GIS概念及應(yīng)用

1、GIS原理與應(yīng)用參考書目鄔倫，地理信息系統(tǒng):原理、方法和應(yīng)用黃杏元,地理信息系統(tǒng)概論,高等教育出版社,2001.3ArcGIS 地理信息系統(tǒng)空間分析方法科學(xué)出版社 湯國安張超,地理信息系統(tǒng)實(shí)習(xí)教程胡鵬，地理信息系統(tǒng)教程，武漢大學(xué)出版社 ，2001.3陳俊，實(shí)用地理信息系統(tǒng)，科學(xué)出版社，1998.6如何為一公園選擇合理位置？依山傍水； 交通方便； 較安靜要求方案2條件2方案1條件1處理、分析空間分析算法現(xiàn)實(shí)世界獲取水系信息地形信息道路信息植被信息等+空間數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)課程導(dǎo)入GISGIS的基本概念、特點(diǎn)和分類的基本概念、特點(diǎn)和分類GISGIS的組成與功能的組成與功能GISGIS與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系與相關(guān)

2、學(xué)科的關(guān)系GISGIS的應(yīng)用模式的應(yīng)用模式及及應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域GISGIS研究內(nèi)容研究內(nèi)容GISGIS的發(fā)展概況的發(fā)展概況GISGIS常用軟件簡介常用軟件簡介第1章：概論空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的綜合體能讓你輕易找到工業(yè)園能讓你輕易找到工業(yè)園5 5英里內(nèi)英里內(nèi)和和2020年以上年輪屬性的所有橋梁年以上年輪屬性的所有橋梁地理信息是一種廣泛使用的信息（80%）信息與數(shù)據(jù) 信息是用文字、數(shù)字、符號(hào)、語言、圖像等介質(zhì)來表示事件、事物、現(xiàn)象等的內(nèi)容、數(shù)量或特征，從而向人們（或系統(tǒng)）提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界新的事實(shí)和知識(shí)，作為生產(chǎn)、建設(shè)、經(jīng)營、管理、分析和決策的依據(jù)，它不隨載體的物理設(shè)備

3、形式的改變而改變。信息來源于數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式。 數(shù)據(jù)是一種未經(jīng)加工的原始資料。數(shù)字、文字、符號(hào)、圖像都是數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是客觀對象的表示，而信息則是數(shù)據(jù)內(nèi)涵的意義，是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。 地理信息地理信息地理信息是有關(guān)地理實(shí)體的性質(zhì)、特征和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的表征和一切有用的知識(shí)，它是對表達(dá)地理特征與地理現(xiàn)象之間關(guān)系的地理數(shù)據(jù)的解釋。地理數(shù)據(jù)則是各種地理特征和現(xiàn)象間關(guān)系的符號(hào)化表示，包括空間位置、屬性特征及時(shí)域特征包括空間位置、屬性特征及時(shí)域特征三部分空間位置空間位置數(shù)據(jù)描述地物所在位置。這種位置既可以根據(jù)大地參照系定義，如大地經(jīng)緯度坐標(biāo)，也可以定義為地物間的相對位置關(guān)系，如空間上的相鄰、包含等；屬性數(shù)據(jù)

4、屬性數(shù)據(jù)有時(shí)又稱非空間數(shù)據(jù)，是屬于一定地物、描述其特征的定性或定量指標(biāo)。時(shí)域特征時(shí)域特征是指地理數(shù)據(jù)采集或地理現(xiàn)象發(fā)生的時(shí)刻/時(shí)段。時(shí)間數(shù)據(jù)對環(huán)境模擬分析非常重要，正受到地理信息系統(tǒng)學(xué)界越來越多的重視?？臻g位置、屬性及時(shí)間是地理空間分析的三大基本要素 MIS CAD地理信息除了具有信息的一般特性，還具有以下獨(dú)特特性：（1）空間分布性。地理信息具有空間定位的特點(diǎn)，先定位后定性，并在區(qū)域上表現(xiàn)出分布式特點(diǎn)，其屬性表現(xiàn)為多層次，因此地理數(shù)據(jù)庫的分布或更新也應(yīng)是分布式。（2）數(shù)據(jù)量大。地理信息既有空間特征，又有屬性特征，另外地理信息還隨著時(shí)間的變化而變化，具有時(shí)間特征，因此其數(shù)據(jù)量很大。尤其是隨著全球

