1、城市GIS 第一章 緒論第二講,教學內(nèi)容： 1.3 城市規(guī)劃管理與信息技術(shù) 1.4 城市地理信息系統(tǒng)的形成與發(fā)展 教學時間： 2課時 教學方法： 講授法 談話法 案例教學法 多媒體教學法,教學目的：,1、讓學生了解城市規(guī)劃管理的技術(shù)需求以及信息技術(shù)在城市規(guī)劃管理中的應用； 2、讓學生了解和掌握城市地理信息與信息技術(shù)的結(jié)合； 3、讓學生掌握城市地理信息系統(tǒng)的概念及功能、特點； 4、讓學生了解和掌握城市地理信息系統(tǒng)歷史和現(xiàn)狀及城市地理信息系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)體系和硬軟件配置； 5、讓學生了解國內(nèi)外在城市地理信息系統(tǒng)方面的應用研究 6、讓學生了解城市地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢及面臨的問題,城市GIS 第一章

2、緒論第二講,教學重點： 1、UGIS的概念、功能及特點 2、城市地理信息系統(tǒng)發(fā)展趨勢及面臨的問題 教學難點： 1、UGIS框架結(jié)構(gòu)； 2、信息技術(shù)在城市規(guī)劃管理中的應用模型探討 本次課所涉及的學術(shù)前沿： UGIS的最新發(fā)展趨勢 UGIS在理論上和技術(shù)上存在的問題探討 參考資料： 1、城市地理信息系統(tǒng)設計規(guī)范GB/T 18578-2008,1.3 城市規(guī)劃管理與信息技術(shù),1.3.1 城市規(guī)劃管理的技術(shù)需求 1.3.2 信息技術(shù)在城市規(guī)劃管理中的應用 1、優(yōu)化分析模型 2、比較分析模型 3、聚類與統(tǒng)計模型 4、預測模型,1.3.3 城市地理信息與信息技術(shù)結(jié)合,1、城市地理信息主要涉及到城市發(fā)展中的

3、空間關(guān)系，因此信息技術(shù)(IT)對城市地理信息的影響最突出最直接的是空間數(shù)據(jù)基礎設施(SDI，Spatial Data lnfrastructure)的建設與地球信息科學(Geoinformatics)的發(fā)展。 2、在信息技術(shù)中，有75的數(shù)據(jù)具有某種形式的空間信息，而城市地理信息是空間信息的主體。 3、面向21世紀對城市地理信息的研究必須以地球信息科學為理論與方法基礎，以體現(xiàn)城市地理信息的綜合性、系統(tǒng)性、動態(tài)性和邏輯性。,1.4 城市地理信息系統(tǒng)的形成與發(fā)展,1.4.1 城市地理信息系統(tǒng)概述 1、城市地理信息系統(tǒng)概念：它是地理信息系統(tǒng)的一個分支，是一種運用計算機硬件、軟件及網(wǎng)絡技術(shù)，實現(xiàn)對城市各

4、種空間和非空間數(shù)據(jù)的輸入、存貯、查詢、檢索、處理、分析、顯示、更新和提供應用，以處理城市各種空間實體及其關(guān)系為主的技術(shù)系統(tǒng)。它是城市基礎設施之一，也是一種城市現(xiàn)代化管理、規(guī)劃和科學決策的先進工具。,城市地理信息系統(tǒng)設計規(guī)范GB/T 18578-2008,利用計算機和地理信息技術(shù)，實現(xiàn)對城市各種空間、非空間數(shù)據(jù)的輸入、存貯、查詢、檢索、處理、分析、顯示、更新和提供應用，并以處理城市各種空間實體及關(guān)系為主的系統(tǒng)。,1.4.1 城市地理信息系統(tǒng)概述,2、UGIS的數(shù)據(jù)分類：一類是基礎數(shù)據(jù)，包括城市基礎地圖和用于反映地形、交通、水系、境界、房屋和人口等信息的其它資料，它們表示城市的基本面貌，并作為其它

5、專題數(shù)據(jù)的背景或控制；另一類是專題數(shù)據(jù)，即各種專業(yè)性的城市地理數(shù)據(jù)，如城市規(guī)劃、地下管網(wǎng)、土地利用、環(huán)境污染等，它反映城市某一方面的專門內(nèi)容。這兩類數(shù)據(jù)均來自地形圖、專題地圖、統(tǒng)計表冊和其它的資料載體，它們都具有空間屬性(在什么位置?)、專題屬性(代表什么內(nèi)容?)、時間屬性(產(chǎn)生于哪個時間?)和統(tǒng)計屬性(多少數(shù)量或質(zhì)量如何?)的特點。,1.4.1 城市地理信息系統(tǒng)概述,3、UGIS的功能： 可從兩個角度來描述：一是從數(shù)據(jù)處理分析和表達的技術(shù)角度描述，可概括為數(shù)據(jù)獲取、轉(zhuǎn)換和編輯、數(shù)據(jù)重構(gòu)和轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)分析與表達、查詢檢索以及成果輸出等六種主要功能，這是面向城市地理信息系統(tǒng)專業(yè)人員的概括；二是以應

