GIS_學(xué)科基礎(chǔ)講座(地理信息系統(tǒng)專業(yè)適用).ppt

GIS專業(yè)概論 講座二GIS的學(xué)科基礎(chǔ) GIS定義 地理信息系統(tǒng) 簡稱GIS 是本世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一門融計(jì)算機(jī)技術(shù) 測繪科學(xué) 遙感 應(yīng)用數(shù)學(xué) 信息科學(xué) 地球科學(xué)于一身的綜合和集成的信息技術(shù) 為采集 量測 存儲 分析 管理 顯示 傳播和應(yīng)用與地理和空間有關(guān)的數(shù)據(jù)提供了有效的手段 GIS學(xué)科特點(diǎn) 工具學(xué)科特征是指GIS作為一種信息技術(shù)為人們提供了解決空間問題的工具與思路 GIS工具可應(yīng)用于與空間問題相關(guān)的諸多領(lǐng)域 這就要求GIS專業(yè)人才有意識并且有能力利用GIS工具解決問題 工程學(xué)科特征是指在GIS應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā) 二次開發(fā)的過程中 需要考慮軟件開發(fā)方法 軟件質(zhì)量管理 軟件工程項(xiàng)目管理等諸多問題 而GIS應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā) 二次開發(fā)是當(dāng)前GIS社會需求的重要組成部分橫斷學(xué)科特征是指GIS融合了計(jì)算機(jī)科學(xué) 數(shù)學(xué) 地球科學(xué) 環(huán)境科學(xué) 空間科學(xué) 信息科學(xué) 管理科學(xué) 測繪學(xué)與遙感學(xué)等學(xué)科知識 已逐漸發(fā)展為地理信息科學(xué) Geoinformatics 學(xué)科體系 地理信息系統(tǒng)與其它相關(guān)學(xué)科系統(tǒng)間的關(guān)系 GIS與地圖學(xué)GIS是以地圖數(shù)據(jù)庫 主要來自地圖 為基礎(chǔ)最終產(chǎn)品之一也是地圖GIS是地圖學(xué)理論 方法與功能的延伸地圖學(xué)強(qiáng)調(diào)圖形信息傳輸GIS則強(qiáng)調(diào)空間數(shù)據(jù)處理與分析 GIS與一般事務(wù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫技術(shù)具有很好的管理 分析和處理數(shù)據(jù)的功能數(shù)據(jù)庫技術(shù)是GIS的主要支撐技術(shù)之一GIS屬性數(shù)據(jù)庫部分相當(dāng)于一般數(shù)據(jù)庫GIS數(shù)據(jù)庫比一般數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多GIS與計(jì)算機(jī)地圖制圖計(jì)算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是圖形表示GIS既注重實(shí)體的空間分布又強(qiáng)調(diào)它們的顯示方法 可綜合圖形和屬性的數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的空間分析數(shù)字地圖是GIS的數(shù)據(jù)源 也是GIS表達(dá)形式 GIS與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAD 共同點(diǎn) 都有空間坐標(biāo)都能把目標(biāo)和參考系統(tǒng)聯(lián)系起來都能描述圖形數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系都能處理非圖形屬性數(shù)據(jù)區(qū)別 CAD處理的多為規(guī)則幾何圖形及其組合 它的圖形功能尤其是三維圖形功能極強(qiáng) 屬性庫功能相對要弱 采用的一般是幾何坐標(biāo)系GIS處理的多為自然目標(biāo) 因而圖形處理的難度大 GIS的屬性庫內(nèi)容結(jié)構(gòu)復(fù)雜 功能強(qiáng)大 圖形屬性的相互作用十分頻繁 