地理信息系統(tǒng)概論ppt課件

.,地理信息系統(tǒng)概論,.,課程特點：GIS是一門典型的交叉性學(xué)科因此，學(xué)生要學(xué)好GIS，首先必須要做好“GIS”(Gentlemanlike,Intelligence,Smile。即博大(共建共享)、智能(開發(fā)創(chuàng)新)、微笑(微笑服務(wù))。GIS是一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科因此，要重視技能訓(xùn)練，重點掌握MAPGIS等基礎(chǔ)GIS軟件的操作和使用。GIS是一門迅速發(fā)展中的學(xué)科因此，要經(jīng)常閱讀有關(guān)的文獻(xiàn)資料，掌握GIS學(xué)科的發(fā)展趨勢，努力更新自己的知識，不斷提高自己的能力。,.,課程地位：專業(yè)基礎(chǔ)選修課。學(xué)習(xí)要求：1掌握GIS的基本概念、基本理論、基本操作方法（即原理與技術(shù)）；2了解GIS最新發(fā)展趨勢和方向，應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)用技術(shù)；3熟悉一門地理信息系統(tǒng)基本軟件（MapGIS）的應(yīng)用與操作；4按時完成作業(yè)、課程實驗報告，不缺課。學(xué)習(xí)方法：1、認(rèn)真聽課，做好筆記。理解每節(jié)課的內(nèi)容；2、注意參考資料的閱讀；3、動手實踐（基于MapGIS軟件），獨立完成課程實驗規(guī)定的內(nèi)容；成績考核：期末考試40；平時成績30；上機(jī)實驗30%。,.,主要參考資料：,參考書：1.黃杏元，馬勁松，地理信息系統(tǒng)概論（第三版），高等教育出版社，20082.陳述彭，地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論，科學(xué)出版社，20063.吳信才，地理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，電子工業(yè)出版社，20004.龔健雅，地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)，科學(xué)出版社,1998練習(xí)軟件：MapGIS6.7;資料下載：,.,第一章地理信息系統(tǒng)概論,1基本概念2GIS的分類3GIS的功能概述4GIS的研究內(nèi)容5GIS的發(fā)展簡史6GIS的發(fā)展展望,.,第1講GIS基本概念、分類和構(gòu)成,目的要求：通過本講，掌握地理信息系統(tǒng)的基本概念和定義，能分析其與其他系統(tǒng)的不同。掌握GIS的基本構(gòu)成是計算機(jī)硬件系統(tǒng)、計算機(jī)軟件系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)、應(yīng)用模型和系統(tǒng)管理操作人員。了解GIS基本類型。教學(xué)重點：基本概念的講解；地理信息系統(tǒng)的特點構(gòu)成。教學(xué)難點：信息、數(shù)據(jù)的區(qū)別和聯(lián)系、GIS的概念教學(xué)課時：2教學(xué)方法：理論講授,.,1GIS的基本概念,1.1.1信息信息(information)是向人們或機(jī)器提供關(guān)于現(xiàn)實世界新的事實的知識，是數(shù)據(jù)、消息中所包含的意義，它不隨載體物理設(shè)備形式的改變而改變。狹義：是指人們獲得信息前后對事物認(rèn)識的差別廣義：是指主體(人、生物和機(jī)器)與外部客體(環(huán)境、其它人、生物和機(jī)器)之間相互聯(lián)系的一種形式。信息是以一定規(guī)則組織在一起的事實的集合。信息的特點：客觀性，適用性，傳輸性，共享性,.,1.1.1信息,信息的特點:信息的客觀性：與客觀事物緊密相聯(lián)系的；信息的適用性：信息對決策是十分重要；信息的傳輸性：信息可以在信息發(fā)送者和接受者之間傳輸，既包括系統(tǒng)把有用信息送至終端設(shè)備(包括遠(yuǎn)程終端)，和以一定形式提供給有關(guān)用戶，也包括信息在系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的傳輸和交換。信息的共享性：信息與實物不同，它可以傳輸給多個用戶，為多個用戶共享，而其本身并無損失。信息的這些特點，使信息成為當(dāng)代社會發(fā)展的一項重要資源。,.,1.1.2數(shù)據(jù),數(shù)據(jù):指某一目標(biāo)定性、定量描述的原始資料，包括數(shù)字、文字、符號、圖形、圖像以及它們能轉(zhuǎn)換成的數(shù)據(jù)等形式。原始事實如：員工姓名，課程表數(shù)據(jù)可以有數(shù)值、圖形、聲音、視覺數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的特點：數(shù)據(jù)只有對實體行為產(chǎn)生影響時才成為信息例如：1和0數(shù)據(jù)到信息要經(jīng)過一些數(shù)據(jù)處理。,.,1.1.2數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)處理:即對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、排序、轉(zhuǎn)換、分類、增強(qiáng)等，其目的就是為了得到數(shù)據(jù)中包含的信息。提取信息把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成便于觀察、分析、傳輸或進(jìn)一步處理的形式；把數(shù)據(jù)加工成對正確管理和決策有用的數(shù)據(jù)；把數(shù)據(jù)編輯后存儲起來，以供不斷使用。