地理信息系统课件《武汉大学》

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1、地理信息系统原理GIS(Course of Geographic Information System)地理信息系统原理GIS前 言 一、课程意义二、课程安排三、可选教材三、可选教材1、当前时代特点要求3、专业要求开始学习2、GIS发展势头迅速地理信息系统原理GIS前言1）信息的巨大物化力量由于信息爆炸，人们的工作重点从单纯的物质生产转移到对信息的处理上来，因为对信息的合理管理和利用会产生巨大的经济效益。如股市信息 2）信息资源的科学管理和充分利用由于社会进步，人类开始觉悟到对资源的利用不能简单掠夺，而应当合理 地管理利用，把开发和保护结合起来。其表现为：兴起城市规划，污水、环境资源管理与利用

2、，灾害监测系统，三峡工程等。 3） 信息产业的形成与壮大信息产业的发展日益迅猛，已成为当代经济发展的重要特点。例如：1990年世 界信息产业的产值达1489亿美圆，到90年代中期已突破1万亿美圆，成为跃居传 统产业之上的最大产业之一。现代发达国家信息产业的产值率占国民生产总值的40%-60%，年增长是传统产业的3-5倍。 而约80%信息与空间分布有关，使得地 理信息系统的发展更为迅猛。1、信息时代特点返回地理信息系统原理GIS2、地理信息系统发展趋势前所未有前言目前，GIS 在科学界、技术界和商业界，在社会、经济和管理部门全面发展和推广 应用，其标志为：-投入使用的GIS系统，每2-3年翻一翻

3、；-GIS市场的年增长率为35%以上，目前从事GIS的厂家数目急增，主要厂家年销售 量增长均在100%以上；-愈来愈多的地区性和国际性会议以GIS为主题，讨论GIS理论及各种应用；-愈来愈多的学术刊物和论文采用GIS为标题；-愈来愈多的学科如地理、工程学、森林学、城乡规划、计算机科学、测量与制 图学、航测与遥感学等，将GIS作为其发展方向加以强调；-愈来愈多的大学增加关于GIS的课程，对GIS感兴趣的人愈来愈多；-。总之，包括GIS在内的信息技术正不断渗入到各行各业，并将彻底改变人们的工作 方式、生活环境。返回地理信息系统原理GIS3、专业要求前言在上述大环境下，社会急需GIS专业人才， GI

4、S专业需要该课程作为主干课程 ；接触GIS的程度不同，对GIS的理解不同；为了正确理解GIS，掌握GIS基 本理论和方法，共同学习本课程。返回地理信息系统原理GIS1地理信息系统教程，胡鹏等，武汉大学出版社2地理信息系统基础 ，龚健雅，科学出版社3地理信息系统原理与方法，吴信才，电子工业出版社4 地理信息系统原理与方法, 边馥苓 ,测绘出版社前言三、参考教材返回地理信息系统原理GIS二、课程安排前言什么是 GIS？GIS能作 什么？如何实现 ？如何发 展？第一章 绪论 :GIS概念,与相关 学科关系,GIS组成,GIS的功能 与应用等 第二至八章：GIS数据结构、数据 输入、数据处理、数据管理

5、和空间 分析等第九章：GIS发展热点 返回地理信息系统原理GIS第一章 绪论1-1 GIS概念1-2 GIS发展1-3 GIS 构成1-4 GIS 功能和应用二、信息与数据三、地理信息与地学信息四、信息系统和GIS一、国际GIS的发展二、我国GIS的发展一、GIS组成二、硬件配置三、软件配置 一、GIS功能二、GIS应用一、例子1-5 GIS 相关学科一、GIS构成二、GIS学科树一、GIS相关学科地理信息系统原理GIS一、例子如何为一公 园选择合理 位置？ 依山傍水 ； 交通 方便； 较安静 要 求方案2条件2方案1条件1第一章 绪论1-1 GIS概念返回处理、分析 空间分 析算法现实世界获

6、取水系信息地形信息道路信息植被信息等+空间数据库存储地理信息系统原理GIS二、信息与数据第一章 绪论1、信息1）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、图象等形 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。2）信息的特性：A、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。B、适用性：问题不同，影响因素不同，需要的信息种类是不同的。信息系统将地理空 间的巨大数据流收集，组织和管理起来，经过处理、转换和分析变为对生产、管理和决 策具有重要意义的有用信息，这是由建立信息系统的明确目的性所决定的。如股市信息，对于不会炒股的人来说

7、，毫无用处，而股民们会根据它进行股票的购进或 抛出，以达到股票增值的目的。C、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，被形象地称 为“信息高速公路”。D、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。 1-1 GIS概念地理信息系统原理GIS2、数据第一章 绪论1-1 GIS概念指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、符号、声音、图象等符号。数据是对客观现象的表示，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。 3、两者关系（有人认为，输入的都叫数据，输出的

8、都叫信息，其实不然）。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。例如“1、”“0”独立的1、0均无意义。当它表示某实体在某个地域内存在与否，它就提供了“有”“无”信息，当用它来标 识某种实体的类别时，它就提供了特征码信息。 返回地理信息系统原理GIS三、地理信息与地学信息第一章 绪论1-1 GIS概念1、地理信息 1）定义： 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。2）特点： A、地域性：（是地理信息区别于其它类型信息的

