地理信息系统技术与应用 第一章绪论.ppt

地理信息系统原理与应用ThePrinciplesandApplicationsofGIS 中国地质大学环境学院 GIS 通向数字地球的桥梁 本课程基本目的 理解并掌握地理信息系统管理空间数据的基本概念 基本方法 掌握地理信息系统在空间数据输入 管理 显示 查询 分析等方面的基本技能 基本理解和掌握运用地理信息系统进行空间分析与模拟的基本过程 课程主要内容 课堂介绍 20课时 绪论空间数据结构和数据库建立空间数据库数字高程模型及其应用GIS的空间分析工具组建GIS的硬软件系统GIS应用实例介绍 计算机实习 10课时 认识GIS 熟悉Arcview系统空间数据显示与查询建立空间数据库空间分析一空间分析二 第一章绪论 地理信息系统的基本概念地理信息系统发展过程地理信息系统的组成地理信息系统的基本用途总结 正确理解地理信息系统 1 1 1 地理 信息和 地理 数据 数据是用以载荷信息的物理符号 指某一目标定性 定量描述的原始资料 包括数字 文字 符号 图形 图像以及它们能转换成的数据等形式 地理数据指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量 质量 分布特征 联系和规律的数字 文字 图像和图形等的总称 空间位置 属性和时域 信息是现实世界在人们头脑中的反映 人们用数字 文字 符号 语言 图形 影像 声音等 不同载体 把它记录下来 进行交流 传递或处理 向人们提供现实世界各种事实的知识 地理信息是表征地理系统诸要素的数据 质量 分布特征 相互联系和变化规律的数字 文字 图像和图形等的总称 1 1地理信息系统的基本概念 1 1 1 地理 信息和 地理 数据 信息与数据的关系 信息与数据是不可分离的 数据可以具有多种不同的样式 但其包含的信息不变 数据是信息的载体 但不等于信息本身 地理信息的特征 信息的一般特征 客观性 适用性 传输性和共享性 区域分布性 定位特征 通过经纬网或公里网建立的地理坐标实现位置识别 数据量大 多维结构的特征 二维空间 属性结构 信息载体的多样性 1 1 2信息系统和地理信息系统 信息系统 能对数据和信息进行采集 存储 加工和再现 并能回答用户一系列问题的系统 信息系统四大功能为数据采集 管理 分析和表达 图书情报信息系统 学生档案信息系统 空间信息系统和其他一些信息系统 什么是地理信息系统 GIS GeographicInformationSystem 地理信息系统的定义 是一种采集 存储 管理 分析 显示与应用地理信息的计算机系统 是分析和处理海量地理数据的通用技术 地理信息系统导论 陈述彭等 科学出版社2000是在计算机软硬件支持下 以采集 存储 管理 检索 分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据 并回答用户问题等为主要任务的计算机系统 地理信息系统方法原理与方法 吴信才等 电子工业出版社 第一章绪论 地理信息系统的基本概念地理信息系统发展过程地理信息系统的组成地理信息系统的基本用途总结 正确理解地理信息系统 GIS的出现的理由 1 Reductionindataredundancy减少数据冗余Dataintegration数据综合Capabilityofdataupdating数据更新Maintainingdataconsistency维护数据的一致性Capabilityofdatastorageandretrieval数据存储与恢复Capabilityofdataprocessingandmodelling数据处理与模拟Automatedmapping自动化绘图 1 2地理信息系统发展过程 GIS的萌芽 1963 加拿大测量学家RogerF Tomlinson提出计算机处理分析土地利用地图数据 1972年建成CGIS 加拿大地理信息系统 世界上第一个GIS 60年代初 美国DuaneF Marble提出了地理信息系统软件的思想 计算机辅助制图软件的研究 地理数据 空间数据是人类解决各种问题重要的信息资源 描述性的语言 记录 对象的定量特征 数据库DBS空间对象的几何特征 图件 CAD 记录信息 提取信息产生信息 GIS GIS可以将 数据 转换成 信息 的一种信息系统 采用的方法主要有 转化 不同数据格式 度量单位以及特征类型之间的转化组织 根据数据库管理规则和方法组织或重组织数据以使更加有效的存取结构化 格式化或重格式化数据以便使其适用于某一应用软件或信息系统建模 包括数据的统计分析和可视化 它可以扩展用户的知识库和辅助智能决策 GIS的出现的理由 2 对GIS的理解将不再局限于把GIS看成是一种生产力工具 或者是某一特定机构或一类机构决策的工具 我一直认为 地理学构成了全球知识体系的的基本框架 而GIS正是为这种社会创建 