,.,1.1.2數(shù)據(jù),信息和數(shù)據(jù)的關(guān)系：,.,1.1.2數(shù)據(jù),信息和數(shù)據(jù)的關(guān)系：信息與數(shù)據(jù)是不可分離的。信息=數(shù)據(jù)+說明（或規(guī)則）信息是與物理介質(zhì)有關(guān)的數(shù)據(jù)表達(dá)。數(shù)據(jù)是信息的載體。數(shù)據(jù)中所包含的意義就是信息。數(shù)據(jù)是記錄下來的某種可以識別的符號，具有多種多樣的形式，也可以加以轉(zhuǎn)換，但其中包含的信息內(nèi)容不會改變。信息可以離開信息系統(tǒng)而獨立存在，也可以離開信息系統(tǒng)的各個組成和階段而獨立存在；而數(shù)據(jù)的格式往往與計算機(jī)系統(tǒng)有關(guān)，并隨載荷它的物理設(shè)備的形式而改變。數(shù)據(jù)是原始事實，而信息是數(shù)據(jù)處理的結(jié)果。不同知識、經(jīng)驗的人，對于同一數(shù)據(jù)的理解，可得到不同信息。,.,1.1.3地理數(shù)據(jù)與地理信息,地理數(shù)據(jù)：是指表征地理圈或地理環(huán)境固有要素或物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律等的數(shù)字、文字、圖像和圖形的總稱。是各種地理特征和現(xiàn)象間關(guān)系的符號化表示，包括空間位置、屬性特征及時態(tài)特征三部分。,.,1.1.3地理數(shù)據(jù)與地理信息,空間位置數(shù)據(jù)（空間數(shù)據(jù)或幾何數(shù)據(jù)）描述地物所在位置，相對位置或絕對位置屬性數(shù)據(jù)（非空間數(shù)據(jù)）屬于一定地物、描述其特征的定性或定量指標(biāo)時態(tài)特征數(shù)據(jù)是指地理數(shù)據(jù)采集或地理現(xiàn)象發(fā)生的時刻或時段，該數(shù)據(jù)對環(huán)境模擬分析非常重要。空間位置、屬性及時間是地理空間分析的三大基本要素。,.,1.1.3地理數(shù)據(jù)與地理信息,地理信息：是有關(guān)地理實體的性質(zhì)、特征和運(yùn)動狀態(tài)的表征和一切有用的知識，是對地理數(shù)據(jù)的解釋。地理信息的特征空間特征：其位置的識別是與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起的。多維特征：即在二維空間的基礎(chǔ)上實現(xiàn)多專題的第三維結(jié)構(gòu)。時序特征：可以按照時間尺度劃分地理信息，對地理事物進(jìn)行預(yù)測、預(yù)報，從而為科學(xué)決策提供重要依據(jù)。,.,1.1.3地理數(shù)據(jù)與地理信息,地圖與地理信息、地理數(shù)據(jù)的關(guān)系地圖：是將地理環(huán)境諸要素按照一定的數(shù)學(xué)法則，運(yùn)用符號系統(tǒng)并經(jīng)過制圖綜合縮繪于平面上的圖形，以傳遞各種自然和社會現(xiàn)象的數(shù)量與質(zhì)量的空間分布和聯(lián)系以及隨時間的發(fā)展變化。顯然地圖均具有空間性質(zhì)，地圖所表示的內(nèi)容也都具有時間和屬性特性。地圖與地理信息、地理數(shù)據(jù)的關(guān)系地圖是傳統(tǒng)的表達(dá)和存儲地理數(shù)據(jù)的工具，是地理信息的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)源地理信息是對地理數(shù)據(jù)的解釋，地圖是地理信息載體地圖是地理信息系統(tǒng)查詢與分析結(jié)果的表示方法,.,1.2.1信息系統(tǒng),系統(tǒng)：是具有特定功能的、相互聯(lián)系的許多要素所構(gòu)成的一個整體。信息系統(tǒng)(InformationSystem):是具有數(shù)據(jù)采集、管理、分析和表達(dá)數(shù)據(jù)能力的系統(tǒng)，它能夠為單一的或有組織的決策過程提供有用的信息。,.,1.2.2信息系統(tǒng)的類型,組成信息系統(tǒng)的四大要素,信息系統(tǒng)的三個管理層次,.,1.2.2信息系統(tǒng)的類型,1)信息系統(tǒng)按功能分類（）事務(wù)處理系統(tǒng)(TransactionProcessSystem,TPS)主要用以支持操作層人員的日?；顒印Ｋ饕?fù)責(zé)處理日常事務(wù)。管理信息系統(tǒng)(ManagementInformationSystem,MIS):需要包含組織中的事務(wù)處理系統(tǒng)，并提供了內(nèi)部綜合形式的數(shù)據(jù)，以及外部組織的一般范圍和大范圍的數(shù)據(jù)。決策支持系統(tǒng)(DecisionSupportSystem,DSS)是一組處理數(shù)據(jù)和進(jìn)行推測的分析程序，用以支持管理者制定決策。包括分析決策模型、MIS中的信息和決策者的推測。,.,1.2.2信息系統(tǒng)的類型,人工智能和專家系統(tǒng)(ExpertSystem,ES)能模仿人工決策處理過程的基于計算機(jī)的信息系統(tǒng)。MIS能提供信息幫助制定決策，DSS能幫助改善決策的質(zhì)量，專家系統(tǒng)能應(yīng)用智能推理制作決策并解釋決策理由。,.,1.2.2信息系統(tǒng)的類型,2)信息系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)分類,.,2地理信息系統(tǒng)及其類型、構(gòu)成,由上面對信息系統(tǒng)的了解，可以知道地理信息系統(tǒng)(GeographicalInformationSystem,GIS)是一種決策支持系統(tǒng)，具有一般信息系統(tǒng)的特點。