现代测量学课件 第10章 地理信息系统

第10章地理信息系统01地理信息系统概述02地理信息系统的构成及功能数字城市与智慧城市04空间数据组织与管理03地理信息系统的应用05一、信息与地理信息地理信息系统概述01信息与数据信息是对客观世界中各种事物的运动状态和变化的反映，是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。信息是物质的普通属性，但它不是物质本身。数据是人类在认识世界和改造世界过程中，定性或定量对事物和环境描述的直接或间接原始记录，是一种未经加工的原始资料，是客观对象的表示。数据所蕴含的信息不会自动呈现出来，需要利用一种技术，如统计、解译、编码等对其解释，信息才能呈现出来。信息是数据的表达，数据是信息的载体。一、信息与地理信息地理信息系统概述01信息与数据信息的特点：客观性：事物的特征和变化具有客观性，所以反映这种客观存在的信息，同样带有客观性。时效性：信息的价值在于及时传递给更多的需求者，从而创造出更多的物质财富，“新”、“快”是信息的重要特征。无限性：人类生活所接触到的一切空间，都在不断产生着信息。随着时间的推移，信息又在无限地发展，客观世界是无限的，因而信息也是无限的。可传递性：传输是信息的一个要素，也是信息的明显特征可开发性：信息是资源，取之不尽，用之不竭，可以不断探索和开掘。一、信息与地理信息地理信息系统概述01地理信息与地理数据地理信息：指与所研究对象的空间地理分布有关的信息，是有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征和地理现象之间关系的地理数据的解释。地理数据：是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等总称。地理信息除了具有信息的一般特性外，还具有以下特性：一、信息与地理信息地理信息系统概述01地理信息与地理数据(1)空间相关性：任何地理事物都是空间相关的，并且在空间上距离越近相关性越大，距离越远相关性越小，同时地理信息的空间相关性具有区域性特点。(2)空间区域性：区域性是地理信息的天然特性，不仅体现在数据的分区组织，在应用中也是面向区域的。(3)空间多样性：地理信息的空间多样性意味着地理信息的分析结果需要依赖于其位置才能得出合乎逻辑的解释。地理信息的空间多样性也体现在不同区域对地理信息的需求不同。(4)空间层次性：空间层次性首先体现在同一区域的地理对象具有多重属性特征；其次是空间尺度上的层次性，不同空间尺度数据具有不同的空间信息特征。二、信息系统与地理信息系统地理信息系统概述01信息系统信息系统是指采用计算机技术对数据进行采集、管理、分析和表达，并能够为用户的决策过程提供有用信息的系统，一般由计算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成。信息系统按照应用层次区分，有事物处理系统、管理信息系统和决策支持系统。根据处理的数据对象类型不同可分为空间信息系统和非空间信息系统，前者可处理带有空间位置特征的数据（包括属性数据），后者则只有一般的事务性数据（不含空间特征）。地理信息系统在应用层次上属于决策支持系统，在处理对象上属空间信息系统。二、信息系统与地理信息系统地理信息系统概述01地理信息系统地理信息系统（GIS）是以计算机作为工具，以空间数据为研究对象，对空间数据进行采集、储存、管理、处理、分析、显示和描述的信息系统。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。二、信息系统与地理信息系统地理信息系统概述01地理信息系统地理信息系统（GIS）是以计算机作为工具，以空间数据为研究对象，对空间数据进行采集、储存、管理、处理、分析、显示和描述的信息系统。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。