地理信息系统概论第一章

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1、刘伟刘伟刘伟刘伟grid_ 13013939855 徐州师范大学徐州师范大学徐州师范大学徐州师范大学测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院教学大纲简介w课程特点和基本要求w教学内容和学时分配w考核方式w参考书目与主要网站课程特点与基本要求w课程特点GIS是一门典型的交叉性学科 地地理理信信息息系系统统是是多多学学科科、多多技技术术交交叉叉的的空空间间信信息息系系统统。在在理理论论上上依依托托于于地地理理学学、测测绘绘学学、数数学学等等基基础础性性学学科科；在在技技术术上上取取决决于于计计算算机机软软硬硬件件技技术术、航航空空航航天天技技术术、遥遥感感与与雷雷达达技技术术等等的的进进步步；在在应应用用

2、上上则则依依赖赖于于具具体体应应用用学学科科如如交交通通、城城市市规规划划、资资源源管管理理等等理理论和技术的发展。论和技术的发展。 因因此此，为为更更好好地地掌掌握握并并深深刻刻理理解解GISGIS，有必要理解与，有必要理解与GISGIS相关的学科。相关的学科。课程特点与基本要求w课程特点GIS是一门实践性很强的学科 GISGIS是是一一门门学学科科，同同时时又又是是一一个个技技术术系系统统，即即以以空空间间数数据据为为处处理理对对象象，以以空空间间数数据据组组织织和和处处理理为为基基础础，采采用用地地学学模模型型分分析析方方法法，及及时时提提供供多多种种空空间间地地理理信信息息和和动动态态

3、地地理理信信息息，为为研研究究环环境境过过程程、分分析析发发展展趋趋势势、预预估估规规划划决决策策等等服服务务的的计计算算机机技技术术系系统统。 因因此此，要要重重视视技技能能训训练练，重重点点掌掌握握ArcInfoArcInfo等基础等基础GISGIS软件的操作和使用。软件的操作和使用。课程特点与基本要求w课程特点课程特点 GISGIS是一门迅速发展中的学科是一门迅速发展中的学科 短短短短的的4040余余年年发发展展历历史史，GISGIS却却经经历历了了以以空空间间数数据据地地学学处处理理为为主主的的开开开开拓拓拓拓发发发发展展展展期期期期、注注重重地地理理信信息息管管理理的的巩巩巩巩固固固

4、固发发发发展展展展期期期期、以以空空间间决决策策与与支支持持分分析析为为特特点点的的理理理理论论论论和和和和技技技技术术术术突突突突破破破破阶阶阶阶段段段段以以及及广广泛泛应应用用的的社社社社会会会会化化化化阶阶阶阶段段段段。其其技技术术发发展展、内内容容更更新新之之快快，非非其其他他学学科科可可比比，特特别别是是在在9090年年代代以以来来，随随着着计计算算机机技技术术的的快快速速发发展展，地地理理信信息息系系统统表表现现得得异异常常活活跃跃，在在内内容容上上从从地地理理信信息息到到地地理理信信息息科科学学再再到到地地球球信信息息科科学学的的形形成成，技技术术上上则则从从地地理理信信息息系系

5、统统到到组组件件式式地地理理信信息息系系统统再再到到开开放放式式地地理理信信息息系系统统、网网络络地地理理信信息息系系统统等等。目目前前GISGIS正正朝朝着着以以系系统统为为中中心心向向以以数数据据为为中中心心转转变变、从从面面向向地地图图处处理理向向面面向向客客观观空空间间实实体体与与关关系系处处理理的的转转变变、由由单单纯纯的的二二维维处处理理向向多多维维处处理理的的转转变变和和从从管管理理型型向向分分析析决策型转变的方向发展。决策型转变的方向发展。 因因此此，要要经经常常阅阅读读有有关关的的文文献献资资料料，掌掌握握GISGIS学学科科的的发发展展趋趋势势，努努力力更更新新自自己己的的

6、知知识识，不不断断提提高高自自己的能力。己的能力。课程特点与基本要求w课程特点空间抽象性空间抽象性 地地理理信信息息系系统统中中的的数数据据，无无论论是是可可见见的的还还是是不不可可见见的的，都都是是自自然然环环境境的的一一种种表表现现模模式式，是是数数字字化化的的现现实实世世界界，这这是是建建立立在在对对自自然然环环境境的的抽抽象象和和描描述述基基础础上上。由由于于计计算算机机的的数数字字化化特特征征，空空间间对对象象须须离离散散化化的的表表达达，即即把把空空间间对对象象抽抽象象表表达达为为点点、线线、面面、体体等等具具有有位位置置和属性特征的地理实体。和属性特征的地理实体。 因因此此，在在

