GIS 地理信息系统的应用模型
GIS名词解释
1.地理信息系统：GIS作为信息技术的一种，是以计算机技术为依托，以具有空间内涵的地理数据为处理对象，运用系统工程和信息科学的理论，采集、存储、显示、处理、分析、输出地理信息的计算机系统，为规划、管理和决策提供信息来源和技术支持。
简单地说，GIS 就是研究如何利用计算机技术来管理和应用地球表面的空间信息，它是由计算机硬件、软件、地理数据和人员组成的有机体，用于高效地采集、存储、更新、处理、分析和显示各种类型的地理信息。
2.地理信息：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、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；它属于空间信息，具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。
3.地理信息科学与地理信息系统相比，它更加侧重于将地理信息视作为一门科学，而不仅仅是一个技术实现，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题。
地理信息科学在对于地理信息技术研究的同时，还指出了支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。
4.地理数据：是以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文景观的数据，主要包括数字、文字、图形、图像和表格等。
5.地理信息流：即地理信息从现实世界到概念世界，再到数字世界（GIS），最后到应用领域。
6.数据：是通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号，是客观对象的表示，是信息的表达，只有当数据对实体行为产生影响时才成为信息。
7. 信息系统：是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。
包括计算机硬件、软件、数据和用户四大要素。
8.四叉树数据结构：是将空间区域按照四个象限进行递归分割（2n×2n，且n≥1），直到子象限的数值单调为止。
凡数值（特征码或类型值）呈单调的单元，不论单元大小，均作为最后的存储单元。
这样，对同一种空间要素，其区域网格的大小，随该要素分布特征而不同。
应用USLE模型与地理信息系统IDRISI预测小流域土壤侵蚀量的研究
应用USLE模型与地理信息系统IDRISI预测小流域土壤侵蚀量的研究一、本文概述本文旨在探讨应用通用土壤流失方程（USLE）模型与地理信息系统（GIS）工具IDRISI在预测小流域土壤侵蚀量方面的应用。
土壤侵蚀是一个全球性的环境问题，它不仅导致土地资源的退化，还影响生态系统的稳定和水资源的可持续利用。
因此，准确预测和评估土壤侵蚀量对于制定有效的土壤和水资源管理措施至关重要。
USLE模型是一种基于物理过程的土壤侵蚀预测模型，它能够根据地形、气候、土壤、植被覆盖等因素计算潜在土壤侵蚀量。
而IDRISI 作为一款强大的GIS软件，提供了丰富的空间分析工具和模型，能够有效地处理和分析地理数据，提高土壤侵蚀预测的精度和效率。
本研究将首先介绍USLE模型的基本原理和参数设置，然后阐述如何利用IDRISI进行数据处理和空间分析，包括地形因子的提取、气候和土壤数据的整合、植被覆盖度的计算等。
在此基础上，将构建基于USLE模型和IDRISI的土壤侵蚀预测模型，并对某一具体小流域进行实证研究，验证模型的有效性和实用性。
通过本研究，期望能够为小流域土壤侵蚀的预测和管理提供科学依据和技术支持，促进土地资源的可持续利用和生态环境的改善。
也期望通过这一研究，能够推动USLE模型和GIS技术在土壤侵蚀领域的更广泛应用和深入发展。
二、USLE模型理论基础土壤流失方程（Universal Soil Loss Equation，简称USLE）是由美国农业部于20世纪60年代开发的，用于预测和评估由于降雨和径流引起的土壤侵蚀量的经验模型。
USLE模型自推出以来，在全球范围内得到了广泛应用，并被认为是评估土壤侵蚀风险、制定水土保持措施和进行流域管理的重要工具。
USLE模型基于土壤侵蚀的物理过程，将土壤侵蚀量（A）表示为降雨侵蚀力（R）、土壤可蚀性（K）、坡度长度和坡度（LS）、植被覆盖和管理因子（C）以及水土保持措施因子（P）的函数。
地理信息系统概论课后习题答案黄杏元马劲松编著`
地理信息系统概论课后习题答案第一章导论1、什么是地理信息系统（GIS）？它与一般计算机应用系统有哪些异同点？答：地理信息系统：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，以便解决复杂的规划和管理问题。
GIS脱胎于地图学，是计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等众多学科交叉融合而成的新兴学科。
