第八章地理信息系统的应用

第七章地理信息系统的应用

第一节GIS的应用概述第二节“3S〞集成技术第三节专家系统第四节GIS的规划管理应用第五节GIS的决策应用第六节WebGIS第一节GIS的应用概述

地理信息系统是人类生存、生产、生活、开展的根底信息，随着GPS技术的成熟及与相关学科的结合，GIS已经进入所有涉及空间信息的行业和部门。如以下主要应用领域：

资源调查与管理

土地及房地产管理

环境保护和评价

宏观预测、辅助决策

1.1资源调查与管理GIS将各种现有和调查数据信息有机聚集组织，科学地分类，并通过系统的设计，叠置分析，地形地质分析等功能，解决各种资源的分布、分级、统计和制图等问题。1.2土地及房地产管理使用GIS可进行地籍数据的管理，进行土地使用审批手续，开展房地产质量评价和地价评估，输入地籍图件，进行土地的科学管理和合理使用。1.3环境保护和评价环境监测、预报和数据系统收集建立根底、动态数据库和环境污染模型提供环境保护规划及建议提供环境管理的统计数据和报告输出环境作用分析和环境质量评价环境信息的传播及制图。1.4宏观预测、辅助决策通过建立环境数据库，并使用一系列模拟和决策模型进行分析研究，可研究大区域、长周期、复杂环境现象的开展和变化，为国家大区域的宏观决策提供可靠的科学依据。3S技术的定义是指遥感技术(RemoteSensing：RS)、全球定位系统(GlobalPositioningSystem：GPS)和地理信息系统(GeographicalInformationSystem：GIS)三者集成起来的综合技术系统。第二节“3S〞集成技术3S技术快速、准确、集成的特点，构成了地球信息科学的主要技术支撑，是人类在空间信息时代进行全球变化研究、实现可持续开展战略的最关键技术手段。它在土地资源、城市地籍、森林火灾管理、环境保护等方面有着广泛的应用前景。3S技术的特征3S技术的构成遥感技术〔RS〕地理信息系统〔GIS〕全球定位系统〔GPS〕1〕利用3S技术对农业气候区划综合要素空间查询和管理3S技术的应用通过对气候资源等数据进行综合查询和管理，生成不同查询条件下的区划产品，作为区划专题内容，进而实现对区划各类产品的各类图件和属性数据的综合查询、管理，并把查询结果制图输出或保存为其他格式文件。2〕利用3S技术对气候资源进行小网格推算模式研究3S技术的应用在收集山区气候研究成果根底上，辅助以气象哨、水文站雨量资料后，通过3S技术可快速计算和获取测点地理参数。采用统计分析方法，根据要素的统计特征值和地理特征将全省划分假设干气候区，分别建立各区域气候要素推算统计模式，通过验证和残差订正，应用到气候资料小网格推算中。3〕3S技术在农业气候资源分析中的应用3S技术的应用应用3S技术来定量采集、管理和分析具有空间特性的气候资源，建立GIS分析气候资源的思想、方法和步骤，包括数字高程模型建立、GIS农业气候资源数据建立、空间分析模型建立、气候资源分析计算、气候分区及定量分析等。5〕利用3S技术建立集区划—资源动态监测—高产栽培技术为一体的信息效劳系统4〕利用“3S〞提取农业背景信息参与区划计算图1：江西省万安县脐橙种植区划

1.GIS与遥感的集成及具体技术

遥感影象是空间数据的一种形式，类似于GIS中的栅格数据。因而，很容易在数据层次上实现地理信息系统与遥感的集成。

目前大多数GIS软件没有提供完善的遥感数据处理功能，而遥感图像处理软件又不能很好地处理GIS数据，这需要实现集成的GIS。

1.1GIS与遥感集成技术

在软件实现上，GIS与遥感的集成，可以有以下三个不同的层次：

〔1〕别离的数据库，通过文件转换工具在不同系统之间传输文件；〔2〕两个软件模块具有一致的用户界面和同步的显示；〔3〕集成的最高目的是实现单一的、提供了图像处理功能的GIS软件系统。1.2GIS与遥感集成的应用：

