城市GIS_城市地理信息系统的技术与方法
如何进行城市地理信息系统的建立与运维
如何进行城市地理信息系统的建立与运维城市地理信息系统（Urban Geographic Information System，简称UGIS）是利用计算机科学和地理学等相关技术，对城市及其周边地区进行空间数据的存储、管理、分析和展示的一种系统。
UGIS在城市规划、交通管理、环境保护等领域有着广泛的应用，建立和运维一套高效可靠的UGIS对于城市发展至关重要。
本文将探讨如何进行城市地理信息系统的建立与运维。
一、需求分析在建立城市地理信息系统之前，需要对于具体需求进行综合的分析。
不同城市对于地理信息系统的需求可能会有所差异，因此必须明确系统的使用目标和范围。
例如，一个城市可能更关注交通流量的监测和预测，而另一个城市可能更关注环境监测和资源管理。
需求分析阶段需要广泛与相关部门和领域的专家进行合作，充分了解他们的需求和期望。
二、数据收集与整合UGIS的核心是数据，因此数据收集与整合是系统建设的关键步骤。
城市地理信息数据可以分为两类：基础数据和专题数据。
基础数据包括地图、空间数据、道路网络等，而专题数据则包括气象数据、人口数据、环境监测数据等。
数据来源多样，可以通过地理调查、遥感技术、传感器等手段进行收集。
此外，对于不同部门采集的数据，需要进行规范化和整合，确保数据的一致性和完整性。
三、系统架构设计UGIS的系统架构设计决定了系统的功能和性能。
在设计过程中，需要综合考虑系统的可扩展性、安全性、易用性等方面的需求。
一个良好的设计可以提高系统的稳定性和可靠性。
在这个阶段，可以引入一些先进的技术，如云计算、大数据分析等，以帮助系统更好地支持城市管理和决策。
四、系统部署与运维部署是指将设计好的系统建立起来，并投入使用。
在部署过程中，需要确保硬件设施和软件环境的稳定性和兼容性。
此外，还需要进行数据迁移和系统测试，以确保系统的可用性和高效性。
一旦系统部署完成，即进入运维阶段。
运维包括系统的监测、维护和更新。
监测系统的性能和使用情况，及时发现和解决问题。
GIS地理信息技术在城市规划中的应用案例
GIS地理信息技术在城市规划中的应用案例前言城市规划作为一门交叉性学科，旨在规划城市发展，在可持续性、生态性、经济性、社会性等方面进行有效整合，构建起符合人民生产和生活需要、协调人类与自然相互关系的城市空间。
城市规划的过程中涉及到多方面信息，而繁多的信息如何管理？技术手段是不可避免的，而GIS(地理信息系统)的出现就能提供解决这些问题的新手段。
正文1、GIS的概念GIS的英文全称为Geographic Information System，即地理信息系统，是一种电脑软件，用来存储、检索、处理、分析和显示地图上有各种地理、经济、社会等种类的信息数据，是一个时时刻刻反映地理空间和地理现象动态变化的系统。
2、2.1、城市地表温度分析在城市规划中，城市地表温度是城市热岛现象的重要标志，也是建设具有人文生态环境的城市的关键因素。
而在GIS应用技术方面，可通过卫星遥感影像和实地测量数据采集获取城市地表温度数据。
例如，对于上海市区，在南京东路、淮海中路、瑞金南路等繁华商业区，成因复杂；在浙江路、淞沪路等居民区，成因简单，而上海高架桥造成的影响面则比较特殊。
通过GIS技术进行处理和分析，能对城市规划建设提供较为准确的温度分析结果。
2.2、城市绿地覆盖率分析随着城市的不断发展，城市绿地面积大大减少，导致城市环境的恶化和自然生态破坏。
而通过GIS技术，针对城市区域进行数据采集、分类和计算，可以得到城市区域内绿地覆盖率的具体情况。
例如，对于北京市朝阳区，通过GIS技术进行数据采集和分类分析，得出该区域公园、森林、植物或草地等绿地覆盖率高达90%以上的结论。
