第一讲 什么是GIS

什么是地理信息系统地理信息系统原理主讲：李功权联系方式：gongquan_li@126.comQQ:195648169研究方向：智能工程地理信息系统原理---前言为什么要学“地理信息系统”这门课？怎样去学“地理信息系统”这门课？在“地理信息系统”这门课中，我们将学到什么？GIS人类信息80%以上与空间位置有关地学信息几乎都与空间位置有关空间数据获取处理分析展示应用这是一门什么性质的课？基础素质教育课基础理论课专业理论课基本技能课一、为什么要学“地理信息系统”这门课？《地理信息系统》课程简介

《地理信息系统》是一门综合性较强的课程，知识点多，具有学科与技术的统一性、发展与内容更新的快速性、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、研究对象的空间尺度变化大，应用范围广等特点。课程讲述的主要内容包括空间信息基础、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、GIS空间分析原理与方法等为课程的中心内容。《地理信息系统》课程特点要掌握相关学科的知识。要重视技能训练，重点掌握ArcInfo等基础GIS软件的操作和使用要经常阅读有关的文献资料，掌握GIS学科的发展趋势，努力更新自己的知识，不断提高自己的能力。GIS是一门典型的交叉性学科1GIS是一门实践性很强的学科2GIS是一门不断发展的学科3《地理信息系统》课程的要求掌握地理信息系统的基本原理：

包括空间数据的语义学基础、GIS的科学定义、空间关系和空间对象的表达、空间数据结构和类型、空间分析原理和地学模型方法等；掌握地理信息系统的基本技术和方法：

具有应用相关软件从事空间数据的采集、存储与管理、处理、分析和图形创建的基本技能；初步具有应用GIS技术开展地学研究的能力：

包括地学应用模型的构建，应用型GIS的设计，主要GIS软件系统的使用和评价等。

二、怎样去学“地理信息系统”这门课？拟采取的教学方法：课堂讲授：教材十分丰富，各有侧重点，没有必要每本都去仔细阅读，这需要同学们自己开拓性的补充学习课堂讨论：鼓励踊跃参与讨论，随时提出问题专题调研：能针对具体问题，鼓励自己动手查资料和上机实验，最好能根据自己的心得写出科技小论文网络资源：充分利用网络信息资源实地考察：有条件，可以尝试对学校的空间布局环境等进行实地采集并在计算机上尝试处理学习方法：1、地理信息系统学科的很多基础知识，从技术角度，多取源于计算机软件和硬件知识，同时也构建于计算机编程语言及各类计算机操作平台、计算机图形学、计算机辅助制图、数据库、三维可视化技术等之上，因此，学好地理信息系统的前提是系列计算机软硬件技术，目前主要是程序设计、数据库、计算机地图制图等技术。2、地理信息系统是一门以应用为主的技术学科，在学习时，一定要理论联系实际，在学习该课程时，注重在计算机上进行相应软件操作和进行实践。3、在应用各种工具型GIS软件时，不要贪多，学好某一种功能较好、较全且易于上手和实用的软件，以及应用型专题GIS系统。在此基础上，再逐步扩充学习。4、不要上手就想学习基于开发平台进行地理信息系统开发，特别不要在初期就想用高级语言从底层进行系统软件或模块开发，这样可能会适得其反。5、在课堂学习之外，要从Internet、期刊和图书馆多查阅GIS在各领域的应用文献，，加深GIS对社会功能的认识，拓宽自己的知识面。二、怎样去学“地理信息系统”这门课？学习方法：6、平常第二课堂的学习和观察时，更多接触的是地理空间实体，可多用你们所学的GIS系列知识，考虑这些实体的数字化采集、管理、分布和规划等。7、课堂教学、实习课时间和内容是有限的，同学们之间要多交流，自己要多寻找上机的机会，对各类GIS软件的功能进行尝试，久而久之，就会对GIS数据管理、分析、图件制作功能有充分的认识，也会自然地运用到空间科学问题的研究中。8、在学习该课程时，所需的实例和素材，从哪儿来？这直接影响到掌握技术的程度。首先各类GIS相应的软件都或多或少带有空间性问题实例，也有大量应用素材；第二，应主动参加老师们的科研项目；第三，结合日常对自己周围空间分布合理性现象的观察，动脑自己建立一些素材进行实验，这一点十分重要，是培养我们创造性和创新性能力的重要源泉。9、一定要有耐心，不要急，地理信息系统是一个工程体系，它设计遥感、测绘、计算机、地图学、数学建模及环境科学专业知识，在学习各门知识时，要学会联想学习，知识渗透。10、勇于求教，善于交流，不断拓宽自己的知识面，注意的是，在拓宽自己知识面时，要注意与社会对空间信息科学与技术人才需要的方向相结合。二、怎样去学“地理信息系统”这门课？参考教材：吴信才，地理信息系统原理与方法（第三版），电子工业出版社，2009.陆守一，地理信息系统，高等教育出版社，2004陈健飞译，地理信息系统导论，科学出版社，2003陈述彭，地理信息系统导论，科学出版社，2002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实验教程，科学出版社，2006《地理信息系统》课程主要参考书参考资料参考书：《地理信息系统教程》，武汉大学出版社，胡鹏等著地理信息系统（上卷）——原理与技术（第二版）/GeographicalInformationSystems,Volume1,PrinciplesandTechnicalIssues,SecondEdition,MichaelF.Goodchild等地理信息系统（下卷）——管理与应用（第二版）/GeographicalInformationSystems,Volume2,ManagementIssuesandApplications,SecondEdition,MichaelF.Goodchild等参考网站/(地理信息系统论坛)/(3S视讯传媒)/(GIS帝国)/(ESRI公司)/(美国国家地理数据中心)/（地理信息及分析中心）/（国家基础地理信息中心）（中国地球系统科学数据共享网）相关学术期刊InternationalJournalofGeographicalInformationScience(国际地理信息系统杂志)InternationalJournalofRemoteSensingComputersandGeosciencesTransactionsinGISGeoInformatica测绘学报武汉大学学报（信息科学版）测绘通报相关会议COSIT（ConferenceonSpatialInformationTheory）（空间信息理论会议）计算机科学、认知科学、心理学、机器人科学领域的学者会聚讨论空间信息理论，每两年一次分别在欧洲、北美举行；是公认的GI理论研究的最高权威会议

