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1、,主讲：叶高峰 中国地质大学（北京） 地球物理与信息技术学院,课程性质：系定选修课 学时数及安排：总48学时，讲课32学时，上机16学时 考核方式：考试 答疑地点：教五-207B 联系方式：82322298（O），13911483734 (紧急邮件),GIS技术与应用课程介绍,参考书： 地理信息系统导论，陈述彭等，科学出版社，1999 地理信息系统导论，Kang-tsung Chang著，陈健飞等译，科学出版社，2003,GIS,Geographical Information System,地理信息系统,第一讲 地理信息系统导论,地理信息系统导论,学习目标： 理解GIS的相关概念，说明GIS
2、和相关学科的关系 掌握GIS的特点、类型与组成 了解GIS的基本功能和用途 了解GIS的发展概况 重点：GIS的基本概念、组成及功用,地理信息系统导论,信息革命的影响，要求地理学要顺应时代的要求，跟上时代的步伐，地理学要高度现代化。计算机技术、自动化技术等的发展为GIS的形成奠定了坚实的基础；地理信息系统脱胎于地图，它们都是地理信息的载体，具有存贮、分析和显示地理信息的功能。计算机制图技术的发展对GIS的产生起了有力的促进作用；海量资源信息，客观上需要GIS为之服务；由于社会的进步，人类开始觉悟到对于自然资源的利用，不能是简单的掠夺，而应当合理的管理利用，并且把开发和保护相结合。对自然资源应采
3、取科学的管理，进行定量分析和预测，从而为宏观科学决策提供依据，这些为GIS的产生提供了应用基础。 基于以上社会经济与技术发展的历史背景和原因，地理信息系统于60年代中期开始形成并逐渐发展起来。,第一节 地理信息系统的产生,基本概念,信息的特点,数据与信息的区别,第二节 地理信息系统的基本概念,数据是客观事物的属性、数量、位置及其相互关系等的抽象表示，随载荷它的物理设备的形式而改变。 信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据、消息中所包含的意义。它不随载体的物理形式的改变而改变。,(1)信息的客观性 (2)信息的适用性 (3)信息的传输性 (4)信息的共享性,信息的特点：,数据与
4、信息是不可分离的，数据是信息的表达，信息是数据的内涵。数据本身并没有意义数据只有对实体行为产生影响时才成为信息,数据与信息的关系,基本概念,地理信息的特征,地图与地理信息的关系,地理信息是指表示地理环境诸要素的数量、质量、分布特征及其相互联系和变化规律的数字、文字、图象和图形等的总称。 地图是将地理环境诸要素按照一定的数学法则，运用符号系统并经过制图综合缩绘于平面上的图形，以传递各种自然和社会现象的数量与质量的空间分布和联系以及随时间的发展变化。,基本概念,(1)属于空间信息 (2)具有多维结构的特征 (3)时序特征十分明显,地理信息的特征,1. 地图是地理信息载体 2. 地图是地理信息的传统
5、数据源 3. 地图是GIS的查询与分析 结果的表示方法,地图与地理信息的关系,地理系统是一个多层次的巨系统，它具有多层次的结构和泛目标的功能，需要多学科的知识结构和多种形式技术体系的支持。地理系统是认识地理圈的事物、现象和发生发展过程，理解物质迁移与能量转换内外循环的规律，认识地理规律、掌握地理信息，以调控资源与环境为目的的逻辑思维过程。 地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说，地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。 地理系统是地理信