7、学学习习过过程程中中，要要注注重重空空间间抽象能力的培养。抽象能力的培养。w基本要求 本本课课程程旨旨在在使使学学生生掌掌握握地地理理信信息息系系统统的的基基本本原原理理、技技术术方方法法和和实实际际应应用用，了了解解其其主主要要应应用用领领域域和和发发展展方方向向，并并为为从从事事GISGIS的的地地理理学学应应用用和和应应用用型型地地理理信息系统的开发奠定基础。具体要求如下：信息系统的开发奠定基础。具体要求如下： 了了解解地地理理信信息息系系统统的的基基本本原原理理，包包括括空空间间数数据据的的语语义义学学基基础础、GISGIS的的科科学学定定义义、空空间间关关系系和和空空间间对对象象的的

8、表表达达、空空间间数数据据结结构构和和类类型型、空空间间分分析析原原理和地学模型方法等；理和地学模型方法等； 掌掌握握地地理理信信息息系系统统的的基基本本技技术术和和方方法法，包包括括空空间间数数据据的的采采集集、存存储储与与管管理理、处处理理、分分析析和和图图形形创创造的基本技能；造的基本技能； 初初步步具具有有应应用用GISGIS技技术术开开展展地地学学研研究究的的能能力力，包包括括地地学学应应用用模模型型的的构构建建，应应用用型型GISGIS的的设设计计，主主要要GISGIS软件系统的使用和评价等。软件系统的使用和评价等。教学内容与学时分配第1章 导论 (2学时)1.1 1.1 地理信息

9、系统的基本概念地理信息系统的基本概念1.2 1.2 地理信息系统的基本构成地理信息系统的基本构成1.3 1.3 地理信息系统的功能简介地理信息系统的功能简介1.4 1.4 地理信息系统的发展透视地理信息系统的发展透视 1.5 1.5 地理信息系统有关学科地理信息系统有关学科 1.6 1.6 地理信息系统理解歧意地理信息系统理解歧意第2章 地理信息系统的数据结构 (4学时)2.1 2.1 地理空间及其表达地理空间及其表达2.2 2.2 地理空间数据及其特征地理空间数据及其特征2.3 2.3 空间数据结构的类型空间数据结构的类型2.4 2.4 空间数据结构的建立空间数据结构的建立 第3章 空间数据

10、的处理 (4学时) 3.1 3.1 空间数据的坐标变换空间数据的坐标变换 3.2 3.2 空间数据结构的转换空间数据结构的转换3.3 3.3 多源空间数据的融合多源空间数据的融合 3.4 3.4 空间数据的压缩与综合空间数据的压缩与综合 3.5 3.5 空间数据的内插方法空间数据的内插方法 3.6 3.6 图幅数据边沿匹配处理图幅数据边沿匹配处理第4章 地理信息系统空间数据库 (6学时)4.1 4.1 空间数据库概述空间数据库概述4.2 4.2 空间数据库概念模型设计：传统的数据模型空间数据库概念模型设计：传统的数据模型 4.3 4.3 空间数据库概念模型设计：语义数据模型和空间数据库概念模型

11、设计：语义数据模型和 面向对象数据模型面向对象数据模型 4.4 4.4 空间数据库逻辑模型设计和物理设计空间数据库逻辑模型设计和物理设计4.5 GIS4.5 GIS空间时态数据库空间时态数据库第5章 空间分析的原理与方法 (6学时)5.1 5.1 数字地面模型分析数字地面模型分析5.2 5.2 空间叠合分析空间叠合分析5.3 5.3 空间缓冲区分析空间缓冲区分析5.4 5.4 空间网络分析空间网络分析5.5 5.5 空间统计分析空间统计分析5.6 5.6 空间数据的集合分析和查询空间数据的集合分析和查询第6章 地理信息系统的应用模型 (2学时)6.1 GIS6.1 GIS应用模型概述应用模型概

12、述6.2 6.2 适宜性分析模型适宜性分析模型6.3 6.3 发展预测模型发展预测模型6.4 6.4 位址选择模型位址选择模型6.5 6.5 交通规划模型交通规划模型6.6 6.6 地学模拟模型地学模拟模型6.7 6.7 专家系统概述专家系统概述第7章 地理信息系统的设计与评价 (2学时)7.1 GIS7.1 GIS设计概述设计概述7.2 7.2 地理信息系统的设计地理信息系统的设计7.3 7.3 地理信息的标准化地理信息的标准化7.4 7.4 地理信息系统的评价地理信息系统的评价第8章 地理信息系统产品的输出设计(2学时)8.1 8.1 地理信息系统产品的输出形式地理信息系统产品的输出形式8

