地理信息系统(GIS)原理及应用概论
地理信息系统的原理和应用
地理信息系统的原理和应用1. 地理信息系统简介地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间信息与属性信息相结合的系统，能够对地理信息进行采集、管理、分析和展示的技术综合体。
它是利用计算机科学、测量学、地理学等学科的理论和方法，通过信息技术手段对地理信息进行处理和分析的一种应用系统。
2. 地理信息系统的原理地理信息系统的运行原理主要包括数据采集、数据管理、数据分析和数据可视化四个方面。
2.1 数据采集地理信息系统的数据采集是指对地理空间数据的获取过程。
常用的数据采集方式包括遥感技术、GPS定位技术和地面调查等方法。
通过遥感技术可以获取卫星、航空影像等遥感数据，GPS定位技术可以获取点、线、面等地理位置信息，地面调查则是通过实地勘测和数据采集设备收集数据。
2.2 数据管理地理信息系统的数据管理包括数据组织、数据存储和数据更新等过程。
数据组织是将采集到的地理信息进行分类、整理和归档，建立地理数据库。
数据存储是将数据存储在硬盘、数据库中，以便后续的查询和分析。
数据更新是指对已有数据进行添加、修正和删除等操作，保持数据的及时更新。
2.3 数据分析地理信息系统的数据分析是指对地理信息进行统计、空间分析、模拟和预测等处理过程。
通过数据分析可以进行空间关系分析、空间模式分析、空间插值和空间模拟等操作，进而获取地理信息的相关规律和趋势。
2.4 数据可视化地理信息系统的数据可视化是将地理信息通过图表、图形和地图等形式展示出来，使信息更具有直观性和可读性。
通过数据可视化可以将数据以地图、统计图表等形式呈现，帮助用户更好地理解和利用地理信息。
3. 地理信息系统的应用地理信息系统在许多领域都有着广泛的应用。
下面列举了几个常见的应用领域。
3.1 地理空间分析地理信息系统可以进行地理空间分析，包括距离分析、路径分析、空间关系分析等。
通过空间分析可以了解地理空间的相互联系和影响，为城市规划、交通规划等提供支持。
地理信息系统——原理、方法和应用
第一章地理信息系统概论信息的含义：信息是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体物理设备形式的改变而改变。
信息具有以下特点：客观性：任何信息都是与客观事实紧密相关的，这是信息正确性和精确度的保证；实用性：信息对决策是十分重要的，信息系统将地理空间的巨大数据流收集、组织和管理起来，经过处理、转换和分析变为对生产、管理和决策具有重要意义的有用信息；传输性：信息可以在信息发送者和接受者之间传输；共享性：信息与实物不同，信息可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无损失。
数据：是指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能转换成的数据等形式。
与数据相比，信息具有以下特征：数据是原始事实，信息是数据处理的结果；对一个人是信息对其他人可能是数据；信息必须是有意义或有用的；使用的信息必须是完整、精确、相关和及时的。
地理数据是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。
地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对地理数据的解释。
地理信息具有区域性、多维结构特性和动态变化的特性：1）区域性是通过经纬网等建立的地理坐标来实现空间位置的标识；2）多维结构特性即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构；3）地理信息的时序特征十分明显，可以按时间尺度将地理信息划分为超短期的、短期的、中期的、长期的、超长期的等。
地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特征及时态特征三部分。
