石大地理信息系统课件第1章 导论

地理信息系统GeographicInformationSystemGIS课程简介一、课程特点和基本要求二、教学内容和学时分配三、考核方式与参考书目一、课程特点与基本要求1、课程特点

GIS是一门典型的交叉性学科

GIS是一门实践性很强的学科

GIS是一门迅速发展中的学科

一、课程特点与基本要求2、基本要求掌握GIS基本概念、基础理论、基本原理和方法掌握空间数据的获取、编辑掌握GIS可视化及专题图的制作学会GIS的空间分析原理与方法熟练掌握两种以上GIS软件平台的操作应用二、教学内容和学时分配教学内容共八章，由课堂讲授和上机实习两大教学环节组成，总学时为48学时，具体安排如下：课堂教学（32学时）上机实习（16学时）课堂教学（32学时）第1章导论第2章地理信息系统的数据结构★

第3章空间数据处理★

第4章地理信息系统空间数据库第5章空间分析的原理与方法★

第6章地理信息系统的应用模型第7章地理信息系统的设计与评价第8章地理信息系统产品的输出设计

上机实习（16学时）实验一：GIS软件平台工具概述实验二：ArcGIS基本操作实验三：图形配准及矢量化实验四：空间数据处理实验五：多层面叠合分析实验六：缓冲区分析实验七：网络分析实验八：三维分析三、考核方式与参考书目本课程采用的结构化考核和评分方法实验期末考试50%30%10%10%出勤平时表现参考资料吴信才编著陈述彭鲁学军周成虎编著刘湘南黄方袁勘省徐建华汤国安杨昕著相关专业网站……/地理信息系统论坛/GIS空间站/GIS动力/GIS帝国/ArcGIS家园

ESRI中国社区相关资源网站……

国家基础地理信息系统地球系统科学数据共享平台/sen-da.asp中科院资源环境科学数据中心/index.jsp国际科学数据服务平台/中国西部环境与生态科学数据中心/中国气象科学数据共享服务网/中国生态系统研究网络数据共享平台第一章导论第一节地理信息系统基本概念第二节地理信息系统的基本构成第三节地理信息系统的功能简介第四节地理信息系统的发展概况通过这一章，我们解决：什么是GIS？GIS能做些什么？GIS有哪些相关科学？GIS主流商品化软件有哪些？GIS未来有哪些发展趋势？地理信息系统GeographicInformationSystem

，GIS

关键词：地理信息系统

地理信息信息系统地理信息系统计算机技术第一节GIS基本概念一、数据与信息全球气候观测系统全球海洋观测系统全球陆地观测系统

气象环境水文海洋生态地面观测网络对地观测系统DataInformation?第一节GIS基本概念数据与信息数据是信息的表达和载体；信息是数据蕴涵的内容和含义；发现信息是当代社会发展的主要内容。480585.5,3769234483194.1,3768432485285.8,3768391484327.3,3768565483874.7,3769823483532.1,3767831483478.7,3768863信息的特点客观存在性：但常常是隐含的，有时必须通过处理才能获取；数据信息传输性：以一定的形式或格式提供给用户；共享性：不因其传播或扩散而损失。适用性：信息对决策具有重要意义；处理二、地理信息与地理信息系统地理信息与地理环境诸要素的数量、质量、分布特征、相互关联和规律等的数字、文字、图像和图形等；二、地理信息与地理信息系统地理信息特征：空间特征+属性特征+时间特征海湾氮浓度动态模拟二、地理信息与地理信息系统地理信息系统（GIS）的定义ESRI：地理信息系统是计算机硬件、软件、地理数据和人的有机组合，用来有效地获取、存储、更新、处理、分析和显示所有与地理（空间）有关的各类信息。侧重于GIS的组成和具体技术；二、地理信息与地理信息系统地理信息系统（GIS）的定义黄杏元：由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成，用以支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理（地理空间相关）问题。侧重于GIS的学科基础和实际应用；二、地理信息与地理信息系统地理信息系统（GIS）的定义张超：以地理空间数据库为基础，在计算机软、硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、分析、模拟和显示；并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策而建立起来的计算机技术系统。强调空间数据库和空间模拟；第二节GIS的基本构成系统硬件GIS由主机、外设和网络组成，用于存储、处理、传输和显示空间数据；系统软件空间数据应用模型应用人员第二节GIS的基本构成系统软件GIS由系统管理软件、数据库软件和基础GIS软件组成，用于执行GIS功能的数据采集、存储、管理、处理、分析、建模和输出等操作；系统硬件空间数据应用模型应用人员操作系统（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基础软件平台GIS应用软件用户界面GIS软件基础软件系统软件GIS第二节GIS的基本构成第二节GIS的基本构成空间数据GIS由数据库实体和数据库管理系统组成，用于空间数据的存储、管理、查询、检索和更新等；系统硬件系统软件应用模型应用人员第二节GIS的基本构成应用模型GIS由数学模型、经验模型和混合模型组成，用于解决某项特定的实际应用问题，获取经济效益和社会效益；系统硬件系统软件空间数据应用人员第二节GIS的基本构成应用人员GIS系统开发人员和GIS技术的最终用户；系统硬件系统软件空间数据应用模型GIS基本结构图硬件系统软件系统应用模型GIS用户GUI空间数据DBMS第三节GIS的功能查询分析存储显示采集输出GIS功能—数据采集PapermapsDigitaldataGPSGISDataSurvey/measureRSdata手扶跟踪数字化480585.5,3769234483194.1,3768432485285.8,3768391484327.3,3768565483874.7,3769823接收天线矢量格式实体的表示是连续坐标栅格格式使用网格来模拟实体X1,Y1X2,Y2X3,Y3X4,Y4X,YRowsColumns实体GIS功能—数据存储GIS功能—空间数据查询查找指定要素按一定条件查找一个指定的要素（人口数>300000）

