测绘学概论第七讲地理信息系统方案

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1、Geographic Information System,什么是GIS GIS的构成 GIS能干什么 GIS的发展,什么是GIS,一、数据与信息 1.信息 2.数据 3.信息与数据的关系,定义：信息是现实世界在人们头脑中的反映。它以文字、数据、符号、声音、图像等形式记录 下来，进行传递和处理,为人们的生产，建设，管理等提供依据。 特性： 1）客观性：任何信息都是与客观事实相联系的，这是信息的正确性和精确度的保证； 2）适用性：问题不同，影响因素不同，需要的信息种类是不同的。所建立的信息系统的 明确目的性所决定了信息的适用性； 3）传输性：信息可在信息发送者和接受者之间进行传输信息的传输网络，

2、被形象地称为 “信息高速公路”。 4）共享性：信息与实物不同，信息可传输给多个用户，为用户共享，而其本身并无损 失，这为信息的并发应用提供可能性。,定义：指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、声音、图像等符号。 特性：数据是对客观现象的表示，是用以载荷信息的物理符号，数据本身并没有意义。 数据的格式往往和具体的计算机系统有关，随载荷它的物理设备的形式而改变。,数据是信息的表达、载体，信息是数据的内涵，是形与质的关系。 只有数据对实体行为产生影响才成为信息，数据只有经过解释才有意义，成为信息。 信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开信息系统的各个组成和阶段而独立存在； 而

3、数据的格式往往与计算机系统有关，并随载荷它的物理设备的形式而改变。,二、地理信息与地学信息 1.地理信息 2.地学信息 3.地理信息与地学信息的区别,定义：是指与研究对象的空间地理分布有关的信息,它表示地理系统诸要素的数量、质量、分 布特征，相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。 特性： 1）地域性：地理信息属于空间信息，位置的识别与数据相联系，它的这种定位特征是通过 公共的地理基础来体现的。这是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志； 2）多维结构：在二维空间编码基础上，实现多专题的第三维信息结构的组合，为地理系统 多层次的分析和信息的传输与筛选提供方便。 3）时序特征：时空的动态变化

4、引起地理信息的属性数据或空间数据的变化。 可以按时间尺度将地理信息划分为超短期的（如台风、地震）、 短期的（如江河洪水、秋季低温） 中期的（如土地利用、作物估产） 长期的（如城市化、水土流失） 超长期的（如地壳变动、气候变化） 实时的GIS系统要求能及时采集和更新地理信息，使得地理信息具有现势性。,定义：指与人类居住的地球有关的信息都是地学信息 特性：具有无限性、多样性、灵活性等特点 地学信息是人们深入认识地球系统、合理开发资源、净化能源、保护环境的前提和保证。,地理信息与地学信息的区别主要在于信息源的范围不同 地理信息的信息源是地球表面的岩石圈、水圈、大气圈和人类活动等； 地学信息所表示的信

5、息范围更广泛，不仅来自地表，还包括地下、大气层甚至宇宙空间。,什么是GIS,三、信息系统与地理信息系统 1.信息系统（Information System, IS） 2.地理信息系统 3.地理信息与其他系统之间的区别与联系,系统： 由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成，能完成特定功能的有机整体。 信息系统： 能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系 统。具有采集、管理、分析和表达数据的能力。 类型： a. 事务处理系统、管理信息系统 b. 决策支持系统 c. 人工智能、专家系统,定义： 1）美国学者Parker认为“GIS是一种存贮、分析和显示空间与非空间数据

6、的信息技术”。 2）加拿大的Roger Tomlinson认为“GIS是全方位分析和操作地理数据的数字系统”。 3）Goodchild把GIS定义为“采集、存贮、管理、分析和显示有关地理现象信息的综合系统”。 4）Burrough认为“GIS是属于从现实世界中采集、存储、提取、转换和显示空间数据的一组有 力的工具”。 5）俄罗斯学者定义为“一种解决各种复杂的地理相关问题，以及具有内部联系的工具集合”。 6）美国国家地理信息与分析中心给出的定义：“GIS为了获取、存储、检索、分析和显示空 间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统”。 7）英国教育部认为：“GIS是一种获取、存储、检索、操作、分

7、析和显示地球空间数据的计 算机系统”。 8）FICCDC认为 “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”,理解：地理信息系统的定义是由两个部分组成的。 一方面，地理信息系统是一门学科，是描述、处理、存储、分析和输出空间信息的理论 和方法的一门新兴的交叉学科； 另一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以地理空间数据库为基础，采用地理模型 分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服 务的计算机技术系统。 地理信息系统具有以下三个方面的特征： 第一，具有采集、管理、分析

8、和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性； 第二，由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的 地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务； 第三，计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征，因而使得地理信息系统能以快 速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。,什么是GIS,地理信息系统与其他系统之间的区别 1）.GIS与IS之间的关系 从操作、管理的信息种类的不同，信息系统分为一般管理信息系统(MIS)和空间信息系统( SIS),什么是GIS,地理信息系统与其他系统之间的区别 1）.GIS与IS之间的关系 从操作、管理的

9、信息种类的不同，信息系统分为一般管理信息系统(MIS)和空间信息系统( SIS),什么是GIS,地理信息系统与其他系统之间的区别 2）.GIS与一般MIS的区别 GIS对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用； GIS的处理对象是有关的地理分布数据，也就是空间数据 一般MIS（数据库系统）侧重于非图形数据（属性数据）的优化存储与查询。,什么是GIS,地理信息系统与其他系统之间的区别 3）.GIS与CAD/CAM的区别 管理了图形数据和非空间属性数据的系统不一定是GIS，如CAD、CAM,什么是GIS,什么是GIS GIS的构成 GIS能干什么 GIS的发展,一、GIS的构成 一个实用的GIS系

