地理信息系统优质课件市公开课金奖市赛课一等奖课件

1、地理信息系统概论 Geographical Information Systems黄杏元 马劲松 汤 勤 编著高等教育出版社，第1页地理信息系统课程介绍 地理信息系统是一门综合性较强课程，知识点多，含有学科与技术统一性、发展与内容更新快速性、多学科集成（地理学、地图学、测绘学、遥感科学、计算机科学、数据库、信息科学等）、渗透性较强、空间抽象性强、研究对象空间尺度改变大，应用范围广等特点。 课程讲述主要内容包含空间信息基础、空间数据结构、空间数据库、空间数据采集与处理、GIS空间分析原理与方法、地理信息系统产品输出、地理信息系统设计与标准化、GIS新技术等。其中，空间数据结构、空间数据处理、GI

2、S空间分析原理与方法和地理信息系统产品输出等为课程中心内容。第2页地理信息系统课程特点要掌握相关学科知识。要重视技能训练，重点掌握ArcInfo等基础GIS软件操作和使用要经常阅读相关文件资料，掌握GIS学科发展趋势，努力更新自己知识，不停提升自己能力。 GIS是一门经典交叉性学科1 GIS是一门实践性很强学科2 GIS是一门不停发展学科3第3页地理信息系统课程要求掌握地理信息系统基本原理： 包含空间数据语义学基础、GIS科学定义、空间关系和空间对象表示、空间数据结构和类型、空间分析原理和地学模型方法等；掌握地理信息系统基本技术和方法： 含有应用相关软件从事空间数据采集、存放与管理、处理、分析

3、和图形创建基本技能；初步含有应用GIS技术开展地学研究能力： 包含地学应用模型构建，应用型GIS设计，主要GIS软件系统使用和评价等。 第4页陆守一，地理信息系统，高等教育出版社，陈健飞译，地理信息系统导论，科学出版社，陈说彭，地理信息系统导论，科学出版社，吴信才，地理信息系统设计与实现，电子工业出版社，龚健雅，地理信息系统基础，科学出版社,1998张 超，地理信息系统，高等教育出版社，1995邬 伦，地理信息系统教程，北京大学出版社，1994汤国安，ArcGIS 地理信息系统空间分析试验教程，科学出版 社，地理信息系统课程主要参考书第5页第一节 GIS基本概念 第二节 GIS基本组成第三节

4、GIS功效第四节 GIS研究内容第五节 GIS与相关学科第六节 GIS发展透视本章重点：地理信息系统定义、组成及功效。第一章 导论 本章内容第6页 数据是指某一目标定性、定量描述原始资料。包含数字、文字、符号、图形、图像以及它们能够转换成数据等形式。 1、数据 数据特点： 数据格式依赖计算机系统，能够进行转换，是用以载荷信息物理符号，本身并无意义。第一节 GIS基本概念 一、 数据与信息第7页一、 数据与信息2、信息 信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等内容、数量或特征，方便向人们（或系统）提供关于现实世界新事实知识，作为生产、管理和决议依据。第一节 GIS基本概念 信

5、息特点： 客观性 实用性 共享性 传输性第8页(1)信息与数据是不可分离；(2)信息是内涵，数据是载体；(3)数据形式多样，但其中包含信息内容不变；(4)信息能够离开信息系统而独立存在，也能够离开信息系统各个组成和阶段而独立存在；而数据格式往往与计算机系统相关，并随载荷它物理设备形式而改变；(5)数据是原始事实，而信息是数据处理结果；(6)不一样知识、经验人，对于同一数据了解，可得到不一样信息。3. 信息与数据联络与区分第一节 GIS基本概念 第9页地理信息 是相关地理实体性质、特征和运动状态表征和一切有用知识，它是对表示地理特征与地理现象之间关系地理数据解释。4 地理信息与GIS地理数据 是

6、各种地理特征和现象间关系符号化表示，包含空间位置、属性特征及时域特征三部分。第一节 GIS基本概念 第10页英文名称：Geographic Information System，简称GIS 因为研究和应用领域不一样，人们对地理信息系统定义仍存在分歧。普通可分为3种观点：二、 地理信息系统定义第一节 GIS基本概念 地图学观空间分析观数据库观第11页1、地图观： 来自于制图学派，强调GIS是一个地图处理和显示系统。在系统中，每个数据集被看成一张地图，或者一个图层（Layer），或者一个专题（Theme），或者覆盖（Coverage），利用GIS相关功效对数据集进行操作和运算，就能够得到新地图。第

