地理信息系统
地理信息系统既GIS
概念：专门处理地理数据（空间、属性）的计算机系统，称为“地理信息系统”，简称“GIS”。具有图形化、可视化等优点，并科学的为人们造福。
② 地理信息系统的应用有哪些
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、邮电通讯、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。 (加测绘、应急、石油石化等国民经济各个领域。)
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
◆ 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。主要回答“定位”和“模式”两类问题。
◆ 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。
◆ 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。
◆ 土地信息系统和地籍管理 (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。
◆ 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。
◆ 应急响应 (Emergency Response)
解决在发生洪水、战争、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。
◆ 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。
◆ 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。
◆ 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。
◆ 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。
◆ 网络分析 (Network 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。
◆ 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。
◆ 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。
③ 地理信息系统和数字地球的区别是
地理信息系统是某一个专业方面的，如：交通系统、警务系统、房产系统等等；数字地球现在叫数字城市，是一个平台，基于基础地理信息（数字地图等）的城市平台，可以把其他专业的数据加载到平台上，公开可以公开的部分，联系可以链接的部分，形成整体的综合应用模式。
两者的主要区别是：
1、地理信息系统是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，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、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
2、“数字地球”是一个地球的数字模型，它是利用数字技术和方法将地球及其上的活动和环境的时空变化数据,按地球的坐标加以整理，存入全球分布的计算机中，构成一个全球的数字模型，在高速网络上进行快速流通，这样就可以使人们快速、直观完整地了解我们所在的这颗星球。“数字地球”将最大限度地为人类的可持续发展和社会进步以及国民经济建设提供高质量的服务。
(3)地理信息系统扩展阅读：
随着"数字地球"这一概念的提出和人们对它的认识的不断加深，从二维向多维动态以及网络方向发展是地理信息系统发展的主要方向，也是地理信息系统理论发展和诸多领域的迫切需要如资源、环境、城市等。
在技术发展方面，一个发展是基于Client/Server结构，即用户可在其终端上调用在服务器上的数据和程序。另一个发展是通过互联网络发展Internet GIS或Web-GIS，可以实现远程寻找所需要的各种地理空间数据，包括图形和图像。
而且可以进行各种地理空间分析，这种发展是通过现代通讯技术使GIS进一步与信息高速公路相接轨。另一个发展方向，则是数据挖掘（Data Mining），从空间数据库中自动发现知识，用来支持遥感解译自动化和GIS空间分析的智能化。
④ 地理信息与地理信息系统
地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征，它是对表征地理特征与地理现象之间的地理数据的解释。地理数据包括空间位置、属性特征及时域特征三部分。空间位置数据描述地物所在位置; 属性特征数据是属于一定地物，且描述其特征的定性或定量指标; 时域特征数据是指地理数据采集或地理现象发生的时段/时刻 ( 如在矿井瓦斯监控系统中，如瓦斯浓度、巷道风速、井下压力随时间变化等) ( 刘桥喜等，2004) 。空间位置、属性特征及时域特征是地理空间分析的三个基本要素。
地理信息系统是融计算机图形和数据库于一体，对空间数据进行采集、存储、更新、分析、输出等处理的工具。地理信息系统的数据库包括空间数据 ( 又称图形数据) 和属性数据两部分，空间数据主要负责点 ( point) 、线 ( line，arc) 、面 ( surface) 等图形实体的管理，而各类图形实体的属性管理则由 SQLServer，Oracle 等数据库来承担。事实上，人类对地球三维空间中任意实体的表达，应该是图形和属性的并集，这样，才能对物体进行较为精确的描述。所以，只有地理信息系统才能对空间目标进行有效的描述 ( 石磊等，2005) 。
