地理信息系统的原理
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地理信息系统的原理范文第1篇
关键词：GIS 实验教学 网络实验平台
地理信息系统（Geographic Information System或 Geo-Information system，GIS）是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。[1]
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、商业金融等多个重要的领域。[2]
为了培养学生对地理信息系统的学习，武汉大学测绘学院开设了地理信息系统实习课程，以期结合地理信息系统理论的学习，让学生能够更好的掌握地理信息系统方面的知识。本文基于我院近年来地理信息系统实验教学工作的实践，对实验教学中GIS课程实验教学方法进行探讨。[3]
一、地理信息系统课程实验教学目标
地理信息系统是一门理论性和实践性都很强的学科，近年来，GIS广泛应用于农林、交通、电力、水利等各个领域，这就要求学生不仅要掌握GIS基本原理与方法，如空间数据、空间分析等概念以及地理空间数据的组织与管理方法，还要能够把GIS的理论知识运用到某个领域中去解决实际的问题，这就需要培养学生理论联系实际的能力、动手能力，所以要更加注重学生实践能力的培养。[4]
地理信息系统课程实验教学的目标是通过实验教学使学生掌握GIS相关软件的使用，掌握GIS基本原理与方法，培养学生利用GIS专业软件及自己动手编程解决实际问题的能力。在实验教学过程中要注重学生GIS相关知识的提高、学生操作技能的培养以及逻辑思维能力、解决问题的能力的培养。结合ArcGIS， Mapinfo等专业GIS软件，利用VBA，C#等语言进行二次开发，培养学生利用GIS工具解决实际问题的能力。[5]
二、地理信息系统课程实验教学中存在的问题
如前所述，实践性强是地理信息系统课程的一个显著特征，因此我院开设了地理信息系统集中实习、GIS课程设计与实习、城市空间信息学课程设计等实践课程，但这些实习课程普遍存在一些问题。
1.实验教学方法有待创新
目前的实验教学模式是以教师为主导，利用多媒体将实习讲解，这种教学模式应用于实验性质的课程具有一定的局限性，由于学生被动的接受教师传递的信息，忽视了学生的认知主体作用，不能快速、有效的进行信息的反馈。 特别对于学生人数较多的实验课程，教师往往不能顾及到每个学生的知识掌握情况，按这样的理论设计的教学过程，不利于学生的全面发展以及对实习内容的掌握。[6]
2.跨学科综合实验安排不足
对于测绘学院测绘工程专业的学生来说，需要掌握的不仅仅是地理信息系统课程的内容，还需要掌握测绘基础知识，GIS、GPS和RS（3S）的综合知识等，但是目前学院只开设了一门综合实习，结合了测绘传统技术方法和GPS、GIS的结合，还缺乏对RS知识的融合掌握，所以亟需各种知识的融合也就是需要开设更多与其他课程相融合的综合性实验教学课程
三、地理信息系统实验教学方法探讨
为了改善GIS实验课程的教学效果，我中心对GIS实验课程进行了一系列改革，具体的措施包括：
1.变被动式教学为交互式教学
实习课程从课堂教学变为任务式的课程。实习课程由任务书，课前预习，答疑，课堂操作，课后练习等5个部分组成。 学生拿到任务书后先预习，自己在网上查资料，自己寻找解决方案，变被动是听课变为主动式学习。集中实习过程中，教师选择典型的问题进行统一解答并且解释一些实验要点，避免学生的认知误区，并且学生在集中实习过程中分组讨论，相互学习共同进步。对于知识掌握较慢的同学，可课后在同学或者老师的帮助下自主练习。
2.实行跨学科综合实习
GIS学科侧重于空间数据管理与分析，他与其他学科如GPS/遥感等学科有紧密的联系。对于测绘工程专业的学生，建立GIS课程与其他课程之间的联系对于学生的培养也是很关键的。
3.网络化教学与资源共享平台
为了更好的帮助学生利用课余时间学习，我们提供了网络化GIS教学与资源共享平台。学生随时随地的学习GIS知识和获取学习相关的教学资源。该平台提供课件，扩展阅读，教学软件包等资源下载， 并且可以观看教学录像，进行在线测试，在线答疑等。该平台作为GIS实习课程的扩展平台，帮助学生把课余时间利用起来，提高学习效果，以及教师与学生之间的交流，并且可以让学生灵活安排时间，构建起全新的地理信息系统网络实验平台能够提高实验教学的质量，达到事半功倍的效果。
四、结语
地理信息系统实验教学是该课程原理教学的一个重要部分，也是培养学生掌握原理并将理论运用到实践中的能力的一个重要步骤。 本文探讨了GIS实习课程中存在的一些问题，并且采取了一系列措施进行改进。通过实习任务模式，综合实习以及网络教学与课堂教学、实验室教学相结合等方法，引导学生自主学习，可以有效的提高教学效果，培养学生解决实际问题的能力、创新能力等。
参考文献
[1]赵春燕，杨志高等.地理信息系统实验教学的改革研究[J].大庆师范学院学报，2007，27（5）：135-137
[2]程先富，吕成文.GIS课程实验教学中培养学生创新能力的探索与实践[J].实验技术与管理，2008，25（6）：16-18.
[3]钟志农，陈浩等.“地理信息系统”课程实验教学方法研究[J].中国科教创新导刊，2013，4：34-37.
[4]尚颖娟.“地理信息系统”课程教学与实践[J].西南师范大学学报（自然科学版），2007，32（5）：171-174.