这样就可以为城市规划建设提供合理的绿化方案。
2.3、城市公共交通路网分析城市公共交通路网的建设是城市规划的重要组成部分，而通过GIS技术，对城市整体公共交通情况进行数据采集和分析，可以明确公共交通线路的长短、覆盖范围等情况。
例如，对于上海市，通过GIS技术的计算，可以得出该市轨道交通线路全线覆盖范围高达800公里左右，而地铁1、2、3、4、6、7、8、9、10、11、12号线等系列地铁线路为城市的骨架线路。
地理信息系统的原理与方法
地理信息系统的原理与方法地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用于收集、存储、整理、分析和展示地理空间数据的技术系统。
它结合了遥感、地图学、数据库、计算机科学等多个学科，可广泛应用于城市规划、环境保护、资源管理、农业等领域。
本文将介绍地理信息系统的原理与方法，并讨论其在实际应用中的意义。
一、地理信息系统的原理地理信息系统的原理包括数据输入、数据存储、数据处理和数据输出。
1. 数据输入地理信息系统的数据输入主要通过遥感技术和全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）获取地理空间数据。
遥感技术可利用卫星、飞机等平台获取地表特征、植被分布、地形等数据，而GPS可提供准确的地理位置信息。
这些数据经过获取和处理后，被输入到地理信息系统中。
2. 数据存储地理信息系统采用数据库管理系统存储地理空间数据。
数据库管理系统能够有效地组织和管理大量数据，并保证数据的完整性和一致性。
地理信息系统中的数据通常以矢量数据和栅格数据两种形式存储。
矢量数据以点、线、面等几何对象表示，适用于描述具体地理要素的位置和形状；栅格数据以像元（像素）形式表示，适用于描述连续变化的地理现象。
3. 数据处理地理信息系统的数据处理涉及数据编辑、数据分析、数据模型等多个方面。
数据编辑用于修正和更新地理空间数据，确保其准确性和时效性；数据分析通过空间统计、网络分析、空间插值等方法，从地理数据中提取有用的信息；数据模型则用于模拟地理现象的空间关系和动态变化。
4. 数据输出地理信息系统的数据输出通过地图制作、空间查询、专题分析等方式实现。
地图制作可将地理数据可视化展示，帮助人们更好地理解地理现象；空间查询则用于在地理数据库中检索和提取特定的地理要素；专题分析则基于地理数据进行特定的分析和研究，如土地利用评价、洪涝灾害风险评估等。
二、地理信息系统的方法地理信息系统的方法包括数据收集、数据处理、数据分析和数据可视化。
gis技术
gis技术GIS技术（地理信息系统技术）是一种地理学、计算机科学和信息技术的综合应用技术。
通过将地理信息与数据库技术、网络技术和软件工程技术等相结合，可以构建出以地球表面上的地理空间信息为基础，以数据挖掘、空间分析、模拟和可视化技术为支撑的信息系统。
GIS不仅可以为人们提供更为准确和丰富的地理空间信息，还能为人类社会的可持续发展提供有力的科技支持。
一、 GIS技术的基本概念GIS技术是一个复杂的技术系统，其中包含众多的术语、工具和方法。
为了更好地理解GIS技术，我们需要了解以下几个基本概念。
1）地理信息地理信息（Geographic Information）是指用来表达地球表面特征的数据，一般包括地形、地貌、气候、生态、社会经济等各种自然和人文方面的信息。
地理信息最基本的单位是地理位置，即三维坐标系中的经度、纬度和高度。
GIS技术就是将这些地理位置信息与其他属性信息相结合，构建出多维度、多角度的地理信息体系。
2）GIS数据GIS数据是指按一定的格式和规则组织、描述、存储和处理的地理信息数据。
GIS数据按照其空间关系可以分为矢量数据和栅格数据两类。
