GIS 地理信息系统的应用课件

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1、第1节 GIS应用概述 第2节 GIS作为科学研究工具的应用模式 第3节 GIS作为办公服务系统的应用模式,第八章 地理信息系统的应用, 教学要求 教学重点 教学活动 作 业,返回上一页,教学要求 了解GIS应用的一般模式 熟悉应用GIS解决问题的一般过程 和GIS应用模型构建的主要途径 教学重点 GIS应用模型解决问题的一般过程。 教学活动 在学校图书馆或网络上查阅有关GIS应用的 的相关文献，加深理解GIS在解决现实问题 的强大功能,第1节 GIS应用概述,地理信息系统是以应用为龙头，市场为导向，软件为核心的产业， GIS的应用促进了GIS的发展， 校正了GIS蓬勃发展的方向 推动了GIS

2、软件市场的形成 早期GIS主要应用于自动制图，设施管理和土地信息系统， 后来逐步扩展到军事、资源和环境管理、监测和预估等众多领域， 随着3S技术的成熟及与相关学科的结合，GIS已经进入政策分析与决策、 经济规划、交通运输等所有涉及空间信息的行业和部门 GIS的应用水平也从提供简单数据表格，发展到提供分析和解决问题办法,一、GIS应用模式与分类 1、应用模式 GIS应用按照其应用模式又可以分为两类： 科学研究工具 强调对于科学计算结果的获得和分析， 把GIS作为科学研究的辅助手段。 它主要应用于有关地学领域的科研项目研究中。 它不仅需要用到GIS通用软件所提供的功能，还要用到各种专业分析模型。

3、办公服务系统 办公服务系统应用于涉及空间数据的政府部门以及企业，以提高管理效率、 制定好的决策和实现组织目标。 GIS的应用模式的划分并不是绝对的，GIS作为工具的应用模式事实上也是办公服务应用模式的组成部分,第1节 GIS应用概述,一、GIS应用模式与分类 2、应用的划分,第1节 GIS应用概述,一、GIS应用模式与分类 3、开发GIS应用的方式当决定建立用于本单位的地理信息系统， 可以采取三种方式： 通过购买，在组织中实施； 是请软件开发商来开发； 是由组织内部的人员开发，可以是专业的地理信息系统人员， 也可以是最终用户。,购买GIS又可以分为：购买GIS平台软件进行二次开发， 购买完整的

4、软件产品， 购买完整的GIS系统， 购买GIS服务。,请软件开发商进行开发以得到完整的软件产品或系统，也可以认为是系统购买的一种形式，但是从购买到系统运行时间比直接购买时间要长。 在请开发商进行开发时，可以有两种具体方式： 承包开发，由开发商独立开发完整的系统，又称为“交钥匙”系统 合作开发，在开发过程中，可以由用户方的技术人员参与开发，双方合作完成整 个系统，这种方式有利于开发系统时对问题域的准确把握。,第1节 GIS应用概述,一、GIS应用模式与分类 3、开发GIS应用的方式,第1节 GIS应用概述,GIS技术的应用已经从数据存储管理和查询检索演进到以时空分析为主体， 正在向着支持区域系统

5、空间结构演化预测、 动态模拟及其空间格局的优化的发展阶段。 GIS应用模型的构建不但是解决实际复杂问题的必要途径， 而且也是GIS取得经济和社会效益的重要保证。 GIS应用模型构建，是根据具体的应用目标和问题，借助于GIS自身的技术 优势，使观念世界中形成的概念模型，具体化为信息 世界中可操作的机理和过程。 GIS应用模型的作用，是用一定程度的简化和抽象，通过逻辑的演绎，去 把握地理系统各要素之间的相互关系、本质特征及可视 化显示。,第2节 GIS作为科学研究工具的应用模式,一、GIS应用模型的分类 1. 根据所表达的空间对象的不同，可将GIS应用模型分为三类： 基于理化原理的理论模型 又称数

