第一章地理信息系统概论

地理信息系统蒋霖

广西建设职业技术学院测绘教研室地理信息系统蒋霖广西建设职业技术学院工程测量教学团队

第

一

章

地

理

信

息

系

统

导

论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第一章地理信息系统导论学习目标：

·理解GIS的相关概念，说明GIS和相关学科的关系

·掌握GIS的特点、类型与组成

·了解GIS的基本功能和用途

·了解GIS的发展概况

·了解目前GIS的软件概况

.重点：GIS的基本概念、组成及功用第一节地理信息系统的基本概念信息和数据地理信息地理信息的特征信息系统地理信息系统地理信息系统的特征数据：是客观事物的属性、数量、位置及其相互关系等的抽象表示，随载荷它的物理设备的形式而改变。信息是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、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。其特点是：(1)信息的客观性；(2)信息的适用性；(3)信息的传输性；(4)信息的共享性。地理信息：表征地理系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。地理信息的特点:

空间分布性；具有多维结构的特征；时序特征十分明显；具有丰富的信息。地理信息系统（GIS,Geographic

InformationSystem）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。是集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科。地理信息系统的建立，首先是收集数据，然后对数据进行处理，即对数据进行运算、排序、转换、分类、增强等，其目的就是为了得到数据中包含的信息。对同一数据每个人的解释可能不同，因而获得信息量的多少与人的知识水平和经验有关。信息与数据是不可分离的，即信息是数据的内涵，而数据是信息的表达。也就是说数据是信息的载体。GIS与相关学科与技术的关系二、GIS学科树数学运算研究统计学地理统计学认知科学计算机科学测量遥感摄影测量学制图学可视化符号学信息存储数据库模式识别计算几何计算机图形学人工智能旅游业航运市场资产管理产业/商业矿产开发设施维护公共信息查询公共管理考古学人文地理学社会科学健康护理规划流行病学环境科学地貌学土壤科学森林学地质学生态学水文学气象学地形测量环境测量社会、经济测量返回地理信息系统的特点1.公共的地理定位基础；2.具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力3.系统以分析模型驱动，具有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息；4.以地理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统。第二节地理信息系统的构成

系统软件

系统硬件空间数据GIS用户

计算机硬件系统

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计算机软件系统

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GIS地理空间数据

栅格结构矢量结构定位拓扑关系属性系统开发、管理和使用人员

GIS咨询管理信息管理数据整理第三节地理信息系统类型地理信息系统按其功能分为三大类：专题地理信息系统（SubjectGIS）：是具有有限目标和专业特点的地理信息系统。为特定的专门的目的服务，如水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统、环境管理信息系统等。区域地理信息系统（RegionalGIS）：主要以区域综合研究和全面信息服务为目标。如国家级、地区级、市级或县级等。地理信息系统工具(GIS—Tools）：它是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。第三节地理信息系统类型地理信息系统按内容分为：1.城市信息系统2.自然资源查询信息系统3.规划与评估信息系统4.土地管理信息系统等第四节GIS的基本功能和用途数据输入、存贮和编辑操作运算数据查询和检索应用分析图形显示和结果输出数据更新GIS基本功能的实现过程

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地理信息系统的应用地理信息系统的应用就是人们应用GIS对地球表层人文经济和自然资源及环境等多种信息进行管理和分析，以掌握城乡和区域的自然环境和经济地理要素的空间分布、空间结构、空间联系和空间过程的演变规律，使它成为国家宏观决策和区域多目标开发的依据，从而为区域经济发展服务。具体应用：测绘与地图制图、资源调查与管理、城乡规划、灾害监测、环境保护、国防、宏观决策支持

城市土地利用信息系统电信资源管理公安警用地理信息系统

属性查询查询专题图作战指挥地图切换医疗机构信息查询第五节GIS的发展概况1956年，奥地利测绘部门首先利用电子计算机建立了地籍数据库，随后各国的土地测绘和管理部门都逐步发展土地信息系统（LIS）用于地籍管理。1963年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson首先提出了地理信息这一术语，并于1971年建立了世界上第一个GIS——加拿大地理信息系统（CGIS），用于自然资源的管理和规划。稍后，美国哈佛大学研究出SYMAP系统软件。由于当时计算机水平的限制，使得GIS带有更多的机助制图色彩，地学分析功能极为简单。与此同时，国外许多与GIS有关的组织和机构纷纷建立，例如，美国1966年成立了城市和区域信息系统协会（URISA），1969年又建立起州信息系统全国协会（NASIS）；国际地理联合会（IGU）于1968年设立了地理数据收集和处理委员会（CGDSP）。这些组织和机构的建立为传播GIS知识，发展GIS技术起了重要的推动作用。地理信息系统的发展的四个阶段

20世纪60年代起源于北美：加拿大国家土地调查局为了处理大量的土地调查资料，于60年代开始建立地理信息系统（CGIS），于70年代初投入产品生产；同一时期的美国哈佛大学的计算机图形与空间分析实验室，建立通用的制图软件包，竭力发展空间分析模型和软件。20世纪70年代是GIS发展的巩固阶段：美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对地理信息系统的研究均投入了大量的人力、物力、财力，研究不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统。20世纪80年代为地理信息系统的大发展阶段：计算机的迅速发展和普及，地理信息系统也逐步走向成熟，并在全世界范围内全面地推向应用阶段。20世纪90年代至今为地理信息系统的应用普及时代：由于计算机的软硬件均得到飞速的发展，网络已进入千家万户，地理信息系统已成为许多机构必备的工作系统，尤其是政府决策部门在一定程度上由于受地理信息系统影响而改变了现有机构的运行方式、设置与工作计划等。从美国的“国家信息基础设施：行动计划（NationalInformationInfrastructure,简称NII）”建设到数字地球的提出，由“数字地球”细化到“数字中国”、“数字省区”、“数字城市”、“数字小区”直到“企业信息化”、“电子商务”、“数字通讯”、“虚拟现实”等众多的信息化领域的工作已全面铺开。

GIS在我国的发展

准备阶段：1978年到1980年，进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。起步阶段：1981年到1985年，理论探索和区域性实验研究。并在此基础上制定国家地理信息系统规范。初步发展阶段：1986年到90年代。地理信息系统的研究被列入我国“七五”攻关课题，并且作为一个全国性的研究领域，已逐步和国民经济建设相结合，并取得了重要进展和实际应用效益。快速发展阶段：90年代末到现在。理论日趋成熟，应用日益广泛，三维GIS、WEBGIS走向应用，GIS市场开始形成。地理信息系统的发展趋势(1)GIS与遥感和全球定位系统进一步结合，构成地理学日趋完善的技术体系；(2)

空间数据结构与数据管理的研究更加深入；(3)

GIS应用模型开发日趋加强；(4)

GIS智能化；(5)

GIS网络化；(6)

三维GIS的研究不断深入；(7)

宏观与微观应用进一步加强，并形成新的产业。GIS软件简介任何组织或个人要管理，应用和集成地理信息，必须要用到GIS软件，这也促进GIS软件的发展。GIS软件在其发展和演变的过程中，在思想上走过了一条以制图为中心到以信息为中心的道路，在形态上走过了从GIS模块到GIS组件的历程。发展至今，GIS已经成为一项和大