Whichparcelsarewithin50feetoftheroad?WelltypeDrilledBuildingownerSmithSoiltypeSandyGIS功能—空间分析邻近叠加网络地图图表GIS功能—显示文本专题图：2010年全国各省人口三维可视化显示：中国地形地势三维可视化显示：中国多年平均降水文档影像GIS功能—输出Internet纸图GISData空间分析是GIS的核心功能数据采集与处理数据采集与处理数据处理

与变换产品制作

与显示二次开发与编辑空间

分析数据存储与管理第四节GIS的应用事故制图++选址空间度量地形分析土地管理资源分布网络分析交通建模地理建模人口统计工程设计水利分析设施管理扩散和分布分析物流分析走廊选择资源研究4.1资源管理

GIS最初就起源于资源清查，是GIS的最基本的职能，目前趋于成熟的主要应用领域包括土地资源、森林资源和矿产资源的清查、管理，土地利用规划，野生动物的保护等。GIS将各种数据和信息有机地汇集在一起，并通过统计、叠加分析等功能，按多种边界和属性条件，提供区域多种条件组合形式的资源统计和资源现状分析，从而为资源的合理开发、利用提供依据。

4.2区域和城乡规划在区域和城镇规划过程中，要处理许多不同性质和特点的问题，涉及资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金融等多要素，GIS将这些数据信息归算到城市统一系统之中，进行城市和区域多目标的开发和规划，包括城镇总体规划，城市建设用地适宜性评价，城市环境质量评价，道路交通规划，公共设施配置及城市环境动态监测等。其实现由GIS数据处理和分析算法加以保证，如空间搜索方法、多信息叠加处理和一系列的分析软件、回归分析、投入产出计算、模糊加权评价等。4.3灾害监测预防GIS和多时相的遥感数据，可有效地用于森林火灾的预测预报、洪水灾情监测和淹没损失估算，确定泄洪区内人员撤退、财产转移和救灾物资供应的最佳路线，为救灾抢险和防洪决策提供及时准确的信息;断裂带结构分析与数据提取城市预警发布城市受灾缓冲区分析受灾区域二三维互动分析受震房屋结构分析城市建筑物毁坏面积分析救护车消防车最佳路径分析受震房屋结构分析公路受灾三维可视化分析灾后城市重建规划分析4.4环境评估4.5作战指挥飞行姿态控制面向行业的系统集成服务－军事领域战役后勤指挥系统应用单位：中国人民解放军某部应用领域：后勤设备、设施管理3D系统功能：

战场三维仿真

后勤基地仿真战术打击仿真

基地信息管理

沙盘态势管理

系统特色

三维环境仿真

后勤数字管理

军标态势标绘

后勤基地仿真三维电子沙盘打击仿真后勤信息管理态势标绘遥感影像数据库100GB地形地貌数据库10GB矢量基础数据库1GB三维设备模型库5GB业务信息数据库100MB面向行业的系统集成服务－军事领域3D4.6交通运输4.7宏观决策

GIS利用地理数据库，通过一系列决策模型的构建和比较分析，可为国家宏观决策提供依据。例如利用GIS和机助制图的方法，建立环境监测系统，为三峡工程的宏观决策提供了建库前后环境变化的数量、速度和演变趋势等可靠数据。第五节GIS发展概况一、国际发展概况二、我国GIS的发展三、GIS的发展趋势5.1国际发展概况开拓阶段（20世纪60年代）：注重空间数据的地学处理1963年，加拿大测量学家R.T.Tomlinson首先提出GIS这一术语，并建立加拿大地理信息系统（CGIS）；1969年，ESRI（环境系统研究所）建立；1969年，Integraph公司建立。5.1国际发展概况巩固发展阶段（20世纪70年代）：注重空间地理信息的管理，受到政府部门、商业公司和大学的普遍重视。1978年，ERDAS成立。5.1国际发展概况大发展阶段（20世纪80年代）注重空间决策支持分析

1981年，ESRIARC/INFOGIS发布；

1985年，GPS成为可运行系统；

1986年，MapInfo建立；

1986年，SPOT卫星首次发射；

1987年，地理信息系统的国际杂志出版；

1988年，美国人口调查局第一次公开发布TIGER；

1988年，GISWorld首次发行；

1989年，Ingegraph发布MGE；5.1国际发展概况国外主流GIS软件ARC/INFO(ArcGIS、ArcView、ArcObject、ArcIMS)—MapInfo(MapinfoProserver、MapX、

MapXtreme、SpatialWare)—MapInfo公司GeanMap(3Genasys)、MGE(Intergraph)ERDAS、ENVI——RS软件ESRI美国环境系统研究所公司5.2我国GIS的发展1.准备阶段（70年代）2.试验阶段（80年代）3.全面发展阶段（90年代）国产主流GIS软件MapGIS、Super