上课地点

学时

4

专业班级

2020物流管理123班

教学条件

准备

教案，PPT，视频，实训用品，相关教学材料

教学组织

模式

理实一体化教学

教学过程

与时间分配   

主    要  教  学    内  容

讲  授

２０ 世纪６０ 年代始于美国和加拿大 ＧＩＳ 就一直处于突飞猛进的发展状态，到如今已经在几乎所有涉及地理信息的领域广泛应用 展现出了蓬勃的生命力，但是随着信息社会的飞速发展 对ＧＩＳ 提出了更多的要求 同时与其他信息形式相比 ＧＩＳ 的发展仍然处于相对滞后的状态ＧＩＳ 是一门新兴的边缘学科  “ 新兴 “ 意味着它将一直发展下去 前景开阔 而 “ 边缘” 则表明它目前处在的是一个并不十分显眼的位置 ＧＩＳ 发展的重要趋势是与全球定位系统 ( ＧＰＳ) 和遥感 ( ＲＳ) 的集成 从而构成实时的 动态的ＧＩＳ  ＧＰＳ 为ＧＩＳ 的快速定位和更新提供手段 遥感技术的多谱段、 多时相、 多传感器和多分辨率的特点 为ＧＩＳ 不断注入 “ 燃料” 反过来又可利用 ＧＩＳ 支持从遥感影像数据中自动提取语义和非语义信息

一、 ＧＩＳ 技术的含义

地理信息系统 ( ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｆｏｒｍａ－ｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ) 是指在计算机硬件支持下 对具有空间内涵的地理信息输入、 存贮、 查询、 运算、 分析、 表达的技术系统 同时它可以用于地理信息系统的动态描述 通过时空构模 分析地理系统的发展变化和深化过程 从而为咨询、 规划和决策提供服务 其应用已遍及与地理空间有关的领域 从全球变化、 持续发展到城市交通、 公共设施规划及建筑选址、 地产策划等方面 地理信息系统技术正深刻地影响着甚至改变着这些领域的研究方法及动作机制 ＧＩＳ 的本质就是对不同类的信息进行分析、 处理和加工

二、 ＧＩＳ 的构成

地理信息系统主要由四部分组成: 即计算机硬件系统 计算机软件系统 空间数据及系统的组织和使用维护人员即用户

其核心内容是计算机硬件和软件 空间数据反映了应用地理信息系统的信息内容 用户决定了系统的工作方式 计算机硬件系统是计算机系统中实际物理设备的总称 主要包括计算机主机 输入设备 存储设备和输出设

计算机软件系统是地理信息系统运行时所必需的各种程序 包括: 计算机系统软件 地理信息系统软件及其支撑软件 包括地理信息系统工具或地理信息系统实用软件程序 以完成空间数据的输入、 存储、 转换、 输出及其用户接口功能等 应用程序 这是根据专题分析模型编制的特定应用任务的程序 是地理信息系统功能的扩充和延伸

空间数据是地理信息系统的重要组成部分 是系统分析加工的对象 是地理信息系统表达现实世界的经过抽象的实质性内容 它一般包括三个方面的内容: 即空间位置坐标数据地理实体之间空间拓扑关系以及相应于空间位置的属性数据 通常 它们以一定的逻辑结构存放在空间数据库中 空间数据来源比较复杂 随着研究对象不同 范围不同 类型不同可采用不同的空间数据结构和编码方法 其目的就是为了更好地管理和分析空间数据

地理信息系统是一个复杂的系统 仅有计算机硬件、 软件及数据还不能构成一个完整的系统 必须要有系统的使用管理人员 其中包括具有地理信息系统知识和专业知识的高级应用人才 具有计算机知识和专业知识的软件应用人才以及具有较强实际操作能力的硬软件维护人才

三、 ＧＩＳ 的功能

ＧＩＳ 系统的功能应用如图 ５－２３ 所示１ 基本功能:

(１) 数据采集与编辑: 地理信息系统的数据通常归纳为不同性质的专题和层 数据的采集与编辑就是把各层地理要素转化为空间坐标及属性对应代码输入到计算机中:

(２) 数据存储与管理: 数据库是数据存储与管理的主要技术 地理信息系统数据库 ( 或称为空间数据库) 是地理要素特征以一定的组织方式存储在一起的相关数据的集合

(３) 数据处理和变换: 由于地理信息系统涉及的数据类型多种多样 同一种类型的数据的质量也可以有很大的差异 所以数据的处理和变换极为重要 常见的数据处理的操作有: 数据的变换、 数据重构、 数据抽取

(４) 空间分析和统计: 空间分析和统计功能是地理信息系统的一个独特研究领域 其特点是帮助确定地理要素之间新的空间关系 常用的空间分析有 叠合分析、 缓冲区分析、 数字地形分析

(５) 产品制作与演示: 地理信息系统产品是指经由地理信息系统处理和分析的结果可以直接输出

(６) 二次开发和编程: 用户可以方便的编制自己的地理信息系统应用程序生成可视化用户界面 完成地理信息系统的各项功能和开发２ 应用功能

(１) 资源管理: 地理信息系统可直接对数据库查询显示、 统计、 制图以及提供区域多种组合条件的资源分析 为资源的合理开发利用和规划决策提供条件

(２) 区域规划: 地理信息系统是能为规划人员功能强大的的工具

(３) 国土检测: 地理信息系统可有效用于森林火灾的预测预报、 洪水灾情检测和淹没损失估算、 土地利用动态变化分析和环境质量的评估研究

(４) 辅助决策: 地理信息系统利用的数据和因特网传输技术 可以深化电子商务的应用、 满足企业决策多维性的需求

四、 ＧＩＳ 的应用领域

地理信息系统在最近的３０ 多年内取得了惊人的发展 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、 军事公安、 水利电力、 公共设施管理、 农林牧业、 统计、 商业金融等几乎所有领域 ( 图５－２４) 以下地理信息系统的应用领域分别回答了在各自领域内的作用

１    资源管理 ( Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ)

主要应用于农业和林业领域 解决农业和林业领域各种资源 ( 如土地、 森林、 草场)分布、 分级、 统计、 制图等问题

２    资源配置 ( Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ)

在城市中各种公用设施、 救灾减灾中物资的分配、 全国范围内能源保障、 粮食供应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题 ＧＩＳ 在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益

３    城市规划和管理 (Ｕｒｂａｎ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ)

空间规划是ＧＩＳ 的一个重要应用领域 城市规划和管理是其中的主要内容 例如 在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、 如何保证学校、 公共设施、运动场所、 服务设施等能够有最大的服务面 ( 城市资源配置问题) 等

４    土地信息系统和地籍管理 (Ｌａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｃａｄａｓｔｒａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ)土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、 地块轮廓变化、 地籍权属关系变化等许多内容 借助ＧＩＳ 技术可以高效、 高质量地完成这些工作

５    生态、 环境管理与模拟 (Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ)

区域生态规划、 环境现状评价、 环境影响评价、 污染物削减分配的决策支持、 环境与区域可持续发展的决策支持、 环保设施的管理、 环境规划等

６    应急响应 ( Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ)

解决在发生洪水、 战争、 地震、 核事故等重大自然或人为灾害时 如何安排最佳的人员撤离路线、 并配备相应的运输和保障设施的问题

７    地学研究与应用 (Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ＧｅｏＳｃｉｅｎｃｅ)

地形分析、 流域分析、 土地利用研究、 经济地理研究、 空间决策支持、 空间统计分析、 制图等都可以借助地理信息系统工具完成 ＡｒｃＭａｐ 系统就是一个很好的地学分析应用软件系统

