地理信息系統
地理信息系統既GIS
概念：專門處理地理數據（空間、屬性）的計算機系統，稱為「地理信息系統」，簡稱「GIS」。具有圖形化、可視化等優點，並科學的為人們造福。
② 地理信息系統的應用有哪些
GIS 的應用領域
地理信息系統在最近的30多年內取得了驚人的發展，廣泛應用於資源調查、環境評估、災害預測、國土管理、城市規劃、郵電通訊、交通運輸、軍事公安、水利電力、公共設施管理、農林牧業、統計、商業金融等幾乎所有領域。 (加測繪、應急、石油石化等國民經濟各個領域。)
以下地理信息系統的應用領域分別回答了在各自領域內的作用
◆ 資源管理 (Resource Management)
主要應用於農業和林業領域，解決農業和林業領域各種資源(如土地、森林、草場)分布、分級、統計、制圖等問題。主要回答「定位」和「模式」兩類問題。
◆ 資源配置 (Resource Configuration)
在城市中各種公用設施、救災減災中物資的分配、全國范圍內能源保障、糧食供應等到機構的在各地的配置等都是資源配置問題。GIS在這類應用中的目標是保證資源的最合理配置和發揮最大效益。
◆ 城市規劃和管理 (Urban Planning and Management)
空間規劃是GIS的一個重要應用領域，城市規劃和管理是其中的主要內容。例如，在大規模城市基礎設施建設中如何保證綠地的比例和合理分布、如何保證學校、公共設施、運動場所、服務設施等能夠有最大的服務面(城市資源配置問題)等。
◆ 土地信息系統和地籍管理 (Land Information System and Cadastral Applicaiton)
土地和地籍管理涉及土地使用性質變化、地塊輪廓變化、地籍權屬關系變化等許多內容，藉助GIS技術可以高效、高質量地完成這些工作。
◆ 生態、環境管理與模擬 (Environmental Management and Modeling)
區域生態規劃、環境現狀評價、環境影響評價、污染物削減分配的決策支持、環境與區域可持續發展的決策支持、環保設施的管理、環境規劃等。
◆ 應急響應 (Emergency Response)
解決在發生洪水、戰爭、核事故等重大自然或人為災害時，如何安排最佳的人員撤離路線、並配備相應的運輸和保障設施的問題。
◆ 地學研究與應用 (Application in GeoScience)
地形分析、流域分析、土地利用研究、經濟地理研究、空間決策支持、空間統計分析、制圖等都可以藉助地理信息系統工具完成。
◆ 商業與市場 (Business and Marketing)
商業設施的建立充分考慮其市場潛力。例如大型商場的建立如果不考慮其他商場的分布、待建區周圍居民區的分布和人數，建成之後就可能無法達到預期的市場和服務面。有時甚至商場銷售的品種和市場定位都必須與待建區的人口結構(年 齡構成、性別構成、文化水平)、消費水平等結合起來考慮。地理信息系統的空間分析和資料庫功能可以解決這些問題。房地產開發和銷售過程中也可以利用GIS功能進行決策和分析。
◆ 基礎設施管理 (Facilities Management)
城市的地上地下基礎設施(電信、自來水、道路交通、天然氣管線、排污設施、 電力設施等)廣泛分布於城市的各個角落、且這些設施明顯具有地理參照特徵的。它們的管理、統計、匯總都可以藉助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。
◆ 選址分析 (Site Selecting Analysis)
根據區域地理環境的特點，綜合考慮資源配置、市場潛力、交通條件、地形特徵、環境影響等因素，在區域范圍內選擇最佳位置，是GIS的一個典型應用領域，充分體現了GIS的空間分析功能。
