地理信息系統應用

A. 地理信息系統的應用背景

地理信息系統 ( Geographic Information System，GIS) 是一項以計算機為基礎的新興技術，是管理和研究空間數據的技術。圍繞這項技術的研究、開發和應用形成了一門交叉性、邊緣性的學科 ( ESRI Corporation，2010) 。在計算機軟硬體的支持下，它可以對空間數據按地理坐標或空間位置進行有效管理、研究各種空間實體及其相互關系。通過對多因素的綜合分析，迅速地獲取滿足應用需要的信息，並以地圖、圖形或數據的形式表示處理的結果。

目前世界上常用的 GIS 軟體已達 400 多種。它們大小不一，風格各異。國外較著名的有 Arc View，ArcInfo，MapInfo，GenaMap 等; 國內較著名的有 MapGIS，GeoStar 等 ( ESRI Corporation，2010) 。雖然 GIS 起步晚，但它發展快，目前已成功地應用到 100 多個領域。

地理信息系統軟體的研究應用，歸納概括有兩種情況。第一種是利用 GIS 系統來處理用戶的數據; 第二種是在 GIS 的基礎上，利用它的開發函數庫二次開發出專用的地理信息系統軟體。目前 GIS 已成功地應用到了包括資源管理、自動制圖、設施管理、城市和區域規劃、人口和商業管理、交通運輸、能源、教育、軍事等領域。

在美國、日本等發達國家，地理信息系統的應用遍及安全、環境保護、資源保護、災害預測、投資評價、城市規劃建設、政府管理等眾多領域。

近年來，隨著我國經濟建設的迅速發展，地理信息系統的應用在城市規劃管理、交通運輸、環保、農業、制圖等領域發揮了重要的作用，先後開發出了眾多基於 GIS 的防震減災、地質災害預測、煤礦通風安全信息、城市安全防範等信息管理系統，取得了良好的經濟效益和社會效益。

由於 GIS 在煤礦中能夠對煤礦生產進行實時動態監控、預測預報事故、進行生產管理以及快速有效地調度管理，對減少事故發生起著非常重要的作用。目前，地理信息系統在礦山領域中的應用主要包括以下幾個方面。

( 1) 基於 GIS 的礦圖管理與更新

對地理底圖數據的管理與更新，包括地理底圖數據的錄入、編輯、修改、保存、輸出以及地理底圖庫的生成，可使用 GIS 的圖形編輯系統、空間分析系統、輸出系統、地圖庫管理系統、校正系統等進行處理。

對於其他諸如採掘工程平面圖、開拓巷道布置系統圖、通風系統圖、避災路線圖等礦圖，運用 GIS 可以實現圖形處理與非圖形屬性信息處理相結合，用戶不必在兩個系統之間來回切換，提高了系統性能。另外，圖紙的無級縮放功能可以對任何圖形或圖層任意縮小和放大。漫遊功能可漫遊到圖上任意點，仔細查看每一條巷道及布置，可測算並動態顯示任意兩點間的距離。

( 2) 礦井監測及調度管理

以圖形方式實時監測煤礦感測器的工作情況以及井下設備的工作狀態。在圖上能夠看到每個感測器當時的物理參量和設備的開停狀態。如瓦斯超限時有鈴聲報警，通訊中斷時有相應的顯示。通風系統提供實時的風速、風量、風向、變化趨勢等相關數據的處理及分析功能，能實時顯示和查詢監控所採集的數據，並能自動進行超限報警。

( 3) 塌陷區的動態監測系統

塌陷區動態監測系統包括動態監測解譯系統和統計系統兩部分。第一部分主要實現對圖像的顯示、分析和校準等; 第二部分主要實現功能查詢、面積統計和統計圖的繪制等。GIS 主要用於該系統的統計分析。

