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什么是GIS
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物质世界中的任何地物都被牢牢地打上了时空的烙印。人们的生产和生活中百分之八十以上的信息和地理空间位置有关。地理信息系统（ Geographic Information System, 简称 GIS ）作为获取、处理、管理和分析地理空间数据的重要工具、技术和学科，近年来得到了广泛关注和迅猛发展。
从技术和应用的角度， GIS 是解决空间问题的工具、方法和技术；从学科的角度， GIS 是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科，具有独立的学科体系； 从功能上， GIS 具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能；从系统学的角度， GIS 具有一定结构和功能，是一个完整的系统。
简而言之， GIS 是一个基于数据库管理系统（ DBMS ）的管理空间对象的信息系统，以地理空间数据为操作对象是地理信息系统与其它信息系统的根本区别。
GIS 的组成部分
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从应用的角度，地理信息系统由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成。硬件和软件为地理信息系统建设提供环境；数据是GIS的重要内容；方法为GIS建设提供解决方案；人员是系统建设中的关键和能动性因素，直接影响和协调其它几个组成部分。
硬件主要包括计算机和网络设备，存储设备，数据输入，显示和输出的外围设备等等。
软件主要包括以下几类：操作系统软件 、数据库管理软件 、系统开发软件 、GIS 软件，等等。 GIS软件的选型，直接影响其它软件的选择，影响系统解决方案，也影响着系统建设周期和效益。
数据是GIS的重要内容，也是GIS系统的灵魂和生命。数据组织和处理是GIS应用系统建设中的关键环节，涉及许多问题：
——应该选择何种（或哪些）比例尺的数据？
——已有数据现势性如何？
——数据精度是否能满足要求？
——数据格式是否能被已有的GIS软件集成？
——应采用何种方法进行处理和集成？
——采用何种方法进行数据的更新和维护，等等。
方法指系统需要采用何种技术路线，采用何种解决方案来实现系统目标。方法的采用会直接影响系统性能，影响系统的可用性和可维护性。
人是GIS系统的能动部分。人员的技术水平和组织管理能力是决定系统建设成败的重要因素。系统人员按不同分工有项目经理、项目开发人员、项目数据人员、系统文档撰写和系统测试人员等。各个部分齐心协力、分工协作是GIS系统成功建设的重要保证。
GIS应用系统建设需要从以上五个方面着手。
GIS 的应用领域
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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、商业金融等几乎所有领域。
以下地理信息系统的应用领域分别回答了在各自领域内的作用
◆ 资源管理 (Resource Management)
主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场)分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题。
◆ 资源配置 (Resource Configuration)
在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。
◆ 城市规划和管理 (Urban Planning and Management)
空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。例如，在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。
◆ 土地信息系统和地籍管理 (Land Information System and Cadastral Applicaiton)
土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。
◆ 生态、环境管理与模拟 (Environmental Management and Modeling)
区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。
◆ 应急响应 (Emergency Response)
