地理信息系统的应用背景

地理信息系统的应用和发展前景，求答案~

地理信息系统的应用很广泛，从民用卫星定位，路线导航规划，到土地利用监测，灾害预警与评估能用到GIS。地理信息系统的核心功能是空间分析功能。空间分析包括空间决策支持、空间分析的应用领域和二次开发等内容。空间分析的领域已经渗透到水利、城市规划与管理、地震灾害、地质灾害、交通、电力、卫生健康、环保等诸多领域。

地理信息系统是地理科学、信息科学及计算机科学等的交叉学科，是一门新兴的学科，在社会、经济建设中有着非常广泛的应用。北京大学于1990年开始在地理类本科生课程中开设地理信息系统概论，并定为必修科目，1998年正式设立地理信息系统本科专业，是我国最早开设这一专业的院校之一，为社会培养了大批的高层次人才。
在地理信息系统本科专业的课程设置中，地理信息系统概论是一门骨干必修基础课，也是学生第一门地理信息系统专业课程。目前，地理信息系统概论已经是北京大学地球与空间科学学院的及环境科学学院的本科必修课程，同时也是众多相关院系的选修课程。这门课程的基础定位是：使学生掌握正确的专业基本概念和基础认识，掌握地理信息系统的基本框架结构，了解地理信息系统的应用及发展状况，从而为其后续专业及相关的学习和研究指引正确方向、打好坚实基础。



课程的指导思想 Top
地理信息系统是一门综合性的应用学科，它对于学生的地理科学及信息科学、计算机科学基础要求比较高。同时，地理信息系统目前发展非常迅速，应用越来越广泛，因而尽管本课程是一门基础课程，其内容的更新速度确实非常迅速的。结合这些特点，基于课程目的和课程定位，本课程建设的基本指导思想是：
1、坚持理论与实践相结合。本课程作为本科生的入门课程，对相关的基础概念、基础知识及基本原理需要进行充分、翔实的讲解，使学生牢固的予以掌握。同时，为了改变学生在基础课程中容易“死记硬背”的问题，突出地理信息系统的应用特点，在课堂教学中引用大量应用实例；本课程还设置了专门的实习课，并安排了专门的实习课教师，布置了具体的实习作业，以使学生能够掌握常见的应用系统的使用和操作，并提高学生的实际动手解决问题的能力。
2、坚持基础理论体系与最新进展相结合。本课程讲授地理信息系统的完整的理论体系与框架，以便为学生的后续学习研究打好基础。同时，考虑到学科的快速发展，在基础理论的基础上，增加了地理信息科学与数字地球、地理信息系统与社会、地理信息系统标准、地理信息系统工程的章节，以使学生对学科的最前沿发展有所了解、有所掌握。
3、坚持个性化教育的原则。地理信息系统是一个交叉学科，需要的专业背景知识较多，包括地理科学、信息科学及计算机科学等，同时其应用方向又非常广泛。针对这个特点，我们在教材编制中涵括了常见的基础知识，如部分计算机及网络常识、地图学的基本原理等，并在课程中对基础知识有欠缺的同学进行有针对性的辅导。同时，在安排专题讲座及课程实习时，也不是千篇一律，而是针对学生的专业方向进行了相应的安排。
4、积极运用新型的教学手段。针对课程中的重点与难点，本课程积极采用文字、图片、视频、动画等新型教学手段，以提高课程的趣味性，提高学生的参与程度，帮助学生进行理解和记忆。由于地理信息系统本身就是软件系统，因而课堂教学讲授中还采用了现场操作、现场演示的教学方法，并大力鼓励学生走上讲台进行操作，大大提高了学生的参与程度。