( 4) 煤礦生產勘探管理中的應用

應用 GIS 進行圖件管理，主要是應用其對柵格圖像的管理功能。這種管理貫穿於煤礦生產勘探設計到勘探資料提交的全部過程。其關鍵技術是柵格圖像的獲取和處理。

( 5) 礦井災害事故預測預報

應用 GIS 復雜而深層次的可視化查詢、分析功能，建立礦井災害事故預測預報系統。例如，在煤礦突水預測預報中，可以選用斷層密度、岩溶發育程度、水壓及隔水層有效厚度、開采方法、頂板管理方法等因素構成模型。通過與實際結果的多次擬合，得出突水指數，最後以圖形的方式輸出危險突水區。同樣，對於礦井中瓦斯及煤塵爆炸、頂板冒落、煤層自然發火、沖擊地壓等災害事故也可以用同樣的方式進行預測預報。

GIS 也可用於突發事故的救災指揮系統，通過 GIS 功能強大的 SQL 查詢，在顯示器上可以看到由 GIS 分析得出的該事故可能波及的范圍、疏散人員的最佳路徑以及該事故可能造成的損失等，管理人員將 GIS 所提供的資料與現場實際情況相結合，進行調度指揮，把事故的損失盡可能降到最低 ( 孫長篙等，2004) 。

( 6) 基於 GIS 數字煤礦的發展

所謂數字煤礦是指在煤礦范圍內建立一個以三維坐標為主線，將煤礦信息構建成一個煤礦信息模型，描述煤礦中每一點的全部信息，按三維坐標組織、存儲起來，並提供有效、方便和直觀的檢索手段和顯示手段，使有關人員可以快速、准確、充分和完整地了解及利用煤礦各方面的信息。

B. 地理信息系統在測繪領域有哪些應用

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。)

C. 地理信息系統在地質學上應用

GIS與測繪學和地理學有著密切的關系。大地測量、工程測量、礦山測量、地籍測量、航空攝影測量和遙感技術為GIS中的空間實體提供各種不同比例尺和精度的定位數；電子速測儀、GPS全球定位技術、解析或數字攝影測量工作站、遙感圖像處理系統等現代測繪技術的使用，可直接、快速和自動地獲取空間目標的數字信息產品，為GIS提供豐富和更為實時的信息源，並促使GIS向更高層次發展。地理學是GIS的理論依託。有的學者斷言，「地理信息系統和信息地理學是地理科學第二次革命的主要工具和手段。如果說GIS的興起和發展是地理科學信息革命的一把鑰匙，那麼，信息地理學的興起和發展將是打開地理科學信息革命的一扇大門，必將為地理科學的發展和提高開辟一個嶄新的天地」。GIS被譽為地學的第三代語言——用數字形式來描述空間實體。

GIS按研究的范圍大小可分為全球性的、區域性的和局部性的；按研究內容的不同可分為綜合性的與專題性的。同級的各種專業應用系統集中起來，可以構成相應地域同級的區域綜合系統。在規劃、建立應用系統時應統一規劃這兩種系統的發展，以減小重復很費，提高數據共享程度和實用性。
在配電自動化系統中地理信息系統（GIS）是一個重要內容:由於配電網節點多，設備分散，其運行管理工作常於地理位置有關，引入配電地理信息系統（GIS）系統，可以更加直觀的進行運行管理；其內容主要包括：設備管理（FM），是將變電站、饋線、變壓器、開關、電桿等設備的技術數據反映在地理背景圖上；用戶信息系統（CIS），指藉助GIS對大量用戶信息，如用戶名稱、地址、帳號、電話、用電量和負荷、供電優先順序、停電記錄等進行處理，便於迅速判斷故障的影響范圍，而用電量和負荷的統計信息還可作為網路分析的依據；停電管理系統（OMS），是指接到停電投訴後，GIS通過調用CIS和SCADA功能，迅速查明故障地點和影響范圍，選擇合理的操作順序和路徑，顯示處理過程中的進展，並自動將有關信息轉給用戶投訴電話應答系統；另外GIS還可具有輔助配電網發展規劃設計功能等。

