[小学教育]第六章 地理信息系统概述

《[小学教育]第六章 地理信息系统概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[小学教育]第六章 地理信息系统概述（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第六章 地理信息系统概述 Geographical Information System,第一节 基本概念*,一、信息和地理信息 （一）信息 是经过加工后的数据，是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征。 它不随载体的物理设备形式的改变而改变。 信息来自数据，是数据的表现形式。数据是未加工的原始资料。数字、文字、符号、图形、影像、声音等都是数据。随载荷它的物理设备的形式而改变。,信息和数据的关系,信息=数据+说明,数据是信息的载体，信息是数据的内涵，二者不可分割,数据只有对实体行为产生影响时才能成为信息。 例如，“1”和“0”，当用来表示某一种实体在某个

2、地域内存在与否时,它就提供了有（一般用1表示）无（一般用0表示）的信息。 再如一棵树的高度数据用十进制表示是11（米），用二进制的形式储存其值为1011，但是，不管它的存储形式如何改变，它向人们传达的信息是这棵树是大树。,信息的特点,（1）客观性：信息都与客观事实相关，这是信息正确性和精确度的保证； （2）适用性：信息对决策是十分重要；它可作为生产、管理、经营、分析和决策的依据，因而它具有广泛适用性。 （3）可传输性：信息可以在系统内或用户之间以一定形式或格式传送和交换。 （4）共享性：是可传输性带来的结果。信息与实物不同，它可以传输给多个户，为多个用户共享，而其本身并无损失。信息的这些特点，

3、使信息成为当代社会发展的一项重要资源。,（二）地理信息(Geographic Information),1.概念 是指与空间地理分布有关的信息，它表示地表物体和环境固有的数量、质量、分布特征，联系和规律的数字、文字、图像、图形等的总称。 地理信息属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的，这是地理信息区别于其他类型信息的最显著的标志。,2.地理信息特点,空间分布性 具有多维结构的特征 时序特征十分明显 具有丰富的信息,二、信息系统和地理信息系统,（一）信息系统 具有采集、处理、管理和分析数据能力的系统，它能为单一的或有组织的决策过程提供各种有用的信息。,（二）地理信息系统,1.概念 是由计

4、算机硬件、软件和不同方法组成的，具有支持空间数据的获取、管理、分析、建模和显示功能，并可解决复杂的规划和管理问题的信息系统。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。,地理信息系统（GIS）是什么？,空间数据,属性数据,空间数据和属性数据的综合体,GIS,G,IS,2.特征,具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力 公共的地理定位基础； 以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，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； 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

5、位和过程动态分析。,3.GIS与其它系统的区别,（1）GIS有别于DBMS（数据库管理系统） GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。 （2）GIS有别于MIS（管理信息系统） GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备要复杂、系统功能要强；MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。,（3

6、）GIS有别于地图数据库地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来，不注重分析和查询，不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息，它只是GIS的一个数据源。 （4）GIS有别于CAD（计算机辅助设计）系统 二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只处理规则的几何图形，属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。,3.GIS与其它系统的区别,三、GIS与相关学科,GIS属于交叉学科，它具有传统学科，又包括现代科学的技术和方法。,GIS的相关学科,地理学,GIS,遥感技术,摄影测量学,数学和统计学,制图技术,计算机科学,专家系统,计算机图形学,计算机辅助设计,数据库技术

7、,软件工程,地图学,四、GIS的类型,1.传统GIS软件的分类1) 从性能角度分类:空间管理型GIS、空间分析型GIS、空间决策型GIS2) 从软件角度分类：最终用户用GIS、专业人士用GIS、软件开发者/系统集成者用GIS3) 从系统结构角度分类：单机结构GIS、网络结构GIS4) 从研究对象分布范围分类：全球性GIS、区域性GIS 2. GIS软件平台随着技术的发展，当今GIS已融入IT技术的主流，形成GIS软件平台，从而淡化了上述分类的概念。通常在GIS软件平台上包含桌面软件、开发平台及利用平台开发的各种应用系统。,第二节 地理信息系统的结构与功能,一、GIS的基本构成 二、GIS的主要

8、功能,一、GIS的基本构成,用户,系统的软、硬件系统提供了工作环境 空间数据是GIS应用优劣的核心 用户决定了系统的工作方式。,（一）GIS的硬件组成,计算机主机,通讯设备,1.主机 是GIS硬件系统的核心，其种类较多，包括大型机、中型机、小型机、工作站/服务器和微型机等。 2.主要输入设备 1）手扶跟踪数字化仪（简称数字化仪） 是一种用来记录和跟踪地图点、线位置的手工数字化设备，是GIS中一种重要的图形数据采集装置，主要获取矢量坐标数据。慢速数据采集装置 2）扫描数字化仪（简称扫描仪） 是GIS中快速获取图形、图像、文字、数据的采集装置，主要用来获取栅格数据。利用它可将地图或图像按一定的分辨

9、率转换成栅格格式数据。,2.主要输入设备 3）数字摄影测量仪（工作站） 数字摄影测量系统已成为城市测量和GIS数据获取的重要手段。它是用摄影测量原理、计算机技术，从摄影中获取以数字形式表达的地面目标的几何信息。 4）GPS接收器 是利用GPS卫星发送的信号确定卫星在太空中的位置，并根据无线电波传送的时间来计算它们间的距离。当计算出至少3-4个卫星的相对位置后，GPS接收器就用三角学来算出目标的位置。,3.GIS主要输出设备 1）图形终端（显示器）CRT显示器 LCD显示器 2）绘图仪 矢量绘图仪（平板和滚筒、单色和彩色） 栅格绘图仪（笔式、喷墨、静电） 3）打印机 喷墨打印机：价格低、质量较好

