地理信息系统导论

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地理信息系统导论范文第1篇

关键字：实景三维技术；警用；地理信息系统

中图分类号：TP273+.5文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)07-1628-02

地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)是用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达空间地理数据的计算机系统。自20世纪60年代产生后，随着计算机技术的快速发展，地理信息技术日趋成熟，应用到公安行业后，出现了警用地理信息系统(Police Geographic Information System，简称PGIS)。警用地理信息系统是“金盾工程”的重要组成部分，它充分利用地理信息技术，以电子地图为基础，以公安专用网络为依托，以信息共享和综合利用为目标，将各类警务信息空间化、可视化，实现公安业务信息基于电子地图的可视化查询和分析，旨在提高指挥决策、快速反映、反恐等方面的综合能力，为治安管理、警力部署、安全警卫等公安业务提供行之有效的管理手段。但在复杂多变的环境下，传统的基于二维的警用地理信息系统因为其自身的局限性，已经越来越不能适应现代警用的需求。因此采用实景三维技术将是未来PGIS的发展趋势，本文就此问题展开讨论，并给出解决思路。

1 二维PGIS的存在问题

公安部门使用的数据绝大多数都与地理位置有关，地理数据对于警用地理信息系统具有极高的重要性。对于警用地理信息系统而言，无论上层的应用设计是否完善，起决定性作用的仍然是底层的地理信息数据的质量。在传统的警用地理信息系统中，使用的地理数据主要是二维矢量图，然后这一符号化的系统却存在许多先天不足。具体如下：

1）信息量严重不足，需要后期大量补充采集

目前，大多数公安部门的警用地理信息都来源于地方勘测部门，这些部门制作的二维地图及数据库均按照国家基础测绘规范制作，根据公安部颁布的《城市警用地理信息数据分层及命名规则》来衡量，这些地方勘测部门制作的地理数据信息，仅占警用地理信息总量的20%（图1）。因此，其他80%的警用公共地理信息和警用业务专用地理信息都需要后期大量补充采集，工作量巨大，影响了公安干警的正常工作。

2）数据表现平面化，不能提供立面数据

二维地图只支持平面上的测量，而在警戒路线、反恐应急等很多情形下，需要完成对进行区域的测量、通道尺寸计算、楼的高度、射击通视距离等，这些需求在二维地图下都无法完成。这就造成了在很多情况下无法获取足够的数据支持，影响预判效果，对公安干警执行任务造成一定的障碍。

3）缺乏环境数据，不能有效支持应急指挥

传统的二维电子地图，只能显示有限的方位信息和地物属性信息，不能提供预案制作和快速反应所需的环境信息，如：建筑物的形态、通道大小、桥梁高度等城市地形特征。这种地理数据上的缺陷严重影响了应急指挥的工作效率，一旦突发事件发生，决策者无法从简约的二维地图上获知事发地点的环境信息，这种情况下往往会给公安应急反应带来被动，甚至会给公安干警的生命造成威胁。

4）城市建设日新月异，数据更新不能做到准确及时

勘测部门提供的二维地图是一种专业的测绘产品，需要具备一定的专业技能才能对其进行修改更新。此外，出于保密的考虑，勘测部门往往会对地图坐标系进行变形处理，这就造成基础底图的更新必须以来勘测部门才能完成。但在实际应用中，勘测部门在资源上无法保证警用基础地理信息的更新。因此，根据调查，目前绝大多数公安系统使用的地理数据都有现势性差的问题，这对于目前正在大力推行的PGIS来说无疑是一个非常棘手的问题。

2 利用实景三维技术的警用地理信息系统解决方案

近年来，随着移动测量技术、计算机技术和网络技术的飞速发展，上述制约二维警用地理信息系统的一系列瓶颈问题已经有了很好的解决方案，即“影像地图”。“影像地图”是一种以地面近景影像直接反映制图物体的地图，它既包含二维线划图，同时也包括了与二维线划图有着地理相关的可量测实景影像。影像地图是以一种完全真实的方式来展现空间，在影像表达的世界里，包含大量地理的、环境的、社会的、经济的、人文的信息以及可供挖掘的知识。这种影像地图的GIS应用即是实景三维地理信息系统。

2.1 二维警用地理信息系统和实景三维警用地理信息系统的对比

实景三维警用地理信息系统不但提供了细致入微的实景数据，还帮助警务人员实现了对目标的实景可视化查询和按需测量。实景三维警用地理信息系统相比传统的二维警用信息系统有着无法比拟的优势，详见表1。

2.2 实景三维警用地理信息系统的实现

由于目前警用地理信息系统基本都采用二维地图方式，如果要全部抛弃二维系统，用三维系统来替代，不仅耗费巨大，也会影响到公安部门正常的工作开展。因此，实景三维警用地理信息系统的实现应该是在二维系统的基础上进行集成开发，既能实现实景三维警用地理信息系统的升级，又可以充分利用原有的二维系统数据，并且对正常工作没有影响。本文设计的实现方案如下：

