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1、地理信息系统原理GIS(CourseofGeographicInformationSystem)1地理信息系统原理GIS前前言言一、课程意义一、课程意义二、课程安排二、课程安排三、可选教材三、可选教材三、可选教材三、可选教材1、当前时代特点要求、当前时代特点要求3、专业要求、专业要求开始学习开始学习2、GIS发展势头迅速发展势头迅速2地理信息系统原理GIS前言前言1 1）信息的巨大物化力量）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由于信息爆炸，人们的工作重点从单纯的物质生产物质生产转移到对转移到对信息的处理信息的处理上来，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
2、股市信息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）信息资源的科学管理和充分利用 由由于于社社会会进进步步，人人类类开开始始觉觉悟悟到到对对资资源源的的利利用用不不能能简简单单掠掠夺夺，而而应应当当合合理理地地管管理理利利用用，把把开开发发和和保保护护结结合合起起来来。其其表表现现为为：兴兴起起城城市市规规划划，污污水水、环环境境资资源管理与利用，灾害监测系统，三峡工程等源管理与利用，灾害监测系统，三峡工程等。 3 3） 信息产业的形成与壮大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：信息产业的发展日益迅猛
3、，已成为当代经济发展的重要特点。例如：1990年世年世界信息产业的产值达界信息产业的产值达1489亿亿美圆，到美圆，到90年代中期已突破年代中期已突破1万亿万亿美圆，成为跃居传美圆，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，年增长是传统产业的3-5倍。倍。而约而约80%信息与空间分布有关，使得地信息与空间分布有关，使得地理信息系统的发展更为迅猛。理信息系统的发展更为迅猛。1、信息时代特点、信息时代特点返回返回3地理信息系统原理GIS2 2、地理信息系统
4、发展趋势前所未有、地理信息系统发展趋势前所未有前言前言目前，目前，GIS 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：应用，其标志为：-投入使用的投入使用的GISGIS系统，每系统，每2-32-3年翻一翻；年翻一翻；-GIS-GIS市场的年增长率为市场的年增长率为35%35%以上，目前从事以上，目前从事GISGIS的厂家数目急增，主要厂家年销售的厂家数目急增，主要厂家年销售量增长均在量增长均在100%100%以上；以上；-愈来愈多的地区性和国际性会议以愈来愈多的地区性和国际性会议以GISGI
5、S为主题，讨论为主题，讨论GISGIS理论及各种应用；理论及各种应用；-愈来愈多的学术刊物和论文采用愈来愈多的学术刊物和论文采用GISGIS为标题；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，将图学、航测与遥感学等，将GISGIS作为其发展方向加以强调；作为其发展方向加以强调；-愈来愈多的大学增加关于愈来愈多的大学增加关于GISGIS的课程，对的课程，对GISGIS感兴趣的人愈来愈多；感兴趣的人愈来愈多；-。总之，包括总之，包括GISGIS在内的信息技术正不断渗入到各行各
6、业，并将彻底改变人们的工作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。方式、生活环境。返回返回4地理信息系统原理GIS3、专业要求、专业要求前言前言在上述大环境下，社会急需在上述大环境下，社会急需GISGIS专业人才，专业人才， GIS GIS专业需要该课程作为专业需要该课程作为主干课程主干课程；接触接触GISGIS的程度不同，对的程度不同，对GISGIS的理解不同；为了正确理解的理解不同；为了正确理解GISGIS，掌握，掌握GISGIS基基本理论和方法，共同学习本课程。本理论和方法，共同学习本课程。返回返回5地理信息系统原理GIS 11地理信息系统教程，胡鹏等，
7、武汉大学出版社地理信息系统教程，胡鹏等，武汉大学出版社 22地理信息系统基础地理信息系统基础 ，龚健雅，科学出版社，龚健雅，科学出版社 3 3地理信息系统原理与方法，吴信才，电子工业出版社地理信息系统原理与方法，吴信才，电子工业出版社 4 4 地理信息系统原理与方法地理信息系统原理与方法,边馥苓边馥苓 , ,测绘出版社测绘出版社前言前言三、参考教材三、参考教材返回返回6地理信息系统原理GIS二、课程安排二、课程安排前言前言什么是什么是GIS？GIS能作能作什么？什么？如何实现如何实现？如何发如何发展？展？第第一一章章绪绪论论:GIS概概念念,与与相相关关学学科科关关系系,GIS组组成成,GIS
