GIS系统及其应用.ppt

1,第七章GIS系统及其应用,2,7.1GIS产品的应用模式7.2GIS的主要应用市场7.3GIS应用模型7.4国内外GIS产品简介7.5MapinfoProfessional简介,3,7.1GIS产品的应用模式,一、GIS的应用模式目前GIS应用已成为多层次，不同尺度的应用格局。主要表现在下面几方面：1）GIS应用专业化2）GIS应用社会化3）GIS技术与其它技术的集成和渗透。,4,目前GIS的应用领域不断扩大,但基本上向大型和小型两个方向发展。1、GIS应用专业化这是传统意义上的GIS，其特点是：强有力的数据输入与输出功能多种空间分析功能应用面宽,有矢栅数据结构如ARCINFO、MGE,5,2、GIS应用社会化,面向社会公众的桌面GIS，以它的简单通用占领市场，随着WEBGIS的发展其网络化趋向十分明显。特点：1）无拓朴数据结构，空间非空间数据趋向统一；2）内置关系数据库并支持各种商用数据库；3）完备的地图制作功能；4）初步的分析功能；5）嵌入开放的标准开发工具；6）向Internet接轨主流产品包括:Mapinfo公司的MapinfoProfessionalESRI公司的ArcviewIntergraph公司的GeoMedia,6,随着网络技术的发展，许多国家级GIS要求各部门之间异地共享资源，其特点是：分布式网络GIS系统开放,以融入其它功能软件连续的空间数据库,以适应连续的地理空间.,3、GIS应用网络化,7,二、GIS和应用系统的集成,基于数据交换的简单集成；基于相同数据结构的整体集成；基于组件方式的无缝集成；,GIS技术与其它技术的集成和渗透，形成各种集成系统。其集成程度各异。可以是：,8,1、基于数据交换的简单集成这是一种简单通用的方法。这种方法中，GIS和应用模型是分开的两个系统，两者之间的联系只是数据交换，即共享空间数据。整个系统的输入、输出和预处理由GIS完成。,共享数据库和数据文件,用户界面,用户界面,GIS,应用模型,9,2、基于相同数据结构的整体集成,这种系统中，GIS和模型之间具有公共的界面和透明的文件，信息可共享和转换。实现集成的方法同所选GIS产品提供的二次开发功能有关。可用GIS产品提供的二次开发语言如ArcInfo的AML语言实现应用模型和GIS之间的集成；也可用系统提供的模型接口实现集成。,共享数据库和数据文件,公共用户界面,GIS,应用模型,10,3、基于组件方式的无缝集成,这是真正意义上的系统集成，由于将GIS和应用模型嵌套在一起，使整个系统具有很高的灵活性和可操作性。集成后可以使模型系统成为GIS功能的一部分；也可以将GIS整合到模型应用系统中成为应用系统的一部分。,多数据源,GIS系统应用系统,用户界面,11,7.2GIS的主要应用市场,GIS是一门以应用为目的的信息产业，它的应用已深入到各行各业。总的来说，相当一段时间内，我国GIS应用的三大主体市场是：政府部门企业应用公众信息服务,政府部门是GIS的重要用户，是GIS应用的主体。它们既是GIS的主要用户，也是城市空间数据的主要生产、使用和管理者。,12,1、政府GIS（GGISGovernmentGIS）,据统计，政府机关管理、分析和决策所用的政务信息中，有85%以上的信息与空间有关。这意味GIS在政府信息化中具有巨大潜力。目前，在我国各中央部委如水利、交通、农林、地矿、环保部门纷纷建立了为领导提供信息咨询和辅助决策的综合信息系统。许多城市中，在城市建设规划、城市管理、土地管理、房产管理部门建立了GIS应用系统。部分城市的城市规划、土地管理等部门，已将GIS应用系统作为日常办公的业务系统。,13,2、军事GIS（MGISMilitaryGIS),军事GIS属于政府GIS范畴，但为满足军事需求，它具有很多特殊性。军事GIS的应用主要包括：用数字式地图代替了笨重的模拟地图，并利用各种数字地图，实现地理查询；以地形分析为代表的空间分析的广泛应用，包括距离量测、面积量测、武器打击轨迹分析、战场模拟、行军路线、应急线路分析、越野机动、涉水分析、通视点分析等；GIS同其他系统集成的应用，如军事GIS和RS、GPS、通讯情报等紧密地联系在一起，形成一个多功能的统一军事指挥系统。,14,3、企业GIS（EGISEnterpriseGIS),目前，企业GIS在国内刚起步，在国外已有较多的应用，并形成了商业地理分析这门技术。目前，企业GIS应用主要指企业设施管理、商业管理与决策问题等。GIS在商业管理与决策中，主要用在商业网点布设、物流管理、客户关系管理（CRM）、电子商务处理中。以便企业了解客户、合作伙伴、资源、商业竞争对手的空间分布及规律。