5、對地觀測計(jì)劃不斷發(fā)展，我們每天都可以獲得上萬億兆的關(guān)于地球資源、環(huán)境特征的數(shù)據(jù)。這必然對數(shù)據(jù)處理與分析帶來很大壓力。（3）電子地圖來是是信息的載體，也是信息的傳播媒介。GIS的基本概念地理信息系統(tǒng)（地理信息系統(tǒng)（GISGIS）的定義：）的定義：綜合處理和分析空間數(shù)據(jù)的一種技術(shù)系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。 公共的地理定位基礎(chǔ)公共的地理定位基礎(chǔ)；具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力系統(tǒng)以分析模型驅(qū)動(dòng)，具有極強(qiáng)的空間綜合分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測能力，并能產(chǎn)生高層次的地理信息；以地

6、理研究和地理決策為目的，是一個(gè)人機(jī)一個(gè)人機(jī)交互式的空間決策支持系統(tǒng)。交互式的空間決策支持系統(tǒng)。專題地理信息系統(tǒng)專題地理信息系統(tǒng)(Thematic GIS)(Thematic GIS)區(qū)域地理信息系統(tǒng)區(qū)域地理信息系統(tǒng)(Regional GIS)(Regional GIS)地理信息系統(tǒng)工具地理信息系統(tǒng)工具(GIS Tools)(GIS Tools)城市信息系統(tǒng)城市信息系統(tǒng)自然資源查詢信息系統(tǒng)自然資源查詢信息系統(tǒng)規(guī)劃與評估信息系統(tǒng)規(guī)劃與評估信息系統(tǒng)土地管理信息系統(tǒng)等。土地管理信息系統(tǒng)等。按功能分類按功能分類按內(nèi)容分類按內(nèi)容分類GIS的基本概念第2節(jié)：GIS的組成 系 統(tǒng) 軟 件 系 統(tǒng) 硬 件空間數(shù)

7、據(jù)用戶計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 輸入設(shè)備輸入設(shè)備專用設(shè)備常規(guī)設(shè)備GPS全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站解析和數(shù)字?jǐn)z影測量儀器遙感與遙感圖象處理系統(tǒng)全站儀掃描儀數(shù)字化儀鍵盤、鼠標(biāo)處理設(shè)備處理設(shè)備工作站服務(wù)器硬盤陣列存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備活動(dòng)硬盤光盤機(jī)磁帶機(jī)輸出設(shè)備輸出設(shè)備繪圖儀終端打印機(jī)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)數(shù) 據(jù) 輸 入 和 校 驗(yàn)數(shù) 據(jù) 輸 入 和 校 驗(yàn)數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 和 管 理數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 和 管 理空 間 查 詢 分 析空 間 查 詢 分 析數(shù) 據(jù) 顯 示 和 輸 出數(shù) 據(jù) 顯 示 和 輸 出用 戶 接 口 模 塊用 戶 接 口 模 塊GISGIS軟件軟件應(yīng) 用 分 析 軟 件應(yīng) 用 分 析 軟 件計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng)

8、軟 件計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 軟 件操 作 系 統(tǒng)操 作 系 統(tǒng)匯 編 程 序匯 編 程 序編 譯 程 序編 譯 程 序服 務(wù) 程 序服 務(wù) 程 序地理空間數(shù)據(jù) 柵格結(jié)構(gòu)矢量結(jié)構(gòu)定位定位拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)系屬性屬性系統(tǒng)開發(fā)、管理和使用人員 咨詢管理信息管理數(shù)據(jù)整理第3節(jié)：GIS的功能數(shù)據(jù)獲?。翰杉z驗(yàn)與編輯數(shù)據(jù)獲?。翰杉z驗(yàn)與編輯數(shù)據(jù)操作：格式化、轉(zhuǎn)換、概化數(shù)據(jù)操作：格式化、轉(zhuǎn)換、概化數(shù)據(jù)集成：存儲(chǔ)與組織數(shù)據(jù)集成：存儲(chǔ)與組織數(shù)據(jù)分析：查詢、檢索、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、空數(shù)據(jù)分析：查詢、檢索、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、空間分析與模型分析間分析與模型分析數(shù)據(jù)顯示（輸出）：屏幕顯示、硬拷貝數(shù)據(jù)顯示（輸出）：屏幕顯示、硬拷貝GI

