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1、(CourseofGeographicInformationSystem)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
2、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、GISGIS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相关学科相关学科地理信息系统原理GIS一
3、、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； 交通交通方便；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 Informa
4、tion 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、
5、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、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
6、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
7、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。 返回返回地理信息系统（地理信息系统（GIS）是什么？）是什么？空间数据空间数据属性数据属性数据空间数据和属性数据的综合体能让你轻易找到工业园能让你轻易找到工业园5英里内英里内和和20年以上年轮属性的所有桥梁年以上年轮属性的所有桥梁Name Address Town St. Zip Name Address Town
8、St. Zip GIS是是GIS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（IS)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
9、资源区域资源与环境与环境ISIS返回返回地理信息系统原理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
10、 1、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
11、广广应应用用阶阶段段，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
12、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
13、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
14、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
15、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- -物
16、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识更
17、新。进行知识更新。一、一、GISGIS组成组成返回返回地理信息系统原理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 绘图仪
18、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，首先需要有了
19、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转换空间数据输入
20、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 GIS 1-4 GIS 功能
21、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？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 GIS 功能和应用功能和应用空间
22、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+ +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空间数据库
23、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GIS的应用领域地理逻辑地理逻辑地理逻辑地理逻辑绘图绘图绘图绘图绘图机构绘图
24、机构绘图机构绘图机构地质测绘地质测绘地质测绘地质测绘环保机构环保机构环保机构环保机构地方政府地方政府地方政府地方政府人口局人口局人口局人口局税务部门税务部门税务部门税务部门旅游旅游旅游旅游服务业服务业服务业服务业公用事业公用事业公用事业公用事业公司公司公司公司企业企业企业企业教育教育教育教育交通运输交通运输交通运输交通运输部门部门部门部门地理信息系统原理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。
25、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在国际
26、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，要处理许多
27、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，这些功能的实现
28、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，可以有效地
29、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地理信息系统原
30、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，通过一系列决策模型的构通过一系列决
31、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 绪论绪论返回返回GISGIS计算机科
32、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