地理信息系统具有以下基本特征：①数据的空间定位特征：空间位置特征是地理数据区别于其他数据的本质特征，地理信息系统具有对空间数据管理、操纵和表达的能力。二、信息系统与地理信息系统地理信息系统概述01地理信息系统②空间关系的复杂性：地理信息不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系，仅空间关系就存在多种复杂的拓扑关系。另外，空间关系的复杂性也会引起空间数据管理的难题，在GIS中存储和管理的空间数据基本都是不定长的，且新的空间数据及其关系在空间分析的过程中还会不断的产生。③海量数据特征：地理信息系统海量数据特征来自两方面，一是地理数据，地理数据是地理信息系统的管理对象，其本身就是海量数据；二是来自空间分析，GIS在空间分析的过程中会不断产生新的空间数据，这些数据也具备海量数据特征。一、地理信息系统的构成地理信息系统的构成及功能02一个实用有效的地理信息系统，要支持对空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能，一般包括计算机硬件系统、软件系统、空间数据、人员和应用模型五大部分。计算机硬件系统计算机硬件机系统是地理信息系统的物理外壳。GIS硬件平台主要用来采集、存储、处理、传输和显示地理信息或空间数据。计算机与一些外部设备及网络设备的连接构成GIS的硬件环境。计算机软件系统GIS软件是系统的核心，用于执行GIS功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和图形用户界面(GUI)等。一、地理信息系统的构成地理信息系统的构成及功能02空间数据GIS是紧紧围绕着空间数据的采集、存储、表达、处理和分析等展开的，因此它是GIS的操作对象，是现实世界经过模型抽象而产生的实质性内容，是地理信息表达的载体。空间数据描述的是现实世界各种现象的三大基本特征：空间特征、属性特征和时间特征。空间特征是指空间地物的位置、形状、大小等几何特征以及相邻地物之间的空间关系。对空间特征数据的表达主要有栅格和矢量两种基本形式；属性数据表现了空间实体的空间属性和时间属性以外的其他属性特征，用以描述事物或现象的特征，来说明实体“是什么”，如事物或现象的类别、等级、数量、名称等；主要是对空间数据的说明。时间特性是现实世界中事物的一个普遍特性，因此也是空间数据不可或缺的组成部分。一、地理信息系统的构成地理信息系统的构成及功能02人员地理信息系统中的人员，主要包括系统开发人员和地理信息系统的最终用户。他们是GIS中最重要的组成部分，是地理信息系统的服务对象，他们的业务素质和专业知识是地理信息系统工程及其应用成败的关键。在应用地理信息系统时，应用人员不仅需要对地理信息系统技术和功能有足够的了解，而且需要具备有效、全面和可行的组织管理能力。熟练的操作人员通常可以克服GIS软件功能的不足，而相反，最好的软件也无法弥补操作人员对GIS的一无所知所带来的负作用。一、地理信息系统的构成地理信息系统的构成及功能02应用模型GIS应用模型的构建和选择也是系统应用成败至关重要的因素。虽然GIS为解决各种现实问题提供了有效的基本工具，但对于某一专门应用目的的解决，必须通过构建专门的应用模型。如土地利用适宜性模型、选址模型、洪水预测模型、人口扩散模型、森林增长模型、水土流失模型、最优路径模型等。因此应用模型是GIS与相关专业连接的纽带，直接决定了GIS应用的有效性。二、地理信息系统的功能地理信息系统的构成及功能02数据采集功能在地理信息系统建设中，数据及数据库的构建约占到了整个系统的70%以上，作为基础工作，数据采集就是把现有地理实体或资料转换为计算机可处理的数字形式，并保证数据的完整性与逻辑的一致性。数据采集的总体目标是要对各种地理现象进行简化和抽象，以图形和图像的方式记录地理现象的位置属性以及它们之间的相互关系。那么GIS的数据源有哪些呢？野外我们通过地面测量采集的图形数据，通过卫星或飞机等拍摄的影像数据，以及纸质的地图，文本、统计数据和多媒体数据，都可以通过相应的采集设备将它们输入到GIS的地理空间数据库中来，这一过程就好比一个大的图书馆，可将所有的图书分门别类地存储在不同的空间位置上。