燃气地理信息系统的建设与应用

第一篇：燃气地理信息系统的建设与应用

燃气地理信息系统的建设与应用

2010-3-23白连明 储强 宋桂平

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摘要：阐述了地理信息系统的基本功能及在燃气公司的应用前景，探讨了系统建设中应注意的问题，给出了系统建设及应用的两点建议。

关键词：地理信息系统；燃气管网；空间数据；属性数据

Construction and Application of Gas Geographic Information System

BAI Lian-ming，CHU Qiang，SONG Gui-ping

Abstract：The basic functions of GIS and its application prospect in gas companies are described.The problems to which attention should be paid in the system construction are discussed.Two suggestions on the system construction and application are offered.Key words：geographic information system(GIS)；gas network；spatial data；attribute data概述

宜兴市燃气管网始建于1995年，近年来城市建设飞速发展，燃气用户大幅度增加，燃气管网不断延伸，目前已有地下燃气管网近1000km。管网资料越积越多，同一处管道由于改造变更可能出现多份资料，以传统方式保存燃气管网数据和资料，信息分散且容易遗失，给管理带来诸多困难。改变传统落后的管理手段，实现城市燃气规划、发展、服务、管理的科学化、规范化、自动化，建设城市燃气地理信息系统(GIS)是必由之路。

地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)是一种采集、处理、传输、储存、管理、查询、检索、分析、表达和应用地理信息的计算机系统，是分析、处理和挖掘海量地理数据的通用技术。系统由计算机硬件平台、GIS，专业软件、地理数据等组成。借助GIS，充分利用现有管道及地形数据，实现管道空间数据、属性数据、拓扑关系的一体化管理，可为燃气管网的维护维修、事故抢险、业务分析提供准确可靠的数据，形成一套行之有效的燃气管网信息管理系统。

宜兴港华燃气有限公司GIS建设于2004年，系统平台为Intergraph公司专门面对燃气行业的G/Gas产品。本文结合宜兴港华GIS的特点，主要针对燃气公司GIS探讨其基本功能、应用及建设情况。系统功能

2.1 基本功能

燃气设施数据输入是GIS最基础的操作，也是系统平台搭建完成之后需要进行的首要工作，没有数据输入，系统功能就无从谈起。GIS系统数据输入方式与目前燃气公司常用的CAD绘图软件十分相似。系统除支持燃气设施的矢量、空间输入外，[1]

也支持各种燃气设施属性输入，例如敷设方式(地下、地上等)、竣工时间、施工单位等等。一定规模的管道设施数据被输入后，系统具备以下4个基本功能。

① 图形打印

利用GIS强大的绘图打印功能，除可以进行常规打印设置外，还可进行个性化页面设置，如在打印页面放置图标、比例、镶嵌文本(Word、Excel)等，通过设置不同图层的开关、图形比例、线型颜色等可以满足不同目的的打印，输出的GIS图纸不同于传统CAD或手绘竣工图，它不仅可以准确显示燃气设施的绝对位置，还可以清晰显示与周边参照物的相对位置，通过使用GIS图纸可以提高燃气公司管道巡查、泄漏检测、管道维护的工作效率。

② 区域分析

进行区域定义之后，通过系统目标区域分析功能，可以查询区域内管道设施的数量及其各种属性，并可按需输出存档、打印。此功能的应用不仅能提高管网维修、抢修的工作效率，也能带动燃气公司管理水平的整体提升。

③ 事故追踪

管道连接性追踪功能可以较快地显示与目标管道及设施连接的设施(如阀门)，可以帮助我们实现管道连接性追踪、事故状态分析等功能。用于指导管网事故处理，增强事故反应能力，减少事故损失。在管网发生泄漏事故时迅速找出事故位置，自动给出最优阀门关闭方案及事故处理意见，迅速绘制出事故发生地点的管网图及必须关闭的阀门的栓点图，并可打印出停气用户名单。

④ 智能化位置查询

随着城市区域的不断扩大及管网的不断延伸，GIS应用途径的不断扩展及使用人员的不断增加，对系统智能化位置查询功能的应用愈加频繁。位置显示不仅可以按照设备编号定位，也可以按照道路名称及交口位置快速定位。此外，浏览者可以通过简单设置以达到分层显示及高亮显示的目的。

2.2 应用前景

① 客户用气管理

在进行GIS数据输入时，添加诸如小区名称、楼栋、立管等属性，与公司现有客户系统建立属性连接之后，可以定期把客户资料导入GIS，这样就可以实现在GIS查询客户资料及客户用气分析的功能。

② 管网设备资产管理

由于管网建设数量大、范围广、变化快，其固定资产管理一直是个难以解决的问题。借助GIS，可以按照管网地理位置，按图分区逐个管段、逐项管网设施地加以统计分析，并设立相应数据库进行动态管理，做到资产数量与实物相符，家底一览无余。可以提供多种统计查询方法，如按任意给定区域、按管径、按使用年限、按管道材质、按阀门种类等进行单项或多项组合查询，以便全面了解管网状况。在管道设施属性输入时，通过投运时间及维护时间等属性的编辑管理，根据投用年限、运行、维修及保养情况，进行综合分析，制定出维修及更换计划，使设备整体处于最佳状态，可以实现资产的动态管理功能。

③ 图档管理

GIS管道设施的输入以竣工图为基础，但成型的GIS管道图形也不能完全代替竣工图的相关功能，通过属性的输入可以建立竣工图与GIS相应设施的链接关系，实现对竣工图的电子化管理，动态更新、双向查询。另一方面，借助计算机辅助设计软件AutoCAD，将全部图档包括地形图、管网布置图、施工图、竣工图等矢量化，打印成光栅图，以叠加打包方式保存，实现图档管理无纸化。

④ 市场开发

通过GIS，能够宏观地看出管网的分布、管道的走向、管网的成环情况，这样在实际的市场开发中就能够准确预测出新管道开通时间，为用户提供比较准确的通气时间；通过GIS浏览住宅区密度分布，为市场开拓计划提供直观数据；通过GIS能够查询小区的实有住户与现有燃气用户，为市场提供潜在客户分析数据，这样进行市场开拓具有针对性。

⑤ 管道规划

利用地形图库与现状管道库的信息，按技术规范要求，进行设计计算、方案比较，合理确定管径、材质、管位，判断与建、构筑物及地下现状管道的水平间距、垂直间距，进行综合分析与协调。在施工前妥善解决所出现的问题，将有利于工程进展和费用控制。一方面通过海量数据库，大量详细、准确的空间信息，如地下各类管线资料、地上自然景观、城市建筑等，为企业做出更全面、更完善的规划、设计提供参考依据。另一方面通过GIS能够精确地量算出设计管道的长度，浏览实际的地形地貌情况，作出可行的管道走向设计，这样通过GIS数据保证了设计的快捷性、合理性和可行性。系统建设

3.1 观念

① GIS建设的必要性及重要性

传统工作方式中，信息一般由图纸、图表描述，采用人工管理，甚至有些资料只存在于一些有经验的技术人员的头脑中，图档资料不齐全使管理一个庞大管网系统时力不从心。另外，大规模市政建设导致参考建筑日益变化，一些管网资料失去了原有价值，设备管理相当困难，管网设计也很难优化。为了彻底改变这一现状，必须引入GIS来管理管网资料。管网管理是一项系统工程，涉及规划、设计、施工及运行维护等各方面。这就要求供气企业的领导者和广大员工要充分认识到系统建设的必要性和重要性，并应建立新机制，切实加大投入。

② 规划与分期实施

要建立一个功能强大的GIS，需要进行良好的规划，在规划的指导下有目的有计划地逐步实施。规划一般包括GIS所涉及的信息及其来源、系统所应有的功能、系统在供气企业整体信息管理系统中的地位和作用及其连接方式、实施开发所需时[2]

间和经费等内容。运用GIS建立供气管网管理系统，其目标和前景十分诱人，但是整个系统的开发应用需要较长时间，不可能一蹴而就。应该本着统一规划、分步实施、边建设边应用、有投入有效益的原则，既要为公司节约项目开发资金，又要建立起稳定可靠、切实可用的燃气管网地理信息系统。任何急功近利、急于求成、幻想一步到位的开发思想，都是不切实际的。