地理信息系统的原理范文第2篇
关键词：GIS 地理 信息 系统 应用
中图分类号： G623.45文献标识码： A
正文：
1 GIS 地理信息系统相关背景概述
1.1 地理信息系统的概述
地理信息系统最初被提出的时候是在上个世纪的六十年代，由一个加拿大的测量学家提出，这样就使得加拿大地理信息系统逐渐形成。地理信息系统在提出以后在很多的国家都得到了应用，而且效果是非常好的。我国在经济发展有一定成绩的时候才引入了地理信息系统，并且在我国的很多行业都得到了应用，在实际的应用中，地理信息系统的效果非常好，对我国的经济发展和建设有很大的促进作用。地理信息系统作为一个综合性非常强的应用系统，主要是对地球表层的空间物体进行研究，将其地理位置和视图信息进行结合，然后结合几何学和地理学的相关知识，利用计算机技术和 CAD制图技术等先进的技术绘制出来地理图形，然后对相关的数据进行采集和储存，通过这样的方式提供地理空间信息。地理信息系统是以地理信息数据作为发展的基础，同时利用计算机技术来对空间地理信息进行分析。地理信息系统在出现的时候是为了更好的解决地理方面的问题，但是在发展过程中，对金融、电力、交通、水利等行业的发展也是效果很显著的，对促进经济更好发展的作用是非常明显的。
1.2 GIS 地理信息系统工作原理分析
地理数据的来源是非常广泛的，其中包含着地图数据，也包含着地形图像等文件形式的相关影像、资料和软件。在地图方面通常是利用数字化仪器对所需要的地形来进行处理的，然后在地理信息系统中对相关的信息进行输入。地理信息系统是可以进行数字化的操作的，但是在进行操作的时候不能使用扫描仪将地图直接扫描成为图像文件或者是表格类的文件，但是可以直接转变成为视图形式。随着空间技术的不断发展，现在的遥感技术和地球定位技术在发展中已经慢慢成为了地理信息系统中获取数据的重要手段，其中，地球定位技术的不断发展使得现在的定位精度和灵活性得到了明显的提高，使得现在的测量技术在发展过程中技术是无法比拟的。地理信息系统在信息储存方面方式是比较单一的，一般在进行储存的时候，一副完整的地图通常包含着两种基本信息，分别是空间信息和描述性信息。空间信息主要是对地理特征的基本因素进行反映，主要包括地理特征中的位置和形状，描述性信息主要对地理特征中的一些基本的原件进行反映，分别包括地图中的点特征和线特征。点特征主要是对独立的位置进行反映，在地图中对象通常是比较小的，这样就使得无法用线性特征进行反映，同时也不能用面积特征进行反映。线性特征是由一些有序的坐标点连接而成的，主要是因为在地图中对象的宽度不够，无法形成面积区域，这样就使得在进行描述的时候要采用线性特征来进行反映。线性特征进行反映的时候同时也能对一些根本就不存在宽度的地图对象进行反映，例如等高线。面积特征主要反映的是封闭地形区域，其中包含着相同性质的区域。在地图中，地图对象的相关地理特征和非空间特征都是利用一些特殊的符号来进行反映的，这样使得人们在进行地图观看的时候能够更直接的对地图中的信息进行掌握。地理信息系统在进行地图储存的时候，并不是进行传统意义上的计算机地图文件进行储存，而是要利用数据库的形式来进行储存，在地理信息系统中数据库是非常重要的组成部分，是地理信息系统区别于其他绘图系统的重要特征。人们在使用地理信息系统的时候，可以直接对空间信息数据库进行访问，同时对要了解的相关地理数据就可以直接进行分析和处理，然后在计算机屏幕上进行直接的显示。地理信息系统在对空间信息的数据库进行使用的时候，可以对描述性数据库进行同时的访问，这样可以利用一定的识别代码将两者进行必要的联系，这样用户在使用系统的时候可以对地理信息进行双向的查询。
2 GIS 地理信息系统具体应用分析
2.1 在城区规划中可以利用 GIS 将城区数据信息进行分类汇总归到统一系统中，再对城区进行整体规划与开发。一般包括城镇的总体规划、用地适宜性的评价、道路交通的规划、环境质量评价、公共设施的配置、城区环境动态检测这几方面，实现这些功能需要依靠 GIS 空间搜索技术、多种信息叠加分析处理技术。
2.2 在资源以及环境保护中的应用
对资源进行清查是 GIS 的基本职能之一，利用 GIS 地理信息系统基本分析及统计功能，为资源环境保护提供各类有效信息，同时可以建立相应的数据模型，为政府作决策提供相应的帮助与依据。
2.3 GIS 地理信息系统在道路交通规划中的应用
近几年来，GIS 地理信息系统已经被广泛应用于道路交通规划方面，并形成了道路交通专业地理信息系统，即 GIS-T 系统。道路交通规划中，GIS 一般是通过对地形图以及道路网络等空间数据进行分析，进行路廊设计和道路管理等工作，主要是对道路进行动态分段管理，道路数据库里，记录的道路属性起点到原点距离，不是真的将道路进行切断存储，而是为了适应动态分析、流量分析以及路径分析等。
2.4城市规划和管理中的应用
目前，由于城市化进程的加快，造成城市规划业务急剧膨胀，仅以当前技术手段进行城市规划建设显然已经无法满足要求。于是，城市规划电子报批这一全新的报批模式开始崭露头角。简单来说，电子报批将传统的报批由纸介质转化为电子介质，并通过一套计算机程序加以规范，从而实现计算机辅助审批报批图件。GIS作为城市规划电子报批中一项重要而先进的技术，在其中发挥着至关重要的作用。首先，GIS可以使得规划审批手段标准化。传统的城市规划报批多为人工完成，这就难免造成一些细节方面的错误和漏洞，使得报批过程旁生枝节，徒增麻烦。而融入了GIS的电子报批的方式则将弥补这方面的缺陷，大大提升报批，审批的效率。随着GIS的成熟，城市的规划和管理逐渐变得效率化和规范化，这对社会的可持续发展，加快城市化建设等方面都是极大的利好。
3 GIS 地理信息系统未来发展方向分析
3.1 4S 技术集成以及三维 GIS 技术的研究与发展
4S 技术集成指的是将 RS 遥感、GPS 全球定位技术、地面测量以及调查资料当作数据来源以及数据更新的手段；将 GIS 地理信息系统当作成搜集、分析与管理空间数据平台；将 ES 即专家系统当作实现决策与管理自动化及智能化的重要手段。现实世界里，地理实体通常具备三维几何特征。但是目前许多 GIS 技术以及应用都是在二维笛卡尔坐标中建立起来，缺乏分析与管理复杂的三维实体功能，因此，很难适应当前地理科学与相关学科对于三维空间的特征研究要求。未来，三维 GIS 技术的研究和开发将是 GIS 领域研究的重点方向。三维空间中的数据模型、拓扑关系以及数据内插、三维实体测量分析、三维可视化和多维图形的图解模型都将成为当前 GIS三维技术研究中的重点关注内容。
3.2 GIS 地理信息系统网络化发展方向分析
随着计算机及信息化技术的发展，GIS 技术将大力引进网络技术，通过网络信息技术的运用，将大大提高 GIS 地理信息系统的数据获取以及分析处理能力。当前，万维网的建立方便了 GIS 地理信息系统对数据获取以及分析利用，并且可以利用网络浏览器建立地理信息数据资源的共享平台，从而有利于地理信息的使用者可以更为方便的利用 GIS 技术获取与处理相关信息。在这种模式下，GIS 对数据的获取不用局限在现实空间里，而是可以通过网络。
4 结语
地理信息系统在发展的过程中经历了漫长的过程，同时技术也在不断的完善。地理信息系统是一门综合性的学科，其中包含着地理科学、信息技术和遥感技术以及全球定位技术。这些技术的应用使得地理信息系统更加的完善，同时在精确度方面效果更加的好，因此，地理信息系统被应用到了很多的领域中。
地理信息系统的原理范文第3篇
关键字：旅游地理信息系统 开源平台 功能实现
前言：
