只能嵌入到HTML中，被浏览器解释执行。,与插件相比的优点： a. 运行时， Jave Applet从服务器下载，不需要进行软件安装； b. 可以实现Applet与服务器程序的直接连接，从而使数据处理操作既可以在服务器上现实，又可