地球地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)概論目錄地理信息的基本概念GIS基本概念GIS的組成地理信息的功能簡介地理信息系統(tǒng)的發(fā)展概況Gis的發(fā)展趨勢地理信息的基本概念地理信息是地理數(shù)據(jù)所蘊含和表達(dá)的地理意義。地理數(shù)據(jù)是與地理環(huán)境要素有關(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。地理信息的特征：（1）空間特征（2）屬性特征（3）時序特征GIS基本概念地理信息系統(tǒng)(GIS)是一種具有信息系統(tǒng)空間專業(yè)形式的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。在嚴(yán)格的意義上,這是一個具有集中、存儲、操作、和顯示地理參考信息的計算機系統(tǒng)。例如，根據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的位置對數(shù)據(jù)進(jìn)行識別。實習(xí)者通常也認(rèn)為整個GIS系統(tǒng)包括操作人員以及輸入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)能夠應(yīng)用于科學(xué)調(diào)查、資源管理、財產(chǎn)管理、發(fā)展規(guī)劃、繪圖和路線規(guī)劃。例如，一個地理信息系統(tǒng)(GIS)能使應(yīng)急計劃者在自然災(zāi)害的情況下較易地計算出應(yīng)急反應(yīng)時間，或利用GIS系統(tǒng)來發(fā)現(xiàn)那些需要保護(hù)不受污染的濕地。GIS的組成人員：是GIS中最重要的組成部分。開發(fā)人員必須定義GIS中被執(zhí)行的各種任務(wù)，開發(fā)處理程序。熟練的操作人員通?？梢钥朔礼IS軟件功能的不足，但是相反的情況就不成立。最好的軟件也無法彌補操作人員對GIS的一無所知所帶來的負(fù)作用。數(shù)據(jù):精確的可用的數(shù)據(jù)可以影響到查詢和分析的結(jié)果。人員數(shù)據(jù)GIS的組成硬件的性能影響到軟件對數(shù)據(jù)的處理速度，使用是否方便及可能的輸出方式。不僅包含GIS軟件，還包括各種數(shù)據(jù)庫，繪圖、統(tǒng)計、影像處理及其它程序。GIS要求明確定義，一致的方法來生成正確的可驗證的結(jié)果。硬件軟件過程GIS的組成GIS應(yīng)用人員應(yīng)用模型空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件地理信息的功能簡介一、基本功能（1）數(shù)據(jù)采集與編輯（2）數(shù)據(jù)存儲與管理（3）數(shù)據(jù)處理與變換（4）空間分析與統(tǒng)計（5）產(chǎn)品制作與演示（6）二次開發(fā)和編程Gis數(shù)據(jù)采集流程圖地理信息的功能簡介二、應(yīng)用功能（1）資源管理（2）區(qū)域規(guī)劃（3）國土檢測（4）輔助決策地理信息系統(tǒng)的發(fā)展概況基礎(chǔ)理論地理信息系統(tǒng)是傳統(tǒng)科學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合而誕生的邊緣科學(xué)，因此它明顯地體現(xiàn)出多學(xué)科交叉的特征。這些交叉學(xué)科的基礎(chǔ)理論同樣構(gòu)成地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論體系。這些學(xué)科包括地理學(xué)、地圖學(xué)、測量學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)以及一切與獲取、處理和分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)的學(xué)科。地理信息的發(fā)展概況史前15,000年前，在拉斯考克（Lascaux）附近的洞穴墻壁上，法國的CroMagnon獵人畫下了他們所捕獵動物的圖案。與這些動物圖畫相關(guān)的是一些描述遷移路線和軌跡線條和符號。這些早期記錄符合了現(xiàn)代地理資訊系統(tǒng)的二元素結(jié)構(gòu)：一個圖形文件對應(yīng)一個屬性數(shù)據(jù)庫。地理信息的發(fā)展概況18世紀(jì)18世紀(jì)地形圖繪制的現(xiàn)代勘測技術(shù)得以實現(xiàn)，同時還出現(xiàn)了專題繪圖的早期版本，例如：科學(xué)方面或人口普查資料。約翰·斯諾在1854年，用點來代表個例，描繪了倫敦的霍亂疫情，這可能是最早使用地理方法的位置。他對霍亂分布的研究指向了疾病的來源----一個位于霍亂疫情爆發(fā)中心區(qū)域百老匯街的一個被污染的公共水泵。約翰·斯諾將泵斷開，最終終止了疫情爆發(fā)地理信息的發(fā)展概況20世紀(jì)初期20世紀(jì)初期將圖片分成層的“照片石印術(shù)”得以發(fā)展。它允許地圖被分成各圖層，例如一個層表示植被和另一層表示水。這技術(shù)特別用于印刷輪廓-繪制，這是一個勞力集中的任務(wù)，但他們有一個單獨的圖層意味著他們可以不被其他圖層上的工作混淆。這項工作最初是玻璃板上繪制，后來，塑料薄膜被引入，具有更輕，使用較少的存儲空間，柔韌等等的優(yōu)勢。當(dāng)所有的圖層完成，再由一個巨型處理攝像機結(jié)合成一個圖像。彩色印刷引進(jìn)后，層的概念也被用于創(chuàng)建每種顏色單獨的印版。盡管后來層的使用成為當(dāng)代地理信息系統(tǒng)的主要典型特征之一，剛才所描述的攝影過程本身并不被認(rèn)為是一個地理信息系統(tǒng)-因為這個地圖只有圖像而沒有附加的屬性數(shù)據(jù)庫。地理信息的發(fā)展概況60年代早期60年代早期，在核武器研究的推動下，計算機硬件的發(fā)展導(dǎo)致通用計算機“繪圖”的應(yīng)用。