空间位置数据描述地物所在位置，这种位置既可以根据大地参照系定义，如大地经纬度坐标，也可以定义为地物间的相对位置关系，如空间上的距离、邻接、重叠、包含等；属性数据又称为非空间数据，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标，即描述了信息的非空间组成部分，包括语义与统计数据等；时态特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段，时态数据对环境模拟分析非常重要，越来越受到地理信息系统学界的重视。
地理信息系统原理方法和应用
地理信息系统原理方法和应用地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种结合地理数据、地理信息展示和空间分析的技术系统。
通过采集、存储、管理和分析地理空间数据，GIS能够提供基础地理信息，支持决策制定和资源管理，促进各行业的发展。
一、GIS的原理GIS的原理基于地理空间数据的获取、存储、处理和分析。
它包括以下核心要素：1. 地理空间数据：GIS以地理对象和属性数据为基础，通过地理空间数据的采集和整理建立地理数据库。
这些数据可以是点、线、面等，描述了地理要素在空间中的位置、属性和拓扑关系。
2. 地理数据建模：通过对地理空间数据进行建模，将实际地理要素与其数字表达相对应。
这些模型包括点、线、面等地理对象，以及拓扑、关系和属性数据。
3. GIS分析：GIS具备空间和属性分析能力，可以进行空间拓扑分析、空间查询、空间统计等，帮助用户获取更多的地理信息和洞察。
4. 地图制图：GIS能够将地理数据可视化展现在地图上，通过各种符号、颜色和渐变等方式直观地传达地理信息。
二、GIS的方法GIS的应用离不开一系列的方法。
以下是几种常见的方法：1. 数据采集：通过GPS、遥感、测绘等手段获取地理空间数据，包括地形、地貌、土地利用、气象等信息。
2. 数据管理：建立地理数据库，包括数据的存储和更新，以及数据的索引和分类。
3. 空间分析：运用空间统计、缓冲区分析、网络分析等方法，探索地理要素之间的空间关系和空间分布规律。
4. 决策支持：利用GIS技术进行空间模拟、场景分析等，为决策制定提供科学依据。
5. 地图制图：通过地图制图技术，将地理数据可视化展示在纸质或电子地图上，方便用户获取地理信息。
三、GIS的应用领域GIS在各个领域都得到了广泛的应用。
以下是几个主要的应用领域：1. 城市规划：GIS可以用于城市的土地利用规划、交通路网规划、交通拥堵分析等，帮助城市合理发展。
2. 自然资源管理：GIS可以对森林、水资源、土地等进行监测和管理，帮助实现可持续利用。
地理信息系统概论
地理信息系统概论地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种利用计算机技术来捕获、存储、管理、分析和展示地理空间数据的系统。
它与地理学和地理信息科学紧密相连，为我们提供了一种有效的方式来理解和解释地球上的现象和问题。
本文将就地理信息系统的概念、应用范围以及未来发展进行探讨。
地理信息系统是一个包含软件、硬件、数据和人员的综合系统。
它可以通过空间分析、建模和可视化等方式，帮助我们更好地理解和掌握地球上的事物和现象。
地理信息系统是一种跨学科的领域，涉及到地理学、计算机科学、地图学、统计学等多个学科的知识。
它的基本原理是将地理空间数据与属性数据进行关联和整合，通过空间分析来揭示其中的关联和规律。
地理信息系统的应用范围十分广泛。
从城市规划到环境保护，从农业管理到交通规划，从资源管理到灾害预警，地理信息系统都发挥着重要的作用。
在城市规划方面，地理信息系统可以帮助规划师们更好地了解城市的地理特征和人口分布，为城市的合理布局和发展提供科学依据。
在环境保护方面，地理信息系统可以监测环境污染、物种迁徙等现象，为环保决策提供数据支持。