ACM-GIS（计算机协会ACM关于GIS的学术讨论会）SDH(SpatialDatabaseHandel)（空间数据处理会议）SSD/SSTD（大型时空数据库学术会议）ISPRS（国际摄影测量与遥感）

GIS原理与方法1绪论2空间数据结构3

地理信息系统的地理数学基础4地理信息系统数据输入5地理信息系统的数据处理6空间数据管理9空间分析10数字高程模型14地理信息系统的发展趋势

三、在“地理信息系统”这门课中，我们将学到什么？教学大纲（仅供参考）总学时：56；周学时：4；其中：理论40学时，实验16学时考核方式课堂表现（出勤、课堂作业）课后作业考试（闭卷）成绩评定：30%平时+70%考试课堂基本要求：无故旷课三次以上取消考试资格保持课堂安静，禁止交头接耳、打电话禁止玩手机GIS—GeographicInformationSystem地理信息系统GIS=G+I+S昌平区地质图数据、图件密集基于图件决策GIS与石油GIS与石油地质制图GISBasedBasinMonitorinIHSGIS平台地球化学测井地质地球物理岩石物理资源管理油井管理管道管理管道保护区划定作业区块管理地震测线布置地震测线布置远程数据可视化SourceReservoirSealCrapMigrationPreservationThefinalriskanalysis采油井的三维表达GoogleEarth两个实例分析1.大学物理实验按照实验步骤采集数据数据处理及分析数据画图报告输出公园选址辅助决策1.地理信息系统的概念