一、

GIS作为图像处理工具

将GIS作为遥感图像的处理工具，可以在以下几个方面增强标准的图像处理功能：

〔1〕几何纠正和辐射纠正〔2〕图像分类〔3〕感兴趣区域的选取感兴趣区域的选取VIEW|AOI|TOOLS选择AOI形状1/31/2023171/31/2023181/31/2023191/31/202320二、

遥感数据作为GIS的信息来源

数据是GIS中最重要成分，遥感提供了廉价的、准确的、实时的数据。如何从遥感数据中自动获取地理信息是一个重要的研究课题，包括：

〔1〕线以及其它地物要素的提取〔2〕DEM数据的生成〔3〕土地利用变化以及地图更新汉源流沙河流域三维景观遥感数据使用本卷须知：〔1〕由于各种因素的影响，从遥感数据中提取的信息不是绝对准确的，需要野外实际的考察验证。〔2〕要考虑尺度问题，即遥感影象空间分辨率和GIS数据比例尺的对应关系。2GIS与GPS的集成及具体技术

GPS与地理信息系统集成，可实现不同的具体应用目标：

1〕定位主要在诸如旅游、探险等需要室外动态定位信息的活动中使用。2〕测量主要应用于土地管理、城市规划等领域，可测量区域的面积或者路径的长度。用于车辆、船只的动态监控。图2描述了GIS与GPS集成的系统结构模型3〕监控导航3.“3S〞集成综述3S之间的相互作用形成了“一个大脑，两只眼睛〞的框架，即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。3S的相互作用与集成GISGPSRS几何配准、辅助分类等提供或更新空间定位定点查询专题信息提供或更新区域信息几何校正、训练区选择以及分类验证等提供定位遥感信息查询3.1根本概念

专家系统是人工智能在信息系统中的应用，它是一个智能计算机程序系统，其内部具有大量专家水平的某个领域知识与经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来解决该领域的问题。

第三节专家系统

人工智能主要的目的是模拟人脑的功能，专家系统研究领域专家的思维过程，因为领域专家能够阐述清楚知识与逻辑。3.2专家系统的根本组成3.3.1知识表示

知识表示就是知识的形式化，就是研究用机器表示知识的可行的、有效的、通用的原那么和方法。3.3专家系统的知识处理

3.3.2知识推理

专家系统中的自动推理是知识推理，它是专家系统中问题求解的主要手段。(1)知识推理与知识表示有密切关系，根据知识表示的特点，可分为图搜索方法和逻辑论证方法两类。

(2)根据问题求解的推理过程是否运用启发性知识，可分为启发推理和非启发推理两类。(3)根据问题求解的推理过程中结论是否精确，可分为精确推理和不精确推理两类。

第四节GIS的规划管理应用

――城市规划、建设管理

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。城市系统越来越复杂，数据和信息越来越多，效劳要求越来越高。近年来，GIS广泛应用在交通方面，形成了专门的交通地理信息系统GIS-T,下面介绍GIS在公路方面的具体应用。

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，可以有效地防止各工程工程之间混乱局面的出现。4.1路廓设计

〔1〕收集多种空间数据，包括大比例尺的土地利用图、地形图以及现有的道路网等。〔2〕将收集的资料合并到GIS资料库中，建造约束多边形，确定公路需要避开的区域。设计过程〔3〕根据需要用权重表示不同约束等级，分别显示在地图上，以便设计员在设计路线时尽量绕开这些区域。〔4〕将每条试验性线路输入到GIS中，利用缓冲区分析得到路廓多边形，与约束多边形进行叠加分析，计算路廓与每个多边形相交的总面积，并乘以权重，得到该试验线路的约束影响的加权总面积〔TotalImpactWeightedArea,TIWA〕，用于比较这些线路设计。〔5〕在计算得到TIWA之后，根据DEM进行线向的详细设计，其主要操作是根据DEM得到道路横断面，进而进行填挖方的优化，得到最终的路廓设计结果。4.2道路管理