８    商业与市场 (Ｂｕｓｉｎｅｓｓ ａｎｄ Ｍａｒｋｅｔｉｎｇ)

商业设施的建立充分考虑其市场潜力 例如大型商场的建立如果不考虑其他商场的分布、 待建区周围居民区的分布和人数 建成之后就可能无法达到预期的市场和服务面 有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构 ( 年龄构成、 性别构成、 文化水平) 、 消费水平等结合起来考虑 地理信息系统的空间分析和数据库功能可以解决这些问题 房地产开发和销售过程中也可以利用ＧＩＳ 功能进行决策和分析

９    基础设施管理 (Ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ)

城市的地上地下基础设施 ( 电信、 自来水、 道路交通、 天然气管线、 排污设施、 电力设施等) 广泛分布于城市的各个角落且这些设施明显具有地理参照特征的 它们的管理、统计、 汇总都可以借助ＧＩＳ 完成 而且可以大大提高工作效率

１０       选址分析 ( Ｓｉｔｅ Ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ Ａｎａｌｙｓｉｓ)

根据区域地理环境的特点 综合考虑资源配置、 市场潜力、 交通条件、 地形特征、 环境影响等因素 在区域范围内选择最佳位置 是ＧＩＳ 的一个典型应用领域 充分体现了ＧＩＳ 的空间分析功能

１１       网络分析 ( Ｎｅｗｗｏｒｋ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎａｌｙｓｉｓ)

建立交通网络、 地下管线网络等的计算机模型 研究交通流量、 进行交通规则、 处理地下管线突发事件 ( 爆管、 断路) 等应急处理 警务和医疗救护的路径优选、 车辆导航等也是ＧＩＳ 网络分析应用的实例

１２       可视化应用 ( Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ)

以数字地形模型为基础 建立城市、 区域或大型建筑工程、 著名风景名胜区的三维可视化模型 实现多角度浏览 可广泛应用于宣传、 城市和区域规划、 大型工程管理和仿真、 旅游等领域

１３       分布式地理信息应用 ( Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ)随着网络和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 技术的发展 运行于Ｉｎｔｒａｎｅｔ 或Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 环境下的地理信息系统应用类型 其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享 以及远程空间导航等

五、 ３Ｓ 技术

３Ｓ 集成 ( Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＧＰＳ  ＲＳ ａｎｄ ＧＩＳ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ)  即将全球定位系统 ( ＧＰＳ) 、 遥感 ( ＲＳ) 技术和地理信息系统 ( ＧＩＳ) 根据不同的应用需要 有机地组合成一体化的、 功能更强大的新型系统的技术 ３Ｓ 技术形象的代表了测绘学科与其他相关学科的融合与交叉 其本身也在走向集成

在３Ｓ 技术集成中 ＧＰＳ 主要是实时、 快速的提供目标的空间位置 ＲＳ 用于实时、 快速的提供大面积地表物体及其环境的几何与地理信息及各种变化 ＧＩＳ 则是多源时空数据的综合处理和应用分析的平台 应用中可根据实际需要实现两种技术的集成 也可以是三种技术的集成

当前 ３Ｓ 技术在国民经济建设、 国家安全保障、 资源环境管理以及灾害监测上发挥着重要作用 同时也为科学研究、 社会生产提供了新一代的观测手段、 描述语言和思维工具 ３Ｓ 技术是一个有机的整体 ＲＳ 用于提供大量实时、 动态、 快速、 廉价的地理信息ＧＰＳ 用于空间数据快速定位 为遥感数据提供空间坐标 并对遥感数据进行校正和检验ＧＩＳ 用于对空间数据进行存贮、 管理、 查询、 分析和可视化 将大量抽象的统计数据变成直观的专题图和统计报表等 集ＲＳ、 ＧＰＳ、 ＧＩＳ 技术的功能为一体 可构成高度自动化、实时化和智能化的地理信息系统 为各种应用提供科学的决策咨询 以解决用户可能提出的各种复杂问题