什么是地理信息系統(tǒng)

第一講什么是地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)

GeographicalInformationSystem2/2/20234主要內(nèi)容GIS的概念框架

GIS的定義、理解和框架體系結(jié)構(gòu)

GIS的基本內(nèi)容

GIS技術(shù)涉及的基本內(nèi)容

GIS的組成硬件、軟件、空間數(shù)據(jù)、管理人員

GIS的功能基本要求、具體功能

GIS與相關(guān)學(xué)科

GIS的學(xué)科樹(shù)

GIS的特性

GIS與相關(guān)系統(tǒng)區(qū)別和聯(lián)系數(shù)據(jù)和信息數(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(hào)、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(shí)如：?jiǎn)T工姓名，數(shù)據(jù)可以有數(shù)值、圖形、聲音、視覺(jué)數(shù)據(jù)等信息:是向人們或機(jī)器提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界新的事實(shí)的知識(shí)，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。

以一定規(guī)則組織在一起的事實(shí)的集合。信息和數(shù)據(jù)的關(guān)系信息=數(shù)據(jù)+說(shuō)明數(shù)據(jù)是信息的載體。信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)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?yàn)閱我坏幕蛴薪M織的決策過(guò)程提供有用的信息。一個(gè)基于計(jì)算機(jī)的信息系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶四大要素。關(guān)于地理信息地理：泛指地球表面各種自然現(xiàn)象和人文現(xiàn)象，以及它們之間的相互關(guān)系和區(qū)域分異。地理信息：指人對(duì)地理現(xiàn)象的感知，其內(nèi)容包括地理系統(tǒng)諸要素的分布特征、數(shù)量、質(zhì)量、相互聯(lián)系和變化規(guī)律等。地理信息的特征：空間定位特征、多維結(jié)構(gòu)特征、動(dòng)態(tài)特征地理信息的特征空間性專題性（屬性）動(dòng)態(tài)性（時(shí)間性）信息與坐標(biāo)位置聯(lián)系在一起，使信息具有空間維（二維、三維）隨時(shí)間而動(dòng)態(tài)變化（時(shí)間維）地理信息具有專題屬性（屬性維）分布性

地理信息分布在不同區(qū)域具有分布性（網(wǎng)絡(luò)）地理信息的載體－－地圖地圖研究的對(duì)象：

地理環(huán)境諸要素地圖表現(xiàn)的內(nèi)容：

各種地理要素的數(shù)、質(zhì)量特征及其時(shí)空關(guān)系。地圖是地理學(xué)的第二語(yǔ)言

它是地理研究中必不可少的工具，也是地理研究成果的最好表達(dá)方式。地理信息的載體－－地圖著名的地理學(xué)家陳述彭先生說(shuō)：地理信息系統(tǒng)事實(shí)上就是地圖的一個(gè)延續(xù)，就是用地理信息系統(tǒng)擴(kuò)展地圖工作的內(nèi)容。關(guān)于地理信息系統(tǒng)GIS的定義、特點(diǎn)

地理信息系統(tǒng)就是具有采集、存儲(chǔ)、查詢、分析、顯示和輸出地理數(shù)據(jù)的功能，為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。

地理信息系統(tǒng)是一種以地理坐標(biāo)為骨干的信息系統(tǒng)?？臻g信息系統(tǒng)2/2/202313關(guān)于地理信息系統(tǒng)GIS是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和不同方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)用來(lái)支持空間數(shù)據(jù)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(wèn)題?！?/p>

美國(guó)聯(lián)邦數(shù)字地圖協(xié)調(diào)委員會(huì)（FICCDC）2/2/202314關(guān)于地理信息系統(tǒng)

