地理信息系统课件

地理信息系统课件第1页/共91页《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和地理信息系统产品输出等为课程的中心内容。第2页/共91页《地理信息系统》课程特点GIS是一门典型的交叉性学科要掌握相关学科的知识。GIS是一门实践性很强的学科要重视技能训练，重点掌握ArcInfo等基础GIS软件的操作和使用GIS是一门迅速发展中的学科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。第3页/共91页《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。第4页/共91页1.陆守一，地理信息系统，高等教育出版社，20042.陈健飞译，地理信息系统导论，科学出版社，20033.陈述彭，地理信息系统导论，科学出版社，20024.吴信才，地理信息系统设计与实现，电子工业出版社，20005.龚健雅，地理信息系统基础，科学出版社,19986.张超，地理信息系统，高等教育出版社，19957.邬伦，地理信息系统教程，北京大学出版社，1994《地理信息系统》课程主要参考书第5页/共91页第一节GIS的基本概念第二节GIS的基本构成第三节GIS的功能第四节GIS研究内容第五节GIS与相关学科第六节GIS发展透视本章重点：地理信息系统的定义、构成及功能。第一章导论

第6页/共91页在电子地图中查找1.赣州火车站2.赣南师院第7页/共91页第8页/共91页第9页/共91页查询：赣州火车站到赣南师院的路线第10页/共91页第11页/共91页

数据：指某一目标定性、定量描述的原始资料。数字、文字、符号、图形、图像以及它们能够转换成的数据都是数据。

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、数据与信息第12页/共91页

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。一、数据与信息第13页/共91页一、数据与信息第14页/共91页二、地理信息与GIS第15页/共91页二、地理信息与GIS第16页/共91页三、地理信息系统第17页/共91页三、地理信息系统第18页/共91页用户界面系统和数据库管理数据输入和数据库建立空间数据处理和分析产品生成和输出GIS概念框架三、地理信息系统第19页/共91页第20页/共91页第21页/共91页第22页/共91页第23页/共91页四、地理信息系统分类第24页/共91页第二节GIS基本构成第25页/共91页模型：解决问题的方案，是与其他专业相联系的纽带第26页/共91页第27页/共91页第28页/共91页第29页/共91页第30页/共91页第31页/共91页第32页/共91页第33页/共91页(五)应用模型第34页/共91页(五)应用模型第35页/共91页第三节第36页/共91页

第37页/共91页第38页/共91页第39页/共91页第40页/共91页第41页/共91页第42页/共91页第43页/共91页第44页/共91页第45页/共91页第46页/共91页第47页/共91页第48页/共91页地理信息系统四GIS研究内容

GIS基本理论GIS技术问题GIS应用方法概念、定义、内涵理论体系、特点、功能、任务发展历史、发展方向硬件配置，数据结构GIS工具，输入输出系统空间数据库管理系统，用户界面应用系统设计，专题分析模型数据采集与校验地学专家系统第49页/共91页序号研究方向1空间数据库的准确性研究2空间关系语言研究，海量空间数据库的结构体系研究3空间数据的多种表达方式研究4GIS空间分析研究，空间数据的可视化研究，空间决策支持系统5地理信息数据共享研究，GIS互操作研究6GIS中时空关系研究7遥感和GIS的集成研究8地图制图的规范化研究9法律、信息政策和空间数据库关系研究GIS研究方向第50页/共91页地理学遥感技术地图学GIS计算机科学计算机图形学软件工程数据库技术专家系统CADGIS与相关学科与技术五GIS与相关学科第51页/共91页

地理学是一门研究人类生存空间的学科，为GIS提供了一些空间分析的方法和观点，成为GIS的理论依托。（1）研究基础和手段

地理学研究中的空间分析理论为GIS提供了有关空间分析的基本方法，成为地理信息系统的基础理论依托；地理信息系统的发展也为地理问题的解决提供了全新的技术手段。（2）数据处理用地学处理方法得到的数据是GIS的数据源；GIS内部数据处理(分析)功能是地理学研究的主要技术方法。（一）地理学第52页/共91页

地理信息系统脱胎于地图，地图学理论与方法对地理信息系统的发展有着重要的影响。计算机制图为地图特征的数字表达、操作和显示提供了一系列方法，为地理信息系统的图形输出提供技术支持。地图也是GIS的重要数据源。地图是GIS发展的根源之一。地图强调数据载体、符号化；GIS则注重于信息分析。（二）地图学第53页/共91页