◆ 網路分析 (Network System Analysis)
建立交通網路、地下管線網路等的計算機模型，研究交通流量、進行交通規則、處理地下管線突發事件(爆管、斷路)等應急處理。 警務和醫療救護的路徑優選、車輛導航等也是GIS網路分析應用的實例。
◆ 可視化應用 (Visualization Application)
以數字地形模型為基礎，建立城市、區域、或大型建築工程、著名風景名勝區的三維可視化模型，實現多角度瀏覽，可廣泛應用於宣傳、城市和區域規劃、大型工程管理和模擬、旅遊等領域。
◆ 分布式地理信息應用 (Distributed Geographic Information Application)
隨著網路和Internet技術的發展，運行於Intranet或Internet環境下的地理信息系統應用類型，其目標是實現地理信息的分布式存儲和信息共享，以及遠程空間導航等。
③ 地理信息系統和數字地球的區別是
地理信息系統是某一個專業方面的，如：交通系統、警務系統、房產系統等等；數字地球現在叫數字城市，是一個平台，基於基礎地理信息（數字地圖等）的城市平台，可以把其他專業的數據載入到平台上，公開可以公開的部分，聯系可以鏈接的部分，形成整體的綜合應用模式。
兩者的主要區別是：
1、地理信息系統是一種特定的十分重要的空間信息系統。它是在計算機硬、軟體系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行採集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。
2、「數字地球」是一個地球的數字模型，它是利用數字技術和方法將地球及其上的活動和環境的時空變化數據,按地球的坐標加以整理，存入全球分布的計算機中，構成一個全球的數字模型，在高速網路上進行快速流通，這樣就可以使人們快速、直觀完整地了解我們所在的這顆星球。「數字地球」將最大限度地為人類的可持續發展和社會進步以及國民經濟建設提供高質量的服務。
(3)地理信息系統擴展閱讀：
隨著"數字地球"這一概念的提出和人們對它的認識的不斷加深，從二維向多維動態以及網路方向發展是地理信息系統發展的主要方向，也是地理信息系統理論發展和諸多領域的迫切需要如資源、環境、城市等。
在技術發展方面，一個發展是基於Client/Server結構，即用戶可在其終端上調用在伺服器上的數據和程序。另一個發展是通過互聯網路發展Internet GIS或Web-GIS，可以實現遠程尋找所需要的各種地理空間數據，包括圖形和圖像。
而且可以進行各種地理空間分析，這種發展是通過現代通訊技術使GIS進一步與信息高速公路相接軌。另一個發展方向，則是數據挖掘（Data Mining），從空間資料庫中自動發現知識，用來支持遙感解譯自動化和GIS空間分析的智能化。
④ 地理信息與地理信息系統
地理信息是有關地理實體的性質、特徵和運動狀態的表徵，它是對表徵地理特徵與地理現象之間的地理數據的解釋。地理數據包括空間位置、屬性特徵及時域特徵三部分。空間位置數據描述地物所在位置; 屬性特徵數據是屬於一定地物，且描述其特徵的定性或定量指標; 時域特徵數據是指地理數據採集或地理現象發生的時段/時刻 ( 如在礦井瓦斯監控系統中，如瓦斯濃度、巷道風速、井下壓力隨時間變化等) ( 劉橋喜等，2004) 。空間位置、屬性特徵及時域特徵是地理空間分析的三個基本要素。
地理信息系統是融計算機圖形和資料庫於一體，對空間數據進行採集、存儲、更新、分析、輸出等處理的工具。地理信息系統的資料庫包括空間數據 ( 又稱圖形數據) 和屬性數據兩部分，空間數據主要負責點 ( point) 、線 ( line，arc) 、面 ( surface) 等圖形實體的管理，而各類圖形實體的屬性管理則由 SQLServer，Oracle 等資料庫來承擔。事實上，人類對地球三維空間中任意實體的表達，應該是圖形和屬性的並集，這樣，才能對物體進行較為精確的描述。所以，只有地理信息系統才能對空間目標進行有效的描述 ( 石磊等，2005) 。