二、地理信息系统的功能地理信息系统的构成及功能02数据编辑与处理功能由于地理信息系统涉及的数据来源、类型多样，同一种类型数据的质量也可能有很大的差异。为了保证系统数据的规范和统一，使数据满足用户需求，数据编辑与处理也是GIS的基本功能之一。主要的数据处理任务和操作内容有：数据变换。指对数据从一种数学状态转换为另一种数学状态，包括投影变换、辐射纠正、比例尺缩放、误差改正和处理等；数据重构。指对数据从一种几何形态转换为另一种几何形态，包括数据拼接、数据截取、数据压缩、结构转换等；数据抽取。指对数据从全集合到子集的条件提取，包括类型选择、窗口提取、布尔提取和空间内插等。二、地理信息系统的功能地理信息系统的构成及功能02数据组织与管理功能地理空间对象通过数据采集与编辑以后，存储在计算机的外存储设备上。对于海量的地理空间数据，需要采用数据库管理系统进行管理。GIS的地理空间数据库是区域内地理要素特征，以一定的组织方式存储在一起的相关数据的集合。由于GIS地理空间数据库具有数据量大，空间数据与属性数据具有不可分割的联系，以及空间数据之间具有显著的拓扑结构等特点，因此GIS数据库管理功能除了与属性数据有关的数据库管理系统（DBMS）功能之外，对空间数据的管理技术主要包括：空间数据库的定义、空间数据库的建立、空间数据访问和提取、空间数据库的操作以及通信功能等。二、地理信息系统的功能地理信息系统的构成及功能02空间查询与空间分析功能空间查询与分析功能是GIS的一个独立研究领域，它的主要特点是帮助确定地理要素之间新的空间关系，它不仅成为区别于其他信息系统的一个重要标志，而且为用户提供了灵活地解决各类专门问题的有效工具。尽管数据库管理系统一般都提供数据库查询语言，但对GIS而言，还需对通用数据库查询语言进行补充或重新设计，满足常见的空间查询功能的要求。而空间分析是比空间查询更深层次的应用，基本的GIS软件平台都包括叠置分析、缓冲区分析、网络分析、统计分析、地形分析、决策分析等功能，这些空间分析方法为建立和解决复杂的应用问题和模型提供了基本的工具。二、地理信息系统的功能地理信息系统的构成及功能02数据输出与可视化表达功能将地理空间数据处理和分析后的结果进行输出和显示是GIS的必备功能。输出产品的表现形式可以是各种地图、图表、图像、数据报表或文字说明及多媒体等，其中地图图形输出是地理信息系统的主要表现形式。通常，GIS可以称为“动态的地图”，它提供了比普通地图更为丰富和灵活的空间数据可视化表达。随着GIS与虚拟现实、视频技术相结合，二维三维数据和360°全景式的视频数据融为一体，GIS数据的可视化程度更上一层楼，为城市景观、规划成果的展示提供了更好的应用平台。二、地理信息系统的功能地理信息系统的构成及功能02二次开发环境为使GIS技术广泛、灵活地应用于各个领域，满足各种不同的应用需求，它必须具有的一个重要基本功能是具备二次开发环境，提供用户能够在系统基础上进行特殊功能地定制和特定地开发。GIS正是依托这些基本功能，通过利用空间分析技术、模型分析技术、网络技术、数据库和数据集成技术、二次开发环境等，演绎出丰富多彩的系统应用功能，被广泛地应用于资源管理、区域规划等领域，满足用户的广泛需求。一、空间数据库空间数据组织与管理03空间数据库是地理信息系统中存放和管理空间数据的数据库，是描述空间物体的位置数据、位置数据元素之间拓扑关系及描述这些物体的属性数据的数据库，是GIS发挥功能和作用的关键。在空间数据获取中，空间数据库用于存储和管理空间信息和非空间信息；在数据处理中，空间数据库既是资料的提供者，也是处理结果的存放处；在查询和输出显示中，空间数据库是形成图形文件或各类地理数据的数据源。空间数据库具有以下特点：数据量特别大：地理信息系统是一个复杂的综合体，要用数据来描述各种地理要素，尤其是要素的空间位置，其数据量往往很大。数据关系多样：地理信息不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系，仅空间关系就存在多种复杂多样的拓扑关系。