矢量数据以点、线和面等基本图形作为要素，用坐标、属性和拓扑关系等信息来描述地物的空间特征。
矢量数据适用于精细的空间分析和图形表示。
栅格数据则将地图像素化，将地图上的对象分成许多小块（单元格），用数值来表示地物属性。
栅格数据适用于面积计算、图像分析和数字地形模型等领域。
3）GIS功能GIS功能包括数据管理、空间分析、数据查询、数据可视化等多项服务。
GIS数据管理主要包括数据输入、存储、编辑、更新、转换等。
空间分析应用各种统计和数学方法，通过对数据表格进行计算、分析、汇总和预测，探索数据之间空间关系和地理现象发生的原因。
数据查询是指针对用户需要进行数据检索和筛选，用户可以根据自己的需求选择所需的数据信息。
数据可视化则主要是通过图表、地图、场景等展示手段，将地理信息数据以人类可以感知的形式，直观地一、二、三维地进行展示，更好的理解空间和地理现象。
地理信息系统方法
地理信息系统方法一、地理信息系统是啥。
1.1 简单来说呢，地理信息系统（GIS）就像是一个超级智能的地图大管家。
它可不是咱们平常看的那种简单地图哦，它把地理空间的各种信息都整合到一起了。
比如说哪里有山，哪里有水，城市在哪里，道路怎么分布的，这些信息在GIS里就像拼图的小碎片一样，被整整齐齐地拼在一起。
1.2 打个比方吧，就像你要管理一个超级大的玩具箱，里面有各种各样的小玩具。
地理信息系统就是那个能把这些小玩具（地理信息元素）按照一定规则摆放好，还能随时告诉你每个玩具在哪里、有多少个的神奇管理员。
它把地理空间数据当成宝贝一样收集起来，然后用特殊的方法去处理、分析。
二、地理信息系统的妙处。
2.1 首先啊，在城市规划方面，GIS那可是大显身手。
城市就像一个大棋盘，规划师们得小心翼翼地布局每个棋子（建筑物、公园、道路等）。
GIS就像是规划师的透视眼，能看到地下的管道分布、地上的人口密度等各种信息。
这样一来，规划师就能做到心中有数，避免出现那种“拆东墙补西墙”的尴尬局面。
2.2 再说说环境保护。
现在环境问题可是个大难题，就像热锅上的蚂蚁，大家都着急啊。
GIS这个时候就像一个环境侦探，它能追踪污染源的分布。
比如说，哪里的工厂排放污染物超标了，这些污染物是怎么在地理空间里扩散的，它都能查得一清二楚。
这就好比是“明察秋毫”，让那些破坏环境的家伙无处遁形。
2.3 在灾害预警方面，GIS也是一把好手。
当洪水、地震这些灾害要来的时候，GIS就像一个警惕的哨兵。
它能快速分析出哪些地方是危险区域，哪些地方相对安全。
就像给大家提前画了一张安全逃生图，让人们能够“未雨绸缪”，减少灾害带来的损失。
三、地理信息系统的未来。
3.1 随着科技的不断发展，GIS肯定会越来越强大。
我觉得它就像一个茁壮成长的小树苗，以后会长成参天大树。
比如说，它和物联网结合起来之后，那简直就是如虎添翼。
想象一下，城市里的每个路灯、每个垃圾桶都能成为GIS的信息来源，那城市管理就会变得更加精细，就像给城市装上了一个超级大脑。
地理信息技术
根据遥感平台高度，可分为地面遥感、 航空遥感和航天遥感；根据传感器类型， 可分为光学遥感、微波遥感和激光雷达 遥感等。
遥感数据获取与处理
数据获取
通过卫星、飞机等遥感平台搭载传感器，对地物进行周期性或 实时观测，获取多光谱、高分辨率的遥感影像数据。
数据处理
包括辐射定标、大气校正、几何校正、图像增强等步骤，以消 除数据获取过程中产生的误差和噪声，提高数据质量和可用性。
发展历程
地理信息技术经历了从传统的地图制作和测量，到数字化地图和地理信息系统 （GIS）的发展，再到如今大数据、云计算、人工智能等技术的融合应用。
应用领域及意义
应用领域
城市规划、环境保护、资源管理、 灾害监测与预警、农业、交通、旅 游等众多领域。
