第4章 交通地理信息系统.pdf

一 例子一 例子 如何为一公 园选择合理 位置 如何为一公 园选择合理 位置 依山傍水 交通方便 较安静 依山傍水 交通方便 较安静 要求要求 方案2 条件2 方案2 条件2 方案1 条件1 方案1 条件1 4 1 GIS概念 4 1 GIS概念 处理 分析处理 分析 空间分析 算法 空间分析 算法 现实世界现实世界 获取获取 水系信息 地形信息 道路信息 植被信息等 水系信息 地形信息 道路信息 植被信息等 空间 数据库 空间 数据库 存储存储 1 地理信息系统 Geographic Information System GIS 1 地理信息系统 Geographic Information System GIS 4 1 GIS概念 4 1 GIS概念 1 定义1 定义 不同领域 不同专业对GIS的理解不同 目前没有完全统一的被普遍接受的不同领域 不同专业对GIS的理解不同 目前没有完全统一的被普遍接受的 A GIS是对地理环境有关问题进行分析和研究的一门学科 它将地理环境的各种要素 包括它们的空间位置形状及分布特征和与之有关的社会 经济等专题信息以及这些信息 之间的联系等进行获取 组织 存储 检索 分析 并在管理 规划与决策中应用 B 为了获取 存储 检索 分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理 系统 A GIS是对地理环境有关问题进行分析和研究的一门学科 它将地理环境的各种要素 包括它们的空间位置形状及分布特征和与之有关的社会 经济等专题信息以及这些信息 之间的联系等进行获取 组织 存储 检索 分析 并在管理 规划与决策中应用 B 为了获取 存储 检索 分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理 系统 美国国家地理信息与分析中心 美国国家地理信息与分析中心 C 是在计算机软硬件支持下 以采集 存储 管理 检索 分析和描述空间物体的定 位分布及与之相关的属性数据 并回答用户问题为主要任务的计算机系统 D GIS是一种 C 是在计算机软硬件支持下 以采集 存储 管理 检索 分析和描述空间物体的定 位分布及与之相关的属性数据 并回答用户问题为主要任务的计算机系统 D GIS是一种获取 存储 检索 操作 分析和显示获取 存储 检索 操作 分析和显示地球地球空间数据空间数据的计算机系统 的计算机系统 英 国教育部 英 国教育部 2 理解2 理解 a GIS是一计算机系统 既然是系统 就要具有a GIS是一计算机系统 既然是系统 就要具有系统的基本功能系统的基本功能 数据采集 管理 分 析和表达 所以每个GIS系统都是由若干具有一定功能的模块组成 b GIS的 数据采集 管理 分 析和表达 所以每个GIS系统都是由若干具有一定功能的模块组成 b GIS的处理对象是处理对象是有关的地理分布数据 也就是有关的地理分布数据 也就是空间数据空间数据 为了能对这些空间数据进 行定位 定性和定量的描述 决定了GIS要对空间数据按统一地理坐标进行编码 这是 GIS与其他信息系统不同的根本所在 为了能对这些空间数据进 行定位 定性和定量的描述 决定了GIS要对空间数据按统一地理坐标进行编码 这是 GIS与其他信息系统不同的根本所在 4 1 GIS概念 4 1 GIS概念 2 GIS与其它IS之间的关系和区别2 GIS与其它IS之间的关系和区别 G G G GISISISIS 空间数据和属性数据的联合体空间数据和属性数据的联合体 返回返回图片摘自 张超主编的 地理 信息系统教程 所配光盘 