什么是地理信息系统

第一讲什么是地理信息系统地理信息系统

GeographicalInformationSystem2/2/20234主要内容GIS的概念框架

GIS的定义、理解和框架体系结构

GIS的基本内容

GIS技术涉及的基本内容

GIS的组成硬件、软件、空间数据、管理人员

GIS的功能基本要求、具体功能

GIS与相关学科

GIS的学科树

GIS的特性

GIS与相关系统区别和联系数据和信息数据: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。

原始事实如：员工姓名，数据可以有数值、图形、声音、视觉数据等信息:是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体物理设备形式的改变而改变。

以一定规则组织在一起的事实的集合。信息和数据的关系信息=数据+说明数据是信息的载体。信息系统信息系统是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。一个基于计算机的信息系统包括计算机硬件、软件、数据和用户四大要素。关于地理信息地理：泛指地球表面各种自然现象和人文现象，以及它们之间的相互关系和区域分异。地理信息：指人对地理现象的感知，其内容包括地理系统诸要素的分布特征、数量、质量、相互联系和变化规律等。地理信息的特征：空间定位特征、多维结构特征、动态特征地理信息的特征空间性专题性（属性）动态性（时间性）信息与坐标位置联系在一起，使信息具有空间维（二维、三维）随时间而动态变化（时间维）地理信息具有专题属性（属性维）分布性

地理信息分布在不同区域具有分布性（网络）地理信息的载体－－地图地图研究的对象：

地理环境诸要素地图表现的内容：

各种地理要素的数、质量特征及其时空关系。地图是地理学的第二语言

它是地理研究中必不可少的工具，也是地理研究成果的最好表达方式。地理信息的载体－－地图著名的地理学家陈述彭先生说：地理信息系统事实上就是地图的一个延续，就是用地理信息系统扩展地图工作的内容。关于地理信息系统GIS的定义、特点

地理信息系统就是具有采集、存储、查询、分析、显示和输出地理数据的功能，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。

地理信息系统是一种以地理坐标为骨干的信息系统。空间信息系统2/2/202313关于地理信息系统GIS是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。—

美国联邦数字地图协调委员会（FICCDC）2/2/202314关于地理信息系统

我满眼都是地理信息系统。—

南京师范大学闾国年教授2/2/202315GIS的定义框架用户界面系统和数据库管理产品生成产品输出空间数据处理空间数据分析数据输入数据库建立2/2/202316对GIS的理解GIS的物理外壳是计算机化的技术系统GIS的操作对象是空间数据GIS的技术优势在于它的空间分析能力GIS与地理学、测绘学联系紧密2/2/202317对GIS的理解GeographicalInformationSystemScienceStudyService2/2/202318GIS在信息系统中的地位与分类信息系统非空间信息系统专题地理信息系统地理信息系统非地理信息系统管理信息系统综合地理信息系统CAD/CAM空间信息系统地籍GIS交通GIS资源与环境GIS规划与管理GIS数据模型矢量GIS栅格GIS矢-栅GIS研究范围全球GIS区域GIS研究内容2/2/202319GIS基本内容美国地理信息与分析中心GIS教学大纲一、概论引言、硬/软件、栅格GIS、数据获取、空间数据性质、空间现象及关系、GIS功能、栅格/矢量数据模型对比与相关问题二、GIS技术问题坐标系统与地理编码、矢量数据结构与算法、栅格数据存储、关于地表的数据结构及其算法、客体与时间、数据库、误差模拟与不确定性、可视化技术三、GIS应用

GIS应用领域、决策支持、系统规划、系统实现、GIS发展趋势2/2/202320GIS基本内容（续）UnwinGIS教学大纲一、概论

GIS定义与历史、作为商品的数据与信息、GIS应用潜力二、GIS制图与空间分析空间数据类型、地理参考、地图投影、坐标变换、空间基本概念、点线面的基本操作三、计算机环境下的实现不同层次信息的数字表达、数据模型、误差、矢量/栅格讨论、计算机技术进展四、GIS操作硬件、数据存储媒介、处理器与处理环境、显示、生产系统举例五、GIS应用应用领域、全球尺度应用、GIS决策、项目管理、价格效益分析六、机构问题数据使用权、质量保证与标准、法律意义、GIS管理、GIS教育与培训2/2/202321GIS组成：概论