3.2 软硬件选择

系统硬件包括由服务器及PC机组成的网络，由打印机、绘图仪与数字化仪器组成的外部设备。系统软件包括操作系统、GIS软件、数据库软件等，常用GIS软件有MapInfo、Arc/Info、ArcView、GeoStar、MapGIS等，常用数据库软件有Foxpro、Access、Orcal等。系统在规划及建设时，可根据具体情况做出合适的选择，但系统应具备以下特点。

① 开放性和易扩展性

系统应支持行业标准，如TCP/IP、CORBA、COM/OLE、ODBC等；提供与常用的数据库系统的接口，如SQL、Oracle、DB2等；提供与常用的应用程序的接口，如Visual Basic、Visual C++、Delphi等；支持其他应用程序，如Web Browsers；支持读取不同格式的数据；支持与其他应用程序的集成，如能实现与SCADA系统、客户系统、办公系统等应用程序的集成。应支持跨平台操作，可以在Windows NT、UNIX、Linux等多种平台上运行，使在不同平台上编写的代码可以不加修改地直接移植。为了充分适应燃气企业各种应用需求的不断变化和发展，GIS必须具有易扩展的特点。

② 先进性和针对性

GIS平台必须具有先进的技术和理念，从而满足现有的、未来的复杂多样的应用需求。对不同的行业，其管理和运行必然有着不同的特点，因此GIS平台也应该是一个充分针对行业特点而设汁的平台，其内核结构应该针对行业特点而设计。

③ 稳定性和安全性

对GIS平台的稳定性和安全性，需要做好认真的调研和论证。例如：是否支持多用户并发处理；支持多用户并发处理时，是否会出现数据碰撞甚至系统崩溃的现象；是否能够高效地支持大量数据的存取和交换等。

④ 经济性

一个平台的经济性很大程度上取决于平台带来的现实好处和长远利益。一个优秀的平台，应该能够降低地图数据准备和更新开销，提高劳动生产率，最大程度地提高数据维护的效率，避免因数据不断更新而造成成本增长。另外，还应具有较低的开发成本和数据维护成本。

3.3 底图选择

GIS的空间数据是系统主要数据类型，即明确表达管道等设施在什么位置(空间位置)的数据。其建立主要依靠城市地形图，而近年来城市建设的速度非常快，需要经常修测城市地形图，而修测地形图投入大，费用高，企业难以承受。少数城市注[3][3]

重城市地形图的管理，建立了统一协调、信息共享的管理体系，并且投入了大量资金，从而保证了地形图能够及时修测。地形图数据一般有3个来源：①由当地规划测绘部门绘制；②由道路建设单位或小区开发商提供；③燃气公司对旧管线建设地区自行测绘。对于众多数据的处理，要注意这样两个问题：数据格式的转换，图幅接边(坐标比对)。地形图大多采用矢量数据，对于矢量数据，不同来源采用不同的数据格式，这要求燃气GIS能把来自测绘等部门的数据转换成本系统适用的数据格式，其最快捷的方式是把不同系统的图形文件和属性文件转换成DXF格式，DXF文件是标准的ASCII文本文件，很容易转换成其他图形文件格式。

3.4 模块建设

GIS数据主要有两类：①空间数据，即描述管道等设施空间位置的数据，是地理信息系统的重要组成部分，常用的数据获取方法有扫描数字化、手动输入、实地测量、利用GPS等。空间数据包括长输管道、中压干管、低压管道、庭院管道、管道附件、门站、储配站、区域调压站、调压箱、用户等设施的空间位置。②非空间数据(属性数据)，系统功能的拓展及发挥在很大程度上依赖于此。非空间数据包括管道编号、图号、燃气类别、管道类别(高压、中压、低压)、敷设年月、管径、管壁厚度、材质、防腐层种类、验收单位(编号或名称)、验收资料编号、施工单位编号、维修单位编号、竣工图号、管理单位编号、使用日期、巡检周期、维修周期、使用年限、阴极保护站号、维修记录表格等属性数据。空间数据模块的选择及建设具有很强的行业性及针对性，即一方面要考虑燃气行业特点、行业规范，另一方面也要考虑使用者输入及浏览的方便性。属性数据模块规划是系统规划建设中重要组成部分，它直接决定今后系统的应用水平及效率，建设中应注意各属性之间、表之间的关系，并应适当地预留扩展余地。

3.5 人员培训

要搞好GIS的应用工作，就必须对GIS的管理人才、技术人才作好相应的规划，尤其是对相应的技术技能培训工作，要加以注意并进一步落实。其中系统管理人员的配备尤为重要，要对系统进行维护，有效地处理系统运行中出现的问题，系统才能发挥作用，因此对人才的培养必须高度重视。实际具体操作可以从两方面切入：一方面结合系统规划制定切实可行的系统操作指引，包括基本命令操作、功能调用、系统规划及常见问题解决方案；另一方面重视对人才引进和培养，共同构建GIS应用的坚实基础。建议

① 数据管理

建立城市燃气GIS应从深刻理解“三分软件，七分管理、十二分数据”开始，数据的输入及管理是系统成败的关键因素。没有完整、准确的数据，系统就失去了基础，燃气管网信息系统中最有价值的不是硬件和软件，而是数据，只有完整准确的数据才能使得系统的功能得到充分发挥。数据的录入和维护是动态的。系统初具规模之后，功能是否高效发挥，完全取决于数据能否实现动态更新。也应认识到系[2]

统数据库的建立不是一蹴而就的，也不是一成不变的，应按照系统建设规划思路分阶段实施。

② 系统应用

一定规模的数据输入系统后，如何使公司更多的人共享使用、浏览GIS数据，成为系统应用中的首要问题。GIS采用的数据库平台软件购置费与使用(登录)人员数量有关，为节约资金也没有必要为增加几个系统浏览权限而额外购买软件使用权限(账号)，再者过多的电脑安装GIS平台也不利于系统管理。实际应用中可设法导出GIS数据(包括管道、调压器、阀门等设施属性)到Microstation(或类似于CAD的矢量绘图软件)，使用者电脑只需安装Microstation即可实现GIS中基本的查询浏览功能。这种做法至少有两方面益处：公司不需购买更多的数据库平台使用权限，节省系统造价；提高GIS在公司的应用效率，可以使更多人享受到GIS的开发成果。参考文献：

[1] 朱恩利，李建辉.地理信息系统基础及应用教程[M].北京：机械工业出版社，2004.[2] 陈琴，张天华.城市燃气管理信息系统的应用[J].煤气与热力，2009，29(10)：B26-B29.[3] 韩杰，刘兴华，王炳强，等.地理信息系统与电子标志系统在燃气管网的应用[J].煤气与热力，2009，29(9)：B24-B27.

第二篇：地理信息系统应用

地理信息系统应用

目录

第一章：应用现状.................................................................................2 1.1国内应用现状..............................................................................2 1.2湖州应用现状..............................................................................4 第二章：应用领域.................................................................................5 2.1交通领域.....................................................................................5 2.1.1城市交通（道路、轨道等）.............................................5 2.1.2城市地下管道交通.............................................................6 2.2农业领域.....................................................................................7 2.3电力领域.....................................................................................8 2.4视频监控.....................................................................................9 2.5公安警务...................................................................................10 2.6国土资源领域............................................................................13 2.7水利领域...................................................................................14 2.8地质领域...................................................................................15 2.8.1地质找矿预测...................................................................15 2.8.2工程地质...........................................................................15

第一章：应用现状

1.1国内应用现状

地理信息系统在国内虽然起步较晚，发展却极其迅速。一方面由于国家政策的支持。从九五科技攻关计划关于进一步推动地理信息系统应用及其产业化的若干意见到

十五、863提出面向网络的海量大型地理信息系统软件计划、国产 GIS 软件示范应用工程和国家地理信息数据库建设等, 后又在国家十一五规划明确指出: 加强测绘基础设施建设, 丰富和开发利用基础地理信息资源, 发展地理信息产业同时, 为改变传统地理信息分区而治的现状,国家测绘局发起了地理信息公共服务平台的建设,从而实现了国家级、省级、市级三个层次的地理信息共享, 并在此基础上实现了为其它行业提供地理信息的服务。国家大力推动对我国地理信息系统产业的形成和发展起了至关重要的作用；另一方面在全球信息化高潮的推动下，GIS可以说是应时而生，它可以将各种信息源融合，管理海量不同格式数据，并以直观的地图、图像等形式展现在人们面前，支持数据的挖掘、空间分析决策等，现今提出的数字城市—>智慧城市均离不开GIS。