图片摘自 张超主编的 地理 信息系统教程 所配光盘 1 GIS与其它IS之间的关系 1 GIS与其它IS之间的关系 信息系统分类 信息系统分类 4 1 GIS概念 4 1 GIS概念 信息系统 IS 信息系统 IS 非空间信息系统非空间信息系统空间信息系统 SIS 空间信息系统 SIS 如厂矿企业管 理 财务等MIS 如厂矿企业管 理 财务等MIS 非地理信息系统非地理信息系统 CAD CAMCAD CAM 地理信息系统 GIS 地理信息系统 GIS 专题GIS专题GIS综合信息系统综合信息系统 地籍信息系统地籍信息系统 交通地理信息系统交通地理信息系统 城市规划 与管理IS 城市规划 与管理IS 区域资源 与环境IS 区域资源 与环境IS 返回返回 4 2 GIS发展 4 2 GIS发展 GIS起源于人口普查 土地调查和自动制图 1960年 加拿大测量学家GIS起源于人口普查 土地调查和自动制图 1960年 加拿大测量学家R F Tomlinson 提出了把地图变成数字形式的地图 1963年 又提出GIS这一本术语 并建立了提出了把地图变成数字形式的地图 1963年 又提出GIS这一本术语 并建立了第一 个GIS 加拿大GIS 第一 个GIS 加拿大GIS 随后GIS以燎原之势在全世界迅速发展起来 随后GIS以燎原之势在全世界迅速发展起来 诺基尔 汤姆林逊诺基尔 汤姆林逊 1 60年代 探索时期1 60年代 探索时期 GIS思想和技术方法的探索GIS思想和技术方法的探索 人们关注什么是GIS GIS能干什 么 人们关注什么是GIS GIS能干什 么 2 70年代 巩固时期 70年代 巩固时期 这时由于计算机技术及其在自然资源和环境数据处理的应 用 促进 GIS迅速发展 这时由于计算机技术及其在自然资源和环境数据处理的应 用 促进 GIS迅速发展 这期间 发展研究的重点是空间数据处理的算法 数据结 构和数据库管理这三个方面 这期间 发展研究的重点是空间数据处理的算法 数据结 构和数据库管理这三个方面 3 80年代 实破阶段3 80年代 实破阶段 也是GIS普遍发展和推广应用阶段 人们把GIS与RS解决全球性 问题 如全球沙漠化 全球可居住地评价 核扩散问题等 也是GIS普遍发展和推广应用阶段 人们把GIS与RS解决全球性 问题 如全球沙漠化 全球可居住地评价 核扩散问题等 4 90年代 全面应用4 90年代 全面应用 产业化阶段 对GIS进一步研究 研究的内容集中在 空间信 息分析的新模式和新方法 空间关系和数据模型 人工智能引入等 产业化阶段 对GIS进一步研究 研究的内容集中在 空间信 息分析的新模式和新方法 空间关系和数据模型 人工智能引入等 一 国际GIS的发展状况一 国际GIS的发展状况 返回返回 二 我国GIS发展二 我国GIS发展 我国GIS起步较晚 但发展较快 分为以下几个阶段 我国GIS起步较晚 但发展较快 分为以下几个阶段 1 70年代 准备阶段1 70年代 准备阶段 一些知名人士GIS先驱看到GIS的广阔前景和GIS的重要性 进行极积呼吁 为GIS在我国 的发展奠定了与论准备基础并做了一些可行性实验 一些知名人士GIS先驱看到GIS的广阔前景和GIS的重要性 进行极积呼吁 为GIS在我国 的发展奠定了与论准备基础并做了一些可行性实验 2 80年代 试验起步阶段2 80年代 试验起步阶段 这期间 我国在GIS理论探索 规范探讨 软件开发 系统建立等方面取得了突破和进 展 进行了一些典型 试验专题试验软件开发工作 这期间 我国在GIS理论探索 规范探讨 软件开发 系统建立等方面取得了突破和进 展 进行了一些典型 试验专题试验软件开发工作 