8、的的功功能能与应用等与应用等第二至八章：第二至八章：GIS数据结构、数据数据结构、数据输入、数据处理、数据管理和空间输入、数据处理、数据管理和空间分析等分析等第九章：第九章：GIS发展热点发展热点返回返回7地理信息系统原理GIS第一章第一章 绪论绪论1-1 GIS1-1 GIS概念概念1-2GIS发展发展1-3 GIS 1-3 GIS 构成构成1-4 GIS 1-4 GIS 功能和应用功能和应用二、信息与数据二、信息与数据三、地理信息与地学信息三、地理信息与地学信息四、信息系统和四、信息系统和GIS一、国际一、国际GISGIS的发展的发展二、我国二、我国GISGIS的发展的发展一、一、GISG
9、IS组成组成二、硬件配置二、硬件配置三、软件配置三、软件配置一、一、GISGIS功能功能二、二、GISGIS应用应用一、例子一、例子1-5 GIS 1-5 GIS 相关学科相关学科一、一、GISGIS构成构成二、二、GISGIS学科树学科树一、一、GISGIS相关学科相关学科8地理信息系统原理GIS一、例子一、例子如何为一公如何为一公园选择合理园选择合理位置？位置？依山傍水；依山傍水； 交通方便；交通方便； 较安静较安静要要求求方案方案2 2条件条件2 2方案方案1 1条件条件1 1第一章第一章 绪论绪论1-1 GIS1-1 GIS概念概念返回返回处理、分析处理、分析空间分析空间分析算法算法现
10、实世界现实世界获取获取水系信息水系信息地形信息地形信息道路信息道路信息植被信息等植被信息等+ + + +空间空间数据库数据库存储存储9地理信息系统原理GIS二、信息与数据二、信息与数据第一章第一章 绪论绪论1 1、信息、信息1）定义：）定义：信信息息是是现现实实世世界界在在人人们们头头脑脑中中的的反反映映。它它以以文文字字、数数据据、符符号号、声声音音、图图象象等等形形式记录下来，进行传递和处理式记录下来，进行传递和处理,为人们的生产，建设，管理等提供依据。为人们的生产，建设，管理等提供依据。2 2）信息的特性）信息的特性：A A、客观性客观性：任何信息都是与客观事实相联系的，这是信息的正确性
11、和精确度的保证。：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 B、适适用用性性：问问题题不不同同，影影响响因因素素不不同同，需需要要的的信信息息种种类类是是不不同同的的。信信息息系系统统将将地地理理空空间间的的巨巨大大数数据据流流收收集集，组组织织和和管管理理起起来来，经经过过处处理理、转转换换和和分分析析变变为为对对生生产产、管管理理和和决决策具有重要意义的有用信息，这是由建立信息系统的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明确目的性所决定的。所决定的。如如股股市市信信息息，对对于于不不会会炒炒股股的的人人来来说说，毫毫无无用用处处，而而股股民民们们
12、会会根根据据它它进进行行股股票票的的购购进进或或抛出，以达到股票增值的目的。抛出，以达到股票增值的目的。C C、传传输输性性：信信息息可可在在信信息息发发送送者者和和接接受受者者之之间间进进行行传传输输信信息息的的传传输输网网络络，被被形形象象地地称称为为“信息高速公路信息高速公路”。D D、共享性共享性：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：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。失，这为信息的并发应用提供可能性。 1-1 GIS1-1 GIS概念概念10地理信息系统原理GIS2 2、数据、数据第一章第一章
13、 绪论绪论1-1 GIS1-1 GIS概念概念指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、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。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。系统有关，随载荷它的物理设备的形式而改变。 3 3、两者关系两者关系（有人认为，输入的都叫数据，输出的都叫信息，其实不然）（有人认为，输入的都叫数据，输出的都叫信息，其实不然）。数据是信息的表达、载体，信息是数据的内涵数据
14、是信息的表达、载体，信息是数据的内涵，是，是形与质形与质的关系。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。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。例如例如“1 1、”“0 0”独立的独立的1 1、0 0均无意义。均无意义。 当它表示某实体在某个地域内存在与否，它就提供了当它表示某实体在某个地域内存在与否，它就提供了“有有”“”“无无”信息，当用它来标信息，当用它来标识某种实体的类别时，它就提供了特征码信息。识某种实体的类别时，它就提供了特征码信息。 返回返回11地理信息系统原理GIS三、地理信息与地学信息三、地理信息与地