在农业管理方面，地理信息系统可以帮助农民根据土地特征选择合适的农作物种植，并进行水资源和气候的管理。
在交通规划方面，地理信息系统可以辅助分析交通拥堵状况，并提供最佳路线规划。
未来，地理信息系统的发展前景十分广阔。
随着5G技术的发展和数据采集技术的不断改进，地理信息系统将更加强大和智能化。
例如，借助高分辨率遥感技术，我们可以对地球表面进行更加详细的观测和测量。
同时，随着人工智能和机器学习技术的应用，地理信息系统可以对大数据进行更精确和快速的处理，从而为决策者提供更准确的决策支持。
此外，地理信息系统还可以与其他技术进行深度融合，如物联网、区块链等。
通过与物联网的结合，地理信息系统可以获取更精确的实时数据，实现更精细化的管理。
而通过与区块链的结合，地理信息系统可以实现数据的去中心化、不可篡改和共享，提高数据的安全性和可信度。
gis的基本原理及其应用
GIS的基本原理及其应用1. GIS的定义GIS（Geographic Information System）是地理信息系统的英文缩写，是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理数据的技术体系。
它是基于电子计算机和网络通信技术的，能够对地理信息进行整合、处理和分析，用于支持决策制定、规划设计和资源管理等。
2. GIS的基本原理GIS的基本原理包括数据采集、数据存储、数据管理、数据分析和数据展示等几个方面。
2.1 数据采集在GIS中，数据采集是最基础的环节之一。
数据采集的方式多样，可以通过现场测量、航拍、遥感、GPS定位等手段获取地理数据。
采集的数据包括地理位置、属性信息和拓扑关系等。
这些数据可以是点、线、面等地理实体的数据，也可以是栅格数据、网络数据等。
2.2 数据存储数据存储是GIS中的核心环节，用于存储采集的地理数据。
数据的存储方式通常有文件存储和数据库存储两种方式。
文件存储适用于小型数据集，可以使用常见的文件格式如Shapefile、GeoJSON等。
数据库存储适用于大规模数据集，可以使用关系数据库如Oracle、PostgreSQL等进行存储。
2.3 数据管理数据管理是GIS中的重要环节，用于对地理数据进行组织、分类、编辑和更新等操作。
数据管理包括数据的输入、输出、查询、修改、删除等功能。
通过数据管理，可以对地理数据进行有效的管理和利用，提高数据的质量和效率。
2.4 数据分析数据分析是GIS中的核心功能之一，主要用于对地理数据进行统计、空间分析和模型建立等操作。
数据分析可以帮助用户发现地理数据中的规律和关联性，提供决策支持和预测分析等功能。
常见的数据分析操作包括空间查询、空间叠加分析、网络分析、地理插值等。
2.5 数据展示数据展示是GIS中的重要环节，用于将分析结果以可视化的方式展示出来。
数据展示可以采用地图、图表、报表等形式，便于用户理解和应用地理数据。
通过数据展示，可以直观地呈现地理数据的特征和变化趋势，提供决策支持和信息传递的功能。
地理信息技术原理及应用
地理信息技术原理及应用地理信息技术(GIS)原理及应用。
引言：地理信息技术（GIS）是一种集成空间数据管理、分析和可视化的技术，它在不同领域的应用逐渐增多。
本文将一步一步回答关于地理信息技术原理及应用的问题，让读者对其有更深入的理解。
一、地理信息技术（GIS）的原理是什么？地理信息技术（GIS）的原理是基于地理空间数据的收集、存储、处理和分析。
它使用空间数据来表示地球上的地理现象，并通过将数据分析和可视化来帮助决策制定。
1.1 数据收集与输入GIS技术的第一步是数据收集与输入。
这包括通过地理位置感知技术（GPS）等定位设备获取实时地理位置数据，或者从卫星、航空摄影、传感器等来源获取遥感影像数据。
1.2 数据存储与管理GIS使用数据库来存储和管理收集到的数据。
这些数据库可以是关系型数据库，也可以是面向对象的数据库。
地理信息系统将数据存储在特定的数据格式中，例如空间数据格式（如shapefile）和栅格数据格式（如GeoTIFF）。