,15,4、公众GIS,信息服务业是21世纪最具有发展潜力的产业之一。通常将直接为公众提供信息服务，辅助公众进行行为决策的GIS称公众GIS。随着网络GIS、计算机技术和通信技术的发展，尤其是无线通信的广泛应用，在公众信息服务中开始出现为公众提供空间信息服务的公众GIS、移动GIS系统。,16,1）公众GIS的主要特点是：数据采集要有全面性和现势性；数据传输以无线通信为主；数据表现除了使用电子地图外，大量采用多媒体形式，以减少操作难度，增加友好性。,17,2）公众GIS的主要应用城市公共信息服务公众GIS的主要应用。如汽车导航服务、智能交通、城市紧急呼叫、城市交通管理、公安部门及个性化服务等等。GIS在面向公众的公众信息服务中应用，小到改变个人生活质量，大到提高社会国家安全等方面，具有寛广的前景。GIS公众信息服务体系的建立需要有公众GIS平台的支持。其中无线接入方式是信息服务的主要方式；无线移动定位是其定位的主要方式；手机、PDA（PersonalDataAssistant数字助理）、手提式电脑是空间信息服务终端。,18,5、GIS在地学领域中的应用,GIS起源于地学领域中的应用，目前在地学及其相关领域中，GIS已得到广泛应用，并出现了许多以GIS为主要支撑技术的信息系统如：自然资源信息系统（NaturalResourcesInformationSystem）：资源与环境信息系统（ResourcesandEnvironmentInformationSystem）：土地资源信息系统（LandResourcesInformationSystem）：地学信息系统（georelationalInformationSystem）：地球科学或地质信息系统（GeoscienceorgeologicalInformationSystem）；空间信息系统（SpatialInformationSystem）；空间数据分析系统（SpatialDataAnalysisSystem）；空间数据处理系统（SpatialDataProcessingSystem）等等。,19,GIS在地学领域中的应用面很广泛，涉及到经济、社会、资源、环境、管理等因素。从区域范围来讲大到全球、全国，小到乡村；从专业领域来讲涉及农业、林业、水利水土保持、环境、生态、土地、城市、园林等众多与地学相关的领域；从解决的问题来讲涉及到管理、评价、规划决策、监测等各个环节；从GIS功能来讲涉及空间数据的可视化、空间数据管理、空间分析；从技术方法上讲涉及到GIS技术、GIS和其它技术集成，尤其是GIS和专业模型的集成。,20,7.3GIS应用模型,GIS的应用模型是GIS技术应用向深层次发展的主要内容。,21,一、GIS的应用模型类型,1、模型结构分类1）数学模型（理论模型）如DEM模型2）统计模型（经验模型）如回归方程3）概念模型（逻辑模型）如专家系统2、按数据类型看模型分类1）非空间数据结构模型模型的建立直接使用属性数据，而后同空间数据匹配；2）空间数据结构模型模型的建立直接使用空间数据；,22,3、从系统角度看模型分类1）GIS系统提供的模型2）用户的二次开发模型4、从研究对象的状态分类1）静态模型研究地理要素相互作用的格局；2）半静态模型研究应用目标的变化影响；3）动态模型研究目标的时空动态演变及趋向。,23,二、GIS应用模型的构建,1、GIS应用模型的构建途经1）在GIS环境内构建模型这种模型的构建能充分利用GIS本身具备的各种资源，开发效率高2）在GIS外部构建模型这种模型的构建基于GIS的空间数据管理及输出功能，而模型的分析功能利用其他应用软件或脱离GIS开发的软件实现。3）混合型的模型构建这种模型的构建既要充分利用GIS本身具备的各种功能，又要最大限度减少自行开发的工作量。,24,2、空间统计分析和应用模型,空间统计分析主要用于空间数据的分类和综合评价。包括:空间数据的处理和统计计算;非空间数据的处理和统计计算;空间数据之间相关性和内在联系分析计算。,25,常用的统计分析模型:模型类模型例目的变量分类模型聚类分析将客观事物划分成几个性质相对一致的部分以简化分析过程，易找到规律变量筛选模型因子分析分析哪些因素对研究的事物起主导作用评价模型综合评价模型根据决策者的评价标准，对客观事物评价因素间关系模型回归分析研究因素之间关系并进行定量描述预测规划模型线性规划确定客观事物的利用、调正和控制的方案目标规划动态规划动态仿真模型系统动力学模型确定客观事物的运动规律作为调正和控制的依据,26,3、专家系统,专家系统（ExpertSystem)是模拟人类专家思维过程，将领域专家的知识和经验以知识库的形式存入计算机，系统根据这些知识，对要求解的问题进行复杂推理，从而作出判断和决策，起到了领域专家的作用。