管理涉及属性包括1〕公路属性2〕几何属性3〕设施属性4〕公用设施5〕建筑材料属性6〕道路使用统计属性7〕验收记录属性8〕合同属性9〕维修工程属性4.2.1道路管理涉及的属性

〔1)里程碑法采用路名和公路上的里程点来确定物体的位置；采用控制段方法记录属性以上属性是通过线性定位方法与路网建立关联，通常线性定位的方法有：〔2〕控制段法将公路分成相连的、长度不等的控制段，每段有一个编码，并且其属性一致。控制段表层车道数状态起点终点CS1砾石2坏030.08CS2沥青4良好30.0830.16CS3沥青2尚好30.1630.20CS4沥青2良好30.2043.50

动态分段是在数据库中记录道路的每种属性的起止点到道路原点的距离，并不是真的将道路切断存储，适合于动态的分析，顾名动态分段。

采用动态分段之后，一个路段〔Segment〕是路网上两个交点间连线或者弧的一局部，路段的长度用其占连线的比例来表示，具有唯一的标识码。4.2.2动态分段

一个路网的表现方式可以偏重其“几何性〞或者“拓扑性〞，在道路设计中，需要用到其几何表现，而网络分析那么着重于拓扑关系。4.3流量和路径分析

4.3.1道路网络拓扑

路网的两种表现方式

进行道路网络分析时，只关注其拓扑数据表现，其数据结构和相关算法采用已经成熟的“图〞数据结构，一种最为简单的实现方式就是“连通矩阵〞，记录了结点与结点之间的连接关系。4.3.2道路网络分析的数据结构

网络连通矩阵

在城市交通应用中，出现“禁止左转〞、甚至“禁止右转〞的情况时，除了连通矩阵之外，还需要记录每个结点〔即路口〕的连通属性，也可以用连通矩阵实现〔图7〕。路口的转向和道路连通矩阵，其中第2，3条道路禁止左转有如下四类主要的模型：根据交通分析区〔TrafficAnalysisZone,TAZ〕的土地利用形态以及其它社会经济数据来估计各个区域所产生和吸引的交通量。4.3.3流量和网络分析的具体应用和相关模型

1〕“出行产生〔TripGeneration〕〞模型将交通量计算分配到交通工具上，计算车流量。3）“交通工具选择（ModeChoice）”模型

根据交通线路的容量和速度，将车流量分配到各条道路上。4）“出行分派（TripAssignment）”模型

2）“出行分布（TripDistribution）”模型

根据出行产生分析的结果，确定各个区域之间的交通量。5.1空间决策过程的复杂性第五节空间决策支持

5.2空间决策分析的理论和方法

1、效用理论2、决策树3、贝叶斯决策

5.3空间决策支持系统

决策支持系统〔DecisionSupportSystem,DSS〕是辅助决策者通过数据、模型、知识以人机交互方式进行半结构化或非结构化决策的计算机应用系统。5.4智能空间决策支持系统结构体系

5.5空间决策支持系统的模型管理系统

1、帮助用户选择与分析有关的模型；2、对多种类型的模型进行分类和维护以支持各种层次的决策过程；3、能将模型子模块组合复杂的模型；4、提供恰当的数据结构满足查询、分析、显示；满足与数据库的嵌入或数据交换；满足模型与描述性知识的交流。

模型管理系统应具有以下功能：6.1因特网和GIS

因特网的开展为GIS开展带来了极大的便利，同时也GIS理论及技术研究提供了新的领域。第六节WebGIS－－万维网地理信息系统

1、GIS研究者利用新闻组或者电子邮件进行GIS技术问题的探讨。

GIS受因特网开展的影响主要有：2、网络远程教育〔GIS教育〕。3、GIS软件的下载

。

4、空间数据发布和下载

。5、形成计算机网络信息空间(CyberSpace)，是目前人文地理学研究中的热点，也将是GIS探讨的重要课题。