作为著名的旅游城市，昆明市每年接待游客数量达数千万人次，其旅游总收入占云南省旅游总收入的25%。昆明旅游景点分散性强，参与旅游活动的绝大部分为外地游客。因此，如何实现旅游活动与网络技术，信息技术的结合，建立科学先进的旅游地理信息系统，为游客提供具备完善功能的平台，满足游客信息查询，旅游规划，交流沟通等需求，已经成为推动昆明旅游业发展，提升城市形象，管理旅游资源的重要议题。本文结合昆明市实际情况，讨论开源平台下开发昆明旅游地理信息系统的设计理念与功能实现。
一、系统总体设计
昆明市旅游地理信息系统以开源平台为开发基础，系统架构为三层。分别由开源客户端，地理信息系统服务器和地理数据库构成。系统以地理信息数据为处理对象，实现对地理数据的收集，存储，编辑，显示，等处理动作，此外，系统还提供信息要素查询等多项具备完善功能的服务。系统设有开源路径分析功能的模块，通过对地理信息数据进行分析，结合相应算法，完成最短路径分析等服务。系统设计基于开源平台进行，利用JAVA服务器页面结合EXT JS技术相结合，开发出图层管理模块，地图分析模块，用户管理模块，图层操作模块，用户留言板等功能性模块。用户可以直接通过浏览器对地图进行访问。用户打开浏览器访问地图时，开源平台客户端将用户输入的需求发送至地图服务器，服务器则根据请求类型将特定数据反馈至页面控件。用户浏览器操作请求则通过JAVA SCRIPT发送至WEB服务器，地图服务器将相应数据已GML格式返回。通过各服务器对请求数据类型的解析反馈，实现对旅游数据进行属性信息，空间信息，特征信息解读，空间信息以地图形式加以显示，属性信息则以窗口形式出现。
二、系统功能实现
旅游地理信息系统具备较为完善的系统功能，能够实现诸如旅游信息属性查询，旅游资源图形显示，相关信息打印，旅游数据统计等功能。游客可以通过系统进行旅游资源数据查询，旅游线路规划，旅游景点周边查询，规划到达旅游景点的线路，查询公交车乘坐方法等，此外，还可以通过留言板等模块对旅游活动作出评价，展示旅游照片，表达自身对旅游景点的看法和旅游活动的感受。系统对于旅游要素的显示具备很强的先进性，拥有图层显示，比例尺，坐标点定位等精确显示功能。开源客户端将客户需求发送至数据服务器，服务器处理后将反馈数据通过地图面板加以显示。通过点击缩放工具栏中的按钮，用户能够实现对地图进行全图显示，距离测量，地图放大缩小等基本控制。系统提供的旅游信息属性查询方式有两种，第一是图层名称查询，第二是要素查询。地理信息系统服务区接收到图层名称查询请求后，会将整个图层属性以表格的形式加以显示，而要素查询请求的反馈数据则现实在弹窗中。游客对旅游信息的查询一般包括旅游线路查询，旅游景点周边状况查询，公交换乘查询，旅游景点分类查询，天气状况查询等。其中，分类查询一般采取要素查询方式。例如，景点查询，商场查询，酒店宾馆查询。街道查询等。该种查询方式利用WBF要素服务中的过滤功能得到相应要素信息，将返还的可扩充标记语言通过单独图层加以显示。而处理公交线路查询请求时，则需要对构成某一条线路中的所有站点，节点进行处理，并将所得结果依照次序制定出属性表。
系统对于用户公交换乘查询请求，能够根据其要求的出发点和终点站进行数据库检索，最终实现直达线路，一次换乘线路和两次换乘线路的反馈。用户可以通过拉框查询功能满足查询需求。该功能能够实现屏幕显示，通过在屏幕中设置矩形框进行框内地点信息，建筑信息，目标信息查询。系统利用经过过滤处理的体力操作符完与所设置矩形要素相交的地理要素，并将所得结果显示在地图中。进行周边查询时，用户首先需要制定一个目标作为查询点。系统以用户制定目标为中心，按照制定距离为半径进行周边区域查询。周边查询能够将区域范围内的旅游信息进行归纳总结，并将具体内容加以显示。周边查询原理与拉框查询原理完全一致。系统主要通过pg Routing实现路径规划功能。首先，从官方网站下载昆明市道路数据，并将数据导入数据库。之后，完成数据库拓扑建立工作和扩展添加工作，为前台调用提供服务。最后，结合用户设置的出发点和重点，自动完成路径规划工作，并将最短路径具体信息显示出来。系统还提供旅游信息统计功能，例如游客人数变化情况，游客组成状况，旅游活动开展情况等。并利用饼状图，热力图，曲线图等多种图形加以显示。此外，系统还能够为游客提供网络交流平台。通过留言板等模块，游客可以分享自己旅游状况，照片及对经典的看法等。而打印输出模块提供打印服务，并利用打印设置功能为输出的地图添加名称和摘要信息。目前，系统所提供的输出格式只有PDF一种。
三、结语
作为一种费用较低甚至完全免费的软件，开源地理信息系统软件有着源代码开放，互操作性强，行业规范严格，移植便捷，具备较强定制性等优势。而采用浏览器/服务器模式作为架构进行系统开发，能够保证系统拥有开发难度低，维护简单，系统分不行及伸缩性容易控制，系统共享性强等优点。本文以开源软件为开发基础，利用地理信息系统服务器完成系统空间数据，将Postgre SQL作为管理存储数据的载体，结合开源客户端共同实现对空间信息的展现，构建出具备三层浏览器/服务器架构的昆明市旅游地理信息系统。结合为相关部门进行旅游管理，数据分析提供平台，为推动昆明市旅游业发展做出推动。
参考文献
[1]王红崧，周海晏.基于WebGIS和虚拟现实的旅游信息系统设计与实现[J].桂林理工大学学报，2014，（2）：355-359.
[2]张明希，许捍卫.基于Google Map的虚拟旅游信息系统研究[J].测绘与空间地理信息，2015，（2）：124-127.
[3]肖斌，舒斯红，万凯等.探究旅游信息系统设计中GIS的应用[J].数字技术与应用，2015，（1）：190-190.
地理信息系统的原理范文第4篇
【关键词】地理信息系统；电力设计；应用
前言
现阶段，在电力系统的设计中，应用地理信息系统的情况日益普遍，该系统与电网信息数据有机结合，为电力信息系统奠定了基础，对于电网运行在辅助决策上具有一定的帮助。
1 地理信息系统在电力系统中应用的重要性
地理信息系统（geographic informationsystem ，GIS）在电力系统中的应用也可简单的称之为电力 GIS 系统。这种应用模式主要是将地理信息系统的原理与电力系统中的电力设备、变电站、输电网络、电力终端以及电力生产负荷、管理等核心内容想融合形成的一种对于电力系统进行信息化生产管理的综合性智能化信息系统。该信息系统可以直观的提供电力系统中相应电力设备的运行状态信息、电力技术信息、电力生产和管理信息以及电力传输应用过程中途径的山川、河流、城镇、环境等等一系列的电力系统信息与自然地理环境信息集中于一体，通过查询 GIS 系统相关数据、照片、图像和技术参数等信息就可以实时掌握电力系统运行的状态，在电力系统的维护和管理中有着十分重要的作用。
2 地理信息系统系统在电力系统中应用的特点
地理信息系统在电力系统中的应用，除了使电力系统具备GIS的基本特点之外，还拥有了更多的特点，具体的内容以下几个方面：
（1）由于电力系统的运行参数复杂，信息量庞大，对于实时性和动态变化的监测有着更高的要求，因此，在电力GIS系统中如果要达到对电力系统中的瞬时信息进行实时的收集、传输、分析、响应和处理，就需要系统的存储能力传输速度达到较高的要求，GIS系统的开放性和先进性都能满足这方面的要求，可以使电力系统的应用更加高效和快速。
（2）电力系统中的数据量比较大，对于GIS的稳定性和可靠性要求较高，电力企业在电力系统的搭建和维护过程中通常会使系统具有更好的可维护性，结合GIS系统的开放性特点，可以使电力GIS系统实现数据的单次输入和多次输出，再通过进行层次的保护和数据统一管理的方式，从而确保数据信息的一致性，使系统参数的传递和分析更加精确和可靠。