且多具有專業(yè)化特征 GIS采用的多是大地坐標(biāo) 必須有較強(qiáng)的多層次空間疊置分析功能 GIS的數(shù)據(jù)量大 數(shù)據(jù)輸入方式多樣化 所用的數(shù)據(jù)分析方法具有專業(yè)化特征目前 GIS與CAD仍有不同的側(cè)重和特長 但它們主流技術(shù)之間的融合仍在不斷擴(kuò)展之中 GIS學(xué)科基礎(chǔ) 計(jì)算機(jī)科學(xué) 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)及其應(yīng)用 測繪科學(xué) 測量 地圖制圖 遙感 航測 地理學(xué)信息科學(xué) 信息管理 加工 應(yīng)用 龔健雅 地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ) 北京 科學(xué)出版社 2001陳述彭等 地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論 北京 科學(xué)出版社 2000郭達(dá)志等 地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)與應(yīng)用 北京 煤炭工業(yè)出版社 1997張超等 地理信息系統(tǒng)實(shí)習(xí)教程 北京 高等教育出版社 2000吳信才等 地理信息系統(tǒng)原理與方法 北京 電子工業(yè)出版社 2002 參考書目 主要網(wǎng)站 城市土地利用信息系統(tǒng) 電信資源管理 鐵路地理信息系統(tǒng) 公安警用地理信息系統(tǒng) 屬性查詢 查詢 專題圖 作戰(zhàn)指揮 地圖切換 醫(yī)療機(jī)構(gòu)信息查詢 地理是一門充滿詩意的學(xué)科 坐地日行八萬里 巡天遙看一千河 毛澤東 送瘟神 人間四月芳菲盡 山寺桃花始盛開 白居易 大林寺桃花 早穿皮襖午穿紗 圍著火爐吃西瓜 一場春雨一場暖 一場秋雨一場寒 天無三日晴 地?zé)o三尺平 落紅不是無情物 化作春泥更護(hù)花 龔自珍 己亥雜詩 水圈 巖石圈 地理學(xué) 是一門研究地球表層由巖石圈 大氣圈 生物圈 水圈 土壤圈相互作用組成的巨系統(tǒng)的科學(xué) NO 1 什么是地理 錢學(xué)森 地理科學(xué)獨(dú)立于自然科學(xué)與社會科學(xué)之外 地理學(xué)的特點(diǎn) 區(qū)域性 綜合性 宏觀性 NO 2 地理 生活中無處不在 衣 圖片所示是我國哪個民族的服飾 與紹興有何不同 為什么 六月暑天猶著棉終年多半是寒天 白天束帶為衣夜間解帶當(dāng)被 阿拉法特 伊朗女足 衣 衣著特征明顯的阿拉伯人 食 湖南人不怕辣 貴州人辣不怕 四川人怕不辣 住 行 處處樓前飄管吹家家門外泊舟航 南船北馬 坐飛機(jī)去紐約需要越過太平洋嗎 行 觀測技術(shù) 傳統(tǒng)野外調(diào)查 3S技術(shù) RS GIS GPS 分析與解釋技術(shù) 分類 空間統(tǒng)計(jì)分析 對比分析等 表達(dá)技術(shù) 描述 地圖 地理信息系統(tǒng) 地理可視化等 NO 3地理學(xué)怎么做 臺風(fēng)圣帕 去年第9號臺風(fēng) 圣帕 19日2時在惠安崇武鎮(zhèn)登陸 登陸時近中心最大風(fēng)速33米 秒 風(fēng)力12級 截至8月21日18時統(tǒng)計(jì) 9號臺風(fēng) 圣帕 已造成福建 浙江 江西 湖南4省36人死亡 9人失蹤 緊急轉(zhuǎn)移安置137 3人 RS衛(wèi)星云圖 車載GPS 地震能預(yù)報嗎 地理學(xué)的發(fā)展階段 地理學(xué)在中國戰(zhàn)國前后的古希臘 古羅馬時代開始萌芽 至今已有2000多年的發(fā)展歷史 地理學(xué)的發(fā)展可劃分為三個基本階段 古代地理學(xué) 以記載地理知識為主體 近代地理學(xué) 對各種地理現(xiàn)象進(jìn)行條理化歸納 并對它們之間的關(guān)系進(jìn)行解釋性描述 現(xiàn)代地理學(xué) 采用定性與定量相結(jié)合的方法 規(guī)范研究與實(shí)證研究并舉 解釋各種地理現(xiàn)象的內(nèi)在機(jī)制并預(yù)測其未來演變 地理學(xué)與數(shù)學(xué)的不解之緣 