地理信息系統是集計算機科學、地理學、測繪遙感學、環境科學、城市科學、空間科學、信息科學和管理科學為一體的新興邊緣科學。GIS 把這些技術與學科有機地融合在一起，並與不同數據源的空間和非空間數據相結合，通過空間操作和模型分析，提供對規劃、管理和決策有用的信息產品 ( 劉鐵民等，2004) 。
地理信息系統 ( GIS) 與管理信息系統 ( Manger Information System，MIS，如礦井巷道檢索系統、通風管理系統等) 的主要區別在於: GIS 要對圖形資料庫和屬性資料庫共同管理、分析和應用，GIS 的軟硬體設備要復雜、系統功能要強; 而 MIS 則是只有屬性資料庫的管理，即使存儲了圖形，也是以文件形式管理，圖形要素不能分解、查詢，沒有拓撲關系。如圖 2. 3 所示，有一張煤層區域地質圖，在計算機中沒有存儲圖形，只存儲了右邊的列表。
圖 2. 3 煤層區域圖信息
圖 2. 3 中數據是按矩陣排列，一行稱為一個 「記錄」，一列是同類項稱為一個 「域」，每一行代表一個獨立的礦井單元所具有的屬性。查詢時可以做邏輯運算，不受域和記錄個數的限制。例如，可以檢索煤層厚度大於 4m，瓦斯含量大於 15m3/ t 的礦井，查詢結果為林北礦，安東礦和洪陽 2 井。這里雖然管理的是礦井資源信息，但沒有反映空間結構( 與地理位置無關) ，因而該系統仍屬於 MIS 的類型。
地理信息系統和地圖資料庫雖然都有空間查詢、分析和檢索功能，但是地圖資料庫不可能像 GIS 那樣去綜合圖形數據和屬性數據進行深層次的空間分析，提供輔助決策的信息。
地理信息系統與計算機輔助制圖系統 ( CAD) 的共同特點是二者都有參考系統，都能描述圖形數據，但 CAD 圖形功能較強，屬性庫功能相對要弱 ( 劉鐵民等，2004) 。相對而言，GIS 完善了上述各種系統存在的不足。實現數據輸入、存儲、編輯，操作運算，數據查詢、檢索，應用分析，數據顯示，結果輸出等功能。其他各種功能，下述各章還會進行詳細介紹。
⑤ 地理信息系統
在農用地分等中需要對地塊（圖斑）進行空間定位、面積測算、類型調查以及權屬確認等，圖件是輔助農用地分等最重要的技術手段，這些圖件包括土壤圖、地形圖、土地利用現狀圖、坡度圖等。這些圖件如果採用手工方式繪制，操作起來費時費力，更新時也極其不方便。採用GIS技術可以輕松地完成這些工作。GIS技術在農用地分等中的應用貫穿於工作的整個過程。該工作實質上是針對農用地這一特定空間對象所做的多因素疊加綜合分析，以及基於此分析的進一步數據挖掘。在農用地分等中，GIS技術主要應用在以下幾個方面。
（一）資料庫建設
1.數據採集、檢驗與編輯
主要用於獲取數據，保證農用地分等工作中的數據在內容與空間上的完整性、數據值邏輯上的一致性等。而這一過程的工作量超過全部分等工作量的一半。該過程主要採用自動化掃描輸入與遙感數據集成的方法，掃描後的數據進行自動化編輯與處理後成為工作的基礎數據（底圖）。
2.數據處理
農用地分等工作中，數據的初步處理主要包括數據格式化、轉換和綜合。由於各地採用的專業軟體不同，在開始工作前必須對各種來源的數據進行數據格式、坐標系統和比例尺的統一，使之滿足農用地分等工作的具體要求，同時為分等成果數據的共享打下基礎。數據的格式化是指不同數據結構之間的轉化；數據比例尺的變換涉及數據比例尺縮放、平移、旋轉等方面，其中最為重要的是投影變換；數據綜合包括數據平滑、特徵集結等。
3.數據的存儲與組織