（3）电力系统的传输距离和范围以及使用终端的复杂程度，对于系统的拓扑分析能力和转换能力要求比较严格，GIS系统自身的单机工作模式已经无法满足电力系统多终端、接口类型复杂、信息覆盖面广泛的要求，充分利用GIS系统在局域网环境下的优势，不仅可以提高电力GIS系统的拓扑能力和转换能力，还能够通过计算机技术进行电力信息数据的整合分析工作，并可以实现资源的网络共享。
3. 地理信息系统在电力设计中的应用
3.1 电力设计中，应用地理信息系统的需求分析
地理信息系统在处理数据、分析网络等方面的能力较强，在电网设计中，通过对地理信息系统合理应用，一来有利于对数据在管理上进行更好的规划设计，二来可优化电力设计工作人员的工作效率、劳动强度等，使电力设计的直观性、交互性更为突出，此外，该系统可有效保障电网设计的安全性、可靠性、合理性、科学性，且符合节能降耗与经济环保的要求。
3.2 电力设计中，应用地理信息系统的目标分析
地理信息系统在电网设计中所设计到的工程数据均保存在系统内，并在地图中以直观的方式表现出来，为变电站的选址设计、线路设计、电网规划设计等提供初步设计以及可行性研究报告等，在对新变电站、新通信线、新线路等进行设计时，通过地理信息系统，可达到充分掌握周边地理环境以及电网情况的目标，有效减少了外出考察工作的次数，使电力设计的更为全面，尽可能减少了修改设计方案的次数。
4. 电力设计中，应用地理信息系统的思路分析
4.1 数据分析
基础的地理数据属于电力设计的前提条件。就数据的采集手段而言，可通过多种途径获得地理数据，例如工程测量方法、激光雷达方法、航测方法、卫星遥感方法等。此外，数据的形式也可以有多种，例如矢量电子地图形式、数字栅格图形式、数字高程模型形式以及数字正射影像形式等。地理数据在更新方面的效率为地理信息系统达到实用的重要因素。电网工程所涉及到的数据有多项，其中包括了设计资料、勘测、骨干电厂信息、变电站、电网中不低于 110KV 的线路等。而电网工程的数据主要是用来对电网的基本属性与地理属性等进行管理。此外，在供电局原工程资料的管理系统处、设计院处等也可获取细节方面的属性资料，例如电源厂站所有设备的相关资料、变电站所有设备的相关资料以及线路各个杆塔的相关资料。
4.2 地理信息系统开发平台型号的选择
地理信息属于地理信息系统的基础所在，对于电力设计而言，地理信息系统所应用的开发平台是否合适将会对项目的结果产生非常关键的影响。由于一个地区的地理数据十分放大，并且设计单位、供电局、电网公司等单位的相关人员在电网规划中均是应用该系统，这一现伏要求了地理信息系统的开发平台在可靠性、运行速度、数据容量等方面均需具备过硬的能力。通过对比发现，在多种地理信息的开发平台中，以 Arc 地理信息系统平台（来自美国的 ESRI公司）最为适合，该开发平台可使多个用户通过网络在平台上实现数据共享。
4.3 地理信息系统大致结构的分析
地理信息系统在基于遥感航测影像以及地形图的情况下，对电网工程中所涉及到的多项数据进行管理及融合，其中包括了设计资料、勘测、骨干电厂信息、变电站、电网中不低于 330KV 的线路等。通过空间数据上的查询功能、分析功能等，从而给予输电网中的设计工作、勘测工作以及规划工作等提供指导，使电网结构最优化。如此一来，不汉可提高已有数据资源的共享程度，且还是外业的工作量实现最小化，有效提升了内部的工作效率。地理信息系统所应用的模式为 C/S 的模式，其中 C 代表的是客户端，S 代表的是服务器，该模式支持局域网的访问。通过标准、统一的数据平台，可达到输变电接人相关专业系统这一目标，并且为处理、分析以及储存地理信息系统中输变电设备相关信息打好了基础。
4.4 地理信息系统地理信息系统中的主要功能分析
4.4.1 电网规划与设计该功能是通过地理信息系统并结合现有的电网信息而实现的，从而在地理信息系统中规划出电网的主框架。
4.4.2 线路规划在地理信息系统中对不低于 110KV 的线路进行初步设计，可掌握线路的多项信息，例如主要跨越物、线路缓冲带、转角坐标以及转角等。
4.4.3 数据管理在对数据的管理上，主要包括了：①导出或导人电网工程的数据；②基础地理数据；③管理元数据；④导出在系统中不同专业初步设计的成果；
4.4.4 变电站选址的规划通过地理信息系统绘制出变电站的站址，并从中获取四周坐标，可根据导出的坐标而计算着变电站在一定高程下的土石方需求量。
5. 应用地理信息系统的关键技术分析
5.1 在开发基础地理数据的维护平台中，结合多种类型（空间参照系具有差异）的数据，进而实现编辑元数据、修改数据、数据配置以及导人（导出）数据的作用。
5.2 在开发元数据的服务系统期间，许多多项性能进行考虑，例如互操作性、专用性、通用性等。并在系统中为用户提供下载元数据、浏览元数据以及查询元数据的功能，通过图形化地图载体，使用户可更为直观的对数据进行处理与操作。
5.3 在线路设计期间，需实时显示线路的缓冲区、坐标以及转角度数等，并预先将输电线在平台管理中设计到保密性问题时，需对权限严格控制。因此需设计相应的审批流程，但审批流程应尽可能简洁，从而便于设计人员的工作。比如：输电线路建模，系统采用坐标录入、手工调整、以及文件导入等多种方式，对线路进行编辑维护。实现在地理图上添加输电杆塔、架空导线，并显示出用户指定的文字标注信息（线路名称、塔号等）。同时提供便捷的工具处理设备的拓扑连接关系及电缆进站。
结束语：
综上所述，经过调查资料显示和实践证明电力 GIS 系统既能够充分发挥 GIS 系统的全部优势，同时还能够结合电力系统的特点和要求，进行整合优化，实现了电力系统控制管理的智能化和人性化，对于实现电力系统的现代化有着十分重要的应用意义。
参考文献：
地理信息系统的原理范文第5篇
【关键词】地理信息系统；教改；理论实践一体化
1 引言
地理信息系统（Geographic Information System，简称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，以便解决复杂的规划和管理问题。随着社会的发展，GIS已从一门技术发展为一门科学，从研究层面向服务层面转移。1997年， 我国教育部设立了GIS专业，目前全国已有100余所院校设立了GIS专业[1]。GIS是一门实践性很强的学科，特别注重培养学生的动手能力和实践操作能力，对于以培养职业技术型人才的高职院校来说更是如此。
2 教学现状
桂林理工大学南宁分校的地理信息系统与地图制图技术专业创办于2011年，以测绘为基础兴办而起。本校基于高职教育的定位，借鉴其他高校GIS专业的教学经验，将作为专业必修课的《地理信息系统》安排在大一下学期，总共68学时，理论教学和实践教学各占34学时。在大一上学期安排有基础知识课程：《高等数学》、《工程制图》和《测量学》；在学习《地理信息系统》的同时，安排有基础技术课程：《地图制图学》、《AutoCAD制图》；之后还安排《GPS原理与应用》、《数字化测量》、《GIS软件应用》和《ArcGIS软件操作》等专业技术课程。
3 教学存在的问题
本校开设GIS专业只有5年，GIS专业建设有待完善，课程教学也存在一些问题，总结如下：
3.1 理论教学与实践教学分离
虽然教学计划中《地理信息系统》的理论教学和实践教学各占一半学时，但实际教学是在多媒体教室进行，一些涉及实践的知识，如空间分析，只能教师操作示范，学生观看而没有实际动手操作的机会，这种感官式的学习模式非常不利于学生掌握抽象难懂的GIS知识。由于在多媒体教室教学，教师更偏重理论知识的讲解，在教授学生理论知识时没能培养学生的实际动手能力。
3.2 教材不合适，教学方法单一