1）利用公安系统原有的二维警用信息地理系统地图进行现场勘察，制定作业规划。

2）利用移动采集技术进行实景采集，同时采用最新航片或卫片以及少量的人工补绘完成房屋层的制作，建立更完善的警用地理信息数据库和影像地图。

3）与警用地理信息系统的开发商合作，将三维地理信息数据库和影像地图集成至系统中，取代原有的二维地图数据。

4）在系统中开放数据接口，并在软件中设计用户数据更新的程序，允许操作人员自主完成对数据的更新。

以上4个步骤，可以在原有二维警用地理信息系统应用不受影响的情况下，将系统底图替换成三维实景地图，同时也提供了科学的数据更新方法，从而保证了警用地理数据的现势性，为长期困扰公安系统的地理信息问题提供了有效的解决方案。

3 结束语

三维实景警用地理信息系统可实现地理信息数据的可视、可读、可写、可画、可量、可链接、可挖掘等一系列功能，在公安五要素管理、突发事件决策指挥、交通、消防等各方面都有着二维系统不可比拟的优势。当前，在欧美日等发达国家，三维实景地图作为二维地图的升级产品正日益成为GIS数据应用的热点。我们因此也可以预见到，实景三维警用地理信息系统将逐渐取代传统的二维警用地理信息系统，成为日后警用地理信息系统的发展方向。

参考文献：

地理信息系统导论范文第2篇

关键词：土地资源管理专业；地理信息系统课程；教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）37-0146-02

地理信息系统是由计算机硬件、软件以及不同方法组成的系统，用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示[1]。其英文表达多数称为Geographic Information System或Geo-Information System，实际工作中一般简称为GIS，是一门集计算机科学、地理科学、测绘科学、遥感等学科和技术于一体的新兴学科。自从20世纪60年代萌芽以来，至今已发展了四十多年的历程。地理信息系统已经从少数专业领域（地图学、地理科学）的应用，扩展到众多学科领域，在大部分专业中均有涉及，如环境科学、农业资源环境、生态学、遥感、森林经理等，目前在政府农业部门、林业部门、环境保护部门、渔业部门、水利部门、气象部门、国土部门，甚至公安部门和军事部门都有了很广泛的应用。可以说地理信息系统深入到社会各个领域[2]。

随着对GIS认识的不断增强，众多高校开设了地理信息系统课程，我校的土地资源管理专业、农业资源与环境专业、环境科学专业、生态学专业、环境生态工程专业、林学专业、农学专业、海洋资源与环境专业等都分别以必修课或选修课的形式开设了相关GIS课程。从实际情况来看，地理信息系统课程建设尚需要若干工作完成，在课程进行的过程中有些内容仍然亟需完善，是摆在我们面前的一个重要任务。因此，本文以“山东省特色名校工程”――应用型人才培养为契机，探讨土地资源管理专业中地理信息系统教学的设置和改革具有较好的实践价值。

一、GIS在土地资源管理专业中的地位和教学要求

土地资源管理专业学生主要学习土地资源调查、规划、管理等方面的内容。专业要求之一就是培养学生具备运用现代技术手段进行调查分析和实际操作的能力。地理信息系统作为一项新兴技术，是集计算机、地学理论等于一体的新兴交叉学科，同遥感和全球定位技术一样，都需要学生熟练的掌握运用。因而我校土地资源管理专业将地理信息系统课程设置为主干课程，是必修课程之一[3]。

地理信息系统课程要求土地资源管理专业学生能够熟练的运用常见的GIS软件解决土地资源的调查、建库、评价、分析、模拟等问题。学好这些需要学生既要有扎实的计算机文化基础知识，又要有地图学的基础，还要具备土地资源学及土地管理学方面的知识。因此，在理论教学的同时，开展实验和实习实践教学相统一[4-5]。

二、GIS课程在土地资源管理教学中的体系设置

考虑到地理信息系统是一门交叉学科，单纯的讲述相关内容，学生可能不容易掌握，又因为许多概念和原理比较难懂，十分抽象，因而需要合理的设置地理信息系统课程在专业课程设置中的位置。

我院根据教学实际，首先在土地资源管理专业大一课程设置《计算机文化基础知识》，了解计算机相关知识，掌握基本的计算机操作理念。在大二上学期开设《地图学》课程，让学生掌握地图计算机制图学的地理参考理论和方法。在大二下学期开设《地理信息系统》课程，同时开出《基础遥感》课程，这样学生在学习地理信息系统的同时，能够同时掌握遥感科学的技术和知识，起到互补的作用。因为地理信息系统是导论式的教学内容，针对专业特点，大三又开设《土地信息系统》课程，专门作为地理信息系统在土地行业的专题应用课程。大四开设《GPS技术》，让学生了解数据获取时地理坐标的表达和建立过程。