這一部分工作在農用地分等工作中表現為空間數據與屬性數據的對接，是一個數據集成的過程，也是建立分等資料庫的關鍵步驟，涉及空間數據和屬性數據的組織。在地理數據組織與管理中，最為關鍵的是如何將空間數據與屬性數據融合為一體。採用GIS軟體系統將二者分開存儲，通過唯一標識碼（單元編碼）連接起來。
以上部分構建了分等資料庫，是農用地分等工作開展的前提和基礎。而在農用地分等過程中同樣應用了GIS技術，主要表現為採用GIS技術的空間分析技術提取和傳輸空間信息。
（二）在分等計算過程及省級匯總中的應用
1.空間疊加
農用地分等中同一個圖斑受多種因素（主要表現為10個分等因素，涉及土壤圖、地形圖、坡度圖、水文圖等圖件疊加）覆蓋，需要採用疊置分析方法，按照面積或者中心權重進行運算。通過疊置分析將同一地區、同一比例尺的數據層進行疊置，生成一個新的數據層（含有分等相關屬性的圖層），實現了各個圖斑具有多重屬性和各疊置層目標屬性的統計計算。
2.緩沖分析
在因素量化的過程中大量採用了緩沖區分析方法計算確定某一因素的影響范圍。將點、線、面等因素，根據各自的衰減方式計算得出緩沖區多邊形，採用疊置分析的方法將分值賦予各個圖斑。這是GIS重要的和基本的空間分析功能之一。
3.空間分析與計算
在實現三級分等成果的聯動追溯查詢中還使用了包括泰森多邊形分析在內的多種分析方法，解決市級圖斑與縣級圖斑、省級圖斑與市級圖斑的一對多關系。泰森多邊形可用於定性分析、統計分析、鄰近分析等。如用離散點的性質來描述泰森多邊形區域的性質；用離散點的數據來計算泰森多邊形的數據；判斷一個離散點與其他離散點相鄰時，可根據泰森多邊形直接得出。
4.地形分析
主要是利用等高線內插生成DEM或DTM模型描述地表起伏狀況，用於提取各種地形參數，如坡度、坡向等數據。
（三）在資料庫管理信息系統中的應用
1.用戶管理
用戶管理主要指用戶的添加、刪除和用戶屬性的編輯。該程序是系統安全運行的重要保證。通過菜單或工具欄，用戶可以進行關聯查詢，通過省或市的數據查詢縣級數據，或者通過市、縣的數據查詢該數據相對應的省、市數據；還可查詢匯總圖中的某個分等單元是由工作底圖中的哪些分等單元綜合而成。
2.綜合查詢
綜合查詢指對圖形數據和屬性數據的提取和顯示，主要有單目標查詢、多目標查詢和條件查詢。單目標查詢指通過滑鼠選擇某個分等單元，以查看其所有的屬性。多目標查詢指由多邊形框選擇多個分等單元，然後在列表中查看每個分等單元的屬性。條件查詢指使用界面提供的SQL語句編輯工具生成一個SQL條件語句，然後根據它來查找與條件相符合的目標，並把他們突出顯示。
3.空間量算
空間量算包括空間位置、長度、面積的度量和圖層的管理。圖層管理包括圖層的添加和刪除、圖層的移動、圖層數據的表現形式和圖形信息的提示方式。
4.圖形操作
對圖形的操作主要指對圖形的瀏覽，主要有縮放、漫遊、全圖顯示、導航圖的顯示、分等單元的突出顯示、前景色及背景色的設置以及圖層的分色顯示。
5.數據分析
數據分析主要指數據的統計和分析。數據可以是當前的選擇集，也可以是某個圖層的全部對象。選擇分類的欄位，如鎮、自然質量等，可對選擇統計的對象進行和、最大值、最小值、計數等的統計，並以表的形式表達出來。
6.文件操作
文件操作主要是外部數據的輸入和輸出。主要分為兩個方面，即所有圖層的基本信息（包括圖層的名稱、類型、保存的路徑等）導入工作環境和各圖層文件的生成。圖層信息的入庫通過程序代碼自動錄入。
⑥ 地理信息系統具有哪些特徵
1、公共的地理定位基礎。
2、具有採集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力。
3、系統以分析模型驅動，具有極強的空間綜合分析和動態預測能力，並能產生高層次的地理信息。
4、以地理研究和地理決策為目的，是一個人機互動式的空間決策支持系統。
(6)地理信息系統擴展閱讀：
