土地信息系统第一章绪论课件

第一章绪论问题1.这门课的主要内容是什么？2.通过这门课能学到什么？3.这门课有什么用？4.以理论为主，还是以实践为主?5.是不是学会计算机制图就达到了目的？6.怎么样学好这门课时代特征人类社会进入二十世纪中后期以来，人类文明进入一个信息社会的阶段。今天的信息技术正伴随着全球因特网技术的发展以前所未有的速度深入到世界各地的各行各业。为了推进信息社会的迅速发展，美国原总统克林顿1993年提出了信息高速公路的概念，并签署法令，建立全美的信息高速公路。江泽民同志在接见出席中国科学院第九次院士大会时的讲话时讲到：“……当今世界，以信息技术为主要标志的科技进步日新月异。前几年提出了‘信息高速公路’，随后又提出‘知识经济’，最近美国副总统戈尔又提出了‘数字地球’的概念。世界各国都在抓紧制定面向新世纪的发展战略，争先抢占科技、产业和经济的制高点。面对这个态势，我们必须顺应潮流，乘势而上。……”时代特征总之世界已进入信息时代，世界各国特别是发达国家，都把发展信息产业、建设信息高速公路和培养信息建设人才作为重要的发展战略。当前社会各方面对地理信息的需求日益增长，对地理信息的内容、提供地理信息服务的方式和地理信息人才等方面的需求不断提高。地理信息系统（GIS）对于地理信息系统（GIS，GeographicInformationSystem）作为一个专门的科学术语最早出现于1968年，是由加拿大测量学家R.F.Tomlinson提出的。《遥感大辞典》：地理信息系统是在计算机软件、硬件支持下，把各种地理信息，按空间分布或地理坐标，以一定格式输入、存储、查询、检索、显示和综合分析应用的技术系统。空间定位(GPS)技术GPS用户使用适当的接收机下载卫星信号码及载波相位并提取传播的消息。将下载接收到的卫星信息码与接收机产生的复制码匹配比较，便可确定接收机至卫星的距离。如果计算出4颗或更多卫星到接收机的距离，再与卫星位置相结合，便可确定GPS接收机天线所在的3维地心坐标(WGS84为标准的椭球面坐标)。遥感(RS)技术

遥感(Remotesensing)的含义是在远离目标，与目标不直接接触的情况下，判定、量测并分析目标的性质。当前遥感技术正在不断发展并将进入新阶段，这主要表现在它的多传感器、高分辨率和多时相特性3个方面。三S技术之间的关系

遥感作为空间数据采集手段，已成为地理信息系统的主要信息源与数据更新途径。全球定位系统(GPS)为地理信息系统提供了精确定位的控制信息。总之，RS和GPS是GIS的主要数据源与更新手段，同时，地理信息系统的应用又进一步支持遥感信息的综合开发与利用。第一节基本概念信息和数据信息（information）：用数字、文字、符号、图像、图形、语言、声音等介质来表示事件、事物和现象等的内容、数量或特征。信息的本质是事件、事物或物质特征的表征。数据（data）：是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号。数字、文字、符号、图形、声音、影像等都是数据。信息是数据的内涵，数据是信息的表达。地理信息和土地信息地理信息：指与所研究对象的空间地理分布有关的信息，它表示地表物体及环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律。地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特征（简称属性）及时域特征三部分。地理信息和土地信息土地信息：土地信息（Landinformation）是指与土地相关的信息。它表示一定区域空间内各种土地要素的数量、质量、分布特征、联系和规律。土地信息包括资源环境信息、服务设施信息、地籍管理和土地利用信息以及与之相关的社会经济信息、这些信息既有空间定位意义，又有资源权属，经济属性的意义。系统和信息系统信息系统是指能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统。信息系统的四大功能为：数据采集、管理、分析和表达，更简单地说，信息系统是基于数据库的问答系统。系统和信息系统信息系统是由系统工程理论结合计算机技术而形成并逐步完善起来的。