整个结构框架，很好的保证了地理信息系统课程的进行，更容易让学生掌握其知识、原理，熟悉地理信息系统在整个学习中的结构。

三、GIS教学中的具体措施

有了上述结构上的良好的保证，我们在教学过程中，从以下几个方面进一步进行课程的进行和改革。

（一）借助多媒体教学

多媒体技术在教学中的应用体现了众多的优势[6]。在地理信息系统教学过程中，由于涉及到的概念往往都很抽象，诸如“矢量数据结构、栅格数据结构”等，学生一般不太能够接受、理解这样的概念，所以对这方面知识的理解也就减弱。再如“数据采集内容中的图层”概念等，之前学生一般都没有接触过，头脑中无法形成对应的理解，所以更无从谈及对此内容的掌握。因此，在教学中，我们主要以多媒体教学为主，利用生动的图件、动画等，让学生感受到鲜活的知识，直观的体会相关知识，有助于理解抽象的原理等。

（二）利用模型进行演示教学

在多媒体教学的同时，教研室购买了一批教学模具，一些难以用语言、动画表达的概念，可以借助模具来展示。如在地图投影内容讲解过程中，我们可以用地球仪和屏幕的相对关系来表达地图投影的概念，通过两者之间的关系表达投影的类型等。讲授地理信息系统产品内容时，产品类型有数字地图和纸质地图两种类型，数字地图部分我们利用计算机屏幕显示一幅相关图件，而纸质地图部分我们可以给大家展示一幅某地区的土壤图或土地利用图，学生立刻就有了明确的对比。

（三）加强实验、实践教学

理论教学的同时开设同步的实验课程，地理信息系统实验课程的学时保证达到24学时。实验课程的内容主要涵盖了数据的采集、处理、数据库建设、空间分析、输出等地理信息系统主干内容，具体的实验例子以国土事例为主。实验教学过程主要是在机房，通过投影仪给学生演示基本的实验操作步骤，然后布置作业让学生自己完成。部分综合性比较强的实验，通过任务驱动式的方式进行[7]，既能够加强操作技能，又把所学的课程知识连贯起来。通过24个学时的实验课程，一方面学生掌握了各项实际的操作技能技巧，另一方面加深了对理论知识的理解。

GIS课程结合基础遥感课程联合开设了1周的课程实习，以GIS和RS所学基本知识为基础，布置实习任务，让学生分组完成相应的地学任务。通过教学实习，增强学生感性认识，促进学生对GIS技术的理解和应用。

（四）多种教学方法综合运用

越来越多的研究发现，教师在上课的同时并不是只应用一种教学方法或者方式，而是多种方法的综合应用。在地理信息系统的教学中，可以利用教师的科研项目作为案例进行教学，既可以增加学生的学习兴趣，又达到了与实际相结合的目的。另外在教学中，可以阶段性的提出几个问题，通过课堂讨论，对培养学生的创新思维。对于部分内容，让学生参与讲授，通过课下准备和课堂演讲，锻炼学生的课件制作能力和口头表达能力。

（五）充分发挥网络教学的作用

随着互联网的广泛应用，许多课程也开展了网络化的教学研究工作。越来越多的实践证明网络在教学资源共享方面起到了巨大的作用。与此同时，我校开发了网络教学平台，教师可以上传相关教学资料、课程练习题、批改作业，学生可以通过平台与教师进行咨询、上交作业等互动。我院地理信息系统课程制作了精美的课件，连同教案、练习题、教学大纲、参考文献等内容一同上传至网络教学平台，为学生提供课下自学和练习的素材。同时，土地资源管理专业的地理信息系统课程通过录播教室进行全程录像，制作了高清晰的课堂视频，学生可以利用视频在课下加深对相关内容的理解。

四、小结

《地理信息系统》课程在土地资源管理专业中是一门非常重要的主干课程，学生在专业学习的过程中需要掌握地理信息系统这门工具，通过掌握相关技术完成土地资源的调查与管理。在教学中，我们应该设置好地理信息系统课程在整个学科专业中的架构。以现代化多媒体技术教学为主，综合运用多种教学方法和模式。注重实验教学和实践教学，提高学生对地理信息系统操作技能的掌握能力。大力开发网络教学平台，促进课程的网络交流与互动，加大对地理信息系统学习的力度。多种途径、综合完成对土地资源管理专业学生在GIS课程中的培养。

参考文献：

[1]黄杏元.地理信息系统概论[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]邬伦.地理信息系统―原理、方法和应用[M].北京：科学出版社，2001.

[3]陈明利，刘佩茹.基于GIS的土地资源管理专业实验教学体系建设探[J].人才资源开发，2015，（11）.

[4]尚颖娟，刘秀华，谷达华.土地资源管理专业地理信息系统课程实验教学改革[J].西南农业大学学报（社会科学版），2011，9（5）.

[5]常胜.资环专业地理信息系统课程教学改革研究[J].中国现代教育装备，2010，（17）.