基本应用：

最初的GIS是为解决地学问题而诞生，现今的应用领域已扩展到如资源、环境、国土、、城建、消防、交通、气象、地质、农业、林业、电力及政府办公等众多领域。具体应用可结合当前主流GIS软件功能模块分析如下：

1)地理信息系统在数据管理中的应用：GIS支持多种方式录入各种数据源，以有效的数据组织形式进行数据库管理、更新、维护、进行快速查询检索，以多种直观的方式如地图、表格、图形等呈现，并且为用户辅助决策。相对于当下的数据库管理系统，GIS对空间数据管理有以下优点：数据呈现方式多元化；可以定义及管理实体类型数据，而非仅仅的文字与数字信息；数据之间关联密切；既有空间数据又有属性数据。

2)GIS的输出功能在地图制图中的应用。地理信息系统的发展是从地图制图开始的 ,因而

GIS的主要功能之一用于地图制图 ,建立地图数据库。与传统的、周期长、更新慢的手工制图方式相比 ,利用 GIS建立起地图数据库 ,可以达到一次投入、多次产出的效果。它不仅可以为用户输出全要素地形图 ,而且可以根据用户需要分层输出各种专题 ,如行政区划图、土地利用图、道路交通图等等。更重要的是由于 GIS是一种空间信息系统。它所制作的图也能够反映一种空间关系 ,可以制作多种立体图形 ,而制作立体图形的数据基础就是数字高程模型。

3)GIS的空间查询和空间分析功能的应用：该功能其实为GIS的核心功能，但是恰恰大多软件在该功能领域仍然薄弱。GIS的空间分析功能可为客户提供决策支持，例如在城市规划过程中，对城市中救护车、救火车的分布位置以及行车路线和控制的规划；如何安排多路警车交通路线，以保证在紧急时刻，在任意地方应至少能有一辆警车在事发后最短时间内赶到出事地点；在环境保护方面 ,对水土流失导致土地资源的破坏进行评价；在区域环境质量现状评价过程中，对整个区域的环境质量进行客观地、全面地评价，以反映出区域中受污染的程度以及空间分布状态。具体在下章有所介绍

4)应用 GIS一些二次开发函数库开发出具有特定功能软件系统。当前GIS应用于许多领域的系统框架基本一成不变，许多功能均是利用大多国内外已有软件的内置函数制定，其实这同时也限定了GIS在各个领域的发展，也是为什么GIS的空间分析决策能力一直得不到提升的原因所在。

面临问题：

1)数据共享程度不够。由于各部门或行业地理数据格式、编码原则等不同以及目前我国各部门可以共同使用的基础数据的缺乏,现有的全国性基础地理信息产品比例小、内容不足、商业化程度也低, 不能满足许多专业领域应用的需要, 都导致了各领域大量重复建设, 并由此消耗了巨大的人力、物力与财力。

2)国外产品在国内地理信息市场中仍然占据主要份额。尽管国产 GIS 软件的部分关键技术已经达到甚至超过国际竞争对手, 但整体技术水平还存在一定差距。3)新技术研发力量和投资不足。无线通信、GPS 定位和 GIS 的集成, 将为公众提供最具商业化价值的服务, 大量的无线通信设备作为 GIS 服务的终端, 现有的 GIS 服务器产品面临着并发能力不足的挑战。

4)我国地理信息标准化工作与国外相比还存在着相当差距。如缺乏理论研究、标准的结构化不强、没有适合需要的标准体系表和关系模型、标准立项缺乏协调、标准内容涵盖面不够广、标准本身质量参差不齐、没有一致性测试机制、参与制定标准的人员结构不尽合理、人员知识亟待更新等等。发展趋势：

1)GIS 数据的共享和开放

目前, 我国 GIS 的应用范围主要集中在一些政府部门和科研机构所承担的大型项目中, 社会普及率低, 对整个社会生产力发展的促进作用还不明显。造成这种现象的原因主要是 GIS 数据的保密性不够。数据获取困难是 GIS 技术发展的严重障碍。随着各种测绘技术的不断发展, 数据获取成本已大大降低,提升数据共享和开放, 可以让 GIS 更广泛地应用于国民经济各领域, 提高经济活动效率, 减少 GIS 数据重复建设的成本。GIS 将在各个领域中发挥更强大的功能,，2)网络 GIS(Web GIS)是将 Internet 与 GIS 结合在一起, 使地理信息可以在高速的网络环境中实现漫游和共享, 这将大大开拓 GIS 的应用领域。利用网络发布空间数据, 为用户提供空间数据浏览、查询和分析等功能, 形成一个网络化的地理空间平台, 将是 GIS 系统发展的必然趋势。3)三维 GIS 与虚拟现实技术的结合

三维 GIS 和二维 GIS 相比, 可以帮助人们更加准确真实地认识我们的客观世界。三维 GIS 可以支持真三维的矢量和栅格数据模型及以此为基础的三维空间数据库,解决三维空间操作和分析问题, 可以预见, 三维 GIS 的发展将具有非常广阔的前景。4)基于物联网技术与 GIS 的融合

随着各种传感器技术的发展，利用互联网技术、GIS技术将物与物之间联通。实现人与人、人与物、物与物之间的互联互通。

1.2湖州应用现状

湖州市测绘院、地理信息中心已发布湖州市基础地理信息系统、湖州市地下管线管理信息系统、湖州市三维环境信息管理系统；

湖州市气象局已经建立了基于GIS的湖州市地质灾害气象监测预报系统、湖州市台风查询系统，在以往天气雷达站址选择中也应用了GIS相关空间分析技术。

在国家“数字城市”的大力推广下，“数字湖州”地理空间框架的建设项目于2011年已然启动。今年湖州市相关部门对该市的地理信息工作提出三点要求：一是加大了“数字湖州”的应用推广，加强地理市情普查工作力度，全面推进地理市情监测；三要细化、落实市政府各项支持地理信息产业园发展的政策，全力壮大地理信息产业。由此可见，地理信息在湖州处于起步阶段，应用领域尚不够广阔，未来发展前景看好。同时位于湖州市德清县的浙江省地理信息产业园，会进一步促进湖州市地理信息的发展。

第二章：应用领域

2.1交通领域

2.1.1城市交通（道路、轨道等）

GIS在交通领域的应用称为GIS-T即GIS+交通（transportation）交通地理信息系统，目前国内交通管理信息系统主要常用于应急指挥、道路交通规划、综合监控等。实际上交通包含了很多内容，而基本所有内容均可结合GIS技术实现交通信息化。目前主要应用于以下几个方面

1)道路规划设计、建设、维护等：利用GIS技术，建立和维护包含交通空间位置和业务信息的网络数字地图。对修建交通的地区进行分析，提供沿线覆盖范围内的人文、经济、资源、地理指标的统计分析，建立交通沿线的地形、地质、人口、经济、交通等数学模型，形成各类专用专署地图，进而为交通设备部署、沿线经济开发、线路规划等决策提供辅助支持。

2)综合监控与调度指挥：在GIS平台上，实现交通中的各个监控系统的信息整合。如电力监控系统、火灾报警系统、环境与设备监控系统、自动售检票系统、列车自动运行监控系统、闭路电视系统等实时监控系统等。GIS能够显示所有这些监控设备的空间分布属性及其实时监测数据，并能对其进行各类时间、空间统计及趋势分析，以直观的直方图、饼图或趋势曲线图等形式加以表现，对指定监测设备将其在指定时间、区间内的实测数据及其统计分析结果自动生成相关报表，并向有关领导和部门发送。如相关部门已开发的青藏铁路综合监控系统。

3)应急抢险：利用GIS技术，能在最短时间内直观、快速、简便地得到紧急事件发生地点的详尽信息，包括事发地点线路、设备情况、事发地段线路图像资料、救援物质分布情况、应急预案等，并使相关联的信息一体化显示，让领导和技术人员在远离现场的情况下，就能对事发地段的情况一目了然，为应急疏散、抢险救灾赢得时间，为远程指挥提供强大的决策支持。同时系统利用它空间分析的能力，对事故进行仿真、模拟及评估，为事故预防办法的制定和事故总结分析提供辅助支持。

