《地理信息系统》课件

地理信息系统概论课程大纲1GIS基础概念定义、发展历史2数据模型矢量、栅格模型3空间分析缓冲区、叠加、网络分析4应用领域什么是地理信息系统？GIS定义处理地理空间信息的计算机系统特点GIS的发展历史1960年代加拿大CGIS系统诞生1980年代商业软件兴起2000年代网络GIS发展现今GIS的应用领域城市规划土地利用、区域发展环境监测污染追踪、生态评估资源管理GIS的基本组成硬件计算机、采集设备1软件GIS应用程序2数据空间和属性数据3人员操作维护人员4方法分析模型和方法GIS的基本功能数据输入采集、转换空间数据数据管理存储、更新、查询数据分析空间统计、模型模拟数据输出地理数据模型矢量数据模型以点线面表达离散要素栅格数据模型矢量数据模型点要素表示位置无大小的对象线要素表示具有长度的对象面要素栅格数据模型1像元概念栅格数据的最小单元2分辨率像元大小，决定精度层叠存储空间参考系统地理坐标系基于经纬度的球面坐标投影坐标系平面化的坐标系统常用地图投影1等角投影保持形状，如墨卡托投影2等面积投影保持面积，如兰伯特投影3等距投影保持某方向距离数据获取方法野外调查实地测量采集数据地图数字化纸质地图转数字格式遥感影像解译从卫星影像提取信息GPS技术在GIS中的应用GPS原理卫星定位测量原理GPS数据采集野外点位采集与轨迹记录遥感技术在GIS中的应用遥感基本原理电磁波与地物相互作用影像处理几何校正、大气校正信息提取分类、特征识别空间数据库管理1空间数据库特点支持空间数据类型和索引2常用系统PostGIS、OracleSpatial3数据存储结构优化空间查询和分析空间索引R树矩形边界盒层次结构四叉树递归分割空间区域空间分析功能1234缓冲区分析生成要素周围特定距离区域叠加分析多层数据综合分析网络分析路径优化和空间连接性表面分析坡度、坡向计算缓冲区分析单圈缓冲区均匀距离的单一边界多圈缓冲区多个不同距离的环叠加分析相交提取重叠区域裁剪用一图层裁切另一图层合并合并多个图层为一体网络分析最短路径两点间最优路线计算服务区分析可达性范围确定数字高程模型(DEM)DEM概念地形高程数据的数字表示获取方法雷达测量、光学立体测量应用领域水文分析、地形可视化地形分析1坡度分析地表倾斜程度计算2坡向分析地表倾斜方向确定3视域分析可视区域范围计算3DGIS三维可视化立体地形和建筑表达三维分析体积计算、日照分析空间插值反距离权重法距离越近权重越大克里金法结合空间统计学原理地图制图1地图设计原则简洁性、对比度、平衡2符号系统点、线、面符号设计3配色方案色彩选择与搭配专题地图制作不同类型专题地图表达不同空间分布特征WebGIS1客户端浏览器渲染与交互2Web服务地图服务、数据服务3服务器数据处理与存储移动GIS移动性随时随地获取地理信息位置感知基于位置的服务提供野外采集实时数据采集与更新时空GIS时空数据模型记录空间和时间变化时空分析方法轨迹分析、时空聚类大数据与GIS空间大数据特征体量大、类型多、更新快存储技术分布式存储系统处理方法并行计算、云计算人工智能与GIS机器学习应用空间模式识别、预测深度学习应用遥感影像自动分类开源GIS软件QGIS功能全面跨平台开源软件GRASSGIS强大空间分析工具集GeoServer发布空间数据与服务商业GIS软件ArcGIS专业GIS平台全套解决方案MapInfo商业地理分析与绘图软件SuperMap国产GIS平台软件GIS二次开发GIS组件可重用空间功能模块GISAPI编程接口与开发框架GIS数据标准1OGC标准WMS、WFS、WCS服务规范2ISO标准元数据、质量、坐标系规范3行业标准各国和行业特定标准GIS数据质量控制精度评价位置精度、属性精度评估一致性检查拓扑关系、属性规则验证完整性检查数据覆盖与缺失检查GIS项目管理需求分析确定用户需求和系统功能系统设计数据结构和功能模块设计开发实施系统开发与数据建设维护更新系统运维和数据更新GIS在城市规划中的应用土地利用规划用地布局与功能分区交通规划交通流分析与路网规划GIS在资源管理中的应用林业资源管理林分调查与采伐规划水资源管理流域分析与水资源规划GIS在环境监测中的应用污染源监测污染分布与扩散模拟生态环境评估生态系统健康评价环境变化分析长期环境变化趋势分析GIS在灾害管理中的应用风险评估灾害风险区划1预警预报灾害预测模型2应急响应灾时决策支持3灾后重建损失评估与恢复4GIS在农业中的应用精准农业变量施肥与精准灌溉产量预测基于空间条件的产量模型GIS在商业分析中的应用1选址分析最优商业位置确定2市场分析消费者空间分布研究3配送优化物流配送路径规划GIS在公共卫生中的应用疾病传播模拟传染病空间扩散预测医疗资源配置医疗设施空间优化布局健康风险制图健康风险空间分布分析GIS在交通管理中的应用路径规划实时最优路径计算交通流量分析交通拥堵预测与缓解GIS在地质勘探中的应用矿产资源评估矿床分布与储量估算地质灾害预警山体滑坡、地面沉降预测地下水分析地下水流动与污染扩散GIS在考古学中的应用遗址分布分析古代聚落空间格局研究古环境重建历史地理环境模拟GIS在犯罪分析中的应用1犯罪热点分析高发区域识别2时空模式研究犯罪时空规律挖掘3巡逻路线优化警力资源合理配置GIS在海洋管理中的应用海洋资源评估海洋资源空间分布调查航线规划最优航线设计海洋生态保护海洋保护区规划与管理GIS在气象学中的应用天气预报气象数据空间分析与可视化气候变化研究长期气候变化趋势分析GIS在生态学中的应用物种分布模拟生物地理分布预测栖息地评价适宜性评价与保护生态系统评估生态系统服务功能分析生物多样性保护保护区网络规划GIS在能源管理中的应用风能资源评估风能空间分布与选址太阳能资源评估太阳能电站选址优化电网规划输电线路布局与管理GIS在国土空间规划中的应用1适宜性评价土地开发适宜性分析2用地布局空间格局优化设计3城乡统筹城乡一体化规划GIS在智慧城市建设中的应用1234城市信息模型三维城市建模智能交通系统实时交通监控与引导市政设施管理地下管网智能管理应急指挥系统城市安全应急响应GIS在虚拟现实中的应用GIS为虚拟现实提供真实地理场景和空间数据支持GIS在决策支持中的应用多准则决策分析综合多因素空间评价情景模拟不同决策方案效果预测敏感性分析评估参数变化影响GIS的未来发展趋势1认知GIS地理知识自动理解2实时GIS动态数据实时处理3云GIS