数据应用广泛：地理信息应用于人类生产、生活、生态协调发展的广泛领域。二、空间数据库设计空间数据组织与管理03设计内容在空间数据库设计时，主要包括以下几方面：①数据模型选择。在空间数据库设计的初级阶段，合理的地理实体表达至关重要，建模的地理对象是以点、线、面类型的矢量形式，还是以栅格形式，或仅仅以属性表的形式存储，是首要关注的问题。②数据实体属性与空间结构确定。选择合理的数据模型后，还需要进一步对每个实体类的属性和数据结构进行设计，其中属性结构和类型的设计应遵循与传统数据库相同的设计原则。二、空间数据库设计空间数据组织与管理03设计内容③实现丰富的地理实体行为。地理实体的行为一般通过定义要素类中要素之间的一般空间关系和拓扑关系来实现，设计空间数据库中要素的行为，是实现要素类功能自动化和智能化的主要手段。④属性关系及其完整性约束。相比空间关系和拓扑关系，属性关系及其完整性约束均继承于传统的数据库设计内容。在空间数据库中，还存在空间关系外的属性关系，称之为逻辑关系，它是指地理实体之间、实体与相关属性之间存在的关联关系，主要有“一对一”、“一对多”、“多对多”三种基本的逻辑关系。完整性约束则是指某个属性字段值的可取值范围，其可以是数值范围，也可是枚举范围。在空间数据库设计中，设计这些完整性约束，可最大程度避免字段异常。二、空间数据库设计空间数据组织与管理03设计步骤空间数据库的设计是一个复杂的过程，其设计步骤一般包括以下几方面：①确定需求与目标信息产品。GIS数据库设计应反映工作内容，因此应针对基本任务和具体应用的要求，明确需要使用的数据源，定义基本的数字底图，使其能满足数据设计的需求。②根据信息需求确定主要数据专题。明确每个数据专题的关键内容，确定每个数据集的主要用途、编辑、建模和分析、表示业务工作流，以及制图和显示等。包括指定地图用途、数据源和空间表示、指定数据精度和采集方式、指定专题的表达方式、符号系统和注记等。③确定数据主体的空间表达方式。为每个地图比例关联地理表示，可根据地图比例进行各种表达形式的概括或分解，如栅格数据可采用重采样的方式概括，离散要素可通过建模为点、线和面要素类实现分解，还可考虑用高级数据模型来建模图层及数据集各要素之间复杂关系。二、空间数据库设计空间数据组织与管理03设计步骤④为要素类定义属性数据库结构和行为。主要是为属性数据标识属性字段和列类型，包括属性域、关系和子类型确定；有效值、属性范围和分类定义；关系类的表格关系和关联确定等。⑤定义数据集的行为、关系和完整性规则。为要素添加空间行为和功能，也可利用地址定位器、拓扑、网络、地形等突出相关要素中固有空间关系的特征来达到相应的目的。⑥构建可用的原型，进行优化设计和测试原型设计。构建地图、运行应用程序、执行编辑操作以测试设计的实用性；再根据测试结果进行设计的修改和优化。⑦记录地理数据库设计。可使用绘图、地图图层示例、报表和元数据文档等多种方法描述数据库设计和决策。三、空间数据组织空间数据组织与管理03空间数据的组织是指按照一定的方式和规则对数据进行整理和存储的过程。空间数据的组织方式与所采用的数据模型有关，一般主要有以下几种方式。空间数据的分块组织当对大范围区域内众多类型空间数据进行存储和管理时，为了提高数据存储和管理的效率，可将空间数据所覆盖的区域范围分割为若干个块或分区，按块分别进行空间数据的组织。在进行分块时，一般需要根据以下的原则来处理：①按存取效率较高的空间分布单元划分图块，以提高数据库的存取效率。②图块的划分应使基本存储单元具有较高较为合理的数据量。③在定义图块分区时，应充分考虑未来地图更新的图形属性信息及空间分布，以利于更新和维护。三、空间数据组织空间数据组织与管理03空间数据的分层组织分层组织是将占据同一地理空间的众多不同类不同级别的空间数据采用“分层”方式进行组织，每一层存放一种专题或一类信息。这种方法的优点是有利于用户根据实际需要，灵活地选择若干图层将其叠加组合在一起，构成数据层组或子集，进行分析和制图表达。