地理信息系统及其应用

地理信息系统及其应用第1页，共58页，2023年，2月20日，星期四“以我国西北地区为例来说明荒漠化的危害与治理”、“以洞庭湖为例来说明湿地资源的开发与保护”、“以田纳西河流域为例来阐述流域的综合治理与开发”、“以美国农业为例来说明区域农业可持续发展”、“以珠江三角洲为例来说明区域工业化与城市化进程”的问题等专题地理的内容。第2页，共58页，2023年，2月20日，星期四第三章第一节地理信息系统及其应用

一、地理信息系统第3页，共58页，2023年，2月20日，星期四学习目标

1．地理信息系统的概念是什么?地理信息系统的发展历程是怎样的?其组成包括哪几部分?地理信息系统的工作过程怎样?

了解地理信息系统的概念和发展，掌握地理信息系统的组成和工作过程。

2．地理信息系统的应用包括哪些领域?在城市管理和建设中有什么作用?

了解地理信息系统的应用领域。理解在城市管理和建设中的作用。第4页，共58页，2023年，2月20日，星期四（一）．地理信息系统的概念地理信息系统(Geographicalinformationsystem，简称GIS)是一种以采集、存储、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。第5页，共58页，2023年，2月20日，星期四目前GIS的发展有两大趋势：(1)与计算机及遥感技术结合。提供数据的采集、储存、检查、操作与分析。组合式GIS技术的发展还使之与其他计算机信息系统集成，跨语言使用，提供无限扩展的数据系统；(2)最新的GIS技术已经发展到对地理空间信息进行可视化的动态分析，在三维图形中对信息进行交互操作，并结合网络、多媒体和立体视觉给人创造一个虚拟的数字地球和数字城市。第6页，共58页，2023年，2月20日，星期四来自地理环境的信息大部分与位置和空间分布有关．所以GIS应用非常广泛。GIS的广泛应用创造了巨大的经济效益和社会效益。现代地理信息技术正深刻地改变着人们的生活和工作，同时也冲击着传统的思维方式和教育观念。第7页，共58页，2023年，2月20日，星期四[背景知识1]

地理信息系统的内涵是什么?

地理信息系统从外部看表现为计算机软硬件系统，但其内涵却是由计算机程序和地理数据组成的地理信息模型。是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。第8页，共58页，2023年，2月20日，星期四[背景知识2]

地理信息系统的特征是什么?

具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力，具有空间性和动态性。以地理研究和决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测能力．产生高层次的地理信息。由计算机支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法．作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务第9页，共58页，2023年，2月20日，星期四

[背景知识3]

地理信息系统的基本功能是什么?地理信息系统应具备五项基本功能—

数据输入、数据编辑、数据存储与管理、空间查询与空间分析、可视化表达与输出第10页，共58页，2023年，2月20日，星期四

[阅读指导]

地理信息系统能为我们做些什么？第11页，共58页，2023年，2月20日，星期四1、位置．即在某个地方有什么。位置可以是地名、邮政编码或地理坐标等：如在一个陌生城市。我们可以利用它调出所在位置附近的地图，查询目标地点。

2、条件．即符合某些条件的实体在哪里：如在某个地区寻找面积不小于l000M：的不被植被覆盖的。且地质条件适合建大型建筑的区域。第12页，共58页，2023年，2月20日，星期四

3、趋势．即在某个地方发生的某个事件及其随时间的变化过程。4、模式．即在某个地方的空间实体的分布模式。模式分析揭示了地理实体之间的空间关系。5、模拟，即某个地方如果具备某种条件会发生什么。通过模拟的，分析现实的。第13页，共58页，2023年，2月20日，星期四例1读以下资料，回答下列问题。地理信息系统(GIS)与一般信息系统的主要差别是．GIS所采集的信息是按地理空间分布特征来反映地理实体结构及其动态变化规律的。如目前我国已应用GIS对各地区各时段的“非典型肺炎”临床诊断病例、疑似病例等指标分类汇总．在地图上进行“地点”“状况”的位置标定。每日发布各地疫情通报。供有关部门查询分析．制定相应的防治策略。第14页，共58页，2023年，2月20日，星期四(1)下列课题中。主要是应用GIS进行研究的有()A、近50年来．世界粮食总产量与人均产量变化趋势分析B、近10年来，上海市区人口分布变化特征与城市建设相关性分析C、浙江省西部地区土地利用状况与农业结构变化特征分析D、上海市浦东新区内环线主要道路交叉点交通流量状况通报及优化公交线网、站点分布的方案设计BCD第15页，共58页，2023年，2月20日，星期四解析：(1)题要求学生注意"GIS所采集的信息是按地理空间分布特征。来反映地理实体结构及动态变化规律的”，而A选项中世界粮食总产量与人均产量变化不是地理空间分布特征。因此不能应用GIS进行研究。第16页，共58页，2023年，2月20日，星期四

