以地理研究和地理决策为目的,是一个人机交互式的空间决策支持系统。
实现方法 编辑
信息来源
如果能将你所在州的降雨和你所在县上空的照片联系起来,就可以判断出哪块湿地在一年的某些时候会干涸。一个GIS系统就能够进行这样的分析,它能够将不同来源的信息以不同的形式应用。对于源数据的基本要求是确定变量的位置。位置可能由经度、纬度和海拔的x,y,z坐标来标注,或是由其他地理编码系统**ZIP码,又或是高速公路英里标志来表示。任何可以定位存放的变量都能被反馈到GIS。一些政府机构和非政府组织正在生产制作能够直接访问GIS的计算机数据库。可以将地图中不同类型的数据格式输入GIS。GIS系统同时能将不是地图形式的数字信息转换可识别利用的形式。例如,通过分析由遥感生成的数字卫星图像,可以生成一个与地图类似的有关植被覆盖的数字信息层。
同样,人口调查或水文表格数据也可在GIS系统中被转换成作为主题信息层的地图形式。
资料展现
GIS数据以数字数据的形式表现了现实世界客观对象(公路、土地利用、海拔)。 现实世界客观对象可被划分为二个抽象概念: 离散对象(如房屋) 和连续的对象领域(如降雨量或海拔)。这二种抽象体在GIS系统中存储数据主要的二种方法为:栅格(网格)和矢量。
栅格(网格)数据由存放唯一值存储单元的行和列组成。它与栅格(网格)图像是类似的,除了使用合适(略),各个单元记录的数值也可能是一个分类组(例如土地使用状况)、一个连续的值(例如降雨量)或是当数据(略)。栅格数据集的分辨率取决于地面单位的网格宽度。通常存储单元代表地面的方形区域,但也可以用来代表其它形状。栅格数据既可以用来代表一块区域,也可以用来表示一个实物。
矢量数(略)(一系列点坐标),或是面(形状决定于线)来表现客观对象。例如,在住房细分中以多边形来代表物产边界,以点来精确表示位置。矢量同样可以用来表示具有连续变化性的领域。利用等高线和不规则三角形格网(TIN)来表示海拔或其他连续变化的值。TIN的记录对于这些连接成一个由三角形构成的不规则网格的点进行评估。三角形所在的面代表地形表面。
利用栅格或矢量数据模型来表达现实既有优点也有缺点。栅格数据(略),而矢量格式只在需要的地方存储数据,这就使得前者所需的存储的空间大于后者。对于栅格数据(略),而对于矢量数据来说要困难得多。矢量数据可以像在传统地图上的矢量图形一样被显示出来,而栅格数据在以图象显示时显示对象的边界将呈现模糊状。
除了以几何向量坐标或是栅格单元位置来表达的空间数据外,另外的非(略)。在矢(略),这些附加数据为客观对象的属性。例如,一个森林**的多边形可能包含一个标识符值及有关树木种类的信息。在栅格数据中单元值可存储属性信息,但同样可以作为与其他表格中记录相关的标识符。
资料采集
数据采集 向系统内输入数据 它占据了GIS从业者的大部分时间。有多种方法向GIS中输入数据,在其中它以数字(略)。
印在纸或聚酯薄膜地图上的现有数据(略)产生向量数据作为操作符轨迹点、线和多边形的边界。扫描地图可以产生能被进一步处理生成向量数据的光栅数据。
测量数据可以从测量器械上的数字数据收集系统中被直接输(略)得到的位置,也可以(略)。遥感数据同样(略),并由附在平台上的多个传感器组成。传感器包括摄像机、数字扫描仪和激光雷达,而平台则通常由航空器和卫星构成。 大部分数字数据来源于图片判读和航空照片。软拷贝工作站用来数字化直接从数字图像的立体象对中得到的特征。这些系统允许数据以二维或三维捕捉,它们的海拔直接从用照相测量法原理的立体象对中测量得到。现今,模拟航空(略),但随着高质量的数字摄像机越来越便宜,这一步也就可被省略了。 卫星遥感提供了空间数据的另一个重要来源。这里卫星使用不同的传感器包来被动地测量从主动传感器如雷达发射出去的电磁波频谱或无线电波的部分的反射系数。遥感收集可以进一步处理来标识感兴趣的对象和类例如土地覆盖的光栅数据。
除了收集和输入空间数据之外,属性数据也要输入到GIS中。对于向量数据,这包括关于在系统中的对象的附加信息。
输入数(略),通常还要编辑,来消除错误,或进一步处理。对于向量数据必须要 拓扑正确 才能进行一些高级分析。**说,在公路网中,线必须与交叉点处的结点相连。像反冲或过冲的错误也必须消除。对于扫描的地图,源地图上的污点可能需要从生成的光栅中消除。例如,污物的斑点可能会把两条本不该相连的线连在一起。
