地理信息系統(tǒng)原理講義

1、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院地理信息系統(tǒng)原理中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院GIS原理與方方法1緒論2空間數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)3地理信息息系統(tǒng)的的地理數(shù)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)4地理信息息系統(tǒng)的的數(shù)據(jù)輸輸入5地理信息息系統(tǒng)的的數(shù)據(jù)處處理6空間數(shù)據(jù)據(jù)管理8空間分析析9數(shù)字高程程模型12GIS輸出與數(shù)數(shù)字地圖圖13地理信息息系統(tǒng)工工程14地理信息息系統(tǒng)的的發(fā)展趨趨勢(shì)中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院14地理信息息系統(tǒng)的的發(fā)展趨趨勢(shì)柵格數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)、矢量數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)傳統(tǒng)的GIS系系統(tǒng)空間分析析面向?qū)ο笙蟮臄?shù)據(jù)據(jù)模型和和多庫一一體化大型關(guān)系系數(shù)據(jù)庫庫為后臺(tái)臺(tái)的數(shù)據(jù)據(jù)管理數(shù)據(jù)挖掘掘和知識(shí)識(shí)發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)融融合 75%Data Conversion: 10-15

2、%Attribute TaggingSpatial 5% AnalysisData ConversionSpatial AnalysisAttribute TaggingGIS的總體發(fā)發(fā)展中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院14地理信息息系統(tǒng)的的發(fā)展趨趨勢(shì)14.1互操作GIS14.2 GIS的集成化化14.3 GIS的大眾化化和信息息服務(wù)14.4嵌入式GIS14.5網(wǎng)格GIS中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院14.互操作作GIS1.GIS互互操作的的概念GIS互互操作是是具有不不同數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)和和數(shù)據(jù)格格式的GIS系系統(tǒng)的集集成。以以互操作作標(biāo)準(zhǔn)開開發(fā)的不不同GIS應(yīng)用用系統(tǒng)之之間能動(dòng)動(dòng)態(tài)地進(jìn)進(jìn)行相互互間的功功能

3、調(diào)用用，數(shù)據(jù)據(jù)集之間間可以透透明地訪訪問，從從而允許許用戶通通過網(wǎng)絡(luò)絡(luò)實(shí)時(shí)獲獲取不同同系統(tǒng)中中的地理理信息，避免了了冗余數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儲(chǔ)，這是是實(shí)現(xiàn)地地理空間間數(shù)據(jù)共共享的一一次深刻刻的技術(shù)術(shù)革命。中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院2.開放放式地理理信息系系統(tǒng)（OGIS）及其其特點(diǎn)（1）互互操作作性O(shè)GIS提供地地理數(shù)據(jù)據(jù)和地理理操作的的標(biāo)準(zhǔn)接接口，這這些接口口支持孤孤立系統(tǒng)統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，以完完成應(yīng)用用程序之之間的地地理數(shù)據(jù)據(jù)訪問和和交換；分布式式的客戶戶/服服務(wù)器結(jié)結(jié)構(gòu)的地地理操作作和分布布式對(duì)等等實(shí)體的的地理操操作。（2）支支持信息息團(tuán)體性性具有不同同的應(yīng)用用背景的的用戶可可以方便便地交換換地理數(shù)數(shù)據(jù)而

4、不不會(huì)造成成語義的的誤解和和損失。（3）普普適性通過OGIS定定義的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)接口口和協(xié)議議，所有有的應(yīng)用用程序，無論是是屬于哪哪個(gè)專業(yè)業(yè)領(lǐng)域，都可以以方便地地處理地地理數(shù)據(jù)據(jù)。（4）兼兼容性由于OGIS并并不定義義地理數(shù)數(shù)據(jù)的存存儲(chǔ)格式式和處理理方法，因此基基于OGIS的的應(yīng)用程程序?qū)⒛苣軌蚺c舊舊有的地地理數(shù)據(jù)據(jù)保持兼兼容。（5）可可移植性性O(shè)GIS獨(dú)立于于軟件、硬件及及網(wǎng)絡(luò)環(huán)環(huán)境，因因此，它它不需修修改便可可在不同同的計(jì)算算機(jī)上運(yùn)運(yùn)行。（6）可可擴(kuò)展性性硬件方面面，可在在不同軟軟件、不不同檔次次的計(jì)算算機(jī)上運(yùn)運(yùn)行，其其性能和和硬件平平臺(tái)的性性能成正正比；軟軟件方面面，可以以隨著新新的地理理數(shù)據(jù)