我国的地理信息系统教材相对较少，且基本上都基于本科教学编写，偏重理论知识。GIS理论本就抽象深W，本科教材的深度和广度都不适于高职教学。个别教师教学方法单一，教学内容局限于课本知识，讲解不形象、透彻，导致学生对GIS知识一知半解，缺乏学习动力和学习兴趣。
3.3 教学计划有待改善
地理信息系统是多种学科交叉的产物[2]，在学习《地理信息系统》之前，应让学生学习相关基础知识，如摄影测量、遥感等，而目前的教学计划把一些相关课程安排在《地理信息系统》程之后。实践课程如《ArcGIS软件操作》也安排在大二下学期，与《地理信息系统》课程的教学缺少有效连接。
4 教学改革方案
根据本校两届GIS专业毕业生的就业情况来看，就业方向主要集中在测绘和GIS应用，这两个方向都要求毕业生有较强的动手能力，能运用所学的知识解决工作中遇到的实际问题。结合GIS专业注重动手能力的培养目标，针对上述GIS教学中存在的问题，提出以下教学改革方案，以期提升《地理信息系统》课程的教学效果，提高学生的专业素质。
4.1 强化实践教学，理论实践一体化
实践教学是高职教育的重要环节，结合《地理信息系统》课程的特点，教学地点最好安排在专业的GIS实验室，至少实践教学应该在装有GIS软件的机房。在学习空间分析等实践内容时，教师讲解示范，学生边学边练，亲自动手操作，既能加深学生对专业知识的理解，又能锻炼动手能力。
为了调动学生的学习兴趣，培养学生的实践能力、自主能力，可借鉴其他高校的教学方法，如宁夏大学《ArcGIS软件应用》课程的专题应用教学模式[3]或中国环境管理干部学院《环境规划与评价GIS技术》课程的项目教学法[4]，将理论知识融于项目、专题的分析和操作中，使抽象的理论知识变得形象易懂，实现理论实践一体化。
4.2 加强教材建设，丰富教学内容
GIS是一门迅速发展中的学科，高职的地理信息系统教材应符合高职教育的特点，既要难度适中，又要实践性强，实现理论实践一体化，还应体现GIS的最新发展状况。加强高职的地理信息系统教材建设势在必行，国外有许多优秀的GIS教材可供我们引进和学习。
根据本校毕业生的就业方向，本课程将地理信息系统限制在技术层面，从系统的角度进行GIS基本理论和技术方法的阐述，重点培养学生在空间数据获取、空间数据处理、空间分析、GIS产品输出和GIS应用方面的综合能力。另外，可根据国内外GIS产业发展动态和社会对GIS专业人才的需求，适当调整教学内容，并引入一些典型实际案例，增强教学内容的实用性和丰富性。
4.3 完善教学计划
教学计划是课程设置的整体规划，完善的课程设置既有层次性又有系统性， 各课程在教学内容上不交叉重复。建议调整课程的开设顺序，把《ArcGIS软件操作》与《地理信息系统》安排在同一学期，因为大部分地理信息系统教材在介绍空间分析等实践内容时，都以ArcGIS软件为平台。上这两门课的教师应沟通好，做到上课内容不重复，理论知识与实践有效连接。遥感对GIS的重要性不言而喻，在学习ENVI等遥感软件前，应让学生学习一些核心的遥感理论知识。现行教学计划中没有遥感理论知识的课程，建议增加此课程。
4.4 加强师资建设，提高教学水平
师资力量直接影响着教学水平。GIS在不断发展，GIS专业软件也在更新换代，教师也应不断学习，掌握前沿的专业知识，提高教学水平。学校可组织教师参与各大GIS软件公司的GIS专业技能培训，如ERSI公司在全国开展的ArcGIS培训、ERDAS培训、ENVI培训，超图公司开展的SuperMap培训。教师也应积极申报课题、项目，或组织、指导学生参加各大GIS软件开发商承办的GIS技能比赛，如全国高校GIS技能大赛、SuperMap杯等，通过多种途径来提升自身专业技能和教学水平。
4.5 完善专业GIS实验室建设
GIS是一门实践性很强的学科，完善的实验教学平台对培养学生的实践能力意义重大。本校虽有GIS实验室，但还需完善建设，使其满足以下教学需求：能运行专业GIS软件的高性能计算机、常用的GIS软件及实验数据，实验教学中所需的扫描仪、绘图仪，观察遥感影像所需的立体眼镜等设备。建议学校与GIS应用部门联系，建立校企合作机制，建立校外实习基地，让学生可以在现实的GIS应用实践中得到锻炼，为学生步入社会、走上工作岗位打下坚实基础[5]。
5 结语
地理信息系统改变了我们的生活，社会对地理信息系统专业人才的需求也越来越大。在地理信息系统的教学中，应将抽象的理论知识融入实践项目、专题中，使学生在实践过程中学习专业知识，在应用GIS技术解决实际问题的过程中深化对GIS理论知识的理解，将GIS的基本理论融会贯通，从而达到培养GIS专业人才的目的。
参考文献：
[1]罗志军.农业院校GIS专业人才培养模式与课程体系建设[J].地理空间信息，2011，（1）：143-145.
[2]邬伦，刘瑜等.地理信息系统原理、方法和应用[M].北京：科学出版社，2001.
[3]石云.GIS课程实践教学改革[J].教育教学论坛，2015，（20）：103-104.
[4]吴玉红.高职GIS应用类课程项目化教学改革与实践――以《环境规划与评价GIS技术》为例[J].中国环境管理干部学院学报，2013，23，（3）：80-83.
[5]王新闯，张合兵等.“GIS原理与应用”教学改革初探[J].中国电力教育，2011， （35）：139-140.
地理信息系统的原理范文第6篇
一、地理信息系统以及地质矿产勘查的基本信息
GIS技术是基于地质信息而专门开发的一种具有行业性的系统。基本原理是以物联网技术为基础，通过利用地质信息勘查的各种传感器，通过发射信号实现对信息的采集，再通过计算机技术进行数据的整理与分析，相关的专业人员，可以集合勘查工作的进展或者是需要来选择自己所需要的信息，也为后续的矿产开发进行方案的设计提供数据结构。对于地质矿产勘查，是为了获取地质中对于具有经济或者是科研价值的矿物质进行勘查的工作，其中勘查的重要内容是对开采点进行选择。在传统的勘查技术中，没有深入应用GIS技术，更多的是凭借金经验进行，没有可靠的科学依据，同时在对于学术的交流也没有可以以数据为基础来进行广泛的交流，行业的发展就得不到保障，随着物联网技术的发展，地理信息系统的建设，让地质矿产的勘查行业得到了科学技术的支持，发展速度有着明显的提升。
二、地理信息系统在地质矿产勘查中的应用原理
通常在地质矿产勘查中运用地理信息系统主要是落实其估算矿产存储量、数据模型建立、构建数据参数数据库还有采集空间数据等功能。相较于该系统的数据采集功能来说，普通的信息测量系统准确性稍显不足，就现阶段看来，地质勘查工作还过于依赖地质信息数据、地形版图还有区域三维坐标，所以应当要基于此来运用信息处理技术以及综合测量设备来实施勘查工作。将地理信息系统运用到地质矿产勘查工作中，则能够提供一个较为快速且高效的技术平台，其能够运用空间数据采集功能来掌握作业区域的矿产资源变蚀情况，并且能够合理评估与预测地质勘查工作。此后地理信息系统能够模拟数据，结合相应指标来综合评定矿产质量。不过需要注意是因为各矿产的矿期有所差别，因此在测量矿期过程中要求工作人员能够采集综合数据，通过运用地理信息系统能够直接获得矿期参数，大大提高数据的真实性与可靠性。对于地理信息系统数据库来说，构建三维坐标、参数的存储与计算、测量数据信息是其重要的三项功能，此外图形处理功能也是其一项主要功能，此项功能能够对实际勘查区域的有关地貌图片实施分级查询、分类存储、整理输出、识别以及编辑图片。通常是通过高清地质扫描、数据动态转换还有远程传输来实现高效采集图片。
三、地理信息系统在地质矿产勘查中的应用分析
（一）对于地质矿产勘查资料汇总中的应用