专家系统主要用于解决非结构化问题，地学领域存在大量非结构化数据。专家系统中知识和推理是专家系统的核心。知识是专家系统生存的基础，知识的表示有各种方法和规则；推理是专家系统的灵魂，推理分正向和反向。,27,专家系统的基本结构,用户,用户接口,知识获取,知识库,数据库,推理机制,解释模块,将知识变为计算机使用的形式,知识转换为一系列描述实体的规则,将知识和用户信息结合，经推理形成结论,将推理结论进行解释说明,28,7.4国内外GIS产品简介,一、国外GIS产品1、ESRI公司和Arc/info系列1）ESRI公司ESRI（EnvironmentSystemResearchInstitute)美国环境系统研究所，创建1982年，1000人；80年代进入中国，在国内最有影响的国外GIS开发商；产品已成为GIS主流。,29,Arc/infoUNIX、Arc/infoPC；ArcviewGIS；ArcGIS8.x(产品系列）2001年9月起推出8.1，8.3包括：ArcGISDisktop（含Arc/info8.1、ArcEditor8.1、Arcview8.1及扩展模块如ArcGISSpatialAnalyst,ArcGIS3DAnalyst,ArcGISGeoststisticalAnalyst等）；ArcSDE空间数据管理引擎（数据管理的接口）；ArcIMS基于Internet的数据发布和应用产品。,2）Arc/info系列产品,30,二次开发语言早期Arc/info的AML语言、Arcview的AVENUE语言；目前有Mapobject、Arcobject组件开发。支持的数据库Oracle,INFO、Informix,Sybase,Foxbase等文件格式Arc/infocoverage;Arcviewshap;外部交换格式E00;ArcGIS8.xGeodatabase,31,3）ArcSDE空间数据管理引擎,ArcSDE空间数据管理引擎是数据管理的接口，用于实现空间数据在关系数据库管理系统中的存储、管理和分析。（它把空间数据存储到关系数据库如SQLserver，Oracle等中）,32,4）Arc/info的数据模型,Coverage矢量数据的主要形式Grid栅格数据表示的主要形式TIN表示联续表面的主要形式属性表示专题信息影像地理特性的描述GeodatabaseArc/info8(Arcgis)中引入的全新的空间数据模型,33,（1）数据模型Coverage,Arc/info7.x前用Coverage作为矢量数据的基本存储单元。每个Coverage中存储指定区域的一个专题的地理要素、拓朴关系、专题属性。位置信息用X，Y坐标、关系信息用拓朴、专题属性用二维表表示。,34,Coverage的主要文件,结点位置文件ARC；属性文件NAT；弧段位置文件ARC；属性文件AAT；多边形位置文件ARC、LAB；属性文件NAT；标志点位置文件LAB；属性文件PAT；控制点TIC文件复盖范围BND文件,35,Coverage的主要问题,文件形式保存空间数据不能适应信息技术发展的要求；局部的变化导之整个拓朴关系的重建建立拓朴关系不灵活、不同Coverage间不能建立拓朴关系,36,（2）数据模型Geodatabase,Goodatabase采用了标准的对象-关系数据库技术。数据更面向智能和应用,37,(3）Arcview数据模型,特点空间数据采用无拓朴关系表示矢量数据；属性数据采用关系数据库表示；用project作为一个应用，组织、处理和展示信息；用专题（Theme)表示空间实体的空间特性及其属性，即表示一种几何类型的空间目标（layer),38,Arcview矢量层数据文件,.shp无拓朴关系几何数据.shx图形要素的几何数据索引.dbf属性数据.sbn空间索引.sbx空间索引.ain属性索引.aib属性索引,执行表格连接等操作后生成,执行空间连接等操作后生成,39,40,4）ESRI系列优缺点,优点功能强大;具有较开放的开发环境，易同其它系统集成;构造系统灵活性大;具有强大的空间数据管理手段ArcSDE。缺点ArcSDE的License要求严、价格高；数据维护要求高；适合起点高的系统。,41,2、Intergraph公司和系列产品,1）Intergraph公司Intergraph公司是交互式图形技术的先驱。创建于1969年，员工10000人。,42,2）Intergraph系列产品,（1）MGEMGE是模块化GIS产品的典范，具有强大的专业功能模块，直接调用数据等。