3 90年代 我国GIS发展阶段3 90年代 我国GIS发展阶段 我国改革开放以来 沿海 治江经济开发区的发展土地的有偿使用和外资的引进 急 需GIS为之服务 这也推动GIS在我国的全面发展 我国改革开放以来 沿海 治江经济开发区的发展土地的有偿使用和外资的引进 急 需GIS为之服务 这也推动GIS在我国的全面发展 4 96年以来 是我国GIS产业化阶段4 96年以来 是我国GIS产业化阶段 近几年来 我国经济信息化的基础设施和重大信息工程已纳入国家计划 一批国家级和 地方级的GIS相继建立并投入运行 一批专业遥感基地已建立 并进入了产业化运 行 一批综合运用 近几年来 我国经济信息化的基础设施和重大信息工程已纳入国家计划 一批国家级和 地方级的GIS相继建立并投入运行 一批专业遥感基地已建立 并进入了产业化运 行 一批综合运用 3S3S 技术的重点项目已实施 并在自然灾害监测和图土资源调 查中发挥效益 一批高等院校开设了与GIS相关的新专业 培养了一大批从事GIS 研究与开发的高层次人才 具有我国自主版权的GIS基础软件的研制逐步进入了产 业化轨道 等等这些都标志我国GIS产业已进入新的发展阶段 技术的重点项目已实施 并在自然灾害监测和图土资源调 查中发挥效益 一批高等院校开设了与GIS相关的新专业 培养了一大批从事GIS 研究与开发的高层次人才 具有我国自主版权的GIS基础软件的研制逐步进入了产 业化轨道 等等这些都标志我国GIS产业已进入新的发展阶段 4 2 GIS发展 4 2 GIS发展 返回返回 4 3 GIS 构成 4 3 GIS 构成 从计算机的角度看 GIS是由软件 硬件 数据和用户组成 从计算机的角度看 GIS是由软件 硬件 数据和用户组成 用户用户 软件 硬件 地理 空间 数据 数据 软件 硬件 地理 空间 数据 数据 系统分析与处理的对象 构成系统的应用基础 系统分析与处理的对象 构成系统的应用基础 硬件硬件 各种设备 物质基础 各种设备 物质基础 软件软件 支持数据采集 存储 加工 回答用户问 题的计算机程序系统 支持数据采集 存储 加工 回答用户问 题的计算机程序系统 用户用户 GIS服务的对象 分为一般用户和从 事建立 维护 管理和更新的高级用户 GIS服务的对象 分为一般用户和从 事建立 维护 管理和更新的高级用户 由于计算机的飞速发展和地理信息的时序特征 硬件寿命3 5年 软件 5 15 年 数据 1 2年 5 70年不等 由于计算机的飞速发展和地理信息的时序特征 硬件寿命3 5年 软件 5 15 年 数据 1 2年 5 70年不等 GIS需要不断维护 更新 所以用户要不 断进行知识更新 需要不断维护 更新 所以用户要不 断进行知识更新 一 GIS组成一 GIS组成 返回返回 4 3 GIS 构成 4 3 GIS 构成 二 硬件配置二 硬件配置 数字化 解析测图仪 扫描仪 遥感处理设备等 数字化 解析测图仪 扫描仪 遥感处理设备等 前面说过 GIS作为技术系统必须具备数据的采集 管理 分析 表达和显示功能 一定功能必须由一定的软件 硬 件实现 所以GIS的硬件配置为 前面说过 GIS作为技术系统必须具备数据的采集 管理 分析 表达和显示功能 一定功能必须由一定的软件 硬 件实现 所以GIS的硬件配置为 计算机硬盘光盘 等存储设备 存贮 处理 打印机绘图仪显示终端 等输出 服务器 网络适配器 传输介 质 调制解调器等网络设备 网络 计算机硬盘光盘 等存储设备 存贮 处理 打印机绘图仪显示终端 等输出 服务器 网络适配器 传输介 质 调制解调器等网络设备 网络 随着网络普及 信息共享成为时代要求 