但是，地理信息系统与这学科和系统之间既有联系又有区别：（1）GIS与机助制图系统机助制图是地理信息系统得主要技术基础，它涉及GIS中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。
地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面。
一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能，此外它还应具有丰富的空间分析功能。
（2）GIS与DBMS(数据库管理系统) GIS除需要功能强大的空间数据的管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能。
因此，GIS在硬件和软件方面均比一般事务数据库更加复杂，在功能上也比后者要多地多。
（3）GIS与CAD系统二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只处理规则的几何图形、属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。
（4）GIS与遥感图像处理的系统遥感图像处理的系统是专门用于对遥感图像数据处理进行分析处理的软件。
它主要强调对遥感栅格数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取。
这种系统一般缺少实体的空间关系描述，难以进行某一实体的属性查询和空间关系查询以及网络分析等功能。
2、地理信息系统有哪几个主要部分组成？它的基本功能有哪些？试举目前广泛应用的两个基础地理信息系统软件为例，列出它们的功能分类表，并比较异同点？主要有五个组成部分：（1）系统硬件：包括各种硬件设备，是系统功能实现的物质基础；（2）系统软件：支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统；（3）空间数据：系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础；（4）应用人员：GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户；（5）应用模型：解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术产生社会经济效益的关键所在。
地理信息系统概论重点讲义(4)
重点一空间数据库模型1．空间数据库空间数据库是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。
2．空间数据库模型空间数据库模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念，为描述空间数据组织和设计空间数据库模式提供了基本的方法。
一般而言，GIS 空间数据模库型由概念数据库模型、逻辑数据库模型和物理数据库模型三个有机联系的层次所组成。
3．数据库概念模型：( conceptual model)概念模型为了把现实世界中的具体事物抽象、组织为某一数据库管理系统支持的数据模型。
人们常常首先将现实世界抽象为信息世界，然后将信息世界转换为机器世界。
也就是说，首先把现实世界中的客观对象抽象为某一种信息结构，这种信息结构并不依赖于具体的计算机系统，不是某一个数据库管理系统(DBMS)支持的数据模型，而是概念级的模型，称为概念模型。
4．逻辑模型逻辑模型，是指数据的逻辑结构。
在数据库中，逻辑模型有关系、网状、层次，可以清晰表示个个关系。
在管理信息系统中，逻辑模型：是着重用逻辑的过程或主要的业务来描述对象系统，描述系统要“做什么”，或者说具有哪些功能。
1)关系数据模型是把数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表格，每个二维表格称为一个关系。
关系模型以记录组或数据表的形式组织数据，便于利用各种地理实体与属性之间的关系进行存储和变换，不分层也无指针，是建立空间数据和属性数据之间关系的一种非常有效的数据组织方法。
2)关系数据库：是建立在关系数据库模型基础上的数据库，借助于集合代数等概念和方法来处理数据库中的数据。
目前主流的关系数据库有oracle 、SQL、access 、db2 等。
3)对象—关系管理模式是指在关系型数据库中扩展，通过定义一系列操作空间对象(如点、线、面)的API 函数，来直接存储和管理非结构化的空间数据的空间数据库管理模式。
5．物理模型，在管理信息系统中，物理模型：描述的是对象系统“如何做”、“如何实现”系统的物理过程。
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。
GIS定义
GIS定义：是由计算机硬软件、地理数据和用户组成，通过对地理数据的采集，输入、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理数据，从而为工程设计、土地利用、资源管理、城市管理、环境监测、管理决策等应用服务的计算机系统。