7、一节 GIS基本概念 第12页第一节 GIS基本概念 2、数据库观 来自于计算机学派，强调数据库理论和技术方法对GIS设计、操作主要性。第13页第一节 GIS基本概念 3、空间分析观 来自于地理学派，强调空间分析和模拟主要性。实际上，GIS空间分析功效是它与CAD、MIS系统主要区分之一，也是GIS理论和技术方法发展动力。 第14页定义： GIS是由计算机硬软件、地理数据和用户组成，经过对地理数据采集，输入、存放、检索、操作和分析，生成并输出各种地理数据，从而为工程设计、土地利用、资源管理、城市管理、环境监测、管理决议等应用服务计算机系统。 第一节 GIS基本概念 其它参考定义第15页GIS概

8、念框架第一节 GIS基本概念 GIS概念框架硬件系统软件系统GIS用户GUI空间数据DBMS第16页三、地理信息系统分类第一节 GIS基本概念 区域性地理信息系统全球性地理信息系统综合地理信息系统专题地理信息系统工具型地理信息系统应用型地理信息系统按研究区域分按研究内容分按功效分第17页四、GIS与普通信息系统区分信息系统非空间信息系统空间信息系统管理信息系统非地理信息系统地理信息系统综合地理信息系统专题地理信息系统CAD第一节 GIS基本概念 第18页管理信息系统：只有属性数据管理，既使存放了图形，也往往以文件形式来存放，不能进行相关空间数据操作，如空间查询、检索、相邻分析等，更无法进行复杂

9、空间分析。非地理信息系统：含有处理空间信息能力，但依然不能进行复杂空间分析。地理信息系统：在分析处理问题中使用了空间数据与属性数据，并经过数据库管理系统将二者联络在一起共同管理、分析和应用；不一样信息系统之间关系第一节 GIS基本概念 第19页第一节 GIS基本概念第20页系统硬件系统软件空间数据应用人员应用模型GIS基本构成GIS基本组成第二节 地理信息系统基本组成 第21页存放设备网络主机数字化仪扫描仪图象处理设备GPS测绘仪打印机显示器绘图仪输入设备管理设备输出设备1、系统硬件第二节 地理信息系统基本组成 第22页第二节 地理信息系统基本组成2、系统软件操作系统数据库软件 GIS专业软件

10、 主要指计算机操作系统，包含Windows、Unix和Linux系列；空间数据库管理软件； 属性数据库管理软件：Oracle，Sybase，SQL Sever；数据输入和编辑、空间数据管理、数据处理和分析、数据输出、用户界面、系统二次开发能力、系统管理软件以及分析软件。系统软件第23页惯用GIS软件企业名称桌面产品组件产品网络GIS数据库ESRIArcView, ArcEditor, ArcInfoArcObject, MapObject,ArcIMSArcSDEMapInfoMapInfo ProfessionalMapInfo MapBasic, MapInfo MapXMapInfo M

11、apXtremeMapInfo SpatialwareIntergraphGeoMedia ProfessionalGeoMedia ObjectGeoMedia WebMapGeoMedia Oracle GDO Server北京超图SuperMap Deskpro, Editor, SurveySuperMap Object, SuperFormSuperMap ISSuperMap SDX+武汉吉奥GeoStarGeoMapGeoSurfGeoSurf 2D for Oracle武汉中地MapGISMapGISMapGIS-IMSSpatial Data Engine第24页第二节 地理

12、信息系统基本组成空间特征：是指地理实体空间位置及相互关系；属性特征：表示地理实体名称、类型和数量等；时间特征：指实体随时间而发生相关改变。3、空间数据 地理信息系统操作对象是地理数据，它详细描述地理实体空间特征、属性特征和时间特征。 依据地理实体空间图形表示形式，可将空间数据抽象为点、线和面三类元素，它们数据表示能够采取矢量或者栅格两种组织形式，分别称为矢量数据结构和栅格数据结构。第25页包含系统开发人员，GIS技术最终用户。 应用模型构建和选择是系统应用成败主要原因，即使GIS为处理各种现实问题提供了有效基本工具，但对于某一个专门应用问题处理，依然必须经过构件专门应用模型。 如：土地利用适宜

13、性模型，公园选址模型，洪水预测模型，森林增加模型等。第二节 地理信息系统基本组成5、应用模型4、应用人员第26页第三节 地理信息系统功效 GIS基本功能数据采集与编辑数据存放与管理数据处理与变换空间分析与统计产品制作与显示二次开发与编程GIS功效GIS应用功能城镇规划灾害监测.环境管理辅助决议定位服务第27页 1、数据采集与编辑 第三节 地理信息系统功效一、GIS基本功效文本数据地图野外测量数据航空像片遥感数据交互式终端GIS软件空间数据库第28页DBMS第三节 地理信息系统功效 2、数据存放与管理第29页第三节 地理信息系统功效 3、数据处理与变换1数据变换2数据重构3数据抽取第30页第三节