顧名思義，地理信息系統(tǒng)是處理地理信息的系統(tǒng)。,.,2.1地理信息系統(tǒng),GIS是什么?世界各地的人每天都會提出以下一些問題：種植園的土壤有什么特征（農(nóng)場主）？下一個服裝店應(yīng)該設(shè)在哪里（零售商）？應(yīng)該在道路的何處開挖，才能迅速找到煤氣總管（煤氣工程師）？臭氧洞在過去十年有何變化（氣候?qū)W家）？有預(yù)測臺灣未來地震趨勢的模型嗎（地質(zhì)學(xué)家）？在過去的兩次人口普查中，城鄉(xiāng)人口在分布上有何變化（規(guī)劃師）？在這里配備武器裝備和人員，會遭到誰襲擊（軍事指揮員）？,.,GIS是什么?將冰箱送到客戶家里，如何走最好（配送管理員）？前12個月，這個城市買掉的土地和財產(chǎn)總值是多少（城市會計師）？如果霧天發(fā)生火災(zāi)，大火將向何方擴(kuò)展，將有多少木材被燒掉（林務(wù)官）？若大量污水排入井內(nèi)，污水將如何擴(kuò)散，對飲水者產(chǎn)生何影響（水文學(xué)家）？等等諸如此類的問題。這些問題的共同特點都是與地理環(huán)境和地理過程密切相關(guān)的。地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域的專家都很清楚，要回答這些問題，需要訪問多維（空間維、時間維）、大容量和高處理費用特征的地理信息，同時即使回答簡單的地理學(xué)問題，也要求按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)集成多種數(shù)據(jù)源。,2.1地理信息系統(tǒng),.,因此，關(guān)于什么是GIS，可以認(rèn)為：地理信息系統(tǒng)（GeographicalInformationSystem簡稱GIS）是用于回答地理學(xué)問題的藝術(shù)、科學(xué)、工程和技術(shù)的統(tǒng)稱，是一種用計算機(jī)創(chuàng)建和描述地表的數(shù)字表達(dá)方法。這是對GIS的一個廣義的定義。從20世紀(jì)60年代至今，GIS已經(jīng)迅速發(fā)展成為一個獨特的研究和應(yīng)用領(lǐng)域，并形成一個全球性的重要行業(yè)。成為IT的主流。但是關(guān)于其概念的爭論也在繼續(xù)。,2.1地理信息系統(tǒng),.,2.1地理信息系統(tǒng),GIS是什么?關(guān)于概念的爭議在關(guān)于GIS概念的爭論中，出現(xiàn)了對GIS概念的不同理解。其中：1美國學(xué)者Parker認(rèn)為“GIS是一種存貯、分析和顯示空間與非空間數(shù)據(jù)的信息技術(shù)”。2Goodchild把GIS定義為“采集、存貯、管理、分析和顯示有關(guān)地理現(xiàn)象信息的綜合系統(tǒng)”。3加拿大的RogerTomlinson認(rèn)為“GIS是全方位分析和操作地理數(shù)據(jù)的數(shù)字系統(tǒng)?！?Burrough認(rèn)為“GIS是屬于從現(xiàn)實世界中采集、存儲、提取、轉(zhuǎn)換和顯示空間數(shù)據(jù)的一組有力的工具”。,.,2.1地理信息系統(tǒng),GIS是什么?關(guān)于概念的爭議5俄羅斯學(xué)者也把GIS定義為“一種解決各種復(fù)雜的地理相關(guān)問題，以及具有內(nèi)部聯(lián)系的工具集合”。6美國聯(lián)邦數(shù)字地圖協(xié)調(diào)委員會(FICCDC)關(guān)于GIS的定義認(rèn)為“GIS是由計算機(jī)硬件、軟件和不同的方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計用來支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題”。地理信息系統(tǒng)概論（黃杏元）7陳述彭把GIS定義為：“用于采集、存儲、管理、處理、檢索、分析和表達(dá)地理空間數(shù)據(jù)的計算機(jī)系統(tǒng)，是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)”。（1999）,.,2.1地理信息系統(tǒng),GIS是什么?關(guān)于概念的爭議8.地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)（龔健雅）、李德仁“地理信息系統(tǒng)是一種特定而又十分重要的空間信息系統(tǒng)，它是采集、存貯、管理、分析和描述整個或部分地球表面(包括大氣層在內(nèi))與空間和地理分布有關(guān)的空間信息的系統(tǒng)(1995)。”,.,2.1地理信息系統(tǒng),GIS是什么?關(guān)于概念的爭議由前面的定義可以總結(jié)出對GIS的概念定義的5個方面的觀點，認(rèn)為GIS：是工具箱，其中包含一套用于采集、存儲、管理、處理、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的計算機(jī)軟件工具。是信息系統(tǒng)的特例，除了具有處理地理編碼數(shù)據(jù)的特殊性外，地理信息系統(tǒng)具備一般信息系統(tǒng)的共同特點。是一門技術(shù)，主要包括空間和時間數(shù)字式數(shù)據(jù)的輸入、存儲、操作和輸出技術(shù)學(xué)科，是描述、存儲、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學(xué)科強(qiáng)調(diào)其社會作用，認(rèn)為GIS從根本上改變了一個組織或部門（如國土部門，政府規(guī)劃部門）運(yùn)做方式。