第一章城市信息系统概述

1、引言n引例n本课程的目标与任务n城市地理信息系统相关技术计算机技术，CAD技术数据库及数据库管理系统 DB&DBMS地理信息系统 GISn城市地理信息系统的应用城市规划与规划管理城市土地管理城市交通（一）一些引例用地评价 道路影响分析Real Time Traffic Report Map Display on Navigation Screen: Available on the Internet and via Wireless Services such as OnStar: Road construction. Roadway reduced to one lane on NE

2、W FLORISSANT RD South and I-70Impact: Report Time: 2:29 PM Estimated clear time: January 31st Operator Info: SOUTHBOUND FLORISSANT ROAD FROM EVANS LANE TO THE UMSL ENTRANCE RESTRICTED TO ONE LANE FOR ROAD CONSTRUCTION. #RExample of ITS (Intelligent Transportation System) output.Datum supplied by Tel

3、e Atlas Inc.Realtime traffic reported by the Missouri DOT.（二）课程介绍课程的目标与任务n培养城市规划专业学生的城市空间表达思维、空间量化分析方法、空间数据管理技术n讲授地理信息系统（GIS）基本概念、理论及软件使用n讲授GIS技术在城市规划与规划管理中的应用相关论坛nGIS帝国论坛 (http:/ (http:/ 城市信息系统，武汉大学出版社，2002n张新长、曾广鸿、张青年（2001）城市地理信息系统n邬伦 等（2001）地理信息应用系统：原理、方法与应用n阎正 等（1998）城市地理信息系统标准化指南 n宋小冬、叶嘉安（1998）

4、地理信息系统及其在城市规划与管理中的应用n郝力（2002）城市地理信息系统及应用nHuxhold, W. E. (1991) An Introduction to Urban Geographic Information Systems.考核方式n课堂参与(participation) 10%n上机实习(practice) 30%n笔试(paper test) 60%本课程的课外交流n交流邮箱：n网络教学平台http:/ (www.esrichina-)MapInfo ()Intergraph ()中地 MapGIS ()吉奥 GeoStar ()超图 SuperMAP ()nGIS论坛GIS

5、帝国 （http:/ Computern编程基础 Programmingn数据库原理 Database principlen计算机辅助设计技术（CAD）（三）城市地理信息系统相关技术3.1 计算机基本知识n硬件：计算机构成计算机网络n软件：操作系统文字/表格/数据库软件图形软件nIT时代的特征：网络3.2 计算机辅助设计（CAD）n典型代表：AutoCADn坐标系统：笛卡尔平面坐标系（Cartesian coordinate system）非地理坐标系统(Geographic coordinate system)n平面图形要素：点、线、面n立体图形要素：三维坐标CAD的概念及应用n平面及立体图

6、形设计系统n城市规划设计图、施工图、机械制造设计图、工业设计图n对地形、地理投影的处理能力弱n对属性的管理能力弱，但Autodesk Map发布后，得到了很大改善3.3 数据库 Database数据库基本概念（Database）n具有某种共同特征（属性）的数据集合n建立在数据模型的基础上层次、网络、关系、面向对象n传统数据库以非空间数据的应用为主体，近二十年来，空间数据库开始应用eg：银行、售票、图书、学籍、项目审批、土地利用、公共交通数据库的起源n早期的文件系统n表格处理软件 spreadsheet, exceln数据库 database层次模型数据库 hierarchical databa

7、se网络模型数据库 network database关系模型数据库 relational database面向对象模型数据库 object-oriented dbn数据库管理系统 Database management system数据库管理系统（DBMS）n数据库的“管家” Database Mangement Systemn提供各类数据库管理工具数据库结构定义界面数据输入、输出功能及界面设计数据查询、统计定义设计及界面数据更新、数据关系的约束数据安全性控制n功能：软件商提供或用户自定义数据库管理系统nOracle-甲骨文nSybase-nSQL server-微软nMySQL-微软nAcc

8、ess-微软nFoxbase-foxpronInformix-用的很少DBMS例子：OracleDBMS例子：Access查询 Queryn查询的要素：数据库查询条件查询界面输出界面数据库的应用模式n数据管理 data management录入 input修改 modify存档 archiving保密 security安全 safetyn查询统计 query (retrieve) and statisticsn输出 reporting查询界面统计界面SELECT 通话日志.通话纵队 AS 纵队编号, Count(*) AS 总通话次数FROM 通话日志GROUP BY 通话日志.通话纵队;3.

9、4 地理信息系统（GIS）GIS的要素n地理数据地球投影：圆锥、圆柱、平面分类表达：地形要素n信息系统空间数据库n计算机系统数据管理分析软件GIS构成数据输入数据输入Data input数据库数据库Database数据操作数据操作Data manipulation查询分析查询分析Query and Analysis输出与可视化输出与可视化Output and Visualization结构化查询语言(SQL)nStructured Query Language (SQL)n用途：所有数据库的标准化查询语言n基本结构Select From Where n对于空间数据库的查询，有一些空间限定条件，

10、如intersect(obj1,obj2)What is a GIS?A system of hardware, software and procedures designed to support the capture, management, manipulation, analysis, modeling and display of spatially referenced data for solving complex planning, management and research problems.硬件、软件、过程体系，实现对空间数据的获取、管理、操作、分析、建模及展示，