GIS要有网络功能随着网络普及 信息共享成为时代要求 GIS要有网络功能 输入输入 功能 硬件配置 功能 硬件配置 返回返回 4 3 GIS 构成 4 3 GIS 构成 三 软件配置三 软件配置 GIS应用软件 GIS硬件 操作系统 GIS应用软件 GIS硬件 操作系统 GIS专业平台软件GIS专业平台软件 GIS用户界面 GIS数据库 GIS用户界面 GIS数据库 有了计算机硬件之后 首先需要OS DOS WINDOWS UNIIX等 裸机 没装任何OS的机子 是不能工作的 GIS应用软件在GIS软件层次的外层 外层以 内层软件为基础 共同完成用户指定的任 务 有了计算机硬件之后 首先需要OS DOS WINDOWS UNIIX等 裸机 没装任何OS的机子 是不能工作的 GIS应用软件在GIS软件层次的外层 外层以 内层软件为基础 共同完成用户指定的任 务 1 GIS软件层次1 GIS软件层次 返回返回 2 GIS基础软件主要模块2 GIS基础软件主要模块 4 3 GIS 构成 4 3 GIS 构成 图形及属 性编辑 空间数据输入与转换 空间数据管理系统 空间查询与 空间分析 制图与输出 图形及属 性编辑 空间数据输入与转换 空间数据管理系统 空间查询与 空间分析 制图与输出 返回返回 4 4 GIS 功能和应用 4 4 GIS 功能和应用 GIS能作 什么 能作 什么 一 GIS 功能一 GIS 功能 缓冲区分析缓冲区分析 叠加分析叠加分析 空间查询空间查询 网络分析网络分析 地形分析地形分析 数据采集数据采集 与输入与输入 数据编辑 与更新 数据编辑 与更新 数据存储 与管理 数据存储 与管理 空间查询 与分析 空间查询 与分析 数据显示数据显示 与输出与输出 返回返回 数据采集与输入数据采集与输入 4 4 GIS 功能和应用 4 4 GIS 功能和应用 现实世界现实世界 返回返回 文字报 告 遥感 图象等 文字报 告 遥感 图象等 数字化仪数字化仪扫描仪扫描仪解析测图仪解析测图仪键盘 等键盘 等 编辑 接边 分层 图形与 属性连接 加注记等 编辑 接边 分层 图形与 属性连接 加注记等 空间数据库空间数据库 空间查询空间查询 4 4 GIS 功能和应用 4 4 GIS 功能和应用 返回返回 空间数据库空间数据库 哈尔滨在哪 里 哈尔滨在哪 里 空间查询 属性查询 空间查询 属性查询 78路公交经 过哪些站 路公交经 过哪些站 叠加分析叠加分析 4 4 GIS 功能和应用 4 4 GIS 功能和应用 空间数据库空间数据库 为某工厂选址 首先找 出地价 为某工厂选址 首先找 出地价 1万元万元m 且地形起伏较小的区域且地形起伏较小的区域 地价地价 1万元万元m 坡度小于3度 的地形信息 坡度小于3度 的地形信息 空间检索空间检索 返回返回 满足两条件的 区域 满足两条件的 区域 缓冲区分析缓冲区分析 4 4 GIS 功能和应用 4 4 GIS 功能和应用 空间数据库空间数据库 道路的噪音影响范围道路的噪音影响范围 街道中心线街道中心线 空间检索空间检索 返回返回 城市环境评价城市环境评价 4 4 GIS 功能和应用 4 4 GIS 功能和应用 空间数据库空间数据库 哪条路最近哪条路最近 如 何乘车 如 何乘车 道路信息道路信息 空间检索空间检索 返回返回 网络分析网络分析 地形分析地形分析 4 4 GIS 功能和应用 4 4 GIS 功能和应用 空间数据库空间数据库 航道淤积航道淤积 挖槽 方案比较 挖槽 方案比较 返回返回 地形信息地形信息 空间检索空间检索 数据显示与输出数据显示与输出 4 4 GIS 功能和应用 4 4 GIS 功能和应用 