如：及时掌握紧急事件发生位置，安排救援抢险任务；指挥人员及时搜索距离事故现场最近的救援车，安排救援。同时，接到任务的救援人员使用GPS导航设备，迅速抵达救援现场，并上报现场事故情况；辅助生成应急预案，以最快的时间处理紧急事件。4)商业资产管理：不同的交通类型，如轨道交通等运营所带来的巨大客流使得沿线及场站附近各种资源（通讯、广告、商铺、房地产等）的开发成为一种客观需求。改变以往粗放式的管理，进行信息化的精细管理和前台式销售，可以提高轨道交通运营效益，为企业创造丰富的产出。利用gis技术可以对沿途各站的三维环境进行模拟，可以为商业资产的布防和广告咨询的设计提供思路。

2.1.2城市地下管道交通

城市地下管线包括给水、排水、燃气、电信、电力、工业管道等几大类，是城市基础建设的重要组成部分。目前我国大多城市已建立了地下管线地理信息系统，以用于复杂的地下管线信息管理，目前GIS在该领域的应用主要可以解决以下关键问题： 1)数据动态更新

地下管线数据的动态更新主要针对城市地下管线探测和新敷设管线竣工测量的计算机成果提交与入库。更新数据并非替换，GIS可以提供历史数据管理，方便检核任意时期的管线数据。2)管线三维展示

管线的错综复杂，其分布在地下、水下、空中等，二维图无法表现出其各个管线之间关系，有些管线上下起伏，与地面垂直的一段管线在平面图上只能以一个点与相应注记来表示，视觉效果不直观。只有通过三维方式才能够真实反映其空间位置关系。3)数据监理查错

人为的录入海量各种数据源（如基础地形图、管线的属性等），难免会出现一些错误，而这些管线相关空间及属性数据在录入数据库时可以自行检查，譬如：某一区域坐标、高程等必须在当前工作空间内，否则不容许导入数据库。4)管线的自动接边处理

管线数据是需要时常更新，新的测量管线数据入库后，测量的管线存在着外测区数据，这样在导入以后，就有可能出现重点、重线，而在新测量数据的入库过程中也有与当前的管线数据出现重点、重线的情况，或者由于测量的误差，本来相连接的管线没有接上，所以管线的自动接边是实现对管线的重点、重线数据的检查，进行接边处理。5)管线数据的各种查询方式

在实际查询管线过程中，也许我们只知道管线的某一参数，如测量单位名、管线分布于某一道路口等，GIS提供了多种信息查询方式，可以方便快捷的找到所需管线 6)管线数据的统计分析以及输出

GIS中管线数据的统计结合了属性数据和空间数据，实现对当前现有管线的信息统计与分析。在管线的属性编辑过程中，可以选择统计的管线类别，以及包括管线年代、管线的横断面积范围、管线材质、管线权属单位以及所在的道路名称等条件并能以图表的形式打印输出统计结果。

目前国内已完成的交通规划及地理信息系统项目层出不穷。例如黄山市综合交通地理信息系统、黑龙江省综合交通地理信息系统、广东省综合交通地理信息系统、广东省综合交通规划管理系统、新疆自治区综合交通地理信息系统、铁路客流地理信息系统、中国集装箱运输发展规划研究管理信息系统、广东省揭阳市综合交通发展研究、江苏省智能化地理信息系统等，但这些项目主要侧重于信息数据的分析、处理和可视化，用于交通的宏观管理工作。

2.2农业领域

GIS在农业领域的发展近几年非常迅速，以下为GIS目前在农业的主要应用

1)农业的布局划分：GIS可根据区域农业资源特点，在环境调查与监测积累的大量农业环境和资源数据的基础上，进行作物种植的适宜性评价和土壤适宜性等评价，实现农用地分级信息管理，土壤适宜性分析，作物种植分析，农田变更监控、统计、查询等功能，并在此基础上显示与打印输出农业产业布局现状图，农业产业布局规划图。

2)种植业管理：GIS的空间数据管理能力可以实现粮食、棉花、水果、蔬菜、茶叶、等种植业信息的管理。此外还可以实现耕地质量管理，指导科学施肥，监测植物疫情，种植业产品供求信息分析与发布等。如：作物监控与估产：农情及农作物动态监测主要针对社会关心的农田水肥、农业自然灾害、农作物长势等进行实时跟踪，每类监测内容又可以分为若干子项目，可以选择任意监测项目、监测子项目及监测时间、监测区域进行监测。农情动态监测通过预设一个监测项目参数的阈值范围，当特定农田地块的监测项目值处于此范围时，在农田专题图上以特殊颜色显示；同时，还提供了按区域和时间输出动态监测专题报告的功能；病虫草害防治：在植物保护领域，ArcGIS的主要作用包括分析病虫草害发生的空间动态、评估其发生的适宜环境及影响因子，监测、预测病虫害，进行风险分析等。GIS应用于病虫害管理：进行害虫的风险性预测预报。

一、将病虫危害的历史图片数字化，进行叠加分析，得到病虫害发生频率分布图，再把此图与植被类型及生物地理气候图叠加，找出最易暴发成灾的区域和气候，用于将来的暴发预测；

二、进行病虫害空间分布动态监测，用GIS可对同一区域或相邻区域进行害虫空间分布和种群动态监测；

三、进行害虫发生趋势预测，用害虫的历史发生资料在GIS系统上建立回归模型，进行地区性种群发生趋势预测。

3)畜牧业：如动物防疫：动物传染病的监控防治也是目前我国农业生产中急需解决的问题，疫情信息采集、统计、传输、通报以及紧急防治手段需要以先进的信息系统来支撑。作为生物科技信息化领域的一项基础性建设，基于ArcGIS的动物疫情管理信息系统将使各级兽医站及其相关部门、机构互联互通、资源共享，把疫情监测、预警、通报、应急应变信息化工作推上一个新台阶；畜禽养殖管理：准确掌握规模化畜禽养殖场基本情况、地理环境、防疫状况，直观了解畜禽养殖场分布现状、畜牧生产规划和变化趋势，还要实现对畜牧业进行动态管理，对畜禽场与周围生态环境的响进行深度分析，准确反映各畜禽养殖场详细数据以及监控数据。

4)精准农业：利用ArcGIS的高级分析功能进行农作空间分析（:1）作物产量空间分布；（2）土壤养分的空间分布；（3）土壤水分空间分布；（4）土壤微量元素空间分析；（5）作物需求空间分析；（6）环境空间分析；（7）综合分析。分析结果是专家系统的信息源之一，也是专家系统决策结果的空间分布载体，系统必须达到准确可靠，便于农业机械执行。

而实际上GIS与其他如遥感、产量检测器，精准导航（GPS）以及各种传感器的结合应用，近几年在国内有做过几个示范区。这也是近几年“物联网”的一个具体应用。利用各种农业传感器采集农业土壤信息、农作物生长信息等实时传入后台，利用GIS对各种数据实时分析。

2.3电力领域

GIS目前在电力方面的应用主要用于电力的线路布设，电力线路的布设一般依靠电力勘测，电力勘测就是为了在线路设计的端点之间寻找出一条技术上安全可靠，经济上合理最省，环保上达标的线路所进行的勘测活动。在线路的勘测过程中，根据电力系统总体规划设计的要求，结合地方县城规划及建设情况，自然保护区及文物保护情况，军事设施及通信设施的布置情况、林业情况、矿产情况、水文及地质情况、交通及沿线污移情况，统筹兼顾，相互协调，最终确定线路勘测方案。

以上电路线路勘测所需采集的各种地理空间信息与属性信息可以在GIS中宏观的表达出来，该领域的应用基本应用了GIS的数据管理、空间查询以及简单的空间分析功能，线路节点的寻找和GIS中的选址问题相似。

2.4视频监控

监控系统结合GIS几乎可以应用于各行各业，在近些年得到飞速发展，其与GIS结合的有点可提现在以下几个方面：

1)实时监控录像，供用户查看现场情况：

• 摄像机地理信息和周边环境信息、摄像机附近实景图像视频，全面显示摄像机安装的真实位置和安装点周围环境；

• 摄像机运行状态、视频质量，保证监控系统的有效性；

• 摄像机周边资源配置信息，这类信息的覆盖范围很广，包括道路设施、水源布局、重点单位、所属派出所、警用车辆、巡逻人员等，当摄像机监测到紧急状况时，可以在电子地图上点击摄像机标识，调出周边资源配置信息，紧急调度可用人力物力，减少反应时间；

• 摄像机的故障警告信息，当摄像机出现视频画面模糊、信号中断等故障时，系统会在电子地图上以监控点符号闪烁、发出警报声等方式，引起用户的注意。在电子地图上直接点击该设备节点，会以弹出窗口的形式，显示该设备的用途、类型、操作系统、IP地址、当前运行状态、周边维护单位等详细信息，方便用户准确发出指令及时解除故障；