1.3 数据处理与分析GIS技术可以对存储在数据库中的数据进行各种操作和分析。
这些操作包括数据查询、距离计算、空间叠加和地理统计分析等。
通过这些分析，用户可以从数据中提取有用的信息，并了解地理现象之间的关系。
1.4 可视化与呈现GIS技术还可以将数据以可视化的方式呈现给用户。
可以使用地图、图表和报告等形式来展示地理现象的空间分布和关联性。
GIS软件通常提供各种工具和功能，使用户能够自定义和生成专门用于可视化的地图。
二、地理信息技术（GIS）的应用领域有哪些？2.1 城市规划和土地管理GIS技术在城市规划和土地管理中起着重要作用。
它可以帮助城市规划师进行土地利用规划、交通规划和基础设施规划等工作。
此外，GIS还可以用于土地管理，监测土地利用变化并评估土地资源可持续利用的潜力。
2.2 环境资源管理GIS技术在环境资源管理方面也有广泛的应用。
它可以帮助监测和管理自然资源，例如森林、湖泊和土地。
gis原理与应用
gis原理与应用GIS原理与应用。
地理信息系统（GIS）是一种用于捕捉、存储、检索、分析和显示地理数据的技术。
它将地理空间数据（地图、地理位置、地形等）与属性数据（人口统计、经济指标等）结合起来，帮助人们更好地理解和利用地理信息。
GIS的原理和应用涉及到多个领域，包括地理学、地图学、计算机科学、统计学等，其应用范围也非常广泛，涵盖了土地利用规划、环境保护、灾害管理、公共安全等方面。
GIS的原理主要包括地理数据的获取、存储、处理和分析。
地理数据的获取可以通过卫星遥感、GPS定位、地图扫描等方式进行，这些数据需要经过清洗、整理和转换后才能存储到GIS系统中。
GIS系统通常采用数据库来存储地理数据，以便于快速检索和分析。
在数据处理方面，GIS系统可以进行空间分析、网络分析、地图代数运算等操作，从而得出有关地理空间关系的结论。
GIS的应用涵盖了许多领域，其中之一是土地利用规划。
通过GIS系统，规划者可以对土地利用现状进行全面的分析，包括土地类型、土地所有权、土地利用方式等，从而为未来的土地利用规划提供科学依据。
另外，GIS系统还可以用于环境保护领域，例如监测空气质量、水质污染、土壤侵蚀等，帮助相关部门及时发现环境问题并采取措施解决。
此外，GIS系统还在灾害管理、公共安全等方面发挥着重要作用，例如通过GIS系统可以及时准确地发布灾害预警信息，指导人们采取适当的避险措施。
总的来说，GIS的原理和应用对于地理信息的管理和分析具有重要意义，它不仅可以帮助人们更好地理解地理空间关系，还可以为各个领域的决策提供科学依据。
随着技术的不断进步，GIS系统的功能和应用范围也在不断扩大，相信它将在未来发挥更加重要的作用。
gis原理与应用
gis原理与应用GIS原理与应用。
地理信息系统（GIS）是一种将地理空间数据与非空间数据进行整合、存储、管理、分析和展示的技术。
它是一种强大的工具，可以帮助人们更好地理解和利用地理信息，对各种空间现象进行分析和研究。
本文将介绍GIS的基本原理和其在各个领域的应用。
首先，GIS的基本原理是将地理空间数据进行数字化，通过空间分析和地图制图等方式来揭示地理现象的规律和特征。
地理空间数据包括地理位置、地形、地貌、土地利用、气候、人口分布等，而非空间数据则包括统计数据、经济数据、社会数据等。
GIS通过将这些数据进行整合，可以为人们提供更直观、更全面的地理信息。
其次，GIS在各个领域都有着广泛的应用。
在城市规划领域，GIS可以帮助规划师分析城市的土地利用、交通流量、环境污染等数据，为城市的规划和管理提供科学依据。
在环境保护领域，GIS可以用于监测和分析水资源、土壤、植被覆盖等环境数据，帮助人们更好地保护自然环境。
在应急管理领域，GIS可以用于灾害风险评估、应急救援和灾后重建等工作，提高应对灾害的能力。
在农业领域，GIS可以帮助农民进行土地利用规划、农作物生长监测、农业资源管理等工作，提高农业生产的效率和质量。
除此之外，GIS还在地质勘探、地理信息服务、国土资源管理、公共安全、交通运输等领域有着重要的应用价值。