系统软件

系统硬件空间数据GIS用户2/2/202322GIS组成：硬件基本配置输入设备专用设备常规设备GPS全数字摄影测量工作站解析和数字摄影测量仪器遥感与遥感图象处理系统全站仪扫描仪数字化仪键盘、鼠标处理设备工作站服务器硬盘阵列存储设备活动硬盘光盘机磁带机输出设备绘图仪终端打印机2/2/202323GIS组成：硬件配置模式（1）单机模式：由基本外设、处理设备和输出设备构成适用于小型GIS建设数据传输与资源共享不方便2/2/202324GIS组成：硬件配置模式（2）局域网模式：部门或单位内部GIS建设专线连接资源共享较方便输出用户组1输入……GIS中央数据库与网管Intranet用户组n2/2/202325GIS组成：硬件配置模式（3）广域网模式：用户分布地域广泛，不适合专线连接公共通讯连接资源共享方便局部范围为局域网，通过若干通道与广域网连接输入GIS中央数据库（服务器）图象处理系统局域网用户组输出多媒体系统用户用户主干网Internet2/2/202326GIS组成：软件操作系统（系统调用、设备运行、网络等）系统库（编程语言、数学库等）标准软件（图形、数据库等）GIS基本功能软件GIS应用软件用户界面GIS软件基础软件系统软件GIS2/2/202327GIS组成：GIS软件空间数据输入与转换空间数据库管理系统图形与属性数据编辑制图与输出空间查询与分析GIS2/2/202328GIS组成：空间数据栅格结构矢量结构GIS的操作对象为空间数据空间数据特征：几何、属性、时间数据；空间数据组织：矢量结构、栅格结构；空间数据管理：几何数据：文件属性数据：关系数据库2/2/202329GIS组成：管理人员GIS咨询管理信息管理数据整理2/2/202330GIS功能：基本功能位置（Locations）条件（Conditions）趋势（Trends）模式（Patterns）模型（Models）GIS的功能需求—位置某个特定位置有什么？几何查属性例：国家属性查询GIS的功能需求—条件满足给定条件的地理对象分布属性查位置例：客户分布GIS的功能需求—趋势地理对象随时间的变化例：人口变化趋势GIS的功能需求—模式空间对象的分布模式问题揭示空间对象的空间关系例：商业服务竞争GIS的功能需求—模拟解决问题方案基于模型的例：公园选址GIS功能实现2/2/202337GIS功能实现文件图表数据获取

原始数据存储检索空间查询空间分析数据编辑投影变换数据输出

制图、表格

交互展示

结构化数据空间数据库2/2/202338空间数据获取2/2/202339数据编辑与处理数据获取数据入库目的：保证数据在入库时在内容上的完整性，逻辑上的一致性。方法：数据编辑与处理、错误修正：数据格式转化：矢量、栅格转化，不同数据格式转化；数据比例转化：平移、旋转、比例、纠正投影变换：投影方式数据概化：平滑、特征集结数据重构：几何形态变换（拼接、截取、压缩、结构）地理编码：拓扑结构2/2/202340数据组织与管理

数据的集成过程几何数据与属性数据组织

数据结构矢量结构、栅格结构、栅格/矢量结构决定着GIS的数据分析能力、效率和精度数据管理层次模型、网络模型、关系模型、混合管理模式2/2/202341检索与分析空间检索空间分析空间分析地形分析网络分析缓冲区分析几何量测地图分析叠置分析统计分析决策分析位置查询属性查询拓扑查询空间查询2/2/202342数据输出

数据交换统计表格制图：专题地图、影象地图、统计地图、地形图2/2/202343用户界面2/2/202344二次开发GIS的空间分析技术与手段是有限的，而实际应用模型是无可枚举的，任何GIS都应提供二次开发工具。定制菜单、程序与可视化界面等GIS二次开发环境：专用工具：如Arc/Info的AML语言；通用语言：如VC++、VB、Delphi等组件开发：如MapInfo的MapX；2/2/202345GIS与相关学科地理学遥感制图学CAD与计算机图形学测量与摄影测量GIS2/2/202346GIS特征GIS与CAD、CAMGIS与管理信息系统（MIS）GIS与遥感信息处理系统（RS）GIS与机助制图、地图数据库

坐标参考系统处理图形、非图形数据；对空间对象的空间相关关系建立和处理

CAD不能建立地理坐标统和完成地理坐标变换；

CAD处理多为规则图形，而GIS为非几何图形；

CAD图形功能强而属性处理能力若，而GIS图形与属性的操作比较频繁，且专业化特征比较强；

GIS的数据量比CAD大得多，数据结构、数据类型复杂，数据之间联系紧密；

CAD不具备地理意义上的查询和分析能力；

对属性数据进行管理和处理对图形数据进行存储

GIS对图形和属性数据共同管理、分析和应用；

MIS一般只处理属性数据，对图形数据以文件形式进行管理，图形要素不能分解、查询，图形与数据之间没有联系；管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。

GIS的主要技术基础强调空间数据的处理、显示与表达空间分析能力

GIS包含数字制图系统的全部功能地图数据库若空间分析能力较强，可升格为GIS，而GIS若空间分析能力较弱，则退化为地图数据库遥感数据是GIS的重要信息源。经过遥感信息系统处理的遥感信息，或进入GIS系统作为制图的背静图象，或是与经过分类的信息协同GIS与遥感的集成分析。遥感图象信息处理系统是专门用于对遥感数据进行处理的软件，主要强调对遥感数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取，具有较强的制图功能，可设计丰富的符号和注记，虽有空间叠置分析空能，但由于缺少实体空间关系的描述，难以进行空间实体的空间关系查询、属性查询及网络分析等。面向位置的特征遥感图象处理系统不能看作是GIS。2/2/202347GIS软件类型专业GIS（ProfessionalGIS）桌面GIS（DesktopGIS）手持GIS（Hand-HeldGIS）组件GIS（ComponentGIS）GISViewer网络GIS（InternetGIS）其它（基于CAD的GIS）2/2/202348主要GIS软件AutodeskESRIMapInfoIntergraphGESmallworldInternetViewerDBserverProfessionalDesktopComponentHand-heldMapGuidArcIMSGeoMediaWebMapMapXtremeMapXSiteSmallworldInternetAppServerAutoCADLTArcExplorerGeoMediaViewerProViewerMapObjectsGeoMediaMapX，MapJSmallworldOnsITEArcPadMapXtendScoutArcViewGeoMediaMapInfoProSpatialIntelligenceAutocadArcInfoGeoMediaProMapInfo