主要教学内容 Top


本课程教学的主要内容包括四个主要模块：
模块一：基本概念和理论
要点1：概述
地理信息系统的基本概念：信息、数据、地理数据、地理信息；地理信息系统及其重要类型；地理信息功能概述；地理信息系统的研究内容；地理信息系统发展简史
要点2：从现实世界到比特世界
对现实世界的地理认知：认知与认知模型；现实世界的抽象：现实世界－概念世界－地理空间世界－纬度世界－项目世界；比特世界
要点3：空间数据模型
空间数据模型基本概念；场模型；要素模型；基于要素的空间关系分析；网络结构模型；时空模型；三维模型
要点4：空间参照系与地图投影（本部分系针对非地理专业学生设置，不是正式授课内容）
地球椭球体；坐标系；地图投影基本问题；高斯-克吕格投影；地形图的分幅与编号
要点5：GIS中数据
数据涵义与类型；数据的测量尺度：命名量－次序量－间隔量－比率量；地理信息系统数据质量：数据质量来源与控制；空间数据元数据：元数据的基本概念－元数据的应用－元数据的获取－元数据的存储与功能实现。
模块二：地理信息系统的框架与功能
要点1：空间数据获取与处理
地图数字化：概述－地图数据类型－数字化仪数字化－扫描矢量化及常用算法；空间数据录入后处理：坐标变化－图形拼结－拓扑生成。
要点2：空间数据管理
空间数据库：空间数据库－GIS内部数据结构；栅格数据及其编码：栅格数据结构－决定栅格单元代码的方式－编码方法；矢量数据结构及其编码：矢量数据结构－编码方法；矢量与栅格结构的比较与转换算法；空间索引机制；空间信息查询：基于属性特征的查询－基于空间关系和属性特征的查询（SQL）－空间扩展SQL查询语言（GSQL）。
要点3：空间分析
空间查询与量算；空间变换；再分类；缓冲区分析；叠加分析；网络分析；空间插值；空间统计分类分析
要点4：数字地形模型(DTM)与地形分析
DEM与DTM；DEM的主要表示方法：规则网格模型－等高线模型－TIN模型－层次模型；DEM模型的相互转换：不规则点生成TIN-网格DEM转成TIN；等高线转为格网DEM－利用格网DEM提取等高线－TIN转为格网DEM；DEM建立：DEM数据采集方法－数字摄影测量－DEM数据质量控制；DEM的分析与应用：格网DEM应用－TIN分析应用。
要点5：空间建模与空间决策支持
空间分析过程及其模型；空间决策支持模型：空间分析决策的复杂性，基本理论与方法－空间决策系统－空间决策的模型管理；专家系统：专家系统的基本组成、知识处理与系统实例；数据仓库与空间数据挖掘：数据仓库－数据挖掘－空间数据挖掘；GIS空间分析与空间动态建模：GIS与空间动态模型的结合方式－元胞自动机简介－元胞自动机模拟林火蔓延模型－元胞自动机的局限性；空间相互作用与位置（分配模型）：空间优化模型的定义与分类－静态离散空间优化模型的数学表达（线性规划）。
要点6：空间数据表现与地图制度
地理信息系统数据表现与地图学：数学法则－符号－制图综合；地图的符号；专题信息表现：分类与内容－表现方法－表现手段；专题地图设计：图幅基本轮廓设计－区域范围的确定－专题地图数学基础的设计－图面设计；制图综合：概念－影响因素－基本方法；地理信息的可视化：基本概念－地学可视化类型－虚拟地理环境。

模块三：地理信息系统应用
要点1：3S集成技术
遥感简介；GPS简介；GIS/RS的集成及具体技术；GIS/GPS的集成及具体技术；GIS/RS/GPS的集成。
要点2：网络地理信息系统
网络的基本概念；分布式地理信息系统：分布式系统和C/S模型－网络地理信息系统的组合方式－网络地理信息系统的概念设计；WebGIS：简介与实现技术。
要点3：地理信息系统应用实例
城市规划、建设管理；农业气候区划；大气污染监测管理；道路交通管理；地震灾害和损失估算；地貌研究；医疗卫生；军事应用。
要点4：地理信息系统应用项目组织与管理
地理信息系统应用项目简介：模式与分类－开发方式；应用项目策略规划；应用项目合同；应用项目软硬件规划；子项目划分与管理；项目预算；人员管理；开发与数据管理；项目控制与评估；软件研制与开发质量管理：ISO9000－CMM模型。
要点5：地理信息系统软件工程技术
软件工程简介；GIS领域的体系结构与构件；GIS需求分析；数据管理设计；界面设计；GIS设计模式；使用CASE工具。
模块四：地理信息系统的前沿问题与发展趋势
要点1：地理信息系统标准
地理信息系统标准简介；ISO/TC211；OpenGIS。
要点2：地理信息系统与社会
GIS的社会化；GIS的社会化的相关问题：产业－政策－法律－教育与评估认证；社会对GIS发展的影响。
要点3：地球信息科学和数字地球
地球信息科学的概念与研究内容；数字地球的产生背景与概念；数字地球核心技术综述；国家信息基础设施和国家空间数据基础设施。