解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。
◆ 地学研究与应用 (Application in GeoScience)
地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成。
◆ 商业与市场 (Business and Marketing)
商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商场的建立如果不考虑其他商场的分布、待建区周围居民区的分布和人数，建成之后就可能无法达到预期的市场和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构(年 龄构成、性别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑。地理信息系统的空间分析和数据库功能可以解决这些问题。房地产开发和销售过程中也可以利用GIS功能进行决策和分析。
◆ 基础设施管理 (Facilities Management)
城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、 电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。
◆ 选址分析 (Site Selecting Analysis)
根据区域地理环境的特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，是GIS的一个典型应用领域，充分体现了GIS的空间分析功能。
◆ 网络分析 (Newwork System Analysis)
建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型，研究交通流量、进行交通规则、处理地下管线突发事件(爆管、断路)等应急处理。 警务和医疗救护的路径优选、车辆导航等也是GIS网络分析应用的实例。
◆ 可视化应用 (Visualization Application)
以数字地形模型为基础，建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的三维可视化模型，实现多角度浏览，可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型工程管理和仿真、旅游等领域。
◆ 分布式地理信息应用 (Distributed Geographic Information Application)
随着网络和Internet技术的发展，运行于Intranet或Internet环境下的地理信息系统应用类型，其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享，以及远程空间导航等。
地理信息系统(GIS)，它与全球定位系统(GPS)及遥感图象处理系统(RS)合称为3S技术，是信息化和数字化的重要手段，也是目前应用领域最为广泛的技术之一。
地理信息系统是通过综合使用数字化图像和高级数据库技术，使用户摆脱纸质“文字”、“地图”限制而存储、应用信息的系统。“数字地球”是21世纪知识战略的制高点，是计算机与网络、地球信息、遥感遥测、卫星定位及仿真虚拟技术的结合与深化，这一战略将支持国家整体的可持续发展。地理信息系统作为“数字地球”的骨架支撑技术之一，关系到国民经济建设、社会发展和国家安全。
以下简要介绍地理信息系统的一些主要应用方面：
一、测绘与地图制图：
地理信息系统技术源于机助制图。地理信息系统（GIS）技术与遥感（RS）、全球定位系统（GPS）技术在测绘界的广泛应用，为测绘与地图制图带来了一场革命性的变化。集中体现在：地图数据获取与成图的技术流程发生的根本的改变；地图的成图周期大大缩短；地图成图精度大幅度提高；地图的品种大大丰富。数字地图、网络地图、电子地图等一批崭新的地图形式为广大用户带来了巨大的应用便利。测绘与地图制图进入了一个崭新的时代。
二、资源管理：
资源清查是地理信息系统最基本的职能，这时系统的主要任务是将各种来源的数据汇集在一起，并通过系统的统计和覆盖分析功能，按多种边界和属性条件，提供区域多种条件组合形式的资源统计和进行原始数据的快速再现。以土地利用类型为例，可以输出不同土地利用类型的分布和面积，按不同高程带划分的土地利用类型，不同坡度区内的土地利用现状，以及不同时期的土地利用变化等，为资源的合理利用、开发和科学管理提供依据。再如，美国资源部和威斯康星州合作建立了以治理土壤侵蚀为主要目的的多用途专用的土地GIS。该系统通过收集耕地面积、湿地分布面积、季节性洪水覆盖面积、土壤类型、专题图件信息、卫星遥感数据等信息，建立了潜在威斯康星地区的土壤侵蚀模型，据此，探讨了土壤恶化的机理，提出了合理的改良土壤方案，达到对土壤资源保护的目的。