5、類類型和處處理方法法的發(fā)展展而發(fā)展展，它具具有容納納新的地地理數(shù)據(jù)據(jù)處理技技術(shù)和新新的分布布計(jì)算平平臺(tái)技術(shù)術(shù)的能力力。（7）可可伸縮性性基于OGIS的的應(yīng)用程程序通常常由相對(duì)對(duì)獨(dú)立的的軟件組組件構(gòu)成成，這些些組件可可以為各各種計(jì)算算環(huán)境重重新配置置，而不不必考慮慮數(shù)據(jù)量量的大小小。中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院3.OGIS的組成成部分OGIS軟件框框架主要要由3部部分組成成：統(tǒng)一一的開放放式地理理數(shù)據(jù)模模型；統(tǒng)統(tǒng)一的地地理操作作服務(wù)模模型和實(shí)實(shí)現(xiàn)團(tuán)體體間的地地理數(shù)據(jù)據(jù)和操作作資源共共享的信信息團(tuán)體體模型。中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院4.OGIS的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)技術(shù)面向?qū)ο笙蠹夹g(shù)和和分布計(jì)計(jì)算技術(shù)術(shù)開放式數(shù)數(shù)

6、據(jù)庫互互連（ODBC）分布式對(duì)對(duì)象技術(shù)術(shù)中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院14.GIS的集成化化14.2.1GPS、RS與GIS的集成14.2.2GIS多源空間間數(shù)據(jù)集集成14.2.3GIS與應(yīng)用模模型集成成14.2.4GIS與專家系系統(tǒng)的集集成14.2.5GIS應(yīng)用平臺(tái)臺(tái)集成14.2.6GIS與多媒體體技術(shù)集集成中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院14.2.1GPS、RS與GIS的集成雖然GIS在其其理論和和應(yīng)用技技術(shù)上有有了很大大的發(fā)展展，但單單靠傳統(tǒng)統(tǒng)GIS的使用用卻不能能滿足目目前社會(huì)會(huì)對(duì)信息息快速、準(zhǔn)確更更新的要要求。而而與GIS獨(dú)立立、平行行發(fā)展的的全球定定位系統(tǒng)統(tǒng)（GPS）和和遙感（RS）為GIS

7、適應(yīng)應(yīng)社會(huì)發(fā)發(fā)展的需需求提供供了可能能性。中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院GPS是空間實(shí)實(shí)體快速速、精密密定位的的現(xiàn)代化化工具；GIS是空間信信息集成成、分析析、處理理的有力力武器；RS是空間信信息覆蓋蓋面最大大最迅速速的采集集手段， 三者者的結(jié)合合簡(jiǎn)稱3S集成。RSGPSGIS幾何配準(zhǔn)、輔助分類等提供或更新區(qū)域信息提供或更新空間定位定點(diǎn)查詢專題信息幾何校正、訓(xùn)練區(qū)選擇及分類驗(yàn)證等提供定位遙感信息查詢中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院各種衛(wèi)星星定位系系統(tǒng)比較較定位系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)量在軌數(shù)量定位精度研制國(guó)家北斗一號(hào)：3二號(hào)：3030（今明年10顆）10m1m中國(guó)Galileo 3021m歐盟GLONASS24171

8、0-15m俄羅斯GPS24245m美國(guó)中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院導(dǎo)航中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院娛樂功能能中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院3S集成移動(dòng)動(dòng)測(cè)量（制圖）系統(tǒng)中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院路面檢測(cè)測(cè)與測(cè)量量系統(tǒng)（RTM）中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院車載測(cè)量量系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域域車輛導(dǎo)航航公路及鐵鐵路等道道路網(wǎng)的的測(cè)繪建筑物的的測(cè)繪交通事故故現(xiàn)場(chǎng)勘勘查與測(cè)測(cè)量流動(dòng)交通通監(jiān)測(cè)車車和移動(dòng)動(dòng)作戰(zhàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)測(cè)智能化交交通中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院14.2.2GIS多源空間間數(shù)據(jù)集集成1多源源數(shù)據(jù)的的特點(diǎn)（1）多多語義性性（2）多多時(shí)間尺

9、尺度（3）多多分辨率率（4）多多比例尺尺（5）多多數(shù)據(jù)格格式（6）多多空間維維數(shù)（7）多多精度水水平（8）多多參考系系統(tǒng)（9）多多表達(dá)形形式中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院2多源源數(shù)據(jù)的的集成模模式（1）數(shù)數(shù)據(jù)格式式轉(zhuǎn)換模模式（2）數(shù)數(shù)據(jù)互操操作模式式（3）直直接數(shù)據(jù)據(jù)訪問模模式中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院14.2.3GIS與應(yīng)用模模型集成成GIS與與應(yīng)用模模型的集集成，既既可以發(fā)發(fā)揮GIS空間間操作方方面的優(yōu)優(yōu)勢(shì)，又又可以提提高GIS應(yīng)用用系統(tǒng)的的分析功功能，彌彌補(bǔ)GIS在專專業(yè)應(yīng)用用領(lǐng)域的的分析功功能的不不足?，F(xiàn)有的幾幾種集成成方法如如下：（1）源源代碼集集成方式式（2）函函數(shù)庫集集成模式式（3）