课程特色 Top
地理信息系统概论课程的的主要特色是：
1、坚持理论与实践相结合。本课程作为本科生的入门课程，对相关的基础概念、基础知识及基本原理需要进行充分、翔实的讲解，使学生牢固的予以掌握。同时，为了改变学生在基础课程中容易“死记硬背”的问题，突出地理信息系统的应用特点，在课堂教学中引用大量应用实例；本课程还设置了专门的实习课，并安排了专门的实习课教师，布置了具体的实习作业，以使学生能够掌握常见的应用系统的使用和操作，并提高学生的实际动手解决问题的能力。
2、坚持基础理论体系与最新进展相结合。本课程讲授地理信息系统的完整的理论体系与框架，以便为学生的后续学习研究打好基础。同时，考虑到学科的快速发展，在基础理论的基础上，增加了地理信息科学与数字地球、地理信息系统与社会、地理信息系统标准、地理信息系统工程的章节，以使学生对学科的最前沿发展有所了解、有所掌握。
3、坚持个性化教育的原则。地理信息系统是一个交叉学科，需要的专业背景知识较多，包括地理科学、信息科学及计算机科学等，同时其应用方向又非常广泛。针对这个特点，我们在教材编制中涵括了常见的基础知识，如部分计算机及网络常识、地图学的基本原理等，并在课程中对基础知识有欠缺的同学进行有针对性的辅导。同时，在安排专题讲座及课程实习时，也不是千篇一律，而是针对学生的专业方向进行了相应的安排。
4、注重提高学生的实践动手能力。考虑到地理信息系统学科的应用特色，本课程非常注重提高学生实际的动手能力。在授课现场增加了提问，实际操作等内容，并通过课程作业、实习、综合作业的方式要求学生实际动手解决问题。这最终又加强了学生对基础知识的掌握。
5、积极运用新型的教学手段。针对课程中的重点与难点，本课程积极采用文字、图片、视频、动画等新型教学手段，以提高课程的趣味性，提高学生的参与程度，帮助学生进行理解和记忆。由于地理信息系统本身就是软件系统，因而课堂教学讲授中还采用了现场操作、现场演示的教学方法，并大力鼓励学生走上讲台进行操作，大大提高了学生的参与程度。




教学方式 Top
在地理信息系统概论的教学中，教学组非常注重学生的主动思考，主动学习，并大力强调学生的动手实践。
1、本课程的基本教学方式是课堂讲授。

在课堂讲授过程中，授课老师采用了多媒体等新型的教学手段提高教学内容的趣味性，帮助学生形象地理解教学内容，并采用提问、讨论等方式调动学生的积极性，吸引学生主动参与，启发学生认真思考。在讲授部分内容时，还由学生在老师指导下负责现场操作，并进行同步交流，提高了学生地参与程度。
2、有针对性的课下作业。

本课程的课下作业分为三个类型：1）基本概念、基本理论方面的课下作业，适用于所有学生。2）针对学生的专业背景设置的作业。由于学习本课程的学生来自多个专业，基于他们未来的学习方向，设置了部分有针对性的作业内容，启发他们在专业方向上的深入思考。3)综合作业。每人必须完成的一个大作业，学生依据自己的兴趣选取方向，阅读文献，最终提交读书报告和相应的上机实习成果。

本课程的这些作业在加强学生对基础知识掌握的同时，进一步启发学生进行深入思考，并需要在思考的同时进行相应的动手实践。使学生的知识和能力水平得到同步的提高。
3、实习教学是教学的重要一环。
本课程开设有每周一次的上机实习。实习内容包括：1）适用于所有学生的操作实习，主要是针对基本问题的操作实践。用以巩固教学内容。2）适用于所有学生的实习作业。由实习指导教师布置，在指定的时间和环境中完成，以提高学生的综合性的动手能力，加深对教学内容的理解。3）期末大作业。结合课程教学的综合作业，在综合阅读的基础上进行上机实习，要求有一定的思考深度和综合应用程度。
同时，在每个教学周期中，教学组会组织一至两次现场参观。参观的单位是本行业的核心应用单位，如国家基础地理中心等。在参观中还组织学生与参观单位人员进行交流。
通过实习教学，可以帮助学生提高直观认识，巩固所学的知识，并提高孳生的实际动手能力。
4、鼓励学生参与科研。本授课组承担了大量的科研项目，在教学过程中，鼓励学生组成学习小组以模拟的方式参与科研项目，即在其能力范围内，在教师的指导下与真正的项目组承担同样的任务，从而大大提高了学生学习的主动性。在完成后，将学生的研究成果与真正的项目成果进行对比分析，形成互相启发，教学互长的局面。实践证明，部分学生取得的成果相当出色，获得了公开发表和奖励。
5、提供网络交流平台辅助教学。教学组开设了网络平台，供学生之间或学生和老师之间进行在线或离线交流，以提高教学的互动性。