6、用為導向，從用戶使用UGIS對城市進行管理與規(guī)劃的角度去描述，可概括為三種功能。,1.4.1 城市地理信息系統(tǒng)概述,1)管理功能。通過建立城市地理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)各種信息的數(shù)字化、標準化和計算機化，從而達到統(tǒng)一管理、數(shù)據(jù)共享和促進辦公自動化目的，實現(xiàn)信息的快速查詢檢索、實時交換以及可視化表達和輸出，逐步形成一個以計算機為核心的城市動態(tài)管理系統(tǒng)，對城市實行現(xiàn)代化管理。 2)評價分析功能。通過建立不同的分析模型和輔助決策支持系統(tǒng)，對城市某單一或綜合性問題，如交通網(wǎng)絡、投資環(huán)境、規(guī)劃管理、企業(yè)選址或工程效益等，進行綜合評價分析，提出方案，供主管部門決策參考，也包括應付一些突發(fā)性事件，如城市洪水、火災等

7、災害，也可通過相關(guān)的分析評價，做出快速反應。 3)規(guī)劃與預測功能。這是根據(jù)城市現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和潛在能力等綜合因素，通過不同預測模型來展現(xiàn)可能的前景，供中長期規(guī)劃和宏觀調(diào)控作參考之用，UGIS是支持這種規(guī)劃與預測的有力工具。目前UGIS著力探索的正是可用于城市可持續(xù)發(fā)展能力建設的這一功能。,1.4.2 城市地理信息系統(tǒng)歷史和現(xiàn)狀,1、國際上的UGIS研究始于20世紀70年代初。中期，經(jīng)過20多年的迅猛發(fā)展，目前發(fā)達國家已將它作為城市的基礎設施之一，用于城市動態(tài)管理和規(guī)劃發(fā)展，并將它作為對城市重大問題和突發(fā)性事件進行科學決策的現(xiàn)代化手段。 美國、日本、澳大利亞等許多國家在城市規(guī)劃、市政工程、交通設

8、施、公共服務、動態(tài)監(jiān)測等方面都廣泛應用UGIS，美國首都華盛頓特區(qū)啟用34個城市信息子系統(tǒng)進行城市動態(tài)管理，定時發(fā)布交通狀況信息，導向車輛運行，即是一成功范例。,1.4.2 城市地理信息系統(tǒng)歷史和現(xiàn)狀,2、我國已開始進入或正待進入UGIS面向城市規(guī)劃管理、城市監(jiān)測和評價分析的實際應用階段。與發(fā)達國家的UGIS相比，我國在整體技術(shù)水平、分析評價和輔助決策功能、監(jiān)測與調(diào)控能力、商品化與產(chǎn)業(yè)化程度，以及實際的業(yè)務運行能力等方面，都仍有很大的差距。跨入21世紀，我國將有幾百個城市、數(shù)以干計的縣城和數(shù)以萬計的城鎮(zhèn)將逐步開展UGIS的建設和應用，如何統(tǒng)一UGIS的規(guī)范和標準以保證其信息共享，便成為一個十分

9、重要、非常突出和迫切需要解決的問題。,1.4.3 我國城市地理信息系統(tǒng)研究的現(xiàn)代需求,1、為了適應現(xiàn)代城市發(fā)展的客觀要求，在城市建設管理和規(guī)劃中，必須尋求新技術(shù)、新方法的應用，計算機技術(shù)的應用使城市建設管理和規(guī)劃走上了自動化、定量化、科學化的軌道。 2、以城市綜合環(huán)境預測來確定未來城市規(guī)模、性質(zhì)和區(qū)域功能；以投資環(huán)境的綜合分析評價來確定城市建設項目的布局和科學論證，尋求最佳投資方案；以城市社會與經(jīng)濟問題的系統(tǒng)分析和城市基礎設施優(yōu)化來解決城市規(guī)劃和建設管理的具體矛盾問題。面臨這種挑戰(zhàn)，愈來愈多的城市必將使用UGIS這種新技術(shù)和新手段。,1、UGIS的框架結(jié)構(gòu) （1）UGIS具有多要素、多層次和分