古代地理學(xué)和近代地理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法限于定量地描述 記載和解釋 現(xiàn)代地理學(xué)中運(yùn)用數(shù)學(xué)方法 是為了深入地進(jìn)行定量化研究 揭示地理現(xiàn)象發(fā)生 發(fā)展的內(nèi)在機(jī)制及運(yùn)動規(guī)律 從而為地理系統(tǒng)的預(yù)測及優(yōu)化調(diào)控提供科學(xué)依據(jù) 一 現(xiàn)代地理學(xué)發(fā)展史上的計(jì)量運(yùn)動 近代地理學(xué)有3種主要學(xué)派 區(qū)域?qū)W派 代表人物是赫特納 A Hettner 哈特向 R Hartshorne 人地關(guān)系學(xué)派 代表人物是洪堡 AlexanderVonHumboldt 李特爾 KarlRitter 李?；舴?F Richthofen 等 景觀學(xué)派 代表人物是施呂特爾 O Schl ter 等 計(jì)量運(yùn)動的萌芽 德籍旅美地理學(xué)家舍弗爾 F K Schaefer 1953年發(fā)表了一篇題為 地理學(xué)中的例外論 的文章 抨擊了哈特向的地域獨(dú)特主義觀點(diǎn) 即 例外主義 觀點(diǎn) 他認(rèn)為 地理學(xué)應(yīng)該是解釋現(xiàn)象 而不應(yīng)該是羅列現(xiàn)象 解釋現(xiàn)象必須有法則 應(yīng)該把地理現(xiàn)象看成是法則的實(shí)例 地理學(xué)的目的應(yīng)該與其他科學(xué)有相似之處 都是追求 探索法則的 舍弗爾等人對區(qū)域?qū)W派的批評與否定 拉開了現(xiàn)代地理學(xué)發(fā)展史上的計(jì)量運(yùn)動的帷幕 早期計(jì)量運(yùn)動的三種學(xué)派 計(jì)量運(yùn)動主要是由美國地理學(xué)家發(fā)起的 形成了3大學(xué)派 艾奧瓦的經(jīng)濟(jì)派 代表人物是舍弗爾 麥卡爾蒂 受杜能 廖什 克里斯塔勒等區(qū)位論學(xué)者影響很深 極力倡導(dǎo)建立地理學(xué)法則 著重探討經(jīng)濟(jì)區(qū)位現(xiàn)象間相互內(nèi)在聯(lián)系及其組合類型 威斯康星的統(tǒng)計(jì)派 代表人物是威弗爾 羅賓遜 東坎和仇佐里 以經(jīng)典著作 統(tǒng)計(jì)地理學(xué) 為代表作 主要特征是發(fā)展和應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析方法 普林斯頓的社會物理學(xué)派 代表人物是司徒瓦特 J Q Stewart 該派把物理學(xué)原理應(yīng)用于社會現(xiàn)象的研究之中 發(fā)展了理論地理學(xué)中的引力模型 位勢模型 空間相互作用模式 計(jì)量運(yùn)動的飛速發(fā)展 加里森 W L Garrison 及其領(lǐng)導(dǎo)的華盛頓小組首次把地理學(xué)的理論和方法建立在定量的基礎(chǔ)上 編寫了第一本 計(jì)量地理學(xué) 教材 率先在華盛頓大學(xué)舉辦了地理計(jì)量方法研討班 培養(yǎng)了大批現(xiàn)代地理學(xué)名家 美國區(qū)域科學(xué)協(xié)會組織了大量的學(xué)術(shù)活動 編輯出版了 區(qū)域科學(xué)年鑒 成為美國計(jì)量運(yùn)動的源地之一 瑞典學(xué)者哈格斯特朗積極組織瑞典和美國的地理學(xué)家交流學(xué)術(shù)思想 大大促進(jìn)了計(jì)量運(yùn)動向全世界的擴(kuò)散 計(jì)量運(yùn)動中涌現(xiàn)的著名學(xué)派 組織和學(xué)術(shù)刊物 英國以喬萊 R J Chorley 哈格特 P Haggett 和哈威 D Harvey 等為代表的劍橋?qū)W派 1964年國際地理學(xué)聯(lián)合會 IGU 設(shè)立的地理計(jì)量學(xué)方法委員會 1967年英國地理學(xué)會設(shè)立的地理教學(xué)采用模型和計(jì)量技術(shù)委員會 1968年日本成立的計(jì)量地理學(xué)研究委員會 1973年又改稱理論 計(jì)量地理學(xué)委員會 1963年英國出版的 