既适合矢量数据也适合栅格数据，是绝大多数GIS空间数据库采用的主要数据组织形式。缺点是层与层之间的数据必须通过层的叠置处理才能关联在一起。在实际中进行空间数据组织时，分块和分层是可以同时采用的，两者之间并不冲突，比如在每一分块的范围内，空间数据仍然可以分层组织。三、空间数据组织空间数据组织与管理03空间数据的无缝组织无缝组织是指为了克服空间数据分幅或分块组织时，导致对跨越多个图幅或分块要素的割裂或不一致，在涉及大范围、海量空间数据的数据组织时，通常采用连续、无缝的数据组织形式。在无缝组织中，一般要满足：①在平面方向上，分幅的数据要组织成无缝的一个整体；②在垂直方向，各种数据通过一致的空间坐标定位能够相互叠加和套合。三、空间数据组织空间数据组织与管理03空间数据的无缝组织无缝空间数据组织有三种实现途径：几何无缝、逻辑无缝和物理无缝。①几何无缝：将各分幅或分块的数据都转换到统一的坐标框架下进行几何接边处理，在数据查询和显示时，相邻若干图幅或分块的内容在视觉上不存在缝隙，是连续一致的图形。②逻辑无缝：在几何无缝数据组织的基础上，对在分幅或分块边界处断裂的要素进行逻辑接边，并在逻辑上建立跨越多个图幅或分块的各个地理要素的唯一标识，链接关系或索引结构。要素本身在物理上仍然是保持分幅或分块存储的一种空间数据组织方式。③物理无缝：在逻辑无缝数据组织的基础上将若干个或全部图幅或分块的空间数据通过物理接边，使其合并为一个整体，从而使被分割或分块割裂的各个地理要素不仅在逻辑上共享相同的ID，在物理上也合并为同一个地理要素，并按单个要素进行组织和存储。四、空间数据管理空间数据组织与管理03文件与关系数据库混合管理系统大部分GIS数据库都采用文件与关系数据库混合管理的模式，即用文件系统管理几何图形数据，数据库管理系统（DBMS）管理属性数据，它们之间通过目标标识码进行连接，除目标标识码以外，两者几乎是独立地组织、管理和检索。GIS通过DBMS提供的高级编程语言C或Fortran等接口，在C语言的环境下，直接操纵属性数据，查询属性数据库，并在GIS的用户界面下，显示查询结果。在ODBC(开放式数据库互联技术)推出后，GIS软件商只需开发GIS与ODBC的接口软件，就可将属性数据与任何一个支持ODBC的RDBMS连接。这样用户可在一个界面下处理图形和属性数据。四、空间数据管理空间数据组织与管理03全关系型空间数据库管理系统全关系型空间数据库管理系统是将空间数据和属性数据统一用现有的RDBMS管理，在标准的DBMS上开发可处理空间对象的功能。用RDBMS管理图形数据有两种模式：①基于关系模型的方式，图形数据按关系数据模型组织。由于涉及一系列关系连接运算，费时。②将图形数据的变长部分处理成Binary二进制Block块字段（多媒体或变长文本），从而省去大量关系连接操作，数据存取较快；但BinaryBlock的读写效率比定长的属性字段慢得多，特别涉及对象的嵌套等复杂的空间操作时效率较低。四、空间数据管理空间数据组织与管理03对象-关系数据库管理系统对象-关系数据库管理系统是将复杂的数据模型作为对象放入关系数据库中，并提供索引机制和简单的操作。通过在标准的关系数据库上增加空间数据管理层，即利用该层将地理结构查询语言(GeoSQL)转化成标准的SQL查询，借助索引数据的辅助关系实施空间索引操作。优点是解决了空间数据变长记录的存储问题，由数据库软件商开发，效率较高。缺点是用户不能根据GIS要求进行空间对象地再定义，因而不能将设计的拓扑结构进行存储。四、空间数据管理空间数据组织与管理03对象-关系数据库管理系统对象-关系数据库管理系统是将复杂的数据模型作为对象放入关系数据库中，并提供索引机制和简单的操作。通过在标准的关系数据库上增加空间数据管理层，即利用该层将地理结构查询语言(GeoSQL)转化成标准的SQL查询，借助索引数据的辅助关系实施空间索引操作。优点是解决了空间数据变长记录的存储问题，由数据库软件商开发，效率较高。缺点是用户不能根据GIS要求进行空间对象地再定义，因而不能将设计的拓扑结构进行存储。