6、息系统的科学依据；地理信息系统是研究地理系统的科学技术保证。,地理信息系统的分类,地理信息系统的功能,地理信息系统的应用,第三节 地理信息系统的特点和功能,地理信息系统的特点,公共的地理定位基础； 2. 具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力 3. 系统以分析模型驱动，具有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息； 4. 以地理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统。,一、地理信息系统的特点,二、地理信息系统的分类,数据输入、存贮和编辑 操作运算 数据查询和检索 应用分析 图形显示和结果输出 数据更新,三、地理信息系统的功能,四、地理信息系统的应用
7、,1. 统计与量算； 2. 规划与管理； 3. 预测与监测； 4. 辅助决策。,第四节 地理信息系统的组成,数据输入,数据存储,信息输入,系统操作,系统支持,地理分析,硬件系统,地理数据,软件系统,地 理 数 据 库,用户,一、GIS 的 硬 件 系统,计算机主机,二、GIS的软件系统,应用分析软件,三、地理数据,四、用 户,系统组织、管理、维护和数据更新、应用程序开发、信息提取、地理决策,一、研究内容,第五节 地理信息系统的研究内容,概念、定义、内涵 构成、特点、功能和任务 理论体系 发展历史及发展趋势,一、研究内容,第五节 地理信息系统的研究内容,硬件配置 数据结构与表示 输入输出系统 地
8、理数据管理 用户界面 GIS工具软件研制,一、研究内容,第五节 地理信息系统的研究内容,应用系统设计 数据采集与校验 专题分析模型 3S结合 地学专家系统,二 相关学科树,空间数据输入 属性数据管理 数据显示 数据探查 数据分析 GIS建模,第六节 GIS操作,空间数据输入,数据进入：使用已有数据，创建新数据 数据编辑 投影和投影变换 几何变换,属性数据管理,数据进入和核实 数据库管理,数据显示,地图和图、表的应用,数据探查,属性数据查询 空间数据查询 地理可视化,数据分析,矢量数据分析：缓冲、叠加、距离测量、地图操作 栅格数据分析：局域、邻域、分区、全局 地形制图和分析 空间插值：全局、局域
9、 基于局域的分析 网络分析,GIS建模,二值模型 指数模型 回归模型 过程模型,1.起步阶段（60年代），注重空间数据的地学处理。 1963年，加拿大测量学家R. T. Tomlinson首先提出GIS 这一术语，建立加拿大地理信息系统（CGIS）； 1969年，ESRI （环境系统研究所）建立； 1969年， Intergraph公司建立。 2.发展阶段（70年代），注重空间地理信息的管理，受到 政府部门、商业公司和大学的普遍重视。 1978年，ERDAS成立。,一、地理信息系统的发展概况,第七节 GIS发展趋势,3.推广应用阶段（80年代），注重空间决策支持分析。 1981年，ESRI A
10、RC/INFO GIS发布； 1985年，GPS成为可运行系统； 1986年，MapInfo建立； 1986年，SPOT卫星首次发射； 1987年，地理信息系统的国际杂志出版； 1988年，美国人口调查局第一次公开发布TIGER； 1988年，GIS World 首次发行； 1989年，Intergraph 发布MGE；,4.用户时代（90年代后）, 注重GIS社会应用与服务， GIS技术迅猛发展。 控件式GIS成为GISTools的发展方向; WebGIS蓬勃发展; 三维GIS崭露头角。 5.国外主流GIS软件 ARC/INFO（ArcView、ArcObject、ArcIMS） GENAM
11、AP MGE（Modular GIS Environment）（GeoMedia） MapInfo（Mapinfo Proserver、MapX、MapXtreme、 SpatialWare） ERDAS,二、我国GIS的发展 1.准备阶段（70年代） 2.试验阶段（80年代） 3.全面发展阶段（90年代） 4.国产主流GIS软件 GeoStar MapGIS SuperMap CityStar,(1)GIS与遥感和全球定位系统进一步结合，构成地理学 日趋完善的技术体系； (2)空间数据结构与数据管理的研究更加深入； (3)GIS应用模型开发日趋加强； (4)GIS智能化； (5)GIS网络化； (6)三维GIS的研究不断深入； (7)宏观与微观应用进一步加强，并形成新的产业。,三、地理信息系统的发展趋势,
