第9讲什么是地理信息系统

第9讲什么是地理信息系统地理信息系统

GeographicalInformationSystem

冯德俊fengdj@126.com2004-7-6

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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2004-7-6

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GIS定义类型、地位GIS定义类型面向数据处理过程定义面向专题定义面向工具箱定义面向数据库定义GIS的作用和地位地图观点：地图数据处理与显示数据库观点：计算机角度分析工具观点：地学应用2004-7-6

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常用GIS术语北美、欧洲：GeographicalInformationSystem加拿大：Geomatigue

中国：ResourceandEnvironmentalInformationSystem技术内涵：Geo-relationalInformationSystem信息科学：SpatialInformationSystem应用类型：NaturalResourcesInformationSystemLandInformationSystemTransportationGeographicalInformationSystem

……地学应用：

GeoScience

专业杂志：GeographicalInformationScience(英国)Geo-InformationSystem（德国）2004-7-6

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GIS定义

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）

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GIS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2004-7-6

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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2004-7-6

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对GIS的理解GeographicalInformationSystemScienceStudyService2004-7-6

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GIS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2004-7-6

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GIS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2004-7-6

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GIS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2004-7-6

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GIS组成：概论

系

统

软

件

系

统

硬

件空间数据GIS用户2004-7-6

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GIS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2004-7-6

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GIS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2004-7-6

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GIS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n2004-7-6

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GIS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GIS2004-7-6

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GIS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GIS

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GIS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2004-7-6

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GIS组成：管理人员GIS咨询

管理

信息管理

数据整理

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GIS功能：基本功能位置（Locations）条件（Conditions）趋势（Trends）模式（Patterns）模型（Models）2004-7-6

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GIS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2004-7-6

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空间数据获取2004-7-6

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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、栅个格转化，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2004-7-6

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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2004-7-6

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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2004-7-6

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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2004-7-6

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用户界面2004-7-6

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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；2004-7-6

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GIS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

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GIS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。2004-7-6

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GIS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）2004-7-6

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主要GIS软件AutodeskESRIMapInfoIntergraphGESmallworld

InternetViewerDBserverProfessionalDesktopComponentHand-heldMapGuidArcIMSGeoMedia

WebMapMapXtreme

MapXSiteSmallworld

InternetAppServerAutoCADLTArcExplorerGeoMedia

ViewerProViewerMapObjectsGeoMediaMapX，MapJSmallworldOnsITEArcPadMapXtendScoutArcViewGeoMediaMapInfoProSpatialIntelligenceAutocadArcInfoGeoMedia

ProMapInfoProSmallworld

GISArcSDESpatialWareSmallworld

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GIS软件性能价格比InternetViewerComponentHand-heldDesktopPr