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文档简介

1、.,1,第八章交通地理信息系统GIS,1.1 地理信息与地理信息系统 1.2 地理信息系统的组成 1.3 地理信息系统的功能 1.4 地理信息系统的应用 1.5 地理信息系统的发展,.,2,1.1 地理信息与地理信息系统,.,3,1.1 地理信息与地理信息系统(续),地理信息 地理信息系统 GIS与地理学、测绘学和计算机之间密切关系,.,4,地理信息,地理信息 地理信息的特征,1.1 地理信息与地理信息系统,.,5,地理信息,地理信息 属于空间信息,其位置的识别是与数据联系在一起的,这是地理信息区别于其它类型信息的最显著的标志。 通过经纬网建立的地理坐标来实现空间位置的识别;多维结构的特征,可

2、在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构;时序特征十分明显,可以按照时间尺度将地理信息进行划分。,1.1 地理信息与地理信息系统,.,6,地理信息的特征,地理信息除了具有信息的一般特性,如共享性、客观性外,还具有以下独特特征: 区域分布性 空间定位特点 数据量大 空间特征、属性特征、发展时段 信息多样性 文字、数字、地图和影像等 地理信息的动态特征 周期性、波动性变化,1.1 地理信息与地理信息系统,.,7,地理信息系统,概念 地理信息系统的特征,1.1 地理信息与地理信息系统,.,8,地理信息系统概念,地理信息系统 (GIS) 是地图学、计算机科学、地理学、测量学等多门学科综合的边缘交叉学科

3、,在我国又称为资源与环境信息系统,是在计算机软硬件支持下,运用系统工程和信息科学方法,对地表空间数据进行采集、存储、显示、查询、操作、分析和建模、以提供对资源、环境和区域等方面规划、管理、决策和研究的人-机系统。,1.1 地理信息与地理信息系统,.,9,地理信息系统的特征,GIS的物理外壳是计算机化的技术系统 GIS的对象是地理实体。 GIS的技术优势在于它的混合数据结构和有效的数据集成、独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形可视化表达手段,以及地理过程的演化模拟和空间决策支持功能等,1.1 地理信息与地理信息系统,.,10,GIS与地理学、测绘学和计算机的关系

4、,GIS与地理学的关系 GIS与测绘学的关系 GIS与计算机的关系,1.1 地理信息与地理信息系统,.,11,1.2 地理信息系统的组成,系统硬件 系统软件 空间数据 应用人员 应用模型,.,12,系统硬件,1.2 地理信息系统的组成,.,13,系统软件,1.2 地理信息系统的组成,.,14,空间数据,空间数据是以结构化的形式存储在计算机中的,称为数据库。 数据库由数据库实体和数据库管理系统组成。 数据库实体存储有许多数据文件和文件中的大量数据,而数据库管理系统主要用于对数据的统一管理,包括查询、检索、增删、修改和维护等。,1.2 地理信息系统的组成,.,15,应用人员,GIS应用人员包括系统

5、开发人员以及GIS技术的最终用户。 应用人员的业务素质和专业知识是GIS工程及其应用成败的关键。,1.2 地理信息系统的组成,.,16,应用模型,构建GIS应用模型: 首先必须明确用GIS求解问题的基本流程; 其次根据模型的研究对象和应用目的,确定模型的类别、相关的变量、参数和算法,构建模型逻辑结构框图; 然后确定GIS空间操作项目和空间分析方法; 最后是模型运行结果的验证、修改和输出。,1.2 地理信息系统的组成,.,17,1.3 地理信息系统的功能,数据采集与编辑 数据存储与管理 数据处理和变换 空间分析和统计,.,18,1.3 地理信息系统的功能,输入 查询 编辑 分析 输出,.,19,

6、1.3 地理信息系统的功能,GIS基本功能的实现过程,.,20,数据处理和变换,数据变换 数学状态之间的转换 数据重构 几何形态之间的转换 数据抽取 数据从全集到子集的条件提取,1.3 地理信息系统的功能,.,21,空间分析和统计1,拓扑叠加 通过将同一地区两个不同图层的特征相叠加,不仅建立新的空间特征,而且能将输入的特征属性予以合并,易于进行多条件的查询检索、地图裁剪、地图更新和应用模型分析等。 缓冲区建立 研究根据数据库的点、线、面实体,自动建立各种类型要素的缓冲多边形,用以确定不同地理要素的空间接近度或邻近性。,1.3 地理信息系统的功能,.,22,空间分析和统计2,数字地形分析 GIS