,.,2.1地理信息系統(tǒng),GIS是什么？但就本課程所講授的內(nèi)容，GIS采用本書定義，為：地理信息系統(tǒng)的定義由兩部組成。一方面，地理信息系統(tǒng)是一門學(xué)科，是描述、存儲、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學(xué)科；另一方面，地理信息系統(tǒng)是一個技術(shù)系統(tǒng)，是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，適時提供多種空間的和動態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)的計算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。這個定義給大多數(shù)GIS用戶提供了如何理解GIS的主要框架。這個定義回答了GIS不僅僅是一個特殊的軟件，也是一門學(xué)科。是一個相對通俗的定義。,.,2.1地理信息系統(tǒng),地理信息系統(tǒng)有什么特點？具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力。由計算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計算機(jī)程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務(wù)。以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預(yù)測的能力，并能產(chǎn)生高層次的地理信息。地理信息系統(tǒng)從外部來看，它表現(xiàn)為計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)；而其內(nèi)涵卻是由計算機(jī)程序和地理數(shù)據(jù)組織而成的地理空間信息模型，是一個邏輯縮小的、高度信息化的地理系統(tǒng)。信息的流動及信息流動的結(jié)果，完全由計算機(jī)程序的運(yùn)行和數(shù)據(jù)的交換來仿真。,.,2.2地理信息系統(tǒng)的類型,地理信息系統(tǒng)的分類：（還可以根據(jù)以下依據(jù)劃分）研究范圍（全球性、區(qū)域性、局部）、數(shù)據(jù)模型（矢量、柵格和混合型）、功能（應(yīng)用型和工具型）等等,.,2.3地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成,地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成：,.,2.3地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成,一、GIS的計算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成1、計算機(jī)主機(jī)；2、數(shù)據(jù)輸入設(shè)備：數(shù)字化儀、圖像掃描儀、手寫筆、光筆、鍵盤、鼠標(biāo)、通訊端口等；3、數(shù)據(jù)存貯設(shè)備：光盤刻錄機(jī)、磁帶機(jī)、光盤塔、活動硬盤、磁盤陣列等；4、數(shù)據(jù)輸出設(shè)備：筆式繪圖儀、噴墨繪圖儀（打印機(jī)）、激光打印機(jī)等。,.,2.3地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成,GIS的計算機(jī)硬件系統(tǒng)組成,圖4GIS硬件系統(tǒng)的組成,.,2.3地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成,二、GIS的計算機(jī)軟件系統(tǒng),圖5GIS的計算機(jī)軟件系統(tǒng)的層次,.,2.3地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成,GIS的計算機(jī)軟件系統(tǒng)包括1、計算機(jī)系統(tǒng)軟件通常包括操作系統(tǒng)、匯編程序、編譯程序等，是GIS日常工作所必需的。2、地理信息系統(tǒng)軟件和其他支撐軟件可以是通用的GIS軟件，也可包括數(shù)據(jù)庫管理軟件、計算機(jī)圖形軟件包、CAD、圖像處理軟件等。3、應(yīng)用分析程序是系統(tǒng)開發(fā)人員或用戶根據(jù)專題或區(qū)域分析模型編制的用于某種特定應(yīng)用任務(wù)的程序，是系統(tǒng)功能的擴(kuò)充與延伸。,.,2.3地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成,三、地理空間數(shù)據(jù)指以地球表面空間位置為參照，描述自然、社會和人文經(jīng)濟(jì)景觀的數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型包括三個互相聯(lián)系的方面：在某個已知坐標(biāo)系中的位置：坐標(biāo)實體間的空間相關(guān)性：用拓?fù)潢P(guān)系(Topology)來表示。與幾何位置無關(guān)的屬性（Attribute）：分為定性和定量的兩種。定性包括名稱、類型、特性等，如氣候類型、土地利用等。定量包括數(shù)量和等級等，如面積、長度、土地等級。,.,2.3地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成,四、應(yīng)用人員人是地理信息系統(tǒng)中重要構(gòu)成因素。