10、布式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的特點。 （2）結(jié)合我國城市化和城市管理的具體情況，從長遠、整體和綜合的角度考慮，UGIS的框架結(jié)構(gòu)應該包括以下三層：基礎層 專題層 綜合層,1.4.4 城市地理信息系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)體系和硬件配置,UGIS的框架結(jié)構(gòu),1)基礎層，即基礎信息子系統(tǒng)，主要包括大比例尺(例如1：5001：2000)地形圖的地形要素，為所有專題子系統(tǒng)提供統(tǒng)一的空間定位基礎：這類數(shù)據(jù)應由市政府支撐建立，壟斷發(fā)行權(quán)，不準重復建設； 2)專題層，即公共基礎加專業(yè)信息形成的專題信息子系統(tǒng)，一般應首先發(fā)展城市土地、城市規(guī)劃、城市交通、市政建設等帶有專題基礎作用的子系統(tǒng); 3)綜合層，即最上層的城市綜合地理信息系統(tǒng)，從

11、開始建設地理信息系統(tǒng)之日起，理應對它有所考慮，但要等到基礎層和專題層建成之后，方能著手進行。綜合層對城市的綜合規(guī)劃、管理和決策有著重要意義。,UGIS框架結(jié)構(gòu),2、UGIS的硬、軟件配置,（1）我國目前的主要UGIS硬件包括：計算機(微機、工作站和服務器等)，輸入設備(數(shù)字化儀、掃描儀等)，輸出設備(普通繪圖儀、靜電和激光繪圖儀、圖形顯示裝置等)，數(shù)據(jù)存儲設備(硬盤、光盤、磁帶帆等)，多媒體設備和圖像處理設備等。 軟件主要包括：計算機操作系統(tǒng)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和程序語言，地理倍息系統(tǒng)基礎軟件，應用軟件，以及專題分析模型軟件和圖像處理軟件等。 網(wǎng)絡方面主要應考慮網(wǎng)絡類型、通信協(xié)議、傳輸介質(zhì)、互

12、聯(lián)設備、拓撲納構(gòu)、操作系統(tǒng)、管理系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)化布設等。,2、UGIS的硬、軟件配置,（2）在一些已經(jīng)開展和即將開展城市地理信息系統(tǒng)建設的城市，當前在硬、軟件配置方面存在的主要問題是： 1)先購設備，后作系統(tǒng)設計； 2)重視硬件，輕視軟件，忽視開發(fā)； 3)盲目追求高檔和先進設備，試圖“一步到位”，造成浪費； 4)缺乏整體和長遠考慮，給進一步發(fā)展造成困難。,2、UGIS的硬、軟件配置,（3）在配置硬、軟件時，應該慎重考慮以下幾方面的問題： 1)硬、軟件的選型和配置。 2)必須按先設計、后采購的順序配置設備。 3)微機、工作站、服務器和網(wǎng)絡的適當組合。 4)軟件系統(tǒng)配置的考慮。,與一般地理信息系統(tǒng)比較

13、而言,UGIS具有下面一些特征: 1)數(shù)據(jù)類型的多樣性和服務對象的多層性 2)精度高,現(xiàn)勢性強 3)模型化,智能化和多功能性 4)與辦公自動化的一體化 5)嚴格的層次結(jié)構(gòu)和高度統(tǒng)一的規(guī)范標準 6)強烈的實用化需求,1.4.5 城市地理信息系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng),1、UGIS在地理空間數(shù)據(jù)庫管理中的應用 2、UGIS的空間查詢和空間分析功能的應用 3、GIS的輸出功能在地圖制圖中的應用 4、運用UGIS系統(tǒng)，建立起專題信息系統(tǒng)和區(qū)域信息系統(tǒng) 5、UGIS與遙感圖像處理系統(tǒng)的結(jié)合與應用,1.4.6 國內(nèi)外在城市地理信息系統(tǒng)方面的應用研究,（1）UGIS最新發(fā)展趨勢 1、城市WebGIS 2、UGIS協(xié)助海量數(shù)據(jù)管理 3、高分辨率遙感與UGIS結(jié)合 4、三維UGIS與虛擬現(xiàn)實 5、無線通訊與UGIS,1.4.7 城市地理信息系統(tǒng)發(fā)展趨勢與面臨問題,1.4.7 城市地理信息系統(tǒng)發(fā)展趨勢與面臨問題,（2）UGIS在理論和技術(shù)上面臨的問題 1、框架結(jié)構(gòu)和建設順序 2、建設開發(fā)模式 3、標準化與規(guī)范化 4、硬、軟件配置 5、與辦