地理信息系统 ( Geographic Information System，GIS) 是一项以计算机为基础的新兴技术，是管理和研究空间数据的技术。围绕这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科 ( ESRI Corporation，2010) 。在计算机软硬件的支持下，它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行有效管理、研究各种空间实体及其相互关系。通过对多因素的综合分析，迅速地获取满足应用需要的信息，并以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。

目前世界上常用的 GIS 软件已达 400 多种。它们大小不一，风格各异。国外较著名的有 Arc View，ArcInfo，MapInfo，GenaMap 等; 国内较著名的有 MapGIS，GeoStar 等 ( ESRI Corporation，2010) 。虽然 GIS 起步晚，但它发展快，目前已成功地应用到 100 多个领域。

地理信息系统软件的研究应用，归纳概括有两种情况。第一种是利用 GIS 系统来处理用户的数据; 第二种是在 GIS 的基础上，利用它的开发函数库二次开发出专用的地理信息系统软件。目前 GIS 已成功地应用到了包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域规划、人口和商业管理、交通运输、能源、教育、军事等领域。

在美国、日本等发达国家，地理信息系统的应用遍及安全、环境保护、资源保护、灾害预测、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域。

近年来，随着我国经济建设的迅速发展，地理信息系统的应用在城市规划管理、交通运输、环保、农业、制图等领域发挥了重要的作用，先后开发出了众多基于 GIS 的防震减灾、地质灾害预测、煤矿通风安全信息、城市安全防范等信息管理系统，取得了良好的经济效益和社会效益。

由于 GIS 在煤矿中能够对煤矿生产进行实时动态监控、预测预报事故、进行生产管理以及快速有效地调度管理，对减少事故发生起着非常重要的作用。目前，地理信息系统在矿山领域中的应用主要包括以下几个方面。

( 1) 基于 GIS 的矿图管理与更新

对地理底图数据的管理与更新，包括地理底图数据的录入、编辑、修改、保存、输出以及地理底图库的生成，可使用 GIS 的图形编辑系统、空间分析系统、输出系统、地图库管理系统、校正系统等进行处理。

对于其他诸如采掘工程平面图、开拓巷道布置系统图、通风系统图、避灾路线图等矿图，运用 GIS 可以实现图形处理与非图形属性信息处理相结合，用户不必在两个系统之间来回切换，提高了系统性能。另外，图纸的无级缩放功能可以对任何图形或图层任意缩小和放大。漫游功能可漫游到图上任意点，仔细查看每一条巷道及布置，可测算并动态显示任意两点间的距离。

( 2) 矿井监测及调度管理

以图形方式实时监测煤矿传感器的工作情况以及井下设备的工作状态。在图上能够看到每个传感器当时的物理参量和设备的开停状态。如瓦斯超限时有铃声报警，通讯中断时有相应的显示。通风系统提供实时的风速、风量、风向、变化趋势等相关数据的处理及分析功能，能实时显示和查询监控所采集的数据，并能自动进行超限报警。

( 3) 塌陷区的动态监测系统

塌陷区动态监测系统包括动态监测解译系统和统计系统两部分。第一部分主要实现对图像的显示、分析和校准等; 第二部分主要实现功能查询、面积统计和统计图的绘制等。GIS 主要用于该系统的统计分析。

( 4) 煤矿生产勘探管理中的应用

应用 GIS 进行图件管理，主要是应用其对栅格图像的管理功能。这种管理贯穿于煤矿生产勘探设计到勘探资料提交的全部过程。其关键技术是栅格图像的获取和处理。

( 5) 矿井灾害事故预测预报

应用 GIS 复杂而深层次的可视化查询、分析功能，建立矿井灾害事故预测预报系统。例如，在煤矿突水预测预报中，可以选用断层密度、岩溶发育程度、水压及隔水层有效厚度、开采方法、顶板管理方法等因素构成模型。通过与实际结果的多次拟合，得出突水指数，最后以图形的方式输出危险突水区。同样，对于矿井中瓦斯及煤尘爆炸、顶板冒落、煤层自然发火、冲击地压等灾害事故也可以用同样的方式进行预测预报。

GIS 也可用于突发事故的救灾指挥系统，通过 GIS 功能强大的 SQL 查询，在显示器上可以看到由 GIS 分析得出的该事故可能波及的范围、疏散人员的最佳路径以及该事故可能造成的损失等，管理人员将 GIS 所提供的资料与现场实际情况相结合，进行调度指挥，把事故的损失尽可能降到最低 ( 孙长篙等，2004) 。

