GIS系统分析与应用课件

GIS系统分析与应用GIS概述定义地理信息系统（GeographicInformationSystem，简称GIS）是一种能够对地理空间数据进行采集、存储、管理、分析、显示和应用的技术系统。它利用计算机技术对地理空间数据进行处理，并以图形方式展现和分析地理空间信息，为人们了解、分析和解决各种与地理空间有关的问题提供有效手段。核心要素GIS系统主要包括以下核心要素：1.空间数据：地理空间信息，如地图、遥感影像、数字高程模型等2.属性数据：与空间数据相关联的非空间数据，如人口、土地利用类型、环境监测数据等3.软件平台：用于对GIS数据进行处理、分析、显示和管理的软件系统，如ArcGIS、QGIS等4.人员：负责GIS系统设计、开发、管理、分析和应用的人员GIS的发展历程119世纪末：地理信息系统雏形出现，如地图的制图技术和地理数据的收集220世纪50年代：计算机技术应用于地理信息处理，推动了GIS的发展320世纪70年代：第一个完整的GIS系统问世，如加拿大地质调查局的加拿大地理信息系统(CGIS)420世纪80年代：GIS技术得到快速发展，应用领域不断扩展520世纪90年代：GIS技术进入成熟阶段，与其他技术融合，如数据库技术、网络技术、遥感技术等621世纪至今：GIS技术进入智能化阶段，如人工智能、大数据、云计算等技术应用于GIS系统，推动了GIS技术的发展和应用GIS的基本组成部分数据采集收集地理空间数据，包括地图数字化、遥感影像处理、GPS定位等。数据存储将采集到的数据进行组织和存储，包括数据库管理、数据结构设计等。数据管理对存储的数据进行管理，包括数据的更新、维护、查询、检索等。数据分析对数据进行空间分析、统计分析、网络分析等，以提取有用信息和规律。数据显示将分析结果以图形、表格、报表等形式进行展示，方便用户理解和应用。GIS的基本功能空间数据管理对空间数据进行存储、检索、更新、维护等操作，保证数据的一致性和完整性。空间分析对空间数据进行分析，例如缓冲区分析、叠加分析、网络分析等，以提取空间信息和规律。地图制作根据空间数据和分析结果制作地图，包括地图设计、符号化、布局等。可视化展示将分析结果以图形、图表、动画等形式进行可视化展示，方便用户理解和应用。GIS的数据采集方式地图数字化将传统地图转化为数字地图，包括扫描、矢量化、编辑等步骤。地图数字化可以快速获得数字化地图数据，但精度受原始地图质量影响。遥感影像处理利用遥感技术获取地面影像，并对其进行处理、分析和解译，获得地理空间信息。遥感影像可以覆盖大面积区域，但受云层、雾霾等因素影响。GPS定位利用全球定位系统获取地面点的经纬度坐标，并与属性数据结合，形成空间数据。GPS定位精度较高，但受信号干扰影响。移动GIS利用移动终端进行数据的采集、编辑和分析，例如使用手机采集道路信息，并进行实时导航。移动GIS方便快捷，但受移动设备性能影响。GIS的数据管理1数据组织将地理空间数据进行组织，以方便管理和使用，例如采用空间数据库管理系统。2数据维护对数据进行更新、纠错、备份等操作，保证数据的一致性和完整性。3数据安全对数据进行访问控制、加密等措施，防止数据丢失或泄露。4数据质量控制对数据进行质量检查，保证数据的精度、可靠性和一致性。GIS的数据建模1数据模型对地理空间数据进行抽象和概括，形成数据模型，例如矢量模型、栅格模型等。2数据结构根据数据模型，设计数据结构，例如点、线、面等几何要素。3数据编码对数据进行编码，例如使用坐标系、投影、数据格式等。4数据集成将不同来源的数据进行集成，例如将地图数据与遥感影像数据集成。GIS的数据分析处理空间分析对空间数据进行分析，例如缓冲区分析、叠加分析、网络分析等，以提取空间信息和规律。统计分析对空间数据进行统计分析，例如计算面积、长度、密度等。地统计分析对空间数据进行地统计分析，例如插值、趋势分析等，以估计未知区域的值。时间序列分析对时间序列数据进行分析，例如趋势分析、季节性分析等，以了解空间数据的变化趋势。GIS的制图输出1地图设计根据数据和分析结果，设计地图的主题、内容、布局等。2符号化选择合适的符号来表示地图中的要素，例如点、线、面等。3布局设计地图的标题、图例、比例尺、方位等。4输出将地图输出为不同的格式，例如图像格式、矢量格式等。