GIS的基本构成：系统硬件，系统软件，空间数据，开发/应用人员，应用模型。
GIS基本功能:数据采集与编辑,数据存储与管理,数据处理与变换,空间分析与统计,产品制作与显示,二次开发与编程.GIS应用功能:资源管理，区域规划，国土检测，辅助决策。
地图投影：将地球椭球面上的点映射到平面上的方法。
矢量数据：用欧氏空间的点、线、面等几何元素来表达实体的几何特征的数据。
矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式；矢量数据结构分为简单数据结构（实体数据结构，也称面条结构）、拓扑数据结构和曲面结构；栅格数据：将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示空间实体的一种数据组织形式。
栅格数据结构指将空间分割成各个规则的网格单元，然后在各个格网单元内赋以空间对象相应的属性值的一种数据组织方式；栅格数据结构分为栅格矩阵结构、游程编码结构、四叉树数据结构、八叉树数据结构和十六叉树数据结构矢量数据结构的主要特点是:(1)数据按点、线或多边形为单元进行组织，数据编排直观，数字化操作简单。
(2)每个多边形都以闭合线段存储，多边形的公共边界被数字化两次和存储两次，造成数据冗余和不一致。
(3)点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数据，互相之间不关联。
(4)岛只作为一个单个图形，没有与外界多边形的联系。
矢量数据结构：优点：1.便于面向现象(土壤类、土地利用单元等)；2.数据结构紧凑、冗余度低；3.有利于网络分析；4.图形显示质量好、精度高。
缺点：1.数据结构复杂；2.软件与硬件的技术要求比较高；3.多边形叠合等分析比较困难；4.显示与绘图成本比较高。
地理信息系统应用：第四讲 GIS应用方法-空间分析
3）从侧重发展方向（决策支持）的角度看，空间分析对象 是以与决策支持有关的地理目标的空间信息及其形成机理， 主要强调相关数学建模及模型的管理与应用。空间分析可 理解为在对地理目标进行形态结构定义与分类的基础上， 对目标的空间关系和空间行为进行描述，为目标的空间查 询和空间相关分析提供参考，进一步为空间决策提供服务 的功能体系。该体系主要包括：空间数据挖掘、空间回归 分析、空间统计-机理模型、空间运筹模型等。
5）趋势面分析：运用适当的数学方法计算出一个空间曲面，并以 此空间曲面去拟合地理要素分布的空间形态，展示其空间分布规 律，常用回归分析方法等；
6）空间相互作用分析：主要是定量分析各种“地理流”在不同区 域之间“流动”的方向和强度。譬如，运用线性规划方法研究区 域内的人口流动问题、产业布局及其优化问题等；
GIS应用从早期的空间数据结构和计算机制图，逐步发展空间分 析功能。从基本的分析(“Where”,”What”,”How to”)，发展到高级的 分析（所处位置与周围环境关系及其动态模拟，如设施区位选址、 自然灾害预测等）。
空间分析正成为GIS应用关注的焦点，起到越来越重要的作用， 应用日益广泛。如环境污染监测模拟、城市规划与管理、洪水灾 害分析、智能交通指挥系统等。
第四讲 GIS应用方法-析的概念，从不同的角度理解有不同的定义方式。 1）从侧重于空间实体的图形与属性交互查询角度看，空间分析是 以地理目标的空间关系为分析对象，从中获取派生的信息和新的 知识。包括以下内容：拓扑空间查询、缓冲区分析、叠置分析、 空间集合分析和地学分析。 2）从侧重于空间信息的提取及其传输角度看，空间分析是以地理 目标的位置和形态特征为分析对象，目的在于提取和传输空间信 息的空间数据分析技术。空间信息包括位置、分布、统计、关系、 关联、趋势和运动，对应的空间分析内容包括空间位置分析、分 布分析、形态分析、关系分析和相关分析等。
1-2 地理信息系统的基本构成
二、系统软件 1、GIS功能软件 GIS功能软件 ⑴GIS功能软件的分类 GIS功能软件的分类 GIS功能软件常分为GIS基础软件平台 GIS功能软件常分为GIS基础软件平台 和GIS应用软件两大类型。 GIS应用软件两大类型。 ⑵GIS基础软件平台的代表性产品 GIS基础软件平台的代表性产品 ①国外的有ArcInfo、 ①国外的有ArcInfo、ArcView GIS、 GIS、 MapInfo ②国产的有MapGIS、SuperMap等。 国产的有MapGIS、SuperMap等。
②主要的输入设备： 有数字化仪、扫描仪、数字测量设备等。 ⑶数据输出设备 ①GIS输出设备的作用： GIS输出设备的作用： 是为GIS软件提供用户操作的界面，并把 是为GIS软件提供用户操作的界面，并把 GIS的最终成果展示给用户。 GIS的最终成果展示给用户。 ②主要的输出设备： 有各种绘图仪、打印机、计算机显示器和 大屏幕投影仪等。
⑶GIS基础软件平台的主要功能 GIS基础软件平台的主要功能 ①空间数据输入和编辑 ②空间数据管理 ③空间数据处理和分析 ④空间数据输出 ⑤图形用户界面 ⑥系统二次开发功能