地理信息系统导论范文第3篇

关键词：地理信息系统；精品课程；气象院校；教学团队；课程体系

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1004-8154(2011)06-0095-02

一、高素质教学团队建设

地理信息系统(GIS)专业人士应该具备完善的人格、积极向上的人生观、强烈的自豪感，高超的应变能力以及团队协作精神［1］。对教师更是提出了这样的要求。“单兵作战”的育人模式难以适应学科专业和教学内容的发展变化。刚刚组建的小组还不能称之为真正意义上的团队，因为此时只有个别实力强的队员在为集体出力，其他成员因担心出错往往很少发挥作用。当经过一定时间的合作与磨合、各成员之间达到一种相互信任的默契后，谋求集体成功成为共同愿景，于是群策群力，开展富有创造性的活动。此时小组便演进为团队［2］。为了达到教学目的，真正把GIS和气象结合起来，我们经过了几年磨合和探索，建立了一支高素质的教学团队。GIS的交叉性，也体现在师资方面。本专业老师有的来自农气专业，有的来自天动，还有来自地质、地理知识背景的。这些差异，带来了教师GIS知识结构的丰富多样。经过不断解决教学、科研相关的实际问题之后，团队获取了更多更有效的GIS知识，能集思广益，对出现的变化有更强的适应力和决胜力。

二、教材选用

教材选择的好坏直接影响到教师教学效果和学生学习效果的好坏。根据GIS教学目标的不同，对其教材的选择也应该有所区别。目前我国还没有针对GIS专业和非GIS专业制定各自统一的教材。我们选用黄杏元等编著的《地理信息系统概论》作为主教材，同时参考其他老师的教材。为了突出GIS的应用，又重点参考美国爱达荷大学地理系张康聪(Kang-tsungChang)教授原著、广州大学地理科学学院陈健飞教授等译编的《地理信息系统导论》。我们主要参考其英文版，锻炼了教师和学生英语应用能力。同时也在多年教学过程中，把GIS与气象相结合，摸索自己的路，开始编写自己的精品教材《GIS在气象中的运用》。该教材得到国家气象局和学校资助扶持。

三、课程体系建设的创新

经过两年基础知识学习，学生已具备了计算机(软件设计基础、程序设计语言、数据库、数据结构等)、地学（气象与气候学、自然地理学）等方面的基础知识和基本技能。因而需要在GIS课程结构中穿插体现这些知识，使之融会贯通。GIS课程的内容体系结构主要由概论、空间数据结构、空间数据处理、空间数据库、GIS空间分析原理与方法、地理信息系统的应用模型、地理信息系统设计与评价、地理信息系统产品输出设计等内容构成。其中，空间数据结构、空间数据库、GIS空间分析原理与方法等为课程的中心内容。

在讲授这些内容时，我们举出在气象中的实例进行穿插。比如建立的系列起伏地形下太阳辐射分布式模型、温度模型，经过建模后算到栅格点、得到系列产品：直接辐射、散射辐射、反射辐射、总辐射的和温度的年、季、月的空间分布，等等。

GIS是技术性和实践性很强的学科，创新思维能力、实际操作能力及应用能力是GIS人才的重要素质特征［3］，也是应对目前严峻就业形势的最好武器。课程讲授都是由在科研工作最前沿的教师担当，紧跟着GIS的发展，同时和气象紧密结合，做到科研反哺教学。

实验教学是本课程的重要环节。我们通过更新实验教学内容，力图体现基本技能训练与能力拓展相结合、理论知识学习与实际应用相结合的设计思想。增加综合性、设计性实验，充分调动学生从实验和实践中学习的积极性，培养学生自主做实验和自主设计实验的创新素质，引导学生探索新知识、新技术和新方法。实习中加大和气象要素结合的实习，将基础数据处理、气象数据处理有效地结合到一起。这样既体现了特色，又完成了大纲要求，为学生做好了必要的知识和技能储备。

四、突出气象专业特色

学校提倡办学要主动融入、服务于全国气象事业，相当数量学生要到气象部门就业，培养的学生必须具备扎实的专业基本功和相应的和气象知识结合的能力。因此，在GIS课程讲授过程中，必须体现这个特点。在GIS原理、 GIS设计与应用、DEM、地学建模、GIS算法、地统计学等课程中都要有最新科的研产品可做讲授和实习内容。

有些产品比如辐射和温度目前全国各省几乎都用到了，大大增强了学生的专业自豪感和信心。让学生参与这些工作，亲自体会海量的气象数据处理，亲自体会如何二次开发做气候业务系统、防雷预警系统，等等，体会科研工作的艰辛与快乐，培养刻苦踏实的工作作风，克服畏难情绪，培养协作与创新精神。当然，这些专业课，并非全针对气象行业，课程的安排和讲授具有合理的体系结构，目的就是培养具有合理知识结构、良好的基本技能，高尚的道德品质、具备创新思维的GIS人才。

五、推进课程的网络化与数字化

在课堂教学方面，将教学大纲、电子教案、网络课件、教学成果与参考资料等教学资源全程上网，实现数字化课程平台的基本建设。这样不仅为学生提供了学习教材、多媒体课件和相关教学录像，而且开放了专业软件平台、系统模拟和演示作品等信息资源。通过开放式网络课堂，将图像资料、工程实例、多媒体课件、系统开发指南和使用说明等资料有机融合为一体，为课堂教学提供丰富的数字化课程资源。基于教学研究成果和实际教学需要，建立网上答疑系统和软件演示系统，搭建和完善网络化课堂平台，方便学生随时进行试卷自测和模拟考试，也有利于老师对课堂学习效果和学生对知识掌握程度进行检验［4］。同时机房对学生开放，包括上实习课和之外的开放，机房里有着充足的专业软件和数据，给学生学习、实践提供了优越条件。

参考文献：

［1］ 李满春,戴崴巍,赵勇.GIS专业人才的素质特征、知识结构与培养方案［J］.地理与地理信息科学,2004,20（2）：26-29.

