1. GIS的基本概念

1.1. GIS的定义

GIS，全称地理信息系统（Geographic Information System），是一种利用计算机技术对地理信息数据（与空间和地理有关的数据）进行采集、存储、管理、分析和可视化的技术系统。

GIS的核心是围绕地理信息进行全生命的处理过程，将地理信息以一定标准规范保存在空间数据库，并非零散的以文件形式存储。

1.2. GIS的组成

GIS主要包括四个部分：硬件、软件、数据和用户。

● 硬件是GIS运行的计算机及其相关设备；

● 软件是支持GIS运行的程序。国外：esri、mapinfo；国内：超图supermap、mapGIS

● 数据是GIS处理的地理信息，最核心最基础的，地理信息数据是地理信息系统的操作对象。

● 用户则是使用GIS的人或组织。

2. GIS能做什么

2.1. 数据管理

GIS可以有效地管理和存储地理信息数据，包括地图、卫星图像、空间数据等，提供数据的查询、更新、修改和删除等功能。

2.2. 可视化表达

GIS可以通过地图、图表、动画、三维模型等形式将地理信息可视化表达，使数据更加直观易懂。

2.3. 数据分析

GIS可以进行各种地理数据分析，如空间查询、缓冲区分析、叠置分析、网络分析等空间分析，这些分析能解决很多实际问题，帮助我们更好地理解和利用地理信息。

3. GIS的应用

GIS（地理信息系统）的应用领域非常广泛，涵盖了环境、城市规划、自然资源管理、交通、公共卫生、旅游等多个领域，同时也助力智慧城市发展。以下是一些具体的GIS应用领域，并催生出了很多我们现在常见的平台系统。

3.1. 城市规划和管理

GIS技术可以帮助城市规划者和管理者更好地了解城市的不同区域，例如人口分布、土地利用、交通流量和建筑物信息等，进行空间分析和模拟，优化城市空间布局和资源配置，有助于制定更有效的城市规划方案。GIS作为一种空间信息管理工具，可以在规划管理领域中帮助实现以下功能：

数据整合和共享：GIS可以整合来自不同部门、不同来源的数据，包括规划、土地、环境、经济等方面的数据到一张图上。通过数据整合和共享，可以实现不同部门之间的信息互通和协同工作，提高规划的效率和科学性。

空间分析和可视化：GIS具有强大的空间分析和可视化功能，可以帮助平台进行各种空间分析，如空间查询、地图统计、空间模拟、适宜性分析、缓冲区分析、叠加分析等。通过这些分析，可以更好地理解城市空间特征和变化趋势，或者是进行规划项目选址，为规划决策提供科学依据。

冲突检测和协调：在多规合一的背景下，不同规划之间可能会出现冲突。GIS可以通过空间分析和模拟等功能，检测和协调这些冲突，如土地利用冲突、交通规划冲突等。通过解决冲突，可以避免规划实施过程中的问题和矛盾。

方案设计和优化：结合三位模型数据，通过空间分析和模拟等功能，例如模拟定量计算日照、风环境、热工、噪音、舒适度等城乡规划的微环境生态指标，辅助评估不同规划方案的可行性和效果。通过比较不同方案，可以选出最优方案，提高规划的科学性和合理性。

3.2. 自然资源管理

GIS可以用于土地资源、水资源、森林资源等自然资源的管理和保护，提高资源利用效率，主要涉及以下几个方面：

自然资源调查与监测：GIS技术可以用于调查自然资源的分布、数量、质量等信息，并对其进行实时监测，以了解自然资源的变化情况，辅助管理者制定更有效的资源管理策略。

自然资源评价与规划：可以对自然资源进行评价，包括资源的质量、可持续性、开发价值等方面，为资源开发利用提供科学依据。同时，GIS也可以用于制定自然资源开发利用的规划方案。

自然资源保护与修复：用于监测自然资源的保护状况，发现资源受损的情况，并提供修复和恢复的建议。助于保护自然资源的生态平衡，维护生态系统的健康。

自然资源权属管理：用于管理自然资源的权属信息，包括土地、水、森林等资源的所有权、使用权、经营权等。助于解决自然资源权属纠纷，保障权益人的合法权益。

3.3. 环境保护和监测

GIS可以用于环境保护和监测，如空气质量监测、水污染监测等，帮助环境保护部门确定工业排放和废弃物的处理方法，并监测污染物的扩散情况，为环境保护提供决策支持。如下：