资料操作
GIS可以执行数据重构来把数据转换成不同的格式。例如,GIS可以通过在具有相同分类的所有单元周围生成线,同时决(略),如邻接和包含,来将卫星图像转换成向量结构。
由于数字数据以不同的方法收集和存储,两种数据源可能会不完全兼容。因此G(略)。
系统转换
财产所有权地图与土壤分布图可能以不同的比例尺显示数据。GIS中的地图数据必须能被操作以(略)字数据被分析前,它们可能得经过其它一些将它们整合进GIS的处理,**,投影与坐标变换。 地球可以用多种模型来表示,对于地球表面(略),各个模型都可能给出一套不同的坐标(如纬度,经度,海拔)。最简单的模型是假定地球是一个理想的球体。随着地球的更(略),地球的模型也变得越来越复杂,越来越精确。事实上,有些模型应用于地球的不同区域以提供更高的精确度(如北(略),****-NAD83-只适合在美国使用,而在欧洲却不适用)。
投影是制作地图的基础部分,它是从地球的一种模型中转换信息的数学方法,它将三维的弯曲表面转换成二维的媒介(**(略))。不同类型的地图要采用不同的投影系统,因为每种投影系统有其自身的合适的用途。**一种可以精确反映大陆形状的投影会歪曲大陆的相对尺寸(翻译的是英文的维基百科)
空间分析
空间分析能力是GIS的主要功能,也是GIS与计算机制图软件相区别的主要特征。空间分析是从空间物体的空间位置、联系等方面去研究空间事物,以及对空间事物(略)。一般地讲,它只回答What(是什么?)、Where(在哪里?)、How(怎么样?)等问题,但并不(能)回答Why(为什么?)。空间分析需要复杂的数学工具,其中最主要的是空间统计学、图论、拓扑学、计算几何等,其主要任务是对空间构成进行描述和分析,以达到获取、描述和认知空间数据;理解和解释地理图案的背景过程;空间过程的模拟和预测;调控地理空间上发生的事件等目的。
空间分析技术与许多学科有联系,地理学、经济学、区域科学、大气、 地球物理、水文等专门学科为其提供知识和机理。
除了GIS软件捆绑空间分析模块外,也有一些专用的空间分析软件,如GISLIB、SIM、PPA、Fragstats等。
建模系统
数据建模
将湿地地图与在机场、电视台和学校等不同地方记录的降雨量关联起来是很困难的。然而,GIS能够描述 地表、地下和大气的二维三维特征。
例如,GIS能够将反映降雨量的雨量线迅速制图。
这样的图称为雨量线图。通过有限数量的(略),这样的方(略)。 一张二维雨量线图可以和GIS中相同区域的其它图层进行叠加分析。
拓扑建模
在过去的35年,在湿地边上有没有任何加油站或工厂经营过?有没有任何满足在2英里内且高出湿地的条件的这类设施?GIS可以识别并分析这种在数字化空间数据中的这种空间关系。这些拓扑关系允许进行复杂的空间建模和分析。地理实体间的拓扑关系包括连接(什么(略))、包含(什么在什么之中)、还有邻近(两者之间的远近)。
网络建模
如果所有在湿地附近的工厂同时向河中排放化学物质,那么排入湿地的污染物的数量要多久就能达到破坏环境的数量?GIS能模拟出污染物沿线性网络(河流)的扩散的路径。诸如坡度、速度限值、管道(略)通常用于交通规划、水文建模和地下管网建模。
GIS
地理信息只是一堆数字纪录,需要有合适的软(略),地理信息数据(略),亦有赖合适软件的帮助,把地理数据信息化。(略)RI及Mapinfo所垄断,但他们亦能够提供一套整全的地理资讯系统,以供客户使用。政府及军方机构往往用到特别打造的软件,例如开源的GRASS或其他专门的系统,以配合(略)。虽然现时有不少自由的阅览GIS资料的工具,一般大众可以轻易取得的地理信息,还得依靠Google Earth或微软的Virtual Earth之类的系统。这些系(略),例如:你可以清楚(略),但却不能看得清楚一条位于首尔江南区的大街。
互联网连结编程界面
在互联网服务普及的今天,不少地理资讯系统都提供编程界面,让用户通过这些界面及其系统建立各自的地理资讯信息页面。这些(略),有利用VBA或JavaScript的。让用户很容易就可以提供卫星图片或地图的连结页面,甚至加上行车路线或地理位置等信息。