管理 发布和传播这种体系的一门技术 JackDangermong 2000 ESRI创始人 信息技术信息社会 产生信息 信息共享 信息社会与知识共享的迫切需要 地理信息系统软件 软件平台的转移 UNIX WindowsNT组件化与搭建式GIS类型 WebGIS 三维GIS和时态GIS 第一章绪论 地理信息系统的基本概念地理信息系统发展过程地理信息系统的组成地理信息系统的基本用途总结 正确理解地理信息系统 WhereisGISfrom GIS的一般构成 1 3地理信息系统的组成 1 3 1支撑GIS发展的主要学科系统 地理制图学 GeographyCartography 数据库技术 databasetechnology 计算机辅助制图与计算机图形学 CADandcomputergraphics 测量学与摄影测绘学 Surveyingandphotogrammetry 遥感与航空航天技术 Remotesensingandspacetechnology 1 3 2GIS的构成 ComputerhardwareGISsoftwarePeopleDataMethod Hardware 是运行GIS的计算机 目前 能够满足地理信息系统运行的硬件设备可简可繁 根据其运行模式可分为单机模式 局域网模式和广域网模式 不同的运行模式需要不同的计算机硬件系统 GISSoftware Arcinfo SpatialAnalysistools GIS软件提供了地理信息存储 分析和显示的功能和工具 软件的关键组件是地理信息的输入和处理工具 数据库管理系统 DBMS 支持地理信息查询 分析和显示 Data 地理空间数据是GIS最重要的组成部分 指以地球表面空间位置为参照 描述自然 社会和人文经济景观的数据 地理数据和相应属属性表数据可以是内部获取或向商业数据提供者购买 GIS通过数据管理系统将空间数据和其他的数据 属性数据 连接 并且用于组织 维护和管理数据 People GIS是动态的地理模型 需要人进行系统组织 管理 维护和数据更新 体统扩充完善 应用程序开发 并采用地理分析模型提取多种信息 GIS的使用者包括设计和维护系统的专业技术人员和使用GIS完成日常工作的普通应用人员 第一章绪论 地理信息系统的基本概念地理信息系统发展过程地理信息系统的组成地理信息系统的基本用途总结 正确理解地理信息系统 1 4地理信息系统的基本用途 1 4 1GIS的系统功能1 4 2基本的应用部门与学科 1 4 1GIS的系统功能 数据采集与输入数据编辑与更新数据存储与管理空间查询与分析空间决策支持数据显示与输出 1 4 2基本的应用部门与学科 资源清查城乡规划灾害监测土地调查环境管理城市管网作战指挥宏观决策城市公共服务交通导航电子政务 应用学科 thedisciplinesthathavetraditionallystudiedtheEarth particularlyitssurfaceandnear surface ineitherphysicalorhumanaspect geology 地质学 geophysics 地球物理学 oceanography 海洋学 agriculture biology 生物学 ecology biogeography 生物地理学 environmentalscience 环境科学 geography 地理学 sociology 社会学 politicalscience 政治学 anthropology 人类学 thesesciencesareallpotentialusersofGIS Geology EnvironmentSciences 支持水文地质 工程地质 环境工程等数值模拟 分析与评价过程 支持城市工民建场地适应性评价 支持区域性地质灾害评价 支持各种结果图件产生 建立各种空间信息管理系统 例如 水资源管理信息系统 水资源辅助决策支持系统 城市工程地质数据信息库 环境地质灾害监测信息系统 环境地质灾害评价系统 环境地质规划 管理信息系统 地理信息系统的特性1 GIS与机助制图 数字地图 系统后者是前者的基础 主要是空间数据的处理 显示 表达 而GIS除有后者所有功能外还具备强大的空间分析功能 2 GIS与DBMSDBMS没有图形数据的采集和空间数据的可视化 空间分析 而且GIS的硬件和软件均比一般的事务数据库复杂 3 GIS与CAD或 CAM 二者都有坐标参考系统 都能描述和处理图形数据及其空间关系 也都能处理非图形属性数据 其主要区别在于CAD多处理规则的几何图形 图形功能强 属性功能弱 GIS有强大的空间分析功能 图形和属性相互操作十分频繁 此外CAD一般在单幅图上操作 海量数据图库管理能力比GIS要弱 GIS不仅是一项技术 也是一门科学2 GIS不是一种绘图的工具 尽管它可以对不同的对象 用不同的色