［2］ 郑贵洲,吴信才,晁怡.面向异构环境的GIS课程教学团队构建［J］.测绘通报,2008,9：72-74.

［3］ 黄杏元,马劲松.高校GIS专业人才培养若干问题的探讨［J］.国土资源遥感,2002,（3）:5-8.

［4］ 黄解军,袁艳斌,詹云军.面向创新型人才培养的GIS专业课程体系优化与实践［J］.矿山测量,2008,5：77-79.

Analysis of Elaborate Course Construction

on Geographic Information System in Meteorological CollegeYIN Jing-qiu, QIU Xin-fa, HE Yong-jian

(Nanjing University of Information Science & Technology,

remote sensing, School of Remote Sencing, Nanjing 210044, China)

地理信息系统导论范文第4篇

关键词：城市建设管理；地理信息；应用

中图分类号：TP311.52文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 24-0000-02

Urban Construction Management Geographic Information System Analysis and Design

Shi Xiangao

(Wuhan City Construction Information Center,Wuhan430014,China)

Abstract:This article from the construction of urban construction and management of geographic information systems of practical significance,overall objective,functional design,data structure design and application prospects are discussed to explain the city's geographic information system construction and management ideas.

Keywords:Urban construction management;Geographic information;Application

GIS（Geographic Information System），地理信息系统，是20世纪60年展起来的融地理学、测量学、计算机科学为一体的综合性技术。GIS使用计算机图形处理技术和数据库技术管理、分析地理空间数据及其相关信息，把事物在地球表面空间的地理位置及其特征有机地结合在一起，并通过计算机屏幕形象、直观地显示出来。

随着计算机软硬件的快速发展和应用成本的大幅度降低，近年来GIS技术在城市规划、房地产、交通运输、公用事业、重大工程、环境保护、公安与消防以及军事和国防等众多领域得到了广泛的应用，尤其在城市建设和管理中。

城市建设地理信息平台是GIS技术在城市建设和管理中的具体应用，目的是为了提高城市建设的管理水平，提高日常工作效率，为应急处理提供数据和技术支撑，为辅助决策提供基础支持。

城市建设地理信息平台以地理信息系统技术为依托，以城市地理空间数据和计算机网络为基础，以建设信息为管理对象，建立统一的建设项目数据库，逐步形成一个集行政管理、应急指挥、城市建设项目跟踪、建设信息服务为一体的智能化管理信息系统，实现全市范围内城市建设信息的综合管理和高效利用。

一、总体情况

（一）研制意义。建设城市建设地理信息系统，对城市建设管理具有重大的现实意义。

1.建立统一的城市建设地理空间框架。城市建设所涉及的道路、桥梁、路灯、绿化等城市基础设施，绝大多数是具有典型的位置概念，是与地理空间信息是密切关联的。因此城市建设地理信息系统建立了统一的城市建设地理空间框架，将原来分散的、格式不统一的、不能共享的、数字化或没有数字化的空间数据资料重新整理成为格式统一、完整、相关联的分层分类信息的数据库，不仅可以集成各种城市基础设施信息、城市建设项目、基础地理信息，而且将市建设的策划、实施、审批、批后管理都直观地展示在计算机屏幕上。

随着城市建设地理信息系统数据库的充实和功能的进一步扩展、完善，必将成为构建“数字城建”的核心基础，成为城市建设管理部门电子政务的重要组成部分，还可以在“城市智能交通”、“城市灾害应急抢险”中发挥重要的基础作用。

2.实现建设信息的快速定位和查询。城市建设地理信息系统提供的多种查询方式和查询手段，实现了从空间和属性两个方面进行建设信息的查询和检索，实现了空间分析，分析结果以直观的形式表达出来，为准确计算城市建设管理、审批和批后管理的各种指标奠定了可靠的基础。

3.有效提升城市建设管理效能。如何有效地管理如此大量的地理空间信息与城市建设专业属性信息，以服务于政府决策、基础设施规划与建设、社会经济发展、公众服务、突发事件的应急反应等工作，是城市基础设施管理面临的一大挑战。

城市建设地理信息系统投入使用必将促进城市建设的科学管理，实现城市基础设施的科学规划与建设，极大地提高城市管理现代化水平。将在城市建设与管理中产生广泛的社会效益和巨大的经济效益，具有十分重要的现实意义。

（二）总体目标。城市建设地理信息系统的总体目标是：

1.整合GIS资源。（1）基于城市建设管理部门的应用实际，整合已有GIS资源，建立统一的城市建设地理信息数据库，在整个系统内统一使用该数据库，各专题空间数据也逻辑分离并共享基础空间数据（地形、路网、水系等）。（2）空间数据库实行分层管理，基础地理空间数据和专题空间数据分别管理。（3）城市建设地理信息数据库能够接纳多种数据更新方式如：整体更新、局部更新、兼容格式的文件数据导入、地图编辑更新。

