地理信息系統(tǒng)原理及應(yīng)用課件

地理信息系統(tǒng)原理及應(yīng)用授課教師：刁海亭辦公室：文理大樓1213西辦公：8249032E-mail:學(xué)時(shí)：54；其中：講課36，實(shí)驗(yàn)：18。開設(shè)本課程的目的：1〕掌握地理信息系統(tǒng)的根本理論、知識和技能，了解地理信息系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域和開展方向；學(xué)習(xí)GIS研究的思維方式和研究方法。2〕掌握GIS軟件，會運(yùn)用GIS軟件進(jìn)行制圖、分析等，理論聯(lián)系實(shí)際地加強(qiáng)對地理信息系統(tǒng)原理、方法的理解和運(yùn)用。特點(diǎn)：是必修課，多學(xué)科集成、滲透性較強(qiáng)；空間抽象性學(xué)科性質(zhì)：交叉學(xué)科；前沿學(xué)科；邊緣學(xué)科評分標(biāo)準(zhǔn)：考試占70%；平時(shí)成績占30%課程介紹課程意義當(dāng)前時(shí)代特點(diǎn)要求：信息時(shí)代GIS開展勢頭迅速專業(yè)要求知識與技術(shù)信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化課程意義當(dāng)前時(shí)代特點(diǎn)要求：信息時(shí)代GIS開展勢頭迅速專業(yè)要求GIS軟件GIS系統(tǒng)GIS會議GIS期刊GIS專業(yè)或課程MAPGIS為我國“神七〞航天員平安返回地面,成功地建立了“搜索求援輔助決策系統(tǒng)〞效勞。GIS為四川汶川地震搶險(xiǎn)救災(zāi)、災(zāi)后評估、震后重建所提供的地理信息涵蓋了21個(gè)重災(zāi)縣(區(qū))、63個(gè)受災(zāi)縣,總面積達(dá)30萬平方公里。為震后臺灣旅行團(tuán)的平安脫險(xiǎn)、米-171運(yùn)輸直升機(jī)失事的搜尋、唐家山堰塞湖的泄流搶險(xiǎn)工程等作出了奉獻(xiàn)。在北京奧運(yùn)會保障工作中,GIS技術(shù)也廣泛效勞于奧運(yùn)賽事〔INFO2021奧運(yùn)會系統(tǒng)〕,如青島奧帆比賽的風(fēng)力、風(fēng)向測定由GIS提供技術(shù)保障。課程意義當(dāng)前時(shí)代特點(diǎn)要求：信息時(shí)代GIS開展勢頭迅速專業(yè)要求GIS軟件GIS系統(tǒng)GIS會議GIS期刊GIS專業(yè)或課程課程意義當(dāng)前時(shí)代特點(diǎn)要求：信息時(shí)代GIS開展勢頭迅速專業(yè)要求提供數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理測繪地理信息系統(tǒng)參考資料核心教材：黃杏元等，地理信息系統(tǒng)概論，高等教育出版社參考教材：李德仁，GIS導(dǎo)論，測繪出版社龔健雅，地理信息系統(tǒng)根底，科學(xué)出版社吳信才，地理信息系統(tǒng)原理與方法，電子工業(yè)出版社邊馥苓，地理信息系統(tǒng)原理與方法,測繪出版社胡鵬等，地理信息系統(tǒng)教程，武漢大學(xué)出版社烏倫等，地理信息系統(tǒng)-原理、方法與應(yīng)用，北京大學(xué)出版社參考期刊：?地理信息世界?、?測繪學(xué)報(bào)?、?測繪科學(xué)?、?地理學(xué)報(bào)?、?遙感學(xué)報(bào)?、?武漢大學(xué)學(xué)報(bào)〔信息版〕?、?測繪通報(bào)?、?中國圖形圖像學(xué)報(bào)?、?計(jì)算機(jī)輔助圖形學(xué)報(bào)?、?計(jì)算機(jī)工程?等相關(guān)期刊相關(guān)網(wǎng)站/:///:///:///論壇論壇論壇第一章導(dǎo)論

第二章地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

第三章空間數(shù)據(jù)的采集與處理

第四章地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫

第五章空間分析的原理和方法

第六章地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用模型

第七章地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與評價(jià)

第八章地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出

第九章GIS新技術(shù)