我滿眼都是地理信息系統(tǒng)?！?/p>

南京師范大學(xué)閭國(guó)年教授2/2/202315GIS的定義框架用戶界面系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理產(chǎn)品生成產(chǎn)品輸出空間數(shù)據(jù)處理空間數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)建立2/2/202316對(duì)GIS的理解GIS的物理外殼是計(jì)算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng)GIS的操作對(duì)象是空間數(shù)據(jù)GIS的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于它的空間分析能力GIS與地理學(xué)、測(cè)繪學(xué)聯(lián)系緊密2/2/202317對(duì)GIS的理解GeographicalInformationSystemScienceStudyService2/2/202318GIS在信息系統(tǒng)中的地位與分類信息系統(tǒng)非空間信息系統(tǒng)專題地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)非地理信息系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)綜合地理信息系統(tǒng)CAD/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?jī)?nèi)容2/2/202319GIS基本內(nèi)容美國(guó)地理信息與分析中心GIS教學(xué)大綱一、概論引言、硬/軟件、柵格GIS、數(shù)據(jù)獲取、空間數(shù)據(jù)性質(zhì)、空間現(xiàn)象及關(guān)系、GIS功能、柵格/矢量數(shù)據(jù)模型對(duì)比與相關(guān)問(wèn)題二、GIS技術(shù)問(wèn)題坐標(biāo)系統(tǒng)與地理編碼、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、關(guān)于地表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其算法、客體與時(shí)間、數(shù)據(jù)庫(kù)、誤差模擬與不確定性、可視化技術(shù)三、GIS應(yīng)用

GIS應(yīng)用領(lǐng)域、決策支持、系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、GIS發(fā)展趨勢(shì)2/2/202320GIS基本內(nèi)容（續(xù)）UnwinGIS教學(xué)大綱一、概論

GIS定義與歷史、作為商品的數(shù)據(jù)與信息、GIS應(yīng)用潛力二、GIS制圖與空間分析空間數(shù)據(jù)類型、地理參考、地圖投影、坐標(biāo)變換、空間基本概念、點(diǎn)線面的基本操作三、計(jì)算機(jī)環(huán)境下的實(shí)現(xiàn)不同層次信息的數(shù)字表達(dá)、數(shù)據(jù)模型、誤差、矢量/柵格討論、計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)展四、GIS操作硬件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介、處理器與處理環(huán)境、顯示、生產(chǎn)系統(tǒng)舉例五、GIS應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域、全球尺度應(yīng)用、GIS決策、項(xiàng)目管理、價(jià)格效益分析六、機(jī)構(gòu)問(wèn)題數(shù)據(jù)使用權(quán)、質(zhì)量保證與標(biāo)準(zhǔn)、法律意義、GIS管理、GIS教育與培訓(xùn)2/2/202321GIS組成：概論