地理信息系統已經廣泛的應用在不同的領域，是用於輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數據的計算機系統，隨著GIS的發展，也有稱GIS為「地理信息科學」，近年來，也有稱GIS為"地理信息服務"。
GIS是一種基於計算機的工具，它可以對空間信息進行分析和處理。 GIS技術把地圖這種獨特的視覺化效果和地理分析功能與一般的資料庫操作集成在一起。
國外地理信息系統研究時間較長，已經形成相對成熟的產業，美國、日本、德國、加拿大等有許多地理信息系統的高科技企業。我國地理信息系統產業發展時間比較短，雖然也有一些高科技企業，但規模比較小，許多科研成果有待走出實驗室，所以公眾對其認知度還不高。
⑦ 地理信息系統
地理信息系統（GIS）出現於20世紀60年代。它作為地學領域專家的有力工具受到越來越普遍的關注，開始在多個領域得到應用。
GIS是對地球空間數據進行採集、存儲、檢索、分析、建模和表示的計算機系統。它不僅可以管理數字和文字（屬性）信息，而且可以管理空間信息（圖形），並能提供各種空間分析的方法，對多種不同的空間信息進行綜合分析解釋，解決空間實體之間的相互關系，分析在一定地理區域內發生的各種現象和過程。GIS為地質學家提供了在計算機輔助下對地質、地理、地球物理、地球化學和遙感等多源信息進行綜合分析和解釋的有力工具。由於GIS具有互動式處理能力和快速運算能力，通過反復嘗試，使地質學家能夠比較容易地完善自己的知識模型。
GIS按其研究開發的目的可以分為國家基礎地理信息系統、城市地理信息系統和企業地理信息系統等等；按其研究開發針對的范圍可分為全球的、區域的和局部的地理信息系統；按其時空模型可分為二維（位置模型）、三維（位置模型＋數字高程模型）和四維（三維＋時間模型）地理信息系統或動態地理信息系統。
除了軟體和硬體外，數據是地理信息系統的關鍵。GIS獲取數據的主要手段有GPS（Global Positioning System：全球定位系統）、DTS（數字全站儀）、DPS（數字攝影測量系統）和RS（遙感技術）。
GIS於20世紀80年代中期開始在地學界得到應用。美國地質調查局在1985年建立了GIS實驗室，鼓勵專業人員應用新技術。僅僅幾年時間在基礎地質、環境與災害、礦產資源評價和區域地質調查方面的信息管理項目即達幾十個。
GIS在地學中的應用前景很廣。信息經GIS分析處理，可繪出用常規測繪難以到達的地區如戈壁、沙漠、高原、雪山等的地形圖。目前GIS在地學中的應用主要包括：
（1）地質找礦及礦產資源預測評價
德國發射的SPOT衛星主要用於石油、天然氣及其他礦產的調查。它可對地貌進行立體觀測，產生高解析度、高精度的圖像。使用該圖像，在前期勘探階段能准確、迅速查明地形、地表露頭、岩性組合和覆蓋區地下構造的基本形態。
（2）國土資源管理
我國於1990年利用GIS建立了1:100萬全國國土資源信息系統和1:400萬全國自然資源綜合開發決策信息系統及某些省、市、縣的國土規劃與管理信息系統，用於國家與區域的經濟建設和規劃。
（3）自然災害的評估與防治
我國於1990年建立了洪水險情預報系統。在1991年我國江淮地區發生的特大洪災和1994年閩江和珠江流域等地發生的大洪災中，太湖流域的1:25萬GIS信息系統和1:20萬GIS土地規劃信息庫結合遙感圖像分別對洪水進行了監測，對災情進行了准確的評估，使洪災損失降到了最低限度。日本應用GIS分析1995年大阪神戶地震引起的滑坡也是一個突出的例子。
在抗震設防區劃和抗震防災規劃方面，利用GIS編制的抗震防災規劃具有應用方便、資料實用性強和能夠實現資源共享等特點。
（4）建立地學信息庫和編制地學圖件
目前，不少國家，如美國、德國、法國、加拿大和中國等均已利用GIS進行了這方面工作。