为地理空间信息的表达、存储、处理、分析和应用提供了有利的工具。数据库技术提供数据的管理、更新、查询和维护功能；计算机图形学提供算法基础；CAD对于辅助设计提供支持；软件工程对于GIS的系统设计提供科学的方法;网络技术为GIS发展成为社会信息设施的重要组成部分奠定了基础。（三）计算机科学第54页/共91页遥感作为空间数据采集手段，已成为GIS的主要信息源和更新途径。大地测量为GIS提供了精确定位的控制信息，特别是GPS技术可快速、廉价地获取地表特征的数字位置信息，更具发展潜力。航空航天数字立体摄影测量技术是GIS主要的地形数据来源。（三）遥感、摄影测量第55页/共91页从古代文明到现代社会，地理工作者、测绘工作者、航海家都致力于空间数据的收集整理，制图工作者则以地图形式表示这些数据。地图作为空间数据的载体长期为航海、军事以及现代经济建设服务。20世纪60年代初，麻省理工学院首次提出计算机图形学，在此基础上出现了计算机数字地图；计算机技术开始用于地图量算、分析和制作。20世纪60年代中期，由于计算机技术在自然资源、环境数据处理中的应用迅速发展，致使计算机辅助制图和空间分析等领域得到极大的发展。最终导致地理信息系统技术的产生。一、GIS发展的科学背景六GIS的发展透视第56页/共91页60年代开拓期

1963年，加拿大测量学家P．F．Tomlinson首先提出了“地理信息系统”这一术语，并建立了世界上第一个实用的地理信息系统—加拿大地理信息系统(CGIS)；美国的DuaneF．Marble，在美国西北大学研究大规模城市交通，并提出建立GIS软件系统的思想；许多有关的组织和机构纷纷建立。第六节GIS的发展透视二、GIS的发展阶段第57页/共91页70年代为GIS巩固发展期

20世纪70年代，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。

1972年出版了地理信息系统方面的第一本专著《地理数据处理》；许多大学培养GIS人才，创建了地理信息系统实验室。

这一时期，世界上发展了许多具有一定功能的地理信息系统，大约有80多种，著名的ARC/INFO即是该时期的产品；出现了大量的数据库，但这些系统的分析功能和60年代相比，并没有得到很大的扩充，而且数据库的容量一般都比较小，因此说70年代为GIS巩固阶段。

二、GIS的发展阶段第58页/共91页80年代为GIS技术大发展时期

20世纪80年代，计算机的迅速发展和普及，地理信息系统也逐步走向成熟。这一时期GIS注重于空间决策支持分析，并在资源管理、环境规划、商业服务等领域得到的广泛应用。

许多国家制定了本国GIS发展规划，启动了若干科研项目。

建立了一些政府性、学术性机构。我国于1985年成立了资源与环境信息系统国家重点实验室。

软件制造商开始出现，商业化的实用地理信息系统软件陆续进入市场。二、GIS的发展阶段第59页/共91页90年代为GIS的用户时代

20世纪90年代，由于计算机的软硬件均得到飞速发展，网络已进入千家万户，导致地理信息系统应用的扩大与深化。GIS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受GIS影响而改变现有机构的运行方式、设置等；社会对GIS的认识普遍提高，需求大副度增加。如美国将GIS列入“信息高速公路”计划中，美国副总统科尔提出的“数字地球”战略也包括地理信息系统；我国的“三金工程”（金卡、金桥、金网）中也包含GIS。二、GIS的发展阶段第60页/共91页

我国GIS的发展状况第一阶段：从1978年到1980年为准备阶段，主要进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。第二阶段：从1980年到1985年为起步阶段。这一阶段主要是对地理信息系统进行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。从1984年开始，国家测绘局测绘科学研究所着手组建中国国土基础信息系统；1985国家资源与环境信息系统实验室成立；第61页/共91页第三阶段：从1985年到1995年为发展阶段。GIS研究作为政府行为被列入国家攻关计划，并开始了有计划、有组织、有目标的科学研究。如“七五”国家攻关项目“三北防护林遥感调查”、“黄土高原遥感调查”等都开展了地理信息系统在资源管理方面的研究。

“八五”期间国家攻关项目包括“重大自然灾害监测与评估系统”、“重点产粮区主要农作物估产”、“国家基础地理信息系统建设”。第四阶段：

1995年至今为我国GIS产业化阶段。强调GIS的实用化、集成化和工程化，力图使GIS从发展阶段走向实用化和生产化。

我国GIS的发展状况第62页/共91页1、3S集成技术

GIS、RS、GPS无缝集成技术，使其具有更广阔的应用前景。2、网络GIS更加流行万维网的发展给GIS数据在更大范围内的发布、出版、获取和查询提供了有效可行的途径。3、三维GIS更富有吸引力DEM地形数据和地面正射影像纹理叠加在一起，形成三维的虚拟地形景观模型。在虚拟地形景观模型之上将地面建筑物竖起来，形成城市三维GIS真三维GIS。他不仅表达三维物体，也表达物体的内部三地理信息系统发展趋势第63页/共91页4.组件GIS进一步发展

GIS软件大多数都已经过渡到基于组件的体系结构，一般都采用COD/DCOM技术。组件体系结构为GIS软件工程化开发提供了强有力的保障，也为用户的二次开发提供了良好的接口。组件接口是二进制接口，它可以跨语言平台调用，即用C++开发的COM组件可以用VB，VC或Delphi语言调用。5.移动GIS将会更加推广

移动GIS系统主要由移动通信、地理信息系统、定位系统和移动终端4个部分组成。其特点包括：移动性、动态（实时）性。三地理信息系统发展趋势第64页/共91页四、GIS主要商品化软件第65页/共91页第66页/共91页第67页/共91页第68页/共91页第69页/共9