意义
地理信息技术对于提高决策的科学 性、促进可持续发展、加强国际交 流与合作等方面具有重要意义。
数字地球
以地球为对象，以地理坐标 为依据，具有多分辨率、海 量数据和多种数据的融合， 可用多媒体和虚拟技术进行 多维表达，具有空间化、数 字化、网络化、智能化和可 视化特征的技术系统。
02
地理信息系统（GIS）
GIS基本原理与功能
01
02
03
空间数据模型
基于点、线、面等地理要 素构建空间数据模型，实 现地理现象的空间表达。
数据存储
采用文件或数据库方式存 储空间数据和属性数据， 支持高效的数据访问和共 享。
空间分析与应用实例
城市规划与管理
利用GIS进行城市用地规划、交 通规划、环境规划等，提高城市
规划的科学性和有效性。
自然资源管理
GIS在林业、农业、水利等领域 的应用，实现自然资源的动态监 测和可持续利用。
利用地理信息系统(GIS)可视化数据的方法
利用地理信息系统（GIS）可视化数据的方法一、介绍GIS地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种基于地理空间数据的信息系统，它能够捕获、存储、管理、分析和可视化地理空间数据。
GIS 在各个领域中得到广泛应用，包括城市规划、环境保护、资源管理以及农业等。
本文将详细探讨利用GIS可视化数据的方法。
二、使用GIS可视化地图数据1. 数据收集和处理：使用GIS软件，可以将传感器、卫星图像等数据整理成标准的格式，同时也可以导入其他数据源，如地图数据、地理数据库等。
2. 数据地理化：通过将数据与现实世界的地理坐标进行关联，将数据在地图上显示出来。
可以根据不同数据的特性，选择合适的图层和符号进行可视化呈现。
3. 空间分析：GIS能够对地理空间数据进行多种分析，如缓冲区分析、点线面叠加分析等。
这些分析可以帮助我们更好地理解数据，发现隐藏的关联性。
三、使用GIS可视化人口数据1. 地理分布：通过对人口数据进行地理化可视化，可以直观地展示人口在空间上的分布情况。
地图上的不同颜色或符号可以代表不同的人口密度或人口数量。
2. 空间变化：借助时间轴和动态效果，可以观察人口随时间的变化趋势。
这对于城市规划、资源分配等决策具有重要意义。
四、使用GIS可视化环境数据1. 空气质量：通过将空气质量数据与地理坐标关联，可以在地图上显示出不同区域的空气质量情况。
这对于环境监测和健康状况评估具有重要意义。
2. 水资源：GIS可以将水资源数据与地理位置相关联，通过地图展示不同地区的水资源情况。
这可以帮助决策者更好地了解地区的用水情况和潜在的水资源风险。
五、使用GIS可视化经济数据1. 贸易流量：通过将进出口数据与地理位置关联，可以在地图上展示贸易流量的分布和走向。
这有助于分析贸易热点和制定相关政策。
2. 对比分析：通过将不同地区的经济指标与地理位置关联，可以在地图上对比不同地区的经济发展情况。
地理信息技术ppt课件
多源数据融合
随着传感器、遥感等技术的不断发展，未来地理信息技术 将更加注重多源数据的融合和处理，提高数据的全面性和 准确性。
跨界融合与创新
未来地理信息技术将更加注重与其他领域的跨界融合和创 新，推动地理信息技术在智慧城市、智能交通等领域的广 泛应用。
32
THANKS
感谢观看
2024/1/26
13
遥感在资源环境等领域应用案例
资源调查
利用遥感技术对土地、森林、 水等资源进行快速、准确的调
查和监测。
2024/1/26
环境监测
通过遥感技术监测大气污染、 水体污染、生态环境变化等环 境问题。
灾害监测与评估
利用遥感技术实时监测洪涝、 地震、火灾等自然灾害，并进 行灾害损失评估。
城市规划与管理
遥感技术可为城市规划提供基 础数据，监测城市扩张、交通 拥堵等问题，助力城市管理决