GIS不同于一幅地圖，而是一個動態(tài)的地理模型，僅有系統(tǒng)軟硬件和數(shù)據(jù)還構(gòu)不成完整的地理信息系統(tǒng)，需要人進(jìn)行系統(tǒng)組織、管理、維護(hù)和數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴(kuò)充完善、應(yīng)用程序開發(fā)，并采用地理分析模型提取多種信息，為地理學(xué)研究和地理決策服務(wù)。,.,2.3地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成,五、應(yīng)用模型GIS應(yīng)用模型的構(gòu)建和選擇也是系統(tǒng)應(yīng)用成敗至關(guān)重要的因素。例如土地利用適宜性模型、公園選址模型、洪水預(yù)測模型、人口擴(kuò)散模型、森林增長模型、水土流失模型、最優(yōu)化模型、影響模型等。應(yīng)用模型是GIS與相關(guān)專業(yè)連接的紐帶。它的建立絕非是純數(shù)學(xué)或計算機(jī)技術(shù)性問題，而必須以堅實而廣泛的專業(yè)知識和經(jīng)驗為基礎(chǔ)。由數(shù)學(xué)模型、經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃突旌夏Ｐ徒M成，用于解決某項實際應(yīng)用問題，獲取經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。,.,3地理信息系統(tǒng)的功能簡介,GIS的核心問題位置（Locations）即在某個特定的位置有什么。條件（Conditions）即什么地方有滿足某些條件的東西。變化趨勢（Trends）識別已經(jīng)發(fā)生了或正在發(fā)生變化的地理現(xiàn)象。模式（Patterns）分析與已經(jīng)發(fā)生或正在發(fā)生事件有關(guān)的因素。模型（Models）該類問題的解決需要建立新的數(shù)據(jù)關(guān)系以產(chǎn)生解決方案。,.,3地理信息系統(tǒng)的功能概述,GIS基本功能1、數(shù)據(jù)采集與編輯：手扶跟蹤數(shù)字化不同的專題或?qū)樱℅IS數(shù)據(jù)分層的概念）2、數(shù)據(jù)存儲與管理：矢量柵格模型、數(shù)據(jù)庫管理、空間數(shù)據(jù)庫（包括空間數(shù)據(jù)庫的定義、數(shù)據(jù)訪問和提取、從空間位置檢索空間物體及其屬性、從屬性條件檢索空間物體及其位置、開窗和接邊操作、數(shù)據(jù)更新和維護(hù)等。）,.,3地理信息系統(tǒng)的功能概述,數(shù)據(jù)采集流程圖,.,3地理信息系統(tǒng)的功能概述,3、數(shù)據(jù)處理和變換：包括矢柵轉(zhuǎn)換、制圖綜合、數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)重構(gòu)、數(shù)據(jù)抽取等數(shù)據(jù)變換：指對數(shù)據(jù)從一種數(shù)學(xué)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種數(shù)學(xué)狀態(tài)，包括投影變換、輻射糾正、比例尺縮放、誤差改正和處理等。數(shù)據(jù)重構(gòu)：指對數(shù)據(jù)從一種幾何形態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種幾何形態(tài)，包括數(shù)據(jù)拼接、數(shù)據(jù)截取、數(shù)據(jù)壓縮、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換等。數(shù)據(jù)抽?。褐笇?shù)據(jù)從全集合到子集的條件提取，包括類型選擇、窗口提取、布爾提取和空間內(nèi)插等。,.,3地理信息系統(tǒng)的功能概述,4、空間查詢、分析和統(tǒng)計：空間檢索、空間拓?fù)浏B合、緩沖區(qū)分析、數(shù)字地形分析、空間集合分析、空間模型分析拓?fù)浏B合：實現(xiàn)了輸入要素屬性的合并以及要素屬性在空間上的連接。緩沖區(qū)分析：用以確定不同地理要素的空間接近度或鄰近性數(shù)字地形分析：構(gòu)造數(shù)字高程模型及有關(guān)地形分析的功能空間集合分析：布爾邏輯運(yùn)算空間建模分析,.,3地理信息系統(tǒng)的功能概述,5、產(chǎn)品制作與顯示產(chǎn)品為地圖圖像：符號圖、動線圖、點值圖、暈線圖、等值線圖、立體圖等。產(chǎn)品制作與顯示：設(shè)置顯示環(huán)境、定義制圖環(huán)境、顯示地圖要素、定義地圖符號、字符大小與顏色、標(biāo)注圖名和圖例以及繪圖文件編輯。6、二次開發(fā)和編程開發(fā)語言：C，C+，VB，VC+，Delphi）定制自己的菜單，可視化用戶應(yīng)用界面。,.,數(shù)據(jù)采集,.,用于大型GIS工程應(yīng)用領(lǐng)域：測繪勘測規(guī)劃土地交通管線農(nóng)林水利環(huán)保油田地質(zhì)軍事,數(shù)據(jù)管理,.,海量數(shù)據(jù)管理,.,瀏覽查詢,.,路徑分析,.,動態(tài)分段,.,三維地下體分析,.,地圖整飾,.,生成數(shù)字地面模型,tingird,.,地理邏輯繪圖,繪圖機(jī)構(gòu),地質(zhì)測繪,環(huán)保機(jī)構(gòu),地方政府,人口局,稅務(wù)部門,旅游服務(wù)業(yè),公用事業(yè)公司,企業(yè),教育,交通運(yùn)輸部門,GIS的應(yīng)用領(lǐng)域,.,3地理信息系統(tǒng)的功能概述,應(yīng)用功能,資源調(diào)查以土地利用類型為例：不同土地利用類型的分布和面積按不同高程帶劃分的土地利用類型不同坡度區(qū)內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀不同時期的土地利用變化從而為資源的合理利用、開發(fā)和科學(xué)管理提供依據(jù)。