通常可以划分为非空间信息系统和空间信息系统两大类。从计算机科学角度看，信息系统是由计算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成的问答系统，智能化的系统还包括知识。MIS、GIS和LIS管理信息系统是信息系统中的一个主要领域。管理信息系统的特点是系统自动模拟管理工作对象的工作流程，在每一个环节将有关的法规制度贯彻其中，协助管理工作人员完成信息数据存储、检索、统计、评估、判定以及决策等工作，管理信息系统是以数据、计算机软硬件以及管理工作人员三位一体，构成一个大系统，完成某一个方面的管理任务。MIS、GIS和LIS从产生和发展过程看，G1S是应社会对信息管理的需要而产生的。从学术上，人们对G1S有以下三种观点：地图观、数据库观和空间分析观。从学科角度定义，G1S属于技术学科，它主要涉及地理学、测量学、制图学、摄影测量与遥感、计算机科学。MIS、GIS和LIS土地信息系统是采集、存储、管理、分析和描述土地资源和土地资产信息的一种综合性的空间信息系统。土地信息系统，是管理信息系统中的一个分支。它是以土地资源与资产管理为工作对象的计算机信息系统。LIS是GIS的一个分支，它的空间分析部分只是地理信息系统一小部分的功能模块，但是它带有更多的管理信息系统的特点，强调土地管理工作的需要，按照工作的实际流程、土地管理要求和数据、表册、图件的格式安排功能模块。因而不少人将地理信息系统作为空间数据处理的软件平台，在此基础上做二次开发，又将大型数据库管理系统作为空间数据与属性数据一体化管理的另一支持软件，按照土地管理的模式与要求，开发研制成土地信息系统。第二节LIS与GIS国内外发展状况第二节国外发展历程世界上第一台电子管计算机出现在本世纪40年代中期，当时就有人将房地产数据存入计算机，使用计算机存储与计算房地产数据量不大的数据。这就是地籍数据库的雏型。50年代后期，数字化仪与绘图机应运而生，这两种计算机外围设备极大地开拓了计算机在地学领域的应用，数字地图的概念在这一时间产生。国外发展历程在系统软件方面，完全面向数据管理的数据库管理系统（DBMS）通过操作系统（OS、DOS）管理数据，系统软件工具和应用软件工具得到研制，数据处理开始和数据模型、模拟等决策工具结合。这时地理／土地信息系统向两个方向发展：一是向高度综合。另一个发展方向是小型功能专一。国外发展历程90年代微型计算机获得了很大发展。90年代中期操作系统出现了视窗95即，在这一操作系统管理下内存的作用效率得到很大提高，用户界面得到很大改进，编程环境有显著地改善。这时的GIS由项目型向管理型转变，系统软件深入到政府管理部门与企事业单位。GIS软件开始成为一个开发平台，系统允许用户做二次开发，系统向深一层次的应用发展。国外发展历程从90年代中后期开始，计算机网络技术、卫星遥感技术获得巨大发展，分布式的海量数据存储与管理技术取得突破性进展，1m、5m几何分辨率的遥感卫星也已投入商业化运行，差分式的全球定位技术（DGPS），其定位精度达到厘米级。国外发展历程在这些信息高新技术的驱动与支持下，美国政府以官方名义提出了“数字地球”（DigitalEarth）概念，即建立一个可以嵌入海量地理数据的、多分辨率的真实地球三维表示的数据集。这一概念一提出，引起了各国政府、科学界和企业界的巨大反响，一个新的科学技术与地学、农学、经济学等科学领域相综合的国际性的研究浪潮立即兴起。我国GIS与LIS的发展历程1.准备阶段。70年代初，我国开始了探讨计算机在地图制作和遥感领域的应用。试验阶段。80年代随着微型计算机的问世和推广，软件技术的发展和我国对“信息革命”的热烈响应，地理／土地信息系统这一新技术正式作为实体，在我国进入全面试验阶段。我国GIS与LIS的发展历程应用普及阶段。80年代后期到90年代，GIS/LIS得到了很大的发展。1986年原国家土地管理局成立以后不久，就着手进行土地信息系统建设，不少土地管理部门特别是东南沿海、新疆、东北等地行动迅速，土地管理信息系统纷纷建立；我国GIS与LIS的发展历程从1996年开始，原国家科委组织专家每年一度对计算机地理／土地信息系统进行测评，一些优秀的具有我国自主版权的系统软件如中国地质大学的MAPGIS、北京大学的CITYSTAR、武汉测绘科技大学的GEOSTAR等受到专家们的好评。