• 摄像机的维修进程和历史记录，用户可全面掌握摄像机的故障状态，合理配备相应资源跟进维护。详细的设备维修日志包括维修日期、维修人员、故障原因、解决方案等，与设备地理空间信息关联显示，为延长设备的使用寿命、提高故障处理能力、增强视频监控系统运行的可持续性，储备充分的信息资源。

2)分析的智能性

基于GIS平台的视频监控系统的摄像机在发生紧急事件时，可以迅速在电子地图上调动事件周边摄像机，并根据其传送的实时图像和定点查询的相关信息，进行智能化分析，自动识别报警、制作事件处理预案、计算最优路径、现场远程指挥、寻找事件规律等，以地理信息为平台，将视频监控系统与多种业务应用结合起来。

3)实现报警联动功能： 当视频监控平台接收到告警情况时，系统除了支持客户端联动，自动切换到告警画面播放该摄像机的实时视频、语音提示可通过拾音器进行语音对讲、放大显示等方式提醒用户外，还支持在电子地图上将该报警监控点图标进行高亮闪烁显示，并及时通知用户处理。在发生紧急事件需要迅速赶至现场处理时，基于GIS平台的视频监控系统可以根据用户输入的起点、终点，进行路径模拟和分析，用图形方式精确而直观地表示出在多种交通状态下，计算出起点到终点的最短路径，以及周围各处理人员到达现场的时间，并在电子地图上显示出车辆行驶轨迹。一旦确定了最佳行动路线，便可将相关信息发送到处理人员的移动导航设备中，以最快速度达到事发现场。如果事发现场有装备的摄像机，指挥人员可在电子地图上进行远程观察和决策，通过对现场情况的把握和周边资源的分析，迅速制作出应急预案，提高事件处理效率。

4)业务的联动性

基于GIS平台的视频监控系统的重要功能还在于，改变了传统视频监控系统的应用个体化状态，以多种信息集成为基础，智能分析为手段，在GIS平台上实现了多种业务的联动，比如追踪引导和定向围捕。追踪引导功能主要是针对大型活动，对活动路线周边的摄像机进行设置，实现追踪和引导功能，当点击摄像机时，在视频窗口同时显示该摄像机前后的视频图像，给安保人员及时提供信息，对突发情况进行快速响应和处理，对路线进行调整，确保活动的安全进行。追踪引导首先需要进行追踪引导设置，对追踪引导序列中的摄像机进行添加和删除操作，并对要显示的前置、后置的通道个数进行设置。当点击加入到追踪引导序列的摄像机时，系统自动进入追踪引导状态，视频窗口自动切换到多窗口画面，显示该摄像机的前置和后置视频图像。定向围捕功能主要是针对警方抓捕罪犯，根据当前罪犯所在位置，GIS平台计算并分析出一定时间内罪犯可能逃窜的区域，并查询出在主要道路上设置卡口的合理位置，在电子地图上进行高亮显示，同时在视频窗口自动切换到多画面，显示案发地点周边的视频图像信息，使决策者及时掌握前方案发地点的实时情况，为领导确定围捕方案提供辅助决策的功能。

目前的视频监控结合GIS已成功试用于平安城市GIS系统、智能交通系统、森林防火系统及其其他行业涉及到监控的应用

2.5公安警务

GIS目前在警务领域得到广泛的应用称为PGIS，目前的PGIS管理系统基本有以下模块： 1)人口管理PGIS应用：基层公安机关可掌握辖区实有人口变动、动态管控违法犯罪高危人员，实现“以图管房、以房管人、人事关联、轨迹追踪”的重要工作平台。

2)案件PGIS应用 ：案（事）件PGIS应用是公安机关掌握案（事）件时空分布规律、犯罪热点及趋势，实现基于时空的案件串并分析、线索排查的重要手段。

3)视频关联PGIS应用：根据视频系统的接口，实现视频监控点定位、视频实时播放、视频历史回放等功能。

4)指挥中心PGIS应用： 指挥中心PGIS应用是指挥中心各类业务信息的空间分析展现平台，应集成视频监控、电话报警、有线无线调度、GPS定位等各种技术，基于PGIS实现接处警、指挥调度、警力部署等辅助决策支持。

5)警卫PGIS应用 ： 警卫PGIS应用，主要实现对警卫线路、现场、住地、预案、任务的基本信息采集和警卫方（预）案制作等功能。

6)

消防PGIS应用：主要实现对119火警及相关消防业务信息进行报警定位、灾害信息确认、方案编制、等级调派、增援出动、协同作战。

7)

技侦PGIS应用 ：主要用于刑事侦查、人员摸排等工作，借助从移动电子运营商取得到基站位置数据，以及侦察对象的手机话单数据，可以进行轨迹分析，居住区域分析，活动区域分析等。

8)

网监管理PGIS应用：主要实现全市网吧定位查询，网吧信息统计分析等。

9)

治安管理PGIS应用：治安管理中的治安巡逻力量、防控手段、重点区域和场所、旅店业、娱乐场所、化学危险品、技防设施等业务信息均可在电子地图上定位展示、查询分析和动态管控等。

10)情报分析PGIS应用 ：情报分析PGIS应用主要实现人员变迁轨迹分析，重点人员轨迹分析，案发摸排分析等。

实际各个系统根据客户需求仅需以上某一应用模块，比如下面为某市的警务管理系统的功能模块：  实时视频监视功能

根据监控点的实际情况，提供全天候及全方位的图像监视功能。根据监控点的现场地理位置和周边的建筑物情况，分别在前端配置室外高速球型摄像机、红外一体化枪式云台摄像机和一体化枪式云台摄像机。全天24小时均可在监控中心、监控室观察到前端现场的实时画面，考虑到夜间光照强度可根据实际需要进行灯光补偿(普通照明或红外)。 GIS设备管理定位

·支持监控设备在地图上的标注;

·支持拖拽放置设备树列表设备与GIS地图相对位置;

·支持经纬度准确定位设备于GIS地图;

·支持基本的电子地图放大、缩小、漫游、测距、地图打印、点选查询属性等。例如，具有权限的操作者能够方便地通过点击摄像点来查询该摄像点的属性，如：摄像点的编号、摄像机的型号、安装的具**置等。监控相关功能：选择地图上有摄像机标志的位置，可以查看该摄像机的属性、播放实时视频等。 GIS轨迹跟踪

支持在GIS地图中录像目标对象移动轨迹复现;在确认跟踪对象，指定时间和区域内的摄像头录像中智能查询跟踪对象出现的录像，显示跟踪对象在摄像头录像中出现的时间段，并根据时间段和摄像头位置在GIS中勾画跟踪对象的逃跑轨迹。最终辅助公安干警定位目标的逃逸路线，做出蹲点、排查决策。 GIS应急现场指挥

在抓捕犯罪嫌疑人和现场应急保障过程中，在确定目标对象移动轨迹前提下，通过GIS系统可预先设控轨迹路线上的监控点位，实现提前布防，提前预判。同时，可有效调动周围警力资源，及时、快速响应。 GIS最优路径选择分析与远程导航

可以在紧急事件发生的第一时间，分析计算出最优路径，以及快速准确地到达案发地点。通过路径分析和模拟，用图形方式精确而直观地表示出在多种交通状态下，多个出警方案到达事故地点的时间。并将最佳路径远程传送至相应巡逻干警或巡逻车的移动导航设备中，指导巡逻警力以指定的路线追踪、包抄、跟踪对象。 视频显示功能

图像能在监视器/显示器上进行固定或时序轮流显示，并能切换、记录、回放、加工、复制、图像混合、画面分割、字幕叠加等处理。派出所能够通过监视器显示出本辖区的图像，通过计算机显示共享的交警图像;分局能够通过监视器选择显示所有图像或通过计算机显示所有的图像;交警能够通过计算机显示派出所图像。 视频控制功能

对于模拟视频，可以通过矩阵键盘来操作前端活动云台的运动方向、摄像机的焦距及景深来达到最佳的监看效果。各单位可以在授权权限内，使用计算机软件选择和控制共享的图像。

 控制权限分配功能

监控中心的视频资源管理服务器结合矩阵设置，进行总的权限的分配设置和管理。模拟控制权限优先于网络用户控制权限。在矩阵键盘的操作中，权限按现场控制级别最高。权限优先级高低为，派出所监控室键盘控制为高。 视频存储功能