系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)硬件空間數(shù)據(jù)GIS用戶2/2/202322GIS組成：硬件基本配置輸入設(shè)備專用設(shè)備常規(guī)設(shè)備GPS全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站解析和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x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(pán)、鼠標(biāo)處理設(shè)備工作站服務(wù)器硬盤(pán)陣列存儲(chǔ)設(shè)備活動(dòng)硬盤(pán)光盤(pán)機(jī)磁帶機(jī)輸出設(shè)備繪圖儀終端打印機(jī)2/2/202323GIS組成：硬件配置模式（1）單機(jī)模式：由基本外設(shè)、處理設(shè)備和輸出設(shè)備構(gòu)成適用于小型GIS建設(shè)數(shù)據(jù)傳輸與資源共享不方便2/2/202324GIS組成：硬件配置模式（2）局域網(wǎng)模式：部門(mén)或單位內(nèi)部GIS建設(shè)專線連接資源共享較方便輸出用戶組1輸入……GIS中央數(shù)據(jù)庫(kù)與網(wǎng)管Intranet用戶組n2/2/202325GIS組成：硬件配置模式（3）廣域網(wǎng)模式：用戶分布地域廣泛，不適合專線連接公共通訊連接資源共享方便局部范圍為局域網(wǎng)，通過(guò)若干通道與廣域網(wǎng)連接輸入GIS中央數(shù)據(jù)庫(kù)（服務(wù)器）圖象處理系統(tǒng)局域網(wǎng)用戶組輸出多媒體系統(tǒng)用戶用戶主干網(wǎng)Internet2/2/202326GIS組成：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(kù)（編程語(yǔ)言、數(shù)學(xué)庫(kù)等）標(biāo)準(zhǔn)軟件（圖形、數(shù)據(jù)庫(kù)等）GIS基本功能軟件GIS應(yīng)用軟件用戶界面GIS軟件基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)軟件GIS2/2/202327GIS組成：GIS軟件空間數(shù)據(jù)輸入與轉(zhuǎn)換空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)圖形與屬性數(shù)據(jù)編輯制圖與輸出空間查詢與分析GIS2/2/202328GIS組成：空間數(shù)據(jù)柵格結(jié)構(gòu)矢量結(jié)構(gòu)GIS的操作對(duì)象為空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)特征：幾何、屬性、時(shí)間數(shù)據(jù)；空間數(shù)據(jù)組織：矢量結(jié)構(gòu)、柵格結(jié)構(gòu)；空間數(shù)據(jù)管理：幾何數(shù)據(jù)：文件屬性數(shù)據(jù)：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)2/2/202329GIS組成：管理人員GIS咨詢管理信息管理數(shù)據(jù)整理2/2/202330GIS功能：基本功能位置（Locations）條件（Conditions）趨勢(shì)（Trends）模式（Patterns）模型（Models）GIS的功能需求—位置某個(gè)特定位置有什么？幾何查屬性例：國(guó)家屬性查詢GIS的功能需求—條件滿足給定條件的地理對(duì)象分布屬性查位置例：客戶分布GIS的功能需求—趨勢(shì)地理對(duì)象隨時(shí)間的變化例：人口變化趨勢(shì)GIS的功能需求—模式空間對(duì)象的分布模式問(wèn)題揭示空間對(duì)象的空間關(guān)系例：商業(yè)服務(wù)競(jìng)爭(zhēng)GIS的功能需求—模擬解決問(wèn)題方案基于模型的例：公園選址GIS功能實(shí)現(xiàn)2/2/202337GIS功能實(shí)現(xiàn)文件圖表數(shù)據(jù)獲取

原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)檢索空間查詢空間分析數(shù)據(jù)編輯投影變換數(shù)據(jù)輸出

制圖、表格

交互展示

結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)2/2/202338空間數(shù)據(jù)獲取2/2/202339數(shù)據(jù)編輯與處理數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)入庫(kù)目的：保證數(shù)據(jù)在入庫(kù)時(shí)在內(nèi)容上的完整性，邏輯上的一致性。方法：數(shù)據(jù)編輯與處理、錯(cuò)誤修正：數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化：矢量、柵格轉(zhuǎn)化，不同數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化；數(shù)據(jù)比例轉(zhuǎn)化：平移、旋轉(zhuǎn)、比例、糾正投影變換：投影方式數(shù)據(jù)概化：平滑、特征集結(jié)數(shù)據(jù)重構(gòu)：幾何形態(tài)變換（拼接、截取、壓縮、結(jié)構(gòu)）地理編碼：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2/2/202340數(shù)據(jù)組織與管理

數(shù)據(jù)的集成過(guò)程幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)組織

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量結(jié)構(gòu)、柵格結(jié)構(gòu)、柵格/矢量結(jié)構(gòu)決定著GIS的數(shù)據(jù)分析能力、效率和精度數(shù)據(jù)管理層次模型、網(wǎng)絡(luò)模型、關(guān)系模型、混合管理模式2/2/202341檢索與分析空間檢索空間分析空間分析地形分析網(wǎng)絡(luò)分析緩沖區(qū)分析幾何量測(cè)地圖分析疊置分析統(tǒng)計(jì)分析決策分析位置查詢屬性查詢拓?fù)洳樵兛臻g查詢2/2/202342數(shù)據(jù)輸出