公园选址辅助决策郊游公园具体位置的选择需要满足一定的要求：

1）依山傍水，地形有一定起伏，必须靠近天然的小河流；

2）交通方便，但周围环境较安静，公园距公路的距离最远不得超过1.25km，最近不得小于0.25km；

3）空气新鲜，有一定的植被覆盖率；

4）等等其它条件；公园选址辅助决策总结：数据获取数据管理数据处理和分析方案输出地理信息系统是解决空间问题的有效的辅助决策支持工具。目前，地理信息系统还不能完全代替最终决策者。第一章－地理信息系统概述本章介绍了地理信息系统的一些最基本的、但又是非常重要的概念，包括信息、数据、信息系统、空间数据、空间信息和地理信息系统。有些概念，如空间信息和空间数据，还将得到进一步的阐述，实际上，空间数据也是本书中描述GIS功能的核心。GIS既是一项技术，也是一门学科，本章也介绍了它的主要研究内容以及与其它学科，如地理学、地图学、遥感等的关系。本章同时介绍了GIS的组成、分类、功能、发展历史和展望，这些将在后面的章节中更为详尽地被描述。

数据是指某一目标定性、定量描述的原始资料。指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、符号、声音、图像等符号。数据是对客观现象的表示，数据本身并没有意义。数据的格式往往和具体的计算机系统有关，随载荷它的物理设备的形式而改变。1、数据

数据的特点：

数据格式依赖计算机系统，可以进行转换，是用以载荷信息的物理符号，本身并无意义。第一节GIS基本概念

一、数据与信息一、数据与信息2、信息：用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理和决策的依据。第一节GIS基本概念

信息的特点：客观性适用性共享性传输性1.地理信息系统的概念

1.1信息、数据、地理信息与地理数据1）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：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：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：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，这为信息的并发应用提供可能性。1.地理信息系统的概念

1.1信息、数据、地理信息与地理数据可以把数据比作原材料，而信息是对原材料处理的结果。如同一个木匠，在一些工具的帮助下，可以把木材做成有用的家具。同样，计算机专业人员应用计算机的硬件和软件把原始数据转换成信息。1.地理信息系统的概念

1.1信息、数据、地理信息与地理数据(三)两者关系

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，信息是数据的内涵，是形与质的关系。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(1)信息与数据是不可分离的；(2)信息是内涵，数据是载体；(3)数据的形式多样，但其中包含的信息内容不变；(4)信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开信息系统的各个组成和阶段而独立存在；而数据的格式往往与计算机系统有关，并随载荷它的物理设备的形式而改变；(5)数据是原始事实，而信息是数据处理的结果；(6)不同知识、经验的人，对于同一数据的理解，可得到不同信息。3.信息与数据的联系与区别第一节GIS基本概念

一、数据与信息数据是信息的表达、载体；信息是数据的内涵，数据只有对实体行为产生影响才成为信息。信息与数据的关系1.地理信息系统的概念

1.1信息、数据、地理信息与地理数据（五）地理数据定义：地理特征和现象间关系的符号化描述空间位置属性特征时态特征地理信息：是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。地理信息是指与研究对象的空间地理分布有关的信息,它表示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图、文、声、像等的总称。4地理信息与GIS第一节GIS基本概念

地图是将地理环境诸要素按照一定的数学法则，运用符号系统并经过制图综合缩绘于平面上的图形，以传递各种自然和社会现象的数量与质量的空间分布和联系以及随时间的发展变化。A、空间性

—地理信息与空间位置有关。2）地理信息的特点：2）地理信息的特点：B、多维结构—指在同一位置上可有多种专题的信息结构。地形信息钻孔信息地层信息2）地理信息的特点：C、时相特征—

地理信息随时间动态变化。天池建设前后对比1992年昌平卫星影像2、地学信息

与人类居住的地球有关的信息。地理信息的信息源是地球表面的岩石圈、水圈、大气圈和人类活动等；地学信息所表示的信息范围更广泛，不仅来自地表，还包括地下、大气层甚至宇宙空间。二、地理信息与地学信息三、信息系统和地理信息系统1、信息系统(InformationSystem,IS)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。它能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，具有采集、管理、分析和表达数据的能力。主要由计算机硬件软件数据用户四大要素组成。1.地理信息系统的概念

1.2信息系统(InformationSystem)及其类型1.地理信息系统的概念

1.2信息系统(InformationSystem)及其类型(二)信息系统的类型信息的需要完全取决于管理的层次，一般在组织中将信息系统分成三个管理层次：操作层（底层）、战术层（中间层）和战略层（顶层）。