分局110指挥中心、派出所监控室均配备数字硬盘录像机，全天不间断地记录监控点的图像，保存所有监控点30天内的录像资料，可提供本地和远程网络查询、回放和下载。系统通过数字录像主机或网络可把录像资料备份到光盘等存储设备。 社会图像资源的接入功能

系统能够将社会单位建设的监控图像，有选择地接入到派出所监控室，并且能够通过数字视频进行共享。 监控点信息管理功能

系统能够管理所有监控点信息，实现图像资料的查询和对设备的管理，形成统一网管软件，以拓扑图的方式实时反应在线设备的状态。摄像机信号丢失、硬盘出错、网线中断均可实现设备图标闪烁告警。 视频资源管理功能

系统能够对视频资源进行管理，包括视频资源自动分配、用户访问控制、用户权限优先级控制等功能。

2.6国土资源领域

国土领域的“数字国土”的概念逐步深入人心，土地资源的信息化管理成为必然趋势，地籍管理是土地资源业务的核心。“国土资源信息化”“数字国土”均是与GIS密切相关的热词。地籍管理是国土资源管理的主要核心，这些年在各个城镇建立的地籍信息管理系统均是利用GIS对空间数据以及属性数据的结合管理能力，目前存在的问题便是城市地籍管理与农村地籍管理系统往往为独立的二个系统，二者结合城乡一体化地籍管理系统。GIS在地籍方面可以体现以下优势：以“宗地”为核心地体，实现地籍信息的输入、储存、检索、处理、综合分析、辅助决策以及结果输出的信息管理系统。GIS可以提供以下功能

1)基本的地图功能：提供了双向信息查询检索:通过属性信息查询定位图形，快速实现地籍管理业务对象所在地理位置的定位。也可以从地图中查询地物属性信息，显示用户希望知道的地物信息；距离测量：可以通过鼠标在地图上画线，结束画线得到测量的结果，支持米、公里等单位的换算。面积测量；可以通过鼠标在地图上绘制多边形，结束多边形的绘制后得到测量的结果，支持平方米、平方公里、亩等单位的换算；叠加分析：分析地块与其它地块信息的叠加情况。

2)数据录入：宗地的属性时常发生变化，GIS提供宗地的新属性如归属、范围的录入，并且不会删除历史数据，从而方便客户可以预览地籍数据变化过程，解决纠纷等提供佐证。3)地籍登记:地籍登记分为收件、初审、复审、打证、发件等子模块，地籍登记的业务流程分为土地使用权初始登记、土地使用权变更登记、土地使用权注销登记、土地使用权内控登记、土地使用权解控登记、土地使用权查封登记、土地抵押登记等等。系统采用工作流技术定义各种业务的工作流模板，对工作流实例数据进行操作，对土地登记业务进行流转、监控和查询。工作流监控组件用于对业务完成和未完成状况进行实时的监督，并对未及时处理的业务进行催办。

4)地籍变更：初始地籍建立后，随着社会经济的发展，土地被更细致地划分，建筑物越来越多，用途发生不断地变化，以房地产为主题的经济活动，使地籍变更如房地产的继 承、转让、抵押等更加频繁。

5)土地证管理：该模块主要提供土地证查询和土地权属转移相关证明材料的输出等。

2.7水利领域

1)防汛减灾：灾害工作预测：利用DEM（关于高程的地理坐标）数据结合全国各个地方的雨情及所在地的人文和经济信息等，用于预测洪水的发展趋势，淹没范围以及淹没损失等。这些预测可以很好的为防汛减灾部门物资储备、人员配置以及救灾工作做好提前准备。灾害现场指挥：GIS将各种有关的即时信息，如水利设施位置，灾害地点附近道路分布、人口分布等很直观的表现出来，即时准确的为现场指挥人员辅助决策。灾害评估、灾后重建：利用GIS统计出灾区面积、人口、损失等，为灾后重建、救灾款发放等提供依据，避免盲目性。

2)水资源管理：利用GIS可以对水资源协调社会经济与水资源利用的关系、处理各地区之间用水矛盾、监督限制不合理的开发水资源、破坏水资源行为；指定供水系统和水库的优化调度方案，科学合理分配水资源。如：某一地区水资源不足，农作物需要灌溉，如何合理从其他附近区域水资源引入罐区。

3)水土保持：利用GIS的空间信息管理和分析功能结合遥感影像的周期性、时效性以及视域广特点和水土保持动态监测站等，动态的监测水蚀、风蚀等，提供可靠决策。具体主要体现在GIS的查询功能（可以将水土相关的大量数据以空间数据与属性数据结合在图形中直观展示）、统计分析（利用分析功能可以快速了解水土结构区域分布，为水土保持规划提供决策）、数据编辑（当土地利用状况发生变化，可以直接编辑空间数据反映在图形中）、制图显示与输出（输出所需报表及水土相关专题图等）

4)水利工程规划：水利工程规划如南水北调选线、水库选址规划、库区建设评估和工程施工监测均是GIS的基本空间分析功能。

5)水污染、地下水位监测：水污染类型包括很多种，水体富营养化、泥沙污染、废水污染、地下水污染等。利用GIS的分析功能可以直观的观察水污染的来源，未来可能扩散的范围和路径，为应急指挥提供决策支持。地下水位实时监测对于地震预报等领域具有重要有意义，GIS可以利用对采集的水位数据进行挖掘直观的表现出来，如近半年的水位变化趋势，等值线绘制等。

2.8地质领域

2.8.1地质找矿预测

地质找矿预测往往需要多种数据源如物探数据、化探数据、遥感数据以及基础地质数据，这些数据源的格式多元化，对于其集中管理带来了不便，GIS可以将这些数据源集中在一个平台，对于每一种数据的分析模块添加不同分析方法的功能，如物探数据的反演方法、化探数据的异常下限确定方法、遥感数据的解译，基础地理数据如与成矿有关的重大断裂、地层等。综合这些信息的异常利用GIS的空间叠加、分析功能圈出找矿靶区，达到预测目的。近些年发展起来的三维地质填图也与GIS紧密相关。

2.8.2工程地质

岩土工程与GIS相结合主要体现在以下二个方面: 1)岩土工程前期勘测资料：利用GlS具有较强的空间位置数据储存和管理能力的特点，把勘察资料数值化、数据库化，同时，在工程设计中，利用GIS具有较强的综合分析、评价能力和空间叠置功能，对勘察资料进行分析、评价处理，使之转化为设计者方便使用的数据，直接调用。以实现勘察数据的输出直接为设计的输入。

2)治理设计工作中应用：GIS系统有强大的空间分析能力，可以进行选址、土石方开挖、场地稳定性评价等分析、计算与拓扑判别。其三维场地模型的实现也有助于工程人员对工程场地的更直观认识，并可以通过虚拟场地实现对各种工程方案模拟运作。如滑坡灾害预测：一般与滑坡灾害相关的因素有岩性、地下水等，这些因素在调查时只是反映当时状态，如何利用多时段采集数据分析地下水来源，地表各个岩性层（如残坡积层、松动岩土体、强风化基岩）分布层位、薄弱构造面等。利用GIS对这些地下水、不同岩性等三维动态监测展示分析，为治理方案提供决策支持。

具体应用于岩土领域的系统如上海岩土工程勘察院研发的地铁监护测量系统：地铁监护测量，即针对地铁结构安全量身定制监护地铁隧道各项指标主要包括沉降、收敛变形、平面位移、渗漏水等。以上海已开通运营的500多公里地铁隧道为例，沿线同时处于施工影响期的地铁监护项目超过200个，每天产生的监测数据量巨大。如何从海量的监测数据中判断出隧道的健康状况，确保地铁隧道结构能够长期稳定的服役，对于地铁维保单位是一个巨大的挑战。该系统以地图和卫星影像作为基本载体，为地铁维保单位提供了一个专业的数据发布平台。借助该系统，地铁沿线的高清3D街景让地铁安全保护区巡查的成果跃然于屏幕，网页上轻点鼠标即可控制传感器采集隧道健康状态数据，保护区内的施工项目状态更是随时更新。对于负责隧道结构健康的监护测量工程师而言，系统还可提供详细的隧道健康监测病例——监测数据、现场照片、变形曲线、应对措施等等。一旦隧道监测的指标异常，立马发布警报，叫停影响地铁结构安全的施工行为，采取针对性的修补措施从而保证地铁的正常运营和市民的日常出行。

