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地理信息系統基本知識

?? 日期:2020-07-03???? 來源:測繪論壇????瀏覽:62????評論:0????
核心提示:1. 什么是地理信息系統地理信息系統,簡稱GIS(Geographic Information System)。顧名思義,地理信息系統是處理地理信息的系統

1. 什么是地理信息系統
地理信息系統,簡稱GIS(Geographic Information System)。顧名思義,地理信息系統是處理地理信息的系統。地理信息是指直接或間接與地球上的空間位置有關的信息,又常稱為空間信息。
GIS作為對地球空間數據進行采集、存儲、檢索、建模、分析和表示的計算機系統,不僅可以管理以數字、文字為主的屬性信息,而且可以管理以可視化圖形圖像為主的空間信息。它通過各種空間分析方法對各種不同的空間信息進行綜合分析解釋,確認空間實體之間的相互關系,分析在一定區域內發生的各種現象和過程。 GIS 提供了在計算機輔助下對信息進行集成管理的能力、靈活的查詢檢索能力。從GIS系統應用由計算機系統、地理數據和用戶組成,通過對地理數據的集成、存儲、檢索、操作和分析,生成并輸出各種地理信息,從而為水利利用、資源評價與管理、環境監測、交通運輸、經濟建設、城市規劃以及政府部門行政管理提供新的知識,為工程設計和規劃、管理決策服務。

2.GIS發展趨勢
本世紀中葉,計算機的發明與應用標志著第一次信息革命的開始,人類社會隨之進入信息時代。信息的巨大物化力量使得它逐漸成為一種重要的社會資源和社會動力源,從而引起社會職能、模式、結構、價值及人們工作、生活方式的變革,人們工作的重點從單獨的物質生產轉移到對信息的采集、處理、分析和利用上來。另外,由于社會的進步,人們開始覺悟到對賴以生存的地球資源的利用,不能是簡單地掠奪,而應將開發和保護結合起來進行科學管理和充分利用。于是興起國土規劃、各種資源清查、環境監測等大型工程。然而,面對這些大型工程所獲取的海量資源環境信息,傳統的調查報表、統計圖表和手工制圖的方式已遠遠不能滿足時代需求,如何利用計算機有效地處理相關信息是地理信息系統產生和發展的原動力。

地理環境信息是人類生存、生產、生活、發展的基礎信息,隨著信息時代的到來,信息的社會化的潮流,這比人們所設想的迅猛得多,信息產生的物化力量已被越來越多的人們所認識,地理信息作為一個事業已經形成,并正在發展壯大,據統計1991年世界范圍內GIS的收入為70億美元,其中軟硬件為24億美元,并且以 15%~40%的年增長率高速增長。預計到2000年,年產值至少500億美元,成為信息產業中市場前景十分廣闊,又相對獨立的新興產業。

GIS是以應用為龍頭,市場為導向,軟件為核心的產業。是應用促進了GIS的發展,也是應用校正了GIS蓬勃發展的方向和促進GIS軟件市場的形成。

早期GIS主要應用于自動制圖,設施管理(AM:Automated Mapping/FM:Facilities Management) 和土地信息系統(LIS),后來逐步擴展到水利、軍事、資源和環境管理,森林、草原調查,城市規劃、市政管理、監測和預估等眾多領域,隨著 GPS技術的成熟及與相關學科的結合,GIS已經進入政治分析、決策,經濟規劃,農業耕作,公安監察,交通運輸、衛生防疫、金融決策、電動、供電等所有涉及空間信息的行業和部門;從應用水平上,也從簡單的機助制圖,提供簡單數據表格,發展到分析和解決問題辦法,解決問題范圍也由過去的幾個圖幅上升到幾十、幾百甚至幾千幅圖的范圍。
(1)所依附的計算機硬件環境逐步微機化
(2)不同的數據模型趨于一體化
(3)圖形處理的三維可視化
(4)系統開發的專業化
(5)系統的網絡化設計

3.地理信息系統(GIS)與計算機繪圖系統區別
GIS組織、分析并顯示空間數據,除了顯示計算機地圖,GIS還可以進行空間分析和復雜查詢,GIS是一個啟動技術,因為地理學數據大部分是空間數據。
是使用計算機技術進行幾何圖形的編輯和繪制的計算機系統。

l、目的不同。CAM的目的是制圖,主要考慮信息的顯示和表達,是傳統地圖的數字化再現。除正確的表達專業內容外,強調線劃的圓滑、色彩的協調、圖面的美觀。而GIS的目的是空間數據的管理與分析,制圖只是GIS的功能之一;
2、采用的技術不同。GIS通過嚴格的空間拓撲關系、空間及屬性數據庫的建立實現信息的管理、查詢與分析。建立描述地質實體空間特征的圖形元素之間的拓撲關系、建立與圖形元素相連接的描述地質實體非空間特征的屬性數據庫是地理信息系統與單純的計算機輔助制圖系統的最本質的差別;
3、GIS具有強大的空間查詢和深層次的空間分析功能,提供對規劃、管理和決策有用的信息。而CAM不具有空間分析功能