2.建立模块化的应用子系统。建立模块化的应用子系统，保证平台的灵活性和扩展性，实现系统管理、专题子系统、数据库维护、地图编辑、移动办公应用、查询展示和统计分析功能

（三）方案建设原则。城市建设地理信息系统设计和建设遵循“实用性”、“可扩展性”、“灵活性”、“先进性”、“安全性”、“实用性”、“现势性”、“前瞻性”和“经济性”等原则，实现功能齐全、界面美观、操作简单、使用方便、安全稳定等目标。

二、系统方案

（一）系统功能结构设计。结合城市建设管理工作的实际需要，城市建设地理信息系统功能主要包括五大功能模块，分别是：系统管理模块、数据维护模块、通用模块、专题子系统应用模块、地图编辑模块。

1.系统管理模块。用户管理功能主要包括：用户管理、权限控制、功能配置管理和系统字典管理等四个方面的功能。

2.数据维护模块。数据维护模块实现对系统中的各专题数据配置和维护功能，包括：（1）空间数据属性数据关联配置；（2）地物显示符号配置，控制地物颜色的属性字段配置；（3）属性数据展示页面配置，实现与建设中心数据库中的数据交互；（4）属性、空间数据库同步。

3.通用模块。通用模块实现对城市建设地理信息系统中地理信息的放大、缩小、图层管理、查询、立案算等常用的GIS通用功能，主要包括：地图浏览功能；定位查询功能；地物属性查询功能；地图量算功能；地图导入功能；电子沙盘功能；地图打印功能；统计分析功能。

4.专题应用子系统模块。在城市建设地理信息系统进行功能配置和数据配置，可以调用各专题应用子系统。比如城市基础设施统计专题子系统、规划建设项目专题子系统、年度重点工程项目专题子系统、民用建筑工程专题子系统

5.地图编辑模块。地图编辑是使用地图编辑工具编辑地图，从而实现空间数据库的维护，主要包括以下功能：

（1）地图图层管理，主要包括：图层的添加、编辑、删除等功能。

（2）地物类别管理，主要包括：地物类别的添加、编辑、删除。同时，地物类别须与地物特征绑定如：

类别名称 地物特征 编号 符号

重点工程 面状地物 001

建设工程 点状地物 002

（3）地物编辑，主要包括：添加地物、删除地物、修改地物地理位置、线状地物颜色修改、面状地物颜色修改、同类型地物显示属性（如颜色、符号等）统一修改。

（4）自定义地物符号导入和编辑，主要包括：点状地位符号导入，线状地物符号导入、符号编辑。

（二）系统数据结构设计。城市建设地理信息系统数据具有数据量大、数据类型多的特点。系统数据类型包括空间数据、属性数据、地名数据及多媒体数据等，其中空间数据是系统进行地理定位的基础，城市建设专题数据则是系统的工作对象。

空间数据和专题数据既具有空间分布特征，又具有时态变化的特点。随着时间的推移，其内容会发生变化。为维护数据的现势性、完整性和一致性，在系统运行过程中，需要及时对其进行更新。

空间数据又分为基础地理信息数据、应用专题数据。

1.基础地理信息数据。基础地理信息数据包括：（1）多时序、系列比例尺地形图，包括从1：2000到1：10000系列比例尺的多时序城市基础地形图。（2）多时序、高分辨率影像图。（3）地下管线普查成果。（4）360°全景地图。360度全景地图是利用最新的图像三维技术－三维全景(panorama)与二维地图结合而创建的地图，可实现关注点的360度实景，实现了将电子地图位置查询能力和全景所提供的虚拟现实的结合。（5）地名地址数据库。地名数据库是空间定位型的关系数据库。通过地名数据库的组织将固定地名、路名、河流、和单位等的名称，连同其汉语拼音及属性特征如类别、政区代码、归属、网格号、交通代码、高程、图幅号、图名、图版年度、更新日期、X坐标、Y坐标、经度、纬度等录入计算机建成的数据库，它与地形数据库之间通过技术接口码连接，可以相互访问。包括单位、门牌号码、公共场所、加油站、停车场、公用电话、集贸市场等十多类地名地址数据。

2.应用专题数据。应用专题数据包括：（1）城市道路基础设施数据。城市道路基础设施数据应涵盖主城区范围内宽3.5m以上的道路及其附属设施数据（城市基础设施属性数据是描述城市道路特征的定性或定量指标数据，如道路等级、路面材料、人行道铺装材料、道路宽度等属性数据），空间数据主要内容包括：