,.,3地理信息系統(tǒng)的功能概述,城鄉(xiāng)規(guī)劃城鎮(zhèn)總體規(guī)劃城市建設(shè)用地適宜性評價環(huán)境質(zhì)量評價道路交通規(guī)劃公共設(shè)施配置，以及城市環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測災(zāi)害監(jiān)測森林火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報洪水災(zāi)情監(jiān)測和洪水淹沒損失的估算為救災(zāi)搶險和防洪決策提供及時準(zhǔn)確的信息,.,環(huán)境管理為環(huán)境管理部門提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)統(tǒng)計、報表和圖形編制方法建立環(huán)境污染的若干模型提供環(huán)保部門辦公軟件提供信息傳輸?shù)姆椒ê褪侄魏暧^決策系統(tǒng)支持下的土地承載力的研究，以解決土地資源與人口容量的矛盾三峽地區(qū)研究，提供了建庫前后環(huán)境變化的數(shù)量、速度和演變趨勢等可靠的數(shù)據(jù),3地理信息系統(tǒng)的功能概述,.,3地理信息系統(tǒng)的功能概述,國際上GIS應(yīng)用有兩個值得注意的方面在大項目方面，如美國內(nèi)務(wù)部土地管理局的自動土地與礦產(chǎn)資源系統(tǒng)（ALMRS）和森林局615項目，僅軟件和硬件的耗資就高達(dá)12億美元。美國海軍的海圖計劃，建庫的費用也在數(shù)億美元以上。在面向公眾方面，一些先進(jìn)國家投入了大量人力、財力，建立空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，如美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）和美國國家航空航天局（NASA）目前已完成了全美1/24000的地形數(shù)據(jù)庫和相應(yīng)的正射影像數(shù)據(jù)庫、1/10萬水文數(shù)據(jù)庫和30m分辨率的土地覆蓋數(shù)據(jù)庫。在美國國家礦產(chǎn)資源調(diào)查計劃（MRSP）中，“空間信息與技術(shù)轉(zhuǎn)讓”被列為4項重大計劃之一。,.,4地理信息系統(tǒng)的研究內(nèi)容,4.1地理信息系統(tǒng)的研究內(nèi)容1）GIS的基礎(chǔ)理論主要包括：GIS的概念、定義、內(nèi)涵；GIS的構(gòu)成、特點、功能和任務(wù)；GIS的理論體系；GIS發(fā)展史與發(fā)展趨勢等。2）GIS的技術(shù)系統(tǒng)：系統(tǒng)的硬件配置；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與表示；數(shù)據(jù)輸入、輸出系統(tǒng)；地理數(shù)據(jù)管理；用戶界面；GIS工具的研制等。3）GIS的應(yīng)用方法：應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計；數(shù)據(jù)采集與校驗；專題分析模型；GIS與遙感技術(shù)及GPS的結(jié)合；地學(xué)專家系統(tǒng)等。,.,4.1地理信息系統(tǒng)的研究內(nèi)容,理論、技術(shù)與方法這三個方面的研究內(nèi)容是相互聯(lián)系相互促進(jìn)的。GIS產(chǎn)生于地學(xué)研究和生產(chǎn)實踐，GIS的應(yīng)用使得技術(shù)系統(tǒng)日趨完善，并逐漸形成和發(fā)展了GIS的理論；理論研究又指導(dǎo)開發(fā)新一代高效GIS，并不斷拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，加深應(yīng)用的深度；GIS的應(yīng)用，又對理論研究和技術(shù)方法提出了更高的要求。,.,4.2地理信息系統(tǒng)相關(guān)學(xué)科,.,4.2地理信息系統(tǒng)相關(guān)學(xué)科,一、與地理學(xué)地理學(xué)是一門研究人類生存空間的學(xué)科，為GIS提供了一些空間分析的方法和觀點，成為GIS的理論依托。（1）研究基礎(chǔ)和手段地理學(xué)研究中的空間分析理論為GIS提供了有關(guān)空間分析的基本方法，成為地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論依托；地理信息系統(tǒng)的發(fā)展也為地理問題的解決提供了全新的技術(shù)手段。（2）數(shù)據(jù)處理方面GIS的數(shù)據(jù)源需用地學(xué)處理方法得到；GIS內(nèi)部數(shù)據(jù)處理(分析)功能又是進(jìn)行地理學(xué)研究的主要技術(shù)方法。,.,4.2地理信息系統(tǒng)相關(guān)學(xué)科,二、與地圖學(xué)地理信息系統(tǒng)脫胎于地圖，地圖學(xué)理論與方法對地理信息系統(tǒng)的發(fā)展有著重要的影響。計算機(jī)制圖為地圖特征的數(shù)字表達(dá)、操作和顯示提供了一系列方法，為地理信息系統(tǒng)的圖形輸出提供技術(shù)支持。