淺談GIS生活中的應(yīng)用.doc

精品文檔淺談GIS生活中的應(yīng)用 物理學(xué)院 微電1501 高慶迎 150903106GIS，地理信息系統(tǒng)，又稱(chēng)為“地學(xué)信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。它的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，涉及到通信，交通，農(nóng)業(yè)，林業(yè)、水利、地質(zhì)、礦產(chǎn)、旅游、管理等。首先在通信領(lǐng)域，GIS在通信領(lǐng)域中的應(yīng)用可分為兩個(gè)方面：一是GIS和通信技術(shù)集成作為提供空間數(shù)服務(wù)的技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用；另一個(gè)方面是GIS作為通信基礎(chǔ)設(shè)施的管理、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)決策的輔助手段在通信領(lǐng)域中的應(yīng)用。利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS）空間分析技術(shù)，可以更合理安排線路布局、更合理高效的線路調(diào)度施工，達(dá)到高效快捷并且大大節(jié)約人力資源和物理資源投資;系統(tǒng)結(jié)合地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS），可以實(shí)現(xiàn)故障定位、排障管理的自動(dòng)化，為電信用戶提供更快捷高效的服務(wù) ;可以利用空間地理幾何特征，對(duì)資源進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)分析，提供更準(zhǔn)確地定位分析;實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的合理分析，這種結(jié)構(gòu)可大幅降低資本支出和運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。 GIS技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要有以下六個(gè)方面:(1) 、農(nóng)業(yè)資源清查、核算、評(píng)估與監(jiān)測(cè):RS/GIS強(qiáng)大的圖形分析與制作功能，可編繪出土地利用現(xiàn)狀圖、植被分布圖、地形地貌圖、水系圖、氣候圖、交通規(guī)劃圖等一系列社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)圖，也可進(jìn)行多種專(zhuān)題圖的重疊而獲得綜合信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)具有時(shí)空變化特點(diǎn)的農(nóng)業(yè)資源存量和價(jià)值量的測(cè)算以及資源現(xiàn)狀、潛力和質(zhì)量的客觀評(píng)估，從而真實(shí)反映農(nóng)業(yè)資源狀況，為科學(xué)利用和管理農(nóng)業(yè)資源提供強(qiáng)有力的決策依據(jù)。（2）農(nóng)業(yè)區(qū)劃:RS/GIS通過(guò)構(gòu)建區(qū)劃模型，在GIS系統(tǒng)中進(jìn)行不同區(qū)劃方案間過(guò)程動(dòng)態(tài)模擬與評(píng)價(jià)，可使農(nóng)業(yè)區(qū)劃從野外調(diào)查、資料收集、信息處理、計(jì)算模擬、目標(biāo)決策、規(guī)劃成圖到監(jiān)督實(shí)施全過(guò)程實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。(3)、土地資源與土地利用研究:RS/GIS系統(tǒng)能方便獲取資源數(shù)量和質(zhì)量變化，提供研究區(qū)域土地面積、上壤特性、地形、地貌、水文、植被及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然環(huán)境的真實(shí)信息，直觀反映土地利用現(xiàn)狀、利用條件、開(kāi)發(fā)利用特點(diǎn)和動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。(4)、作物估產(chǎn)與長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè):RS多時(shí)相影像信息，可反映出宏觀植被生長(zhǎng)發(fā)育節(jié)律特征;GIS可通過(guò)對(duì)各種數(shù)據(jù)信息空間分析，識(shí)別作物類(lèi)型，統(tǒng)計(jì)量算播種面積，分析作物生長(zhǎng)過(guò)程中自身態(tài)勢(shì)和生長(zhǎng)環(huán)境的變化，構(gòu)建不同條件下作物生長(zhǎng)模型和多種估產(chǎn)模式，根據(jù)各種模型預(yù)估作物產(chǎn)量。