四、空间数据管理空间数据组织与管理03面向对象空间数据库管理系统面向对象的基本思想是通过对问题领域进行自然的分割，以对象为基础，以消息来驱动对象执行处理的程序设计技术。面向对象模型最适应于空间数据的管理，它能在更高层次上综合利用和管理多种数据结构和数据模型，并用面向对象的方法进行统一的抽象；不仅支持变长记录，而且支持对象的嵌套、信息的继承与聚集；同时允许用户定义对象和对象的数据结构及其操作。当前已经推出了一些面向对象的数据库管理系统，如ObjectStore、Database等，很多学者也对其相关的技术和模型进行了大量探索，但整体上面向对象数据库管理系统还不够成熟。目前在整个地理信息系统领域中，基于对象-关系的空间数据库管理系统应用较为广泛，成为了GIS空间数据管理的主流模式。一、数字城市数字城市与智慧城市04数字城市是应用计算机、互联网、3S、多媒体等技术将城市地理信息和城市其他信息相结合，数字化并存储于计算机网络上所形成的城市虚拟空间。数字城市建设通过空间数据基础设施的标准化、各类城市信息的数字化整合多方资源，从技术和体制两方面为实现数据共享和互操作提供了基础，实现了城市3S技术的一体化集成和各行业、各领域信息化的深入应用。二、智慧城市数字城市与智慧城市04通过智能计算技术的应用，使得城市管理、教育、医疗、房地产、交通运输、公用事业和公众安全等城市组成的关键基础设施组件和服务更互联、高效和智能。实现城市管理的空间化、智能化和生态化，为城市公共管理与服务提供更便捷高效，灵活地创新应用与服务模式，从而打造自然宜居的智慧城市智慧城市总体框架智慧城市总体框架包括1个发展愿景，打造1个生态系统，构建4大核心体系以及建设1套信息基础设施。首先通过建设覆盖城市的感知信息基础设施，整合地理信息资源，打造城市资源信息云平台，并以此为基础，建设包括产业体系、应用体系、运行体系和保障体系4大体系，共同促进城市全面、协调和可持续发展，进而打造结构合理、功能高效、关系协调的城市生态系统。二、智慧城市数字城市与智慧城市04智慧城市核心体现通过整合城市地理智能、云计算和物联网等新产品和新技术，建立海量的、精确的、动态的地理信息数据基础，探索智慧城市智能云平台的建设模式、共享模式和服务模式，实现智慧城市感知状态透彻化和空间分布智能化。大幅优化并提高城市运行效率和效益，同步提升城市经济发展水平和市民幸福指数，全面促进城市社会和平发展与稳定。①城市智能云平台：针对现代智慧城市的建设和管理建设“城市智能云”。所谓城市智能云就是通过自主研发的核心软件构建智慧城市地理信息基础平台，以地理信息为智慧城市信息的载体，并在此基础上利用可托管的虚拟化技术构建城市智能云体系，使平台有效推动城市建设、管理与运行，实现智慧城市精细化和动态化管理。二、智慧城市数字城市与智慧城市04智慧城市核心体现②城市智慧运行中心：以城市智能云平台为基础，整合多个政府职能部门的专题数据，包括视频资源、经济统计信息、应急物资和重大项目。根据城市关键问题定制城市运行的体征参数，实时监测发现城市运行中的问题、提供更快、更有效地应急响应，做到平战结合，同时能协作预测分析，持续改进城市的生命线，真正成为城市信息的聚合者、智能决策的分析者、资源调配的指挥者。③行业应用：重点开展民生、公共管理或城市管理，企业化运作三类示范应用，以政务协同、社会管理、城市管理、公共安全、国土资源、交通运输、卫生医疗和生态环保为基础。围绕重点领域提升服务水平、加快新兴技术应用，突出信息共享和深度挖掘，大力推进以信息感知、业务协同、系统集成为重点的智能应用。一、地理信息系统在城市建设与管理中的应用地理信息系统的应用05地理信息系统能为城市空间信息的有效管理和分析，以及数字城市、智慧城市的建设等都提供了有力支撑。在城市基础设施建设中，地理信息系统可用于城市规划和土地利用分析，帮助政府人员协调城市的用地和发展，管理和维护城市道路、水电气设施等城市基础设施，提高基础设施的利用率和维护效率。在城市交通规划中，地理信息系统可用于交通分析和交通管理，如分析城市交通拥堵情况，优化交通路线和规划公共交通系统，有效地帮助应对交通拥堵和交通事故等问题。