13、.2 8.2 地理信息系统图形输出系统设计地理信息系统图形输出系统设计8.3 8.3 地理信息系统的可视化与虚拟现实地理信息系统的可视化与虚拟现实第9章 地理信息系统应用技术 (2学时)9.1 3S9.1 3S技术技术9.2 9.2 分布式地理信息系统分布式地理信息系统9.3 WebGIS9.3 WebGIS第10章 政府地理信息系统专题 (2学时)10.1 10.1 政府地理信息系统的建设原则政府地理信息系统的建设原则10.2 10.2 政府地理信息系统的运行机制政府地理信息系统的运行机制10.3 10.3 政府地理信息系统的设计政府地理信息系统的设计 10.4 10.4 政府地理信息系统的

14、典型示范应用政府地理信息系统的典型示范应用考核方式w本课程的教学应坚持理论与实践相统一的原则，考核方式包括平时提问、期末考试等；w本课程采用的结构化考核和评分方法为：学生的总成绩（100分）= 平时提问和课堂讨论成绩（20分）+ 期末考试成绩（80分）。w参考书目 黄黄杏杏元元等等. .地理信息系统概论（第三版）. .北北京：高等教育出版社，京：高等教育出版社，20082008 陈陈述述彭彭等等. .地理信息系统导论. .北北京京：科科学学出出版社，版社，19991999 邬邬伦伦等等. .地理信息系统原理、方法和应用. .北京：科学出版社北京：科学出版社，20002000 胡胡鹏鹏等等. .

15、地理信息系统教程. .武武汉汉：武武汉汉大大学学出版社，出版社，20022002参考书目与主要网站w主要网站 http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/www.digitalearth.gov/http:/www.digitalearth.gov/ http:/ 导 论w学习目标n n理解理解GISGIS的相关概念，的相关概念，GISGIS和相关学科的关系和相关学科的关系n n掌握掌握GISGIS的特点、类型与组成的特点、类型与组成n n了解了解GISGIS的基本功能和用途的基本功能和用途n n了解了解GISGIS的发展概况的发展概况重点：重点：GISG

16、IS的基本概念、组成及功用的基本概念、组成及功用第一章 导 论w第一节 地理信息系统基本概念w第二节 地理信息系统的基本构成w第三节 地理信息系统的功能简介w第四节 地理信息系统的发展透视w第五节 地理信息系统有关学科w第六节 地理信息系统理解歧意第一节 地理信息系统基本概念w数据与信息数据与信息 数据是客观事物的属性、数量、位置及其相互关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系等的抽象表示，随载荷它的物理设备的形式而改变。改变。 信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实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

17、。它不随的知识，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。载体的物理形式的改变而改变。信息具有：客观性、适用性、传输性和共享性。信息具有：客观性、适用性、传输性和共享性。第一节 地理信息系统基本概念w数据与信息两者不可分割且在含义上有所差别：数据是信息的表达，信息则是数据的内容；数据是客观对象的表示，只有当数据对实体行为产生影响时才成为信息；w地理信息地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；地理信息属于空间信息，它具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。第一节 地理信息系统基本概念w地理信息系

18、统地理信息系统( (简称简称GIS)GIS) GISGIS是是跨跨越越地地球球科科学学、信信息息科科学学和和空空间间科科学学的的应应用用基基础础学学科科，它它研研究究关关于于地地理理空空间间信信息息处处理理和和分分析析过过程程中中提提出出一一系系列列基基本本问问题题，如如空空间间对对象象表表达达与与建建模模、空空间间关关系系及及推推理理机机制制、空空间间信信息息的的控控制制基基准准、空空间间信信息息的的认认知知与与分分析析、GISGIS系系统统设设计计与与评评价价GISGIS应应用用模模型型与与可可视视化化、空空间间信信息息的的政政策策与与标准等；标准等； GISGIS的的操操作作对对象象是是

19、空空间间数数据据, ,空空间间数数据据的的主主要要特特点点是是按按统统一一的的地地理理坐坐标标编编码码，并并实实现现对对其其定定位位、定定性性、定定量量和和拓拓扑扑关关系系的的描描述述, ,由由此此而而形形成成GISGIS的的技技术术优优势势是是有有效效的的地地理理实实体体表表达达、独独特特的的时时空空分分析析能能力力、强强大大的的图图形形创创造造手手段段和和可可靠靠的的科科学学预预测测与与辅助决策功能等；辅助决策功能等； GISGIS是是管管理理和和分分析析空空间间数数据据的的应应用用工工程程技技术术，该该工程技术系统由多个相互联系的子系统组成；工程技术系统由多个相互联系的子系统组成； GI