14、 地理信息系统功效 4、空间分析几何量测空间数据集合分析空间数据叠加分析空间数据缓冲区分析网络分析空间数据地形分析空间数据空间数据统计分析空间数据第31页GIS产品制作与显示地图 图像统计图表虚拟现实电子地图5、产品制作与显示第32页第三节 地理信息系统功效 6、二次开发与编程 为使GIS技术广泛应用于各个领域，满足各种不一样应用需求，它必须具备二次开发功效。第33页第三节 地理信息系统功效二、GIS应用功效国土监测资源清查管理城镇规划定位导航辅助决议GIS第34页地理信息系统第四节 GIS研究内容 GIS基本理论GIS技术问题GIS应用方法概念、定义、内涵理论体系、特点、功效、任务发展历史、

15、发展方向硬件配置，数据结构GIS工具，输入输出系统空间数据库管理系统，用户界面应用系统设计，专题分析模型数据采集与校验地学教授系统第35页第四节 GIS研究内容 序号研究方向1空间数据库准确性研究2空间关系语言研究，海量空间数据库结构体系研究3空间数据各种表示方式研究4GIS空间分析研究，空间数据可视化研究，空间决议支持系统5地理信息数据共享研究，GIS互操作研究6GIS中时空关系研究7遥感和GIS集成研究8地图制图规范化研究9法律、信息政策和空间数据库关系研究GIS研究方向第36页地理学遥感技术地图学GIS计算机科学计算机图形学软件工程数据库技术教授系统CADGIS与相关学科与技术第五节 G

16、IS 与相关学科第37页一、 与地理学 地理学是一门研究人类生存空间学科，为GIS提供了一些空间分析方法和观点，成为GIS理论依靠。（1）研究基础和伎俩 地理学研究中空间分析理论为GIS提供了相关空间分析基本方法，成为地理信息系统基础理论依靠；地理信息系统发展也为地理问题处理提供了全新技术伎俩。（2）数据处理 用地学处理方法得到数据是GIS数据源；GIS内部数据处理(分析)功效是地理学研究主要技术方法。第五节 GIS 与相关学科第38页二、 与地图学 地理信息系统脱胎于地图，地图学理论与方法对地理信息系统发展有着主要影响。计算机制图为地图特征数字表示、操作和显示提供了一系列方法，为地理信息系统

17、图形输出提供技术支持。地图也是GIS主要数据源。地图是GIS发展根源之一。地图强调数据载体、符号化；GIS则重视于信息分析。第五节 GIS 与相关学科第39页三、 与计算机科学 为地理空间信息表示、存放、处理、 分析和应用提供了有利工具。数据库技术提供数据管理、更新、查询和维护功效；计算机图形学提供算法基础；CAD对于辅助设计提供支持；软件工程对于 GIS系统设计提供科学方法;网络技术为GIS发展成为社会信息设施主要组成部分奠定了基础。第五节 GIS 与相关学科第40页四 与遥感、摄影测量遥感作为空间数据采集伎俩，已成为GIS主要信息源和更新路径。大地测量为GIS提供了准确定位控制信息，尤其是

18、GPS技术可快速、廉价地获取地表特征数字位置信息，更具发展潜力。航空航天数字立体摄影测量技术是GIS主要地形数据起源。第五节 GIS 与相关学科第41页从古代文明到当代社会，地理工作者、测绘工作者、航海家都致力于空间数据搜集整理，制图工作者则以地图形式表示这些数据。地图作为空间数据载体长久为航海、军事以及当代经济建设服务。20世纪60年代初，麻省理工学院首次提出计算机图形学，在此基础上出现了计算机数字地图；计算机技术开始用于地图量算、分析和制作。20世纪60年代中期，因为计算机技术在自然资源、环境数据处理中应用快速发展，致使计算机辅助制图和空间分析等领域得到极大发展。最终造成地理信息系统技术产

19、生。一、 GIS发展科学背景第六节 GIS发展透视第42页60年代开拓期 1963年，加拿大测量学家PFTomlinson首先提出了“地理信息系统”这一术语，并建立了世界上第一个实用地理信息系统加拿大地理信息系统(CGIS)；美国Duane FMarble，在美国西北大学研究大规模城市交通，并提出建立GIS软件系统思想；许多相关组织和机构纷纷建立。第六节 GIS发展透视二、 GIS发展阶段第43页70年代为GIS巩固发展期 20世纪70年代，美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对地理信息系统研究均投入了大量人力、物力、财力，研究不一样专题、不一样规模、不一样类型各具特色地理信息系统。 19

