GIS Chapt1_绪论

1地理信息系统原理与应用第一章绪论基本概念1.信息和数据2、地理信息3、地理信息的特征•空间分布性数据和信息•海量数据•信息载体的多样性地理信息•地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。•从另一个角度来说，一切与空间位置有关的信息都叫做地理信息。它脱胎于地图，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能。地理信息的特点:•空间分布性•具有多维结构的特征•时序特征十分明显按照时间尺度将地理信息划分为超短期的(如台风、地震)、短期的(如江河洪水、秋季低温)、中期的(如土地利用、作物估产)、长期的(如城市化、水土流失)、超长期的(如地壳变动、气候变化)等。这对地理事物的预测、预报，从而为科学决策提供依据很重要。•具有丰富的信息GIS数据库中不仅包含丰富的地理信息，还包含与地理信息有关的其它信息，如人口分布、环境污染、区域经济情况、交通情况等等。80%以上的信息为地理信息或与地理信息有关。…一切信息都可图形化信息系统是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。组成•硬件•软件•数据•用户信息系统的组成信息系统的类型分析模型专家系统决策支持系统外部信息附加事实规则事务处理系统管理信息系统内部信息信息系统的类型信息系统非空间信息系统专题地理信息系统地理信息系统非地理信息系统管理信息系统综合地理信息系统CAD/CAM空间信息系统地籍GIS交通GIS资源与环境GIS规划与管理GIS数据模型矢量GIS栅格GIS矢-栅GIS研究范围全球GIS区域GIS研究内容GIS在信息系统中的位置GIS与其它系统的区别•GIS有别于DBMS;•GIS有别于MIS;•GIS有别于地图数据库;•GIS有别于CAD系统;地理信息系统是什么？空间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5英里内和20年以上属性的所有桥梁NameAddressTownSt.ZipGIS是GIS地理信息系统是什么？如果说地图是地理学的第二代语言，那么地理信息系统就是地理学的第三代语言。陈述彭简单的说，地理信息系统是回答如下问题的信息系统——“哪里”。HenryTom什么是GIS？•地理信息系统（GIS,GeographicInformationSystem）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，它作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科而迅速地兴起和发展起来。•GIS重视对拓扑结构的管理，重视拓扑关系的自动生成，强调与空间相关的查询统计，强调空间分析，强调三维模型分析。•地理信息系统中“地理”的概念并非指地理学，而是广义地指地理坐标参照系统中的坐标数据、属性数据以及以此为基础而演义出来的知识。•GISisaSystemofcomputersoftware,hardwareanddata,andpersonneltohelpmanipulate,analyzeandpresentinformationthatistiedtoaspatiallocation.--Amethodtovisualize,manipulate,analyze,anddisplayspatialdata--“SmartMaps”linkingadatabasetothemapADefinitionofGIS用户界面系统和数据库管理产品生成产品输出空间数据处理空间数据分析数据输入数据库建立地理信息系统按其内容分为三大类：•专题地理信息系统（SubjectGIS）：是具有有限目标和专业特点的地理信息系统。为特定的专门的目的服务，如水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统、环境管理信息系统等。•区域地理信息系统（RegionalGIS）：主要以区域综合研究和全面信息服务为目标。如国家级、地区级、市级或县级等。•地理信息系统工具(GIS—Tools）：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。