(2)试设计一项应用GIS的课题研究项目。设计项目：如“江汉平原某年水稻长势的监测分析”“中等城市垃圾填埋场选址模式及其与交通、环境关系的分析”“油轮在某海域发生大量漏油事故时，预测其污染范围及对海洋生物的影响”等。第17页，共58页，2023年，2月20日，星期四（二）．地理信息系统的发展第18页，共58页，2023年，2月20日，星期四第19页，共58页，2023年，2月20日，星期四第20页，共58页，2023年，2月20日，星期四第21页，共58页，2023年，2月20日，星期四第22页，共58页，2023年，2月20日，星期四第23页，共58页，2023年，2月20日，星期四（三）地理信息系统的组成输入输出传输存储数据管理输出第24页，共58页，2023年，2月20日，星期四（三）地理信息系统的组成第25页，共58页，2023年，2月20日，星期四第26页，共58页，2023年，2月20日，星期四第27页，共58页，2023年，2月20日，星期四(阅读指导)

GIS的数据管理GIs的数据管理方式主要有两种：一种是以图形的方式(图形数据)进行管理，另一种是以数据表(属性数据)的形式进行管理。这样，可根据用户需要将这些信息图文并茂地输送给用户，便于分析及决策使用。第28页，共58页，2023年，2月20日，星期四第29页，共58页，2023年，2月20日，星期四（四）．地理信息系统的工作过程第30页，共58页，2023年，2月20日，星期四[教材图表点拨]

图3—8地图数字化过程常见的纸质地图、文字以及非数字形式的资料，都必须转换为数字形式，才能被计算机存储、识别和处理。实现从图形到数字的转换过程，称为数字化。图形数据的输入，常用的方法是扫描纸质地图后进行数字化第31页，共58页，2023年，2月20日，星期四(背景知识)矢量———假定地理空间是连续的，通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。对于点实体，矢量结构中只记录其在特定坐标系下的坐标和属性代码；对于线实体，用一系列的点坐标表示；多边形是指边界完全闭合的空间区域，用一系列坐标对的连线表示。第32页，共58页，2023年，2月20日，星期四图层—一将空间信息按其几何特征及属性划分成的专题。专题地图——以表现某一属性的位置或若干个选定属性之间关系为主要目的的地图。第33页，共58页，2023年，2月20日，星期四

[阅读指导]

数字化与GIS数据源地理数据的采集方法包括实地调查、采样；传统的测量方法，如三角测量法、三边测量法；人口普查；生物遥测学；数字摄影技术；全球定位系统(GPS)；现代遥感技术等。其中，遥感数据已经成为GIs的重要数据来源，利用卫星拍摄的高分辨率遥感技术影像，人们可以迅速获得几周前甚至几天前的最新数据，并且数据真实准确，成本也很低。第34页，共58页，2023年，2月20日，星期四和用GIS中的地理数据，实现地理分析、评价、预测和辅助决策，是GIS的重要应用领域。网上的电子地图采用图层管理的方法，用户可以选择需要的图层进行显示、查询、分析。

[阅读指导]