地圖也是GIS的重要數(shù)據(jù)源。地圖是GIS發(fā)展的根源之一。地圖強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)載體、符號化；GIS則注重于信息分析。,.,4.2地理信息系統(tǒng)相關(guān)學(xué)科,三、與計算機(jī)科學(xué)為地理空間信息的表達(dá)、存儲、處理、分析和應(yīng)用提供了有利的工具。數(shù)據(jù)庫技術(shù)提供數(shù)據(jù)的管理、更新、查詢和維護(hù)功能；計算機(jī)圖形學(xué)提供算法基礎(chǔ)；CAD對于輔助設(shè)計提供支持；軟件工程對于GIS的系統(tǒng)設(shè)計提供科學(xué)的方法;網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為GIS發(fā)展成為社會信息設(shè)施的重要組成部分奠定了基礎(chǔ)。,.,4.2地理信息系統(tǒng)相關(guān)學(xué)科,GIS與CAD和CAM的區(qū)別在于：第一，CAD不能建立地理坐標(biāo)系和完成地理坐標(biāo)變換；第二，GIS的數(shù)據(jù)量比CAD和CAM大得多，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，數(shù)據(jù)間聯(lián)系緊密，單一結(jié)構(gòu)難以完整描述；第三，CAD和CAM不具有GIS具有的地理意義的空間查詢和分析功能。,.,4.2地理信息系統(tǒng)相關(guān)學(xué)科,四與遙感、攝影測量遙感作為空間數(shù)據(jù)采集手段，已成為GIS的主要信息源和更新途徑。大地測量為GIS提供了精確定位的控制信息，特別是GPS技術(shù)可快速、廉價地獲取地表特征的數(shù)字位置信息，更具發(fā)展?jié)摿?。航空航天?shù)字立體攝影測量技術(shù)是GIS主要的地形數(shù)據(jù)來源。,.,GIS與MIS比較,5.地理信息系統(tǒng)與管理科學(xué),.,GIS學(xué)科“樹”,.,5地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史,一、GIS發(fā)展的科學(xué)背景從古代文明到現(xiàn)代社會，地理工作者、測繪工作者、航海家都致力于空間數(shù)據(jù)的收集整理，制圖工作者則以地圖形式表示這些數(shù)據(jù)。地圖作為空間數(shù)據(jù)的載體長期為航海、軍事以及現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。20世紀(jì)60年代初，麻省理工學(xué)院首次提出計算機(jī)圖形學(xué)，在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了計算機(jī)數(shù)字地圖；計算機(jī)技術(shù)開始用于地圖量算、分析和制作。20世紀(jì)60年代中期，由于計算機(jī)技術(shù)在自然資源、環(huán)境數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用迅速發(fā)展，致使計算機(jī)輔助制圖和空間分析等領(lǐng)域得到極大的發(fā)展。最終導(dǎo)致地理信息系統(tǒng)技術(shù)的產(chǎn)生。,.,5地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史,1963年，開始建立加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS)60年代中后期，很多與GIS有關(guān)的組織成立1969年，ESRI（環(huán)境系統(tǒng)研究所）建立1969年，Integraph公司建立,二、GIS的發(fā)展階段,1963年，加拿大測量學(xué)家RogerTomlinson首先提出了“地理信息系統(tǒng)”這一術(shù)語，并開始建立世界上第一個實用的地理信息系統(tǒng)加拿大地理信息系統(tǒng)(CGIS)(1972年建成)，主要用于城市和土地利用；,60年代起步階段（GIS思想和技術(shù)方法的探索）注重空間數(shù)據(jù)的地學(xué)處理,.,5地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史,70年代為GIS鞏固發(fā)展期20世紀(jì)70年代，美國、加拿大、英國、西德、瑞典和日本等國對地理信息系統(tǒng)的研究均投入了大量的人力、物力、財力，研究不同專題、不同規(guī)模、不同類型的各具特色的地理信息系統(tǒng)。1972年出版了地理信息系統(tǒng)方面的第一本專著地理數(shù)據(jù)處理；許多大學(xué)培養(yǎng)GIS人才，創(chuàng)建了地理信息系統(tǒng)實驗室。這一時期，世界上發(fā)展了許多具有一定功能的地理信息系統(tǒng)，大約有80多種，著名的ARC/INFO即是該時期的產(chǎn)品；出現(xiàn)了大量的數(shù)據(jù)庫，但這些系統(tǒng)的分析功能和60年代相比，并沒有得到很大的擴(kuò)充，而且數(shù)據(jù)庫的容量一般都比較小，因此說70年代為GIS鞏固階段。,.,5地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史,80年代為GIS技術(shù)大發(fā)展時期20世紀(jì)80年代，計算機(jī)的迅速發(fā)展和普及，地理信息系統(tǒng)也逐步走向成熟。這一時期GIS注重于空間決策支持分析，并在資源管理、環(huán)境規(guī)劃、商業(yè)服務(wù)等領(lǐng)域得到的廣泛應(yīng)用。