地理信息系统的研究内容系统软件系统硬件空间数据用户第二节地理信息系统的构成和功能输入设备专用设备常规设备GPS全数字摄影测量工作站解析和数字摄影测量仪器遥感与遥感图象处理系统全站仪扫描仪数字化仪键盘、鼠标处理设备工作站服务器硬盘阵列存储设备活动硬盘光盘机磁带机输出设备绘图仪终端打印机计算机硬件系统操作系统（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软件基础软件系统软件GIS计算机软件系统定位拓扑关系属性地理空间数据咨询管理信息管理数据整理系统开发、管理和使用人员系统的应用模式（单机式）输出用户组1输入……GIS中央数据库与网管Intranet用户组n系统的应用模式（局域网模式）输入GIS中央数据库（服务器）图象处理系统局域网用户组输出多媒体系统用户用户主干网Internet系统的应用模式（广域网模式）地理信息系统的功能•位置（Location）•条件（Condition）•趋势（Trends）•模式（Pattern）•模型（Model）和模拟（simulation）GIS的基本功能•输入•查询•编辑•分析•输出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、表格交互展示结构化数据空间数据库GIS基本功能的实现过程GIS可以做什么——数据采集用于大型GIS工程应用领域：测绘勘测规划土地交通管线农林水利环保油田地质军事……GIS可以做什么——数据管理GIS可以做什么•管理海量数据GIS可以做什么•浏览查询GIS可以做什么？•专业性分析GIS可以做什么？•路径分析GIS可以做什么•地图整饰GIS可以做什么？•动态分段GIS可以做什么•断面分析GIS可以做什么•格网分析GIS可以做什么•生成数字地面模型•三维地下体分析GIS可以做什么GIS软件类型专业GIS（ProfessionalGIS）桌面GIS（DesktopGIS）手持GIS（Hand-HeldGIS）组件GIS（ComponentGIS）网络GIS（InternetGIS）其它（基于CAD的GIS）主要GIS软件第三节地理信息系统研究内容应用方法技术系统基本理论地理信息系统用户界面等空间数据管理概念、定义、内涵理论体系构成、特点、功能、任务发展历史与发展方向硬件配置数据结构地学专家系统专题分析模型输入、输出系统应用系统设计数据采集与校验GIS的应用领域地理逻辑绘图绘图机构地质测绘环保机构地方政府人口局税务部门旅游服务业公用事业公司企业教育交通运输部门•测绘与地图制图•资源调查与管理•城乡规划•灾害监测•环境保护•国防•宏观决策支持•EmergencyServices–Fire&Police•Environmental–Monitoring&Modeling•Business–SiteLocation,DeliverySystems•Industry–Transportation,Communication,Mining,Pipelines,Healthcare•Government–Local,State,Federal,Military•Education–Research,TeachingTool,•AdministrationWhereverSpatialDataAnalysisisNeeded城市土地利用信息系统电信资源管理铁路地理信息系统公安警用地理信息系统属性查询查询专题图作战指挥地图切换医疗机构信息查询地理学GIS遥感技术摄影测量学数学和统计学制图技术计算机科学专家系统计算机图形学计算机辅助设计数据库技术软件工程第四节地理信息系统相关学科GIS学科树第五节地理信息系统发展简史国际发展概况•GIS开拓期(60年代）•GIS巩固发展期（70年代）•GIS技术大发展时期（80年代）•地理信息系统的应用普及时代（90年代）•现代科学方法–系统论、信息论、控制论•现代高新技术–计算机技术、空间技术和自动化技术现代科学方法和现代高新技术的形成与应用为GIS的产生提供了先决条件，也预示信息时代的到来。地理信息系统的产生地理信息系统的发展的四个阶段1.60年代起源于北美：加拿大(CGIS)2.70年代是GIS发展的巩固阶段：美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等3.80年代为地理信息系统的大发展阶段：计算机的迅速发展和普及，地理信息系统也逐步走向成熟，并在全世界范围内全面地推向应用阶段。4.90年代至今为地理信息系统的应用普及时代：美国的“国家信息基础设施：行动计划（NationalInformationInfrastructure,简称NII）”“数字地球”、“数字中国”、“数字省区”、“数字城市”、“数字小区”直到“企业信息化”、“电子商务”、“数字通讯”、“虚拟现实”GIS在我国的发展•准备阶段（1978年~1980年）进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。•起步阶段（1981年~1985年)理论探索和区域性实验研究。并在此基础上制定国家地理信息系统规范。•初步发展阶段（1986年~90年代）。地理信息系统的研究被列入我国“七五”攻关课题，并且作为一个全国性的研究领域，已逐步和国民经济建设相结合，并取得了重要进展和实际应用效益。•快速发展阶段（90年代末~现在）理论日趋成熟，应用日益广泛，三维GIS、WEBGIS走向应用，GIS市场开始形成。第六节GIS课程特点•学科与技术的统一体•空间抽象性•发展与内容更新的快速性•多学科集成、渗透性较强思考题:1．地理信息系统与一般的计算机应用系统有哪些异同？2．地理信息系统与CAD的区别与联系主要哪些？3．试述地理信息系统的组成及各部分的主要功能。4．试述地理信息系统与其它相关学科系统间的关系。5．GIS可应用于哪些主要应用领域？结合你的学科专业论述GIS的主要应用领域及发展前景。