地理信息系统及其应用精品版课件.ppt

3.1 3.1 地理信息系统及其应用地理信息系统及其应用基本要求：基本要求：1.了解地理信息系统（了解地理信息系统（GIS）的概念。）的概念。2.了解了解GIS的五大组成部分及其工作过程。的五大组成部分及其工作过程。3.了解了解GIS在城市管理中的应用。在城市管理中的应用。4.运用电子地图查询有关地理信息。运用电子地图查询有关地理信息。发展要求发展要求:结合案例，了解结合案例，了解GIS在区域研究中的运用，感受地理信息在区域研究中的运用，感受地理信息技术对现实生活的重大影响。技术对现实生活的重大影响。说明：说明：GIS发展阶段和我国发展阶段和我国GIS发展概况不作教学要求。发展概况不作教学要求。1.地理信息系地理信息系统统地理信息系地理信息系统统的概念的概念地理信息系地理信息系统统的五个主要的五个主要组组成部分及工作成部分及工作过过程程aa2.地理信息系地理信息系统统与城市管理与城市管理地理信息系地理信息系统统在城市管理中的作用在城市管理中的作用b1 1、遥感、遥感 RS RS （RemoteSensor）3 3、全球定位系统、全球定位系统GPSGPS （GlobalPositioningSystem）2 2、地理信息系统、地理信息系统 GIS GIS (GeographicalInformationSystem)3S技技术术“登高望远登高望远”未来的地图未来的地图罗盘（方向罗盘（方向+位置）位置）20世纪初，英国伦敦郊区发生了一次来势凶猛的霍乱，世纪初，英国伦敦郊区发生了一次来势凶猛的霍乱，因找不到病源所在，尽管政府和卫生部采取了强有力的隔因找不到病源所在，尽管政府和卫生部采取了强有力的隔离措施，仍未能控制住疫情，病人在呈几何级数增长。在离措施，仍未能控制住疫情，病人在呈几何级数增长。在此危急关头，有人建议绘制一张病例分布地图。于是，每此危急关头，有人建议绘制一张病例分布地图。于是，每当发现一个病例，职能部门就把病人的居住地在地图上做当发现一个病例，职能部门就把病人的居住地在地图上做一个标记，当标记越来越多时，一个明显的规律出现了：一个标记，当标记越来越多时，一个明显的规律出现了：发病者基本上都分布在一口井周围。人们把这口井填埋后，发病者基本上都分布在一口井周围。人们把这口井填埋后，疫情也就终止了。疫情也就终止了。这是一个应用地图发现事物这是一个应用地图发现事物空间分布规律空间分布规律的案的案例。例。地图的实践应用地图的实践应用一一.地理信息系统地理信息系统 （一）：概念：（一）：概念：地理信息系统地理信息系统(Geographical information system，简称，简称GIS)是一种以采集、存储、管理、分析和描述地是一种以采集、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。球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。一、一、地理信息系统地理信息系统B C D(1)下列课题中，主要是应用下列课题中，主要是应用GIS进行研究的有进行研究的有()A、近、近50年来世界粮食总产量与人均产量变化趋势分析年来世界粮食总产量与人均产量变化趋势分析B、近、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、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、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化公交线网、站点分布的方案设计 解析：解析：(1)题要注意题要注意“GIS所采集的信息是所采集的信息是按地理空间分布特征，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来反映地理实体结构及动态变化规律的”，而，而A选项中世界粮食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。总产量与人均产量变化不是地理空间分布特征。因此不能应用因此不能应用GIS进行研究。进行研究。A.空间信息空间信息 B.数据信息数据信息 C.图像信息图像信息 D.综合信息综合信息A1地理信息区别于其他信息的最本质特征在于它是地理信息区别于其他信息的最本质特征在于它是()A主要记录地理事物的计算机系统主要记录地理事物的计算机系统 B具有空间分析能力，没有动态预测能力具有空间分析能力，没有动态预测能力 C是地图绘制系统是地图绘制系统 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2地理信息系统是地理信息系统是()D 地理信息系统应具备五项基本功能：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、可视化表达与输出储与管理、空间查询与空间分析、可视化表达与输出地理信息系统的基本功能是什么地理信息系统的基本功能是什么?地理信息系统的内涵是什么地理信息系统的内涵是什么?