20、SGIS为为地地理理学学解解决决复复杂杂的的规规划划与与管管理理问问题题提提供供了了有有效效的的手手段段，而而地地理理学学则则为为GISGIS提提供供了了重重要要的的基基础理论依托；础理论依托； GISGIS的的科科学学定定义义： 地地理理信信息息系系统统既既是是管管理理和和分分析析空空间间数数据据的的应应用用工工程程技技术术，又又是是跨跨越越地地球球科科学学、信信息息科科学学和和空空间间科科学学的的应应用用基基础础学学科科。其其技技术术系系统统由由计计算算机机硬硬件件、软软件件和和相相关关的的方方法法过过程程所所组组成成，用用以以支支持持空空间间数数据据的的采采集集、管管理理、处处理理、分分

21、析析、建建模模和和显显示示，以以便便解解决决复复杂杂的的规规划和管理问题。划和管理问题。w地理信息系统的分类专题地理信息系统专题地理信息系统(Thematic GIS)(Thematic GIS)区域地理信息系统区域地理信息系统(Regional GIS)(Regional GIS)地理信息系统工具地理信息系统工具(GIS Tools)(GIS Tools)城市信息系统城市信息系统自然资源查询信息系统自然资源查询信息系统规划与评估信息系统规划与评估信息系统土地管理信息系统等。土地管理信息系统等。按功能分类按功能分类按内容分类按内容分类w地理信息系统与其他系统的区别 GISGIS有有别别于于DB

22、MSDBMS，GISGIS具具有有以以某某种种选选定定的的方方式式对对空空间间数数据据进进行行解解释释和和判判断断的的能能力力，而而不不是是简简单单的的数数据据管管理理，这这种种能能力力使使用用户户能能得得到到关关于于数数据据的的知知识识，因因此此，GISGIS是能对空间数据进行分析的是能对空间数据进行分析的DBMSDBMS，GISGIS必须包含必须包含DBMSDBMS。 GISGIS有有别别于于MISMIS，GISGIS要要对对图图形形数数据据和和属属性性数数据据库库共共同同管管理理、分分析析和和应应用用，GISGIS的的软软硬硬件件设设备备要要复复杂杂、系系统统功功能能要要强强；MISMI

23、S则则只只有有属属性性数数据据库库的的管管理理，即即使使存存贮贮了了图图形形，也也是是以以文文件件形形式式管管理理，图图形形要要素素不不能能分分解解、查查询询、没没有有拓拓扑扑关关系系。管管理理地地图图和和地地理理信信息息的的MISMIS不不一定就是一定就是GISGIS，MISMIS在概念上更接近在概念上更接近DBMSDBMS。 GISGIS有有别别于于地地图图数数据据库库，地地图图数数据据库库仅仅仅仅是是将将数数字字地地图图有有组组织织地地存存放放起起来来，不不注注重重分分析析和和查查询询，不不可可能能去去综综合合图图形形数数据据和和属属性性数数据据进进行行深深层层次次的的空空间间分分析析，

24、提提供辅助决策的信息，它只是供辅助决策的信息，它只是GISGIS的一个数据源。的一个数据源。 GISGIS有有别别于于CADCAD系系统统，二二者者虽虽然然都都有有参参考考系系统统，都都能能描描述述图图形形，但但CADCAD系系统统只只处处理理规规则则的的几几何何图图形形，属属性性库库功能弱，更缺乏分析和判断能力。功能弱，更缺乏分析和判断能力。第二节 GIS的基本构成 系 统 软 件 系 统 硬 件空间数据用户第二节 GIS的基本构成w系统硬件系统硬件 由主机、外设和网络组成，用于存储、处理、传由主机、外设和网络组成，用于存储、处理、传输和显示空间数据。输和显示空间数据。w系统软件系统软件 由

25、系统管理软件、数据库软件和基础由系统管理软件、数据库软件和基础GISGIS软件组成，软件组成，用于执行用于执行GISGIS功能的数据采集、存储、管理、处理、分功能的数据采集、存储、管理、处理、分析、建模和输出等操作。析、建模和输出等操作。w空间数据库空间数据库 由数据库实体和数据库管理系统组成，用于空间由数据库实体和数据库管理系统组成，用于空间数据的存储、管理、查询、检索和更新等。数据的存储、管理、查询、检索和更新等。w用户用户 由系统开发人员、使用人员及管理者共同构由系统开发人员、使用人员及管理者共同构成了系统的用户群。成了系统的用户群。第二节 GIS的基本构成w硬件系统第二节 GIS的基本

26、构成w软件系统操作系统（系统调用、设备运行、网络等）系统库（编程语言、数学库等）标准软件（图形、数据库等）GIS基本功能软件GIS应用软件用户界面GIS软件软件基础软件基础软件系统软件系统软件GIS第二节 GIS的基本构成w空间数据栅格结构矢量结构定位定位拓扑关系拓扑关系属性属性第二节 GIS的基本构成w用户咨询管理信息管理数据整理第三节 GIS的功能简介w基本功能基本功能 数据采集与编辑；数据采集与编辑；主要用于获取数据，保证地理信息系统数据库主要用于获取数据，保证地理信息系统数据库中的数据在内容与空间上的完整性、数值逻辑中的数据在内容与空间上的完整性、数值逻辑一致性与正确性等。一致性与正确