空间数据库空间数据库 各种需求各种需求 各种信息各种信息 空间检索空间检索 返回返回 4 4 GIS 功能和应用 4 4 GIS 功能和应用 二 GIS 主要 应用领域 二 GIS 主要 应用领域 资源管理资源管理 区域和城乡区域和城乡 规划规划 灾害监测灾害监测 环境评估环境评估 作战指挥作战指挥 交通运输交通运输 宏观决策宏观决策 商业金融 通讯 邮电 日常生活 等各领域 商业金融 通讯 邮电 日常生活 等各领域 返回返回 资源管理资源管理 4 4 GIS 功能和应用 4 4 GIS 功能和应用 GIS最初就是起源于资源清 查 是GIS的最基本的职能 目前 趋于成熟的主要应用领域 资源清 查包括土地资源 森林资源和矿产 资源的清查 管理 土地利用规 划 野生动物的保护等 GIS的主 要任务是将各种来源的数据和信息 有机地汇集在一起 并通过统计 叠量分析等功能 按多种边界和属 性条件 提供区域多种条件组合形 式的资源统计和资源现状分析 从 而为资源的合理开发 利用提供依 据 GIS在国际上 GIS最初就是起源于资源清 查 是GIS的最基本的职能 目前 趋于成熟的主要应用领域 资源清 查包括土地资源 森林资源和矿产 资源的清查 管理 土地利用规 划 野生动物的保护等 GIS的主 要任务是将各种来源的数据和信息 有机地汇集在一起 并通过统计 叠量分析等功能 按多种边界和属 性条件 提供区域多种条件组合形 式的资源统计和资源现状分析 从 而为资源的合理开发 利用提供依 据 GIS在国际上典范典范中有 A 加拿大应用GIS完成全国土地 资源潜力和估算 B 利用GIS进行世界小麦大面积 估产的高准确率 这些说明GIS 在资源清查方面的应用趋于成 熟 中有 A 加拿大应用GIS完成全国土地 资源潜力和估算 B 利用GIS进行世界小麦大面积 估产的高准确率 这些说明GIS 在资源清查方面的应用趋于成 熟 返回返回 图片摘自 张超主编的 地理 信息系统教程 所配光盘 图片摘自 张超主编的 地理 信息系统教程 所配光盘 区域和城乡规划区域和城乡规划 4 4 GIS 功能和应用 4 4 GIS 功能和应用 在进行区域和城镇规划的过程 中 要处理许多不同性质和不同特点 的问题 涉及多方面要素 如资源 环境 人口 交通 经济 教育 文 化和金融等 GIS将这些数据信息归 算到城市的统一系统之中 最后进行 城市和区域多目标的开发和规划 包 括城镇总体规划 城市建设用地适宜 性评价 城市环境选质量评价 道路 交通规划 公共设施配置及城市环境 动态监测等 这些功能的实现是以 GIS的一些数据处理和分析算法加以 保证的 如GIS的空间搜索方法 多 信息叠加处理和一系列的分析软件 回归分析 投入产出计算 模糊加权 评价等 在进行区域和城镇规划的过程 中 要处理许多不同性质和不同特点 的问题 涉及多方面要素 如资源 环境 人口 交通 经济 教育 文 化和金融等 GIS将这些数据信息归 算到城市的统一系统之中 最后进行 城市和区域多目标的开发和规划 包 括城镇总体规划 城市建设用地适宜 性评价 城市环境选质量评价 道路 交通规划 公共设施配置及城市环境 动态监测等 这些功能的实现是以 GIS的一些数据处理和分析算法加以 保证的 如GIS的空间搜索方法 多 信息叠加处理和一系列的分析软件 回归分析 投入产出计算 模糊加权 评价等 返回返回 图片摘自 张超主编的 地理 信息系统教程 所配光盘 图片摘自 张超主编的 地理 信息系统教程 所配光盘 灾害监测灾害监测 4 4 GIS 功能和应用 4 4 GIS 功能和应用 返回返回 GIS方法和多时相的遥 感数据 可以有效地用 于森林火灾的预测预 