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07
挑战与未来发展趋势 预测
2024/1/26
29
当前面临主要挑战剖析
2024/1/26
数据获取与处理难度增加
随着地理信息数据量的爆炸式增长，数据获取、处理和分析的难 度不断增加，需要更高效的技术和方法来应对。
数据安全与隐私保护
地理信息数据涉及到国家安全、个人隐私等敏感问题，如何确保数 据安全和隐私保护是当前亟待解决的问题。
虚拟现实与增强现实
虚拟现实和增强现实技术可以为地理信息数据提供更加直观和生动的 展示方式，提高用户体验和数据可视化效果。
2024/1/26
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行业发展趋势预测
智能化发展
未来地理信息技术将更加注重智能化发展，通过人工智能 、机器学习等技术提高数据处理和分析的自动化程度。
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2.5.2
城市三维空间信息获取
三. 三维对象几何要素数据获取
（5）采用近景摄影测量方法，获取建筑物 的几何形状数据。它不仅可以获取建筑物外 部的几何形状信息，也可以测量其内部几何 信息，适用于对单体建筑的量测。对于获取 结构复杂的建筑物，如古建筑的数据也是一 种比较理想的选择。 （6）使用高分辨率卫星影像进行建筑物的 自动提取。高分辨率卫星影像的出现，使得 人们很容易快速获取一个实时的、不低于 1m 分辨率的城区影像图。
虚拟城市建设所要解决的问题之一，是采集、存 储、管理及应用空间数据，而 GPS 正具有提供空 间数据的功能，可以实时、快速的提供地物目标 的空间位置。
17
7—3
GPS测量
野外数据采集
GPS 由 24 颗卫星构成，其 中有3颗备用卫星，这就是 21+3 模 式， 他们分布在 6 条轨道面上，在距离地面 大约 20183KM 轨道高度上 以每日绕地两周运行着。6 条轨道按轨道面夹角 60° 间距分开。每条轨道与赤 道面的交角为 55°，轨道 形状近似圆形，每条轨道 上有4颗卫星
数字高程模型：即三维地形数据，实际上是 地表物体的高程信息
属性特征：是在虚拟现实系统中构建城市三 维模型所必需的信息
5
2.5.1
城市三维空间信息的内容
信息类型 三维地形
信息形式 数字高程模型
需要比例尺 1：500～1000
三维建筑
地表纹理
地形图
数字正射影像图
1：500～1000
1：500～4000
8
2.5.2
城市三维空间信息获取
二. 建筑物高度数据获取
（1）在2D GIS数据库基础上按层数粗略求 算建筑物高度。 （2）用人工或半自动的方式借助软件基于 影像获取（以建筑物屋顶数据为主） （3）以研究算法为主，从影像中直接提取 建筑物高度以及其他信息。 （4）用机载激光扫描仪结合空中影像，经 过算法处理提取建筑物高程、纹理以及其它 数据。
GPS卫星轨道分布
18
2.5.3 GPS测量
野外数据采集
GPS控制系统包括监控站、上行注入和主控站，均设在 美国国内，主控站设在美国本土科罗拉多· 斯本士 GPS 地面监控站分布网络 CSOC ；三个注 （ Colorado Springs ）的联合执行中心 入站分别设在印度洋美军基地狄哥 · 伽西亚（ DIgeo Carcia）、大西洋美军基地阿松森（Asencion）和太平 洋美军基地卡瓦加兰（Kwajalein），此外还在夏威夷 19 设有监测站
全站仪是电子经纬仪和 激光测距仪的集成，它 可以同时测量空间目标 的距离和方位数据，并 且进一步得到它的大地 坐标数据