1.地理信息系统的概念

1.2信息系统(InformationSystem)及其类型1）事物处理系统（TransactionProcessSystem，TPS）主要用以支持操作层人员的日常活动。它主要负责处理日常事务。2）管理信息系统（ManagementInformationSystem，MIS）需要包含组织中的事务处理系统，并提供了内部综合形式的数据，以及外部组织的一般范围和大范围的数据。1.地理信息系统的概念

1.2信息系统(InformationSystem)及其类型3）决策支持系统（DecisionSupportSystem，DSS）能从管理信息系统中获得信息，帮助管理者制定好的决策。该系统是一组处理数据和进行推测的分析程序，用以支持管理者制定决策。4）人工智能和专家系统（ExpertSystem,ES）是能模仿人工决策处理过程的基于计算机的信息系统。专家系统扩大了计算机的应用范围，使其从传统的资料处理领域发展到智能推理上来。MIS能提供信息帮助制定决策，DSS能帮助改善决策的质量，专家系统应用智能推理制作决策并解释理由。专家系统知识库推理机解释系统用户接口知识获取什么是地理信息系统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

GIS的发展英文名称：GeographicInformationSystem，简称GIS

由于研究和应用领域的不同，人们对地理信息系统的定义仍存在分歧。一般可分为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的相关功能对数据集进行操作和运算，就可以得到新的地图。第一节GIS基本概念

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、操作的重要性。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的重要性。实际上，GIS空间分析功能是它与CAD、MIS系统的主要区别之一，也是GIS理论和技术方法发展的动力。

定义：

GIS是由计算机硬软件、地理数据和用户组成，通过对地理数据的采集，输入、存储、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、管理决策等应用服务的计算机系统。第一节GIS基本概念

其他参考定义……2.地理信息系统及其类型

2.1地理信息系统不同领域、不同专业对GIS的理解不同，目前没有完全统一的被普遍接受的定义：1)Goodchild把GIS定义为“采集、存贮、管理、分析和显示有关地理现象信息的综合系统”。2)俄罗斯学者也把GIS定义为“一种解决各种复杂的地理相关问题，以及具有内部联系的工具集合”。3)美国国家地理信息与分析中心给出的定义：“GIS为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统”。4)英国教育部认为：“GIS是一种获取、存储、检索、操作、分析和显示地球空间数据的计算机系统”。三、信息系统和地理信息系统地理信息系统是以地理空间数据为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、模拟、分析和显示的空间数据库管理系统。2、地理信息系统空间数据和属性数据的联合体GISGIS地理信息系统（GIS）是什么？空间数据属性数据2.地理信息系统及其类型

2.1地理信息系统地理信息系统术语（GIS）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）2.地理信息系统及其类型

2.1地理信息系统GIS中“S”含义的演变：System：系统（技术）技术层面，强调对地理数据的管理和分析Science：科学（GIScience）广义上的地理信息系统，一个科学体系Service：服务（GISservice）从技术型研究型向服务层面转移本课程将地理信息系统限制在技术层面，从系统的角度进行GIS基本理论和技术方法的阐述。1.地理信息系统的概念

1.2信息系统(InformationSystem)及其类型2.地理信息系统及其类型

2.1地理信息系统(二)地理信息系统和4M对于地理学家、城市规划人员、资源管理者等使用地理信息的人们而言，他们观察并量测（Measure）环境参数，并制作地图（Map）描述了地球的特征；他们监测（Monitor）周围环境的变化，对影响环境的过程和活动建立模型（Model）。这四项活动（4M），通过应用GIS技术，都可以得到改善和提高。GIS定义—概念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GIS定义—对GIS的理解GIS的物理外壳是计算机化的技术系统数据采集系统、数据管理系统、数据处理和分析系统、可视化表达与输出系统等组成，影响着GIS硬件平台、系统效率和功能、数据处理方式和产品类型。GIS的操作对象是空间数据地理数据—属性数据、几何数据、时间数据。GIS对空间数据的管理好操作，是GIS区别于其它信息系统的根本标志，也是技术难点之一。GIS定义—对GIS的理解（续）GIS的技术优势在于它的空间分析能力

GIS独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形处理和表达、空间模拟和空间决策支持等，可产生常规方法难以获得的重要信息，这是GIS的重要贡献。GIS与地理学、测绘学联系紧密地理学是GIS的理论依托，为GIS提供有关空间分析的基本观点和方法。测绘学为GIS提供各种定位数据，其理论和算法可直接用于空间数据的变换和处理。

