新GIS原理第一章节课件

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1、,资源与环境科学学院,地理信息系统基本原理,GIS,Geographical Information System,地理信息系统,第一章 绪论 第二章 空间数据结构与编码 第三章 空间数据的输入与处理处理 第四章 空间数据管理 第五章 空间数据质量与元数据 第六章 空间分析的基本方法 第七章 数字地形模型及其应用 第八章 空间决策支持与专家系统 第九章 网络地理信息系统 第十章 地理信息产品输出 第十一章 地理信息系统设计与标准化 第十二章 3S集成技术与数字地球,第一章绪论,学习目标： 理解GIS的相关概念 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和相关学科的关

2、系 了解GIS的发展概况 重点：GIS的基本概念、组成及功用,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

3、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 地理信息系统的基本概念,1 概念： 数据 是通过数字化或直接记录下的可以被鉴别的符号，是一种未经加工的原始资料。 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,2、信息的特点,信息与数据 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。,3、数据与信息的关系,地理信息

4、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。,1、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,2、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数据源 （3）. 地图是GIS的查询与分析 结果的表示方法,3、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

5、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。,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

6、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. 以提供地理信息服务为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统。,第二节 地理信息系统的特征和类型 一、地理信息系统的特征,二、地理信息系统的类型,第三节 地理信息系统的组成,数据输入,数据存储,信息输出,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 地理数据 是指以地球表面空间位置为参照，描述自然和社会经济要素的数据，可以是图形、图像、文字、数字和表格等。,四、应用人员（用户）,

7、GIS应用人员 包括系统开发人员和GIS技术的最终用户，他们的业务素质和专业知识是GIS工程及其应用成败的关键。 GIS应用人员的职责 人是GIS中重要的构成因素，仅有系统软件、硬件和数据还构不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、应用程序开发、信息提取、为地理决策提供服务。 GIS只是一种技术手段和工具，它的作用在很大程度上取决于用户的水平、技能和经验。,一、数据采集与输入 是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。 对多种形式和多种来源的信息，输入的方式也有多种。主要有图形数据输入、栅格数据输入、测量数据输入和

8、属性数据输入等。 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通常是经过数字化、规范化和数据编码三个步骤实现的。,第四节 地理信息系统的功能,二、数据编辑与更新 数据编辑 主要包括图形编辑和属性编辑。 图形编辑 主要包括图形修改、增加和删除、图形整饰、图形变换、图幅拼接、投影变换、误差校正和建立拓扑关系等。 属性编辑 通常与数据库管理结合在一起完成，主要包括属性数据的修改、删除和插入等操作。 数据更新 是以新的数据项或记录来替换数据文件或数据库中相应的数据项或记录，它是通过修改、删除和插入等一系列操作来实现的。,第四节 地理信息系统的功能,三、数据存储

9、与管理 数据存储 是将数据以某种记录格式存储在计算机内部或外部的存储介质上。其存储方式与数据文件的组织密切相关。 数据管理 是处理数据存取和数据运行的各种管理控制。空间数据管理是GIS数据管理的核心。 四、空间查询与分析 空间查询 与分析是GIS的核心，是GIS区别于其它信息系统的本质特征。 主要包括数据操作运算、数据查询检索、数据综合分析。 综合分析功能 可以提高系统评价、管理和决策的能力，分析功能可在系统操作运算功能的支持下建立专门的分析软件来实现，主要包括信息量测、属性分析、统计分析、二维模型分析、三维模型分析和多要素综合分析等。,第四节 地理信息系统的功能,五、数据显示与输出 数据显示

10、 是指中间处理过程和最终结果的屏幕显示。通常用人机对话方式选择显示对象和形式，对于图形数据可根据要素的信息量和密集程度，选择放大或缩小显示。 输出 是将GIS的产品通过输出设备（包括显示器、绘图机、打印机等）输出。GIS不仅可以输出全要素地图，还可以根据用户需要，分层输出各种专题地图、各类统计图、图表、数据和报告等。,第四节 地理信息系统的功能,第五节 地理信息系统的应用,一、统计与量算 利用GIS将多种数据源信息汇集在一起，通过系统的统计和叠置分析功能，按多种边界和属性条件，提供区域多种条件组合形式的资源统计和进行原始数据的快速再现。 GIS是一种空间信息系统。通过GIS的有关应用程序，分别

11、可以在一维、二维和三维空间里实现对各种研究对象的长度、面积和体积的快速量算，为用户提供各种有用的数据。,第五节 地理信息系统的应用,二、规划与管理 规划与管理是GIS应用的一个重要方面。区域规划和城市规划中涉及到诸多方面和众多因素，如人口、交通、经济、文化、教育、金融和基础设施等多个地理变量和大量数据。GIS技术能够进行多要素分析，它具有为规划部门快速提供大量信息的能力。,第五节 地理信息系统的应用,三、预测与监测 在GIS中，预测主要采用统计方法，通过分析历史资料和建立数学模型，对事物进行定量分析，并对事物的未来作出判断和预测，例如洪水预报模型。 监测是借助遥感遥测数据的搜集，利用GIS对环

12、境污染、森林火灾、洪水灾情等进行监视推测，为环境治理和救灾抢险决策提供及时准确的信息。,第五节 地理信息系统的应用,四、辅助决策 GIS在其多要素空间数据库的支持下，通过构建一系列决策模型，并对这些决策模型进行比较分析，为各部门决策提供科学的依据，辅助政府部门决策的制定。 总之，随着社会的进步，科技的发展，GIS的应用将越来越广泛，必将产生巨大的经济效益和社会效益。,一、研究内容,第六节 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,第六节 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 地理数据管理 用户界面 G

13、IS工具软件研制,一、研究内容,第六节 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,1. 开拓阶段（20世纪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，并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， Integraph公司建立。 2. 巩固发展阶段（20世纪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、国际发展状况,第七节 地理信息系统发展概

14、况,第七节 地理信息系统发展概况 3. 大发展阶段（20世纪80年代）注重空间决策支持分析 1981年，ESRI ARC/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，Ingegraph 发布MGE；,第七节 地理信息系统发展概况 4. 应用普及阶段（20世纪90年代）, 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

15、; 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） GENAMAP 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,