15、学信息第一章第一章 绪论绪论1-1 GIS1-1 GIS概念概念1 1、地理信息、地理信息 1 1）定定义义：指指与与研研究究对对象象的的空空间间地地理理分分布布有有关关的的信信息息。它它表表示示地地理理系系统统诸诸要要素素的的数数量量、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 2）特点：）特点： A A、地域性地域性：（是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志）（是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志）。地地理理信信息息属属于于空空间间信信息息，位位置置的的识识别别与与数数据据相相联联系系，它它的的这这种种定定
16、位位特特征征是是通通过过公公共的地理基础来体现的。共的地理基础来体现的。B B、多维结构、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（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（例图例图）C C、时序特征时序特征：时时空空的的动动态态变变化化引引起起地地理理信信息息的的属属性性数数据据或或空空间间数数据据的的变变化化。因因此此，一一实实时时的的GISGIS系系统统要要求求能能及及时时采采集集和和更更新新地地理理信信息息，使使得得地地理理信信息息具具有有现现势势性性。以以免免过过时时的的信信息息造造成成决决策策的的失失误误或或因因为为缺缺少
17、少可可靠靠的的动动态态数数据据，不不能能对对变变化化中中的的地地理理事事件件或或现现象象作作出出合合理理的的预预测测预预报报和和科科学学论论证证。例例如如9898年年龙龙王王庙庙特特大大洪洪水水险险情情正正是是武武汉汉勘勘测测设设计计院院利利用用先先进进的的摇摇感感、GPSGPS技技术术测测得得实实时时数数据据为为抗抗洪洪决决策策提提供供可可靠靠依依据据。显显然然，如如果果用用过过时时数据，这将造成多大的损失，这就是地理信息的时序特征。数据，这将造成多大的损失，这就是地理信息的时序特征。 12地理信息系统原理GIS第一章第一章 绪论绪论1-1 GIS1-1 GIS概念概念2 2、地学信息、地学
18、信息 与人类居住的地球有关的信息都是地学信息。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、大气圈和人类活动岩石圈、水圈、大气圈和人类活动等；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、大气层甚至宇宙地下、大气层甚至宇宙空间。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。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 3、两者信息源不同、两者信息源不同返回返回13地理信息系统原理GIS四、信息系统和地理信息系统四、信息系统
19、和地理信息系统第一章第一章 绪论绪论1-1 GIS1-1 GIS概念概念1 1、信息系统、信息系统( Information System ,IS )( Information System ,IS )1 1）系统）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。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 2）信息系统）信息系统： 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。有采集、管理、分析和表
20、达数据的能力。 3 3）类型类型：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。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。 事事务务处处理理系系统统、管管理理信信息息系系统统：主主要要支支持持操操作作层层人人员员的的日日常常事事务务处处理理，图图书书管管理理，借借还书。还书。决策支持系统决策支持系统：从：从MISMIS中获取信息，进行推测，以辅助决策。中获取信息，进行推测，以辅助决策。 人工智能、专家系统：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。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、
