第12章--GIS在土地利用规划中的应用

1第一节地理信息系统的产主和应用一、GIS的定义二、地理信息系统的产生与发展三、GIS的主要应用领域2一、GIS的定义GIS（GeographicInformationSystem）是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统。GIS是一门多学科综合的边缘学科；核心是计算机科学；基本技术是数据库、地图可视化及空间分析。3二、地理信息系统的产生与发展（一）开拓发展阶段（二）巩固阶段（三）突破阶段（四）社会化阶段4二、地理信息系统的产生与发展（一）开拓发展阶段进人20世纪60年代初，计算机技术开始用于地图量算、分析和制作。20世纪60年代中期，由于计算机硬件较弱，限制了软件的发展，GIS软件的研制主要针对应用进行。20世纪60年代末期，GIS软件主要针对当时的主机和外设开发，算法较粗糙，图形功能有限。5二、地理信息系统的产生与发展（二）巩固阶段进人20世纪70年代，计算机硬件和软件得到飞速发展，同时GIS的需求增加，促进了GIS软件的发展。此阶段软件最重要的进展是人机图形交互技术的发展。扫措输人技术系统开始出现，图形功能扩展不大，数据管理能力也较小。6二、地理信息系统的产生与发展（三）突破阶段20世纪80年代是GIS发展的重要时期。随着计算机软、硬件技术的发展和普及，GIS也逐渐走向成熟。在栅格扫描输人的数据处理、数据存储和运算、数据输出等方面有了很大的突破。在地理信息管理方面，适合GIS空间关系表达和分析的空间数据库管理系统也有了很大的发展，并研制了大量的微机GIS软件系统。7二、地理信息系统的产生与发展（四）社会化阶段进人20世纪90年代，随地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，GIS将深人到各行各业乃至家庭，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和帮手。社会对GIS认识逐渐提高，需求大幅度增加，国家级乃至全球性的GIS已成为公众关注的问题。8三、GIS的主要应用领域（一）环境保护与管理（二）社会调查与统计分析（三）城市基础设施管理（四）土地信息系统的建立（五）GIS在其他领域的应用9第二节土地利用信息系统的功能一、数据的获取二、数据的初步处理三、数据的存储四、数据的查询与分析五、图形的显示与交互10一、数据的获取（一）数据的录入功能系统能够读取多种数据格式的数据。（二）变更编辑功能系统提供各种图形和属性变更工具。11二、数据的初步处理（一）空间数据的编辑处理（二）图幅数据的处理（三）空间数据的压缩处理（四）空间数据类型的转换（五）空间数据的内插方法（六）图幅数据边缘匹配处理12三、数据的存储数据存储是建立地理信息系统数据库的关键步骤，涉及到空间数据和瞩性数据的组织。栅格模型矢量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组织方法。空间数据结构选择在一定程上决定了系统所能执行的数据与分析的功能；在地理据组织与管理中，最为关键的是如何将空间数据与属性数据融合为一体。目前空间数据引擎技术流行的做法是以当前的关系数据库为基础，进行扩充和完善。13四、数据的查询与分析（一）查询具有多种途径的图形查询能力，可以按图幅、数据层、数据类型、坐标范围、任意多边形查询。（二）统计分析功能土地统计分析是土地利用信息系统的重要组成部分。通过土地统计了解土地数量结构、利用状况、权属状态的区域分布特征，通常用土地统计簿来反映以上信息。14五、图形的显示与交互（一）制图显示功能制图显示功能包括常规的地图操作，如放大、缩小、漫游、地图图层控制管理等。创建默认土地利用图，创建各种专题图。（二）输出功能根据用户具体要求可以输出多种形式的数据、报表、图表，按行政区和标准图幅输出不同比例尺的土地利用图，按行政区输出各种专题图。（三）计划编制功能根据规划指标以及执行情况、提供土地利用年度计划编制。15第三节土地利用情息数据库管理系统一、概述二、数据字典三、数据库的三种模型16一、概述（一）数据库的重要地位数据库在土地利用管理信息系统中有着十分重要的地位。不仅数据是土地利用管理信息系统建设的先决条件，数据质量的优劣也将直接影响、决定系统建设的成败。（二）对数据库管理的需求作为管理土地部门日常工作的信息系统，决定了其对数据库系统两方面的需求：①基本需求。完成管理系统数据的维护功能。②专业需求。针对土地管理工作特殊性而提出具有专业意义的需求。17二、数据字典数据字典是关于数据库中数据描述信息的库，它包含每一数据类型的名字、意义、描述、来源、职能、格式、用途和其他数据的联系等，因此可称为数据的数据或元数据。这种作为特殊数据库的数据又称为元数据库，或叫关于数据库的数据库。数据字典的主要任务是：1、建立用户与计算机沟通的渠道2、架设属性数据与定位数据的桥梁3、提供用户扩展编程的工具18三、数据库的三种模型（一）层次模型（二）网络模型（三）关系模型19三、数据库的三种模型（一）层次模型层次模型是较早用于数据库技术的数据库模型，它是按层次结构来组织数据。层次结构也叫树形结构，树中的每个结点代表一种实体类。这些结点应满足：①有且仅有一个结点无双亲，这个结点称为根结点。②其他结点有且仅有一个双亲结点。在层次模型中，根结点处在最上层，其他结点有上一级结点作为其双亲结点，这些结点称为其双亲结点的子女结点，同一双亲结点的子女称为兄弟结点，没有子女的结点称为叶结点。20三、数据库的三种模型（二）网络模型网络模型是数据模型的另一种重要结构，它反映现实世界中实体间更为复杂的联合，其基本特征是记录间没有明确的主从关系，任意记录可与其他任意记录间建立联系，与层次模型相比较，大大压缩了数据的存储量。21三、数据库的三种模型（三）关系模型关系模型是把数据模型看成关系的集合，是将数据的逻辑结构归结为满足一定关系的二维关系表形式。也就是说不是人为地设置指针，而是由数据本身自然地建立起它们之间的联系，并且用关系代数和关系运算来操纵数据。关系模型具有以下优点：数据结构灵活、清晰；可以通过布尔逻辑和数学运算规则进行查询、运算和修改；数据描述具有较强的一致性和独立性。22第四节土地利用信息系统的应用模型一、模型的概念二、应用模型介绍23一、模型的概念模型是将系统的各个要素，通过适当的筛选，用一定的表现规则描写出来的简明的影像。模型是现实世界的本质反映或科学的抽象，反映事物的固有特征及其相互联系和运动规律。对于构造模型而言，现实世界的事物可划分为三部分：1．对模型影响微不足道的事物2．对模型有影响但其性质不属于该模型所要研究的事物3．其性质是模型需要研究的事物24二、应用模型介绍（一）权重确定模型1．特尔菲法，2．排序法，3．层次分析法（二）规划模型1．线性规划，2．多目标规划（三）适宜性分析模型（四）主成分分析模型（五）系统聚类分析模型（六）判别分析魔模型（七）空间模型1．网络分析，2．数字地形模型