27、性等。 数据存储与管理；数据存储与管理； 这是建立地理信息系统数据库的关键步骤，这是建立地理信息系统数据库的关键步骤，涉及到空间数据和属性数据的组织。栅格模型、涉及到空间数据和属性数据的组织。栅格模型、矢量模型或栅格矢量模型或栅格/ /矢量混合模型是常用的空间矢量混合模型是常用的空间数据组织方法。数据组织方法。 数据处理和变换；数据处理和变换； 初步的数据处理主要包括数据格式化、转换、初步的数据处理主要包括数据格式化、转换、概括。数据的格式化是指不同数据结构的数据概括。数据的格式化是指不同数据结构的数据间变换；数据转换包括数据格式转化、数据比间变换；数据转换包括数据格式转化、数据比例尺的变化等

28、。例尺的变化等。 第三节 GIS的功能简介w基本功能基本功能 空间分析和统计；空间分析和统计； 空间分析是地理信息系统的核心功能，也是地理信空间分析是地理信息系统的核心功能，也是地理信息系统与其它计算机系统的根本区别。在地理信息系统息系统与其它计算机系统的根本区别。在地理信息系统支持下，分析和解决现实世界中与空间相关的问题，是支持下，分析和解决现实世界中与空间相关的问题，是地理信息系统应用深化的重要标志。地理信息系统应用深化的重要标志。 产品制作与显示；产品制作与显示； 一一个个好好的的地地理理信信息息系系统统应应能能提提供供一一种种良良好好的的、交交互互式式的的制制图图环环境境，以以供供地地

29、理理信信息息系系统统的的使使用用者者能能够够设设计计和和制制作作出出高高质质量量的的地地图图。其其表表现现形形式式既既可可以以是是计计算算机机屏屏幕幕显示，也可以是诸如报告、表格、地图等硬拷贝图件。显示，也可以是诸如报告、表格、地图等硬拷贝图件。 二次开发和编程。二次开发和编程。 为为满满足足各各种种不不同同的的应应用用需需求求，GISGIS必必须须具具备备的的另另一一个个基基本本功功能能是是二二次次开开发发环环境境，包包括括专专用用语语言言开开发发环环境境和和控控件。件。第三节 GIS的功能简介w基本功能实现过程文件图表数据获取 原始数据存储检索空间查询空间分析数据编辑投影变换数据输出 制图

30、、表格 交互展示 结构化数据空间数据库w应用功能 资源管理；资源管理； 区域规划；区域规划； 灾害监测；灾害监测； 环境保护；环境保护； 道路交通管理；道路交通管理； 国防；国防； 辅助决策。辅助决策。第三节 GIS的功能简介w资源管理 资资源源管管理理是是地地理理信信息息系系统统最最基基本本的的职职能能，这这时时系系统统的的主主要要任任务务是是将将各各种种来来源源的的数数据据汇汇集集在在一一起起，并并通通过过系系统统的的统统计计和和覆覆盖盖分分析析功功能能，按按多多种种边边界界和和属属性性条条件件，提提供供区区域域多多种种条条件件组组合合形形式式的的资源统计和进行原始数据的快速再现。资源统计

31、和进行原始数据的快速再现。 由资源管理进一步引出数字城市管理应用。由资源管理进一步引出数字城市管理应用。第三节 GIS的功能简介w资源管理城市土地利用信息系统城市土地利用信息系统第三节 GIS的功能简介w区域规划 城城市市与与区区域域规规划划中中要要处处理理许许多多不不同同性性质质和和不不同同特特点点的的问问题题，它它涉涉及及资资源源、环环境境、人人口口、交交通通、经经济济、教教育育、文文化化和和金金融融等等多多个个地地理理变变量量和和大大量量数数据据。地地理理信信息息系系统统的的数数据据库库管管理理有有利利于于将将这这些些数数据据信信息息归归并并到到统统一一系系统统中中，最最后后进进行行城城

32、市市与区域多目标的开发和规划。与区域多目标的开发和规划。 第三节 GIS的功能简介w区域规划第三节 GIS的功能简介税务机关为土地评估部门和土地规划部门编制土地利用图。 w灾害监测利利用用地地理理信信息息系系统统，借借助助遥遥感感遥遥测测的的数数据据，可可以以有有效效地地用用于于森森林林火火灾灾的的预预测测预预报报、洪洪水水灾灾情情监监测测和和洪洪水水淹淹没没损损失失的的估估算算，为为救救灾灾抢抢险险和和防防洪洪决策提供及时准确的信息。决策提供及时准确的信息。 由灾害监测进一步引出应急管理应用。由灾害监测进一步引出应急管理应用。第三节 GIS的功能简介w灾害监测第三节 GIS的功能简介w环境保