三、城乡规划：
城市与区域规划中要处理许多不同性质和不同特点的问题，它涉及资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金融等多个地理变量和大量数据。地理信息系统的数据库管理有利于将这些数据信息归并到统一系统中，最后进行城市与区域多目标的开发和规划，包括城镇总体规划、城市建设用地适宜性评价、环境质量评价、道路交通规划、公共设施配置，以及城市环境的动态监测等。这些规划功能的实现，是以地理信息系统的空间搜索方法、多种信息的叠加处理和一系列分析软件(回归分析、投入产出计算、模糊加权评价、0-l规划模型、系统动力学模型等)加以保证的。我国大城市数量居于世界前列，根据加快中心城市的规划建设，加强城市建设决策科学化的要求，利用地理信息系统作为城市规划、管理和分析的工具，具有十分重要的意义。例如：北京某测绘部门以北京市大比例尺地形图为基础图形数据，在此基础上综合叠加地下及地面的八大类管线(包括上水、污水、电力、通讯、燃气、工程管线)以及测量控制网，规划路等基础测绘信息，形成一个测绘数据的城市地下管线信息系统。从而实现了对地下管线信息的全面的现代化管理。为城市规划设计与管理部门、市政工程设计与管理部门、城市交通部门与道路建设部门等提供地下管线及其它测绘部门的查询服务。
四、灾害监测：
利用地理信息系统，借助遥感遥测的数据，可以有效地用于森林火灾的预测预报、洪水灾情监测和洪水淹没损失的估算，为救灾抢险和防洪决策提供及时准确的信息。1994年的美国洛杉机大地震，就是利用ARC／INFO进行灾后应急响应决策支持，成为大都市利用GIS技术建立防震减灾系统的成功范例。通过对横滨大地震的震后影响作出评估，建立各类数字地图库，如地质、断层、倒塌建筑等图库。把各类图层进行叠加分析得出对应急有价值的信息，该系统的建成使有关机构可以对象神户一样的大都市大地震作出快速响应，最大程度地减少伤亡和损失。再如，据我国大兴安岭地区的研究，通过普查分析森林火灾实况，统计分析十几万个气象数据，从中筛选出气温、风速、降水、温度等气象要素、春秋两季植被生长情况和积雪覆盖程度等14个因子，用模糊数学方法建立数学模型，建立微机信息系统的多因子的综合指标森林火险预报方法，对预报火险等级的准确率可达73%以上。
五、环境保护：
利用GIS技术建立城市环境监测、分析及预报信息系统；为实现环境监测与管理的科学化自动化提供最基本的条件；在区域环境质量现状评价过程中，利用GIS技术的辅助，实现对整个区域的环境质量进行客观地、全面地评价，以反映出区域中受污染的程度以及空间分布状态；在野生动植物保护中的应用，世界野生动物基金会采用GIS空间分析功能，帮助世界最大的猫科动物改变它目前濒于灭种的境地。都取得了很好的应用效果。
六、国防：
现代战争的一个基本特点就是"三S"技术被广泛地运用到从战略构思到战术安排的各个环节。它往往在一定程度上决定了战争的成败。如海湾战争期间，美国国防制图局为战争的需要在工作站上建立了GIS与遥感的集成系统，它能用自动影像匹配和自动目标识别技术，处理卫星和高空侦察机实时获得的战场数字影像，及时地将反映战场现状的正射影影像叠加到数字地图上，数据直接传送到海湾前线指挥部和五角大楼，为军事决策提供24小时的实时服务。
七、宏观决策支持：
地理信息系统利用拥有的数据库，通过一系列决策模型的构建和比较分析，为国家宏观决策提供依据。例如系统支持下的土地承载力的研究，可以解决土地资源与人口容量的规划。我国在三峡地区研究中，通过利用地理信息系统和机助制图的方法，建立环境监测系统，为三峡宏观决策提供了建库前后环境变化的数量、速度和演变趋势等可靠的数据。
总之，地理信息系统正越来越成为国民经济各有关领域必不可少的应用工具，相信它的不断成熟与完善将为社会的进步与发展作出更大的贡献。
以城市为基础，对城市各类基础设施数据以更加多样化形式进行可视化展示。将 GIS 数据和云计算、大数据、物联网等技术相结合，构建真正的数字经济，数字城市，数字中国。
通过可视化分析技术，对城市的规划、布局、分析和决策提供技术支撑，推进城市数字化转换和建设。
贴合题主问的智慧城市与数字城市发展， 我想 Hightopo的大数据运营中心 IOC —— Web GIS 地图应用案例应该是最贴合的案例了。
智慧城市智能运营中心（IOC）案例以厦门为基点，IOC 智慧城市智能运营中心大屏结合 GIS 地图，以城市地图为背景，辅以左右两侧 2D 面板进行展示。分别从城市综合、生态文明、社会治理、文化旅游四个方面对整座城市进行运营整合，全方位掌控城市运行状况，及时做出运营策略调整。