可以说，GIS已经成为了现代社会中不可或缺的一部分，为各行各业的发展和进步提供了强大的支持。
总之，GIS作为一种集成了地理空间数据和非空间数据的技术，具有着广泛的应用前景和重要的意义。
通过对GIS的深入了解和应用，可以帮助人们更好地理解和利用地理信息，推动各个领域的发展和进步。
希望本文所介绍的GIS原理和应用能够对读者有所启发，为大家更好地了解和应用GIS提供帮助。
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二、地形图应用基本知识
1. 在地形图上确定点位坐标
x p x a kp y p y a ak
2. 在地形图上量算线段的长度
D pq
x
q
x p yq y p
2
2
3. 在地形图上量算某直线的坐标方位角
pq arctg
yq y p xq x p
采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息系 统的计算机系统是分析和处理海量地理数据的通用 技术。 纸质地图的限制：制作复杂、更新慢、管理不方便、
信息量受限、一图多用困难。 电子技术、计算机技术、遥感技术、空间技术、自 动成图技术及通信技术发展给GIS产生与发展创造 了条件。 它的发展是随着电子技术、计算机技术、空间技术、 图象处理技术及信息社会发展而飞速发展。
M APGIS系统
h arctg d h 2 1 1 i 、、 D 3 3 5
7. 在地形图上进行面积量算
①图解法 求积仪法 →操作方法： （如计算工程面积、土石方量、库容量等等）
铺开图纸，描迹镜置于图形中央。选择单位（cm2、m2、 km2）和比例尺。再选择图形一个点为起始点，描迹镜中心对 准此点，按起动键，拉推描迹镜，沿轮廓顺时针方向远行到 起始点，即可得到图行面积。
动极轴臂
动极 功能键 航臂
动 极 轴
测轮
航臂 描迹镜
描迹放大镜
显示窗
动极式数字求积仪
方格网法
A n p M
2
几何图形法 将多边形分成若干几何图形（如三角形、矩形、梯形等）
② 解析法 当多边形面积很大，可求出各顶点坐标直接计算面积。
Ⅱ
Ⅲ Ⅳ
Ⅰ
A AⅢ AⅣ A A Ⅰ Ⅱ
4. 在地形图上量算某点高程
d mk Hk Hm h d mn
等高距
5. 在地形图上量测曲线长度
① 用曲线量算
10cm 求线长值：k n 求曲线长：D k m M
② 变成折线分段量算
6. 在地形图上量某直线坡度（有三种方法）
倾斜百分率（％） : 倾斜角: 倾斜率: i％ h D
1 y3 y4 x3 x4 y4 y1 x4 x1 2 y3 y2 x3 x2 y2 y1 x2 x1 1 x1 y2 y4 x2 y3 y1 x3 y4 y2 x4 y1 y3 2
图形数据 属性数据
空间数据库 属性数据库
数据处理、分析、决策、应用
传息输出、发布
四、基础地理信息系统
数据规范与信息源选择 遥感信息 地图信息 遥感与定位信息 统计信息 现存的各种数据库
数
模拟地图 数字化 外业 测量
据
获
数字摄影 测量
取
遥感 数据 统 统计观测 数据
物 体 分 类 编 码 系 数据的获取和预处理 野外实况 调查与地 学验证 图象处理 与专题要 素提取 图形分析
与预处理
信息标准 化与专题 编码
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
信息 转换 格式
输入的技 术方法
数字化与数据输入
空间数据库的建立
空间数据库
地
多边形与专 题数据库
图
普通地图 数据库
数
据
格网专题 数据库
库
遥感图象 数据库
数据 交互 编辑
地
矢量 图形
图
专题 数据
数
图象 数据
据
数字地 形模型
库
制图 综合
数据 查询 检索 更新
数据分析、应用
第八章
地理信息系统（GIS）原理及应用概论
地形图应用的基本知识 地理信息系统的产生及发展
§8.1
地形图应用的基本知识
一、读图—地形图基本内容
