地理信息系统

1、地理信息系统（gis）,一 .地理信息系统的基本概念 二 .地理信息系统的基本构成 三 .地理信息系统的功能简介,一 . 地理信息系统的基本概念,数据和信息 地图和地理信息 信息系统与地理信息系统,一、数据和信息 1、数据（data） 数据（data）是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，不仅数字是数据，而且文字、符号和图像也是数据。,ps卫星定位仪,甘肃农业大学图书馆 北纬n360526.19东经e1034158.92海拔：1528.31米,2、信息（information） 信息（information）是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以

2、便向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实知识，作为生产、管理、经营、分析和决策的依据。,国家重点实验室培育基地甘肃省干旱生境作物学重点实验室：北纬n360524.09东经e1034156.49海拔 1527.44米,信息的特征： 客观性 适用性 可传输性 共享性,信息借助数据中心、交换中心、信息网络传输、交换与共享,信息与数据的关系： （1）信息来源于数据，是数据的内容和解释。 例如：从测量数据中可以得到地面物体的位置、形状和大小等信息；从遥感图像数据中可以得到各种地物的图形大小和专题信息。 （2）数据是客观对象的性状的表示；而信息则是数据内涵的意义。数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。

3、,二、 地图和地理信息 地理信息系统脱胎于地图，它们都是地理信息的载体，具有存储、分析与显示地理信息的功能。,地理信息是指与空间地理分布有关的信息，它表示地表物体和环境固有的数据、质量、分布特征，联系和规律的数字、文字、图形、图像等总称。,地理信息除了具有信息的一般特性，还具有以下独特特性： （1）空间分布性。 地理信息具有空间定位、空间分布的特点，先定位后定性，并在区域上表现出分布式特点，其属性为区域性、多维性。,先定位：经纬度,后定性：村庄或城镇,区域性：公共地理基础,多维性：面积、人口、交通、产业构成等,（2）数据量大。 地理信息既有空间数据，也有属性数据、时间数据。 数据的分析、处理对

4、系统带来很大压力。,每天处理上万亿兆的地球环境数据！,（3）信息载体的多样性 地理信息的第一载体是地理实体的本身；除此之外，还有描述地理实体的文字、数字、地图和影像等符号信息载体；以及纸质、磁带、光盘等物理介质载体。,磁带：信息物理载体,三、信息系统与地理信息系统 1、信息系统 信息系统（information system）是具有采集、处理、管理和分析数据能力的系统，它能为单一的或有组织的决策过程提供各种有用信息。,从系统结构及处理方法看，信息系统主要分为下列几种： （1）管理信息系统 是一种基于数据库的回答系统，它主要停留在数据库上支持管理者。如人事管理信息系统、财务管理信息系统、产品销售

5、信息系统等。,（2）决策支持系统 是在管理信息系统基础上发展起来的 。它不仅为管理者提供数据支持，还提供方法和模型的支持，可对问题进行模拟，从而辅助决策者对问题的解决选择最佳方案。,（3）智能决策支持系统 是在决策支持系统中进一步引入人工智能技术。如专家决策系统，可提高系统决策的智能化程度。,（4）空间信息系统 空间信息系统是对空间数据进行采集、处理、管理和分析的信息系统。 由于空间数据的特殊性，使空间信息系统的组织结构及处理方法有别于一般信息系统。,2、地理信息系统 地理信息系统（gis-geographic information system）是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支

6、持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。,地理信息系统具有以下三个方面的特征： （1）具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；,（2）以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素分析和动态预测的能力；并能产生高层的地理信息；,（3）由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。,地理信息系统是一门多技术交叉的空间信息科学，它依赖于地理学、测