IOC 智慧城市智能运行中心以数字城市基础设施、通过数据汇聚和分析，结合 GIS 地图的可视化展现形式，以生态化的服务为运营模式，利用“实时、全样、精准”的城市数据建立全程在线、全域覆盖、实时反馈的“城市运行态势地图”，从而快速有效的感知、预警、调度、处置全市网络安全风险，提高管理决策的科学性和精准性，提升管理效率和应急响应能力，助力城市的数字化转型和数字经济发展。
HT for Web GIS 意在颠覆传统的 GIS 系统的开发，让 2D GIS 系统和 3D GIS 系统的开发变得更加便捷，数据更加直观，展现更加多样化。支持对不同地图瓦片服务或数据、航拍倾斜摄影实景的 3DTiles 格式数据以及城市建筑群等不同的 GIS 数据的加载。
同时，结合 HT 数据面板、BIM 数据轻量化、三维视频融合以及 2D 和 3D 的无缝融合等技术优势，在 GIS 系统中对海量的 POI 数据、交通流量数据、规划数据，现状数据等进行多样化的可视化展示。
三维GIS技术是目前GIS科学发展的主流趋势之一。与传统的二维GIS相比,三维GIS将地理空间现象以立体造型展现给用户,表达了对象的空间位置关系,并能够进行三维空间分析和操作,给用户带来了更真实的感受。
在大数据的动荡年代，地理信息包含更多，更广泛地应用于各行各业的大量数据。测绘院郑州市每年通过收集和更新GIS数据，通过信息处理，从纷繁复杂的数字标牌，纸质地图，电子地图，信息平台等产品，为城市规划，城市管理和人民生活的发展提供了无处不在，时间和空间的便捷，高效的信息化平台。
“电子地图”云平台，城市信息网络建设
基于云计算，为政府，企业和公众开放的时空信息服务云平台，城乡规划，国土部门多，市政建设，公共交通，公安消防提供的资源的其他技术支持准确，实时的，移动时空信息的服务。目前，该类型的应用的政府版本已66。
郑州市消防局根据智慧消防地理信息系统的发展平台。接到火灾发生后，警方随即只需输入字母表火的第一个字母的地址，火就能在地图上标出的位置。用于密集交通，系统可以自动地到达最近的路径规划的网站。高层建筑火灾的事件，但也提供了构建三维模型，为消防指挥部署。郑州市气象局为依托，台风，暴雨，雷电等多种灾害风险地图信息系统的平台上，区域天气预报成精灾害预警。风险提示从过去一个小区的区域内，现在罚款的对象。
除了实时的空气质量和交通公众查询，旅客体验全方位的信息来控制生活的智慧，也看到郑州市的历史变迁。点击网站上的图像浏览地图部分，可以看到1948年，1979年和2013年郑州精确航拍图像。如果输入地名，就可以在地图上找到它的坐标，按位置和三年比较历史的同一图像的状态，会欣赏这个城市的变化和发展。
“建筑三维信息平台”立体视觉辅助规划决策
传统的城市规划大多采用二维的方式进行准备，随着时代的发展，城市公共空间环境质量要求越来越高，布局，历史和建筑群的文化保护，我们需要的是立体城市设计，它必须具有内置环境作为一个平台的角度决定的状态。根据由郑州市建设工程开发的数据映射地理信息应运而生的规划三维信息平台和设计提供了一个三维的虚拟现实环境。
该应用程序的开放式平台，鼠标的点击，一座座高楼大厦拔地而起，一片片绿色的公园映入眼帘，逼真的画面现状让人感觉身临其境。绘制图纸数据平面计划类型可以转化为三维场景表现直观地浏览可用的建筑空间和布局分析是否合理，是否适当的建筑高度，建筑作风正派。
[名词解释]
地理信息是地理数据和地理意义的表达内在的，与相关物质，质量，性质，分销和经常接触的数字，文字，图像和图形大致的地理环境因素的数量.......
金鹏信息网格化软件
一.GIS使城市规划更加直观和理性:
一般绘图软件图形能力强但相对属性数据的管理能力较弱，地理信息系统具有空间数据与属性数据，弥补了城市规划纯图形、纯文字的缺陷而使空间数据的图形表现和属性数据的空间分析有了很大的提高。
利用城市小比例尺地形图建立的图形信息系统对城市整体或分区域建立空间模型，并通过GIS数据库中对应的相关信息如道路、建筑、人口、公共设施等进行查询，为城市总体规划编制提供直观而理性的规划工具。
二.GIS对规划数据的存储管理与分析功能:利用GIS技术的海量存储数据和强大的图形操作功能对土地管理实现集成化可以即时方便地了解城市土地利用状况及土地权属界线等信息,使城市规划用地更具科学性和透明性给城市土地利用的合理使用以强大支持。
GIS支持多种表现形式的空间数据,提供良好的数据维护更新能力,以及查询、叠合、分类、网络、邻近、数字高程模型等空间信息查询与分析的能力,对于城市规划的空间分析理性化有重要意义。
三.GIS对城市规划辅助决策的作用
:GIS对空间信息具有强大的分析功能,可以辅助规划师更好地通过对规划方案的模拟、规划方案的选择、规划方案的评估等进行规划决策。例如我们可以利用GIS迅速有效管理空间数据进行空间可视化分析,以此可以确定商业中心位置和进行潜在市场的分析,寻找商业地域规律等等。
GIS由于数据更新的快捷性空间分析的实时性,对城市规划的动态调整提供了良好的技术支持。借助GIS的作用可以对城市规划的实施进行监督和反馈迅速的根据实施状况对规划方案进行调整。