地理學(xué)計(jì)量資料雜志 和1969年美國出版的 地理分析 國際理論地理學(xué) 雜志 二 計(jì)量地理學(xué)的發(fā)展階段 第一階段 20世紀(jì)50年代末期到60年代末期 把統(tǒng)計(jì)學(xué)方法引入地理學(xué)研究領(lǐng)域 構(gòu)造一系列統(tǒng)計(jì)量來定量地描述地理要素的分布特征 應(yīng)用各種概率分布函數(shù) 方差等簡單的統(tǒng)計(jì)特征回歸分析方法 分布中心 區(qū)域形狀 地理要素分布的集中和離散程度等都有了定量指標(biāo) 許多地理要素間的相關(guān)關(guān)系 也可以進(jìn)行定量地表示 第二階段 20世紀(jì)60年代末期到70年代末期 多元統(tǒng)計(jì)分析方法和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)在地理學(xué)研究中廣泛應(yīng)用 以電子計(jì)算機(jī)技術(shù)為手段 許多地理學(xué)家熟練地掌握了多元統(tǒng)計(jì)方法 具備了分析多因素 復(fù)雜結(jié)構(gòu)和動態(tài)特征等復(fù)雜地理問題的能力 第三階段 20世紀(jì)70年代末期開始到80年代末期 系統(tǒng)理論 系統(tǒng)分析方法 系統(tǒng)優(yōu)化方法 系統(tǒng)調(diào)控方法等被引進(jìn)地理學(xué)研究領(lǐng)域 促進(jìn)了運(yùn)籌學(xué)中的規(guī)劃方法 決策方法 網(wǎng)絡(luò)分析方法 以及數(shù)學(xué)物理方法 模糊數(shù)學(xué)方法 分形幾何學(xué)方法 非線性分析方法等一系列現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法的形成 同時GIS技術(shù)的發(fā)展為其提供了先進(jìn)的技術(shù)手段支持 第四階段 20世紀(jì)90年代初至今 按照英國著名地理學(xué)家 里茲大學(xué)S 奧彭肖 S Openshaw 教授的提法 90年代初進(jìn)入計(jì)算地理學(xué) GeocomputationalGeography 時代 得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)與計(jì)算理論和方法的巨大發(fā)展和3S技術(shù)在獲取大容量 整體性地理數(shù)據(jù)信息中的成功應(yīng)用 以向量或并行處理器為基礎(chǔ)的超級計(jì)算機(jī)為工具 對 整體 大容量 資料所表征的地理問題實(shí)施高性能計(jì)算 探索構(gòu)筑新的地理學(xué)理論和應(yīng)用模型 除繼續(xù)應(yīng)用20世紀(jì)80年代中葉以來在地理學(xué)模型研究中成功引入的突變 自組織 混沌 分支 分形等模型外 地理計(jì)算學(xué)又成功地引入了 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) neuralnetwork 遺傳算法模型 geneticprogramming 細(xì)胞自動模型 cellarautomata 模式參數(shù)隨機(jī)取樣模型 randomsamplingofmodelparameter 模糊邏輯模型 fuzzylogic 改進(jìn)了的地理加權(quán)回歸 geographicallyweightedregression 三 計(jì)量地理學(xué)在中國的發(fā)展 20世紀(jì)50年代末 一些大學(xué)開設(shè)運(yùn)籌學(xué)課程 地理學(xué)報 等刊物上開始出現(xiàn)運(yùn)用有關(guān)數(shù)學(xué)方法研究地理問題的論文 70年代末80年代初 計(jì)量地理學(xué)正式起步 1980年5月 計(jì)量地理學(xué) 被部分綜合大學(xué)和師范院校地理系列為專業(yè)課 中國地理學(xué)會于1983年召開數(shù)量地理研討會 1984年和1985年 正式出版了教材 計(jì)量地理學(xué)概論 林炳耀 和 計(jì)量地理學(xué)基礎(chǔ) 張超 楊秉庚 20世紀(jì)80年代后期以來 