地理信息系统概述材料（4学时）ppt课件

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1、地理信息系统 原理与方法,课程简介,陈占龙 Tel：13296630087 QQ：33184569,我的联系方式,必修，学时数:48 （112周） 成绩评定办法及考试方式 : 平时成绩占总评成绩的比例在20% 课堂开卷+提交报告,地理信息系统原理与方法（第一章 绪论）。,掌握基本概念、基础理论、基本原理、方法 学会空间数据的获取、编辑、可视化及专题图的制作 学会GIS的空间分析方法及应用工具,教学目的与要求,主要参考书,核心教材：吴信才，地理信息系统原理与方法(第二版)，2009，电子工业出版社 参考书籍： （1）龚健雅，地理信息系统基础，2001，科学出版社 （2）唐中实等，地理信息系统原理

2、与技术，2004，电子工业出版社 （3）王家耀 ，空间信息系统原理，2001，科学出版社 （4）陈正江,地理信息系统设计与开发,2005,科学出版社 （5）张新长,地理信息系统数据库,科学出版社,2005 （6）吴立新，地理信息系统原理与算法，科学出版社，北京，2005,第一章、绪论,1.1GIS概论1.1.1GIS基本概念1.1.2GIS发展过程1.1.3系统组成1.1.4GIS软件类型1.1.5GIS功能 1.2 GIS技术基础1.2.1 GIS技术发展1.2.2GIS基本技术1 .2.3 GIS技术结构 1.3地理信息系统学科基础1.3.1地理信息系统科学基础1.3.2地理信息系统相关学

3、科 1.4GIS应用领域,1.1GIS概论,1.1.1 GIS基本概念 1.1.2 GIS基本内容 1.1.3 GIS发展过程 1.1.4 系统组成 1.1.5 GIS软件类型 1.1.6 GIS功能,1.1.1 GIS基本概念,1.数据与信息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。,信息的特点：,2.空间数据（Spatial Data)单个地或群体地以空间位置为参照的数据，空间信息包括位置信息、属性信息和时间信息。,3.信息系统能对

4、数据和信息进行采集存贮、加工、再现、并能回答用户一系列问题的系统。 decision-oriented effective processing of data effective management of data adequate flexibility satisfying user environment,4.GIS概念,地理信息系统（GIS）是在计算机软硬件支持下，以采集、存贮、管理、检索、分析和描述空间物体的地理分布数据及与之相关的属性，并回答用户问题等为主要任务的技术系统。,GIS物理外壳影响着GIS的硬件平台、软件环境。 GIS操作对象地理数据属性数据、几何数据、时间数据。G

5、IS对空间数据的管理和操作，是GIS区别于其它信息系统的根本标志，也是技术难点之一。 GIS技术过程数据采集、数据管理、数据处理和分析、可视化表达与输出等。 之一。 GIS解决问题,1.1.2GIS基本内容,1.1.3 GIS发展阶段,1.地理信息系统的发展的四个阶段 （）起始发展阶段(60年代) （）发展巩固阶段(70年代) （）推广应用阶段(80年代) （）蓬勃发展阶段(90年代以后) 2.市场前景 3.GIS在我国的发展 4.GIS发展的阶段特点,1.地理信息系统的发展的四个阶段：,（）起始发展阶段(60年代) 1963年由加拿大测量学家R.F.Tomlinson提出并建立的世界上第一个

6、地理信息系统是称为加拿大地理信息系统(CGIS)。 1963年美国哈佛大学城市建筑和规划师Howard T.Fisher设计和建立了SYMAP系统软件。 1966年美国成立了城市和区域信息系统协会(URISA)，1968年国际地理联合会(IGU)设立了地理数据收集委员会(CGDSP)。,（）发展巩固阶段(70年代) 70年代，GIS朝实用方向发展。各国对GIS的研究均投入了大量人力、物力、财力。不同规模、不同专题的信息系统得到很大发展。从1970年到1976年美国地质调查局发展了50多个地理信息系统。GIS受到政府、商业和学校的普遍重视。,（）推广应用阶段(80年代)80年代，GIS在全世界范

7、围内全面推广应用，应用领域不断扩大，开始用于全球性的问题。开展GIS工作的国家更为广泛，国际合作日益加强。GIS软件开发具有突破性的进展，仅1989年市场上有报价的软件达70多个。代表性的有ARC/INFO（美国）、ArcView （美国） 、GENAMAP（澳大利亚）、SPANS（拿加大）、MAPINFO（美国）、MGE（美国）、System9（瑞士/美国）、ERDAS（美国）。,（）蓬勃发展阶段(90年代以后)90年代，从美国的 “国家信息基础设施行动计划（National Information Infrastructure ,简称NII）” 建设到数字地球的提出，由“数字地球”细化到“