报 洪水灾情监测和淹 没损失估算 确定泄洪 区内人员撤退 财产转 移和救灾物资供应的最 佳路线 为救灾抢险和 防洪决策提供及时准确 的信息 GIS方法和多时相的遥 感数据 可以有效地用 于森林火灾的预测预 报 洪水灾情监测和淹 没损失估算 确定泄洪 区内人员撤退 财产转 移和救灾物资供应的最 佳路线 为救灾抢险和 防洪决策提供及时准确 的信息 图片摘自 张超主编的 地理 信息系统教程 所配光盘 图片摘自 张超主编的 地理 信息系统教程 所配光盘 环境评估环境评估 4 4 GIS 功能和应用 4 4 GIS 功能和应用 返回返回 图片摘自 张超主编的 地理信息系统教程 所配光盘图片摘自 张超主编的 地理信息系统教程 所配光盘 4 4 GIS 功能和应用 4 4 GIS 功能和应用 返回返回 作战指挥作战指挥 图片摘自 张超主编的 地理 信息系统教程 所配光盘 图片摘自 张超主编的 地理 信息系统教程 所配光盘 交通运输交通运输 4 4 GIS 功能和应用 4 4 GIS 功能和应用 返回返回 图片摘自 张超主编的 地理信息系统教程 所配光盘图片摘自 张超主编的 地理信息系统教程 所配光盘 宏观决策宏观决策 4 4 GIS 功能和应用 4 4 GIS 功能和应用 返回返回 GIS利用地理数据库 通过一系列决策模型的构 建和比较分析 可为国家 宏观决策提供依据 例如 我国在三峡地区的研究中 通过利用GIS和机助制图 的方法 建立环境监测系 统 为三峡工程的宏观决 策提供了建库前后环境变 化的数量 速度和演变趋 势等可靠数据 GIS利用地理数据库 通过一系列决策模型的构 建和比较分析 可为国家 宏观决策提供依据 例如 我国在三峡地区的研究中 通过利用GIS和机助制图 的方法 建立环境监测系 统 为三峡工程的宏观决 策提供了建库前后环境变 化的数量 速度和演变趋 势等可靠数据 图片摘自 张超主编的 地理信息系统教程 所配光盘图片摘自 张超主编的 地理信息系统教程 所配光盘 4 5 GIS应用于交通诱导流系统 1 交通信息的地理特征 研究对象 线路和设施 交通工具 运行状 况 信息处理 研究对象具有明显的地理特征 故研究和利用交通信息时需要对其进行地理 图形描述 即信息的图形化处理 具体应用 电子地图的制作 地理信息库的 建立 监控中心的工作平台 4 5 GIS应用于交通诱导流系统 2 基于GIS的电子地图的功能描述 地图调用功能 图形处理功能 目标查询功能 车辆查询功能 路径优化功能 4 5 GIS应用于交通诱导流系统 3 交通运输地理信息数据 地理信息数据就是描述地理信息的数据 是 GIS的操作对象和管理内容 空间数据 反映了两方面的信息 几何坐标 体现实体位置 拓扑关系 体现实体特征 非空间数据 即非几何属性数据 定性属性 名称 类型和特征 特性表示 定量属性 数量 等级 数量表示 4 5 GIS应用于交通诱导流系统 4 基于GIS的交通流诱导系统软件的制作 地理信息数据的输入 即图形数字化的处理过 程 输入方法较多 矢量图像和栅格图像的数据结构比较 研究意义 各种数据需要按照一定的结构进行组 织并映射到计算机中 以便接受各种处理 研究对象 GIS中 空间数据按照其存储格式的 不同 可划分为矢量数据和栅格数据 相应的图 像为矢量图像和栅格图像 4 5 GIS应用于交通诱导流系统 矢量数据结构 通过坐标来精确精确描述实体的位置和 形状 根据是否表明实体之间的空间关系 分为实体 型和拓扑型数据 栅格数据结构 不连续的近似近似数据形成像元阵列 而 每个像元的位置则由网格单元的行和列来确定 栅格 图像中 像元对应的点称为像素 所以栅格图像又 称为位