9、S的數(shù)據(jù)采集功能GIS的數(shù)據(jù)管理功能 管理海量數(shù)據(jù)管理海量數(shù)據(jù)GIS的數(shù)據(jù)管理功能GIS的瀏覽、查詢功能GIS的專業(yè)性分析功能GIS的路徑分析功能GIS的地圖整飾功能GIS的動(dòng)態(tài)分段功能GIS的斷面分析功能GIS的格網(wǎng)分析功能GIS生成數(shù)字地面模型功能GIS的三維地下體分析功能文件圖表文件圖表數(shù)據(jù)獲取 原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)檢索空間查詢空間分析數(shù)據(jù)編輯投影變換數(shù)據(jù)輸出 制圖、表格制圖、表格 交互展示交互展示 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)庫GIS基本功能的實(shí)現(xiàn)過程第4節(jié)：GIS與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系地理學(xué)GIS遙感技術(shù)攝影測量學(xué)數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)地圖制圖學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)專家系統(tǒng)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫技術(shù)

10、軟件工程測量學(xué)第5節(jié)：系統(tǒng)的應(yīng)用模式（單機(jī)式）系統(tǒng)的應(yīng)用模式（局域網(wǎng)模式）輸 出用戶組1輸 入GIS中央數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)管IntranetIntranet用戶組n系統(tǒng)的應(yīng)用模式（廣域網(wǎng)模式）輸入GIS中央數(shù)據(jù)庫（服務(wù)器）圖象處理系統(tǒng)局域網(wǎng)用戶組輸出多媒體系統(tǒng)用戶用戶主主 干干 網(wǎng)網(wǎng)Internet城鄉(xiāng)規(guī)劃 城市規(guī)劃和管理 (Urban Planning and Management) 空間規(guī)劃是GIS的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，城市規(guī)劃和管理是其中的主要內(nèi)容。例如，在大規(guī)模城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中如何保證綠地的比例和合理分布、如何保證學(xué)校、公共設(shè)施、運(yùn)動(dòng)場所、服務(wù)設(shè)施等能夠有最大的服務(wù)面(城市資源配置問題)等。

11、土地信息系統(tǒng)和地籍管理 (Land Information System and Cadastral Applicaiton) 土地和地籍管理涉及土地使用性質(zhì)變化、地塊輪廓變化、地籍權(quán)屬關(guān)系變化等許多內(nèi)容，借助GIS技術(shù)可以高效、高質(zhì)量地完成這些工作。 災(zāi)害預(yù)警與評估 應(yīng)急響應(yīng) (Emergency Response) 解決在發(fā)生洪水、戰(zhàn)爭、核事故等重大自然或人為災(zāi)害時(shí)，如何安排最佳的人員撤離路線、并配備相應(yīng)的運(yùn)輸和保障設(shè)施的問題。 圖為：汶川地震地勢遙感圖國防 現(xiàn)代戰(zhàn)爭的一個(gè)基本特點(diǎn)就是三S技術(shù)被廣泛地運(yùn)用到從戰(zhàn)略構(gòu)思到戰(zhàn)術(shù)安排的各個(gè)環(huán)節(jié)。它往往在一定程度上決定了戰(zhàn)爭的成敗。如海灣戰(zhàn)爭期間，

12、美國國防制圖局為戰(zhàn)爭的需要在工作站上建立了GIS與遙感的集成系統(tǒng)，它能用自動(dòng)影像匹配和自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)，數(shù)據(jù)直接傳送到海灣前線指揮部和五角大樓，為軍事決策提供24小時(shí)的實(shí)時(shí)服務(wù)。可視化 可視化應(yīng)用 (Visualization Application)以數(shù)字地形模型為基礎(chǔ)，建立城市、區(qū)域、或大型建筑工程、著名風(fēng)景名勝區(qū)的三維可視化模型，實(shí)現(xiàn)多角度瀏覽，可廣泛應(yīng)用于宣傳、城市和區(qū)域規(guī)劃、大型工程管理和仿真、旅游等領(lǐng)域。 環(huán)境保護(hù) 生態(tài)、環(huán)境保護(hù)與污染模擬 (Environmental Management and Modeling) 區(qū)域生態(tài)規(guī)劃、環(huán)境現(xiàn)狀評價(jià)、環(huán)境影響評價(jià)、污染物削減分配的決策