GIS的应用领域城市规划城市规划、交通规划、土地利用规划等1资源管理土地资源管理、水资源管理、矿产资源管理等2环境保护环境监测、污染控制、自然灾害防治等3交通管理交通流量分析、路径规划、交通安全管理等4公共卫生疾病传播分析、疫情防控、公共卫生服务规划等5公共安全应急救援、犯罪分析、警力部署等6农业农业资源管理、作物种植规划、农业灾害监测等7林业森林资源管理、森林火灾监测、林业生态系统评估等8地质勘探地质数据分析、矿产资源勘探、地质灾害预测等9海洋管理海洋环境监测、海洋资源管理、海洋灾害预警等10城市规划与GIS城市规划GIS可用于城市规划中的土地利用规划、交通规划、市政设施规划等方面。应用场景1.土地利用规划：分析土地利用现状，制定未来土地利用规划方案2.交通规划：模拟交通流量，优化交通网络，规划交通基础设施建设3.市政设施规划：规划市政设施的布局，例如供水、排水、电力等资源管理与GIS资源管理GIS可用于资源管理中的土地资源管理、水资源管理、矿产资源管理等方面。应用场景1.土地资源管理：土地利用现状调查、土地权属登记、土地利用变更监测2.水资源管理：水资源分布调查、水质监测、水资源利用规划3.矿产资源管理：矿产资源勘探、矿产资源储量评估、矿山开采规划环境保护与GIS环境监测利用GIS监测空气、水、土壤等环境要素的质量变化。污染控制分析污染源分布，制定污染控制方案。自然灾害防治利用GIS预测自然灾害的发生，制定防灾减灾措施。交通管理与GIS交通流量分析分析交通流量变化，优化交通信号灯控制。路径规划提供最优路线规划，减少交通拥堵。交通安全管理利用GIS定位交通事故发生地点，进行交通安全管理。公共卫生与GIS疾病传播分析分析疾病传播路径，预测疾病流行趋势。疫情防控制定疫情防控方案，例如隔离区域、物资调配等。公共卫生服务规划规划公共卫生服务设施的布局，例如医院、社区卫生服务中心等。公共安全与GIS1应急救援利用GIS定位灾害发生地点，引导救援队伍快速抵达现场。2犯罪分析分析犯罪发生地点，预测犯罪趋势，优化警力部署。3警力部署根据犯罪发生地点，合理安排警力部署，提高巡逻效率。农业与GIS资源管理分析土壤肥力，规划作物种植。1作物种植规划根据土壤条件和气候条件，制定作物种植规划。2农业灾害监测监测农作物病虫害、干旱、洪涝等农业灾害。3产量预测预测农作物产量，为农业生产决策提供依据。4林业与GIS1森林资源管理对森林资源进行调查、监测、评估，进行森林资源规划。2森林火灾监测监测森林火灾发生地点，快速扑救森林火灾。3林业生态系统评估评估森林生态系统的健康状况，制定森林保护措施。地质勘探与GIS地质数据分析分析地质数据，预测矿产资源分布。矿产资源勘探利用GIS辅助进行矿产资源勘探，提高勘探效率。地质灾害预测预测地质灾害的发生，制定防灾减灾措施。海洋管理与GIS海洋环境监测监测海水温度、盐度、污染物等海洋环境要素。海洋资源管理对海洋渔业资源、海洋矿产资源、海洋生物资源等进行管理。海洋灾害预警预测海啸、台风等海洋灾害的发生，发布预警信息。GIS的发展趋势1空间数据采集技术传感器技术、无人机技术、卫星遥感技术等的发展，将推动空间数据采集技术更加精准、高效、快速。2移动GIS随着移动设备和通信技术的快速发展，移动GIS将更加普及，为人们提供更加便捷、实时的地理信息服务。3网络GIS随着互联网技术的不断发展，网络GIS将更加成熟，为用户提供更加丰富、个性化的地理信息服务。4三维GIS三维GIS将更加成熟，能够更加真实地模拟和展现地理空间信息，为用户提供更加直观的体验。5虚拟现实GIS虚拟现实GIS将更加普及，能够为用户提供更加沉浸式的地理空间体验，应用于城市规划、旅游等领域。6物联网与GIS物联网与GIS的结合将推动地理信息服务的智能化，例如智慧城市、智慧农业等。7大数据与GIS大数据技术将推动GIS数据分析和应用更加深入，例如交通流量分析、城市规划等。8云计算与GIS云计算将推动GIS服务更加灵活、高效，例如云GIS平台、云数据存储等。空间数据采集技术全球定位系统(GPS)GPS是全球定位系统的简称，它利用卫星网络，为地面用户提供三维坐标信息。遥感技术遥感技术利用传感器获取地球表面的影像数据，并进行分析和解译，获得地理空间信息。数字摄影测量数字摄影测量技术利用多张航空或卫星影像，进行几何校正、拼接、三维重建等操作，获取高精度地理空间数据。全球定位系统(GPS)原理GPS系统由空间段、控制段、用户段三部分组成，利用卫星发射的信号，通过测距和时间同步，确定地面接收机的位置。