GIS引入地学界，如同Fortran语言引入计算机科学界一样重要。

美国学者K.I.兰菲尔

GIS定义—GIS在信息系统中的位置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5.地理信息系统的研究内容

5.1研究内容地理信息系统是在地理学研究和生产实践的需求中产生，地理信息系统的应用使技术系统不断完善，并逐渐发展了地理信息系统的理论；理论研究又指导开发新一代高效地理信息系统，并不断拓宽其应用领域，加深应用的深度；地理信息系统的应用，又对理论研究和技术方法提出了更高的要求。

5.地理信息系统的研究内容

5.1研究内容地理信息系统工具应用方法技术系统基本理论地理信息系统用户界面等空间数据管理概念、定义、内涵理论体系构成、特点、功能、任务发展历史与发展方向硬件配置数据结构地学专家系统专题分析模型输入、输出系统应用系统设计数据采集与校验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GIS基本内容（续）计算机软件、硬件空间数据获取空间数据表达与数据结构空间数据处理空间数据管理空间数据分析空间数据的显示与可视化GIS应用GIS项目管理、开发、质量保证与标准化GIS教育与培训GIS的组成—概论系统软件系统硬件空间数据GIS用户GIS的组成—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GIS的组成—硬件—应用模式单机模式：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GIS的组成—硬件—应用模式局域网模式：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nGIS的组成—硬件—应用模式广域网模式：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InternetGIS的组成—软件结构操作系统（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GISGIS的组成—软件—系统软件

系统软件主要是计算机的操作系统以及各种标准外设的驱动软件，目前流行的有DOS、Windows98/Nnt/2000/XP、UNIX等。系统软件关系到GIS软件和开发语言使用的有效性，是GIS软硬件环境的重要组成部分。GIS的组成—软件—基础软件数据库软件用来管理空间数据，包括图形数据和属性数据。流行数据库软件主要有Oracle、Sybase、Informix、DB2、SQLServer、Ingress等。目前GIS软件中采用商用数据库管理属性数据，一个有发展前景的模型是面向对象数据模型，可实现图形和属性数据的联合管理。Oracle、Informix、Ingress等关系数据库管理软件都相继增加了空间数据类型。而ESRI公司的SDE（SpatialDatabaseEngine）也是基于关系数据库的空间数据管理平台。图形平台某些GIS软件中图形处理平台。如AutoDesk公司开发的基于AutoCAD的AutoMapGIS软件、Intergraph公司的基于MicroStation的MGEGIS软件GIS的组成—软件—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GISGIS的组成—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GIS的组成—管理人员GIS咨询管理信息管理数据整理GIS的开发是以人为本的系统工程。业务素质与专业知识是GIS工程及应用成功的关键。不但对GIS的技术和功能有足够的了解，而且要具备组织管理管理的能力。技术培训、硬件维护与更新、系统升级、数据更新、文档管理、数据共享建设等。GIS的功能—基本功能（核心问题）位置（Locations）条件（Conditions）趋势（Trends）模式（Patterns）模型（Models）GIS的功能—基本功能—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—基本功能—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—基本功能—趋势地理对象随时间的变化例：人口变化趋势GIS的功能—基本功能—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—基本功能—模型解决问题方案基于模型的例：公园选址GIS的功能—基本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3.地理信息系统的功能概述

一、数据采集与编辑地理信息系统的数据通常抽象为不同的专题或层GIS的功能—基本功能实现数据获取GIS的功能—功能实现编辑变换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3.地理信息系统的功能概述

二、数据处理和变换数据处理的任务和操作内容有：1)数据变换：指对数据从一种数学状态转换为另一种数学状态，包括投影变换、辐射纠正、比例尺缩放、误差改正和处理等；2)数据重构：指对数据从一种几何形态转换为另一种几何形态，包括数据拼接、数据截取、数据压缩、结构转换等；3)数据抽取：指对数据从全集合到子集的条件提取，包括类型选择、窗口提取、布尔提取和空间内插等。3.地理信息系统的功能概述