第十章地理信息系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例課程安排介紹GIS如何實(shí)現(xiàn)GIS如何開展GIS實(shí)踐第一章導(dǎo)論地理信息系統(tǒng)根本概念GIS的根本構(gòu)成GIS的功能簡介GIS的開展概況GIS與其它系統(tǒng)的區(qū)別學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解地理信息系統(tǒng)的開展過程及功能掌握地理信息系統(tǒng)及與地理信息系統(tǒng)相關(guān)的概念、地理信息系統(tǒng)的組成、地理信息系統(tǒng)開展趨勢重點(diǎn)：地理信息系統(tǒng)的根本概念及組成地理信息系統(tǒng)開展趨勢發(fā)生了火災(zāi)，119怎么到達(dá)出事點(diǎn)？第一章導(dǎo)論地理信息系統(tǒng)根本概念GIS的根本構(gòu)成GIS的功能簡介GIS的開展概況GIS與其它系統(tǒng)的區(qū)別一、數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)：是通過數(shù)字化并記錄下來可以被識別的符號，用以定性或定量地描述事物的特征和狀況。它包括數(shù)字、文字、符號、圖像和聲音等?！?-1地理信息系統(tǒng)根本概念1、2你好地理信息系統(tǒng)根本概念信息：是用數(shù)字、文字、符號、語言等介質(zhì)來表示事件、現(xiàn)象等的內(nèi)容、數(shù)量或特征，以便向人們提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界新的事實(shí)和知識，作為生產(chǎn)、管理和決策的依據(jù)。信息的特點(diǎn)：客觀性：與客觀事實(shí)相聯(lián)系

適用性：問題不同，影響因素不同，需要的信息種類不同傳輸性：在信息發(fā)送者和接受者之間進(jìn)行傳輸共享性：可傳輸給多個(gè)用戶，為用戶共享地理信息系統(tǒng)根本概念數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系：數(shù)據(jù)是信息的表達(dá)形式，是信息的載體；信息是數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的事物的含義，是數(shù)據(jù)的內(nèi)容。地理信息系統(tǒng)根本概念數(shù)據(jù)解釋信息+=數(shù)據(jù)處理：是對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、篩選、排序、歸并、轉(zhuǎn)換、存儲、檢索、計(jì)算以及分析、模擬和預(yù)測等操作。地理信息系統(tǒng)根本概念二、地理信息與地理信息系統(tǒng)地理信息：是指表征與地理環(huán)境固有要素有關(guān)的物質(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、圖像和圖形等的總稱。地理信息系統(tǒng)根本概念地理信息的特征：空間特征：區(qū)域性屬性特征時(shí)序特征：現(xiàn)勢性地理信息系統(tǒng)根本概念地理信息系統(tǒng)的全稱北美、歐洲：GeographicalInformationSystem加拿大：Geomatigue中國：ResourceandEnvironmentalInformationSystem技術(shù)內(nèi)涵：Geo-relationalInformationSystem信息科學(xué)：SpatialInformationSystem應(yīng)用類型：NaturalResourcesInformationSystem

LandInformationSystem

TransportationGeographicalInformationSystem地學(xué)應(yīng)用：GeoScience專業(yè)雜志：GeographicalInformationScience(英國)

Geo-InformationSystem（德國）地理信息系統(tǒng)根本概念地理信息系統(tǒng)：是由計(jì)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(jì)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。—美國聯(lián)邦數(shù)字地圖協(xié)調(diào)委員會〔FICCDC〕地理信息系統(tǒng)根本概念說明：是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作對象：空間數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)勢相關(guān)學(xué)科〔地理學(xué)、測繪學(xué)〕數(shù)據(jù)地理信息信息解釋地理系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)GIS的分類體系信息系統(tǒng)非空間信息系統(tǒng)專題GIS地理信息系統(tǒng)非地理信息系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)綜合GISCAD/CAM空間信息系統(tǒng)地籍GIS交通GIS資源與環(huán)境GIS規(guī)劃與管理GIS數(shù)據(jù)模型矢量GIS柵格GIS矢-柵GIS研究范圍全球GIS區(qū)域GIS研究內(nèi)容國家GIS第一章導(dǎo)論地理信息系統(tǒng)根本概念GIS的根本構(gòu)成GIS的功能簡介GIS的開展概況GIS與其它系統(tǒng)的區(qū)別§1-2GIS的根本構(gòu)成