4. 地理信息系統的組成
一個實用的 GIS 系統,要支持對空間數據的采集、管理、處理、分析、建模和顯示等功能,其基本組成一般包括以下五個主要部分:系統硬件、系統軟件、空間數據、應用人員和應用模型。
地理信息系統的組成、功能及應用從系統論和應用的角度出發,地理信息系統被分為四個子系統,即計算機硬件和系統軟件,數據庫系統,數據庫管理系統,應用人員和組織機構。
從數據處理的角度出發,地理信息系統又被分為數據輸入子系統,數據存儲與檢索子系統,數據分析和處理子系統,數據輸出子系統。

5.地理信息系統的功能
由計算機技術與空間數據相結合而產生的 GIS 這一高新技術,包含了處理信息的各種高級功能,但是它的基本功能是數據的采集、管理、處理、分析和輸出。 GIS 依托這些基本功能,通過利用空間分析技術、模型分析技術、網絡技術、數據庫和數據集成技術、二次開發環境等,演繹出豐富多彩的系統應用功能,滿足用戶的廣泛需求。

6.地理信息系統在水利工程中的應用

由計算機技術與空間數據相結合而產生的 GIS 這一高新技術,包含了處理信息的各種高級功能,但是它的基本功能是數據的采集、管理、處理、分析和輸出。GIS 依托這些基本功能,通過利用空間分析技術、模型分析技術、網絡技術、數據庫和數據集成技術、二次開發環境等,演繹出豐富多彩的系統應用功能,滿足用戶的廣泛需求。

7.GIS網絡四種模式

GIS(地理信息系統)建設首先是網絡建設,網絡在整個GIS項目中處于至關重要的地位。GIS應用與常規事務處理有很大不同,突出表現在巨大的數據量、復雜的處理方式、空間的分布性,以及對安全容錯機制的要求上,網絡設計必須滿足:
(1)網絡性能高,傳輸速率快GIS處理對象以圖形圖像為主,數據量大,非常規類型。當用戶較多時,網絡傳輸繁重,容易造成網絡阻塞,因而要求有足夠帶寬和靈活的傳送技術。
(2)Client/Server、Intranet結構,分布式數據處理GIS系統是一個有機組合的群體,通過網絡將地理上分散、具有自治功能的多個計算機系統互聯,實現信息交換、資源共享和協同工作。支持空間分布性、聯機事務處理、多用戶并發操作,是GIS網絡基本特征。
(3)多媒體數據同步傳輸GIS處理越來越多地涉及聲音、動畫、影視等多媒體數據,因此需要實現時間敏感數據的同步傳輸。
(4)空間操作的復雜性,長型事務處理GIS基于空間數據的操作,例如圖形修改、拓撲關系建立,都要求獨占主機和網絡資源,網絡必須對此提供足夠的支持,而且一旦操作失敗,應具備容錯和恢復等安全機制。
(5)GIS網絡構成復雜,涉及諸多硬件平臺、操作系統、網絡類型的綜合集成GIS硬件平臺從傳統小型機到各種UNIX服務器直至流行的個人工作站,幾乎包括了計算產品的各種類型,還有掃描儀、繪圖儀、數字化儀、硬盤陣列等專用設備; GIS系統必須同時支持UNIX、NT、Windows95等操作系統及Web/Browser應用,其客戶端、服務器、中間件、開發工具等產品種類繁多、性能各異;網絡設備選擇涉及集線器、交換機、路由器、遠程訪問服務器等各個方面;如何從實際出發,對計算資源進行合理選型與配置以發揮最佳效益,是GIS網絡設計的關鍵所在。
根據GIS上述特征,應采取結構化網絡設計方式,進行細致的工作群組劃分和網絡分段,按照應用特點選擇不同的網絡技術,充分發揮各自優勢;使用高性能服務器、交換機以提升網絡主干性能。
由于應用規模和實際需求不同,GIS網絡設計存在較大差別,大體分GIS小型快速共享局域網、中型交換式局域網、大型ATM企業園區網、大型千兆以太企業廣域網四個不同模式。
小型快速共享局域
中型交換式局域網
大型ATM企業園區網
大型千兆以太企業廣域網

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