地理信息系统的特征是什么地理信息系统的特征是什么?具有具有采集、管理、分析采集、管理、分析和和输出输出多种地理空间信息的能力，具有多种地理空间信息的能力，具有空间性空间性和和动态性动态性。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。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。成人类难以完成的任务。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，但其内涵却是是由计算机程序和地理数据组成的地理信息模型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。是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。的、高度信息化的地理系统。地理信息系统的内涵、特征和基本功能地理信息系统的内涵、特征和基本功能 1、位置位置即在某个地方有什么。即在某个地方有什么。位置可以是地名、邮政编码或地位置可以是地名、邮政编码或地理坐标等：如在一个陌生城市。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我们可以利用它调出所在位置附近的地图，查询目标地点。近的地图，查询目标地点。2、条件、条件即符合某些条件的实体即符合某些条件的实体在哪里：如在某个地区寻找面积在哪里：如在某个地区寻找面积不小于不小于l 000 的不被植被覆盖的的不被植被覆盖的,且地质条件适合建大型建筑的区且地质条件适合建大型建筑的区域。域。3、趋势、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。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、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。地理实体之间的空间关系。5、模拟、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，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。分析现实的。阅读指导阅读指导 地理信息系统能为我们做些什么？地理信息系统能为我们做些什么？（二）地理信息系统的发展（二）地理信息系统的发展软件软件地理数据地理数据应用模型应用模型人员人员硬件设备硬件设备（三）：地理信息系统的组成（三）：地理信息系统的组成输入输入输出输出传输传输存储存储数据管理数据管理输出输出 GIs的数据管理方式主要有两种：一种是以图形的方式的数据管理方式主要有两种：一种是以图形的方式(图形数据图形数据)进行管理，另一种是以数据表进行管理，另一种是以数据表(属性数据属性数据)的形式进行管理。这的形式进行管理。这样，可根据用户需要将这些信息图样，可根据用户需要将这些信息图 文并茂地输送给用户，便于文并茂地输送给用户，便于分析及决策使用。分析及决策使用。(阅读指导阅读指导)GIS的数据管理的数据管理P77数据源数据源(地图、遥感图像、实验数据、地图、遥感图像、实验数据、GPSGPS数据）数据）采集采集数据处理数据处理（即建立空间模型和数据模型）（即建立空间模型和数据模型）存储存储数据库数据库（关于某一研究区域的若干图层的总和）（关于某一研究区域的若干图层的总和）分析分析数据操作与分析数据操作与分析（使各类数据之间的关系，以直（使各类数据之间的关系，以直观的形式表现出来，如图形、地图、表格）观的形式表现出来，如图形、地图、表格）输出输出表达应用表达应用（将系统分析的结果形成地图、图像、数（将系统分析的结果形成地图、图像、数字、图表等产品输出）字、图表等产品输出）（四）：地理信息系统的工作过程（四）：地理信息系统的工作过程地理信息系统的工作过程地理信息系统的工作过程案例：案例：甲图为一幅具有林木、河流和住房的景观图，乙图是根据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地图与地理信息系统对地物的表示有何差异的表示有何差异。解析解析：该题的命题目的主要是要学生知道地理信息系统是如何建：该题的命题目的主要是要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，是将区域内地物区域内地物的有关信息的有关信息(林木、河流和住房林木、河流和住房)转变为计算机可以识别的转变为计算机可以识别的数据结数据结构构，建立起，建立起区域地物信息数据模型和空间模型区域地物信息数据模型和空间模型。首先建立区域的栅格结构图，根据区域大小，将乙图空间按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、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，如林木用林木用s表示，河流用表示，河流用r表示，住房用表示，住房用h表示表示。