1）道路数据及属性信息，包括：3.5米以上道路、非机动车道；

2）高架桥、过街地道、过街天桥等及其相应的属性信息；

3）公交专用道、人行道、导盲道、人行横道、渠化设施（各种环岛、转盘）等及其相应的属性信息；

4）交通信号灯、路灯等及其相应的属性信息；

5）汽车停车站、候车棚（含公交站广告牌）等及其相应的属性信息；

6）消火栓及属性信息；

7）行树、花坛、绿化带等及其相应的属性信息；

8）广场及属性信息；

9）路面高程。

（2）民用建筑工程数据。在建和已完成的民用建筑工程数据，其地理空间位置以及相关属性信息。（3）规划建设项目库数据。规划建设项目数据，其地理空间位置以及相关属性信息。（4）历年重点工程数据。国家、省、市级重点工程数据，其地理空间位置以及相关属性信息，按年度进行分类管理。（5）规划道路网数据。规划道路数据，其地理空间位置以及相关属性信息。

3.符号库。符号库是为制图服务的，可以利用符号库提供各种符号来制作各种统计专题图。

三、应用前景及下一步工作

（一）应用前景。城市建设地理信息系统涵盖城市建设管理部门所有涉及到的基础设施、规划项目库、历年重点工程项目、年度计划项目、建筑工程等业务数据，以基础地理信息为基础，实现了各类空间信息和建设业务信息的查询、管理、修改，各种专题数据的统计和各种报表、图文的输出。

城市建设地理信息系统的建设整合了建设信息资源，提供了独立的地图编辑工具，实现了建设信息与GIS信息的快速关联，灵活的后台配置满足了移动办公的应用要求，使得建设项目管理更加直观，实现了建设信息的空间统计分析，为科学决策提供依据。

系统的数据组织与功能在城市建设管理上具有一定的普遍性和共性，是地理信息公共服务平台的应用实例，便于在其他行业移植、推广、应用。

（二）发展方向。系统能满足武汉市城乡建设委员会对城市建设项目管理工作的需要，并且在使用过程中根据具体实际需要进行不断的更新完善。今后，作为GIS系统开发的技术上创新，结合二、三维联动以及虚拟现实技术，实现三维漫游，结合城市建设工程信息使其能多方位、更直观地反映武汉市城市建设现状与规划；此外，在应用范围上，也可以深入老百姓日常生活，朝着社会服务的方向发展，从而更好地为社会提供更全面的地理信息服务。

参考文献：

[1]李满春,任建武,陈刚.GIS设计与实现[M].北京:科学出版社,2003

[2]吴信才.地理信息系统设计与实现[M].北京:电子工业出版社,2002

[3]陈彭述,鲁学军,周成虎.地理信息系统导论[M].北京:科学出版社,2001

[4]边馥荃.地理信息系统原理和方法[M].北京:测绘出版社,1996

[5]宋关福,钟耳顺.组件式地理信息系统研究与开发[J].中国图像图形学报,1998

地理信息系统导论范文第5篇

1、引言

地理信息系统（GIS）可以对地理数据进行分析、显示、查询、输入、存储的一项计算机系统，该学科集合了计算机、遥感、地图学、地理学，具有较强的综合性，并在各个领域得到了广泛的应用。地理信息系统按照用途与目的可以划分为以下几个方面：资源环境信息系统；土地信息系统；其它各种专业地理信息系统；基础信息系统，主要用于国家和省级空间数据基础设施，以及各种专业基础的地理信息系统；城市地理信息系统，其中又包括土地管理、交通、城市管线、城市勘察、城市规划等信息系统。上世纪90年代以来，GIS在全球以前所未有的速度，在商业界、科学界、技术界，以及在经济、社会、管理部门都得到了大力的推广使用。认识和解决当前GIS工程建设中遇到的相关问题，对于GIS应用软件的开发和完善，具有重要的指导意义。

2、GIS工程建设发展概况

GIS工程建设是一项浩大的系统工程，其投资高而见效慢、用户需求迫切而建设周期长、技术难度高而建设者素质良莠不齐等特点，决定了其建设的复杂性和艰巨性。相比较于国外发达国家，我国的GIS工程建设虽然发展比较晚，但发展速度非常快，已建立了一定规模的专业队伍和学术组织，并在在GIS产业化发展、生产应用、软件开发、以及理论研究等方面的成绩也比较优异。（1）起步阶段：从1970年开始，我国逐渐在遥感技术、测量、以及制图等领域内，应用电子计算机。由于全球卫星遥感技术的快速发展，在1974年，我国引进了美国地球资源卫星图像，大力推动了我国影像解译，以及遥感图像处理工作的开展。通过不断努力，我国测绘局系统在地形测图工作和航空摄影测量方面取得了优异的成绩，在为GIS的空间数据库的建立提高了可靠的依据，另外，机助制图、解析和数字测图、数字高程研究和使用也得到了同步发展。进入80年代之后，我国执行“六五”、“七五”计划，遥感应用得到广泛推广，此外，GIS也开始了试验研究阶段。在典型试验中，其研究包括：分析算法、应用软件的开发、数据处理、空间数据库建设、以及数据规范和标准等。在专题试验和应用方面，基于全国大地测量和数字地面模型建立1：100万国土基础信息系统和全国土地信息系统，1：400万全国资源与环境系统以及洪水灾情预报与分析系统等专题研究试验。城市建设、勘测、规划等部门认可了辅助城市规划的各种中小型信息系统。（2）发展阶段：在1990年左右，由于我国国民经济的快速发展，推动了GIS的全面发展。国家测绘局取得了全国范围内1：25万比例尺数字地图，并建立了数字化测绘信息产业以及空间数据库。遥感应用从典型试验逐步走向运行系统，机、星、地一体化水灾监测的实时系统已通过“八五”和“九五”两个五年计划的攻关而走向运行，从航空和航天遥感影像上自动/半自动模式识别和提取特征，能一直持续地提供几何和属性数据给GIS。结和国家在“七五”期间所建立的交通运输、统计、以及企业管理等数据库，在“八五”和“九五”期间，建立和运转起来了多种形式的GIS专题。1999年底，由中国科学院、国家科技部会同其它多个部委在北京召开了第一届国际数字地球大会，发表了“数字地球北京宣言”，标志着我国GIS走上了一个全新的发展阶段。