GIS的发展趋势集成化和智能化。图形数据与属性数据的结合；G1S与RS的结合；GIS与GPS的结合；G1S与ES（专家系统）的结合。组件化。组件式GIS不依赖于某一种开发语言，它可以嵌入通用的开发环境（如VisualBasic、VisualC++、Delphi）中实现地理信息系统功能，专业模型可以使用这些通用开发环境来实现，也可以插入其他的专业性模型分析控件。GIS的发展趋势分布式，就是指数据和程序可以不位于一个服务器上，而是分散到多个服务器上，以网络上分散分布的地理信息数据及数据库操作为研究对象的一种理论计算模型。网络化。地理信息的网络共享和面向Internet的发布成为当前地理信息系统技术发展的重要方向之一。GIS的发展趋势产业化。地理信息系统技术目前已经在世界范围内被广泛应用，在资源环境管理和规划中发挥着日益重要的作用，并成为一门新兴的信息产业。全球的地理信息系统产值（包括软件、硬件、数据和服务）已经接近100亿美元。GIS发展中存在的问题数据采集问题数据更新问题数据共享问题数据分析问题数据库管理问题LIS发展趋势遥感技术、全球定位技术与土地管理信息系统技术更加融合。土地管理信息系统高度集成化。网络化要成为土地管理信息系统一种发展趋势。土地信息面向人民大众。LIS建设亟待解决的几个问题土地信息标准化。修正、完善适应于土地信息化管理的各种技术规程。制定土地信息系统建设技术规程。培养一支高素质的土地信息技术队伍。第三节GIS的特性与应用第三节GIS与机助制图系统的区别与联系机助制图是地理信息系统的主要技术基础，它涉及GIS中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面。一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能，此外它还应具有丰富的空间分析功能。GIS与DBMS的区别与联系数据库管理系统目前一般指商用的关系数据库管理系统，如、SQLServer，FoxPro等。地理信息系统除需要功能强大的空间数据的管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能。GIS与CAD的区别与联系共同特点是二者都有坐标参考系统，都能描述和处理图形数据及其空间关系，也都能处理非图形属性数据。主要区别，CAD处理的多为规则几何图形及其组合，图形功能极强，属性功能相对较弱。而GIS处理的多为地理空间的自然目标和人工目标，图形关系复杂。GIS需要有较强的空间分析功能，图形与属性的相互操作十分频繁。此外，CAD一般仅在单幅图上操作，海量数据的图库管理的能力比GIS要弱。GIS与RS的区别与联系RS是专门用于对遥感图像数据进行分析处理的软件。它主要强调对遥感栅格数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取。遥感数据是地理信息系统的重要信息源。RS一般缺少实体的空间关系描述，难以进行某一实体的属性查询和空间关系查询以及网络分析等功能。地理信息系统的应用在区域及城市规划与管理中的应用在资源与环境调查管理中的应用在灾害监测中的应用在土地资源管理中的应用GIS主要商品化软件ARC／INFOGIS软件GENAMAPGIS软件模块化的GIS(MGE，ModularGISEnvironment)MapInfo桌面地图信息系统软件MAPTITUDEGIS软件城市之星(CityStar)GIS软件吉奥之星(GeoStar)GIS软件MAPGIS软件Arc/infoARC／INFO是美国环境系统研究所(EnvironmentalSystemsResearchInstitute，ESRI)研制的GIS软件，也是世界上应用最广的GIS软件之一。ARC／INFO提供了用于地理数据的自动输入、处理、分析和显示的强大功能。目前已成功应用到包括自然资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事九大类别的一百多个领域。