8、数字中国”、“数字省区”、“数字城市” 、“虚拟现实”等众多的信息化领域的工作已全面铺开。随着地理信息产生的建立和数字化信息产品在全世界的普及，GIS已成为确定性的产业，投入使用的GIS系统，每23年就翻一番。GIS已渗透到各行各业，涉及千家万户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。,2.市场前景,根据统计，在经济建设、日常生活活动所涉及的信息中，有80%与地理信息密切相关。如今，GIS已经深入到人们的日常生活领域中。GIS被公认为是21世纪的支柱性产业，是信息产业的重要组成部分。 “GIS产业是关系到国民经济增长、社会发展和国家安全的战略性产业，它不仅为国家创造直接经济利益

9、，而且是其他众多产业的推动力，对众多经济领域具有辐射作用，能在国民经济的发展中起到倍增器的效果，其渗透作用已深刻影响到国民经济的各个方面。”徐冠华 院士 据统计，目前国内GIS市场总额（包括软件、应用和服务）1000多亿人民币。,准备阶段：1978年到1980年，进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。 起步阶段：1981年到 1985年，理论探索和区域性实验研究。并在此基础上制定国家地理信息系统规范。 初步发展阶段：1986年到90年代。地理信息系统的研究被列入我国“七 五”攻关课题，并且作为一个全国性的研究领域，已逐步和国民经济建设相结合，并取得了重要进 展和实际应用效

10、益。 快速发展阶段： 90年代末到现在。理论日趋成熟，应用日益广泛，三维GIS、WEBGIS走向应用，GIS市场开始形成。,3.GIS在我国的发展,4.GIS发展的阶段特点,GIS为中心 信息为中心,社会化 GIS,超大数据量大用户数开放性需求快速响应,较小数据量少数用户共享数据无须开放响应要求不高,1.1.4 GIS系统组成,1. GIS硬件组成,（1）单机模式 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,（2）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,（3）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

11、方便 局部范围为局域网，通过若干通道与广域网连接,2.GIS软件组成,（1）系统软件系统软件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、Windows、UNIX/LINUX等。系统软件关系到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。,（2）基础软件 数据库软件 用来管理空间数据，包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、MySQL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。 图形平台 某些G

12、IS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公司的基于MicroStation的MGE GIS软件,（3）GIS基本功能软件数据输入和检验数据存储和管理数据变换数据输出和表示 用户接口,数据输入和检验,数据存储和管理数据组织和管理质量，直接影响GIS操作的有效性。在地理数据的生产中，当前主要是4D产品，即数字线划数据（Digital Line Graph, DLG）、数字栅格数据（Digital Raster Graph, DRG）、数字高程模型（Digital Elevation Model, DOM）、数字正射影象

13、（Digital Ortho Map, DOM）。,数据变换 提供了对一个区域的空间数据和属性数据综合分析利用的能力。通过提供矢量、栅格、DEM等空间运算和指标量测，达到对空间数据的综合利用的目的。如基于栅格数据的算术运算、逻辑运算、聚类运算等，提供栅格分析；通过图形的叠加分析、缓冲区分析、统计分析、路径分析、资源分配分析、地形分析等，提供矢量分析。,数据输出,用户接口用于接收用户的指令和程序或数据，是用户和系统交互的工具，主要包括用户界面、程序接口与数据接口。用户界面（或人机界面）是地理信息系统应用的重要组成部分，它通过菜单技术、用户询问语言的设置，还可采用人工智能的自然语言处理技术与图形界

14、面等技术，提供多窗口和光标或鼠标选择菜单等控制功能，为用户发出操作指令提供方便。程序接口和数据接口可分别为有用户联接各自特定的应用程序模块和使用非系统标准的数据文件提供方便。,3.空间数据,GIS的操作对象为空间数据 空间数据特征：几何、属性、时间数据； 空间数据组织：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,4.系统开发、管理和使用人员,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。,

15、1.1.5 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）,1.1.6地理信息系统功能,1.数据采集与输入,数据采集与输入，即在数据处理系统中将系统外部的原始数据传输给系统内部，并将这些数据从外部格式转换为系统便于处理的内部格式的过程。主要有图形数据输入，如管网图输入；栅格数据输入，如遥感图像的输入；测量数据输入，如全球定位系统（GPS）数据的输入；属性数据输入,如数字

16、和文字的输入。,2.数据编辑与更新,目的：保证数据在入库时在内容上的完整性， 逻辑上的一致性。 方法：数据编辑与处理、错误修正：数据格式转化：矢量、栅格转化，不同数据格式转化；数据比例转化：平移、旋转、比例、纠正投影变换：投影方式数据概化：平滑、特征集结数据重构：几何形态变换（拼接、截取、压缩、结构）误差校正:地理编码：拓扑结构,3.数据存贮与管理,属性数据管理一般直接利用商用关系数据库软件，如ORACLE、ACCESS、FoxBase、FoxPro等进行管理。空间数据管理是GIS数据管理的核心，各种图形或图像信息都以严密的逻辑结构存放在空间数据库中。,4.空间查询与分析,空间查询与分析是GIS核心，主要包括数据操作运算、数据查询检索与数据综合分析。包括矢量数据叠合、栅格数据迭加等操作、算术运算、关系运算、逻辑运算、函数运算等。综合分析主要包括信息量测、属性分析、统计分析、二维模型分析、三维模型分析、多要素综合分析等。,