21、充分利用，就需要建立某种信息系统，那么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。对地理信息进行管理、利用就需要建立地理信息系统。 返回返回14地理信息系统原理GIS2 2、地理信息系统、地理信息系统( Geographic Information System ,GIS)( Geographic Information System ,GIS)第一章第一章 绪论绪论1-1 GIS1-1 GIS概念概念1 1）定义）定义：不同领域、不同专业对不同领域、不同专业对GISGIS的理解不同，目前没有完全统一的被普遍接受的
22、的理解不同，目前没有完全统一的被普遍接受的A A、GISGIS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，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。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 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为了获取、存储、
23、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。系统。-美国国家地理信息与分析中心美国国家地理信息与分析中心C 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属性数据，并回答用户问题为主要任务的计算机系统。位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题为主要任务的计算机系统。D D、GISGIS是一种是一种获取、存储、检索、操作、分析和显示获取、存储、检索、操作、分析和显示地球地球空间数据空间数据的计算机系统。的计算机系统。-英英国教育部国教育部 2 2）理解）理
24、解a GISa GIS是一计算机系统，既然是系统，就要具有是一计算机系统，既然是系统，就要具有系统的基本功能系统的基本功能，数据采集、管理、分，数据采集、管理、分析和表达，所以每个析和表达，所以每个GISGIS系统都是由若干具有一定功能的模块组成。系统都是由若干具有一定功能的模块组成。b GISb GIS的的处理对象是处理对象是有关的地理分布数据，也就是有关的地理分布数据，也就是空间数据空间数据，为了能对这些空间数据进，为了能对这些空间数据进行定位，定性和定量的描述，决定了行定位，定性和定量的描述，决定了GISGIS要对空间数据按统一地理坐标进行编码，这是要对空间数据按统一地理坐标进行编码，这
25、是GISGIS与其他信息系统不同的根本所在。与其他信息系统不同的根本所在。 返回返回15地理信息系统原理GIS第一章第一章 绪论绪论1-1 GIS1-1 GIS概念概念3 3、GISGIS与其它与其它ISIS之间的关系和区别之间的关系和区别 G GISIS空间数据和属性数据的联合体空间数据和属性数据的联合体返回返回图片摘自图片摘自 张超主编的地理张超主编的地理信息系统教程所配光盘信息系统教程所配光盘16地理信息系统原理GIS1 1）GISGIS与其它与其它ISIS之间的关系（之间的关系（信息系统分类）信息系统分类）第一章第一章 绪论绪论1-1 GIS1-1 GIS概念概念信息系统（信息系统（I
26、S)IS)非空间信息系统非空间信息系统空间信息系统（空间信息系统（SISSIS）如厂矿企业管理、如厂矿企业管理、财务等财务等MISMIS非地理信息系统非地理信息系统CAD/CAMCAD/CAM地理信息系统（地理信息系统（GISGIS）专题专题GISGIS综合信息系统综合信息系统地籍信息系统地籍信息系统城市管线信息系统城市管线信息系统城市规划城市规划与管理与管理ISIS区域资源区域资源与环境与环境ISIS返回返回17地理信息系统原理GIS2 2）GISGIS与其它与其它ISIS的区别的区别第一章第一章 绪论绪论1-1 GIS1-1 GIS概念概念A A、GISGIS与一般与一般MISMIS：GI
27、S离离不不开开数数据据库库技技术术。数数据据库库中中的的一一些些基基本本技技术术，如如数数据据模模型型、数数据据存存储储、数数据据检检索索等都是等都是GISGIS广泛使用的核心技术。广泛使用的核心技术。 GISGIS对对空空间间数数据据和和属属性性数数据据共共同同管管理理、分分析析和和应应用用，而而一一般般MIS（数数据据库库系系统统）侧侧重重于于非非图图形形数数据据（属属性性数数据据）的的优优化化存存储储与与查查询询，即即使使存存储储了了图图形形，也也是是以以文文件件的的形形式式存存储储，不不能能对对空空间间数数据据进进行行查查询询、检检索索、分分析析，没没有有拓拓扑扑关关系系，其其图图形形
28、显显示示功功能能也也很很有有限。限。如如电电话话查查号号台台是是一一个个一一般般MIS，只只能能回回答答用用户户询询问问的的电电话话号号码码，而而通通信信信信息息系系统统除除了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。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。返回返回18地理信息系统原理GISB B、GISGIS与与CAD/CAMCAD/CAM第一章第一章 绪论绪论1-1 GIS1-1 GIS概念概念管理了图形数据和非空间属性数据的系统不一定是管理了图形数据和非空间属性数据的系统不一定是GISGIS，如，如，GISGIS与与