我國地理信息系統的起步稍晚，但發展勢頭相當迅猛，大致可分為以下三個階段。
第一是起步階段。20世紀70年代初期，我國開始推廣電子計算機在測量、制圖和遙感領域中的應用。隨著國際遙感技術的發展，我國在1974年開始引進美國地球資源衛星圖像，開展了遙感圖像處理和解譯工作。1976年召開了第一次遙感技術規劃會議，形成了遙感技術試驗和應用蓬勃發展的新局面，先後開展了京津唐地區紅外遙感試驗。新疆哈密地區航空遙感試驗、天津渤海灣地區的環境遙感研究、天津地區的農業土地資源遙感清查工作。長期以來，國家測繪局系統開展了一系列航空攝影測量和地形測圖，為建立地理信息系統資料庫打下了堅實的基礎。解析和數字測圖、機助制圖、數字高程模型的研究和使用也同步進行。1977年誕生了第一張由計算機輸出的全要素地圖。1978年，國家計委在黃山召開了全國第一屆資料庫學術討論會。所有這些為GIS的研製和應用作了技術上的准備。
第二是試驗階段。進入80年代之後，我國執行「六五」、「七五」計劃，國民經濟全面發展，很快對「信息革命」作出熱烈響應。在大力開展遙感應用的同時，GIS也全面進入試驗階段。在典型試驗中主要研究數據規范和標准、空間資料庫建設、數據處理和分析演算法及應用軟體的開發等。以農業為對象，研究有關質量評價和動態分析預報的模式與軟體，並用於水庫淹沒損失、水資源估算、土地資源清查、環境質量評價與人口趨勢分析等多項專題的試驗研究。在專題試驗和應用方面，在全國大地測量和數字地面模型建立的基礎上，建成了全國1：100萬地留資料庫系統和全國土地信息系統、1：4見萬全國資源和環境信息系統及1：25o萬水土保持信息系統，並開展了黃土高原信息系統以及洪水災情預報與分析系統等專題研究試驗。用於輔助城市規劃的各種小型信息系統在城市建設和規劃部門也獲得了認可。
在學術交流和人才培養方面得到很大發展。在國內召開了多次關於GIS的國際學術討論會。1985年，中國科學院建立了「資源與環境信息系統國家級重點開放實驗室」，1988年和1990年武漢測繪科技大學先後建立了「信息工程專業」和「測繪遙感信息工程國家級重點開放實驗室」。我國許多大學中開設了rs方面的課程和不同層次的講習班，已培養出了一大批從事GIS研究與應用的博士和碩土。
第三是GIS全面發展階段。80年代末到90年代以來，我國的GIS隨著社會主義市場經濟的發展走上了全面發展階段。國家測繪局正在全國范圍內建立數字化測繪信息產業。1：100萬地圖資料庫已公開發售，衛：25萬地圖資料庫也已完成建庫，並開始了全國1石萬地圖資料庫生產與建庫工作，各省測繪局正在抓緊建立省級1：1萬基礎地理信息系統。數字攝影測量和遙感應用從典型試驗逐步走向運行系統，這樣就可保證向GIS源源不斷地提供地形和專題信息。進入90年代以來，沿海、沿江經濟開發區的發展，土地的有償使用和外資的引進，急需GIS為之服務，有力地促進了城市地理信息系統的發展。用於城市規劃、土地管理、交通、電力及各種基礎設施管理的城市信息系統在我國許多城市相繼建立。
在基礎研究和軟體開發方面，科技部在「九五」科技攻關計劃中，將「遙感、地理信息系統和全球定位系統的綜合應用」列入國家「九五」重中之重科技攻關項目，在該項目中投入相當大的研究經費支持武漢測繪科技大學、北京大學、中國地質大學、中國林業科學研究院和中國科學院地理研究所等單位開發我國自主版權的地理信息系統基礎軟體。經過幾年的努力，中國GIS基礎軟體與國外的差距迅速縮小，涌現出若干能參與市場競爭的地理信息系統軟體，如GeoStar， MapGIS， OityStar， ViewGIS等。在遙感方面，在該項目的支持下，已建立全國基於IK4遙感影像土地分類結果的土地動態監測信息系統。國家這一重大項目的實施，有力地促進了中國遙感和地理信息系統的發展

