什么是地理信息系统

什么是地理信息系统第1页，共48页，2023年，2月20日，星期日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第2页，共48页，2023年，2月20日，星期日GIS定义—定义类型面向数据处理过程定义面向专题应用定义面向工具箱定义面向数据库定义第3页，共48页，2023年，2月20日，星期日GIS定义—作用与地位地图观点：地图数据处理与显示数据库观点：计算机角度分析工具观点：空间分析与空间建模第4页，共48页，2023年，2月20日，星期日GIS定义—术语北美、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：NaturalResourcesInformationSystemLandInformationSystem

TransportationGeographicalInformationSystem地学应用：GeoScience专业杂志：GeographicalInformationScience(英国)Geo-InformationSystem（德国）第5页，共48页，2023年，2月20日，星期日GIS定义GIS是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。—美国联邦数字地图协调委员会（FICCDC）第6页，共48页，2023年，2月20日，星期日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第7页，共48页，2023年，2月20日，星期日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。第8页，共48页，2023年，2月20日，星期日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

第9页，共48页，2023年，2月20日，星期日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研究内容第10页，共48页，2023年，2月20日，星期日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发展趋势第11页，共48页，2023年，2月20日，星期日GIS基本内容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教育与培训第12页，共48页，2023年，2月20日，星期日GIS基本内容计算机软件、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教育与培训第13页，共48页，2023年，2月20日，星期日GIS的组成—概论系统软件系统硬件空间数据GIS用户第14页，共48页，2023年，2月20日，星期日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第15页，共48页，2023年，2月20日，星期日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第16页，共48页，2023年，2月20日，星期日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n第17页，共48页，2023年，2月20日，星期日GIS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Internet第18页，共48页，2023年，2月20日，星期日GIS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GIS第19页，共48页，2023年，2月20日，星期日GIS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。第20页，共48页，2023年，2月20日，星期日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软件第21页，共48页，2023年，2月20日，星期日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GIS第22页，共48页，2023年，2月20日，星期日GIS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：关系数据库第23页，共48页，2023年，2月20日，星期日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。第24页，共48页，2023年，2月20日，星期日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）第25页，共48页，2023年，2月20日，星期日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：国家属性查询第26页，共48页，2023年，2月20日，星期日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：客户分布第27页，共48页，2023年，2月20日，星期日GIS的功能—基本功能—趋势地理对象随时间的变化例：人口变化趋势第28页，共48页，2023年，2月20日，星期日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：商业服务竞争第29页，共48页，2023年，2月20日，星期日GIS的功能—基本功能—模型解决问题方案基于模型的例：公园选址第30页，共48页，2023年，2月20日，星期日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第31页，共48页，2023年，2月20日，星期日GIS的功能—基本功能实现数据获取第32页，共48页，2023年，2月20日，星期日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：拓扑结构第33页，共48页，2023年，2月20日，星期日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第34页，共48页，2023年，2月20日，星期日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第35页，共48页，2023年，2月20日，星期日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、地形图第36页，共48页，2023年，2月20日，星期日GIS的功能—功能实现用户界面第37页，共48页，2023年，2月20日，星期日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；第38页，共48页，2023年，2月20日，星期日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第39页，共48页，2023年，2月20日，星期日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、地图数据库第40页，共48页，2023年，2月20日，星期日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第41页，共48页，2023年，2月20日，星期日GIS特征（续）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；第42页，共48页，2023年，2月20日，星期日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