地理信息系统

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1、地理信息系统地理信息系统（GISGIS）一一 . .地理信息系统的基本概念地理信息系统的基本概念二二 . .地理信息系统的基本构成地理信息系统的基本构成三三 . .地理信息系统的功能简介地理信息系统的功能简介一一 . 地理信息系统的基本概念地理信息系统的基本概念数据和信息数据和信息地图和地理信息地图和地理信息信息系统与地理信息系统信息系统与地理信息系统一、数据和信息一、数据和信息1 1、数据、数据（DataData） 数据（数据（DataData）是通过数字化或直接是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，不仅数记录下来的可以被鉴别的符号，不仅数字是数据，而且文字、符号和图像也是字是数据，

2、而且文字、符号和图像也是数据。数据。 PSPS卫星定位仪卫星定位仪 甘肃农业大学图书馆甘肃农业大学图书馆甘肃农业大学图书馆甘肃农业大学图书馆 北北北北纬纬纬纬N360526.19N360526.19N360526.19N360526.19东经东经东经东经E1034158.92E1034158.92E1034158.92E1034158.92海拔：海拔：海拔：海拔：1528.311528.311528.311528.31米米米米 2 2、信息、信息（InformationInformation） 信息（信息（InformationInformation）是用数字、文字、符是用数字、文字、符号、语

3、言等介质来表示事件、事物、现象等的号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实知识，作为生产、管供关于现实世界新的事实知识，作为生产、管理、经营、分析和决策的依据。理、经营、分析和决策的依据。 国家重点实验室培育基国家重点实验室培育基地地甘肃省干旱生甘肃省干旱生境作物学重点实验室：境作物学重点实验室：北纬北纬N360524.09N360524.09东经东经E1034156.49E1034156.49海拔海拔 1527.441527.44米米 信息的特征：信息的特征： 客观性客观性 适用性适用性 可

4、传输性可传输性 共享性共享性信息借助数据中心、信息借助数据中心、交换中心、信息网交换中心、信息网络传输、交换与共络传输、交换与共享享信息与数据的关系：信息与数据的关系：（1 1）信息来源于数据，是数据的）信息来源于数据，是数据的内容和解释。内容和解释。 例如：从测量数据中可以得例如：从测量数据中可以得到地面物体的位置、形状和大小到地面物体的位置、形状和大小等信息；从遥感图像数据中可以等信息；从遥感图像数据中可以得到各种地物的图形大小和专题得到各种地物的图形大小和专题信息。信息。（2 2）数据是客观对象的性状的表）数据是客观对象的性状的表示；而信息则是数据内涵的意义。示；而信息则是数据内涵的意义

5、。数据只有对实体行为产生影响时数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。才成为信息。二、二、 地图和地理信息地图和地理信息 地理信息系统脱胎于地图，它们都是地理信地理信息系统脱胎于地图，它们都是地理信息的载体，具有存储、分析与显示地理信息的功息的载体，具有存储、分析与显示地理信息的功能。能。 地理信息地理信息是指与空是指与空间地理分布有关的信息，间地理分布有关的信息，它表示地表物体和环境它表示地表物体和环境固有的数据、质量、分固有的数据、质量、分布特征，联系和规律的布特征，联系和规律的数字、文字、图形、图数字、文字、图形、图像等总称。像等总称。 地理信息除了具有信息的一般特性，还具有地理信息除了

6、具有信息的一般特性，还具有以下独特特性：以下独特特性： （1 1）空间分布性。）空间分布性。 地理信息具有空间定位、空间分布的特点，地理信息具有空间定位、空间分布的特点，先定位后定性，并在区域上表现出分布式特点，先定位后定性，并在区域上表现出分布式特点，其属性为区域性、多维性。其属性为区域性、多维性。 先定位：经纬度先定位：经纬度后定性：村庄或城镇后定性：村庄或城镇区域性：公共地理基区域性：公共地理基础础多维性：面积、人口、多维性：面积、人口、交通、产业构成等交通、产业构成等（2 2）数据量大。）数据量大。 地理信息既有空间数据，也有属性数据、时间地理信息既有空间数据，也有属性数据、时间数据。