环境实时监测、评估和预测：可以用于实时监测环境状况和变化趋势，也可以进行环境影响评估、资源循环利用监测、水体质量、污染检测与扩散评估、大气质量、污染检测与扩散评估等。助于及时发现和解决环境问题，提高环境保护的效率和响应速度，可以更好地了解和预测环境状况和变化趋势，为环境保护工作提供科学依据。

危险物扩散的紧急反应：GIS可以用于危险物扩散的紧急反应，通过模拟和预测危险物的扩散趋势，制定相应的应急措施和疏散方案，减少人员伤亡和财产损失。

生态区域分析：用于自然保护区、自然保护地等生态区域分析，通过空间分析和可视化工具，了解生态区的分布和变化情况，制定相应的保护和管理措施。

3.4. 自然灾害防控

GIS可以用于应急管理和灾害防控，如地震、洪水等自然灾害的预测、预警和防控，还可以帮助公共卫生部门监测并追踪传染病，以及预测疾病暴发的可能性。

灾害监测和预警：可以用于实时监测灾害的发生和发展，通过空间分析和可视化工具，及时发现台风、地震等灾害的迹象和趋势，发出预警信息。预警信息可以通过各种渠道传递给相关部门和公众，以便采取必要的应对措施。

灾害风险评估：利用GIS可分析地理、气象、地质等数据，结合历史灾害事件和社会经济因素，可以评估不同地区的风险等级和灾害发生的可能性。评估结果可以为灾害防控提供决策依据，制定相应的减灾措施和应急预案。

灾害救援和恢复：GIS技术可以用于灾害救援和恢复工作，通过空间分析和可视化工具，了解灾区的地理环境和资源分布情况，合理分配救援资源和人员，提高救援效率。同时，GIS还可以用于灾后恢复工作的规划和实施，帮助重建受灾地区的基础设施和生活环境。

灾害模拟和预测：GIS技术可以用于灾害模拟和预测，通过建立数学模型和计算机仿真技术，模拟灾害的发生和发展过程，预测灾害的影响范围和后果。模拟结果可以为灾害防控提供科学依据，制定更有效的减灾策略和应急预案。

灾害管理信息化：GIS技术可以实现灾害管理信息化，通过整合各类灾害相关信息和数据，实现信息的共享和协同工作。信息化管理可以提高灾害防控工作的效率和响应速度，为决策者提供更全面的信息支持。

3.5. 智慧交通

在交通管理方面，GIS可以对道路交通情况进行实时监测，预测拥堵情况，制定更加科学的交通管控方案。

交通规划和管理：GIS技术可以用于交通规划和管理，通过空间分析和可视化工具，帮助规划者更好地理解交通需求和交通流情况，制定更有效的交通管理策略。例如，通过GIS可以模拟和预测交通流量和拥堵情况，优化交通信号灯的控制策略，提高交通流畅度和安全性。

智能交通系统：GIS可以用于构建智能交通系统，通过实时监测和处理交通信息，实现交通的智能化管理和调度。例如，通过GIS可以实时监测道路状况、车辆流量、事故情况等信息，为交通管理部门提供决策支持，提高交通管理效率。

公共交通优化：例如，通过GIS结合算法模型，分析客流分布和需求情况，实现交通流量模拟与预测，优化公交线路和班次，提高公共交通的服务质量，可以提高公共交通的效率和舒适度。

交通安全保障：GIS可以用于交通安全保障，通过空间分析和可视化工具，帮助管理部门更好地了解道路状况和交通流情况，预测和预防交通事故的发生。例如，通过GIS可以分析道路安全风险点，制定针对性的安全措施和管理策略。

应急救援管理：GIS可以用于应急救援管理，通过实时监测和处理交通信息，快速响应和处理交通事故和其他紧急事件，助于交通事件的应急疏导。例如，通过GIS可以快速定位事故地点，协调救援资源和力量，提高应急救援的效率和成功率。

3.6.军工

GIS在军工领域的应用主要体现在军事地理信息服务、沙盘推演等方面。

军事地理信息服务：主要是利用GIS对地理信息进行收集、处理、分析和可视化，为军事行动提供精确的地理信息支持。例如，在海湾战争期间，美国国防制图局在工作站上建立了GIS与遥感的集成系统，利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。

沙盘推演：通过使用GIS，可以构建三维的战场环境模型，并在此基础上进行沙盘推演。参与者可以在计算机上模拟作战过程，进行策略制定、决策和团队协作等方面的训练。这种沙盘推演方式具有高度的灵活性和可操作性，可以根据需要调整战场环境、改变敌方部署和调整作战计划等。同时，利用GIS还可以进行战场态势感知、情报分析和模拟实验等方面的应用，为军事决策提供更加科学和可靠的支持。