33、护利利用用GISGIS技技术术建建立立城城市市环环境境监监测测、分分析析及及预预报报信信息息系系统统；为为实实现现环环境境监监测测与与管管理理的的科科学学化化自自动动化化提提供供最最基基本本的的条条件件；在在区区域域环环境境质质量量现现状状评评价价过过程程中中，利利用用GISGIS技技术术的的辅辅助助，实实现现对对整整个个区区域域的的环环境境质质量量进进行行客客观观地地、全全面面地地评评价价，以以反反映映出出区域中受污染的程度以及空间分布状态。区域中受污染的程度以及空间分布状态。第三节 GIS的功能简介w环境保护包头市大气二氧化硫分布图包头市大气二氧化硫分布图 第三节 GIS的功能简介w道路交

34、通管理近近年年来来，GISGIS在在交交通通方方面面的的应应用用得得到到了了广广泛泛的的重重视视，并并形形成成了了专专门门的的交交通通地地理理信信息息系系统统GIS-TGIS-T，以满足道路交通管理方面的要求。，以满足道路交通管理方面的要求。 第三节 GIS的功能简介w道路交通管理铁路地理信息系统铁路地理信息系统 第三节 GIS的功能简介w国防由由军军事事技技术术革革命命引引发发的的数数字字化化战战场场建建设设已已成成为为未未来来战战场场发发展展的的主主流流，建建设设数数字字化化战战场场和和数数字字化化部部队队已已成成为为2121世世纪纪军军队队发发展展的的大大趋趋势势，引引起起了了各各国国的

35、的普普遍遍关关注注。数数字字化化战战场场的的一一个个基基本本特特点点就就是是“ “3S”3S”技技术术被被广广泛泛地地运运用用到到从从战战略略构构思思到到战战术术安安排排的的各各个个环环节节。它它往往往往在在一一定定程程度度上上决决定定了了战战争的成败。争的成败。 第三节 GIS的功能简介w辅助决策 地地理理信信息息系系统统利利用用拥拥有有的的数数据据库库，通通过过一一系系列列决决策策模模型型的的构构建建和和比比较较分分析析，为为宏宏观观决决策策提提供供依据。依据。 第三节 GIS的功能简介电信公司研究地形，寻找新增手机信号塔的站点位置。 第三节 GIS的功能简介商家通过分析附近地区居民点的密

36、集程度，对新增零售网点的选址进行评估。 第三节 GIS的功能简介第四节 GIS的发展透视w20世纪60年代的开拓 w20世纪70年代的发展w20世纪80年代的突破w20世纪90年代的社会化w21世纪10年代的新发展第四节 GIS的发展透视w2020世纪世纪6060年代的开拓年代的开拓 Roger Roger F.TomlinsonF.Tomlinson（加加拿拿大大）和和Duane Duane F.MarbleF.Marble（美美国国）于于2020世纪世纪6060年代处首次提出年代处首次提出“ “地理信息系统地理信息系统” ”。 19621962年年，TomlinsonTomlinson提提

37、出出利利用用数数字字计计算算机机处处理理和和分分析析大大量量的的土土地地利利用用地地图图数数据据，并并建建议议加加拿拿大大土土地地调调查查局局建建立立加加拿拿大大地地理理信信息息系系统统（CGISCGIS），以以实实现现专专题题图图的的叠叠加加、面面积积量量算算等等。到到19721972年年，CGISCGIS全全面面投投入入运运行行与与使使用用，成成为为世世界界上上第第一一个个运运行行型型的的地地理信息系统。理信息系统。 特点：注重空间数据的地学处理，以专家兴趣与大学研究为主。特点：注重空间数据的地学处理，以专家兴趣与大学研究为主。第四节 GIS的发展透视w2020世纪世纪7070年代的发展年

38、代的发展 （1 1）资资源源开开发发利利用用、环环境境保保护护成成为为政政府府重重要要关关注注问问题题，需需要要GISGIS的的空空间间分分析析技技术术、方方法法；（2 2）计计算算机机技技术术的的迅迅速速发发展展，如如人人机机图图形形交交互互技技术术、第第一一套套利利用用关关系系数数据据库库管管理理系系统统的的软软件件问问世世等等；（3 3）专专业业化化人人才才的的增增加加，许许多多大大学学开开始始提提供供GISGIS培培训训；（4 4）一一些些商商业业性性咨咨询询服服务务公公司司开开始始从从事事GISGIS工工作作，如如美美国国环环境系统研究所（境系统研究所（ESRIESRI）成立于）成立