许多功能模块化销售：MGEBasicNucleus为MGE产品的基础MGEBasicAdministrator提供MGE系统和数据管理MGEAnalyst提供空间数据分析功能MGENetworkAnalyst提供网络分析功能MGESegmentManager提供分段和符号化特征能力支持的数据库类型多，如Oracle,Informix,Sybase,SQLServer、Foxbase,内部数据库等。支持各种主流矢量和栅格文件格式如IntergraphMGEIntergraphMGSM、FRAMMEMapinfo，AutoCAD，ArcinfoCoverage、ArcviewShape,43,（2）GeoMedia以数据库为中心的新型桌面GIS。GeoMedia含一系列模块：GeoMediaNetwork具有交通网络、逻辑网络的管理分析、规划等功能；GeoMediaSmartSketch提供强图形编辑功能；GeoMediaRelationModuler提供管网分析功能如市政管网管理；GeoMediaMFworks提供栅格数据的分析功能；GeoMediaOracleGDOServer提供对Oracle数据库读写。GeoMediaWebMap是Internet信息发布工具，可基于图形形式传送数据。GeoMediaObjects组件，用户可用它进行二次开发。GeoMedia使用GDO对象，可直接操作数据库中的空间数据。（OrcaleSpatial同）,44,3、Mapinfo系列产品,1）公司Mapinfo是一个生产桌面GIS的公司，90年代进入中国，其产品已成为GIS主流。并与北大方正联合成为方正集团成员，称MapinfoChina,45,2）产品系列主线产品Professional1986推出MapinfoV1.0;1990推出MapinfoV3.0;1995推出MapinfoV4.0、V5.0、V6.0、V6.5；Mapbasic二次开发语言；MapX功能强大的OCX控件,可嵌入到实际应用中，集成到VB，VC+，Delphi等语言中；Mapxtreme是基于Internet的地图服务器;MapinfoSpatialWare是一个基于SQL进行查询和分析的空间信息管理系统。,46,3）产品的优缺点,优点用户界面友好，很强的可视化功能、SQL空间查询功能、制图功能具有空间数据管理软件Spatial缺点空间分析能力弱实体的编辑能力不够灵活,47,二、国内GIS产品简介,1、Mapgis中国地质大学MapCAD彩色地图出版系统MapGIS主线产品MapWebMapGIS的WEB解决方案,48,2、Geostar武汉测绘科技大学桌面GIS向高校送100套软件包括五个模块：GeoStar主线产品GeoImagerRS处理模块GeoTIN三角网建模模块GeoGrid三维模块GeoMap二次开发控件另有GeoScan扫描矢量化、网络版等软件,49,3、中科院地理信息产业发展中心SuperMapDeskproSuperMap组件SuperMapIS网络,50,三、GIS产品性能评价,1）GIS的基本功能制图能力、格式转换能力、遥感处理能力、数据库管理能力、数据采集能力、影像处理能力。2）支持的OS和DBMS3）数据结构、地理坐标和数据集成的能力数据结构：矢量、栅格地理坐标：地图投影、坐标变换,51,4）数据的获取方式、数据编辑和显示功能数据的获取方式数字化仪、扫描仪、GPS接受机；数据编辑一般编辑、拓朴编辑、图幅拼合和分割；显示功能图符库内容，注记功能、三维功能5）支持的数据格式SPOT、LANDSET、DXF、SHP、HPGL、MIF、DIGIST6）系统的分析功能量测功能、查询功能、缓冲区分析、地形分析、网络分析、叠置分析、网络分析,52,7.5MapinfoProfessional简介,一、MapinfoProfessional的特点1、很强的可视化功能、SQL空间查询功能、制图功能，.支持多种投影方式.基本的空间分析功能.内置关系数据库及ODBC支持大型数据库.支持多种数据格式2、融入WINDOWS环境3、捆绑有全球定位系统4、具有扩展功能可支持Internet,3D分析功能,53,二、MapinfoProfessional的数据模型,1、Mapinfo中数据存储模式属性数据存储在关系数据库的多个属性表中；空间数据存储在自定义的文件中；两者通过索引机制联系起来。,54,2、Mapinfo的层为提高查询和处理速度，对空间数据采用层次结构方式，即根据不同的专题进行分层，每层有若干文件组成,图层1图层2图层n,55,3、Mapinfo中表,Mapinfo中用表的形式组织数据。数据表有记录、字段；