D. 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。

E. 地理信息系統有何用途

其基本功能抄包括對數據的採集、管理、處理、分析和輸出。同時，地理信息系統依託這些基本功能，通過利用空間分析技術、模型分析技術、網路技術和資料庫集成技術等，更進一步演繹豐富相關功能，滿足社會和用戶的廣泛需要。

從總體上看，地理信息系統的功能可分為：數據採集與編輯、數據處理與存儲管理、圖形顯示、空間查詢與分析以及地圖製作。

(5)地理信息系統應用擴展閱讀

所需要的知識能力：

1、掌握數學、物理、計算機科學等方面的基本理論和基本知識；

2、掌握地理信息系統和地圖學的基本理論、基本知識和基本實驗技能，以及地理信息系統技術開發的基本原理和基本力法；

3、了解相鄰專業如地理學、資源環境與城鄉規劃管理、測繪工程等的一般原理和方法；

4、了解國家科學技術政策、知識產權、可持續發展戰略等有關政策和法規；

5、了解地理信息系統的理論前沿、應用前景和最新發展動態，以及地理信息系統產業發展狀況；

6、掌握資料查詢、文獻檢索及運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法；具有-定的實驗設計、創造實驗條件，歸納、整理、分析實驗結果，撰寫論文，參與學術交流的能力。

F. 地理信息系統的應用領域有哪些

遙感與抄地理信息系統跟化學的聯系確實比較遠，遙感和地理信息系統都是宏觀的東西，化學是很微觀的領域，交叉點很少，要是非說有什麼聯系也是和宏觀化學的聯系，比如說用遙感監測一下海洋的化學污染，看一看河流有沒有富營養化，高光譜遙感還有望區分出不同的化學污染物；用地理信息系統的空間分析功能分析一下化學污染物的排放濃度在地理上的分布特徵，規劃一下城市中的什麼位置建化工廠污染能達到最小等。

G. 地理信息系統軟體有哪些

軟體主要包括以下幾類：操作系統軟體 、資料庫管理軟體 、系統開發軟體 、GIS 軟體，等專等。屬 GIS軟體的選型，直接影響其它軟體的選擇，影響系統解決方案，也影響著系統建設周期和效益。

地理信息系統是能提供存儲、顯示、分析地理數據功能的軟體。主要包括數據輸入與編輯、數據管理、數據操作以及數據顯示和輸出等。作為獲取、處理、管理和分析地理空間數據的重要工具、技術和學科，得到了廣泛關注和迅猛發展。

(7)地理信息系統應用擴展閱讀

開發方法：

1、集成式GIS，優點是各項功能已形成獨立的完整系統；缺點是系統復雜、龐大，成本較高，並且難於與其他應用系統集成。

2、模塊化GIS，具有較強的工程針對性，便於開發和應用。

3、組件式GIS，具有標準的組件式平台，各個組件不但可以進行自由、靈活的重組，而且具有可視化的界面和使用方便的標准介面。

4、WebGIS，未來的WebGIS將是基於COM/AetiveX或COBRA/Java開發的分布式對象GIS系統。

H. 地理信息系統的主要應用領域有哪些

遙感與地理信息系統跟化學的聯系確實比較遠，遙感和地理信息系統都是宏觀的東西，化學是很微觀的領域，交叉點很少，要是非說有什麼聯系也是和宏觀化學的聯系，比如說用遙感監測一下海洋的化學污染，看一看河流有沒有富營養化，高光譜遙感還有望區分出不同的化學污染物；用地理信息系統的空間分析功能分析一下化學污染物的排放濃度在地理上的分布特徵，規劃一下城市中的什麼位置建化工廠污染能達到最小等。

I. 地理信息系統目前主要應用到哪些領域

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。