10、、噪音小 激光打印机：质量好、速度快、噪音小 点阵打印机：速度慢、噪音大、便于复写 多功能的一体机,4.数据存储设备,磁盘（硬、软盘）、磁盘阵列 磁带（圆盘磁带和盒式数据流磁带） 光盘 只读光盘（CD-ROM） 可擦写光盘（CD-RW）（多次写、多次读）,5.通讯传送及网络设备,包括主机和各外部设备相连的总线以及在网络系统或不同系统中交换数据所需要的调制解调器、网卡、网线、磁盘、磁带、光盘等。,（二）GIS的软件系统,应用分析软件,国外主流GIS软件 美国：ESRI公司的ARC/INFO，第一个产品1978年推出。 澳大利亚：Genamap。 美国：Intergraph 公司的MGE（Mocu

11、lar GIS Environment)。最近又推出新软件GeoMedia. 美国：Mapinfo公司的Mapinfo：中小型的桌面GIS。国产主流GIS软件 北大与三秦信息技术有限公司：城市之星（Citystar)，是spaceman的升级换代。可以把3s结合在一起。 武测：吉奥之星Geostar，1986。是基于矢量栅格一体化的数据结构和面向对象的C+作为程序设计语言。 中国地质大学：MapGIS，最初为MAPCAD，采用矢量与栅格混合的结构。 SuperMap,（三）空间数据按照其表达形式分为两大类型： 1. 空间数据（图形数据） 用来确定图形和制图特征的位置，这是以地球表面空间位置为参

12、照的。主要包括现有的地图、规划图、遥感影像等。分几何数据和关系数据 几何数据：是描述地理实体本身的位置和形状大小等的度量信息。其表达手段是坐标串。从几何角度把空间目标可划分为点、线、面状目标三种基本类型。 关系数据：描述各种地理实体之间的拓扑关系。 2. 非空间的属性数据用来反映与几何位置无关的属性，它是与地理实体相联系的地理变量或地理意义，一般是经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、统计等方法得到。包括各种调查报告、文件、统计数据、实验数据及野外调查的原始记录等。,（四）系统管理和操作人员 人是GIS中的重要构成因素，GIS不同于一幅地图，而是一个动态的地理模型。仅有系统软硬件和数据还不能构

13、成完整的地理信息系统，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。一个周密规划的地理信息系统项目应包括负责系统设计和执行的项目经理、信息管理的技术人员、系统用户化的应用工程师以及最终运行系统的用户。,二、GIS的主要功能,大多数商用GIS软件包都提供了如下功能： 数据获取与编辑 数据库管理 空间查询与分析功能 图形与交互显示等。,GIS的数据采集功能,用于大型GIS工程 应用领域：测绘 勘测 规划 土地交通 管线 农林 水利环保 油田 地质 军事,GIS可以做什么 数据管理,GIS可以做什么,管理海量数据,GIS可

14、以做什么,浏览 查询,GIS可以做什么？,专业性分析,Precipitation,GIS可以做什么？,路径分析,GIS可以做什么,地图整饰,GIS可以做什么？,动态分段,GIS可以做什么,断面分析,GIS可以做什么,格网分析,GIS可以做什么,生成数字地面模型,三维地下体分析,GIS可以做什么,第三节 地理信息系统的发展与前景,一、GIS的发展史,地理信息系统的发展的四个阶段 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； 1

15、969年， Integraph公司建立。 2. 70年代是GIS发展的巩固阶段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，美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对地理信息系统的研究均投入了大量的人力、物力、财力，研究不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统。1978年，ERDAS成立。,3. 80年代为地理信息系统的大发展阶段,注重空间决策支持分析。 计算机的迅速发展和普及，地理信息系统也逐步走向成熟，并在全世界范围内全面地推向应用阶段。 1981年，ESRI ARC/INFO GIS发布； 1985年，GPS成为可运行系统； 1986年，MapInfo建立；

16、 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，Ingegraph 发布MGE；,4. 90年代至今为地理信息系统的应用普及时代,由于计算机的软硬件均得到飞速的发展，网络已进入千家万户，地理信息系统已成为许多机构必备的工作系统，尤其是政府决策部门在一定程度上由于受地理信息系统影响而改变了现有机构的运行方式、设置与工作计划等。 控件式GIS成为GISTools的发展方向; WebGIS蓬勃发展; 三维GIS崭露头角。,国内GIS发展,从无到有，从研究到应用，并走向产业化过程；发展起步晚，发展快。 1.准备阶段（70年代） 70年代计算机、数据库技术等的起步于发展为GIS应用和研究技术上做了准备。 2.试验阶段（80年代） 我国在GIS的理论探索、试验技术、软件开发、人才培养等方面都取得了实质性进展。 如许多大学开设GIS课程，开始培养研究生 出现GIS的试验应用的专题研究：水资源估算、土地资源清查等。 3.全面发展阶段（90年代） GIS研究作为政府行为，被正式列入国家科技攻关项目 同时，许多行业和部分经济发达省市也积极发展各自专业GIS和区域GIS。,