系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件空間數(shù)據(jù)應(yīng)用人員應(yīng)用模型應(yīng)用模型硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)GIS用戶GUI空間數(shù)據(jù)DBMS輸入設(shè)備專用設(shè)備常規(guī)設(shè)備GPS全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站解析和數(shù)字?jǐn)z影測量儀器遙感與遙感圖象處理系統(tǒng)全站儀掃描儀數(shù)字化儀鍵盤、鼠標(biāo)處理設(shè)備工作站服務(wù)器硬盤陣列存儲設(shè)備活動硬盤光盤機(jī)磁帶機(jī)輸出設(shè)備繪圖儀顯示器打印機(jī)GIS的根本構(gòu)成-硬件數(shù)字化儀掃描儀數(shù)字?jǐn)z影測量工作站全站儀GIS的根本構(gòu)成-軟件操作系統(tǒng)（系統(tǒng)調(diào)用、設(shè)備運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)等）系統(tǒng)庫（編程語言、數(shù)學(xué)庫等）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件GIS基礎(chǔ)軟件平臺GIS應(yīng)用軟件用戶界面功能軟件基礎(chǔ)支撐軟件操作系統(tǒng)軟件GISGIS功能軟件GIS根底軟件平臺：ArcGIS、MapInfo、MapGis、SuperMap、GeoStar等GIS應(yīng)用軟件：土地信息系統(tǒng)、交通地理信息系統(tǒng)根底支撐軟件系統(tǒng)庫軟件數(shù)據(jù)庫軟件操作系統(tǒng)軟件GIS的根本構(gòu)成-軟件GIS功能軟件GIS根底軟件平臺：ArcGIS、MapInfo、MapGis、SuperMap、GeoStar等GIS應(yīng)用軟件：土地信息系統(tǒng)、交通地理信息系統(tǒng)根底支撐軟件系統(tǒng)庫軟件：提供程序設(shè)計(jì)語言及數(shù)學(xué)函數(shù)庫等數(shù)據(jù)庫軟件：Oracle、DB2、SQLServer等操作系統(tǒng)軟件：Windows、MS-DOS、UNIX等GIS的根本構(gòu)成-軟件空間數(shù)據(jù)是指以不同的方式和來源獲得的數(shù)據(jù)，如地圖、各種專題圖、圖像、采樣數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)都具有能夠確定空間位置的特點(diǎn)。柵格結(jié)構(gòu)矢量結(jié)構(gòu)定位拓?fù)潢P(guān)系屬性GIS的根本構(gòu)成-空間數(shù)據(jù)GIS的根本構(gòu)成-應(yīng)用人員系統(tǒng)開發(fā)人員最終用戶系統(tǒng)組織、管理、維護(hù)和數(shù)據(jù)更新、應(yīng)用程序開發(fā)、信息提取、地理決策構(gòu)建GIS應(yīng)用模型步驟：明確用GIS求解問題的根本流程→確定模型的類別、相關(guān)變量、參數(shù)和算法，構(gòu)建模型邏輯結(jié)構(gòu)框圖→確定GIS空間操作工程和空間分析方法→模型運(yùn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)證、修改和輸出GIS的根本構(gòu)成-應(yīng)用模型第一章導(dǎo)論地理信息系統(tǒng)根本概念GIS的根本構(gòu)成GIS的功能簡介GIS的開展概況GIS與其它系統(tǒng)的區(qū)別數(shù)據(jù)處理和變換數(shù)據(jù)采集與編輯數(shù)據(jù)存儲與管理數(shù)據(jù)顯示與輸出空間查詢和分析基本功能§1-3

GIS的功能簡介GIS基本功能——數(shù)據(jù)采集與編輯GISData地圖數(shù)據(jù)影像數(shù)據(jù)地形數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)GIS基本功能——數(shù)據(jù)采集與編輯矢量格式柵格格式GIS基本功能——數(shù)據(jù)存儲與管理GIS基本功能——數(shù)據(jù)處理和變換數(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)，如投影變換、比例尺縮放、誤差校正等

GIS基本功能——數(shù)據(jù)處理和變換數(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)，如數(shù)據(jù)拼接、數(shù)據(jù)壓縮、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換等GIS基本功能——數(shù)據(jù)處理和變換數(shù)據(jù)抽?。褐笇?shù)據(jù)從全集合到子集的條件提取，如類型選擇、窗口提取、布爾提取和空間內(nèi)插等?？臻g查詢拓?fù)浏B加緩沖區(qū)分析數(shù)字地形分析網(wǎng)絡(luò)分析GIS基本功能——空間查詢和分析空間查詢拓?fù)浏B加緩沖區(qū)分析數(shù)字地形分析網(wǎng)絡(luò)分析GIS基本功能——空間查詢和分析解決設(shè)施的選址問題把同一地區(qū)的兩幅或兩幅以上的圖層重疊在一起進(jìn)行圖形運(yùn)算和屬性運(yùn)算，產(chǎn)生新的空間圖形和屬性的過程。123ABCA1A2A3B1B2C1超市的位置居民區(qū)〔有〕購置力交通線〔近〕便利性空間查詢拓?fù)浏B加緩沖區(qū)分析數(shù)字地形分析網(wǎng)絡(luò)分析GIS基本功能——空間查詢和分析在道路兩側(cè)50米內(nèi)有哪些建筑物？解決近鄰度問題緩沖區(qū)分析就是對一組或一類地物按緩沖的距離條件，建立緩沖區(qū)多邊形圖，然后將這個(gè)圖層與需要進(jìn)行緩沖區(qū)分析的圖層進(jìn)行疊加分析，得到所需要的結(jié)果。