許多國家制定了本國GIS發(fā)展規(guī)劃，啟動了若干科研項目。建立了一些政府性、學(xué)術(shù)性機(jī)構(gòu)。軟件制造商開始出現(xiàn)，商業(yè)化的實用地理信息系統(tǒng)軟件陸續(xù)進(jìn)入市場。,.,5地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史,90年代為GIS的用戶時代20世紀(jì)90年代，由于計算機(jī)的軟硬件均得到飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已進(jìn)入千家萬戶，導(dǎo)致地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的擴(kuò)大與深化。,GIS已成為許多機(jī)構(gòu)必備的工作系統(tǒng)，尤其是政府決策部門在一定程度上受GIS影響而改變現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的運(yùn)行方式、設(shè)置等；社會對GIS的認(rèn)識普遍提高，需求大副度增加。如美國將GIS列入“信息高速公路”計劃中，美國副總統(tǒng)戈爾提出的“數(shù)字地球”戰(zhàn)略也包括地理信息系統(tǒng)；我國的“三金工程”（金卡、金橋、金關(guān)）中也包含GIS。,戈爾,.,5地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史,我國GIS的發(fā)展?fàn)顩r,第一階段：從1978年到1980年為準(zhǔn)備階段，主要進(jìn)行輿論準(zhǔn)備，正式提出倡議，開始組建隊伍、組織個別實驗研究。第二階段：從1980年到1985年為起步階段。這一階段主要是對地理信息系統(tǒng)進(jìn)行理論探索和區(qū)域性實驗研究，并在此基礎(chǔ)上制定國家地理信息系統(tǒng)規(guī)范。,從1984年開始，國家測繪局測繪科學(xué)研究所著手組建中國國土基礎(chǔ)信息系統(tǒng)；1985中國科學(xué)院開始籌建國家資源與環(huán)境信息系統(tǒng)實驗室，是一個新型的開放性研究實驗室。,.,5地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史,第三階段：從1986年到1995年為發(fā)展階段。GIS研究作為政府行為被列入國家攻關(guān)計劃，并開始了有計劃、有組織、有目標(biāo)的科學(xué)研究。如“七五”國家攻關(guān)項目“三北防護(hù)林遙感調(diào)查”、“黃土高原遙感調(diào)查”等都開展了地理信息系統(tǒng)在資源管理方面的研究?！鞍宋濉逼陂g國家攻關(guān)項目包括“重大自然災(zāi)害監(jiān)測與評估系統(tǒng)”、“重點產(chǎn)糧區(qū)主要農(nóng)作物估產(chǎn)”、“國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)建設(shè)”。1994年中國GIS協(xié)會在北京成立。第四階段：1995年至今為我國GIS產(chǎn)業(yè)化階段。強(qiáng)調(diào)GIS的實用化、集成化和工程化，力圖使GIS從發(fā)展階段走向?qū)嵱没蜕a(chǎn)化。,我國GIS的發(fā)展?fàn)顩r,.,5地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史,1、國外GIS產(chǎn)品美國：ESRI公司的ARC/INFO：第一個產(chǎn)品1978年推出。澳大利亞：Nenasys的Genamap。美國：Intergraph公司的MGE（MocularGISEnvironment)。最近又推出新軟件GeoMedia.美國：Mapinfo公司的Mapinfo：中小型的桌面GIS。,三、GIS主要商品化軟件,注：美國環(huán)境系統(tǒng)研究所公司（EnviromentalSystemResearchInstitute,Inc.簡稱ESRI）成立于1969年，是世界最大的地理信息系統(tǒng)技術(shù)提供商。,.,5地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史,2、國內(nèi)GIS產(chǎn)品：北大與三秦信息技術(shù)有限公司：城市之星（Citystar)，是spaceman的升級換代?？梢园?s結(jié)合在一起。武漢武大，吉奧信息工程技術(shù)有限公司：吉奧之星Geostar，1986。是基于矢量柵格一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和面向?qū)ο蟮腃+作為程序設(shè)計語言。中國地質(zhì)大學(xué)，中地數(shù)碼集團(tuán)：MapGIS，最初為MAPCAD，采用矢量與柵格混合的結(jié)構(gòu)。中科院地理所，北京超圖軟件股份有限公司：SuperMap,.,6地理信息系統(tǒng)發(fā)展展望,一、GIS飛速發(fā)展的原因1）實際的需要2）技術(shù)、理論和方法的成熟目前GIS在技術(shù)發(fā)展上已同IT市場的主流技術(shù)融合，GIS本身也從一個應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展成為完整的技術(shù)系統(tǒng)并具有完整的理論體系。,.,6地理信息系統(tǒng)發(fā)展展望,二、從軟件系統(tǒng)看GIS的發(fā)展趨勢1）集成（Integration)體現(xiàn)GIS和其他技術(shù)的結(jié)合