( 6) 基于 GIS 数字煤矿的发展

所谓数字煤矿是指在煤矿范围内建立一个以三维坐标为主线，将煤矿信息构建成一个煤矿信息模型，描述煤矿中每一点的全部信息，按三维坐标组织、存储起来，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段，使有关人员可以快速、准确、充分和完整地了解及利用煤矿各方面的信息。

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京口区17061603514： 地理信息系统的用处 - ？
拓德泰瑞： 地理信息系统在国际上称为GIS,即 Geograhpic Information system的缩写.在我国又称为资源与环境信息系统.在国际上虽然许多学者对GIS有不同的表述,但其基本概念是大体相同的.地理信息系统是利用计算机存贮、处理地理信息的一种技...

京口区17061603514： 简述地理信息系统的应用领域和发展趋势? - ？
拓德泰瑞： 地理信息系统作为一个新工具,应用领域还是很广的,只要和地理位置相关就有应用前景.发展趋势主要是:3S集成,3维GIS, 时态GIS等,这主要取决于基础学科计算机科学和地理绘学的发展成果.

京口区17061603514： 地理信息系统的应用、前景以及所存在的问题?？
拓德泰瑞： 应用:1.国土资源与环境的评价、规划、管理和可持续发展.2.全球变化与灾害分析.3.数字城市.4.商业、军事等方面的应用.5.区域规划.6.国土监测.7.辅助决策. 前景:1.理论基础的建设.2.日趋与计算机信息技术融合.3.动态、多源、多维化.4.地理信息系统技术.5.GIS应用模型.6.Internet与GIS的结合.7.GIS与专家系统、神经网络的结合.8.GIS与虚拟现实技术的融合.9.地理信息标准化. 存在问题:1.地理信息系统的标准化.2.地理信息系统管理技术规程的制订.3.地理信息系统管理人员的培训. 完了,辛苦手打,今天老师才讲过我就当复习了……

京口区17061603514： 地理信息系统的应用有哪些? - ？
拓德泰瑞： GIS 的应用领域 地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展,广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域...

京口区17061603514： 举例说明地理信息系统的应用前景. - ？
拓德泰瑞： (一)城市环境地理信息系统(二)基于地图的数据挖掘(三)3S(GIS,RS,GPS)在环境中应用(四)GIS支持下的环境与区域的可持续发展 仅仅是提纲,具体可以去 http://www.dljs.net/showart.asp?art_id=11044看看,相信有你需要的

京口区17061603514： 地理信息系统有何用途 - ？
拓德泰瑞： 地理信息系统(GIS,Geographic Information System)是一门综合性学科,结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学,广泛地应用于不同领域,是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统.近年来,也有称GIS为＂地理信息...

京口区17061603514： 地理信息系统的应用领域有哪些 - ？
拓德泰瑞： 应用的领域还是很广泛的,像资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等(加测绘、应急、石油石化等国民经济各个领域).它几乎覆盖了所有领域.

京口区17061603514： GIS系统主要应用于哪些领域? - ？
拓德泰瑞： GIS地理信息系统!其可运用的领域相当广泛,可以说,凡是用到地图或需要处理地理空间数据的领域,都可以借助GIS.利用地理信息系统所提供的查询检索、空间分析等功能,还可以对区域内自然资源和自然条件、区位和交通条件、人口和劳动力条件、以及经济和社会条件进行分析和评价!--人教地理必修三P10

京口区17061603514： 地理信息系统(GIS)应用现状及发展趋势. - ？
拓德泰瑞： 现有常见应用:空间大地测量信息系统(SGIS)GPS参考系动态变换信息系统(GPS-KTIS)nbsp;发展趋势:由于地理信息系统一般由硬件/软件、数据/数据库、用户构成.建立一个可应用的系统,3要素缺一不可,同样,发展也绕此展开....

京口区17061603514： 地理信息系统的应用 - ？
拓德泰瑞： 按照我们老师的说法就是处处都能用GIS,最经典的代表是厕所GIS,就是旅游点处搞个厕所GIS方便那啥啥o(╯□╰)o 主要应用还是政府这方面吧 那些个抗震救灾、洪水等灾害方面都应用的 还有环境方面等 我们学校还开设了水资源GIS、房产GIS、城市规划法GIS等等 反正到处都可以插一脚的类型,只要你学的好,肯定很有前景.