29、CADCAD共同点共同点 GIS GIS与与CADCAD不同点不同点都有空间坐标系统；都有空间坐标系统；都能将目标和参考系联系起来；都能将目标和参考系联系起来；都能描述图形数据的拓扑关系；都能描述图形数据的拓扑关系；都能处理属性和空间数据都能处理属性和空间数据研究对象为人造对象研究对象为人造对象规则几何图形及组合；规则几何图形及组合；图形功能特别是三维图形功图形功能特别是三维图形功能强，属性库功能相对较弱；能强，属性库功能相对较弱；中的拓扑关系较为简中的拓扑关系较为简单；单；一般采用几何坐标系一般采用几何坐标系。处理的数据大多处理的数据大多来自于现实世界，较之来自于现实世界，较之人造对象更复杂
30、，数据人造对象更复杂，数据量更大；数据采集的方量更大；数据采集的方式多样化；式多样化；GIS的属性库结构复杂，的属性库结构复杂，功能强大；功能强大；强调对空间数据的分析，强调对空间数据的分析，图形属性交互使用频繁；图形属性交互使用频繁；GIS采用地理坐标系采用地理坐标系。返回返回19地理信息系统原理GISGISGIS与与CAMCAMGISGIS与与CAMCAM共同点共同点GISGIS与与CAMCAM不同点不同点都有地图输出、空间都有地图输出、空间查询、分析和检索功查询、分析和检索功能能侧重于数据查询、分类及自侧重于数据查询、分类及自动符号化，具有地图辅助设计和产动符号化，具有地图辅助设计和产生
31、高质量矢量地图的输出机制；生高质量矢量地图的输出机制；它强调数据显示而不是数据分析，它强调数据显示而不是数据分析，地理数据往往缺乏拓扑关系；地理数据往往缺乏拓扑关系；它与数据库的联系通常是一些简单它与数据库的联系通常是一些简单的查询。的查询。CAMCAM是是GISGIS的重要组成部的重要组成部分；分；综合图形和属性数据进综合图形和属性数据进行深层次的空间分析，行深层次的空间分析，提供辅助决策信息。提供辅助决策信息。CAMCAM（Computer Adid Map)-Computer Adid Map)-计算机地图系统计算机地图系统 计算机辅助制图计算机辅助制图第一章第一章 绪论绪论1-1 GI
32、S1-1 GIS概念概念返回返回20地理信息系统原理GIS1-2 GIS1-2 GIS发展发展 第一章第一章 绪论绪论 GISGIS起起源源于于人人口口普普查查，土土地地调调查查和和自自动动制制图图，19601960年年，加加拿拿大大测测量量学学家家R.F.Tomlinson提提出出了了把把地地图图变变成成数数字字形形式式的的地地图图，19631963年年，又又提提出出GISGIS这这一一本本术术语语，并并建建立立了了第第一一个个GIS_GIS_加拿大加拿大GISGIS，随后，随后GISGIS以燎原之势以燎原之势在全世界迅速发展起来。在全世界迅速发展起来。诺基尔。汤姆林逊诺基尔。汤姆林逊1 1
33、、6060年代，探索时期年代，探索时期（GISGIS思想和技术方法的探索思想和技术方法的探索）人们关注什么是）人们关注什么是GISGIS，GISGIS能干什么。能干什么。2、7070年年代代，巩巩固固时时期期，（这这时时由由于于计计算算机机技技术术及及其其在在自自然然资资源源和和环环境境数数据据处处理理的的应应用用，促促进进 GISGIS迅迅速速发发展展）。这这期期间间，发发展展研研究究的的重重点点是是空空间间数数据据处处理理的的算算法法，数数据据结结构构和和数数据库管理这三个方面。据库管理这三个方面。3 3、8080年年代代，实实破破阶阶段段，也也是是GISGIS普普遍遍发发展展和和推推广广
34、应应用用阶阶段段，人人们们把把GISGIS与与RSRS解解决决全全球球性性问题，如全球沙漠化，全球可居住地评价，核扩散问题等。问题，如全球沙漠化，全球可居住地评价，核扩散问题等。4 4、9090年代，全面应用年代，全面应用，产业化阶段，对，产业化阶段，对GISGIS进一步研究，研究的内容集中在：空间信息进一步研究，研究的内容集中在：空间信息分析的新模式和新方法，空间关系和数据模型，人工智能引入等。分析的新模式和新方法，空间关系和数据模型，人工智能引入等。 一、国际一、国际GISGIS的发展状况的发展状况返回返回21地理信息系统原理GIS二、我国二、我国GISGIS发展发展我国我国GISGIS起
35、步较晚，但发展较快，分为以下几个阶段：起步较晚，但发展较快，分为以下几个阶段：1 1、7070年代，准备阶段年代，准备阶段：一些知名人士一些知名人士GISGIS先驱看到先驱看到GISGIS的广阔前景和的广阔前景和GISGIS的重要性，进行极积呼吁，为的重要性，进行极积呼吁，为GISGIS在我国在我国的发展奠定了与论准备基础并做了一些可行性实验。的发展奠定了与论准备基础并做了一些可行性实验。2 2、8080年代，试验起步阶段年代，试验起步阶段: :这期间，我国在这期间，我国在GISGIS理论探索，规范探讨，软件开发，系统建立等方面取得了突破和进理论探索，规范探讨，软件开发，系统建立等方面取得了突