移动GIS
通过与流动装置的结合,地理资讯系统可以为用户提供即时的地理信息。一般汽车(略)(GPS)和地理资讯系统 (GIS)的复合系统;在香港曾经很流行的地图王,则是一套可以安装在PDA或手提电话上的即时地图系统。
汽车导航系统是地理资讯系统的一个特例,它除了一般的地理资讯系统的内容以外,还包括了各条道路的行车及相关信息的数据库。这个数据库利用矢量表示行车的路线、方向、路段等信息,又利用网络拓扑的概念来决定最佳行走路线。地理数据文件(GDF)是为导航系统描述地图数据的ISO标准。汽车导航系统组合了地图匹配、GPS定位和来计算车辆的位置。地图**数据库也用于航迹规划、导航,并可能还有主动(略)(Location Based Services, LBS)等高级功能。汽车导航系统的数据库应用了地图**数据库管理。
RTK
移动定位系统,精确定位误差厘米级。
开源软件 编辑
gvSIG是一个基于JAVA的桌面地理信息系统,同时也是开发地理资讯系统一个强有力的工具。它包含许多功能如空间数据分析,地图编辑,Map设计等。gvSIG得到了西班牙一些政府和公司的参与并基于GN(略)和Linux平台之上。gvSIG支持其它GIS系统(略)pef(略)ML, GML等)。gvSIG遵循OGC (Open Geospatial Consortium)标准(略)数据。
开发工具 编辑
组件式工具
组件式GIS开发工具是计算机技术发展的产物,代表了GIS开发的发展方向。它不仅有标准的开发平台和简单易用的标准接口,还可以实现自由、灵活的重组。组件式GIS开发工具的核心技术是微软的组件对象模型(COM)技术,新一代组件式GIS开发工具多是采用ActiveX控件技术实现的。比较常见的组件式GIS开发工具有:Tat(略)Kernel、ThinkGeo公司的Map Suite GIS、Intergraph 公司推出的G(略),ESRI(略),GEOCONCEPT集团推出的Geoconcept Devel(略) Kits等。
优势:在无缝集成和灵活性方面优势明显。GIS开(略),只要熟悉基于(略),了解控件的属性、方法和事件,就可以实现GIS系统开发了。
集成式工具
集成式GIS开发工具意思是集合了各种功能模块的GIS开发包。比较常见的有:ESRI公司推出的ArcGIS、MapInfo(略)oconcept等。
优势:各项功能已形成独立的完整系统,提供了强大的数据输入输出功能、空间分析功能、良好的图形平台和可靠性能,缺点是(略),并且难于与其它应用系统集成。
模块式工具
模块式GIS开发工具是把GIS系统按功能分成一些模块来运行。比较常见的有:(略)
优势:开发的GIS系统具有较强的针对性,便于(略)。
网络工具
WebGIS是指基于Internet平台的GIS地理信息系统,是利用网络技术来扩展和完善GIS地理信息系统的新技术。Web(略),不过已经有很多公司推出了WebGIS开发工具,TatukGIS公司的Internet Server (IS)、 ThinkGeo公司的Map Suite Web Edition、MapInfo公司的MapInfo ProSever、I(略)a Web Map(略)In(略) Server(GCIS)等。
优势:开发的GIS系统具有良好的可扩展性和跨平台特性,使GIS真正实现大众化。
发展空间
许多学科受(略)。活跃的地理信息系统市场导致了GIS组件的硬件和软件的低成本和持续改进。(略)企业和产业等方面更广泛的应用,应用包括房地产、公共卫生、犯罪地图、国防、可持续发展、自然**、景观建筑、考古学、社区规划、运输和物流。地理信息系统也分化出定位服务(LBS)。LBS使用GPS(略)餐厅,(略)),移动设备(朋友,孩子,一辆警车)或回传他们的位置到一个中央服务器显示或作其他处理。随着GPS功能与日益强大的移动电子(手机、pad、笔记本电脑)整合,这些服务继续发展。
普适品牌
早些年,Es(略)用地理设计美化生活、将地理知识人人共享 的理念。时至如今,Esri已经把这个理念深深融入的其最新发布的ArcGIS 10.1。ArcGIS 10.1将空间信息技术普适化,未来将会深入到(略)。