地理信息系统是集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘科学。GIS 把这些技术与学科有机地融合在一起，并与不同数据源的空间和非空间数据相结合，通过空间操作和模型分析，提供对规划、管理和决策有用的信息产品 ( 刘铁民等，2004) 。
地理信息系统 ( GIS) 与管理信息系统 ( Manger Information System，MIS，如矿井巷道检索系统、通风管理系统等) 的主要区别在于: GIS 要对图形数据库和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS 的软硬件设备要复杂、系统功能要强; 而 MIS 则是只有属性数据库的管理，即使存储了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询，没有拓扑关系。如图 2. 3 所示，有一张煤层区域地质图，在计算机中没有存储图形，只存储了右边的列表。
图 2. 3 煤层区域图信息
图 2. 3 中数据是按矩阵排列，一行称为一个 “记录”，一列是同类项称为一个 “域”，每一行代表一个独立的矿井单元所具有的属性。查询时可以做逻辑运算，不受域和记录个数的限制。例如，可以检索煤层厚度大于 4m，瓦斯含量大于 15m3/ t 的矿井，查询结果为林北矿，安东矿和洪阳 2 井。这里虽然管理的是矿井资源信息，但没有反映空间结构( 与地理位置无关) ，因而该系统仍属于 MIS 的类型。
地理信息系统和地图数据库虽然都有空间查询、分析和检索功能，但是地图数据库不可能像 GIS 那样去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息。
地理信息系统与计算机辅助制图系统 ( CAD) 的共同特点是二者都有参考系统，都能描述图形数据，但 CAD 图形功能较强，属性库功能相对要弱 ( 刘铁民等，2004) 。相对而言，GIS 完善了上述各种系统存在的不足。实现数据输入、存储、编辑，操作运算，数据查询、检索，应用分析，数据显示，结果输出等功能。其他各种功能，下述各章还会进行详细介绍。
⑤ 地理信息系统
在农用地分等中需要对地块（图斑）进行空间定位、面积测算、类型调查以及权属确认等，图件是辅助农用地分等最重要的技术手段，这些图件包括土壤图、地形图、土地利用现状图、坡度图等。这些图件如果采用手工方式绘制，操作起来费时费力，更新时也极其不方便。采用GIS技术可以轻松地完成这些工作。GIS技术在农用地分等中的应用贯穿于工作的整个过程。该工作实质上是针对农用地这一特定空间对象所做的多因素叠加综合分析，以及基于此分析的进一步数据挖掘。在农用地分等中，GIS技术主要应用在以下几个方面。
（一）数据库建设
1.数据采集、检验与编辑
主要用于获取数据，保证农用地分等工作中的数据在内容与空间上的完整性、数据值逻辑上的一致性等。而这一过程的工作量超过全部分等工作量的一半。该过程主要采用自动化扫描输入与遥感数据集成的方法，扫描后的数据进行自动化编辑与处理后成为工作的基础数据（底图）。
2.数据处理
农用地分等工作中，数据的初步处理主要包括数据格式化、转换和综合。由于各地采用的专业软件不同，在开始工作前必须对各种来源的数据进行数据格式、坐标系统和比例尺的统一，使之满足农用地分等工作的具体要求，同时为分等成果数据的共享打下基础。数据的格式化是指不同数据结构之间的转化；数据比例尺的变换涉及数据比例尺缩放、平移、旋转等方面，其中最为重要的是投影变换；数据综合包括数据平滑、特征集结等。
3.数据的存储与组织
这一部分工作在农用地分等工作中表现为空间数据与属性数据的对接，是一个数据集成的过程，也是建立分等数据库的关键步骤，涉及空间数据和属性数据的组织。在地理数据组织与管理中，最为关键的是如何将空间数据与属性数据融合为一体。采用GIS软件系统将二者分开存储，通过唯一标识码（单元编码）连接起来。
以上部分构建了分等数据库，是农用地分等工作开展的前提和基础。而在农用地分等过程中同样应用了GIS技术，主要表现为采用GIS技术的空间分析技术提取和传输空间信息。
（二）在分等计算过程及省级汇总中的应用
1.空间叠加
农用地分等中同一个图斑受多种因素（主要表现为10个分等因素，涉及土壤图、地形图、坡度图、水文图等图件叠加）覆盖，需要采用叠置分析方法，按照面积或者中心权重进行运算。通过叠置分析将同一地区、同一比例尺的数据层进行叠置，生成一个新的数据层（含有分等相关属性的图层），实现了各个图斑具有多重属性和各叠置层目标属性的统计计算。
2.缓冲分析
在因素量化的过程中大量采用了缓冲区分析方法计算确定某一因素的影响范围。将点、线、面等因素，根据各自的衰减方式计算得出缓冲区多边形，采用叠置分析的方法将分值赋予各个图斑。这是GIS重要的和基本的空间分析功能之一。
3.空间分析与计算
在实现三级分等成果的联动追溯查询中还使用了包括泰森多边形分析在内的多种分析方法，解决市级图斑与县级图斑、省级图斑与市级图斑的一对多关系。泰森多边形可用于定性分析、统计分析、邻近分析等。如用离散点的性质来描述泰森多边形区域的性质；用离散点的数据来计算泰森多边形的数据；判断一个离散点与其他离散点相邻时，可根据泰森多边形直接得出。
4.地形分析
主要是利用等高线内插生成DEM或DTM模型描述地表起伏状况，用于提取各种地形参数，如坡度、坡向等数据。
（三）在数据库管理信息系统中的应用
1.用户管理