美國(guó)于1975-1979年完成了大面積作物清查驗(yàn)(LACI計(jì)劃)，并在國(guó)內(nèi)推行以Landsat的TM資料為基礎(chǔ)的面積框圖抽樣遙感估產(chǎn)取得成功。(5)、農(nóng)業(yè)災(zāi)害預(yù)警及應(yīng)急反應(yīng):借助RS/GIS系統(tǒng)，可追蹤害蟲(chóng)群集密集、飛行狀況、生活習(xí)性及遷移方向等，通過(guò)GIS分析處理，可給出農(nóng)作物病蟲(chóng)害發(fā)生圖、分布圖及可能蔓延區(qū)圖，為防蟲(chóng)治害提供及時(shí)、準(zhǔn)確、直觀的決策依據(jù)。另外，可實(shí)現(xiàn)洪澇災(zāi)、旱災(zāi)、水土污染等農(nóng)業(yè)重大災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、災(zāi)情演變趨勢(shì)模擬和災(zāi)情變化動(dòng)態(tài)、災(zāi)情損失估算等，為防災(zāi)、抗災(zāi)、救災(zāi)預(yù)警及應(yīng)急措施提供準(zhǔn)確的決策信息。(6)、農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)和管理利用RS/GIS，能夠?qū)r(nóng)業(yè)資源環(huán)境質(zhì)量變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)情況進(jìn)行預(yù)警;能夠建立農(nóng)業(yè)資源環(huán)境空間數(shù)據(jù)庫(kù)，管理、分析和處理環(huán)境數(shù)據(jù)，高效匯總、汲取有用的決策信息;能夠建立若干環(huán)境污染模型，模擬區(qū)域農(nóng)業(yè)資源環(huán)境污染演變狀況及發(fā)展趨勢(shì)。在林業(yè)方面，GIS技術(shù)在林業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用非?；钴S和普及，國(guó)內(nèi)外林業(yè)工作者廣泛應(yīng)用GIS進(jìn)行資源與環(huán)境的變化監(jiān)測(cè)、森林資源管理、綜合評(píng)價(jià)、規(guī)劃決策服務(wù)。概括起來(lái)，GIS在林業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究主要有：（1）森林資源信息管理、森林經(jīng)營(yíng)優(yōu)化決策、森林分類(lèi)經(jīng)營(yíng)區(qū)劃、森林抽樣設(shè)計(jì)、林業(yè)專(zhuān)題制圖、森林采伐設(shè)計(jì)、營(yíng)造林規(guī)劃設(shè)計(jì)、森林保護(hù)、森林資源管理網(wǎng)絡(luò)GIS、精準(zhǔn)林業(yè)等諸多方面。GIS技術(shù)在交通工程中的應(yīng)用GIS在交通工程中的應(yīng)用主要在以下三個(gè)方面：一是交通規(guī)劃和設(shè)計(jì)；二是國(guó)家、省、市等不同層次的交通行業(yè)管理部門(mén)的交通運(yùn)輸行政與業(yè)務(wù)管理和車(chē)輛運(yùn)營(yíng)；三是交通安全和控制。 (1)交通規(guī)劃和設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 (1)交通運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)劃交通運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)劃是對(duì)區(qū)域路網(wǎng)和城市運(yùn)輸系統(tǒng)的預(yù)測(cè)和優(yōu)化研究，是GIS在交通工程中的主要應(yīng)用之一。交通規(guī)劃可分近期和遠(yuǎn)期規(guī)劃。近期規(guī)劃是根據(jù)各段道路的車(chē)輛通行情況、物流、人流空間分布現(xiàn)狀的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，結(jié)合工程建設(shè)項(xiàng)目的要求進(jìn)行規(guī)劃；遠(yuǎn)期規(guī)劃是通過(guò)預(yù)測(cè)求出預(yù)測(cè)期各路段交通狀況數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人口發(fā)展等狀況進(jìn)行道路網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃。GIS的數(shù)據(jù)采集與輸入、數(shù)據(jù)編輯與更新、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理功能，可以為交通運(yùn)輸規(guī)劃建立區(qū)域空間數(shù)據(jù)庫(kù)提供高效的技術(shù)方法；GIS的空間查詢及分析能力與交通規(guī)劃專(zhuān)業(yè)模型結(jié)合，可以進(jìn)行路網(wǎng)的規(guī)劃、選址、分析與最佳路徑選擇；GIS的數(shù)據(jù)顯示與可視化輸出功能為交通運(yùn)輸規(guī)劃預(yù)測(cè)模型、規(guī)劃模型提供了直觀的表達(dá)方法。 目前，基于交通GIS的交通規(guī)劃模型，已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功并進(jìn)入應(yīng)用階段，軟件包括了全部GIS軟件功能。應(yīng)用模型與GIS集成為一體，使交通規(guī)劃手段更強(qiáng)大。 (2)環(huán)境監(jiān)控與評(píng)估 汽車(chē)排放廢氣、產(chǎn)生噪聲，對(duì)環(huán)境造成污染，為了有效控制污染程度，對(duì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控十分必要。利用傳感器和傳輸線路與主控計(jì)算機(jī)相連，對(duì)傳感器獲得的數(shù)據(jù)分析處理，及時(shí)向交通管理部門(mén)匯報(bào)以便做出決策。 應(yīng)用GIS能夠更好的評(píng)估公路對(duì)環(huán)境的影響，在公路選線和初步設(shè)計(jì)中將得到廣泛應(yīng)用。加拿大已經(jīng)成功的應(yīng)用GIS完成了一條長(zhǎng)127km，4車(chē)道的公路選線和初步設(shè)計(jì)工作，在該項(xiàng)目中，很好地解決了環(huán)境分析、選線定線等問(wèn)題，還包括對(duì)野生動(dòng)物、森林、水文、土壤、植被的保護(hù)和土地利用等環(huán)境影響的評(píng)價(jià)。 2)在交通管理和車(chē)輛運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用(1)道路設(shè)施管理將路網(wǎng)實(shí)體數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)以分路段的方式與地理坐標(biāo)關(guān)聯(lián)起來(lái)，可以進(jìn)行路面質(zhì)的管理和路面維修管理，對(duì)信號(hào)裝置以及橋梁的維護(hù)等也可進(jìn)行管理。美國(guó)印第安納州交通部門(mén)采用GIS管理全州的92 000mile(約148 059km)長(zhǎng)的公路，上千座橋梁、鐵路、航道和民航機(jī)場(chǎng)；加拿大艾伯塔(Alberta)省交通廳建立了全省公路設(shè)施維護(hù)系統(tǒng)；廣東省于1997年3月完成了“廣東省綜合交通管理信息系統(tǒng)”；交通部以四川和陜西兩省作為試點(diǎn)，首先開(kāi)發(fā)了省級(jí)(二級(jí))和地區(qū)級(jí)(三級(jí))公路設(shè)施管理數(shù)據(jù)庫(kù)。 (2)車(chē)輛運(yùn)營(yíng)管理GIS的運(yùn)行路徑優(yōu)選功能，可以對(duì)運(yùn)輸路線進(jìn)行優(yōu)化；交通專(zhuān)題地圖的統(tǒng)計(jì)分析功能，可以分析客、貨流量變化情況，以便隨時(shí)調(diào)整行車(chē)計(jì)劃。此外，還可以幫助運(yùn)輸管理部門(mén)對(duì)特種貨物(如長(zhǎng)大件貨物、危險(xiǎn)貨物或貴重貨物)運(yùn)輸進(jìn)行路線選擇和監(jiān)控。集團(tuán)用戶(包括公交、出租車(chē)，其他國(guó)家甚至包含更廣)可通過(guò)GIS監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)監(jiān)控和調(diào)度所屬車(chē)輛運(yùn)營(yíng)，可以充分利用車(chē)輛資源，提高車(chē)輛的營(yíng)運(yùn)效率，降低營(yíng)運(yùn)成本。對(duì)駕駛?cè)藖?lái)說(shuō)，GIS可以在車(chē)輛運(yùn)行中直觀呈現(xiàn)出有關(guān)道路線路、停車(chē)設(shè)施、道路屬性、購(gòu)物及游覽信息，并提示車(chē)輛的當(dāng)前位置，幫助駕駛?cè)怂阉鞯竭_(dá)目的地的最短和最佳路徑。方便駕駛?cè)说牟僮骱腿藗兊某鲂?。在交通安全和控制中的?yīng)用 (1)事故的定位、預(yù)測(cè)和分析將交通事故數(shù)據(jù)文件和GIS集成為一個(gè)整體，開(kāi)發(fā)出事故定位系統(tǒng)，可以形象直觀地報(bào)告事故發(fā)生地點(diǎn)、性質(zhì)和原因，并對(duì)各事故點(diǎn)的發(fā)生頻率比較，找出事故多發(fā)地段，結(jié)合現(xiàn)有道路條件進(jìn)行事故預(yù)測(cè)。GIS系統(tǒng)定義了路標(biāo)層，它的作用在于便于分析學(xué)校、影院等所誘發(fā)的交通量。