39、于19691969年。年。 特特点点：注注重重空空间间地地理理信信息息的的管管理理，以以机机构构开开发发与与政政府推动为主。府推动为主。第四节 GIS的发展透视w2020世纪世纪8080年代的突破年代的突破 （1 1） GISGIS应应用用领领域域迅迅速速广广大大；（2 2）许许多多国国家家指指定定了了有有关关GISGIS的的发发展展规规划划，建建立立了了一一些些政政府府性性、学学术术性性机机构构，如如中中国国于于19851985年年成成立立了了“ “资资源源与与环环境境信信息息系系统统国国家家重重点点实实验验室室” ”，美美国国于于19871987年年成成立立了了国国家家地地理理信信息息与与

40、分分析析中中心心（NCGIANCGIA）；（3 3）商商业业性性咨咨询询公公司、软件制造商大量涌入。司、软件制造商大量涌入。 特特点点：注注重重空空间间决决策策支支持持分分析析，商商业业化化实实用用系系统统开开始进入市场。始进入市场。第四节 GIS的发展透视w2020世纪世纪9090年代的社会化年代的社会化 （1 1） GISGIS已已经经成成为为许许多多机机构构必必备备的的工工作作系系统统，尤尤其其是是政政府府决决策策部部门门在在一一定定程程度度上上由由于于受受GIS GIS 影影响响而而改改变变了了现现有有机机构构的的运运行行方方式式、设设置置与与工工作作计计划划等等；（2 2）社社会会对

41、对GISGIS认认识识普普遍遍提提高高，需需求求大大幅幅度度增增加加，导导致致GISGIS应应用用的的扩扩大大与与深深化化；（3 3）国国家家级级乃乃至至全全球球级级GISGIS成为公众关注问题。成为公众关注问题。 特特点点： GISGIS行行业业化化、产产业业化化，成成为为现现代代人人类类社社会会最最基本的服务系统。基本的服务系统。第四节 GIS的发展透视w21世纪10年代的新发展 新一代新一代GISGIS的研究与开发；的研究与开发； 特特点点：网网络络化化多多级级客客户户- -服服务务器器体体系系、标标准准化化开开放放式式机机制制、对对象象组组件件式式架架构构、中中间间件件与与智智能能体体

42、技技术术、提提供供按按需需所所求求的的GISGIS软软件件网网络络注册使用申请与应用服务能力。注册使用申请与应用服务能力。第五节 GIS的相关学科w地理学w地图学w计算机科学w遥感科学w测绘科学第五节 GIS的相关学科w地理学 地地理理学学是是一一门门研研究究人人类类赖赖以以生生存存的的环环境境空空间间的的科科学学。在在地地理理学学研研究究中中，空空间间分分析析的的理理论论与与方方法法具具有有悠悠久久的的传传统统历历史史，它它为为GISGIS提提供供了了有有关关空空间间分分析析的的基基本本观观点点与与方方法法，成成为为GISGIS的的基基础础理理论论依依托托。而而GISGIS的的发发展展也也为

43、为地地理理问问题题的的研研究究与与解解决决提提供供了了全全新新的的技技术术手手段段，使使地地理理学学的的空空间间分分析析与与综综合合传传统统得得到到充分发挥。充分发挥。第五节 GIS的相关学科w地图学 地地图图作作为为记记录录地地理理信信息息的的一一种种图图形形语语言言形形式式，最最为为古古老老，久久负负盛盛誉誉。从从历历史史发发展展看看， GISGIS脱脱胎胎于于地地图图，并并成成为为地地图图信信息息的的又又一一种种新新的的载载体体形形式式，它它具具有有存存储储、分分析析、显显示示和和传传输输的的功功能能，尤尤其其是是计计算算机机制制图图为为地地图图特特征征的的数数字字表表示示、操操作作和和

44、显显示示提提供供了了成成套套方方法法，为为GISGIS的的图图形形输输出出设设计计提提供供了了技技术术支支持持；同同时时，地地图图仍仍是是目目前前GISGIS的的重重要要数数据据来来源源之之一一。但但二二者者间间有有着着一一定定的的差差别别；地地图图强强调调的的是是数数据据载载体体、符符号号化化与与显显示示，而而GISGIS则则注注重重于于信信息息分分析析。同同时时，地地图图学学理理论论与与方方法法对对GISGIS的的发发展展有有重重要要的的影影响响，并并成成为为GISGIS发展的根源之一。发展的根源之一。第五节 GIS的相关学科w计算机科学计算机科学 计计算算机机科科学学的的发发展展对对GI