6、学模型，是应用数学分析方法建立的数学表达式，反映地理 过程本质的理化规律，如地表径流模型、海洋和大气环流模型等 基于变量之间的统计方法或启发式关系的模型 这类模型统称为经验模型，是通过数理统计方法和大量观测实验建立 的模型，如水土流失模型和适宜性分析模型 基于原理和经验的混合模型 这类模型中既有基于理论原理的确定性变量，也有应用经验加以确定 的不确定性变量，如资源分配模型、位置选址模型,第2节 GIS作为科学研究工具的应用模式,一、GIS应用模型的分类 2. 按照研究对象的瞬时状态和发展过程，GIS应用模型分为三类 静态模型 用于分析地理现象及要素相互作用的格局 半静态模型 用于评价应用目标的

7、变化影响 动态模型 用于预测研究目标的时空动态演变及趋势 科学预测、动态模拟和辅助决策是GIS应用的高层次阶段，构建区域空间动力学应用模型将是区域可持续发展研究和GIS应用向纵深发展的交汇点,第2节 GIS作为科学研究工具的应用模式,二、GIS应用模型的构建 1.应用GIS求解问题的过程 目标导向(goal-driven)的规划定义过程 是将要解决的问题与专业知识相结合，从 问题开始，一步步地推导出解决问题所需 要的原始数据、精度标准、模型的逻辑结 构和方法步骤。 数据导向(data-driven)的应用操作过程 是将已经形成的模型逻辑结构与GIS技术 相结合，从各类数据开始，一步步地将数 据

8、转换为问题的答案，必要时还需要进行 反馈和修改，直到取得满意的结果，最后 以图形或图表的形式输出最终结果。,第2节 GIS作为科学研究工具的应用模式,二、GIS应用模型的构建 2.GIS应用模型的构建的三种主要途径 GIS环境内的模型建造 指应用者利用GIS软件的宏语言发展各自所需要的空间分析模型。 这种模型法是将由GIS软件支持的功能看着模型部件，按照分析目的和标准，对 部件进行有机的组合。因此这种构建模型的方法能充分地利用GIS软件本身所具 有的资源，模型构造和开发的效率比较高 GIS外部的模型建造 这种方法是基于应用GIS的空间数据库和输出功能，而模型分析功能则主要是利 用其他应用领域的

9、软件。这种构模法虽然运行效率受到很大影响，但实现了软件 的嫁接，无需在GIS环境中重编分析软件，并具有广泛的实用性 混合型的模型建造 这是上述两种建模法的结合，即尽可能利用GIS提供的功能，最大限度地减少用户 自行开发的压力，又不失具有外部建模的灵活效果。,第2节 GIS作为科学研究工具的应用模式,三、应用举例 利用GIS进行农业气候区划 农业气候区划是根据农作物生长发育过程中对气候条件的要求和 气候资源的地理分布特征来进行分区划片的， 在某种农作物的气候可种植区内还有不同的地物类型， 不同的农作物要求不同的地理环境。,第2节 GIS作为科学研究工具的应用模式,第2节 GIS作为科学研究工具的

10、应用模式,三、应用举例 利用GIS进行农业气候区划 某县在脐橙种植综合区划中，除了应用125万的地理数据，还结合了TM影像数据，辅助GPS定位抽样，把脐橙的可能种植区（农田、荒山荒坡）提取出来，排除了山体、水体、居民点、道路等不能种植脐橙的区域，把可能种植区与农业气候区划图做逻辑交集运算，得到了全县脐橙种植规划图。,第2节 GIS作为科学研究工具的应用模式,三、应用举例 城市大气污染模拟 基于GIS建立大气污染扩散模型，可以 1）模拟污染物的空间分布，评价不同区域的环境质量； 2）将污染物空间分布与人口密度空间进行复合分析，确定受污染影响的人口数目； 3）预测在给定气象条件下污染物的空间分布；