普适的GIS 使束之高阁的GIS从专业人员逐步走向大众, ArcGIS10.1彻底架起了端到云的桥梁,使得空间信息的创造者与使用者紧密连接,通过ArcMap、Portal for ArcGIS、云中ArcGIS Server及移动终端上ArcGIS的App,每个人都可以成为空间信息的分享者和使用者,从而满足大众的各种需求。
近两年,行业普遍认为GIS将朝着专业化、普适化、智能化方向发展,普适的GIS无疑将引领地理信息产业未来的发展。(略)信息服务,提高(略),增强社会关联,具有很强的主动交互和自然交互特点,给人们的生活带来便捷、简单、快速的信息应用,且具(略),是GIS行业重要的发展趋势之一。
未来的GIS将会是普适化的GIS,任何人都可以用,在任何的地方,拿着任何的终端都可以访问GIS服务,而且不局限在专业的终端上,让普通用户都可以通过多媒介进行访问。这也得益于云计(略),让用户的更多需求都能够非常轻松的实现。在普(略),我们要做的是为大家创造一个GIS的环境,需要把我们的知识和经验用地图的方式来表达,让用户非常方便的获得地图数据。
随着云计算、物联网、移动终端等新技术的快速发展,未来的GIS将会是普适化的GIS,用户日益多样的需求将能够得以轻松解决。无论任何人都可以使用,无论在任何的地方,无论拿着任何的终端都可以访问GIS服务,而不再局限于专业终端上,让普通用户都可以通过多重媒介进行访问。
OGC标准
开放地理联合会是一个参与一致进程以开发公开地理处理规格的384家公司、政府机构、大学和个人组成的国际行业联合会。由OpenGIS规格定义的开放接口和协议,支持可互操作的解决方案,网络、无线和定(略)。让复杂的空间信息和服务在各种应用可以被授权技术开发人员使用。开放地理联合会协议包括网络地图服务WMS和网络功能服务WFS。 地理信息系统由OGC产品(略)信息系(略)。 兼容的产品是符合OpenGIS规范的软件产品。当一个产品经过测试,并通过OGC测试项目证明是兼容的,这个产品就在这个地点上自动注册为 兼容 。 现实软件产品,即实现OpenGIS规格但还没有通过兼容测试的软件产品。合规测试不可作用于所有的规格。开发者可以注册他们的产品为实施草案或经核准的规范,而OGC有权审查和确认每个条目。
WEB地图
近些年,地图应用爆炸性的蔓延于网站,如谷歌地图和Bing地图。这些网站使公众获取了大量的地理数据。 他们中(略),公布了API使得用户能够创建自定义的应用。这些工具包一般提供街道地图,天线/卫星图像、地理编码、搜索和路由的功能。 其他出版网络上的地理信息的应用包括Cadcorp的GeognoSIS,ESRI的A(略),谷歌融合表和开源的替代品MapServer,Mapnik和GeoServer。
全球气候变化预测
地图通(略)。地理信息系统技术,作为一个扩展的地图科学,提高了工作效率和传统地图的分析能力。当科学界识别影(略),地理信息系统技术正在成为一个理解环境随时间变化的影响基本的工具。地理信息系统技术使各种来源的资料能够与现有地图和来自地球观测卫星的最新信息随着气候变化模型的输出结合。这可以在复杂的自然系统帮助了解气候变化带来的影响。其中一个(略)。 一个地理信息系统的结合卫星图像的地图(略)果给非科学工作者也是非常重要的。
语义学
万维网联盟的语义网运动中出现的工具和技术被证明在信息系统的数据集成问题中十分有用。相应地,这种技术已被提议作为一种促进GIS应用之(略)
本体是这种语义方法的关键组成部分,因为它们遵循一个在特定领域的概念和关系下被机器可读的正式规范。反过来,这使得地理信息系统专注于一个的数据的意义,而不是它的语法或结构。临时本体是在GIS应用领域开发的,例如由英(略)体开发得水文本体论。此外,简单的本体和语义元数据标准正在由万维(略)
社会应用
随着GIS在决策中的普及,学者们已经开始审议地理信息系统的社会影响。有人认为 ,地理信息的生产、分配、利用和表述的很大程度上与社会环境有关。其他相关议题包括版权、隐私和审查的讨论。较为乐观的GIS社会应用是将它作为一个公众参与的工具来应用。