GIS的查询与分析

第35页，共58页，2023年，2月20日，星期四P81-82活动的参考答案国外GIS软件，如哈佛大学开发的SYMAP系列软件等。目前，国内下列GIS软件在解决实际工程能力和技术创新等方面表现突出，如MapCIS6．6、SuperMapGIS2003、地网V5．0、CitoMap等。第36页，共58页，2023年，2月20日，星期四例2甲图为一幅具有林木、河流和住房的景观图，乙图是根据该图而建立的空间数据模型。由此比较地图与地理信息系统对地物的表示有何差异。第37页，共58页，2023年，2月20日，星期四解析：该题的命题目的是让学生知道地理信息系统是如何建立的，如何将地面地理信息转变为地理信息系统中的数据。从题中我们可以看出地理信息系统简要的工作程序，是将区域内地物的有关信息(林木、河流和住房)转变为计算机可以识别的数据结构，建立起区域地物信息数据模型和空间模型。第38页，共58页，2023年，2月20日，星期四首先建立区域的栅格结构图，根据区域大小，将乙图空间按规则分成一个个小块，地物所在位置用它们所占据的栅格的行、列号来定义，地物属性通过赋予栅格属性值来表示，如林木用s表示，河流用r表示，住房用h表示。这样，地图就转变成了空间数据，将其储入计算机，就可建立这个区域的地理信息系统数据库。从中可以看出地理信息技术与地图在许多方面有相同，也有不同的地方。第39页，共58页，2023年，2月20日，星期四参考答案：

(1)储存信息的形式不同。地理信息系统通过建立数据模型，以数据库的形式储存地理空间数据，而地图以图纸的形式保存地理信息。

(2)查询的方式不同。地理信息系统通过计算机进行查询和数据更新，而地图则通过肉眼进行判读，获得地理信息。GIS获取的信息更有针对性，速度也更快。

(3)地理信息系统可以将不同来源、不同比例尺、不同投影的地图数据进行综合，并进行空间分析，而地图有许多方面做不到。第40页，共58页，2023年，2月20日，星期四第三章第一节地理信息系统及其应用

二、地理信息系统与城市管理

第41页，共58页，2023年，2月20日，星期四目前，GIS广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通信、交通运输、公安、水利、公共设施、商业金融等人们生产生活的各个领域。第42页，共58页，2023年，2月20日，星期四灾害邮电商业监控管理第43页，共58页，2023年，2月20日，星期四第44页，共58页，2023年，2月20日，星期四第45页，共58页，2023年，2月20日，星期四第46页，共58页，2023年，2月20日，星期四[阅读指导]

GⅡS在道路交通中的应用

应用领域

应用

道路交通管理道路设计道路建设道路管理道路的通行状况，定位事故点，提供交通疏散的方案最佳路径分析、最小造价分析

工程进度、工程质量

路况信息、道路养扩

第47页，共58页，2023年，2月20日，星期四例3“GIS’’的英文全名是Ge。graphicalinformatlonsystem，也叫地理信息系统，具有地图处理、数据库和空间分析这三项功能。GIs可以像传统地图一样，解决与“地点…‘状况”有关的查询。但GIs能进行趋势分析，复杂的“模式分析”和用“虚拟模拟’’进行预测性分析等。据此完成(1)～(2)题。第48页，共58页，2023年，2月20日，星期四(1)如果将GIS用来监测森林火灾，可以(

)A．用来分析、判断引起火灾的原因B．预测森林火灾的发生地点C.预测森林火灾后所造成的后果D．及时知道火灾地点、范围、分析火势蔓延方向，制定灭火方案D第49页，共58页，2023年，2月20日，星期四(2)有的渔民已经利用GIS技术来寻找鱼群。如果普遍引用这技术()A.可以使渔获量持续增长B.可能导致过度捕捞，使渔业资源枯竭C.绝对会增加渔业的生产成本D.会促进渔业生产，加大对渔业资源的开发利用，提高渔民的生活水平B第50页，共58页，2023年，2月20日，星期四解析：(1)GIS技术已经广泛应用到日常生产和生活的众多领域。(2)GIS可以用来寻找鱼群，暂时增加捕捞量，随着产量增加，生产成本会逐渐降低，但由于过度捕捞会导致渔业资源枯竭，最终会降低渔民的生活水平第51页，共58页，2023年，2月20日，星期四第52页，共58页，2023年，2月20日，星期四1．地理信息系统是()A主要记录地理事物的计算机系统B．具有空间分析能力，没有动态预测能力C是地图绘制系统D．是专门处理地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统体验成功D第53页，共58页，2023年，2月20日，星