空間查詢拓?fù)浏B加緩沖區(qū)分析數(shù)字地形分析網(wǎng)絡(luò)分析GIS基本功能——空間查詢和分析提取坡度、坡向、通視分析、視域分析等空間查詢拓?fù)浏B加緩沖區(qū)分析數(shù)字地形分析網(wǎng)絡(luò)分析GIS基本功能——空間查詢和分析事發(fā)點(diǎn)醫(yī)院解決路徑分析和資源優(yōu)化配置的問題

GIS基本功能——數(shù)據(jù)顯示與輸出文檔山東.mxdGISData紙圖影像山東.jpg數(shù)字地圖資源管理、區(qū)域規(guī)劃、災(zāi)害監(jiān)測、作戰(zhàn)指揮、城市根底設(shè)施管理、宏觀決策、社會調(diào)查與統(tǒng)計(jì)分析、交通運(yùn)輸、環(huán)境評估等GIS應(yīng)用：GIS應(yīng)用——資源管理GIS最初就是起源于資源清查，是GIS的最根本的職能。加拿大應(yīng)用GIS完成全國土地資源潛力和估算利用GIS進(jìn)行世界小麥大面積估產(chǎn)的高準(zhǔn)確率---這些說明GIS在資源清查方面的應(yīng)用趨于成熟。GIS應(yīng)用——區(qū)域規(guī)劃規(guī)劃人員利用GIS對交通流量、土地利用和人口數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測將來的道路等級工程技術(shù)人員利用GIS將地質(zhì)、水文和人文數(shù)據(jù)結(jié)合起來，進(jìn)行路線和構(gòu)造設(shè)計(jì)GIS應(yīng)用——災(zāi)害監(jiān)測GIS方法和多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)，可以有效地用于森林火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報(bào)、洪水災(zāi)情監(jiān)測和淹沒損失估算，確定泄洪區(qū)內(nèi)人員撤退、財(cái)產(chǎn)轉(zhuǎn)移和救災(zāi)物資供給的最正確路線，為救災(zāi)搶險(xiǎn)和防洪決策提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息。GIS應(yīng)用——作戰(zhàn)指揮GIS被廣泛應(yīng)用于：基地指揮：根底制圖、設(shè)施管理、后勤指揮管理、射程管理、火災(zāi)/緊急事件派遣、空中電波監(jiān)測、噪聲消除、瀕危種群保護(hù)、自然資源保護(hù)、地形建模、能見度分析、運(yùn)輸管理戰(zhàn)術(shù)實(shí)施：指揮與控制、作戰(zhàn)序列顯示、后勤調(diào)度、通信、虛擬顯示、地形分析、建模、任務(wù)規(guī)劃、導(dǎo)航GIS應(yīng)用——城市根底設(shè)施管理城市根底設(shè)施主要是指城市地下管道、通信網(wǎng)絡(luò)、郵政網(wǎng)點(diǎn)、道路與交通設(shè)施等。建立基于GIS的信息系統(tǒng)能夠提高對這些設(shè)施的管理水平，同時(shí)能夠極大地提高設(shè)計(jì)與施工、設(shè)備維護(hù)與故障排除、線路改造等方面的效率，從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。GIS應(yīng)用——宏觀決策GIS利用地理數(shù)據(jù)庫，通過一系列決策模型的構(gòu)建和比較分析，可為國家宏觀決策提供依據(jù)。例如我國在三峽地區(qū)的研究中通過利用GIS和機(jī)助制圖的方法，建立環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，為三峽工程的宏觀決策提供了建庫前后環(huán)境變化的數(shù)量，速度和演變趨勢等可靠數(shù)據(jù)。第一章導(dǎo)論地理信息系統(tǒng)根本概念GIS的根本構(gòu)成GIS的功能簡介GIS的開展概況GIS與其它系統(tǒng)的區(qū)別§1-4GIS的開展概況開展概況1、國外：〔1〕60年代〔起步階段〕：注重空間數(shù)據(jù)的地學(xué)處理1963年，加拿大測量學(xué)家首先提出GIS這一術(shù)語，并于1971年建立了世界上第一個(gè)GIS——加拿大地理信息系統(tǒng)〔CGIS〕羅杰?