3、GIS工程建设的主要流程

GIS工程建设可以划分为需求定义、系统设计、系统实施和运行与维护等四个阶段。各阶段的主要工作内容如下：（1）需求定义阶段：主要包括提出建议、方案评价和信息需求分析等主要步骤。其中，GIS建设之初，首先需要提出系统总的功能要求和若干初步方案；其次，需要对前阶段所提出的方案，从技术、经济、组织机构环境等各方面对方案进行评价，得到一个科学严谨且切实可行的方案；最后，需要进行需求分析，对得出的方案更加具体化。需求分析报告应尽量使熟悉业务而不熟悉计算机的管理、决策人员能够看懂，它和可行性报告一起，经上级批准后就进入系统的概要设计环节。（2）系统设计阶段：系统设计阶段包括概要设计、详细设计、数据库设计等过程。概要设计是解决系统要做什么的问题，与使用者之间的关系问题，详细设计是把需求转化为现实系统的具体设计，是解决怎样做的问题。完成了概要设计，下一步的实施计划，特别是时间、资金、人力的安排都比较明朗。如果概要设计和原先的需求分析、可行性研究有出入，则必须重新证实。因为进入详细设计环节后，再对原先定下的原则作修改，会浪费很多人力和时间。（3）系统实施：根据概要设计和详细设计确定的目标和内容，在系统设计的原则指导下，分步骤、分阶段的开发完成系统。（4）维护及运行：经过上述各个环节之后，系统正式提交用户，交付使用。在系统正式运行之后，并非系统建设已经一蹴而就，可以束之高阁了。对开发方而言，必须提供周到的售后服务以及将来的系统升级；对用户而言，必须一方面努力挖掘系统的功能与潜力并发现其不足而不断完善，另一方面要进行相应的工作方式转变、管理制度健全和机构职能调整等工作，要做到使系统来源于实际而高于实际。系统的试运行应由系统开发人员和用户共同进行，在试运行过程中进行正确性完善和适用性完善。

4、GIS工程建设的应用模式

GIS是一个新的技术，它将现代技术完美的融入了传统科学，从而形成一种新的思维模式，为空间数据分析提供了新的研究方法，有效的解决了各种实际工作问题。GIS应用模式按照其工程建设的应用方式和作用被划分为两种，一种是科学研究工具，另一种是办公服务系统。（1）科学研究工具在有关地学领域的科研项目研究中，通过应用GIS这一辅助手段，获得和分析科学计算结果。由于科研项目的规模和复杂程度不同，如公共服务设施的选址等规模较小，且内容简单的研究项目，使用GIS通用软件所具有的一般空间分析功能即可满足研究的需求；对于全球气候变化研究，或是大型工程环境评价等规模大、且内容比较复杂的项目，除了要用到GIS通用软件所具有的一般功能外，还需应用专家系统，或专业分析模型等。（2）办公服务系统按照GIS应用层次的高低，将其办公服务系统的应用模式划分为空间决策支持系统、空间事务处理系统、以及空间管理信息系统三个部分。空间事务处理系统可以有效地自动化处理日常事务，并对大量的空间信息进行准确、迅速、及时地处理。该系统已被广泛地应用于各种大型应用GIS的数据采集部门、具体事务部门、以及地图出版、地籍管理、资源调查、测绘等各个领域；空间管理信息系统的主要目标是高效的处理信息，它是基于空间事务处理系统上建立的，为管理者提供数据的查询和统计，以及专业的分析等辅助决策信息，该系统被广泛地应用于管网规划管理、城市规划、土地利用、以及道路交通管理等各个领域内；空间决策支持系统是在前两种系统的基础之上发展起来的更高一级的管理信息系统，其除了为决策者提供了一个模拟决策过程，还为其提供了选择方案的决策支持环境，有效地解决了半结构化和非结构化的决策问题，该系统被广泛地应用于宏观决策、区域可持续发展和行业发展规划等领域内。

参考文献

[1]陈述彭、复学军等，1999.地理信息系统导论，北京：科学出版社.

[2]宋小冬、叶嘉安，1995.地理信息系统及其在城市规划与管理中的应用，北京：科学出版社.

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[5]张超、陈丙咸、邬伦.1995.地理信息系统，北京：高等教育出版社.

[6]龚健雅.1999.当代GIS的若干理论与技术，武汉测绘科技大学出版社.

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