7、提供了构造数字高程模型及有关地形分析的功能模块,包括坡度、坡向、地表粗糙度、山谷线、山脊线、日照强度、库容量、表面积、立体图、剖面图和通视分析等,为地学研究、工程设计和辅助决策提供重要的基础性数据。 空间集合分析 空间集合分析是按照两个逻辑子集给定的条件进行布尔逻辑运算。,1.3 地理信息系统的功能,.,23,1.4 地理信息系统的应用1,.,24,1.4 地理信息系统的应用2,.,25,1.4 地理信息系统的应用3,.,26,1.5 地理信息系统的发展,地理信息系统的发展过程 当代GIS的发展动态,.,27,地理信息系统的发展过程,20世纪60年代起由加拿大测量学家R.F Tomlinson

8、首先提出 我国GIS的发展自20世纪80年代初开始,经历了准备(19801985)、发展(19851995)、产业化(1996以后)3个阶段。 近年来,国内出现了不少优秀的国产GIS软件 (GeoSTAR, CityStar, MapGIS, SuperMap等)。 在理论上、技术上、应用方面GIS都有长足的发展,1.5 地理信息系统的发展,.,28,当代GIS的发展动态,理论基础的建设 日趋与计算机信息技术融合 动态、多源、多维化 地理信息系统技术 GIS应用模型 Internet与GIS的结合 GIS与专家系统、神经网络的结合 GIS与虚拟现实技术的结合 地理信息标准化,1.5 地理信息系

9、统的发展,.,29,理论基础的建设,地理信息科学的本质是从信息流的角度来揭示地球系统发生、发展及其演化规律,从而实现资源、环境与社会的宏观调控。,1.5 地理信息系统的发展,.,30,日趋与计算机信息技术融合,近年来随着计算机软、硬件技术和通信技术的高速发展,GIS技术也得到了迅速的发展和更广泛应用,并日趋与主流IT技术融合,成为信息技术发展的一个新方向。,1.5 地理信息系统的发展,.,31,动态、多源、多维化,最新GIS技术将逐渐摆脱先前的主要处理静态的、二维的、数字式的地图技术的约束,而从传统的静态地图、电子地图发展到能对空间信息进行可视化和动态分析、动态模拟,支持动态的、可视化的、交互

10、的环境来处理、分析、显示多维和多源地理空间数据。,1.5 地理信息系统的发展,.,32,地理信息系统技术1,地理信息系统技术的发展趋势表现在: 支持“数字地球”或“数字城市”概念的实现,从二维向多维发展,从静态数据处理向动态发展,具有时序数据处理能力。 基于网络的分布式数据管理及计算、Web-GIS和B/S体系结构,用户可以实现远程空间数据调用、检索、查询、分析,具有联机事务管理(OLTP)和联机分析(OLAP)管理能力。 面向空间实体及其相互关系的数据组织和融合,具有矢量和遥感影像数据互动等多源数据的装载与融合能力,多尺度比例尺数据无缝融合、互动。,1.5 地理信息系统的发展,.,33,地理

11、信息系统技术2,具有统一的海量数据存储、查询和分析处理能力、基于空间数据的数据挖掘和强大的模型支持能力。 具有与其他计算机信息系统的整体集成能力。例如与MIS、ERP、OA等各种企业信息化系统的无缝集成;微型、嵌入式GIS与各种掌上终端设备集成,如PDA、手机、GPS接收设备等。 具有虚拟现实表达及自适应可视化能力,针对不同的用户出现不同的用户界面及地图和虚拟现实效果。,1.5 地理信息系统的发展,.,34,GIS应用模型,GIS强大的生命力在于与各种实际应用的结合。根据某种应用目标或任务要求,从相应专业或学科出发,对客观世界进行深入分析研究,并借助GIS技术的支持,建立GIS应用模型,是GI

12、S解决实际问题的能力、效率及产生社会经济效益的关键所在,因此日益受到重视。,1.5 地理信息系统的发展,.,35,Internet与GIS的结合,Internet与GIS的结合即Internet GIS,利用Internet在Web上发布和出版空间数据,为用户提供空间数据浏览、查询、制作专题图和分析的功能,已经成为GIS发展的必然趋势。 组件式GIS(即将已有的巨型GIS分解为若干可互操作的自我管理、相互独立的组件,包括数据管理组件、空间查询组件、数据获取组件、专题制图组件和显示组件等)和 Open GIS(即开放式地理信息系统)成为Internet GIS两个研究热点。,1.5 地理信息系统的发展,.,36,GIS与专家系统、神经网络的结合,专家系统研究的是利用计算机模拟人类专家的推理思维过程,系统根据知识库中的知识,对输入的原始事实进行复杂推理,并作出判断和决策,从而起到人类专家的作用。 将GIS和专家系统相结合,发展智能GIS或专家GIS,是解决复杂地学问题的重要途径。,1.5 地理信息系统的发展,.,37,GIS与虚拟现实技术的结合,虚拟现实(Virtual Reality)是一种最有效地模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术,是当代信息

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