由于地质矿产一般深处于地表下，人眼是无法通过表象进行勘查的。地质矿产发展的历史悠久，但是在物联网技术没有发展之前，更多的是凭借经验来进行勘查，实际勘查的工作效率低下以及勘查的质量差。而随着感应器以及计算机技术的发展，地质矿产勘查过程中对于地理信息系统的应用越来越深入，取得的效果也越来越明显。地理信息系统，在地质矿产勘查中的应用中，对于资料的汇总是其重要的作用，通过对勘查前需要准备的资料例如：感应器类型的选择、地球化学的相关资料、勘查地区地质的资料、矿区地球物理资料等内容进行筛选，为后续相关技术人员对勘查方案的制定提供数据显示。相关技术人员通过筛选的资料，利用计算机技术对需要形成的矿床、矿体、矿化带信息进行模型图的制作，其中需要注意化探信息、遥感信息、以及物探信息中是否存在着异常的现象，如果存在，在模型图构建过程中就需要把这些信息的参数进行渗入。在进行地质矿产的勘查过程中，需要特别注重的信息是：矿产类型、矿产成分、矿产结构分布、矿产开发难度、地质点等基本信息。地理信息系统在矿产勘查资料汇总中的应用还体现在起始资料以及结果资料的汇交上。对于早期以及完成勘查工作后都需要做好各种图表以及信息图，这就需要地理信息系统开展工作，例如对于地质矿产图、深槽平面图等，通过地质信息系统，不仅可以实现对信息进行数据处理，也能够进行前后预估差异的对比。
（二）在地质图像绘制中的运用
绘制地质地图是实施矿产资源勘查工作的一个详见环节，工作人员能够根据绘制所得地图来对整体地形构造有一个全方位、准确的掌握，从而为后续勘查工作的高效推进打好基础。在实际勘查工作中合理应用地理信息系统可以在短时间内准确的找到矿产资源所处位置，而且利用系统中的绘制图像功能能够大大提升地理信息整理的效率与质量，运用该系统还能够科学整合有关信息数据并形成地质图，以便于相关工作人员及时掌握实际矿产资源的位置。在运用该系统进行图像绘制时，需要注重联系起具体情况，确保能够正确合理的绘制，并且还需要注重与信息处理功能相结合，确保图像信息的真实、可靠与准确，切实提高整体矿产勘查效率与质量。
（三）在矿产区模型构建中的应用
在地矿矿产勘查中运用地理信息系统能够将地下矿产的分布以及开采情况监测出来，并且可以通常空间叠加的方式来分析上述情况，进而构建出一个全面、合理的矿产区模型，为后续采矿工作的提供提供有效指导。
（四）对于地质矿产勘查工作的多元化方法分析中的应用
多元化的综合分析已经成为各行各业的发展趋势。对于地质矿产勘查行业而言，为了能够紧跟经济发展的步伐，多元方法综合分析是其发展的趋势。由于地质矿产勘查的工作是极为复杂的，涉及到的专业知识面较多，所以进行多元方法综合分析是非常有必要的。传统的勘查方法由于受到实践以及区域的限制，所以对于资料的收集没能第一时间进行收集，勘查的方法较少。由于地质勘查需要各种数据进行对比，对于地理信息系统的应用能够实现多图多表的对比，对于需要处理的数据能够明显生动的显示出来，这也是物化遥信息综合使用效率能高有效提升的技术保障。在进行多元化勘查方法综合分析过程中，可以通过地理信息系统，对化探异常、物探异常、遥感异常等信息分析方法相结合，通过多方面信息的对比，实现高精度的地质矿产勘查。
（五）在探矿工程中的应用
地质矿产勘查工作，普遍的目的就是获取矿产资源的经济利益，或者是发掘其科研价值。为了能够实现矿产价值的利用，开展探矿工程是基本的前提条件。地理信息系统在探矿工程中的应用应用需要结合勘查工作的三大异常来进行，通过对数据分析，进行对矿物质进行验证，再进一步确定探矿工程的方案。为了能够更加生动的对矿产区域信息进行表达，GIS技术能够进行对地质3D进行建模，通过对3D模型，可以直观的表达出，矿产资源的实际分布。GIS在探矿工程中的应用主要体现在以下几个方面。
1、对于探槽工作编录的应用
探槽工作是探矿工程的重要组成部分，涉及到的内容有探槽的形态及其规模大小地质中的各类信息。在进行探槽工作是，地理信息系统能够有效的对样品的采集区域、地质界线位置、构造界限的位置与矿化带位置等信息进行处理分析。对于后续估算矿物存储量以及地表矿体的总体分布，通过信息技术，实现信息的储存与运输，对后期综合分析有着良好的帮助。
2、对于钻探工程的编录的应用
在实施钻探过程施工时，需要明确其孔方位角、天顶角、以及孔的深度、地质的界线、矿质的深度等基本信息。利用地质信息系统对后续存储量与矿产分布所需要的图表进行制作，并分析矿产的形成条件以及其分布的影响条件，得出矿床形成的结论。
3、对于探矿工程施工方案设计的应用
由于地质矿产勘查的探矿工程需要结合矿产的分布以及地质情况来制定施工的方案。地理信息系统对于探矿工程的布设有着良好的辅助作用，结合实际的探槽工程以及钻探工程，通过系统对工程的布设进行方案的确定，制度过程中可以使用相关的专业软件进行颜色以及图号的区分。
（六）GIS在地质矿产数据库中的应用
现代地质矿产勘查行业的发展，离不开物联网技术的应用，而GIS是基于地质信息而建设的系统。其不仅在矿产勘查中发挥着重要的作用，对于地质矿产数据库的管理也有着重要的贡献。由于地质矿产涉及到数据较多，行业间的交流需要有着良好的平台进行数据的管理，随着信息技术的不断发展，地质信息系统能够很好的实现这一功能。其优点主要体现在以下几个方面：第一，地质信息系统对于矿产勘查的数据进行了良好得分类归纳，同时其图表信息的整合也有根据矿产勘查工作而进行专门的构建。第二，对于矿产资源的各类信息进行充分的表达，更加综合。第三，为矿产勘查工作提供了良好的服务系统，提高了资料利用的效率。对于属性的挂接应用、图层的分类建设以及成矿规律信息的应用上也有着良好的表现。
地理信息系统的原理范文第7篇
关键词：IMAGIS；三维地理信息系统；三维建模；高程
中图分类号：TP 文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)33-1411-02
Design and Realization of Geographic Information System for Rural Based on IMAGIS
ZHANG Zhen-mei, GAO Yu-zhuo, YUAN Fang
(Network Center of Ningxia University,Yinchuan 750021,China)
Abstract: With deepening of a new socialist countryside the rural people's living standards continued to improve,the new countryside planning and management will reach to a new level,in order to improve the information construction in rural areas of the visual effect for publicity,in this paper,IMAGIS,the new rural Three-dimensional scenes of the construction issues were discussed,and It would create three-dimensional model of rural scenes which based on the principles and methods, to analyze its system of space data and attribute data Management.