9、最显著标志）。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。B、多维结构：指在同一位置上可有多种专题的信息结构。如某一位置上的地理信息包括（例图 ）C、时序特征：时空的动态变化引起地理信息的属性数据或空间数据的变化。因此，一实时的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。以免过时的信息 造成决策的失误或因为缺少可靠的动态数据，不能对变化中的地理事件或现象作出 合理的预测预报和科学论证。例如98年龙王庙特大洪水险情正是武汉勘测设计院利 用先进的摇感、GPS技术测得实时数据为抗洪决策提供可靠依据。显然，如果用过时 数据，这将造

10、成多大的损失，这就是地理信息的时序特征。地理信息系统原理GIS第一章 绪论1-1 GIS概念2、地学信息 与人类居住的地球有关的信息都是地学信息。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。它是人们深入认识地球系统、适度开发资源、保护环境的前提和保证。3、两者信息源不同返回地理信息系统原理GIS四、信息系统和地理信息系统第一章 绪论1-1 GIS概念1、信息系统( Information System ,IS )1）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。2）信

11、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。 3）类型：从适用于不同管理层次角度出发、信息系统分为下列不同类型。 事务处理系统、管理信息系统：主要支持操作层人员的日常事务处理，图书管理，借 还书。决策支持系统：从MIS中获取信息，进行推测，以辅助决策。人工智能、专家系统：用计算机模仿人类思维过程进行推理，在医学上应用较成功。为有效地对信息流进行控制，组织、管理、充分利用，就需要建立某种信息系统，那么 对地理信息进行管理、利用就需要建立地理信息系统。 返回地理信息系统原理GIS2、地理信息系统( Geographic I

12、nformation System ,GIS)第一章 绪论1-1 GIS概念1）定义：不同领域、不同专业对GIS的理解不同，目前没有完全统一的被普遍接受的A、GIS是对地理环境有关问题进行分析和研究的一门学科，它将地理环境的各种要素， 包括它们的空间位置形状及分布特征和与之有关的社会、经济等专题信息以及这些信息 之间的联系等进行获取、组织、存储、检索、分析，并在管理、规划与决策中应用。B、 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。-美国国家地理信息与分析中心C、 是在计算机软硬件支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定 位分布及与之相关的

13、属性数据，并回答用户问题为主要任务的计算机系统。D、GIS是一种获取、存储、检索、操作、分析和显示地球空间数据的计算机系统。-英 国教育部 2）理解a GIS是一计算机系统，既然是系统，就要具有系统的基本功能，数据采集、管理、分 析和表达，所以每个GIS系统都是由若干具有一定功能的模块组成。b GIS的处理对象是有关的地理分布数据，也就是空间数据，为了能对这些空间数据进 行定位，定性和定量的描述，决定了GIS要对空间数据按统一地理坐标进行编码，这是 GIS与其他信息系统不同的根本所在。返回地理信息系统原理GIS第一章 绪论1-1 GIS概念3、GIS与其它IS之间的关系和区别 G GISIS空

14、间数据和属性数据的联合体返回图片摘自 张超主编的地理 信息系统教程所配光盘地理信息系统原理GIS1）GIS与其它IS之间的关系（信息系统分类）第一章 绪论1-1 GIS概念信息系统（IS)非空间信息系统空间信息系统（SIS）如厂矿企业管理 、财务等MIS非地理信息系统CAD/CAM地理信息系统（GIS）专题GIS综合信息系统地籍信息系统城市管线信息系统城市规划 与管理IS区域资源 与环境IS 返回地理信息系统原理GIS2）GIS与其它IS的区别第一章 绪论1-1 GIS概念A、GIS与一般MIS：GIS离不开数据库技术。数据库中的一些基本技术，如数据模型、数据存储、数据检索 等都是GIS广泛使

15、用的核心技术。 GIS对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用，而一般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，即使存储了图形，也是以文件的形式存 储，不能对空间数据进行查询、检索、分析，没有拓扑关系，其图形显示功能也很有 限。如电话查号台是一个一般MIS，只能回答用户询问的电话号码，而通信信息系统除了 可查询电话号码外，还提供用户的地理分布、空间密度、最近的邮局等空间关系信息 。返回地理信息系统原理GISB、GIS与CAD/CAM第一章 绪论1-1 GIS概念管理了图形数据和非空间属性数据的系统不一定是GIS，如，GIS与CAD共同点 GIS与CAD 不同点都有空间

16、间坐标标系统统；都能将目标标和参考系联联系起来 ；都能描述图图形数据的拓扑关系 ；都能处处理属性和空间间数据研究对对象为为人造对对 象规则规则 几何图图形及组组合 ；图图形功能特别别是三维图维图 形 功能强，属性库库功能相对对 较较弱；中的拓扑关系较为较为 简单简单 ；一般采用几何坐标标系 。处处理的数据大多 来自于现实现实 世界，较较之 人造对对象更复杂杂，数据 量更大；数据采集的方 式多样样化；GIS的属性库结库结 构复杂杂 ，功能强大；强调对调对 空间间数据的分析 ，图图形属性交互使用频频 繁；GIS采用地理坐标标系 。返回地理信息系统原理GISGIS与CAMGIS与CAM共同点 GIS与CAM 不同点都有地图输图输 出、空间间 查询查询 、分析和检检索功 能 侧侧重于数据查询查询 、分类类及 自动动符号化，具