36、破和进展，进行了一些典型，试验专题试验软件开发工作。展，进行了一些典型，试验专题试验软件开发工作。3 3、9090年代，我国年代，我国GISGIS发展阶段发展阶段：我国改革开放以来，沿海，治江经济开发区的发展土地的有偿使用和外资的引进，急我国改革开放以来，沿海，治江经济开发区的发展土地的有偿使用和外资的引进，急需需GISGIS为之服务，这也推动为之服务，这也推动GISGIS在我国的全面发展。在我国的全面发展。4 4、9696年以来，是我国年以来，是我国GISGIS产业化阶段产业化阶段。近几年来，我国经济信息化的基础设施和重大信息工程已纳入国家计划，一批国家级和近几年来，我国经济信息化的基础设施
37、和重大信息工程已纳入国家计划，一批国家级和地方级的地方级的GISGIS相继建立并投入运行，一批专业遥感基地已建立，并进入了产业化运相继建立并投入运行，一批专业遥感基地已建立，并进入了产业化运行，一批综合运用行，一批综合运用“3S”“3S”技术的重点项目已实施，并在自然灾害监测和图土资源调技术的重点项目已实施，并在自然灾害监测和图土资源调查中发挥效益，一批高等院校开设了与查中发挥效益，一批高等院校开设了与GISGIS相关的新专业，培养了一大批从事相关的新专业，培养了一大批从事GISGIS研研究与开发的高层次人才，具有我国自主版权的究与开发的高层次人才，具有我国自主版权的GISGIS基础软件的研制
38、逐步进入了产业基础软件的研制逐步进入了产业化轨道，等等这些都标志我国化轨道，等等这些都标志我国GISGIS产业已进入新的发展阶段。产业已进入新的发展阶段。 第一章第一章 绪论绪论1-2 GIS1-2 GIS发展发展返回返回22地理信息系统原理GIS1-3 GIS 1-3 GIS 构成构成第一章第一章 绪论绪论从计算机的角度看，从计算机的角度看，GISGIS是由软件、硬件、数据和用户组成。是由软件、硬件、数据和用户组成。 用户用户软件软件硬件硬件地理地理空间空间数据数据数据数据（系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础）（系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础）硬件硬件（各种设备（各种设备-
39、-物质基础）物质基础）软件软件（支持数据采集、存储、加工、回答用户问（支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统）题的计算机程序系统）用户用户（GISGIS服务的对象，分为一般用户和从服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户）事建立、维护、管理和更新的高级用户）由于计算机的飞速发展和地理信息的由于计算机的飞速发展和地理信息的时序特征，时序特征，硬件寿命硬件寿命3-53-5年，软件（年，软件（5-155-15年），数据（年），数据（1-21-2年，年，5-705-70年不等）年不等）GIS需要不断维护、更新，所以用户要不断需要不断维护、更新，所以用户要不断进行知
40、识更新。进行知识更新。一、一、GISGIS组成组成返回返回23地理信息系统原理GIS第一章第一章 绪论绪论1-3 GIS 1-3 GIS 构成构成二、二、硬件配置硬件配置 数字化、解析测图仪、扫描仪数字化、解析测图仪、扫描仪 遥感处理设备等遥感处理设备等前前面面说说过过，GISGIS作作为为技技术术系系统统必必须须具具备备数数据据的的采采集集、管管理理、分分析析、表表达达和和显显示示功功能能，一一定定功功能能必必须须由由一一定定的的软软件件、硬硬件实现，所以件实现，所以GISGIS的硬件配置为：的硬件配置为： 计算机计算机 硬盘硬盘 光盘光盘 等存储设备等存储设备存贮存贮处理处理 打印机打印机
41、 绘图仪绘图仪 显示终端显示终端 等等 输出输出 服务器、网络适配器、传输介质、服务器、网络适配器、传输介质、调制解调器等网络设备。调制解调器等网络设备。 网络网络随着网络普及，信息共享成为时代要求，随着网络普及，信息共享成为时代要求，GISGIS要有网络功能要有网络功能输入输入 功能功能硬件配置硬件配置返回返回24地理信息系统原理GIS第一章第一章 绪论绪论1-3 GIS 1-3 GIS 构成构成三、软件三、软件配置配置 GISGIS应用软件应用软件GISGIS硬件硬件操作系统操作系统GISGIS专业平台软件专业平台软件GISGIS用户界面用户界面GISGIS数据库数据库有了计算机硬件之后，
42、首先需要有了计算机硬件之后，首先需要OS,DOS,WINDOWS,UNIIXOS,DOS,WINDOWS,UNIIX等。等。裸机，没装任何裸机，没装任何OSOS的机子，是不能工作的。的机子，是不能工作的。GISGIS应用软件在应用软件在GISGIS软件层次的外层，外层以软件层次的外层，外层以内层软件为基础，共同完成用户指定的任务。内层软件为基础，共同完成用户指定的任务。 1 1、GISGIS软件层次软件层次返回返回25地理信息系统原理GIS2 2、GISGIS基础软件主要模块基础软件主要模块第一章第一章 绪论绪论1-3 GIS 1-3 GIS 构成构成图形及属图形及属性编辑性编辑空间数据输入与