11、解决规划、管理及研究中的复杂问题。IdPopHH30520,8385,93430674,29321,893.IdTypeStaff156RPH17157General 47.305306304303302154156157160155158159普查单元普查单元医院医院图形及属性的关联相关名词术语 TermsnGeographic(al) Information SystemnSpatial Information SystemnLand Information SystemnEnvironmental Information SystemnAutomated Mapping/Faciliti

12、es ManagementnGeographical Information SciencesnSpatial AnalysisnDesktop MappingGIS建立在一系列专业基础上nGeographynCartographynRemote SensingnPhotogrammetrynSurveyingnGeodesynStatisticsnOperations ResearchnComputer SciencenMathematicsnCivil EngineeringGIS和其它信息系统有关软件nAccess数据库管理系统nESRI ArcGIS软件nMapInfo GIS软件软件

13、的使用要点n了解功能n熟悉界面n掌握数据管理与数据组织方法，如ArcGIS: Shape/Coverage/GeodatabaseMapInfo：Table（四）城市地理信息系统的应用n城市规划与规划管理n城市土地管理n城市交通城市规划n基础资料整理、分类及管理n分类信息查询及显示n相关的空间分析用地适宜性评价地形分析拆迁量分析、距离分析n图形输出n规划决策支持系统data collection数据源数据源Data sources数据管理数据管理Data Management数据分析数据分析Data analysis现实世界现实世界Real world用户用户Usersdata retriev

14、al,manipulationdata inputtakeactioninformationfor decisionmakingGIS用于规划和政策分析(GIS in planning and policy analysis)城市规划管理n规划管理程序：一书两证：选址意见书、用地规划许可证、工程规划许可证规划审批：确定建设项目规划与现有环境的空间关系n规划成果管理各级规划成果图纸规划成果信息系统n规划成果公示土地管理信息系统n一般理解为对地籍的管理n地籍：宗地与权属（法律效力）n多用途地籍：征税（不动产税收）可提取用地性质、人口分布、建筑信息n宗地（parcel）为基本的空间实体，GIS系统可

15、进行管理美国密沃基市网上地图查询系统城市交通信息系统n道路系统n道路交通：车道、交叉口、车速、车型、单行道、拥挤状况、临时管制n公共交通：线路、站点、换乘指南、临时线路n私人交通共乘系统（Ride share，拼座）GIS地图制图计算机地图制图测量和航测用专题地图的栅格数据进行空间分析点数据的内插遥感技术云南省边防武警信息系统云南省边防武警信息系统 武汉市供水管网信息系统武汉市供水管网信息系统 咸宁市防汛信息系统咸宁市防汛信息系统 1、信息和地理信息1）信息和数据a、信息的概念 信息是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示时间、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现

16、实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。1）客观性）客观性：任何信息都是与客观事实相联系的，这是信息的正 确性和精确度的保证；2）适用性）适用性：问题不同，影响因素不同，需要的信息种类是不同 的。信息系统将地理空 间的巨大数据流收集，组 织和管理 起来，经过处理、转换和分析变为对生产 管理和决策具有重要意义的有用信息，这是由建立 信息系统的明确目的性所决定的；3）传输性）传输性：信息可在信息发送者和接受者之间进行传输信息的 传输网络，被形象地称为“信息高速公路”。4）共享性）共享性：信息与实物不同，信息可传输给多个用户，为用户 共享，而其本身并无损失，这为信息的并发

17、应用提 供可能性。b、信息的特征：C、数据的概念：n是一种未加工的原始资料、数字、文字、符号、图像都是数据D、信息和数据的关系：有人认为，输入的都叫数据，输出的都叫信息，其实不然。数据是信息的表达、载体表达、载体，信息是数据的内涵内涵，是形形与质质的关系。只有数据对实体行为产生影响才成为信息，数据只有经过解释才有意义，成为信息。 例如独立的“1”、“0”均无意义。当它表示某实体在某个地域内存在与否，它就提供了“有”“无”信息；当用它来标识某种实体的类别时，它就提供了特征码信息。2）地理信息的概念3）地理信息的特征a.地域性地域性：地理信息属于空间信息，位置的识别与数据相联系，它的这种定位特征是

18、通过公共的地理基础来体现的。这是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志；b.多维结构多维结构：在二维空间编码基础上，实现多专题的第三维信息结构的组合，为地理信息各圈层之间的综合研究提供可能，也为地理系统多层次的分析和信息的传输与筛选提供方便。c.时序特征时序特征：时空的动态变化引起地理信息的属性数据或空间数据的变化。因此，一实时的GIS系统要求能及时采集和更新地理信息，使得地理信息具有现势性。以免过时的信息造成决策的失误或因为缺少可靠的动态数据，不能对变化中的地理事件或现象作出合理的预测预报和科学论证。 从适用于不同管理层次不同管理层次的角度出发，信息系统分为：事务处理系统事务处理系统 如：如

19、：图书管理系统、各种定票系统等。决策支持系统决策支持系统为了有效对信息流进行控制、组织管理，实现双向传递，需要通过某种信息系统。它能对数据和信息进行采集、存采集、存储、加工和再现储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统，具有采集、管理、分析和表达数据的能力。由计算机硬件、软硬件、软件、数据和用户件、数据和用户四大要素组成。(1)GIS的物理外壳是计算机化的技术系统计算机化的技术系统。该系统又由若干个相 互关联的子系统构成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、可视化表达与输出子系统等。这些子系统的构成直接影响着GIS的硬件平台、系统功能和效率、数据处理的方式和产品输出的类型。 (2)GIS的对象是地理实体的对象是地理实体。地理实体数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编