第三篇：地理信息系统原理与应用复习总结

地理信息系统原理与应用复习总结

第一章 绪论

1.美国联邦数字地图协调委员会(FICCDC)地理信息系统概念（GIS）： GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的管理和规划问题。

GIS的物理外壳是计算机化的技术系统，GIS操作对象是地理实体的数据——区别于其他类

型信息系统的根本标志。

2.GIS组成：系统硬件、系统软件、空间数据、应用模型、应用人员。or Internet,设计和使

用GIS的人，空间数据，系统硬件，系统软件，分析处理程序。

3.GIS功能：1）基本功能：数据的采集与编辑、数据存储与管理、数据处理和变换、空间

分析和统计，产品制作和显示，二次开发和编程；

2）应用功能：资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策。

第二章 地理信息系统的空间数据结构和数据库

1.空间数据结构概念：是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，换句话

说就是空间数据以什么样的形式在计算机中存储和管理。

2.矢量数据结构概念：是通过坐标值来精确表示点、线、面等地理实体的。获取方式:外业测量，栅格数据转换，跟踪数字化

3.栅格数据结构概念：以规则的像元阵列来表示空间地物和现象的分布的数据结构，阵列中的每个数据表示地物或现象的属性特征。

获取方式:来自于遥感数据，图片的扫描，矢量数据转换，手工方法获取，格网DEM数据(当属性值为地面高程)栅格数据常用的相邻:四方向相邻，八方向相邻

栅格数据编码方法:①直接栅格编码(将栅格数据看做一个数据矩阵，逐行或逐列记录代码

操作方便 无数据压缩)②游程长度编码(按行扫描，将相邻等值像元合并，并记录代码重复的个数

区域越大，数据相关性越强则压缩越大 压缩效率高，叠加合并等运算简单，编码和解码运算快)③链式编码④四叉树编码 ⑤行程长度编码

4.空间数据(地理实体)基本特征:属性~ 空间~ 时间~ 5.根据地理实体的特征，可以把它的数据分为属性数据，几何数据(描述空间实体空间特征

定位数据)，关系数据(描述空间实体之间的空间关系的数据，主要指拓补关系)6.拓补关系:图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。拓补空间中不考虑距离函数。

7.最基本拓补关系:关联(不同拓补元素之间的关系，如结点与链 链与多边形)，邻接(相同拓补元素之间的关系，如结点与结点 链与链 面与面等，邻接关系是借助于不同类型的拓补元素描述的，如面通过链而邻接)

其他拓补关系:包含关系，连通关系，层次关系 8.拓补关系的表示:①面–链关系 面and构成面的面的链

(注意边的方向和构成面的方向)②链–结点关系

链and链两端的结点③结点–链关系 结点and通过该结点的链④链–面关系 链and左面and右面

第三章 空间数据的采集和质量控制

1.GIS数据源：是指建立GIS地理数据库所需要的各种数据的来源。主要包括地图数据、遥感图像数据、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据和已有系统的数据。

2空间数据采集的任务：是将现有的地图、外业观测成果、航空图片、遥感图像、文本资料

等转换成GIS可以处理和接受的数字形式，通常要经过验证、修改和编辑等处理

3.GIS数据质量(GIS空间数据的可靠性，通常用空间数据的误差来度量)研究目的：建立一套空间数据的分析和处理体系，包括误差源的确定、误差的鉴别和度量误差的方法、误差传播的模型、控制和消弱误差的方法等，使未来GIS在提供产品的同时，提供产品的质量指标，即建立GIS产品合格证制度。

4.研究GIS数据质量的意义：对于评定GIS质量、评判算法的优劣性、减少GIS在设计与

开发时的盲目性具有重要意义。

5.空间数据的地理参照系：①地球的形状（大地水准面，参考椭球）

②坐标系：地理坐标系(大地坐标系)

平面坐标系

③高程系

高程是指由高程基准面起算的地面点的高度 6.地图投影（GIS不可缺少的）：将地球椭球面上的点映射到平面上的方法。

GIS以地图

方式显示地理信息，地图是平面，而地理信息则是在地球椭球上 因此地图投影在GIS中不可缺少。

7.空间数据采集:GIS的核心是地理数据库

建立GIS第一步就是把空间实体的几何数据和属性数据输入地理数据库中

——GIS的数据采集

三方面工作：几何数据采集(地图跟踪数字化，地图扫描数字化)、属性数据

采集、几何数据与属性数据的连接。

8.GIS数据质量内容：位置精度、属性精度、逻辑一致性、完备性、现势性。9.GIS误差类型：误差源、处理误差

10.GIS误差传播：代数关系下的误差传播(代数运算)

逻辑关系下的误差传播(逻辑交并等运算

如叠置分析时的误差传播)

推理关系下的误差传播(不精确推理)

第四章 空间数据的处理

1.矢量数据拓扑关系的自动建立：链的组织

结点匹配

检查多边形是否闭合建立多边形

岛的判断

确定多边形的属性

内点个数=多边形个数 2.空间数据的坐标变换：1）几何纠正：高次变换、二次变换、仿射变换

2）投影变换：解析变换法(反解变换法 正解变换法 换带算法)、数值变换 数值解析变换

题:一般从扫描仪上直接得到的地图存在图形变形、坐标系不一致等问题，可以通过几何纠正和投影变换来纠正。

3.空间数据的压缩处理：1）矢量数据(压缩目的:删除冗余数据，减少数据存储量，节省存

储空间，加快后继处理速度)：道格拉斯▪普克法

垂距法

光栏法

2）栅格数据：直接栅格编码

游程长度（行程）编码

四叉树编码（最有效）例：

AAAA

ABBB

AABB

AABB 解：直接栅格编码：1）从左到右AAAAABBBAABBAABB

2)奇数行从左到右，偶数行从右到左AAAABBBAAABBBBAA

游程长度编码：A4A1B3A2B2A2B2或同样字符连续A5B3A2B2A2B2

第五章 空间查询与空间分析

1.空间数据查询：含义：数据库范畴，用户最常用功能，用户与数据库交流的途径，查询方

法与范围决定了GIS应用程度与应用水平。

从空间数据库找出满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象的一种操作，不改变原有的数据集。

方式：扩展关系数据库查询语言（SQL）

可视化空间查询

超文本查询

自然语言空间查询

结果显示：显示方式、图形表示、绘图比例尺、显示窗口、相关空间要素、查询内容的检查

2.SQL对GIS的作用：SQL的查询语言作为用户与GIS的交互手段，决定了用户与GIS相互理解的程度。

3.空间关系查询:拓补关系查询，缓冲区查询

属性查询:简单属性查询,SQL查询，扩展的SQL查询

图形查询:按点查询，按规则图形查询，按多边形查询

4.叠置分析 ⑴基于矢量数据:将同一地区的两组或两组以上的要素进行叠置，产生新的特征。

矢量数据叠置的内容:点与多边形，线与多边形，多边形与多边形(不同图幅或不同图层多边形要素之间的叠置，产生一个新的多边形图层)不同类型的地图不同比例尺地图–多边形叠置的位置误差

⑵基于栅格数据叠置分析 ①单层栅格数据:布尔逻辑运算，重分类，滤波运算，特征参数计算，相似计算。②多层栅格数据

⑶操作形式:①交运算，输出两者共有范围②叠和运算，以输入图层为界，与输入顺序有关③合并运算，输出两层所有

5.缓冲区分析(应用于求地理实体的影响范围，即邻近度问题)点/线/面缓冲区分析，根据要素不同的属性特征，规定不同的缓冲区宽度，以形成可变宽度的缓冲区。

第四篇：基于地理信息系统的消防应用

基于地理信息系统的消防应用

警用地理信息系统（police geographic information system简称PGIS）是公安信息化的高端应用，是地理信息技术与公安业务信息系统相结合的产物，它可以有效地实现公安信息的可视化分析与展示，拉动公安信息整合、信息共享，提升公安信息化应用水平。随着消防部队信息化建设水平的不断提升，全国各地省、市、县三级消防指挥中心均将警用地理信息系统建设做为灭火救援指挥调度平台辅助决策系统的重要组成部分，不断完善功能，使其更加贴近消防部队实战需求，勤务工作随之得到不断改善和提升。