43、转换空间数据输入与转换空间数据管理系统空间数据管理系统空间查询与空间查询与空间分析空间分析制图与输出制图与输出返回返回26地理信息系统原理GIS第一章第一章 绪论绪论1-4 GIS 1-4 GIS 功能和应用功能和应用GIS能作能作什么？什么？一、一、GIS GIS 功能功能 缓冲区分析缓冲区分析叠加分析叠加分析空间查询空间查询网络分析网络分析地形分析地形分析。数据采集数据采集与输入与输入数据编辑数据编辑与更新与更新数据存储数据存储与管理与管理空间查询空间查询与分析与分析数据显示数据显示与输出与输出返回返回27地理信息系统原理GIS数据采集与输入数据采集与输入第一章第一章 绪论绪论1-4 GI
44、S 1-4 GIS 功能和应用功能和应用现实世界现实世界返回返回文字报告、文字报告、遥感图象遥感图象等等数字化仪数字化仪扫描仪扫描仪解析测图仪解析测图仪键盘键盘 等等编辑、接边、分层、图形与编辑、接边、分层、图形与属性连接、加注记等属性连接、加注记等空间数据库空间数据库28地理信息系统原理GIS空间查询空间查询第一章第一章 绪论绪论1-4 GIS 1-4 GIS 功能和应用功能和应用返回返回空间数据库空间数据库哈尔滨在哪哈尔滨在哪里？里？空间查询空间查询属性查询属性查询78路公交经路公交经过哪些站过哪些站？29地理信息系统原理GIS叠加分析叠加分析第一章第一章 绪论绪论1-4 GIS 1-4
45、GIS 功能和应用功能和应用空间数据库空间数据库为某工厂选址，首先找为某工厂选址，首先找出地价出地价1万元万元m;且地形起伏较小的区域且地形起伏较小的区域?地价地价1万元万元m坡度小于坡度小于3 3度度的地形信息的地形信息空间检索空间检索返回返回满足两条件的区满足两条件的区域域+ +30地理信息系统原理GIS缓冲区分析缓冲区分析第一章第一章 绪论绪论1-4 GIS 1-4 GIS 功能和应用功能和应用空间数据库空间数据库道路的噪音影响范道路的噪音影响范围围?街道中心线街道中心线空间检索空间检索返回返回城市环境评价城市环境评价31地理信息系统原理GIS第一章第一章 绪论绪论1-4 GIS 1-4
46、 GIS 功能和应用功能和应用空间数据库空间数据库哪条路最近哪条路最近,如何乘车如何乘车?道路信息道路信息空间检索空间检索返回返回网络分析网络分析32地理信息系统原理GIS地形分析地形分析第一章第一章 绪论绪论1-4 GIS 1-4 GIS 功能和应用功能和应用空间数据库空间数据库航道淤积航道淤积,挖挖槽方案比较槽方案比较?返回返回地形信息地形信息空间检索空间检索33地理信息系统原理GIS数据显示与输出数据显示与输出第一章第一章 绪论绪论1-4 GIS 1-4 GIS 功能和应用功能和应用空间数据库空间数据库各种需求各种需求?各种信息各种信息空间检索空间检索返回返回34地理信息系统原理GIS第
47、一章第一章 绪论绪论1-4 GIS 1-4 GIS 功能和应用功能和应用二、二、GIS GIS 主要主要 应用领域应用领域 资源管理资源管理区域和城乡区域和城乡规划规划灾害监测灾害监测 环境评估环境评估 作战指挥作战指挥 交通运输交通运输 宏观决策宏观决策 商业金融、通讯商业金融、通讯邮电、日常生活邮电、日常生活等各领域等各领域返回返回35地理信息系统原理GIS资源管理资源管理第一章第一章 绪论绪论1-4 GIS 1-4 GIS 功能和应用功能和应用 GIS GIS最初就是起源于资源清查，最初就是起源于资源清查，是是GISGIS的最基本的职能，目前趋于的最基本的职能，目前趋于成熟的主要应用领域
48、。资源清查包成熟的主要应用领域。资源清查包括土地资源，森林资源和矿产资源括土地资源，森林资源和矿产资源的清查、管理、土地利用规划，野的清查、管理、土地利用规划，野生动物的保护等。生动物的保护等。GISGIS的主要任务的主要任务是将各种来源的数据和信息有机地是将各种来源的数据和信息有机地汇集在一起，并通过统计，叠量分汇集在一起，并通过统计，叠量分析等功能，按多种边界和属性条件，析等功能，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提供区域多种条件组合形式的资源统计和资源现状分析，从而为资源统计和资源现状分析，从而为资源的合理开发、利用提供依据。的合理开发、利用提供依据。 GISGIS在国
49、际上在国际上典范典范中有：中有：A A、加拿大应用、加拿大应用GISGIS完成全国土地完成全国土地资源潜力和估算资源潜力和估算B B、利用、利用GISGIS进行世界小麦大面积进行世界小麦大面积估产的高准确率估产的高准确率-这些说明这些说明GISGIS在资源清查方面的应用趋于成熟。在资源清查方面的应用趋于成熟。 返回返回图片摘自图片摘自 张超主编的地理张超主编的地理信息系统教程所配光盘信息系统教程所配光盘36地理信息系统原理GIS区域和城乡规划区域和城乡规划第一章第一章 绪论绪论1-4 GIS 1-4 GIS 功能和应用功能和应用 在进行区域和城镇规划的过程中，在进行区域和城镇规划的过程中，要处