10、统，要支持对空间数据的采集、 管理、处理、分析、建模和显示等功能，其基本 组成一般包括以下五个主要部分：,应用人员，GIS服务的对象，分为一般用户和从事建 立、维护、管理和更新的高级用户 软系统件，支持数据采集、存储、加工、回答用户问 题的计算机程序系统 硬件系统，各种设备-物质基础 数 据，系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础 应用模型，解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术 产生社会经济效益的关键所在,GIS的构成,二、系统硬件基本配置,GIS的构成,二、系统硬件应用模式,单机模式： 由基本外设、处理设备和输出设备构成 适用于小型GIS建设 数据传输与资源共享不方便,GIS的构成,二

11、、系统硬件应用模式,局域网模式 部门或单位内部GIS建设 专线连接 资源共享较方便,GIS的构成,二、系统硬件应用模式,广域网模式 用户分布地域广泛，不适合专线连接 公共通讯连接 资源共享方便 局部范围为局域网，通过若干通道与广域网连接,GIS的构成,二、系统软件软件结构,GIS的构成,二、系统软件操作系统 操作系统主要是计算机的操作系统以及各种标准外设的驱动软件， 目前流行的有DOS、Windows98/NT/2000/XP、UNIX等。 操作系统关系到GIS软件和开发语言使用的有效性， 是GIS软硬件环境的重要组成部分。,GIS的构成,二、系统软件基础软件 数据库软件，用来管理空间数据(包

12、括图形数据和属性数据) 流行数据库软件主要有Oracle、Sybase、Informix、DB2、SQL Server、Ingress等。 目前GIS软件中采用商用数据库管理属性数据，一个有发展前景的模型是面向对象 数据模型，可实现图形和属性数据的联合管理。 Oracle、Informix、Ingress等关系数据库管理软件都相继增加了空间数据类型。 ESRI公司的SDE(Spatial Database Engine)是基于关系数据库的空间数据管理平台。 图形平台，某些GIS软件中图形处理平台 如AutoDesk公司开发的基于AutoCAD的AutoMap GIS软件、 Intergraph

13、公司的基于MicroStation的MGE GIS软件,GIS的构成,二、系统软件GIS软件,GIS的构成,二、系统软件GIS软件类型,专业GIS（Professional GIS） 桌面GIS（Desktop GIS） 手持GIS（Hand-Held GIS） 组件GIS（Component GIS） GIS Viewer 网络GIS（Internet GIS） 其它（基于CAD的GIS）,GIS的构成,三、空间数据,空间数据是指描述地球表层一定范围内的地理 事物及其关系的数据,又称地理数据。 是GIS的操作对象，是地理信息的载体， 是系统应用的基础 空间数据特征：几何、属性、时间数据； 空

14、间数据组织：矢量结构、栅格结构； 空间数据管理： 几何数据文件 属性数据关系数据库,GIS的构成,四、应用人员,GIS的开发是以人为本的系统工程 业务素质与专业知识是GIS工程及应用成功的关键 不但对GIS的技术和功能有足够的了解，而且要具备组织管理的能力 技术培训、硬件维护与更新、系统升级、数据更新、文档管理、数据共享建设等。,GIS的构成,四、应用人员,GIS的构成,五、应用模型 应用模型是 客观世界中相应系统经由观念 世界到信息世界的映射，反映了人类对 客观世界利用改造的能动作用 并且是GIS技术产生社会经济效益的 关键所在，也是GIS生命力的重要 保证，因此在GIS技术中占有十分 重要

15、的地位,GIS的构成,什么是GIS GIS的构成 GIS能干什么 GIS的发展,一、GIS功能概述 GIS的核心问题可归纳为五个方面内容：位置、条件、变化趋势、模式和模型,1）位置（Locations） 即在某个特定的位置有什么。 首先，必须定义某个物体或地区信息的具体位置，常用的定义方法有： 通过各种交互手段确定位置，或者直接输入一个坐标； 其次，指定了目标或区域的位置后，可以获得预期的结果以及其所有或部分特 性，例如当前地块所有者、地址、土地利用情况、估价等。,2）条件（Conditions）即什么地方有满足某些条件的东西。 首先，可以用下列方式指定一组条件，如： 从预定义的可选项中进行选

16、取； 填写逻辑表达式； 在终端上交互地填写表格。 其次，指定条件后，可以获得满足指定条件的所有对象的列表，如： 在屏幕上以高亮度显示满足指定条件的所有特征。,3）变化趋势（Trends）综合现有数据，以识别已经发生或正在发生变化的地理现象 首先，确定趋势，当然趋势的确定并不能保证每次都正确，一旦掌握了一个特 定的数据集，要确定趋势可能要依赖假设条件、个人推测、观测现象或 证据报道等 其次，针对该趋势，可通过对数据的分析，对该趋势加以确认或否定。地理信 息系统可使用户快速获得定量数据以及说明该趋势的附图等。,4）模式（Patterns）分析与已经发生或正在发生事件有关的因素。 首先，确定模式，模式的确定通常需要长期的观察、熟悉现有数据、了解数据 间的潜在关系。 其次，模式确定后，可获得一份报告，说明该事件发生在何时何地、显示事件 发生的系列图件。,5）模型（Models）该类问题的解决需要建立新的数据关系以产生解决方案。 首先，建立模型，如选择标准、检验方法等。 其次，建立了一个或多个模型后，能产