GIS技术为智慧城市的建设不仅提供了基础信息，还可整合多个数据源并对这些海量、多源异构数据进行有效的组织、管理、分析、处理和可视化，实现信息集成和动态管理，从而应用到城市交通、环境保护、抢险救灾、公安系统以及常用基础设施等各个方面；GIS还可为智慧城市建设提供更精细化的管理和决策支持，利于政府、市场、社会各个部门之间信息的有效共享和协调，从而为智慧城市的各个领域提供强大的智能决策服务。二、地理信息系统在土地资源管理中的应用地理信息系统的应用05在土地资源管理中GIS可通过空间分析和数据可视化，提高对土地信息的理解和利用，主要表现在：①GIS可用于创建数字地图，标识和管理土地所有权、边界和用途，整合各种数据，包括土地利用、土地所有权、地形、气候等，帮助进行全面的土地资源调查与评估，提高土地管理的精度和效率。②GIS能够帮助规划者在数字地图上进行土地利用规划、设施布局和基础设施规划，允许规划者分析土地的最佳用途，考虑如土质、地形和环境条件等因素，模拟不同规划方案以制定最优的土地使用规划。③GIS可用于监测和管理土地上的自然资源，包括水源、农田、森林和野生动植物等，有助于土地资源的可持续利用。④GIS可结合卫星影像和遥感技术动态监测土地利用变化，通过比较不同时间的卫星影像，监测土地利用和覆盖的变化，及时发现非法占用、违法建设等情况，帮助制定土地管理策略。二、地理信息系统在土地资源管理中的应用地理信息系统的应用05⑤GIS可以用于评估土地上的自然灾害风险，如洪水、地震和火灾等，通过分析土地利用变化对生态系统、水资源和空气质量的潜在影响，帮助规划灾害响应和恢复措施。⑥将GIS与土地数据库相结合，可创建土地信息系统，为政府提供决策支持和有效的土地管理工具。⑦GIS还可以整合社会经济数据，帮助评估土地整治对当地社区和居民的影响，包括就业机会、居住条件等方面。目前正在实施的“一张图”工程旨在更高层次上实现山水林田湖草沙矿等自然资源及地政、矿政、灾害、测政、海政各系统的数据的整合和统一，形成覆盖上述业务部门的统一的数据流，在此基础上进一步实现地、林、草、矿、灾等业务的一体化审批和协同监管，最终实现自然资源管理数据流、业务流、决策流的一体化。三、地理信息系统在地质找矿中的应用地理信息系统的应用05在地质矿产领域，GIS可用于野外地质调查、地质资料管理以及矿产资源潜力评价等。主要表现在：①在野外调查中，使用GIS可以使现场数据收集变得更加容易，可以将通过各种手段收集到的数据几乎接近实时地移动到集中式数据库中，实现了从野外区域地质调查到入库的无缝衔接。②在地质资料管理中，利用GIS技术建立多源地质空间数据库是实现地质找矿工作现代化的前提，特别是利用三维GIS技术建立的地质数据库非常强大，包括地质勘查中的工程信息、物化探等全面的信息；同时具备查询功能，方便查找所需数据，并且能够将地质属性以表格的形式导出来，达到一目了然的效果。③在矿产勘察中，使用GIS技术，并结合海量的综合信息，能够很好地完成空间采样任务，从时空以及多元统计角度对构造演化、火成活动以及沉积等相关特征进行分析，从而预测成矿，合理地指导矿产勘探等一系列相关工作。三、地理信息系统在地质找矿中的应用地理信息系统的应用05④在成矿预测中，GIS具有对地质异常进行分析的功能，可圈定出可能成矿的地段、可以进行找矿的地段以及找矿较为有利的地段，然后通过对地质异常进行分析，判断其是否与已知矿床具有一定的联系，进而通过处理分析，计算出异常与矿点之间的关系。再通过GIS的空间分析叠加功能，对成矿的预测区进行圈定，构建成矿空间预测模型，对找矿的具体地段进行圈定。⑤在矿产潜力评价中，GIS能够有效地将各类地理信息与现代化的地质学理论相互结合，并进行有效分析，从而总结出其研究区域的矿产资源信息，最终通过矿产资源信息评价该地区的矿产资源潜力。总之，GIS技术可以说已成为了地质矿产资源勘查中的首选技术。随着GIS和计算机技术的不断发展，构建空间智慧矿山可视化综合监管平台已经实现，建立的智慧矿山空间数据库，可实现矿山的全景显示、动态显示，真实、直观、准确、清晰地表现矿产地上地下三维场景。