13、支持、環(huán)境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的決策支持、環(huán)保設(shè)施的管理、環(huán)境規(guī)劃等。 宏觀決策支持 政府應(yīng)用( Government Analysis) 根據(jù)區(qū)域地理環(huán)境的特點(diǎn)，綜合考慮資源配置、市場潛力、交通條件、地形特征、環(huán)境影響等因素，在區(qū)域范圍內(nèi)選擇最佳位置，是GIS的一個(gè)典型應(yīng)用領(lǐng)域，充分體現(xiàn)了GIS的空間分析功能。 政府應(yīng)用資源配置與管理 資源配置 (Resource Configuration) 在城市中各種公用設(shè)施、救災(zāi)減災(zāi)中物資的分配、全國范圍內(nèi)能源保障、糧食供應(yīng)等到機(jī)構(gòu)的在各地的配置等都是資源配置問題。GIS在這類應(yīng)用中的目標(biāo)是保證資源的最合理配置和發(fā)揮最大效益 城市土地利用信息系統(tǒng)電信資源

14、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)信息查詢一、研究內(nèi)容一、研究內(nèi)容GISGIS基本理論基本理論技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用方法應(yīng)用方法概念、定義、內(nèi)涵構(gòu)成、特點(diǎn)、功能和任務(wù)理論體系發(fā)展歷史及發(fā)展趨勢一、研究內(nèi)容一、研究內(nèi)容硬件配置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與表示輸入輸出系統(tǒng)地理數(shù)據(jù)管理用戶界面GIS工具軟件研制GISGIS基本理論基本理論技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用方法應(yīng)用方法一、研究內(nèi)容一、研究內(nèi)容應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集與校驗(yàn)專題分析模型3S結(jié)合地學(xué)專家系統(tǒng)GISGIS基本理論基本理論技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用方法應(yīng)用方法GIS的發(fā)展背景GISGIS發(fā)展的科學(xué)背景發(fā)展的科學(xué)背景（現(xiàn)代

15、（現(xiàn)代 科學(xué)方法與高新技術(shù)）科學(xué)方法與高新技術(shù)）地圖學(xué)的發(fā)展計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展地理學(xué)的發(fā)展GISGIS發(fā)展的動(dòng)力源泉發(fā)展的動(dòng)力源泉用戶的需要技術(shù)的進(jìn)步應(yīng)用方法論的提高有關(guān)組織機(jī)構(gòu)的建立及專業(yè)人才的涌現(xiàn)1. 1. 起步階段（起步階段（6060年代），注重空間數(shù)據(jù)的地學(xué)處理。年代），注重空間數(shù)據(jù)的地學(xué)處理。 1963年，加拿大測量學(xué)家R. T. Tomlinson首先提出GIS 這一術(shù)語，建立加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS）； 1969年，ESRI （環(huán)境系統(tǒng)研究所）建立； 1969年， Integraph公司建立。 2. 2. 發(fā)展階段（發(fā)展階段（7070年代），注重空間地理信息的管理年代），注重空

16、間地理信息的管理 受到政府部門、商業(yè)公司和大學(xué)的普遍重視。 1978年，ERDAS成立。3. 3. 推廣應(yīng)用階段（推廣應(yīng)用階段（8080年代），注重空間決策支持分析。年代），注重空間決策支持分析。 1981年，ESRI ARC/INFO GIS發(fā)布； 1985年，GPS成為可運(yùn)行系統(tǒng)； 1986年，MapInfo建立； 1986年，SPOT衛(wèi)星首次發(fā)射； 1987年，地理信息系統(tǒng)的國際雜志出版； 1988年，美國人口調(diào)查局第一次公開發(fā)布TIGER； 1988年，GIS World 首次發(fā)行； 1989年，Ingegraph 發(fā)布MGE； 4. 4. 用戶時(shí)代（用戶時(shí)代（9090年代后）年代后）