Win-全站仪NTS-202W/205W
14
2.5.3 全站仪测量
全站仪
野外数据采集
电子手簿 坐标数据
பைடு நூலகம்
计算机
编辑处理 空间数据
野外
室内
空间数据编辑处理和成图的两种模式：一种是利 用 AutoCAD 图形软件进行图形的处理和制图，另 一种是自行编制数字制图软件进行空间数据处理 和制图。
15
2.5.3
全站仪测量
野外数据采集
电子平板：将便携机直 接与全站仪相连，测量 的结果直接显示在屏幕 上。在野外直接进行空 间目标的图形连接和编 电子平板仪的测量示意图 辑处理，然后进行符号 化、注记与制图。
16
2.5.3 GPS测量
野外数据采集
GPS 由三大部分组成： GPS 卫星（空间部分）、 地面支撑系统（地面监控部分）和 GPS 接收机 （用户部分）
1
2
3
2.5.1
城市三维空间信息的内容
一．数字线划数据
二．影像数据
三．数字高程模型 四．地物的属性数据
4
2.5.1
城市三维空间信息的内容
数字线划数据：是将空间地物直接抽象为点、 线、面的实体，用坐标描述它的位置和形状。 影像数据：包括遥感影像和航空影像，它可 以是彩色影像，也可以是灰度影像
11
2.5.2
城市三维空间信息获取
四. 纹理数据获取
（1）由计算机作简单模拟绘制。 （2）地面摄影像片直接提取。 （3）根据航摄像片由计算机生成。 （4）由空中影像获取。这种方法主要用来 获取地面影像。
12
2.5.3
野外数据采集
全站仪测量
GPS测量
13
2.5.3 全站仪测量
野外数据采集
第三章
城市地理信息系统的技术与方法（第5讲） 城市三维空间信息的获取方法
2.5.1
城市三维空间信息的内 城市三维空间信息获取 野外数据采集 地图数字化 全数字摄影测量系统 激光扫描测量系统 合成孔径雷达 近景摄影测量方法 多数据源集成
容 2.5.2 2.5.3 2.5.4 2.5.5 2.5.6 2.5.7 2.5.8 2.5.9
2.5.3 GPS测量
野外数据采集
如果接收机能够同时接收 4 颗以上的卫星信号，如右图 所示。根据三维空间后方交 会原理，由卫星的位置和接 收机与卫星的距离，即可以 计算出 GPS 接收机天线所在 位置的三维地心坐标
Z Y
X
GPS测量的原理
20
2.5.4
地图数字化
手扶跟踪数字化 地图扫描矢量化
6
2.5.2
城市三维空间信息获取
一．DEM数据获取
二．建筑物高度数据获取
三．三维对象几何要素数据获取
四．纹理数据获取
7
2.5.2
城市三维空间信息获取
一．DEM数据获取
（1）直接使用2D GIS中的DEM。 （2）通过数字摄影测量系统，处理航摄影 像（包括高分辨率遥感影像）生成。 （3）由机载激光扫描系统直接扫描并经后 续处理得到。 （4 ）用合成孔径雷达（SAR）获取数字高 程模型。
9
2.5.2
城市三维空间信息获取
三. 三维对象几何要素数据获取
（1）将2D GIS中的建筑物轮廓线与建筑物 高度结合，用简单几何体表达建筑物外形特 征。 （2）利用航空影像进行交互式获取。 （3）使用航空影像以及地面摄影对建筑物 特征线进行自动提取。 （ 4 ）在地面使用激光扫描仪与 GPS ，通过 测距求算获取。
21
2.5.4 扫描数字化
地图数字化
22
2.5.4 扫描数字化
地图数字化
地图扫描数字化可以有两种方式：自动（半自动） 矢量化和交互式矢量化。
自动（半自动）矢量化：一般先将灰度影像变换 成二值影像，二值影像自动（半自动）矢量化的方 法有多种，一般包括细化、断线连接、去毛刺、矢 量跟踪等。 交互式矢量化：采用人机交互的方式，对地图上 的每个图形实体逐条线划进行矢量跟踪。当线划的 状态较好时，计算机自动跟踪，到不能跟踪的位置 停止，然后人机交互，再继续往前跟踪。