Keywords: IMAGIS;Three-dimensional Geographic Information System;Three-dimensional Modeling;elevation
1 引言
传统二维地理信息系统是对三维地理空间中的各种地理对象进行二维平面投影的一种简化，它所表达的地理信息是平面的，因此无法完整地反映客观世界。随着GIS技术和计算机图形学等相关学科的深入研究，传统的二维地理信息系统在很多领域已不能满足人们对现实世界认识与表达的需要，三维GIS正成为当前的一个研究热点。三维地理信息系统是应用三维可视化技术和虚拟现实等技术[1]，以直观的三维地形地物代替了抽象的二维地图符号，使地理空间信息在电脑中立体化显示，从而更加真实的反映三维客观世界，使用户有身临其境的感觉。通过三维GIS，可以完成二维GIS无法进行的某些特性分析，如淹没分析、通视分析、断面分析等，可以实现对三维场景的实时浏览。
新农村三维景观建设是新农村规划建设的重点之一，是农村信息化的具体实施，其相关的空间属性和数据对新农村规划建设有很大的帮助。本文利用IMAGIS在三维地理信息系统可视中的应用，用三维立体空间场景代替传统的抽象二维地图及其相应的描述文件，以其生动的模型来模拟和显示三维空间，以人机互动方式来实现新农村景观的实时漫游，为农村综合事务的管理和服务提供一个科学简便、形象直观的可视化人机交互平台，也为自身对外宣传提供一个直观的平台。
2 系统设计
2.1 系统设计基本原则
为使系统的设计标准化，减少数据冗余，提高工作效率，系统设计必须遵循以下一些基本的原则：1) 数据标准化原则：为了便于数据的共享和交换，对地理要素的分类和编码，属性数据的命名和编码，文件的命名以及数据库的设计等都采用统一的标准。2) 与二维地理信息系统集成原则：二维地理信息系统发展到现在已经相当成熟了，和三维地理信息系统相比较，它们各有优缺点，应充分利用二维地理信息系统研究的成果，将二者有机的集合起来。三维地理信息系统数据模型也常常要利用二维平面数据。3) 易扩展、易维护原则：采用软件工程学的原理方法对系统进行分析和设计，系统中各模块之间尽可能地独立，便于以后进行修改扩展。同时做出的三维模型也要便于修改和维护。
2.2 系统结设计流程
整个系统主要完成三维建模和三维浏览两部分工作，本系统设计流程如图1。
2.3 空间数据和属性数据的管理
图1 系统设计流程
系统中所涉及的数据比较多，主要可以分为两类：空间数据和属性数据。空间数据主要包括原有的二维地面数据以及三维农村模型；属性数据主要包括村内地物的各种属性信息，以及村民的各种相关信息，另外还有一些多媒体信息如建筑物影像文件，语音文件，文本文件等。二维及三维空间数据根据所采用的地理信息系统软件所能处理的文件格式进行存储，属性数据采用关系数据库，如Access进行管理，多媒体信息采用文件方式进行管理，系统记录其存储位置。各类数据通过唯一的标识码（ID号）进行连接，系统存储结构图如图2所示。
3 系统实现
3.1 平台选择
本系统充分利用现有的比较成熟的三维可视化地理系统软件IMAG1S进行三维模型的建立及浏览。IMAGIS软件是武汉适普公司开发的一套以数字正射影像(DOM)、数字地而模型(DAM)、数字线划图(DRG)作为对象的虚拟现实管理的GIS系统。IMAGIS是基于4D产品的二维可视化地理信息系统，它将常规的而为数据模型推广到三维空间，为用户提供了强大的交互操作工具。在二维动态环境中，用户可以真实地重现或创建各种复杂的二维形体，如地貌、地物等。为了进一步的空间决策服务，IMAGIS系统可以直接从二维模型上进行分析和查询，如面积、周长、距离、体积和剖面等。该系统结合了二维可视化技术（Visual Reality）与虚拟现实技术（Virtual Reality)真正做到了管理意义上的“所见及所得”。通过调用IMAGIS影像快速漫游系统（IMAGIS 3D Browser)实现对三维农村模型的显示、场景漫游、空间信息和属性信息的查询和分析等功能[2]。
3.2 三维模型建立
首先选择农村1:500地形图作为底图，利用AutoCAD对其地图进行处理，转换为IMAGIS兼容的数据接口.dwf (R14)格式，将处理过数字化地图利用IMAGIS中的二维图形编辑系统进行屏幕数字化，获得IMAGIS能处理的二维农村矢量平面图。对二维农村矢量平面图中的几何实体添加必要的属性，如建筑物实体添加建筑物高度，颜色等属性。同时利用IMAGIS中的二维图形编辑系统打开等高线文件或导人由其他软件生成的等高线文件，根据等高线文件生成数字高程模型DEM。调用IMAGIS中的三维编辑系统，打开二维矢量平面图，然后在其上添加数字高程模型DEM，以真实的再现地形地貌。如果还有农村正射影像，还可以使用正射影像为DEM贴上纹理，有了正射影像，地面看上去将更加真实，重现了建筑物所在的周围环境。利用IMAGIS中提供的丰富的三维建模功能，根据二维矢量平面图中的线条数据以及属性信息创建三维模型。对于比较规则的建筑物，可以根据建筑物高度，然后统一进行自动创建建筑物或人工创建建筑物。一些较复杂的建筑物可以采用系统提供的三维建模工具进行建模，[3] 也可以先用3DMAX建立模型，再导人到IMAGIS中。基本模型建成之后，再将实地采集的建筑物原始纹理，先用Photoshop加工处理，再采用自动贴纹理或对应点贴纹理等功能贴到各个建筑物表面，从而获得更加真实的农村三维模型。对于树和广告牌等特殊的模型，可以从IMAGIS的模型库中选择相应的模型按照一定的参数添加到当前的场景中。建立的三维农村模型如图3所示。
图2 系统数据存储结构图
利用系统的数据库管理功能，定义和农村三维模型相关联的数据表的名称和结构，添加农村三维模型中各个建筑物的属性信息。系统可以将和各建筑物相关的一些多媒体数据添加到系统中，供用户进行浏览和查看，比如选中的一个建筑物实体，如果多媒体属性文件为“.AVI”格式，则弹出多媒体播放器进行播放。
3.3 三维模型浏览
有了农村三维模型，用户就可以进行一些二维地理信息系统所无法完成的一些三维空间查询与分析，如通视分析，水淹分析等等，将所建立的农村三维模型以及相对应的数字高程模型加入该场景中，用户可以任何的方式进行漫游，进行一些视图操作。用户还可以进行实时控制飞行或指定一条路径进行飞行，并将飞行的过程录制一段电影以供其他文件的调用。
3.4 数据系统
可利用IMAGIS平台所提供的VRML数据接口，将三维农村模型输出为.wrl格式的数据文件,然后借助专门的网络浏览器插件(如:Cortona 2.0等等)实现网络。
3.5 系统二次开发
图3 三维农村模型
作为一个三维地理信息系统平台，IMAGIS所提供的功能不可能完成所有的专业任务。因此，IMAGIS提供了二次开发的接口，针对一些专业应用，用户可以使用其他语言编写脚本程序，再由IMAGIS调用，实现IMAGIS所无法提供的一些功能。通过编写脚本程序进行二次开发，就可以开发出符合用户要求的三维地理信息系统[4]。
4 总结
三维农村地理信息系统的建立将给用户展示一个更加真实的新农村，可以为相关部门对新农村的布局及规划进行可视化[5]浏览，提供可视化的分析和决策，同时可作为新农村对外宣传的一个窗口。三维地理信息系统的技术及方法正逐渐应用于城市规划，工程勘察等其他部门，如建筑方案的比较与选择、灾害预测与防治、资源调查与环境保护等、在数字城市的建设中发挥很大的作用，促进国民经济的发展。
参考文献:
[1] 刘晓艳,林珲,张宏.虚拟城市建设原理与方法[M].北京:科学出版社,2003.