用户管理主要指用户的添加、删除和用户属性的编辑。该程序是系统安全运行的重要保证。通过菜单或工具栏，用户可以进行关联查询，通过省或市的数据查询县级数据，或者通过市、县的数据查询该数据相对应的省、市数据；还可查询汇总图中的某个分等单元是由工作底图中的哪些分等单元综合而成。
2.综合查询
综合查询指对图形数据和属性数据的提取和显示，主要有单目标查询、多目标查询和条件查询。单目标查询指通过鼠标选择某个分等单元，以查看其所有的属性。多目标查询指由多边形框选择多个分等单元，然后在列表中查看每个分等单元的属性。条件查询指使用界面提供的SQL语句编辑工具生成一个SQL条件语句，然后根据它来查找与条件相符合的目标，并把他们突出显示。
3.空间量算
空间量算包括空间位置、长度、面积的度量和图层的管理。图层管理包括图层的添加和删除、图层的移动、图层数据的表现形式和图形信息的提示方式。
4.图形操作
对图形的操作主要指对图形的浏览，主要有缩放、漫游、全图显示、导航图的显示、分等单元的突出显示、前景色及背景色的设置以及图层的分色显示。
5.数据分析
数据分析主要指数据的统计和分析。数据可以是当前的选择集，也可以是某个图层的全部对象。选择分类的字段，如镇、自然质量等，可对选择统计的对象进行和、最大值、最小值、计数等的统计，并以表的形式表达出来。
6.文件操作
文件操作主要是外部数据的输入和输出。主要分为两个方面，即所有图层的基本信息（包括图层的名称、类型、保存的路径等）导入工作环境和各图层文件的生成。图层信息的入库通过程序代码自动录入。
⑥ 地理信息系统具有哪些特征
1、公共的地理定位基础。
2、具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力。
3、系统以分析模型驱动，具有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息。
4、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。
(6)地理信息系统扩展阅读：
地理信息系统已经广泛的应用在不同的领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统，随着GIS的发展，也有称GIS为“地理信息科学”，近年来，也有称GIS为"地理信息服务"。
GIS是一种基于计算机的工具，它可以对空间信息进行分析和处理。 GIS技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作集成在一起。
国外地理信息系统研究时间较长，已经形成相对成熟的产业，美国、日本、德国、加拿大等有许多地理信息系统的高科技企业。我国地理信息系统产业发展时间比较短，虽然也有一些高科技企业，但规模比较小，许多科研成果有待走出实验室，所以公众对其认知度还不高。
⑦ 地理信息系统
地理信息系统（GIS）出现于20世纪60年代。它作为地学领域专家的有力工具受到越来越普遍的关注，开始在多个领域得到应用。
GIS是对地球空间数据进行采集、存储、检索、分析、建模和表示的计算机系统。它不仅可以管理数字和文字（属性）信息，而且可以管理空间信息（图形），并能提供各种空间分析的方法，对多种不同的空间信息进行综合分析解释，解决空间实体之间的相互关系，分析在一定地理区域内发生的各种现象和过程。GIS为地质学家提供了在计算机辅助下对地质、地理、地球物理、地球化学和遥感等多源信息进行综合分析和解释的有力工具。由于GIS具有交互式处理能力和快速运算能力，通过反复尝试，使地质学家能够比较容易地完善自己的知识模型。
GIS按其研究开发的目的可以分为国家基础地理信息系统、城市地理信息系统和企业地理信息系统等等；按其研究开发针对的范围可分为全球的、区域的和局部的地理信息系统；按其时空模型可分为二维（位置模型）、三维（位置模型＋数字高程模型）和四维（三维＋时间模型）地理信息系统或动态地理信息系统。
除了软件和硬件外，数据是地理信息系统的关键。GIS获取数据的主要手段有GPS（Global Positioning System：全球定位系统）、DTS（数字全站仪）、DPS（数字摄影测量系统）和RS（遥感技术）。
GIS于20世纪80年代中期开始在地学界得到应用。美国地质调查局在1985年建立了GIS实验室，鼓励专业人员应用新技术。仅仅几年时间在基础地质、环境与灾害、矿产资源评价和区域地质调查方面的信息管理项目即达几十个。
GIS在地学中的应用前景很广。信息经GIS分析处理，可绘出用常规测绘难以到达的地区如戈壁、沙漠、高原、雪山等的地形图。目前GIS在地学中的应用主要包括：
（1）地质找矿及矿产资源预测评价
德国发射的SPOT卫星主要用于石油、天然气及其他矿产的调查。它可对地貌进行立体观测，产生高分辨率、高精度的图像。使用该图像，在前期勘探阶段能准确、迅速查明地形、地表露头、岩性组合和覆盖区地下构造的基本形态。
（2）国土资源管理
我国于1990年利用GIS建立了1:100万全国国土资源信息系统和1:400万全国自然资源综合开发决策信息系统及某些省、市、县的国土规划与管理信息系统，用于国家与区域的经济建设和规划。
（3）自然灾害的评估与防治
我国于1990年建立了洪水险情预报系统。在1991年我国江淮地区发生的特大洪灾和1994年闽江和珠江流域等地发生的大洪灾中，太湖流域的1:25万GIS信息系统和1:20万GIS土地规划信息库结合遥感图像分别对洪水进行了监测，对灾情进行了准确的评估，使洪灾损失降到了最低限度。日本应用GIS分析1995年大阪神户地震引起的滑坡也是一个突出的例子。
在抗震设防区划和抗震防灾规划方面，利用GIS编制的抗震防灾规划具有应用方便、资料实用性强和能够实现资源共享等特点。
（4）建立地学信息库和编制地学图件
目前，不少国家，如美国、德国、法国、加拿大和中国等均已利用GIS进行了这方面工作。