7、数据。 数据的分析、处理对系统带来很大压力。数据的分析、处理对系统带来很大压力。 每天处理每天处理上万亿兆上万亿兆的地球环的地球环境数据！境数据！（3 3）信息载体的多样性）信息载体的多样性 地理信息的第一载体是地理实体的本地理信息的第一载体是地理实体的本身；除此之外，还有描述地理实体的文字、身；除此之外，还有描述地理实体的文字、数字、地图和影像等符号信息载体；以及数字、地图和影像等符号信息载体；以及纸质、磁带、光盘等物理介质载体。纸质、磁带、光盘等物理介质载体。磁带：信息物理载体磁带：信息物理载体三、信息系统与地理信息系统三、信息系统与地理信息系统1 1、信息系统、信息系统 信息系统（信息系

8、统（Information SystemInformation System）是具有是具有采集、处理、管理和分析数据能力的系统，它采集、处理、管理和分析数据能力的系统，它能为单一的或有组织的决策过程提供各种有用能为单一的或有组织的决策过程提供各种有用信息。信息。 从系统结构及处理方法看，信息系统主从系统结构及处理方法看，信息系统主要分为下列几种：要分为下列几种：（1 1）管理信息系统）管理信息系统 是一种基于数据库的回答系统，它主要停留在是一种基于数据库的回答系统，它主要停留在数据库上支持管理者。如人事管理信息系统、财务数据库上支持管理者。如人事管理信息系统、财务管理信息系统、产品销售信息系统

9、等。管理信息系统、产品销售信息系统等。（2 2）决策支持系统）决策支持系统 是在管理信息系统基础上发展起来的是在管理信息系统基础上发展起来的 。它不。它不仅为管理者提供数据支持，还提供方法和模型的仅为管理者提供数据支持，还提供方法和模型的支持，可对问题进行模拟，从而辅助决策者对问支持，可对问题进行模拟，从而辅助决策者对问题的解决选择最佳方案。题的解决选择最佳方案。（3 3）智智能能决决策策支支持系统持系统 是在决策支是在决策支持系统中进一步持系统中进一步引入人工智能技引入人工智能技术。如专家决策术。如专家决策系统，可提高系系统，可提高系统决策的智能化统决策的智能化程度。程度。（4 4）空间信息

10、系统）空间信息系统 空间信息系统是对空间数据进行采集、处理、空间信息系统是对空间数据进行采集、处理、管理和分析的信息系统。管理和分析的信息系统。 由于空间数据的特殊性，使空间信息系统的由于空间数据的特殊性，使空间信息系统的组织结构及处理方法有别于一般信息系统。组织结构及处理方法有别于一般信息系统。 2 2、地理信息系统、地理信息系统 地理信息系统（地理信息系统（GIS-GIS-Geographic Geographic Information SystemInformation System）是以地理空间数据是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对库为基础，在计算机软硬件的支持下，

11、对空间相关数据进行采集、管理、操作、分空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。计算机技术系统。 地理信息地理信息系统具有以下系统具有以下三个方面的特三个方面的特征：征：（1 1）具有）具有采集、采集、管理、分析和输管理、分析和输出出多种地理空间多种地理空间信息的能力；信息的能力；（2 2）以地理研究和地理决策为目的，以地理）以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法

12、为手段，具有空间分析、多要素模型方法为手段，具有空间分析、多要素分析和动态预测的能力；并能产生高层的分析和动态预测的能力；并能产生高层的地理信息；地理信息； （3 3）由计算机系统支持进行空间地理数据）由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。有用信息，完成人类难以完成的任务。 地理信息系统是一门地理信息系统是一门多技术交叉多技术交叉的空间的空间信息科学，它依赖于地理学、测绘学、统信息科学，它依赖于地理学、测绘学、统计学等基础性

13、学科，又取决于计算机硬件计学等基础性学科，又取决于计算机硬件与软件技术、航天技术、遥感技术和人工与软件技术、航天技术、遥感技术和人工智能与专家系统技术的进步与成就，智能与专家系统技术的进步与成就，如下如下图：图：遥感和全球定位系统遥感和全球定位系统数据源数据源地理学地理学输入输出地图信息输入输出地图信息摄影测量学摄影测量学获取信息获取信息计算机科学计算机科学硬件软件基础硬件软件基础GIS人工智能专家系统人工智能专家系统提供逻辑思维模型提供逻辑思维模型数学数学基础工具及数学模型基础工具及数学模型统计学、运筹学、统计学、运筹学、统计模型、优化决策统计模型、优化决策地学、空间科学地学、空间科学空间分

