第一讲 什么是地理信息系统.ppt

1、,第一讲 什么是地理信息系统,地理信息系统Geographical Information System,9/3/2020,4,主要内容,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,数据和信息,数据:指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能转换成的数据等形式。 原始事实 如：员工姓名， 数据可以有数值、图形、声音、视觉数据等 信息:是向人们或机器提供关

2、于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体物理设备形式的改变而改变。 以一定规则组织在一起的事实的集合。,信息和数据的关系,信息=数据+说明 数据是信息的载体。,信息系统,信息系统是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。 一个基于计算机的信息系统包括计算机硬件、软件、数据和用户四大要素。,关于地理信息,地理： 泛指地球表面各种自然现象和人文现象，以及它们之间的相互关系和区域分异。 地理信息： 指人对地理现象的感知，其内容包括地理系统诸要素的分布特征、数量、质量、相互联系和变化规律等。 地理信息的特征： 空间定位特征、

3、多维结构特征、动态特征,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）,地理信息的载体地图,地图研究的对象： 地理环境诸要素 地图表现的内容： 各种地理要素的数、质量特征及其时空关系。 地图是地理学的第二语言 它是地理研究中必不可少的工具，也是地理研究成果的最好表达方式。,地理信息的载体地图,著名的地理学家陈述彭先生说： 地理信息系统事实上就是地图的一个延续，就是用地理信息系统扩展地图工作的内容。,关于地

4、理信息系统,GIS的定义、特点 地理信息系统就是具有采集、存储、查询、分析、显示和输出地理数据的功能，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。 地理信息系统是一种以地理坐标为骨干的信息系统。,空间信息系统,9/3/2020,13,关于地理信息系统,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）,9/3/2020,14,关于地理信息系统,我满眼都是地理信息系统。 南京师范大学闾国年教授,9/3/2020,15,GIS的定义框架,9/3/2020,16,对GI

5、S的理解,GIS的物理外壳是计算机化的技术系统 GIS的操作对象是空间数据 GIS的技术优势在于它的空间分析能力 GIS与地理学、测绘学联系紧密,9/3/2020,17,对GIS的理解,Geographical Information,System,Science,Study,Service,9/3/2020,18,GIS在信息系统中的地位与分类,9/3/2020,19,GIS基本内容,9/3/2020,20,GIS基本内容（续）,9/3/2020,21,GIS组成：概论,9/3/2020,22,GIS组成：硬件基本配置,9/3/2020,23,GIS组成：硬件配置模式（1）,单机模式： 由基

6、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,9/3/2020,24,GIS组成：硬件配置模式（2）,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,9/3/2020,25,GIS组成：硬件配置模式（3）,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,9/3/2020,26,GIS组成：软件,9/3/2020,27,GIS组成：GIS软件

7、,9/3/2020,28,GIS组成：空间数据,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,9/3/2020,29,GIS组成：管理人员,9/3/2020,30,GIS功能：基本功能,位置（Locations） 条件（Conditions） 趋势（Trends） 模式（Patterns） 模型（Models）,GIS的功能需求位置,某个特定位置有什么？ 几何查属性 例：国家属性查询,GIS的功能需求条件,满足给定条件的地理对象分布 属性查位置 例：客户分布,GIS的功能需求趋势,地理

8、对象随时间的变化 例：人口变化趋势,GIS的功能需求模式,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,GIS的功能需求模拟,解决问题方案 基于模型的 例：公园选址,GIS功能实现,9/3/2020,37,GIS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,9/3/2020,38,空间数据获取,9/3/2020,39,数据编辑与处理,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、栅格转化，不同数据格式转化

9、； 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,9/3/2020,40,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,9/3/2020,41,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,9/3/2020,42,数据输出

10、,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,9/3/2020,43,用户界面,9/3/2020,44,二次开发,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；,9/3/2020,45,GIS与相关学科,9/3/2020,46,GIS特征,GIS与CAD、CAM 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、地

11、图数据库,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 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；,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； 管理地图和

12、地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。,GIS的主要技术基础 强调空间数据的处理、显示与表达 空间分析能力 GIS包含数字制图系统的全部功能 地图数据库若空间分析能力较强，可升格为GIS，而GIS若空间分析能力较弱，则退化为地图数据库,遥感数据是GIS的重要信息源。经过遥感信息系统处理的遥感信息，或进入GIS系统作为制图的背静图象，或是与经过分类的信息协同GIS与遥感的集成分析。 遥感图象信息处理系统是专门用于对遥感数据进行处理的软件，主要强调对遥感数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取，具有较强的制图功能，可设计丰富的符号和注记，虽有空间叠置分析空能，但由于缺少实体

13、空间关系的描述，难以进行空间实体的空间关系查询、属性查询及网络分析等。 面向位置的特征 遥感图象处理系统不能看作是GIS。,9/3/2020,47,GIS软件类型,专业GIS（Professional GIS） 桌面GIS（Desktop GIS） 手持GIS（Hand-Held GIS） 组件GIS（Component GIS） GIS Viewer 网络GIS（Internet GIS） 其它（基于CAD的GIS）,9/3/2020,48,主要GIS软件,9/3/2020,49,GIS软件性能价格比,GIS的发展透视,发展概况 发展简史； 发展态势： GIS已成为一门综合性技术； GIS产业化的发展势头强劲； GIS网络化已构成当今社会的热点； 地理信息科学( geoinformatics )的产生和发展。 基础理论 地理信息系统是传统科学与现代技术相结合而产生的边缘学科，因此它明显的体现出多学科交叉的特征，这些交叉学科的基础理论同样构成地理信息系统的基础理论体系；,各国政府设立相应的组织机构来引导GIS理论研究，如美国国家自然科学基金委员会（NSF）支持成立了国家地理信息与分析中心（NCGIA）等，研究重点包括空间关系、空间数据模型、空间认知、空间推理、地理信息机理和地理信