地理數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用與系統(tǒng)科學(xué) 系統(tǒng)分析方法以及GIS技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來 測繪科學(xué) 測量學(xué) 一 測量學(xué)定義測量科學(xué)是以地球的形狀 大小 地球重力場 地球表面的地形 地貌及地物的幾何形狀和其空間位置為研究對象 并將地球表面的地形及其它信息測繪于圖紙上 以便各行各業(yè)的使用的理論與技術(shù)的學(xué)科 二 測量學(xué)的任務(wù) 1 測定 把地面上的地物地貌測繪到地形圖上 2 測設(shè) 把圖紙上的設(shè)計(jì)放樣到地面 三 測量學(xué)的分類 大地測量學(xué) 主要是研究地球的形狀及大小 地球重力場 地球板塊的運(yùn)動 地球表面點(diǎn)的幾何位置及其變化的科學(xué) 工程測量學(xué) 主要是研究在工程施工和資源開發(fā)利用中的勘測設(shè)計(jì) 建設(shè)施工 竣工驗(yàn)收 生產(chǎn)運(yùn)營 變形監(jiān)測及災(zāi)害預(yù)報等方面測繪理論與技術(shù) 攝影測量學(xué) 是研究影象及遙感信息與被測物體之間內(nèi)在的幾何和物理關(guān)系 并進(jìn)行分析 處理和解譯 以確定被測物體的形狀 大小 性質(zhì)及空間位置的一門學(xué)科 地形測量學(xué) 主要研究地球表面局部區(qū)域的測繪理論 技術(shù) 方法及應(yīng)用 它是將局部區(qū)域地球球面近似的當(dāng)作平面 無需顧及地球曲率的影響 對地球表面的地物及地貌進(jìn)行測繪 因此 又稱為普通測量學(xué) 海洋測繪學(xué) 是以海洋水體及海底地形為對象 它是研究海洋定位 測定海洋大地水準(zhǔn)面及平均海平面 海面及海底地形 海洋重力及磁力等自然及社會信息的地理分布 并編制成各種海圖的理論與技術(shù)的學(xué)科 地圖制圖學(xué) 研究地圖制圖的理論和方法 一 測量學(xué)的目的掌握測量學(xué)的基礎(chǔ)知識及理論 具有使用常規(guī)測量儀器的基本技能 在學(xué)習(xí)大比例尺測圖的基本原理 方法及技能的基礎(chǔ)上 掌握利用GPS測量技術(shù)及全站儀進(jìn)行數(shù)字測圖的整個過程 并能利用測量的基本理論 方法及技能對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行正確處理 掌握基本的施工測量方法及過程 不但能在一般工程建設(shè)規(guī)劃 設(shè)計(jì)和施工中正確使用測繪成果 并能使用測量儀器進(jìn)行一般工程的施工放樣工作 二 學(xué)習(xí)測量學(xué)要求要求學(xué)生在掌握基本理論及方法的基礎(chǔ)上 應(yīng)具備動手操作測量儀器的技能 通過實(shí)習(xí)可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力 并為利用所學(xué)理論與技能解決相關(guān)問題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 測量學(xué)目的及要求 測量學(xué)發(fā)展及現(xiàn)狀 科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展是由生產(chǎn)決定的 測繪科學(xué)技術(shù)也不例外 隨著現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展 測量技術(shù)也得到了很大的發(fā)展 一 國內(nèi)測量學(xué)發(fā)展我國是世界四大文明古國之一 測繪科學(xué)技術(shù)有著悠久的歷史 從夏禹治水的簡單測量儀器到現(xiàn)代的GPS技術(shù) 伽利略計(jì)劃都顯示了我國測量技術(shù)的的迅速發(fā)展過程 二 國外測量學(xué)發(fā)展國外測量技術(shù)同樣在其它相關(guān)學(xué)科技術(shù)的發(fā)展過程中得到了迅速的發(fā)展 測繪工作十分精細(xì)嚴(yán)謹(jǐn) 其測繪成果 成圖質(zhì)量的優(yōu)劣將直接對