四、地理信息系统在地质灾害防治中的应用地理信息系统的应用05GIS可以对地质灾害涉及的大量地质、地貌、气象、水文、人类活动等与空间分布密切相关的多源信息进行综合处理和集成分析，从而为灾害的监测预警、影响评估、防灾抗灾、应急救援、灾后恢复等提供完整、精确、直观的数据支撑和模型支持。在地质灾害信息管理方面，利用地理信息系统的各种功能，可建立地质灾害空间信息综合管理系统，生成地质灾害专题信息“一张图”，实现地质灾害专题数据的信息化，并能够以二、三维等多种可视化手段逼真反映灾害点所在位置的地形、地貌，利用三维景观分析地质灾害点的空间信息，实现地质灾害分析研究的多源、实时、动态、形象管理和信息的及时有效发布。四、地理信息系统在地质灾害防治中的应用地理信息系统的应用05在地质灾害危险性评价方面，可运用GIS分析技术，对影响地质灾害活动活跃程度的各种因素进行统计分析，研究地质灾害类型、分布规律和灾害损失度等，基于机器学习、人工智能等方法对地质灾害危险性现状进行综合评价与制图，实现如易发性分区、防治规划分区、灾害评估管理以及坡度分析等功能，并将其结果以空间图形化的形式在二/三维地图上展现，使地质灾害风险评价更加效率化和科学化，为灾害的防治提供有力的支撑。在地质灾害监测预警方面，可利用GIS建立灾情数据库，借助其独有的空间统计分析等功能，结合气象预报、地质灾害数据等影响地质灾害的相关数据，建立地质灾害预警系统，对群测群防信息、群测群防监测数据进行实时管理，并支持多种监测数据上报和预报预警信息的及时发布。特别是三维GIS技术强大的三维建模和可视化功能，为建立完善的地质灾害预警预测系统提供了强有力的技术支撑。四、地理信息系统在地质灾害防治中的应用地理信息系统的应用05在地质灾害防治方面，一方面可利用GIS进行灾害的模拟，预测灾害的发生和影响范围，从而采取相应的防治措施。另一方面可利用GIS进行应急响应。地质灾害地发生往往是突然的，因此，对地质灾害的应急响应显得尤为重要。三维GIS技术可以对地质灾害进行三维建模和可视化，以便于对地质灾害进行应急响应。如可以通过三维GIS技术对地震的影响范围进行预测，从而采取相应的应急措施，如制定救灾方案、疏散人员、转移物资、辅助决策等等。未来，随着计算机技术的不断变革创新以及GIS研究体系更加成熟，将促进GIS技术开启全新视角，协同推进其在地质灾害预报、监测工作方面不断向前进步。五、地理信息系统在生态环境保护中的应用地理信息系统的应用05在环境监测与评估中，利用GIS技术可对实时采集的数据进行存储、处理、显示、分析，达到辅助环境决策的目的。如以某流域自然环境地理信息为基础，可利用GIS的地理数据库管理功能，对该流域的监测数据进行存储和管理，然后利用GIS技术直观显示和分析流域水环境现状、污染源分布、水环境质量评价，追踪污染物来源。还可结合数字地图提取历年监测数据、实时监测数据和各种统计数据，进行空间分析、辅助决策，为流域水环境的科学化管理和决策提供先进的技术手段。例如：①在空间质量监测中，利用GIS可生成质量分布图，进行空气质量的时空趋势分析；还可建立空气质量评估模型，预测和评估空气质量的变化趋势。②在水质监测中，GIS可存储和管理水质监测数据，进行水质评估和水资源规划，提出水质改善措施和管理建议。③在土壤污染监测中，GIS可辅助生成土壤污染分布图和污染源追踪图，进行土壤污染风险评估和污染治理方案制定。五、地理信息系统在生态环境保护中的应用地理信息系统的应用05在生态保护和恢复方面，GIS还可用于生态系统评估、自然保护区管理和湿地保护与恢复。①基于生态系统数据和地理信息数据，可建立生态系统模型，进行生态系统保护和恢复规划，提出生态保护措施和管理建议。②基于自然保护区数据和地理信息数据，可生成自然保护区模型，进行自然保护区规划和管理决策支持。③基于湿地资源数据和地理信息数据，可建立湿地模型，进行湿地保护和恢复效果评估和决策支持。综上，GIS技术在生态环境保护中具有广泛的应用价值。通过GIS空间分析，可