11、 4）确定不同点源对整个研究区污染总量的贡献；进而为污染整治，如降低排放量、甚至关闭某些污染源，提供决策依据； 5）如果要增加污染点源，可以比较不同的方案（如烟囱的位置，高度等）， 从中选择最优方案； 6）在城市规划时，作为确定不同用地（居住、工业、商业等）的分布。,第2节 GIS作为科学研究工具的应用模式,三、应用举例 城市大气污染模拟 在某市大气污染模拟的研究工作中， 利用1月份平均风速、风向、频率， 并将其换算为风频表， 对该市的37个高架点源造成的地面 SO2浓度的空间变化进行模拟， 结果如图所示,第2节 GIS作为科学研究工具的应用模式,三、应用举例 城市大气污染模拟 在大气环境规划

12、中，对规划中欲添加的新污染 源需要预测新增污染源造成的污染、对新源的 进行合理选址、确定新源的排污量大小以及点 源烟囱的高度等。在研究中，拟在青年农场 (图上三角点位置)增加一个新的污染源，有三种方案， 分别为源强为10,0000mg/s、烟囱高150米；源强100,0000mg/s、烟囱高150米； 源强100,0000mg/s、烟囱高200米。 在一月风向风频条件下进行预测，将预测结果叠加在原来的污染分布状况上，结果如图,第2节 GIS作为科学研究工具的应用模式,三、应用举例 选址问题A 设某项应用为从A市到B市的铁路路线选址， 要求所选的路线必须经过A、B两地之间的C县和D县(C县属于A

13、市，D县属于B市，并且两县接壤)； 铁轨经过的地段的地形坡度小于10度，土层坚实，避开水体； 在此基础上，尽量使整个路线的造价最小。 已有的空间数据资料是A市的全要素地图和B市的全要素地图（包含行政区划、人口、地形等高线、土壤类型、河流、湖泊分布等等），请试以GIS方法，设计该路线选址的应用模型，用框图表示其运行过程，并说明其有关的操作和算子。,第2节 GIS作为科学研究工具的应用模式,三、应用举例 选址问题,第2节 GIS作为科学研究工具的应用模式,三、应用举例 选址问题B 设某项应用为核电站选址，要求 核电站临近海湾， 交通便捷， 地形坡度小于5度，地质条件安全， 并避开居民区。 已有的空

14、间数据资料是该地区的全要素地图（包含行政区划、人口、地形等高线、土壤类型、河流、湖泊分布等等），请试以GIS方法，设计该位置选择的应用模型，用框图表示其运行过程，并说明其有关的操作和算子,第2节 GIS作为科学研究工具的应用模式,三、应用举例 选址问题,第2节 GIS作为科学研究工具的应用模式,一、GIS作为办公服务系统的应用层次 办公服务系统按照其应用层次的高低，又可以分为： 空间事务处理系统(STPS-Spatial Transaction Process System) 空间信息管理系统(SMIS-Spatial Management Information System) 空间决策支持

15、系统(SDSS-Spatial Decision Support System) 专家系统（ES-Expert System）,第3节 GIS作为办公服务系统的应用模式,STPS的目标是迅速、及时、准确地处理大量空间信息，能够有效地进行日常事务的 自动化处理；注重空间数据的收集，处理和存储，以供将来使用。 在各种大型应用GIS的数据采集部门和 具体事务部门都有着广泛的应用， 包括资源调查、地图出版等领域。,SMIS是基于空间事务处理系统发展起来的，除了提供高效率的信息处理以外，还对 决策者提供辅助决策信息，包括数据的查询和统计以及专业模型的分析功能。 运用专业模型处理和分析数据，以实现对业务工作中确定性问题的处理和管 理，提供决策服务,SDSS为决策者提供了一个模拟决策过程，并提供了选择方案的决策支持环境，强调系 统推理的有效性，更多地应用于宏观决策过程。,ES ，能够模仿人工决策处理过程的基于计算机的信息系统，由知识库、推理机、解释系 统、用户接口和知识获得系统组成。扩大了计算机的应用范围，使其