10、可可執(zhí)行程程序集成成方式（4）DDE和和OLE集成（5）基基于組件件的集成成方式（6）搭搭建式（插件式式）的集集成方式式中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院14.2.4GIS與專家系系統(tǒng)的集集成GIS與與專家系系統(tǒng)的結(jié)結(jié)合是建建立智能能化空間間決策支支持系統(tǒng)統(tǒng)（SpatialDecisionSupportSystems，SDSS）的重重要途徑徑。它為為決策者者提供分分析問題題、建立立模型、模擬決決策過程程和方案案的環(huán)境境，調(diào)用用各種信信息資源源和分析析工具，幫助決決策者提提高決策策水平和和質(zhì)量。中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院14.2.5GIS應(yīng)用平臺(tái)臺(tái)集成企業(yè)GIS需要要和辦公公自動(dòng)化化系統(tǒng)、材料管管理系統(tǒng)

11、統(tǒng)、工程程檔案管管理系統(tǒng)統(tǒng)等進(jìn)行行緊密集集成。企企業(yè)應(yīng)用用GIS和其他他系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行集成成，從而而形成以以GIS為核心心的Intranet企業(yè)級(jí)級(jí)地理信信息系統(tǒng)統(tǒng)集成平平臺(tái)。通通過GIS系統(tǒng)統(tǒng)，也使使管理部部門一些些相對(duì)封封閉的數(shù)數(shù)據(jù)真正正走向開開放，從從而節(jié)約約了企業(yè)業(yè)的投資資，推動(dòng)動(dòng)了行業(yè)業(yè)的信息息化建設(shè)設(shè)進(jìn)程（閭國(guó)年年，2003）。中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院14.2.6GIS與多媒體體技術(shù)集集成多媒體地地理信息息系統(tǒng)（MGIS）將將文字、圖形（圖像）、聲音音、色彩彩、動(dòng)畫畫等技術(shù)術(shù)融為一一體，為為GIS應(yīng)用開開拓了新新的領(lǐng)域域和廣闊闊前景。它不僅能能為社會(huì)會(huì)經(jīng)濟(jì)、文化教教育、旅旅游、商商業(yè)

12、、決決策管理理和規(guī)劃劃等提供供生動(dòng)、直觀、高效的的信息服服務(wù)，而而且將使使電腦技技術(shù)真正正走進(jìn)人人類社會(huì)會(huì)生活。多媒體技技術(shù)在GIS領(lǐng)領(lǐng)域的深深入應(yīng)用用，乃至至出現(xiàn)具具有良好好集成能能力的MGIS是技術(shù)術(shù)發(fā)展的的必然。中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院14.3 GIS的大眾化化和信息息服務(wù)人類所接接觸的信信息中有有80%以上都都與空間間相關(guān)，隨著人人類對(duì)空空間信息息需求的的快速增增加已經(jīng)經(jīng)讓越來來越多的的人認(rèn)識(shí)識(shí)并了解解GIS，GIS正在在成為普普通公眾眾解決空空間位置置問題的的有力工工具，GIS走走向大眾眾已成為為GIS發(fā)展的的必然趨趨勢(shì)。當(dāng)當(dāng)前，GIS正正逐步融融入IT主流，已成為為IT產(chǎn)產(chǎn)業(yè)重要

13、要的組成成部分。GIS正隨著著計(jì)算機(jī)機(jī)和網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的普及及為越來來越多人人的使用用，如GoogleEarth的的普及和和位置信信息服務(wù)務(wù)都是GIS大大眾化的的例證。中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院數(shù)字地球球1998年美國(guó)國(guó)副總統(tǒng)統(tǒng)戈?duì)栐谠诩永８Ｄ醽喛瓶茖W(xué)中心心做了題題為“數(shù)數(shù)字地球球-認(rèn)認(rèn)識(shí)21世紀(jì)我我們這個(gè)個(gè)星球”的講話話以后，數(shù)字地地球一詞詞開始風(fēng)風(fēng)靡全球球。汽車導(dǎo)航航LBSMobileGIS中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院數(shù)字公路路中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院數(shù)字深圳圳中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院LBS中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院中國(guó)聯(lián)通通推出“GPSone”手機(jī)定位位已達(dá)到到5-10米中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院14.4嵌入式GIS嵌入式設(shè)設(shè)備的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是小小巧靈活活、便攜攜性好。但受到到其硬件件的限制制，傳統(tǒng)統(tǒng)的運(yùn)行行于PC機(jī)上的的GIS軟件的的某些功功能在嵌嵌入式環(huán)環(huán)境下難難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，如可可視化，嵌入式式設(shè)備的的顯示屏屏通常較較小，傳傳統(tǒng)GIS軟件件中圖形形和注記記等的可可視化方方式可能能就不適適合于嵌嵌入式設(shè)設(shè)備。嵌入式GIS可可應(yīng)用于于國(guó)防、測(cè)繪、導(dǎo)航等等領(lǐng)域。中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)江江城學(xué)院院14.5網(wǎng)格GIS網(wǎng)格地理理信息系系統(tǒng)(GridGIS)是