2、基础支撑软件 主要包括系统库软件、数据库软件等。 ⑴系统库软件 提供基本的程序设计语言，以及数学函 数库等用户可编程功能，如C++运行库 数库等用户可编程功能，如C++运行库 和编译系统等。 ⑵数据库软件 提供复杂空间数据的存储和管理功能， 如Oracle、Microsoft SQL Server、 Oracle、 Server、 Sybase、Informix等。 Sybase、Informix等。
3、操作系统软件 ⑴操作系统是计算机系统中支撑应用程序 运行环境，以及用户操作环境的系统软 件。其功能 件。其功能包括对硬件的直接监管、对 其功能包括对硬件的直接监管、对 各种计算资源的管理，以及提供诸如作 业管理之类的面向应用程序的服务等。 ⑵目前常见的计算机操作系统有： Microsoft Windows系列、 Windows系列、 UNIX/Linux系列、Apple UNIX/Linux系列、Apple Mac OS系 OS系 列等。
地理信息系统(GIS)
地理信息系统（GIS）地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用于收集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的工具和技术。
它结合了地理学、地图学、电脑科学以及统计学等多个学科，并利用计算机技术来处理地理空间数据，帮助我们更好地理解和利用地理信息。
一、GIS的定义与背景GIS是一种将地理信息和数据与地图相结合的系统，它通过将地理空间数据与属性信息相结合，提供了对地理现象的可视化和分析。
GIS的发展源于计算机技术和遥感技术的进步，它的应用范围涵盖了土地利用规划、城市规划、交通管理、环境保护、自然资源管理等领域。
二、GIS的组成与基本功能1. 数据采集与处理：GIS通过采集空间数据和属性数据，进行数据的录入、编辑、转换和清理，以建立完整的地理数据库。
2. 空间分析与模型建立：GIS能够对地理空间数据进行分析和模型建立，如缓冲区分析、叠加分析、网络分析等，帮助解决实际问题。
3. 地图制作与可视化：GIS可以制作各种类型的地图，并通过地图的可视化展示地理信息，帮助用户更直观地理解地理现象。
4. 空间查询与数据查询：GIS可以进行空间查询和属性查询，帮助用户查找特定区域或特定属性的数据。
5. 决策支持与规划分析：GIS能够进行决策支持和规划分析，通过模拟实验、评价分析等方式，为决策者提供参考和支持。
三、GIS的应用领域1. 土地利用规划：GIS能够分析土地利用现状、预测土地利用变化趋势，帮助规划部门合理利用土地资源。
2. 城市规划：GIS能够模拟城市建设与发展情况，辅助城市规划部门进行城市布局和规划。
3. 环境保护：GIS能够分析环境问题的空间分布和时空变化，提供环境保护部门制定环境管理措施的依据。
4. 交通管理：GIS能够分析交通流量、优化道路网络，提供交通管理部门的决策支持。
5. 自然资源管理：GIS能够对森林、水资源、土地资源等进行管理和监测，帮助实现可持续利用。
地理信息系统 概念建模
地理信息系统概念建模地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种基于计算机科学和地理学原理结合的综合系统，用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据，以便帮助人们更好地了解和理解地理空间关系。
它是利用计算机技术对地理信息进行处理和分析的重要工具，为政府部门、学术研究机构、企事业单位以及社会公众提供了获取、处理和应用地理信息的便利途径。
GIS的概念建模是指在GIS系统设计和开发过程中，采用概念建模方法对系统所涉及的概念和关系进行描述和定义的过程。
它通过对地理信息系统的需求进行分析，提取和定义系统所涉及的各种实体和属性，以及它们之间的联系，从而构建一个抽象的模型，用于指导系统的开发和应用。
在GIS的概念建模过程中，需要考虑以下几个方面：1.空间数据模型：GIS的核心是处理和分析地理空间数据，因此需要建立一种合适的空间数据模型。
常用的空间数据模型包括矢量数据模型和栅格数据模型。
矢量数据模型将地理空间数据表示为点、线、面等几何要素的集合，栅格数据模型则将地理空间数据表示为网格状的像元。
2.数据结构：GIS系统需要存储、管理和查询大量的地理空间数据，因此需要设计合适的数据结构来支持这些功能。
常用的数据结构包括空间索引、空间数据结构和关系数据库等。
3.数据采集：GIS系统需要从现实世界中获取地理空间数据，而地理空间数据的采集通常包括遥感影像解译、GPS定位、地图扫描、地理调查等多种方法。
概念建模过程中需要考虑如何有效地采集和处理这些数据。
4.空间分析：GIS系统具有强大的空间分析功能，可以对地理空间数据进行测量、统计、查询和空间模拟等各种分析操作。
概念建模过程中需要考虑如何设计合适的分析算法和数据处理流程。
5.地图展示：GIS系统可以将地理空间数据以地图的形式进行展示，帮助用户更直观地理解地理空间关系。
概念建模过程中需要考虑如何设计合适的地图符号、颜色、比例尺等要素。