14、析方法空间分析方法地理信息系统按其内容可以分为三大类：地理信息系统按其内容可以分为三大类：（1 1）专题地理信息系统：）专题地理信息系统： 是具有有限目标和专业特点的地理信息系统。是具有有限目标和专业特点的地理信息系统。（2 2）区域地理信息系统：）区域地理信息系统： 主要以区域综合研究和全面信息服务为目标。主要以区域综合研究和全面信息服务为目标。（3 3）地理信息系统工具：）地理信息系统工具： 它是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、它是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。如：

15、如：ARC/INFOARC/INFO、MapinfoMapinfo、 CityStarCityStar、GeostarGeostar、MAPGISMAPGIS等等。 二二 . . 地理信息系统的基本构成地理信息系统的基本构成一个完整的地理信息系统主要由四个部分组成：一个完整的地理信息系统主要由四个部分组成： 计算机硬件系统计算机硬件系统 计算机软件系统计算机软件系统 地理空间数据地理空间数据 系统开发、管理和使用人员系统开发、管理和使用人员1 1、计算机硬件系统、计算机硬件系统GISGIS硬件配置一般包括四个部分硬件配置一般包括四个部分1 1、GISGIS主机主机2 2、数据采集与输入设备、数

16、据采集与输入设备 数字化仪、图像扫描仪、解析和数字摄影测量设备、数字化仪、图像扫描仪、解析和数字摄影测量设备、电子速测仪、电子速测仪、GPSGPS接收机、手写笔、光笔、键盘、通讯端接收机、手写笔、光笔、键盘、通讯端口等；口等；3 3、数据存贮设备、数据存贮设备 光盘刻录机、磁带机、光盘塔、活动硬盘、磁盘阵光盘刻录机、磁带机、光盘塔、活动硬盘、磁盘阵列等；列等；4 4、数据输出设备、数据输出设备 笔式绘图仪、喷墨绘图仪（打印机）、激光打印机笔式绘图仪、喷墨绘图仪（打印机）、激光打印机等。等。2 2 2 2、计算机软件系统、计算机软件系统、计算机软件系统、计算机软件系统操作系统（系统调用、设备运行

17、、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GISGISGIS软件按功能可分为以下几类：软件按功能可分为以下几类：（1 1）数据输入）数据输入 将系统外部的原始数据将系统外部的原始数据( (多种来源、多种形式的信多种来源、多种形式的信息息) )传输给系统内部，并将这些数据从外部格式转换为便传输给系统内部，并将这些数据从外部格式转换为便于系统处理的内部格式的过程。于系统处理的内部格式的过程。 （2 2）数据存贮与管理）数据存贮与管理 数据存储和数据库管理涉及地理元素（表示地表物数据存储和数据

18、库管理涉及地理元素（表示地表物体的点、线、面）的位置、连接关系及属性数据如何构造体的点、线、面）的位置、连接关系及属性数据如何构造和组织等。和组织等。 （3 3）数据分析与处理）数据分析与处理 指对单幅或多幅图件及其属性数据进行分析运算和指指对单幅或多幅图件及其属性数据进行分析运算和指标量测。标量测。 （4 4）数据输出与表示模块）数据输出与表示模块 输出与表示是指将地理信息系统内的原始数据或经过输出与表示是指将地理信息系统内的原始数据或经过系统分析、转换、重新组织的数据以某种用户可以理解的系统分析、转换、重新组织的数据以某种用户可以理解的方式提交给用户。方式提交给用户。（5 5）用户接口模块

19、）用户接口模块 该模块用于接收用户的指令、程序或数据，是用户和该模块用于接收用户的指令、程序或数据，是用户和系统交互的工具，主要包括用户界面、程序接口与数据接系统交互的工具，主要包括用户界面、程序接口与数据接口。口。 3、地理空间数据、地理空间数据地理信息系统中的数据包括两大类型：地理信息系统中的数据包括两大类型： 1. 1. 空间数据空间数据 用来确定图形和制图特征的位置，这是以地球表面用来确定图形和制图特征的位置，这是以地球表面空间位置为参照的空间位置为参照的 。 2. 2. 非空间的属性数据非空间的属性数据 用来反映与几何位置无关的属性，即通常所说的非用来反映与几何位置无关的属性，即通常