测图单位、测图时间、秘级
坐标系统、高程系统、子午线收敛角、磁偏角 比例尺、图号及与相邻图关系 坐标格网、经纬网 地貌：等高线、山头、山脊、山谷、盆地、 鞍部、地质 地物：控制点、道路、水系、建筑等
地理信息系统概念是60年代加拿大测绘学家结合 计算机发展趋势，提出的利用机算机和数据库技 术结合管理地球空间信息的概念体系，并于1971 年建成第一个地理信息系统（GIS） 。 地理信息系统（Geographic Information Systems） 地理信息系统（GIS）是在计算机软硬件支持下， 运用信息科学，管理科学，对空间地理信息进行 综合处理、分析和应用的系统。
在地形图拟建场地内绘制方格网
确定场地平整的 ——设计高程
条件： 挖方量和填方量 大致平衡，以减 少运输。
H 设计
H
角
2 H 边 3 H 拐 4 H中 4n
54.4m
按设计高程在地形图上内插出不填不挖边界线—零线。
计算各格网点挖、填方高程 挖（填）方高程=地面高程－设计高程 计算挖、填土石方量 角点 边点 拐点 中点 挖（填）方高程×1/4方格面积 挖（填）方高程×2/4方格面积 挖（填）方高程×3/4方格面积 挖（填）方高程×4/4方格面积
② 等高线法 利用相邻等高线所围面积平均值×等高距
1 V1 A55 A56 1 2 1 V2 A56 A58 2 2 1 V5 A62 0.8 3 V V1 V2 V5
§8.2
地理信息系统的产生及发展
一、地理信息系统（GIS）概述
1 n A xi yi 1 yi 1 2 i 1 1 n yi xi 1 xi 1 2 i 1
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅳ
8、用地形图—— 绘制断面图
公路、铁路、管线 工程等设计施工中 需要断面图。
纵向比例尺是横向
比例尺的5~10倍。
9、按限制坡度在地形图上选线
在1：2000地形图上，等高距1m，在A~D间修条公路， 坡度5％，求相邻等高线间在图上最短距离。
地理信 息 系 统 础 基 全 球 级
GIS 商 用 软
八十年代——
自
件
全 球 定 位 系 统
高 级 语言
高速运算器
磁盘
大容量存储设备： 光盘
大屏幕、高清析度显示器
然 资 源 国 信 遥 家 息 系 感 级 统 技
术
GIS发展时期
地 籍 管 理 信 息 系 统
自动化图象、图形输入设备 高清析度彩色输出设备
信
息高 速 公
路
人 口统
统
交 通 管 理 信 息 系
··· ··
计信 息 系 统
九十年代——
GIS普及、推广应用时期
它已广泛应用
区域规划 资源调查 环境评估 公共设施管理 交通管理 社区管理 虚拟外交（边界谈判） 打击罪犯 天气预报
生物保护
精细农业
灾害监测
三、地理信息系统基本构成
数据获取及预处理
二、GIS发展过程
土 村
农
利 地
用
调
查
资 料
FORTRIN 语 电子管计算机 打孔机输入 磁带机存储
汇
言
总
绘图机输出
汇
计 算
言 编
机
语
制
图
六十~七十年代GIS起步、发展时期 1963年—加拿大Tomlinson博士提出地理信息系统框架 1971年—产生第一个运行GIS系统——加拿大GIS
城 市 管 理 信 区 息 系 统 域 级
用户 对象
实时查询 服务
评价分析 、决策
机助制图 服务
信息转换与 快速复制
其它
数
据
输
出
图式符号
打印 列表 形成 数据 文件
图形屏幕 显示
绘图机绘图
硬拷贝
栅 格 图 矢 量 化
纸质地形图 矢量化
地理信息系统数据库
澜沧江区域综合开发和协调信息管理与决策系统结构
大型国土工程子系统
数 据 库 设 计
h d iM 1 0.05 2000 0.01m
10、确定汇水面积
修建水库、修筑桥梁、
涵洞需确定汇水量。
Q=P· n · m· k m:单位时间平均降雨量 n : 降雨时间
P: 汇水面积 k：蒸发系数 汇水面积确定： 由阻水截面AB与
山脊线连接围成的面积
11、平整场地中土石方计算 ① 方格网法