这样，地图就转变成了。这样，地图就转变成了空间空间数据数据，将其储入计算机，就可建立这个区域的，将其储入计算机，就可建立这个区域的地理信息系统数据地理信息系统数据库库。从中可以看出。从中可以看出地理信息系统与地图地理信息系统与地图在许多方面有相同，也有在许多方面有相同，也有不同的地方。不同的地方。(1)储存信息的形式不同储存信息的形式不同。地理信息系统通过建立数据模型，。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。地理信息。(2)查询的方式不同查询的方式不同。地理信息系统通过计算机进行查询和。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。数据更新，而地图则通过肉眼进行判读，获得地理信息。GIS获获取的信息更有针对性，速度也更快。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地图数据进行综合，并进行，并进行空间分析空间分析，而地图有许多方面做不，而地图有许多方面做不到。到。参考答案参考答案 不仅有平面信息，还有三维立体的信息不仅有平面信息，还有三维立体的信息 有很便捷有很便捷的检索功能和大容量的信息库的检索功能和大容量的信息库 可以随时进行信息可以随时进行信息的切换、缩放、补充测算等，获得更新的信息的切换、缩放、补充测算等，获得更新的信息 不不仅有空间数据信息，还有景观照片和动态的影像信息仅有空间数据信息，还有景观照片和动态的影像信息 A B C DD地理信息系统比地图优越的功能有地理信息系统比地图优越的功能有()二二.地理信息系统与城市管理地理信息系统与城市管理城市基础设施管理城市基础设施管理案例：城市道路交通管理案例：城市道路交通管理 用于查询空间信息、时间信息、车流信用于查询空间信息、时间信息、车流信息、路面质量、沿路环境、居民分布等。息、路面质量、沿路环境、居民分布等。应用领域应用领域 应应 用用 道路交道路交通管理通管理 道路设计道路设计 道路建设道路建设 道路管理道路管理 道路的通行状况，定位事故点，道路的通行状况，定位事故点，提供交通疏散的方案提供交通疏散的方案 最佳路径分析、最小造价分析最佳路径分析、最小造价分析 工程进度、工程质量工程进度、工程质量 路况信息、道路养护路况信息、道路养护 GISGIS在道路交通中的应用在道路交通中的应用GIS技术应用领域举例：技术应用领域举例：1、街道网络分析：、街道网络分析：地址匹配；交通线路和规划；区地址匹配；交通线路和规划；区位分析、地址选择；撤离规划。位分析、地址选择；撤离规划。2、自然资源：、自然资源：野生动植物保护、风景河流、休闲资野生动植物保护、风景河流、休闲资源、洪泛平原、湿地、农田蓄水层、森林等管理；环源、洪泛平原、湿地、农田蓄水层、森林等管理；环境作用分析；视域分析；有毒或有害设施定址；地下境作用分析；视域分析；有毒或有害设施定址；地下水模拟和污染跟踪；野生动物栖息地分析、迁移路线水模拟和污染跟踪；野生动物栖息地分析、迁移路线规划。规划。3、土地管理：、土地管理：分带、分区规划与评价；土地信息获分带、分区规划与评价；土地信息获取；环境作用描述；水质管理；户籍维护。取；环境作用描述；水质管理；户籍维护。4、设施管理：、设施管理：地下管道、缆道布设；电网负荷平衡；地下管道、缆道布设；电网负荷平衡；设施规划与维护；交通设施的能源利用。设施规划与维护；交通设施的能源利用。GIS技术应用的新领域：技术应用的新领域：1、模拟与决策支持：、模拟与决策支持：地理信息模拟系统地理信息模拟系统GIMS将得到将得到发展，并在决策支持分析中应用。发展，并在决策支持分析中应用。如解决交通预测、如解决交通预测、交通分析等常见问题。交通分析等常见问题。2、科学和数学：、科学和数学：如地质、地球物理、水文等需要三如地质、地球物理、水文等需要三维分析功能的领域；景观生态中维分析功能的领域；景观生态中GIS模拟的三维分析；模拟的三维分析；图像处理等。图像处理等。3、全球问题：、全球问题：如分析热带森林退化、酸雨、温室效如分析热带森林退化、酸雨、温室效应、受威胁和濒临灭绝的物种及其他类似的问题。应、受威胁和濒临灭绝的物种及其他类似的问题。4、全球气候监测和预报网络的、全球气候监测和预报网络的GIS网络。网络。5、全球环境管理：、全球环境管理：如确定全球最敏感的植物产地，如确定全球最敏感的植物产地，让所在国家同意保护并作为国际债务偿还。让所在国家同意保护并作为国际债务偿还。本节总结本节总结2.如果将如果将GIS用来监测森林火灾，可以用来监测森林火灾，可以()A用来分析、判断引起火灾的原因用来分析、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、分析及时知道火灾地点、范围、分析火势蔓延方向，制定灭火方案火势蔓延方向，制定灭火方案D A处理信息处理信息 B记录信息记录信息 C便于信息查询便于信息查询 D为地理决策提供信息为地理决策提供信息D1.应用应用GIS技术的最终目的是技术的最终目的是()