數(shù)據(jù)交換統(tǒng)計(jì)表格制圖：專題地圖、影象地圖、統(tǒng)計(jì)地圖、地形圖2/2/202343用戶界面2/2/202344二次開(kāi)發(fā)GIS的空間分析技術(shù)與手段是有限的，而實(shí)際應(yīng)用模型是無(wú)可枚舉的，任何GIS都應(yīng)提供二次開(kāi)發(fā)工具。定制菜單、程序與可視化界面等GIS二次開(kāi)發(fā)環(huán)境：專用工具：如Arc/Info的AML語(yǔ)言；通用語(yǔ)言：如VC++、VB、Delphi等組件開(kāi)發(fā)：如MapInfo的MapX；2/2/202345GIS與相關(guān)學(xué)科地理學(xué)遙感制圖學(xué)CAD與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)測(cè)量與攝影測(cè)量GIS2/2/202346GIS特征GIS與CAD、CAMGIS與管理信息系統(tǒng)（MIS）GIS與遙感信息處理系統(tǒng)（RS）GIS與機(jī)助制圖、地圖數(shù)據(jù)庫(kù)

坐標(biāo)參考系統(tǒng)處理圖形、非圖形數(shù)據(jù)；對(duì)空間對(duì)象的空間相關(guān)關(guān)系建立和處理

CAD不能建立地理坐標(biāo)統(tǒng)和完成地理坐標(biāo)變換；

CAD處理多為規(guī)則圖形，而GIS為非幾何圖形；

CAD圖形功能強(qiáng)而屬性處理能力若，而GIS圖形與屬性的操作比較頻繁，且專業(yè)化特征比較強(qiáng)；

GIS的數(shù)據(jù)量比CAD大得多，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類型復(fù)雜，數(shù)據(jù)之間聯(lián)系緊密；

CAD不具備地理意義上的查詢和分析能力；

對(duì)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和處理對(duì)圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)

GIS對(duì)圖形和屬性數(shù)據(jù)共同管理、分析和應(yīng)用；

MIS一般只處理屬性數(shù)據(jù)，對(duì)圖形數(shù)據(jù)以文件形式進(jìn)行管理，圖形要素不能分解、查詢，圖形與數(shù)據(jù)之間沒(méi)有聯(lián)系；管理地圖和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。

GIS的主要技術(shù)基礎(chǔ)強(qiáng)調(diào)空間數(shù)據(jù)的處理、顯示與表達(dá)空間分析能力

GIS包含數(shù)字制圖系統(tǒng)的全部功能地圖數(shù)據(jù)庫(kù)若空間分析能力較強(qiáng)，可升格為GIS，而GIS若空間分析能力較弱，則退化為地圖數(shù)據(jù)庫(kù)遙感數(shù)據(jù)是GIS的重要信息源。經(jīng)過(guò)遙感信息系統(tǒng)處理的遙感信息，或進(jìn)入GIS系統(tǒng)作為制圖的背靜圖象，或是與經(jīng)過(guò)分類的信息協(xié)同GIS與遙感的集成分析。遙感圖象信息處理系統(tǒng)是專門(mén)用于對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的軟件，主要強(qiáng)調(diào)對(duì)遙感數(shù)據(jù)的幾何處理、灰度處理和專題信息提取，具有較強(qiáng)的制圖功能，可設(shè)計(jì)豐富的符號(hào)和注記，雖有空間疊置分析空能，但由于缺少實(shí)體空間關(guān)系的描述，難以進(jìn)行空間實(shí)體的空間關(guān)系查詢、屬性查詢及網(wǎng)絡(luò)分析等。面向位置的特征遙感圖象處理系統(tǒng)不能看作是GIS。2/2/202347GIS軟件類型專業(yè)GIS（ProfessionalGIS）桌面GIS（DesktopGIS）手持GIS（Hand-HeldGIS）組件GIS（ComponentGIS）GISViewer網(wǎng)絡(luò)GIS（InternetGIS）其它（基于CAD的GIS）2/2/202348主要GIS軟件AutodeskESRIMapInfoIntergraphGESmallworldInternetViewerDBserverProfessionalDesktopComponentHand-heldMapGuidArcIMSGeoMediaWebMapMapXtremeMapXSiteSmallworldInternetAppServerAutoCADLTArcExplorerGeoMediaViewerProViewerMapObjectsGeoMediaMapX，MapJSmallworldOnsITEArcPadMapXtendScoutArcViewGeoMediaMapInfoProSpatialIntelligenceAutocadArcInfoGeoMediaProMapInfo