测绘地理信息发展 十二五 总体(略)
国家测绘地理信息局日前印发了《测绘地理信息发展 十二五 总体规划纲要》,目标是到****年,建成数字中国地理空间框架和信息化测绘体系。规划还提出,争取把地理信息产业纳入国家战略性**产业规划。
统计显示,截至 十一五 末,我国地(略)十二五 末,这一数字有望突破****亿元。倍增的规模(略)。
推进地理信息**整合
规划提出,要加快推进地理信息**整合和数字城市建设。据统计, 十一五 期间,我国数字城市建设试点和推广城市已达130个。国家测绘地理信息局副局长王春峰表示, 十二五 期间将在全国全面推进数字城市建设,力争完成全部333个地级市和部分有条件的县级市的数字城市建设。
国家测(略),进一步加快数字城市建设步伐,力争在****年完成100个以上(略)国2/3以上的地级城市。业内人士指出,基于这样的建设速度,未来3-5年,数字化城市管(略)。
值得注意的是, 十一五 末,公众版国家(略) 天地图 开通并产生重要影响。规划提出, 十二五 期间将 天地图 服务功能延伸到省级和市级,并加大 天地图 推广应用工作力度,将其打造成为互联网内容服务的中国自主品牌。
争取纳入(略)
规划还表示将继续完善产业发展政策,争取把地理信息产业纳入国家战略性**产业规划。鼓励地理信息企(略),推动企业自主创新产品在政府投资项目中的应用,努力实现重大测绘工程中国产装备使用比例超过50%。
规划还提出,要深入挖掘基于位置的地理信息服务等方面的市场潜力,大幅度提高地理信息服务业务覆盖范围和市场盈利水平。其中包括加大地理信息技术与有关技术的集成应用,培育新的经济增长点。加大地理信息技术和位置服务产品在电子商务、电子政务、智能交通、现代物流等方面的应用;开发基于地理信息的电子游戏产品、地理信息电视频道以及基于物联网的位置服务产品等。
分析人士指出,随着多项引导性政策的出台,地理信息产业链上下游企业将迎来巨大的市场机遇。
巡更应用
地理信息系统(GeographicInformationSystem),简称GIS系统。它是在(略),对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。GIS通常和GPS结合使用。对于大范围的、露天的巡更巡检,巡更人员手持GPS巡检器,实时接收GPS卫星定位消息(时间(略)),并按预先设定的时间间隔自动发送或者在特定地点手动发送定位信息到无线通讯前置机。无线通讯前置机在收到定位信息后将数据传输到管理系统平台,系统软件采用GIS电子地图技术,动态显示和回放巡检轨迹,交由GIS分析可得该巡逻点的详细信息。
专业设置
培养目标
本专业培养具备地理信息系统与地图学的基本知识、基本技能,能在科(略),能在城市、区域、**、环境、交通、人口、住房、土地、基础(略)
培养要求
本专业学生主要学习地理信息系(略)研究和技术开发方面的科学思维和科学实验训练,具有较好的科学素养,具有地理信息系统研究、设计与开发的基本技能及初步的教学、研究、开发和管理能力。
知识能力
1、掌握(略)
2、掌握地理信息系统和地图学的基本理论、基本知识和基本实验技能,以及地理信息系统技术开发的基本原理和基本力法;
3、了解相邻专业如地理学、**环境与城乡规划管理、测绘工程等的一般原理和方法;
4、了解国家科学技术政策、知识产权、可持续发展战略等有关政策和法规;
5、了解地理信息系统的理论前沿、应用前景和最新发展动态,以及地理信息系统产业发展状况;
6、掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术(略)实验结果,撰写论文,参与学术交流的能力。
主干学科
地理学、(略)。
主要课程
自然地理学、人文地理学、经济地理学、地图学、遥感技术、数据库技术、地理信息系统原理、地理信息系统设计与应用等。
实践教学
普通物理实验、自然地理实习、测量学实习、地图学实习、GIS原理实验、空间数据库设计、空间分析课程设计、GIS项目开发与设计、数字图像处理实验、遥感技术与方法实验等。根据课程要求,最好从一年级时便安排教学实习,也可(略)。包括室内与野(略),一般安排10--20周。