[2] 适普有限公司.IMAGIS用户手册[M].北京:适普有限公司.
[3] 张文军,王卫红.基于IMAGIS的三维景观模型的建立[J].四川测绘,2003.
地理信息系统的原理范文第8篇
毕国栋（1990-），男，汉族，山东菏泽人，郑州大学，水利与环境学院10级，水利水电工程
摘要：地理信息系统自20世纪60年代起步以来，至今已有了相当大的成就。并且随着计算机技术的发展，地理信息系统正在呈社会化应用趋向，已成为科研、生产、生活、学习不可或缺的技术。本文介绍了地理信息系统的概念，并对其发展概况及其在部分领域（以城市和水利为例）的应用现状进行论述。
关键词：地理信息系统 发展概况 应用现状
一、 概念
地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）通常泛指用于获取、存储、查询、综合、处理、分析、显示和应用地理空间数据及其与之相关信息的计算机系统。它把空间的逻辑思维延伸到了形象思维。[1]目前，人们对于GIS的理解逐渐加深，内涵也在不断的丰富，从不同的角度看有不同的侧重点。
1、从技术角度看。GIS是依靠计算机软件和硬件的支持，管理、分析和显示空间数据的技术系统。
2、从学科角度看。GIS是一门新兴的交叉学科，它依赖于测绘学、地理学、统计学等基础性学科，又取决于计算机硬件与软件技术、遥感技术、航空航天技术和人工智能与专家系统技术的科研进步与成就。
3、从用途角度看。GIS是一个工具箱，其中包含有一套用于采集、存储、管理、处理、分析和显示地理数据的计算机软件工具。[2-3]
二、 发展概况
我国地理信息系统的起步稍晚，但发展速度相当快，近三十年我国GIS已取得了很大的成就。大致可分为三个阶段：
1、起步阶段。20世纪70年代初期，我国开始尝试将电子计算机应用于测量、制图和遥感领域中。国家测绘局推出了一系列地形测量和航空摄影成图，为建立地理信息系统数据库打下了坚实基础。在1976年陈述彭教授在国内一次会议上首次提及“地理信息系统”概念。1978年，ESRI总裁杰克受陈述彭教授邀请访华，赠予中国科学院相关的GIS软件和源代码，并联合开展GIS研究和人才培养。
2、试验阶段。进入80年代，在大力发展遥感应用的同时，GIS也进入了试验阶段。1980年中国科学院遥感应用研究所第五研究室的成立，标志着我国第一个从事GIS研究应用的专门机构建立。我国将数据规范和标准、空间数据库建设、数据处理和分析算法及应用软件的开发等作为典型试验中主要的研究内容。在专题实验和实际应用方面，探索地理信息系统的设计和应用，包括人口、经济、资源和环境等。
3、全面发展阶段。80年代末到90年代以来，随着社会主义市场经济的发展，我国的GIS走上了全面发展阶段。由于沿海经济开发区的发展、土地的使用和外资的引进，GIS的应用就显得迫在眉睫，从而有力地促进了地理信息系统的发展。后来GIS研究作为政府行为，正式列入国家科技攻关项目，此后GIS的理论研究和应用建设便有条不紊的开始进行。GIS技术在技术研究、成果应用、人才培养、软件开发等方面进展十分迅速。大量的资金和人才投入也促进了GIS的全面发展。[4]
三、应用现状
GIS的应用非常广泛，已经应用于各行各业，形成了诸如资源与环境GIS，国土管理GIS，工商经营管理GIS，城市规划GIS，农林牧副渔GIS，工矿生产管理GIS，灾害监测与防治GIS，及各部门办公GIS等；其应用也渗透到人们的日常生活中，如掌上电脑PDA-GIS，电子地图等。下面以GIS在城市和水利方面的应用进行介绍。
1、在城市规划中的应用
1）概述
城市规划数字化工程，也可以理解为“数字城市规划”，城市规划信息系统是由众多规划管理子系统构建成，该系统利用计算机技术对城市规划信息进行获取、处理、存储、管理、分析及辅助决策。
2）基本信息
一般情况下该系统主要包括10个子系统，分别为总体和分区规划系统、城市控制性详细规划系统、城市修建性详细规划系统、道路规划系统、地下管线信息系统、规划管理办公自动化系统、辅助设计系统、城市规划网上咨询信息系统、即时通信&OA系统以及专项规划管理系统。
每个城市规划信息系统，其功能全面、完备，能够高效、系统地服务于城市规划管理工作的各个层次，其主要功能为：地形管理、规划设计、城市规划信息管理、规划审批、网络和系统管理等。[5]
3）现状及问题
随着经济的高速发展，城市规划面临的挑战也日趋严峻。在当今的城市中，城市空间信息已成为宝贵的资源。据不完全统计，我国已建立一定规模的城市GIS的城市及地区有：深圳、厦门、海口、北京、天津、上海、北海、沙市、常州、洛阳、大亚湾经济技术开发区等。
城市地理信息系统在预测城市空间扩张时，不仅要预测其扩张的量而且要考虑到在空间上的格局变化；到目前为止，大部分的城市管理系统是基于数据、过程驱动型的，即以数据为中心，利用现已存在的技术去模拟人工信息的处理过程，实现人工过程的自动化。[6]城市策略优化仍然处于起步阶段，真正的智能化还需要进一步的努力才可以实现。
2、 在水利行业的应用
1）概述
水利地理信息系统主要是利用GIS和RS实现水利信息化，将GIS技术应用于水利工程建设和管理中的开发、应用中。
2）主要信息
GIS在水利行业的应用又可以分为在以下几方面的应用：防洪减灾、水资源管理、水环境和水土保持以及水利水电工程建设和管理。
a.在防洪减灾方面应用的主要作用是防汛决策支持和信息管理、灾情评估及灾后重建、洪涝灾害风险分析与区划，另外还可以具体应用于城市防洪。
b.水资源管理方面主要是数据管理和动态加载、基本信息查询、时空统计、可视化表达信息及其水资源管理模式区划等功能。
c.在水环境和水土保持方面的应用中主要功能为数据管理、水质参数的双向查询、统计某流域各等级水质的河段长、水质水量模拟与预测、污染排放管理与控制等等。
d.在水利水电工程建设和管理方面的主要功能为三维可视化显示及贯穿飞行模拟、位置或线路的优化、空间信息的叠加与分析、影响区的确定及开挖量剖面分析等。
3）现状及前景
我国水资源短缺，而且分布极不均匀。同时由于社会经济在高速发展的过程中忽视环境保护，因此同时出现了资源性缺水和水质性缺水。面对如此严峻的形势，水资源的管理工作就显得十分重要，而GIS恰能很好的满足它的要求，所以水利地理信息系统的应用越来越广泛，占据的地位也越来越重要。据不完全统计，已有很多城市开始应用水利GIS，主要有：沂沐泗流域、三峡库区的区域、上海市、北京市、柳州市、江西省、黑龙江省、广东省、山西省等部分城市。水利地理信息系统仍有很大的发展空间，例如可以将遥感更多的应用于水利GIS，或是将系统设计的更智能化。（作者单位：郑州大学水利与环境学院）
参考文献：
[1]张成才，水利地理信息系统，武汉大学出版社，2006，1，2-6.
[2]康玲，地理信息系统原理与应用，中国水利水电出版社，2009，2.
[3]朱选，刘素霞，地理信息系统原理与技术，华东师范大学出版社，2006，4.
[4]刘明皓，地理信息系统导论，重庆大学出版社，2010，15.