应用GPS广泛应用于导航、测绘、地理信息采集、资源管理、灾害监测等领域。遥感技术1类型遥感技术主要包括航空遥感和卫星遥感，利用传感器获取不同波段的电磁波辐射，进行分析和解译。2应用遥感技术广泛应用于资源勘探、环境监测、灾害监测、土地利用变化监测等领域。数字摄影测量1技术数字摄影测量技术利用多张航空或卫星影像，进行几何校正、拼接、三维重建等操作，获取高精度地理空间数据。2应用数字摄影测量技术广泛应用于地图制作、城市三维模型构建、地形测绘等领域。移动GIS特点移动GIS利用移动终端进行数据的采集、编辑和分析，方便快捷，实时性强。应用移动GIS广泛应用于导航、物流、灾害应急、户外探险、城市管理等领域。网络GIS特点网络GIS通过互联网提供地理信息服务，用户可以通过浏览器访问GIS数据和应用。应用网络GIS广泛应用于地图服务、地理信息查询、空间分析、数据共享等领域。三维GIS特点三维GIS能够更加真实地模拟和展现地理空间信息，为用户提供更加直观的体验。1应用三维GIS广泛应用于城市规划、虚拟现实、游戏开发、地质勘探等领域。2虚拟现实GIS1特点虚拟现实GIS利用虚拟现实技术，为用户提供更加沉浸式的地理空间体验，能够更加直观地展示和分析空间信息。2应用虚拟现实GIS广泛应用于城市规划、旅游、军事、教育等领域。物联网与GIS结合物联网与GIS的结合，能够将传感器采集到的实时数据与地理空间信息进行整合，实现对地理空间信息的智能化感知、分析和应用。应用物联网与GIS的结合，推动了智慧城市、智慧农业、智慧交通、智慧环保等领域的发展。大数据与GIS特点大数据技术能够处理海量数据，并从中挖掘出有价值的信息和规律，为GIS数据分析和应用提供更加丰富的支持。应用大数据与GIS的结合，能够更加深入地分析空间数据，例如城市交通流量分析、环境监测、资源管理等。云计算与GIS特点云计算能够提供灵活、高效、便捷的GIS服务，例如云GIS平台、云数据存储等。应用云计算与GIS的结合，能够降低GIS应用的门槛，方便用户使用和推广GIS技术。GIS的可视化展示1地图制作GIS能够制作各种类型的二维、三维、动态、多媒体地图，将空间信息以更加直观、生动的方式展现给用户。2可视化分析GIS能够利用各种图表、动画、模型等形式，将空间数据分析结果进行可视化展示，方便用户理解和应用。2D地图制作矢量地图矢量地图采用点、线、面等几何要素来表示地理空间信息，具有精度高、可缩放、可编辑等特点。栅格地图栅格地图采用网格结构来表示地理空间信息，具有数据量大、处理速度快等特点。3D地图制作技术3D地图制作技术利用数字摄影测量、三维建模等技术，构建三维空间模型，能够更加真实地模拟和展现地理空间信息。应用3D地图广泛应用于城市规划、旅游、虚拟现实、游戏开发等领域。动态地图制作特点动态地图能够实时更新地图信息，例如交通流量、天气情况等，能够更加直观地反映地理空间信息的动态变化。应用动态地图广泛应用于导航、交通管理、灾害预警、城市管理等领域。多媒体地图制作特点多媒体地图能够将文字、图像、视频、音频等多媒体元素与地图结合，丰富地图内容，增强用户体验。应用多媒体地图广泛应用于旅游、教育、文化、历史等领域。GIS在城市规划中的应用土地利用规划分析土地利用现状，制定未来土地利用规划方案。1交通规划模拟交通流量，优化交通网络，规划交通基础设施建设。2市政设施规划规划市政设施的布局，例如供水、排水、电力等。3城市环境评估评估城市环境质量，例如空气质量、水质、噪声等。4GIS在交通管理中的应用1交通流量分析分析交通流量变化，优化交通信号灯控制。2路径规划提供最优路线规划，减少交通拥堵。3交通安全管理利用GIS定位交通事故发生地点，进行交通安全管理。4公共交通管理优化公交线路，提高公交服务效率。GIS在环境保护中的应用1环境监测利用GIS监测空气、水、土壤等环境要素的质量变化。2污染控制分析污染源分布，制定污染控制方案。3自然灾害防治利用GIS预测自然灾害的发生，制定防灾减灾措施。4生态环境评估评估生态环境状况，制定生态保护措施。GIS在公共卫生中的应用疾病传播分析分析疾病传播路径，预测疾病流行趋势。疫情防控制定疫情防控方案，例如隔离区域、物资调配等。公共卫生服务规划规划公共卫生服务设施的布局，例如医院、社区卫生服务中心等。GIS在公共安全中的应用应