1967年，世界上第一個真正投入應(yīng)用的地理信息系統(tǒng)由聯(lián)邦林業(yè)和農(nóng)村發(fā)展部在加拿大安大略省的渥太華研發(fā)。羅杰·湯姆林森博士開發(fā)的這個系統(tǒng)被稱為加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS），用于存儲，分析和利用加拿大土地統(tǒng)計局（CLI，使用的1:50,000比例尺，利用關(guān)于土壤、農(nóng)業(yè)、休閑，野生動物、水禽、林業(yè)和土地利用的地理信息，以確定加拿大農(nóng)村的土地能力。）收集的數(shù)據(jù)，并增設(shè)了等級分類因素來進(jìn)行分析。地理信息的發(fā)展概況CGIS一直持續(xù)到20世紀(jì)70年代才完成，但耗時太長，因此在其發(fā)展初期，不能與如Intergraph這樣的銷售各種商業(yè)地圖應(yīng)用軟件的供應(yīng)商競爭。CGIS一直使用到20世紀(jì)90年代，并在加拿大建立了一個龐大的數(shù)字化的土地資源數(shù)據(jù)庫。它被開發(fā)為基于大型機的系統(tǒng)以支持一個在聯(lián)邦和省的資源規(guī)劃和管理。其能力是大陸范圍內(nèi)的復(fù)雜數(shù)據(jù)分析。CGIS未被應(yīng)用于商業(yè)。微型計算機硬件的發(fā)展使得象ESRI和CARIS那樣的供應(yīng)商成功地兼并了大多數(shù)的CGIS特征，并結(jié)合了對空間和屬性信息的分離的第一種世代方法與對組織的屬性數(shù)據(jù)的第二種世代方法入數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)80年代和90年代產(chǎn)業(yè)成長刺激了應(yīng)用了GIS的UNIX工作站和個人計算機飛速增長。至20世紀(jì)末，在各種系統(tǒng)中迅速增長使得其在相關(guān)的少量平臺已經(jīng)得到了鞏固和規(guī)范。并且用戶開始提出了在互聯(lián)網(wǎng)上查看GIS數(shù)據(jù)的概念，這要求數(shù)據(jù)的格式和傳輸標(biāo)準(zhǔn)化。Gis的發(fā)展趨勢1GIS與Internet/Intranet的結(jié)合與應(yīng)用Internet改變了我們的世界。當(dāng)前，Internet/Intranet正以驚人的速度膨脹和發(fā)展，Internet己不僅僅是一種單純的技術(shù)手段，它己演變成為一種經(jīng)濟(jì)方式----網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)?，F(xiàn)代人們的生活當(dāng)中己離不開Internet。大量的應(yīng)用正由傳統(tǒng)的C/S方式(客戶機/服務(wù)器)向B/S方式(瀏覽器/服務(wù)器)轉(zhuǎn)移，GIS技術(shù)也是如此。GIS技術(shù)和Internet技術(shù)的融合，形成一種新的技術(shù)，我們稱之為WebGISGis的發(fā)展趨勢

2基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的海量空間數(shù)據(jù)管理

GIS技術(shù)的瓶頸之一就是如何解決海量空間數(shù)據(jù)管理問題。對于一個城市級的GIS系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)量極其巨大，一般達(dá)到GB的數(shù)據(jù)量級。和傳統(tǒng)的基于文件的管理方式相比，利用面向?qū)ο蟮拇笮蛿?shù)據(jù)庫技術(shù)能夠有效地解決這一問題。Gis的發(fā)展趨勢3高分辨率遙感影象、GIS、GPS的結(jié)合現(xiàn)在，高分辨率的遙感影象己逐漸應(yīng)用到商業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，最高精度可以達(dá)到一米左右。高分辨率遙感影象意味著人們在數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)更新上的一場革命。在傳統(tǒng)的地圖數(shù)據(jù)采集過程中，人們是采用手工作業(yè)方式，這要耗費大量的人力和物力。而且數(shù)據(jù)更新的日期很長。但是，利用衛(wèi)星拍攝的高分辨率的遙感影象，人們可以迅速得到幾個月前甚至幾天前的最新更新數(shù)據(jù)，成本要降低十幾倍，數(shù)據(jù)更加真實準(zhǔn)確。高分辨率的遙感影象在商業(yè)領(lǐng)域有很多應(yīng)用，如國土資源統(tǒng)計，災(zāi)害評估，自然環(huán)境監(jiān)測、城建規(guī)劃等各個領(lǐng)域。Gis的發(fā)展趨勢4三維仿真與虛擬現(xiàn)實三維GIS是許多應(yīng)用領(lǐng)域的基本要求。三維和二維相比，能夠幫助人們更加準(zhǔn)確真實地認(rèn)識我們的客觀世界。以前的三維顯示只能應(yīng)用在大型的主機和圖形工作站上，在極少數(shù)的部門如地震預(yù)測、石油勘探、航空視景模擬器中得到應(yīng)用，成本很高。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，硬件成本不斷降低，一臺普通的PC機就可以很輕松地進(jìn)行真三維顯示和分析。以前的GIS大多提供了一些較為簡單的三維顯示和操作功能，但這與真三維表示和分析還有很大差距.現(xiàn)在三維GIS可以支持真三維的矢量和柵格數(shù)據(jù)模型及以此為基礎(chǔ)的三維空間數(shù)據(jù)庫，解決了三維空間操作和分析問題。Gis的發(fā)展趨勢5無線通訊與GIS的結(jié)合無線通訊改變了人們的生活和工作方式。隨著無線通訊技術(shù)的發(fā)展，特別是Web技術(shù)的應(yīng)用，使無線通信技術(shù)與GIS技術(shù)以及l(fā)nte