7、绘学、统计学等基础性学科，又取决于计算机硬件与软件技术、航天技术、遥感技术和人工智能与专家系统技术的进步与成就，如下图：,遥感和全球定位系统数据源,地理学 输入输出地图信息,摄影测量学 获取信息,计算机科学 硬件软件基础,gis,人工智能专家系统提供逻辑思维模型,数学 基础工具及数学模型,统计学、运筹学、 统计模型、优化决策,地学、空间科学 空间分析方法,地理信息系统按其内容可以分为三大类： （1）专题地理信息系统： 是具有有限目标和专业特点的地理信息系统。 （2）区域地理信息系统： 主要以区域综合研究和全面信息服务为目标。 （3）地理信息系统工具： 它是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询

8、检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。如：arc/info、mapinfo、 citystar、geostar、mapgis等。,二 . 地理信息系统的基本构成,一个完整的地理信息系统主要由四个部分组成： 计算机硬件系统 计算机软件系统 地理空间数据 系统开发、管理和使用人员,1、计算机硬件系统,gis硬件配置一般包括四个部分 1、gis主机 2、数据采集与输入设备 数字化仪、图像扫描仪、解析和数字摄影测量设备、电子速测仪、gps接收机、手写笔、光笔、键盘、通讯端口等； 3、数据存贮设备 光盘刻录机、磁带机、光盘塔、活动硬盘、磁盘阵列等； 4、数据输出设备 笔式绘图仪、喷墨绘

9、图仪（打印机）、激光打印机等。,2、计算机软件系统,gis软件按功能可分为以下几类： （1）数据输入 将系统外部的原始数据(多种来源、多种形式的信息)传输给系统内部，并将这些数据从外部格式转换为便于系统处理的内部格式的过程。 （2）数据存贮与管理 数据存储和数据库管理涉及地理元素（表示地表物体的点、线、面）的位置、连接关系及属性数据如何构造和组织等。,（3）数据分析与处理 指对单幅或多幅图件及其属性数据进行分析运算和指标量测。 （4）数据输出与表示模块 输出与表示是指将地理信息系统内的原始数据或经过系统分析、转换、重新组织的数据以某种用户可以理解的方式提交给用户。 （5）用户接口模块 该模块用

10、于接收用户的指令、程序或数据，是用户和系统交互的工具，主要包括用户界面、程序接口与数据接口。,3、地理空间数据 地理信息系统中的数据包括两大类型： 1. 空间数据 用来确定图形和制图特征的位置，这是以地球表面空间位置为参照的 。 2. 非空间的属性数据 用来反映与几何位置无关的属性，即通常所说的非几何属性，它是与地理实体相联系的地理变量或地理意义，一般是经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、统计等方法得到。,地理空间数据,定位 拓扑关系 属性,系统开发、管理和使用人员,三 . 地理信息系统的功能简介,数据采集与编辑 数据存储与管理 数据处理和变换 查询与空间分析 产品制作与显示 二次开发和编程

11、,基本功能,应用功能,一、基本功能 1、数据采集与编辑 地理信息系统的数据通常抽象为不同的专题或层，如图。数据采集与编辑功能就是保证各层实体的地物要素按顺序转化为x、y坐标及对应的代码输入到计算机中。,gis的数据采集功能,2、数据存储与管理 空间数据的管理技术主要包括： 空间数据库的定义 数据访问和提取 从空间位置检索空间物体及其属性 从属性条件检索空间物体及其位置 开窗和接边操作 数据更新和维护等,矢量图,栅格图,3、数据处理和变换 数据处理的任务和操作内容有： (1)数据变换。指对数据从一种数学状态转换为另一种数学状态，包括投影变换、辐射纠正、比例尺缩放、误差改正和处理等； (2)数据重构。指对数据从一种几何形态转换为另一种几何形态，包括数据拼接、数据截取、数据压缩、结构转换等； (3)数据抽取。指对数据从全集合到子集的条件提取，包括类型选择、窗口提取、布尔提取和空间内差等。,4、查询与空间分析 主要方法： 拓扑叠合 缓冲区建立 数字地形分析 空间集合分析,5、产品制作与显示 gis产品的输出 gis的多维可视化 6、二次开发和编程,用于大型gis工程 应用领域： 测绘 勘测 规划 土地 交通 管线 农林 水利 环