20、72年出版了地理信息系统方面第一本专著地理数据处理；许多大学培养GIS人才，创建了地理信息系统试验室。 这一时期，世界上发展了许多含有一定功效地理信息系统，大约有80各种，著名ARC/INFO即是该时期产品；出现了大量数据库，但这些系统分析功效和60年代相比，并没有得到很大扩充，而且数据库容量普通都比较小，所以说70年代为GIS巩固阶段。第六节 GIS发展透视第44页80年代为GIS技术大发展时期 20世纪80年代，计算机快速发展和普及，地理信息系统也逐步走向成熟。这一时期GIS重视于空间决议支持分析，并在资源管理、环境规划、商业服务等领域得到广泛应用。 许多国家制订了本国GIS发展规划，开启

21、了若干科研项目。 建立了一些政府性、学术性机构。我国于1985年成立了资源与环境信息系统国家重点试验室。 软件制造商开始出现，商业化实用地理信息系统软件陆续进入市场。第六节 GIS发展透视第45页90年代为GIS用户时代 20世纪90年代，因为计算机软硬件均得到飞速发展，网络已进入千家万户，造成地理信息系统应用扩大与深化。GIS已成为许多机构必备工作系统，尤其是政府决议部门在一定程度上受GIS影响而改变现有机构运行方式、设置等；社会对GIS认识普遍提升，需求大副度增加。如美国将GIS列入“信息高速公路”计划中，美国副总统科尔提出“数字地球”战略也包含地理信息系统；我国“三金工程”（金卡、金桥、

22、金网）中也包含GIS。第六节 GIS发展透视第46页我国GIS发展情况第一阶段： 从1978年到1980年为准备阶段，主要进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍、组织个别试验研究。 第二阶段： 从1980年到1985年为起步阶段。这一阶段主要是对地理信息系统进行理论探索和区域性试验研究，并在此基础上制订国家地理信息系统规范。从1984年开始，国家测绘局测绘科学研究所着手组建中国国土基础信息系统；1985国家资源与环境信息系统试验室成立；第六节 GIS发展透视第47页第三阶段： 从1985年到1995年为发展阶段。GIS研究作为政府行为被列入国家攻关计划，并开始了有计划、有组织、有目标科学研究

23、。 如“七五” 国家攻关项目“三北防护林遥感调查”、“黄土高原遥感调查”等都开展了地理信息系统在资源管理方面研究。 “八五” 期间国家攻关项目包含“重大自然灾害监测与评定系统”、“重点产粮区主要农作物估产”、“国家基础地理信息系统建设” 。第四阶段： 1995年至今为我国GIS产业化阶段。强调GIS实用化、集成化和工程化，力图使GIS从发展阶段走向实用化和生产化。 第六节 GIS发展透视第48页1、3S集成技术 GIS、RS、 GPS无缝集成技术，使其含有更辽阔应用前景。2、网络GIS愈加流行万维网发展给GIS数据在更大范围内公布、出版、获取和查询提供了有效可行路径。3、三维GIS更富有吸引力

24、 DEM地形数据和地面正射影像纹理叠加在一起，形成三维虚拟地形景观模型。在虚拟地形景观模型之上将地面建筑物竖起来，形成城市三维GIS真三维GIS。他不但表示三维物体，也表示物体内部三、地理信息系统发展趋势第六节 GIS发展透视第49页1 空间数据库准确性研究2 空间关系语言研究3 空间数据各种表示方式研究4 地理信息使用和价值研究5 海量空间数据库结构体系研究6 空间决议支持系统7 空间信息可视化研究8 地图制图规范化研究9 地理信息数据共享研究10 GIS中时空关系研究四、GIS发展热点第六节 GIS发展透视第50页11 遥感和GIS集成研究12 GIS用户接口研究13 GIS和空间分析研究14 GIS在全球改变中作用研究15 法律、信息政策和空间数据库关系研究16 经过协作形成空间决议系统研究17 在社会背景中，怎样在GIS中表示人、空间与环境研究18 地理信息系统互操作研究19地理世界规范化模式研究四、GIS发展热点第六节 GIS发展透视第51页4.组件GIS深入发展 GIS软件大多数都已经过渡到基于组件体系结构，普通都采取COD/DCOM技术。 组件体系结构为GIS软件工程化开发提供了强有力保障，也为用户二次开发提供了良好接口。组件接口是二进制接口，它能够跨语言平台调用，即用C+开发COM组件能够