20、所说的非几何属性，它是与地理实体相联系的地理变量或地理意几何属性，它是与地理实体相联系的地理变量或地理意义，一般是经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、义，一般是经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、统计等方法得到。统计等方法得到。 地理空间数据地理空间数据地理空间数据地理空间数据 栅格结构栅格结构矢量结构矢量结构定位定位拓扑关系拓扑关系属性属性系统开发、管理和使用人员系统开发、管理和使用人员系统开发、管理和使用人员系统开发、管理和使用人员 咨询管理信息管理数据整理三三 . . 地理信息系统的地理信息系统的功能简介功能简介数据采集与编辑数据采集与编辑数据存储与管理数据存储与管理数据处理和变换数

21、据处理和变换查询与空间分析查询与空间分析产品制作与显示产品制作与显示二次开发和编程二次开发和编程基本功能基本功能基本功能基本功能应用功能应用功能应用功能应用功能一、基本功能一、基本功能1 1、数据采集与编辑、数据采集与编辑 地理信息系统的数据地理信息系统的数据通常抽象为不同的专题或通常抽象为不同的专题或层，如图。数据采集与编层，如图。数据采集与编辑功能就是保证各层实体辑功能就是保证各层实体的地物要素按顺序转化为的地物要素按顺序转化为x x、y y坐标及对应的代码输入到坐标及对应的代码输入到计算机中。计算机中。 GISGIS的数据采集功能的数据采集功能2 2、数据存储与管理、数据存储与管理 空间

22、数据的管理技术主要包括：空间数据的管理技术主要包括：空间数据库的定义空间数据库的定义数据访问和提取数据访问和提取从空间位置检索空间物体及其属性从空间位置检索空间物体及其属性从属性条件检索空间物体及其位置从属性条件检索空间物体及其位置开窗和接边操作开窗和接边操作数据更新和维护等数据更新和维护等矢量图矢量图 栅格图栅格图3 3、数据处理和变换、数据处理和变换 数据处理的任务和操作内容有：数据处理的任务和操作内容有：(1)(1)数据变换。数据变换。指对数据从一种数学状态转换为另指对数据从一种数学状态转换为另一种数学状态，包括投影变换、辐射纠正、比例一种数学状态，包括投影变换、辐射纠正、比例尺缩放、误

23、差改正和处理等；尺缩放、误差改正和处理等；(2)(2)数据重构。数据重构。指对数据从一种几何形态转换为另指对数据从一种几何形态转换为另一种几何形态，包括数据拼接、数据截取、数据一种几何形态，包括数据拼接、数据截取、数据压缩、结构转换等；压缩、结构转换等；(3)(3)数据抽取。数据抽取。指对数据从全集合到子集的条件提指对数据从全集合到子集的条件提取，包括类型选择、窗口提取、布尔提取和空间取，包括类型选择、窗口提取、布尔提取和空间内差等。内差等。4 4、查询与空间分析、查询与空间分析主要方法：主要方法： 拓扑叠合拓扑叠合 缓冲区建立缓冲区建立 数字地形分析数字地形分析 空间集合分析空间集合分析5

24、5、产品制作与显示、产品制作与显示 GISGIS产品的输出产品的输出 GISGIS的多维可视化的多维可视化6 6、二次开发和编程、二次开发和编程用于大型用于大型GISGIS工程工程 应用领域：应用领域：测绘测绘 勘测勘测 规划规划 土地土地 交通交通 管线管线 农林农林 水利水利 环保环保 油田油田 地质地质 军事军事二、应用功能二、应用功能GISGIS的应用功能的应用功能管理海量数据管理海量数据GISGIS的应用功能的应用功能浏览浏览查询查询GISGIS的应用功能的应用功能专业性分析专业性分析GISGIS的应用功能的应用功能路径分析路径分析GISGIS的应用功能的应用功能动态分段动态分段GISGIS的应用功能的应用功能断面分析断面分析GISGIS的应用功能的应用功能格网分析格网分析GISGIS的应用功能的应用功能生成数字地面模型生成数字地面模型三维地下体分析三维地下体分析GISGIS的应用功能的应用功能GISGIS的应用功能的应用功能地图整饰地图整饰请提出宝贵意见