50、理许多不同性质和不同特点的问要处理许多不同性质和不同特点的问题，涉及多方面要素，如资源、环境、题，涉及多方面要素，如资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金人口、交通、经济、教育、文化和金融等，融等，GISGIS将这些数据信息归算到城将这些数据信息归算到城市的统一系统之中，最后进行城市和市的统一系统之中，最后进行城市和区域多目标的开发和规划，包括城镇区域多目标的开发和规划，包括城镇总体规划，城市建设用地适宜性评价，总体规划，城市建设用地适宜性评价，城市环境选质量评价，道路交通规划，城市环境选质量评价，道路交通规划，公共设施配置及城市环境动态监测等，公共设施配置及城市环境动态监测等，这些功能
51、的实现是以这些功能的实现是以GISGIS的一些数据的一些数据处理和分析算法加以保证的，如处理和分析算法加以保证的，如GISGIS的空间搜索方法，多信息叠加处理和的空间搜索方法，多信息叠加处理和一系列的分析软件，回归分析，投入一系列的分析软件，回归分析，投入产出计算，模糊加权评价等。产出计算，模糊加权评价等。 返回返回图片摘自图片摘自 张超主编的地理张超主编的地理信息系统教程所配光盘信息系统教程所配光盘37地理信息系统原理GIS灾害监测灾害监测第一章第一章 绪论绪论1-4 GIS 1-4 GIS 功能和应用功能和应用返回返回GISGIS方法和多时相的遥方法和多时相的遥感数据，可以有效地用感数据，
52、可以有效地用于森林火灾的预测预报、于森林火灾的预测预报、洪水灾情监测和淹没损洪水灾情监测和淹没损失估算，确定泄洪区内失估算，确定泄洪区内人员撤退、财产转移和人员撤退、财产转移和救灾物资供应的最佳路救灾物资供应的最佳路线，为救灾抢险和防洪线，为救灾抢险和防洪决策提供及时准确的信决策提供及时准确的信息。息。图片摘自图片摘自 张超主编的地理张超主编的地理信息系统教程所配光盘信息系统教程所配光盘38地理信息系统原理GIS环境评估环境评估第一章第一章 绪论绪论1-4 GIS 1-4 GIS 功能和应用功能和应用返回返回图片摘自图片摘自 张超主编的地理信息系统教程所配光盘张超主编的地理信息系统教程所配光盘
53、39地理信息系统原理GIS第一章第一章 绪论绪论1-4 GIS 1-4 GIS 功能和应用功能和应用返回返回作战指挥作战指挥图片摘自图片摘自 张超主编的地理张超主编的地理信息系统教程所配光盘信息系统教程所配光盘40地理信息系统原理GIS交通运输交通运输第一章第一章 绪论绪论1-4 GIS 1-4 GIS 功能和应用功能和应用返回返回图片摘自图片摘自 张超主编的地理信息系统教程所配光盘张超主编的地理信息系统教程所配光盘41地理信息系统原理GIS宏观决策宏观决策第一章第一章 绪论绪论1-4 GIS 1-4 GIS 功能和应用功能和应用返回返回 GIS GIS利用地理数据库，利用地理数据库，通过一系
54、列决策模型的构通过一系列决策模型的构建和比较分析，可为国家建和比较分析，可为国家宏观决策提供依据。例如宏观决策提供依据。例如我国在三峡地区的研究中我国在三峡地区的研究中通过利用通过利用GISGIS和机助制图和机助制图的方法，建立环境监测系的方法，建立环境监测系统，为三峡工程的宏观决统，为三峡工程的宏观决策提供了建库前后环境变策提供了建库前后环境变化的数量，速度和演变趋化的数量，速度和演变趋势等可靠数据。势等可靠数据。图片摘自图片摘自 张超主编的地理信息系统教程所配光盘张超主编的地理信息系统教程所配光盘42地理信息系统原理GIS1-5 GIS 1-5 GIS 相关学科相关学科第一章第一章 绪论绪
55、论返回返回GISGIS计算机科学计算机科学数据库数据库理论理论软件工软件工程程计算机计算机图形学图形学图象处图象处理理人工智人工智能能网络计网络计算算数学数学几何学几何学拓扑学拓扑学统计分析统计分析地理学、测地理学、测绘学、地学绘学、地学地图学地图学RSRS、GPSGPS其他应用科学其他应用科学43地理信息系统原理GIS二、二、GIS学科学科树树 数学数学运算研究运算研究 统计学统计学地理统计学地理统计学认知科学认知科学计算机科学计算机科学测量测量遥感遥感摄影测量学摄影测量学制图学制图学可视化可视化符号学符号学信息存储信息存储数据库数据库模式识别模式识别计算几何计算几何计算机图形学计算机图形学人工智能人工智能旅游业旅游业航运航运市场市场资产管理资产管理产业产业/ /商业商业矿产开发矿产开发设施维护设施维护公共信息查询公共信息查询公共管理公共管理考古学考古学人文地理学人文地理学社会科学社会科学健康护理规划健康护理规划流行病学流行病学环境科学环境科学地貌学地貌学土壤科学土壤科学森林学森林学地质学地质学生态学生态学水文学水文学气象学气象学地形测量地形测量环境测量环境测量社会、经济社会、经济测量测量返回返回44