17、, ,以數(shù)據(jù)為中心，側(cè)重于為用以數(shù)據(jù)為中心，側(cè)重于為用 戶提供各種空間服務(wù)戶提供各種空間服務(wù) 控件式GIS成為GISTools的發(fā)展方向; WebGIS蓬勃發(fā)展; 三維GIS嶄露頭角。地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢GIS發(fā)展趨勢網(wǎng)絡(luò)GISWeb GIS 開放式GISOpen GIS 組件式GISCom GIS 虛擬GISVGIS 多媒體GISMGIS 三維GIS3D GIS 時(shí)態(tài)GISTGIS 無線通訊與GIS 第9節(jié)：常用的GIS軟件國外主流國外主流GISGIS軟件軟件ARC/INFOARC/INFO（ArcViewArcView、ArcObjectArcObject、ArcIMSArcIMS）GE

18、NAMAPGENAMAPMGEMGE（Modular GIS EnvironmentModular GIS Environment）（）（GeoMediaGeoMedia）MapInfoMapInfo（Mapinfo ProfessionalMapinfo Professional、MapXMapX、MapXtremeMapXtreme、SpatialWareSpatialWare）ERDAS ERDAS 國內(nèi)國內(nèi)GISGIS軟件軟件SuperMap(SuperMap(中國科學(xué)院北京超圖中國科學(xué)院北京超圖) )MapGISMapGIS（中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）（中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）GeoStarG

19、eoStar（武漢大學(xué)）（武漢大學(xué)）其它（其它（CityStarCityStar（北大遙感所）、（北大遙感所）、 TopMapTopMap（北京慧（北京慧圖）。）圖）。）ArcGIS的構(gòu)成ArcGIS是一個(gè)統(tǒng)一的地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，由三個(gè)重要部分組成：ArcGIS桌面軟件一體化的高級GIS應(yīng)用ArcSDE通路用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（RDBMS）管理空間數(shù)據(jù)庫的接口ArcIMS軟件基于Internet的分布式數(shù)據(jù)和服務(wù)的GISArcGIS桌面ArcGIS桌面功能由簡到繁的產(chǎn)品：ArcViewArcEditorArcInfo它們具有通用的結(jié)構(gòu)，通用的代碼基礎(chǔ)，通用的擴(kuò)展模塊和統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境ArcGIS桌面軟

20、件的構(gòu)成：ArcMapArcCatalogArcToolbox三個(gè)應(yīng)用的協(xié)調(diào)工作，可以完成任何從簡單到復(fù)雜的GIS工作，包括制圖，數(shù)據(jù)管理，地理分析和空間處理；還包括與Internet地圖和服務(wù)的整合，地理編碼，高級數(shù)據(jù)編輯，高質(zhì)量的制圖，動(dòng)態(tài)投影，元數(shù)據(jù)管理，基于向?qū)У慕孛婧蛯?0種數(shù)據(jù)格式的直接支持ArcInfo組成Arc Map：地圖數(shù)據(jù)的顯示、查詢和分析地圖數(shù)據(jù)的顯示、查詢和分析執(zhí)行所有基于Map的任務(wù)制圖、編輯、查詢、統(tǒng)計(jì)、報(bào)告生成Arc Catalog：基于元數(shù)據(jù)的定位、瀏覽和管理空間數(shù)據(jù)瀏覽數(shù)據(jù)（圖形的/文本的），管理數(shù)據(jù)，GeoDatabase結(jié)構(gòu)定義及編輯，元數(shù)據(jù)設(shè)置和查看

21、Arc Toolbox：由常用數(shù)據(jù)分析處理功能組成的工由常用數(shù)據(jù)分析處理功能組成的工具箱具箱ARC命令圖形用戶界面（Tools, Wizards），Import/Export（GeoDatabase），Arc Server ClientArcGIS產(chǎn)品系列ArcViewArcEditorArcInfoArcGIS Extension （擴(kuò)展）ArcGIS空間分析模塊 （ArcGIS Spatial Analyst）ArcGIS 3D分析模塊（ArcGIS 3D Analyst） ArcGIS地理統(tǒng)計(jì)分析 （Geostatistical Analyst） ArcGIS Publisher擴(kuò)展模塊ArcGIS MrSID擴(kuò)展模塊 （ArcGIS MrSID） ArcPress擴(kuò)展模塊 （ArcPress for ArcGIS） ArcGIS Schematic 邏輯示意圖生成軟件ArcGIS Tra