地理信息系统导论课件

第一章导论

·理解GIS的相关概念，了解GIS和相关学科的关系

·了解GIS的基本功能和用途

·了解GIS的发展概况重点：GIS的基本概念、构成、功能及发展史例1全国第二次土壤普查经过6万多农技人员，历时16年完成；例2浙江省土地利用现状调查，经过5000多专业人员和10万乡、村干部，耗资5000

多万元，历时12年完成（人头费用均不计）。例3传统地图已经远远不能满足城市飞速发展的需要先看几个例子：第一节地理信息系统的产生结论：

没有现势性的资源环境数据就很难作出正确的合理利用规划。我们的实践已经证明：如果运用遥感与信息技术，人力、物力和财力都只要1/10，甚至<1/10，而且能获取现势性资料。

信息革命的影响，要求地理学要顺应时代的要求，跟上时代的步伐，地理学要高度现代化。计算机技术、自动化技术等的发展为GIS的形成奠定了坚实的基础。计算机制图技术的发展对GIS的产生起了有力的促进作用；地理信息系统脱胎于地图，它们都是地理信息的载体，具有存贮、分析和显示地理信息的功能。海量资源信息，客观上需要GIS为之服务。

地理信息系统产生：由于社会的进步，人类开始觉悟到对于自然资源的利用，不能是简单的掠夺，而应当合理的管理利用，并且把开发和保护相结合。对自然资源应采取科学的管理，进行定量分析和预测，从而为宏观科学决策提供依据，这些为GIS的产生提供了应用基础。基于以上社会经济与技术发展的历史背景和原因，地理信息系统于60年代中期开始形成并逐渐发展起来。数据与信息地理信息与地图地理系统与地理信息系统基本概念信息的特点数据与信息的区别第二节地理信息系统的基本概念数据与信息地理信息与地图地理系统与地理信息系统数据是客观事物的属性、数量、位置及其相互关系等的抽象表示，随载荷它的物理设备的形式而改变。信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据、消息中所包含的意义。它不随载体的物理形式的改变而改变。数据与信息地理信息与地图地理系统与地理信息系统(1)信息的客观性(2)信息的适用性(3)信息的传输性(4)信息的共享性信息的特点：以一定的形式或格式在用户间传输客观性适用性

传输性共享性正确和精确性信息能提供并发应用经处理分析有价值数据与信息地理信息与地图地理系统与地理信息系统信息与数据是不可分离的，数据是信息的表达，信息是数据的内涵。数据本身并没有意义数据只有对实体行为产生影响时才成为信息数据与信息的关系基本概念地理信息的特征地图与地理信息的关系数据与信息地理信息与地图地理系统与地理信息系统地理信息是指表示地理环境诸要素的数量、质量、分布特征及其相互联系和变化规律的数字、文字、图象和图形等的总称。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。数据与信息地理信息与地图地理系统与地理信息系统基本概念(1)属于空间信息(2)具有多维结构的特征(3)时序特征十分明显数据与信息地理信息与地图地理系统与地理信息系统地理信息的特征空间性专题性（属性）动态性（时间性）信息与坐标位置联系在一起，使信息具有空间维（二维、三维）随时间而动态变化（时间维）地理信息具有专题属性（属性维）分布性

地理信息分布在不同区域具有分布性（网络）1.地图是地理信息载体2.地图是地理信息的传统数据源3.地图是GIS的查询与分析结果的表示方法数据与信息地理信息与地图地理系统与地理信息系统地图与地理信息的关系基本概念地理信息系统的特征地理系统与地理信息系统的关系数据与信息地理信息与地图地理系统与地理信息系统

地理系统是一个多层次的巨系统，它具有多层次的结构和泛目标的功能，需要多学科的知识结构和多种形式技术体系的支持。地理系统是认识地理圈的事物、现象和发生发展过程，理解物质迁移与能量转换内外循环的规律，认识地理规律、掌握地理信息，以调控资源与环境为目的的逻辑思维过程。

数据与信息地理信息与地图地理系统与地理信息系统基本概念

地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。其技术系统由计算机硬件、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问题。

地理信息系统中“地理”的概念并非指地理学，而是广义地指地理坐标参照系统中的坐标数据、属性数据以及以此为基础而演义出来的知识。

数据与信息地理信息与地图地理系统与地理信息系统基本概念空间信息系统

GIS

地理信息系统（GeographicInformationSystem）GPS

全球定位系统（GlobalpositioningSystem）RS

遥感（RemoteSensing）EOS

地球观测系统

（EarthObservationSystem)DPS

数据摄影测量系统（DataPhotogrammetricSystem)DE

数字地球（DigitalEarth）3S5S数据与信息地理信息与地图地理系统与地理信息系统地理系统与地理信息系统的关系

1.地理系统是地理信息系统的科学依据

2.地理信息系统是研究地理系统的科学技术保证。GIS与其它系统的区别

GIS有别于DBMS（数据库管理系统），GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。GIS有别于MIS（管理信息系统），GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备要复杂、系统功能要强；MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。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与其它系统的区别

GIS有别于地图数据库，地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来，不注重分析和查询，不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息，它只是GIS的一个数据源。GIS有别于CAD系统，二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只处理规则的几何图形，属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。第三节GIS的基本构成数据输入数据存储信息输入系统操作系统支持地理分析硬件系统地理数据软件系统输入设备存储设备输出设备计算机系统软件GIS软件应用分析程序地理数据库用户GIS基本构成的结构图硬件系统软件系统应用模型GIS用户GUI空间数据DBMS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一、GIS的硬件系统由主机、外设和网络组成，用于存储。处理。传输和显示空间数据。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二、GIS软件系统由系统管理软件、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、分析、建模和输出等操作。栅格结构矢量结构定位拓扑关系属性三、空间数据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。系统开发、管理和使用人员

GIS咨询管理信息管理数据整理四、应用人员系统组织、管理、维护和数据更新、应用程序开发、信息提取、地理决策五、应用模型由数学模型、经验模型和混合模型组成，用于解决某项实际应用问题，获取经济效益和社会效益。土地利用适宜性模型

公园选址模型

洪水预测模型

人口扩散模型

森林增长模型

水土流失模型第四节GIS的功能简介输入查询编辑分析输出基本功能数据采集与编辑；数据存储与管理；数据处理和变换；空间分析和统计；产品制作与显示；二次开发和编程。GIS基本功能的实现过程文件图表数据获取

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应用功能资源管理；区域规划；国土监测；辅助决策；定位服务。城市土地利用信息系统电信资源管理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一、研究内容GIS基本理论技术系统应用方法第五节地理信息系统的研究内容概念、定义、内涵构成、特点、功能和任务理论体系发展历史及发展趋势GIS基本理论技术系统应用方法硬件配置数据结构与表示输入输出系统地理数据管理用户界面GIS工具软件研制GIS基本理论技术系统应用方法应用系统设计数据采集与校验专题分析模型3S结合地学专家系统主要GIS软件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二相关学科GIS数学空间科学和RS地理学及测量学

软件工程及项目管理数据库技术计算机图形学人工智能数据结构网络技术计算机科学1.起步阶段（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，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。

2.发展阶段（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。一、地理信息系统的发展概况第六节GIS发展趋势3.推广应用阶段（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；4.用户时代（90年代后）,注重GIS社会应用与服务，

GIS技术迅猛发展。控件式GIS成为GISTools的发展方向;WebGIS蓬勃发展;

三维GIS崭露头角。5.国外主流GIS软件

ARC/INFO（ArcView、ArcOb