湯姆林森——1996年地理信息系統(tǒng)世界終生成就獎(jiǎng)獲得者特點(diǎn)：硬件水平低，存貯量小，讀取速度慢，可實(shí)現(xiàn)手扶跟蹤數(shù)字化地圖，地圖拓?fù)渚庉嫞址鶖?shù)據(jù)拼接。同時(shí)成立許多與GIS有關(guān)的組織、協(xié)會，傳播GIS，如：1969年，ESRI〔環(huán)境系統(tǒng)研究所〕建立。〔2〕70年代〔穩(wěn)固開展階段〕：注重空間地理信息的管理，受到政府部門、商業(yè)公司和大學(xué)的普遍重視興旺國家建立許多專業(yè)性質(zhì)的GIS，約有三百多個(gè)系統(tǒng)投入使用。特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)開展到第三代，內(nèi)存容量大磁盤出現(xiàn)，輸入、輸出設(shè)備比較齊全，為地理數(shù)據(jù)的錄入，存貯檢索、輸出提供了強(qiáng)有力的手段。可以通過屏幕直接監(jiān)視數(shù)字化的操作，圖形、圖象卡的開展，增強(qiáng)了人機(jī)對話和高質(zhì)量圖形的顯示?！?〕80年代〔茁壯開展階段〕：注重空間決策支持分析微機(jī)性能價(jià)格比下降，網(wǎng)絡(luò)建立，GIS軟件開展，使GIS推廣投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。到1989年，市場報(bào)價(jià)軟件70多個(gè)，如ARC/INFO，MAPINFO等。特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)進(jìn)入第四代，微機(jī)出現(xiàn)并以很高的增長率普及GIS兩個(gè)開展方向：一是向高度綜合、工作范圍廣、覆蓋地域?qū)挼姆较蜷_展，地理信息系統(tǒng)開始解決全球性問題；另一個(gè)開展方向是小型功能專一而深入面向?qū)嶋H商業(yè)化的方向，如農(nóng)田管理、農(nóng)場規(guī)劃等市場商品GIS〔4〕90年代〔應(yīng)用普及階段〕特點(diǎn)：微機(jī)獲得很大開展，微機(jī)以每年30%速率價(jià)格下降，功能節(jié)節(jié)上升，內(nèi)存、磁盤、主頻均有很大提高。windows95出現(xiàn)，界面、內(nèi)存管理編程環(huán)境均有新改進(jìn)。GIS成為開發(fā)平臺，允許用戶進(jìn)行二次開發(fā)大型數(shù)據(jù)庫推出，GIS數(shù)據(jù)庫向關(guān)系型數(shù)據(jù)庫靠近，易于與當(dāng)前數(shù)據(jù)庫連接〔5〕90年代后期至今〔社會效勞〕：注重GIS社會應(yīng)用與效勞，GIS技術(shù)迅猛開展Internet網(wǎng)絡(luò)；高分辨率遙感衛(wèi)星〔1米，5米〕；差分GPS技術(shù)〔厘米級〕；數(shù)字地球〔DigitalEarth〕概念〔1998年戈?duì)枴车奶岢?。包括?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化的地球技術(shù)系統(tǒng)——等等這一系列技術(shù)的開展給GIS提供了強(qiáng)大的開展空間，GIS以不可阻擋的趨勢向前開展。2、我國：〔1〕70年代：準(zhǔn)備階段計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)、遙感技術(shù)〔2〕80年代：試驗(yàn)階段典型實(shí)驗(yàn)、專題試驗(yàn)、學(xué)術(shù)交流和人才培養(yǎng)方面〔3〕90年代至今：應(yīng)用普及階段多領(lǐng)域GIS建立、開展國產(chǎn)GIS、數(shù)字國土、數(shù)字中國、數(shù)字山東、數(shù)字城市GIS開展態(tài)勢：已經(jīng)成為一門綜合性技術(shù)GIS產(chǎn)業(yè)化GIS網(wǎng)絡(luò)化地理信息科學(xué)的產(chǎn)生GIS標(biāo)準(zhǔn)化組件化GIS技術(shù)三維GIS群眾化全球化虛擬GIS系統(tǒng)專門化智能化GIS學(xué)科“樹〞：“樹根〞表示GIS的技術(shù)根底，如測量學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與數(shù)學(xué)等；“樹枝〞表示GIS的應(yīng)用，應(yīng)用的結(jié)果與需求返回到“樹根〞；“雨滴〞是每個(gè)應(yīng)