國(guó)內(nèi)外已運(yùn)用ArcGIS等GIS工具軟件開(kāi)發(fā)出預(yù)測(cè)、分析交通事故多發(fā)地帶的交通GIS系統(tǒng)；美國(guó)內(nèi)達(dá)華州研制出基于GIS的交通線上緊急反應(yīng)定位系統(tǒng)，可幫助有關(guān)部門(mén)處理緊急事件。(2)車(chē)輛控制與監(jiān)控車(chē)輛控制是指對(duì)車(chē)輛本身而言，屬駕駛?cè)丝刂栖?chē)輛的問(wèn)題。這一方面有行車(chē)安全報(bào)警系統(tǒng)、實(shí)時(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)、自控和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、防車(chē)輛碰撞系統(tǒng)等；監(jiān)控是指對(duì)交警管理者而言的，必須要能監(jiān)視和控制運(yùn)行中的車(chē)輛。這方面有一系列的自動(dòng)監(jiān)控設(shè)施與設(shè)備，適時(shí)監(jiān)督記錄車(chē)輛違法、事故和犯罪行為的信息，需要GIS采集、分析和管理，以便及時(shí)自動(dòng)報(bào)警和處理。在水利方面GIS技術(shù)被廣泛的應(yīng)用，并持續(xù)的發(fā)揮著不可替代的作用。 1.防洪減災(zāi)中GIS技術(shù)的應(yīng)用 對(duì)自然界洪水采取措施及方法來(lái)達(dá)到防御的作用，減少或避免洪水給人類(lèi)帶來(lái)的危害及損失。 1.1GIS作為支持防汛決策或信息管理的系統(tǒng)平臺(tái) 在國(guó)家總體防汛指揮系統(tǒng)中，GIS作為支持防汛決策或信息管理的系統(tǒng)平臺(tái)，用來(lái)管理空間數(shù)據(jù)，同時(shí)利用分析空間的能力來(lái)支持防汛指揮的決策并起到輔助作用，它主要是為各類(lèi)應(yīng)用提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)，使防汛訊息與方案等以可視化表達(dá)。 1.2GIS對(duì)災(zāi)情的評(píng)估 在水利災(zāi)情評(píng)估中，GIS主要用來(lái)管理地理、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的背景數(shù)據(jù)，可查詢空間與屬性數(shù)據(jù)，并進(jìn)行檢索、統(tǒng)計(jì)與顯示，同時(shí)提取災(zāi)情的數(shù)據(jù)并分析，使災(zāi)情狀況可視化表達(dá)，以輔助對(duì)防洪抗災(zāi)的決策。 1.3GIS對(duì)洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)分析與區(qū)劃 在洪澇災(zāi)害中，可采用GIS技術(shù)來(lái)分析并區(qū)劃其風(fēng)險(xiǎn)，用以管理多源、多尺度的數(shù)據(jù)，綜合處理并疊加空間數(shù)據(jù)，以及處理圖形。 1.4GIS在城市防洪中的應(yīng)用 在城市防洪中，GIS可預(yù)測(cè)城市積水、退水，管理現(xiàn)有排水設(shè)施的信息，規(guī)劃并設(shè)計(jì)排水設(shè)施，規(guī)劃城市的綠地面積和位置，暴雨中分析時(shí)空特征，可視化顯示暴雨的分布與積水的街道，存儲(chǔ)、維護(hù)并管理高分辨率、多層次、多源等數(shù)據(jù)。但對(duì)于城市的防洪較為復(fù)雜，還須進(jìn)行深入研究，但GIS技術(shù)在其中發(fā)揮的作用是值得肯定的。 2.水資源管理方面GIS的應(yīng)用 我國(guó)境內(nèi)水資源潰乏，且分布不均勻。同時(shí)隨著各行各業(yè)的飛速發(fā)展，環(huán)境被日益破壞，因此水資源的管理工作極為重要。水庫(kù)可以用來(lái)蓄洪，同時(shí)還可以用來(lái)養(yǎng)殖水生物，水力發(fā)電用的水還可以用來(lái)灌溉。運(yùn)用GIS技術(shù)在這里可以生動(dòng)、形象并準(zhǔn)確的反映出水流的實(shí)時(shí)特點(diǎn)，便于我們及時(shí)觀察水流現(xiàn)狀及其變化特點(diǎn)，從而更好的做好水資源的管理保護(hù)工作。 3.水土保持方面GIS的應(yīng)用 由于海量的水土保持規(guī)劃的數(shù)據(jù)多時(shí)態(tài)性，要想快速并準(zhǔn)確的了解土地的分類(lèi)、數(shù)量、質(zhì)量以及空間分布與利用的狀況，同時(shí)對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行及時(shí)更新、管理，并方便查詢、統(tǒng)計(jì)以及對(duì)結(jié)果的分析，需要進(jìn)行科學(xué)管理，GIS技術(shù)能科學(xué)、詳實(shí)并直觀的提供相關(guān)數(shù)據(jù)，最后達(dá)到保持水土的作用。 4.在水利工程