三、数据存储与管理这是建立地理信息系统数据库的关键步骤，涉及到空间数据和属性数据的组织。空间数据模型：栅格模型、矢量模型或栅格/矢量混合模型空间数据管理模式：空间数据与属性数据一体化存储数据库技术：空间索引GIS的功能—功能实现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3.地理信息系统的功能概述

三、数据存储与管理StatesRoadsCapitalsRiversLakes数据分层管理3.地理信息系统的功能概述

三、数据存储与管理空间和属性数据的关联GIS的功能—功能实现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3.地理信息系统的功能概述

四、空间查询和分析1)空间查询：空间查询是GIS最基本的功能，包括已知属性查图形，已知图形查属性及多种条件的综合查询；3.地理信息系统的功能概述

四、空间查询和分析2)拓扑叠加：通过将同一地区两个不同图层的特征相叠加，建立新的空间特征，易于进行多条件的查询检索、地图裁剪、地图更新和应用模型分析等；3.地理信息系统的功能概述

四、空间查询和分析3)缓冲区建立：它是研究根据数据库的点、线、面实体，自动建立各种类型要素的缓冲多边形，用以确定不同地理要素的空间接近度或邻近性。3.地理信息系统的功能概述

四、空间查询和分析4)网络分析：以运筹学中的网络模型为基础。如在城市各街道区建立图书馆、医院等公共设施，希望各居民住家能到这些设施的路途最短，而在建立消防站、救护车站时，需要路途最短，花费时间最少等。3.地理信息系统的功能概述

四、空间查询和分析5)数字地形分析：GIS提供了构造数字高程模型及有关地形分析的功能模块，包括坡度、坡向、地表粗糙度、山谷线、山脊线、日照强度、库容量、表面积、立体图、剖面图和通视分析等GIS的功能—功能实现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

一、基本功能－空间查询和分析数据显示与输出GIS的功能—功能实现用户界面GIS的功能—功能实现二次开发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；GIS应用实例——512地震GIS应用实例——512地震estimatedpopulationexposuresof1,500atintensityIXorgreaterand5,700atintensityVIII,resultingin41deaths.Additionally,amagnitude7.3struckthisregionin1933killing6,800people.Recentearthquakesinthisareahavealsotriggeredlandslidehazardsthathavecontributedtolosses.Usersshouldconsiderthepreliminarynatureofthisinformationandcheckforupdatesasadditionaldatabecomesavailable.GIS应用实例——512地震GIS应用实例——2008雪灾GIS应用实例——北京市公路可视化管理信息系统GIS应用实例——北京市公路可视化管理信息系统GIS应用实例——ArcGIS三维可视化GIS应用实例——巴西电信基站负荷信息查询GIS应用实例——洛杉矶公共卫生资源管理系统GIS应用实例——长江航运信息网络工程业务GIS系统GIS应用实例——SARS疫情图GIS应用实例——疾病态势统计和情形模拟GIS应用实例——飓风灾害应急处置GIS应用实例——突发事件应急标绘系统GIS应用实例——国土资源管理信息系统GIS应用实例——洪水易损性分析GIS应用实例——环境空气质量评价NO2浓度分布图京杭大运河管理系统空气污染事故模型分析沙漠化预警预测分析危险源和危险化学品的管理可视化污染分析评价污染源泄漏一体化地籍信息系统城市土地利用信息系统铁路地理信息系统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GIS考古学人文地理学公共管理社会学流行病学健康护理规划森林学土壤科学地貌学环境科学地质学生态学水文学气象学公共信息查询矿产开发设施维护产业/商业市场旅游业资产管理计算机科学制图学可视化符号学测量遥感照相测量法数学数据库计算机图形学统计学地理统计学人工智能认知科学社会－经济测量地形测量环境测量GIS特征GIS与CAD、CAMGIS与数据库管理系统（DBMS）GIS与管理信息系统（MIS）GIS与遥感信息处理系统（RS）GIS与机助制图系统、地图数据库GIS特征（续）GIS与CAD、CAM：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；GIS特征（续）GIS与MIS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特征（续）GIS与RS处理系统遥感数据是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。GIS特征（续）GIS与机助制图系统、地图数据库GIS的主要技术基础强调空间数据的处理、显示与表达空