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1、新编地图学教程,电子教案,第 9 章 地理信息系统与地图,第9章 地理信息系统与地图,1 地理信息系统概述 2 地理信息系统的功能与软件产品 3 GIS的空间分析 4 GIS应用与地图分析,地理信息系统（Geographic Information System,简称GIS），是一种专业的信息系统，它的对象是那些具有空间属性特征的地理信息。地理信息系统与地图学有密切联系：地理信息系统脱胎于地图，并在机助制图基础上发展起来；图形处理是地理信息系统的重要内容；地图是地理信息系统中主要的空间数据来源，也是它最终输出的一种主要形式。地图是地理信息系统的主要支撑。,1 地理信息系统概述,1.1 地理信息
2、系统的定义与组成,1.地理信息系统的定义,地理信息系统是综合处理和分析空间数据的一种技术系统。它是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，实时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。,(1)硬件 (2)软件 (3)数据 (4)操作者,2.地理信息系统的组成,1.2 地理信息系统类型,综合性地理信息系统 区域性地理信息系统 专题性地理信息系统,1.3 数字地图制图与GIS的关系,数字地图制图与地理信息系统从它们的形成开始一直到发展至今，都是紧密联系在一起的，它们的主要区
3、别在于最终的目的不同：数字地图制图的目的是快速、精确地编制高质量的地图。地理信息系统的目的是为地理研究和地理决策提供服务。,2.1 地理信息系统的基本功能 1.数据的采集与输入,2 地理信息系统功能与软件产品,GIS软件系统的主要功能：,空间数据管理 自动生成拓扑关系 地图概括与地图信息提取 图幅管理及空间数据处理 缓冲区生成，图像与图形的叠合与分离 数字地形分析 格网分析与量测计算 (8)自动制图,2.数据管理、分析和处理,3.数据输出,彩色喷墨绘图仪 彩色激光打印机,1.ARC/INFO,(1)PC_ARC/INFO系统的软件结构 (2)PC_ARC/INFO制图的特点 (3) PC_AR
4、C/INFO制图模式的优点 (4)PC_ARC/INFO在制图中存在的问题 (5)强大的空间分析功能,易于派生新图和更新地图 便于快速、多样地确定地图的表现形式,几何数据与 属性数据输入,编辑修改,建立空间信息的 图形描述（符号）,输出 地图,没有交互式图面配置设计功能 编辑状态与制图状态的分离,(美国环境系统研究所公司 ESRI Inc. 产品),2.2 专业型GIS软件,MGE(Modular GIS Environment)模块化GIS环境，是Intergraph典型的GIS一体化应用产品。 (1)MGE软件的基本结构 (2)MGE的扩展结构,2. Intergraph,(Intergr
5、aph Inc.产品),3. GENAMAP,GENAMAP 是基于UNIX、WINDOWS的GIS软件产品。它具有较强的功能，较好的一致性、开放性和易操作性。,Australia Genasys Inc. 产品,2.3 大众化桌面GIS软件,1.ARCVIEW（美国环境系统研究所公司ESRI Inc.产品）,(1)软件结构 (2)基本功能 图形显示和信息查询功能 投影变换功能 地图概括功能 热连接 数据建立、增删、修改、派生、电子表格形显示、字段选择，支持假名等功能。 直观、动态的统计图表示功能。,2.MAPGIS,是集图形、图像、地质、地理、遥感、人工智能、计算机科学等于一体的全汉字GIS
6、软件系统。MAPGIS由三部分组成：(1) MAPGIS微机彩色地图编辑出版系统，(2) MAP库管理系统，(3) 空间分析系统。,武汉中地信息工程有限公司,3.Geostar吉奥之星,（武汉吉奥信息工程技术有限公司）,吉奥之星 GIS 软件系统采用基于矢量栅格一体化的数据结构和面向对象技术，以网络化和集成化为手段，将矢量数据、属性数据、影像数据、DEM数据高度集成为一体。使四种数据既可单独建库，又可进行分布式管理。,图形数据与属性数据结合紧密，GIS与遥感图像处理系统一体化，体现了整体空间信息系统的特征。,4.方正智绘,（北大方正技术研究所）,方正智绘(Founder Mirage Map