一、传统消防勤务工作机制的不足。传统的消防勤务工作由于缺少现代化的信息辅助手段和智能化的软件决策支持，严重影响和制约了消防工作的进一步发展。

（一）接处警工作效率低下。传统的消防接处警工作采用人工记录的方式，效率低，查找复杂，核实火警信号的“真伪”性存在一定困难，并且遇有大火大灾还需要人工从堆积如山的档案资料中查找有关的灾情资料、地图等信息，反应速度缓慢，导致小灾变大灾、延误战机等。

（二）分析研判不足。由于消防部队灭火作战、消防监督、社会宣传等工作的需要，消防部门需要对诸多的单位、高层、场所以及城市公共消防设施数据进行管理和统计。在传统的消防工作中，这些数据基本以纸质或电子文本的形式存在，在缺少地图定位采集的情况下，这些庞大而且离散的数据在城市中大量分布给消防部门灭火作战、消防监督、社会宣传等工作的信息统计、分析研判带来一定的难度。

（三）缺乏勤务工作全程管控。传统消防勤务，指挥中心、基层中队、车辆相对独立，执勤车或行政车辆一旦外出，就只能靠无线电设备保持和指挥中心联系，指挥中心也无法对车辆进行有效掌控，如车辆超速、跨辖区、行车线路等。在灾害处置现场，由于没有“一张图”的概念，指挥中心无法有效掌握各个参战中队的停靠位置，参战力量容易出现各自为战现象，不能形成整体合力和高压态势。

二、基于GIS的数字地图消防应用。以温州消防警用地理信息系统应用为例，温州市消防支队于2009年7 月起就委托第三方公司在市公安局PGIS平台上进行图层的二次开发，在PGIS原有图层的基础上，增加了 “消防水源信息、消防重点单位信息、消防中队信息、消防远程监控信息”等消防专用图层。2013年6月又开发消防GIS系统，并通过专用网络直接调用市局PGIS应用服务接口，确保消防GIS数据能及时同步共享市局PGIS的监控、巡逻车、人口基础数据等。

（一）灭火救援全程可视化。指挥中心接处警人员可以在地图台上对整个在情的发展情况进行跟踪掌握。119报警准确定位。119调度机在获取报警人的主叫号码后，立即向运营商程控交换机发起定位请求，10秒内即可以在消防GIS地图上显示该报警号码的定位信息。彻底解决以往灾情位置信息只通过电话询问方式获取造成的报警信息误差问题。目前，温州移动、电信、联通三大运营商的报警电话定位率高达80%以上，为快速处理警情提供了首要保障。处警途中全程监控。目前温州市公安局在PGIS上已经拥有4万多个监控点，100多个高空瞭望点，300余辆治安巡逻车3G，通过共享监控监控的方式，再结合GIS地图上的营区视频、车载GPS、单兵3G等监控资源，可以全方位、多角度将整个灭火救援行动，从车辆出库、途中行车，到现场处置的全过程，实时地以音视频形式，展现在接处警系统平台上，为远程调度指挥搭建了“可视化”的技术平台。作战行动态势标绘。通过GIS地图平台的态势标绘功能，当有重大紧急事件发生时，可以直接在消防地理信息系统中进行警力标注、作战部署等操作，并能保存为作战图打印出图，也可以通过交互式指挥控制系统直接下发到现场终端。同时还可以将地图遥感影像叠加到GIS矢量地图上，实现宏观把握，并使态势标绘更加具有立体感。

（二）消防监督研判智能化。利用地图台强大的大数据管理功能，消防监督人员可以利用前期在GIS地图上采集的各类数据进行分析研判。灾情分析“四色预警”。通过支队119接处警数据库与GIS平台的对接，可以选定时间范围，也可以选择警情类别、燃烧对象、财产损失、伤亡情况等进行多维度 “四色预警”分析，通过对不同时间段内的警情进行对比，可以在地图平台上以红、橙、黄、绿四种颜色来表示严重、较重、轻微、良好四个程度，能直观反应出各类针对性的数据统计分析结果，为领导决策提供参考依据。基于地图的重点单位监管。通过消防地理信息系统与消防监督系统的数据共享，可以在地图上直观展示消防安全重点单位位置，以及纳入户籍化管理的建筑的地理分布情况，并可以分类查询、统计建筑类别、单位性质等信息，为一定区域内开展单位消防安全管理提供信息支撑。基于地图的消防安全专项行动方案制定。基于地图可以根据单位类型、单位性质、单位等级、单位类别、管辖区域等信息，查询某一范围内的单位分布情况。而后再根据某一类别的单位分布情况，进行有针对性的消防安全专项行动检查。

（三）部队管理模式信息化。利用先进的信息化手段，可提升对部队内部的管理水平，同时避免了因人为原因而导致的失误。部队车辆跟踪定位。通过为部队执勤车以及行政车辆，加装GPS导航终端的方式。可以在GIS地图台上对车辆运行过程的位置、速度、方向、行驶线路、运行轨迹、疲劳驾驶、规范行驶等实施安全运行监控，同时GIS地图台还具有定位、监控、记录、警示、指挥调度、信息、通讯等综合功能。执勤备战日常检查。在日常工作中，还可以直接对基层中队进行接警出动测试。下发出动指令后，GIS地图台立即弹出该中队车库监控，并显示出车时间倒计时。同时通过GIS平台调用执勤车车内监控，检查出动人员着装情况。支队检查人员可以在支队指挥中心即可完成执勤备战日常检查工作，极大提升检查人员的工作效率。新建消防站选址。按照城镇消防站的布局，应以消防队以尽快到达火场，即从接警起5min内到达责任区最远点为原则。城市新建消防站可利用GIS无可比拟的优越性进行选址。GIS系统中包括道路、单位、水系、公共设施等城市要素都是以矢量化的形式存在，其包括点形、线形、区域形等，每种要素都有空间坐标及其特点属性。对各种要素的位置联系实际情况进行综合分析和评定，即可获得消防站的一个最佳选址。

基于GIS的数字地图的广泛应用，为消防部队执勤备战、消防监督、社会宣传等工作的充分发挥创造了条件，通过电子地图为各种信息系统数据库信息和消防部队工作之间架起了一座桥梁，不仅在于为消防部队提供了更有效的信息载体、信息传输、信息利用的强有力工具，而且更在于为消防工作进行空间分析和研判提供了平台、使得数字地图的消防应用成为现实，这对提高消防GIS的应用效率具有重要的现实意义。为使数字地图应用更加广泛深入，并产生良好的应用效果，进一步推动数字地图使用的消防化进程，今后还应加强一下三个方面的工作。

1、充分利用遥感技术及最新测绘专题信息，及时更新数字地图的空间信息，保证信息的位置精度和准确性。

2、制作更加丰富的GIS图层，在现有的矢量图、影像图、矢影结合图的基础上增加三维图层，丰富查询的手段，使地图上的建筑物更加立体直观。

3、建立与政府各部门的信息资源共享机制。如水务的水源管径、路政的道路桥梁、公交的站牌线路等信息，通过共享和上图，近一步充实消防GIS系统的大数据库，为统计分析及研判提供必要的数据支持。

第五篇：地理信息系统及其应用 教学设计 (800字)

地理信息系统及其应用 教学设计

信息概述：

1、了解地理信息系统（gis）的基本构成。

2、了解gis主要功能，理解gis在城市管理中的应用。

3、学会使用常见的gis产品，能应用电子地图查询所需信息。

【教学目标】

（一）知识与技能

1、了解地理信息系统（gis）的基本构成。

2、了解gis主要功能，理解gis在城市管理中的应用。

3、学会使用常见的gis产品，能应用电子地图查询所需信息。

（二）过程与方法

培养学生利用gis产品解决实际问题的能力，同时提高学生探索信息科学的兴趣。

（三）情感态度和价值观

培养和激发学生学习地理信息科学的兴趣，培养科学严谨的学习态度。

【教学重点】

了解地理信息系统在城市管理中的应用。

【教学难点】

了解地理信息系统的基本原理。

【课型】

新授课

【教学方法】

1、指导学生自学与启发式讲述相结合；

2、多媒体课件展示与讲解相结合；

【板书设计】

第三章 地理信息技术应用

第一节 地理信息系统及其应用

地理信息技术：rs（遥感）：remote sensing

gps（全球定位系统）：global positioning system

gis(地理信息系统)：geographical information system

一、基本概念：地理信息系统是一种以采集、存储、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。

二、地理信息系统的发展：

三、地理信息系统的组成：

四、gis能干什么？

五、地理信息系统具体在城市中的应用：

【教学过程】

(青岛一中鞠振国)