ARC／INFO主要特点(1)采用地理关系数据模型；(2)提供极强的空间操作和分析功能；(3)采用模块结构，使用灵活，易于扩充；(4)提供宏命令语言和菜单方式，支持二次开发；(5)提供38种地图投影方式，能够进行不同投影之间的坐标变换；(6)具有存储和管理大量数据的能力；ARC／INFO主要特点(7)开放式结构，提供直接与多种数据库联接的接口；(8)具有良好的兼容性，能与25种不同系统的数据格式相互转换；(9)独立于硬件，支持最广泛的硬件平台；(10)提供很方便的用户界面能力；(11)广泛支持当今各种工业标准，包括操作系统、图形用户界面、商用数据库、网络协议标准、空间数据交换格式和图形输出格式。Arc/info系列产品工作站和网络版的ARC／INFOV7.X工作站和微机版的ARCView3.X版微机版的PCARC／NFO和ARCCADVll.42000年底，ESRI公司推出全新框架和用户界面的产品：ArcInfo8.0，它利用软件工程和GIS理论中最新的概念经过重新设计和构建，使用更方便，速度更快捷。ARC／INFO的基本模块ARC／INFO的主模块包括ADS、ARCEDIT、ARCPLOT、INFO、TABLES和LIBRIAN六个部分，这些模块完成图形及属性数据的输入、编辑、显示、查询、管理等GIS基本功能。ARC／INFO的扩展模块包括NETWORK、GRID、TIN、COGO等，扩展模块是满足用户特殊需求的工具，利用这些模块可增强ARC／INFO的空间分析功能，如网络分析、三维表面分析、通视分析、最优路径选择等。ARCVIEW它集空间图形、关系数据库、统计图形、空间分析、网络通讯、面向对象的程序设计于一体，图形用户界面直观。ARCVIEW以Project为基本应用单元，它由许多Document组成：Views，地图显示、信息查询、空间分析；Tables，数据库管理、电子表格；Charts，统计图形制作；Layouts，组合设计、地图制作；Scripts(Avenue)，面向对象的程序设计、调试、开发工具。GENAMAPGIS软件GENAMAP是澳大利亚GENASYSⅡ公司开发的GIS软件产品，它基于UNIX、XWINDOWS等操作系统，该软件可以在工作站和微机上运行。功能较强，具有较好的一致性、开放性和易操作性，可应用于自然资源调查和管理、地质勘测、城市规划和管理、环境监测和管理、交通管理、社会经济分析和管理等许多方面。模块化的GIS环境-MGEMGE是由美国INTERGRAPH公司开发的GIS软件，该软件的最大特点是具有很强的图形处理功能，主要用于地图制图出版的领域。MGE由三大部分组成：(1)基于矢量数据结构的软件(2)基于栅格数据结构的软件(3)图形输出软件MapInfo桌面地图信息系统MapInfo软件是由美国MapInfo公司开发的GIS软件。它是一个面向中小型用户的桌面地理信息系统。MapInfo软件充分体现了小型、灵活、简单的特点。在用户界面上，MapInfo利用Windows的功能，提供符号化的菜单和开发工具，使用户易于掌握。MapInfo是目前世界上功能全面而直观的桌面地图信息系统。MapInfo系列产品(1)二次开发工具MapBasic(2)MapInfoProserver(3)MapInfoMapX(4)MapInfoMapXtreme(5)SpatialWareMAPTITUDEGIS软件Maptitude4.0是由美国Caliper公司研制的GIS软件。其产品除了Maptitude和其开发语言GISDK以外，交通GIS、DEM三维分析模块，WebSeverMapping万维网上GIS等产品。Maptitude将地理要素的空间拓扑关系加进数据结构之中，从而对地理的空间相关分析、地图数据采集和编辑等带来方便。城市之星(CityStar)GIS软件城市之星(CityStar)GIS软件是由北京大学与三秦信息技术有限公司联合研制的系统，它是原Spaceman系统的升级换代产品，属高档微机型系统。该软件的特点是将地理信息系统(GIS)、遥感(RS)、全球定位系统(GPS)结合在一起，具有把图形、声音、图像、数据、文本模型等进行综合处理显示的功能。吉奥之星(GeoStar)GIS软件吉奥之星(GeoStar)GIS软件系统是由武汉测绘科技大学地理信息系统研究中心