7、Information System)是北大方正集团开发的集地图制作、出版、地理数据采集、管理、查询于一身的专业化信息处理软件。,其稳定而精确的地图打印与出版功能优于国外软件，可满足对输出的高质量要求。,3 GIS的空间分析,空间分析:是基于地理对象的位置和形态特征的一种空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息，并且这种技术也提供了提取和传输信息的能力。 空间分析是地理信息系统的核心。它包括：几何形态分析、包含分析、网络分析、地形分析。,3.1 GIS二维分析,二维分析， 是指在二维空间中几何特征的分析，如空间度量，以及基于空间度量分析的缓冲区分析、包含分析、空间距离结合空间连通性的网络
8、分析等。,1.空间量度,二维地图中，地理基本要素(点、线、面)本身具有的空间特征：点的大小、线的长度、多边形的周长、多边形的面积。,空间量度在二维地图中地理基本要素之间的关系： 点到点的距离 点到线的最短距离 点到多边形边的最短距离 线与线的最短距离,2.缓冲区分析,缓冲区分析：根据地理要素中的点、线、多边形等实体，在实体周围或内部建立一定宽度范围的缓冲多边形，这是GIS空间分析的基本功能之一。,3.包含分析,包含分析主要是指点、线、多边形之间的关系分析。,结 点 nn = ( xi , yi ), i = 1,2, n ; nn = n1 多边形 F = ( n1 , n2 , nn ) 点
9、状要素 pt = ( xt , yt ),判断 pt 是否在多边形 F 内部,4.网络分析,网络是一系列相互连接且具有方向性的弧段，形成物质、信息流通的通道。,网络基本要素组成： (1) 节点 (2) 连通路线或链 (3) 中心 (4) 障碍,三个重要概念： 开销：指在网络中为完成从一个结点到达另一个结点所需要付出的花费。 资源需求：指网络中与连通路线或链、中心等相联系的资源数量。 资源容量：指网络中的各连通路线或弧段为满足各中心的需求，能够容纳或允许通过的资源量。,3.2 GIS三维分析,包括：数字地形模型的生成、坡度分析、坡向分析、地形剖面分析、其他。,3.3 GIS四维分析,自动补偿的稳
10、定过程分析 城市规模发展趋势分析,地理现象的时间序列变量可分为三种类型：长期趋势、周期波动、随机波动。在 GIS 分析中以前两种为主，体现在四维分析中即是趋势分析：,4.1 GIS应用对地图的作用,地理信息系统技术的应用，使地图学正面临着从概念设计、工艺程序到实际应用的根本性变革，表现在以下几个方面：,4 GIS应用与地图分析,(1) 解决了地图数据的存贮和可视化的矛盾 (2) 解决了大容量数据与高速查询之间的矛盾 (3) 大大提高了地图分析的灵活性，缩短了地图更新的周期 (4) 扩大了地图的应用范围及研究领域,4.2 GIS数学模型与地图表示,GIS地学模型是在对系统所描述的具体对象与过程进
11、行大量研究的基础上，总结出描述地学要素间相互关系和客观规律信息的、语言的或数学及其他的表达方式。,地图表示和地图概括相关的模型中几种分析方法：,1. 主成分分析与地图表示 2. 聚类分析与地图表示 3. 判别分析与地图表示,4.3 GIS中的产品输出系统,1.地图符号系统的设计,地图符号库的设计，需遵循下列原则： (1)尽可能地符合国家规定的各种专题地图图式。 (2)遵循图案化、精确性、逻辑性、对比性、统一性、色彩象征性、制图和印刷可能性等一般原则。 (3)符号库的可扩充性。,2.地图空间数据输出,在GIS系统分析处理后，地图空间数据一般有以下几种输出形式： (1) 短暂显示输出 (2) 永久保存输出,3.地图非空间数据输出,对于非空间数据特别是属性数据，可用统计图形式将这些信息很好地传递给用户。其主要形式有柱状图、扇形图、直方图、折线图、散点图以及统计表格。,第九章 结束,