45、SGIS的的发发展展有有着着深深刻刻的的影影响响。数数据据库库管管理理系系统统（DBMSDBMS）是是现现代代GISGIS不不可可缺缺少少的的重重要要组组成成部部分分之之一一；计计算算机机辅辅助助设设计计（CADCAD）提提供供了了数数据据输输入入、显显示示与与表表达达的的软软件件与与方方法法；计计算算机机图图形形学学提提供供了了图图形形处处理理、显显示示的的软软、硬硬件件以以及及技技术术方方法法，计计算算机机图图形形理理论论是是现现代代GISGIS的的技技术术理理论论之之一一；人人工工智智能能的的发发展展给给GISGIS的的技技术术进进步步带带来来了了积积极极影影响响，尽尽管管目目前前GIS

46、GIS还还没没有有充充分分利利用用已已有有人人工工智智能能的的各各种种技技术术，但但人人工工智智能能为为GISGIS提提供供了了智智能能化化技技术术系系统统的的设设计计与与方方法法；计计算算机机网网络络技技术术则则为为GISGIS的的构构件件化化技技术术的的形形成成了了提提供供了了新新的的机机遇遇，为为使使GISGIS发发展展成成为为社社会会基基础础设设施的重要组成部分奠定了基础。施的重要组成部分奠定了基础。第五节 GIS的相关学科w遥感科学 遥遥感感作作为为空空间间数数据据采采集集手手段段，已已成成为为GISGIS的的主主要要信信息息源源与与数数据据更更新新途途径径。遥遥感感图图像像处处理理

47、系系统统包包含含若若干干复复杂杂的的解解析析函函数数，并并有有许许多多方方法法用用于于信信息息的的增增强强与与分分类类，但但遥遥感感系系统统本本身身的的空空间间分分析析能能力力颇颇为为有有限限，并并难难与与DBMSDBMS系系统统相相连连。遥遥感感是是GISGIS的的主主要要数数据据源源与与更更新新手手段段，同同时时，GISGIS的的应应用用又又进进一一步步支支持持了了遥感信息的综合开发与利用。遥感信息的综合开发与利用。第五节 GIS的相关学科w测绘科学 大大地地测测量量为为GISGIS提提供供了了精精确确定定位位的的信信息息，尤尤其其是是全全球球定定位位系系统统（GPSGPS）可可快快速速、

48、廉廉价价地地获获取取地地表表特特征征的的数数字字位位置置信信息息。航航空空像像片片及及其其精精确确测测量量方方法的应用使得摄影测量成为法的应用使得摄影测量成为GISGIS主要的地形数据来源。主要的地形数据来源。第六节 对GIS的理解歧意w地图观点w数据库观点w空间分析工具观点第六节 对GIS的理解歧意w地图观点 强强调调GISGIS作作为为信信息息载载体体与与传传播播媒媒介介的的地地图图功功能能，认认为为GISGIS是是一一种种地地图图数数据据处处理理与与显显示示系系统统；每每个个地地理理数数据据集集都都可可看看成成是是一一张张地地图图，通通过过地地图图代代数数实实现现数数据据的的操操作作与与

49、运运算算，其其结结果果仍仍然然表表现现为为一一张张具具有有新新内内容容的的地地图图。测测绘绘及及各各类类专专题题地地图图部部门门非非常常重重视视GISGIS的快速与高质量的地图制作与表达能力。的快速与高质量的地图制作与表达能力。第六节 对GIS的理解歧意w数据库观点 此此观观点点多多为为具具有有计计算算机机科科学学背背景景的的用用户户所所接接纳纳，强强调调数数据据库库系系统统在在GISGIS中中的的重重要要地地位位，认认为为一一个个完完整整的的数数据据库库管管理理系系统统是是任任何何一一个个成成功功的的GISGIS不不可缺少的部分。可缺少的部分。第六节 对GIS的理解歧意w空间分析工具观点 此

50、此观观点点强强调调GISGIS的的空空间间分分析析与与模模型型分分析析功功能能，认认为为GISGIS是是一一门门空空间间或或地地理理信信息息科科学学。该该种种观观点点普普遍遍地地为为地地理理信信息息系系统统界界所所接接受受，并并认认为为这这是是区区分分GISGIS与其它地理数据自动化处理系统的唯一特征。与其它地理数据自动化处理系统的唯一特征。思考题1 1、什么是、什么是GISGIS？它具有什么特点？它具有什么特点？2 2、GISGIS与其它信息系统有什么区别？与其它信息系统有什么区别？3 3、简述、简述GISGIS的构成。的构成。4 4、举例说明、举例说明GISGIS可应用的行业。可应用的行业。5 5、结合自己的专业背景，谈谈对、结合自己的专业背景，谈谈对GISGIS的理解，以及的理解，以及GISGIS在自己所从事领域工作中的应用。在自己所从事领域工作中的应用。