地理信息系統(tǒng)原理全冊配套完整課件

1、地理信息系統(tǒng)原理全冊配套地理信息系統(tǒng)原理全冊配套完整課件完整課件3 本課程是地理學學科各專業(yè)研究生的學科基本課程是地理學學科各專業(yè)研究生的學科基礎課，同時也可作為相關專業(yè)研究生的選修課。礎課，同時也可作為相關專業(yè)研究生的選修課。課程系統(tǒng)地介紹地理信息系統(tǒng)（課程系統(tǒng)地介紹地理信息系統(tǒng)（GIS）的原理）的原理和方法，介紹國際上和方法，介紹國際上GIS的發(fā)展趨勢及有關研的發(fā)展趨勢及有關研究進展。究進展。 地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)-A 與與 地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)-B的區(qū)別？的區(qū)別？（1）學生多，根據(jù)學生基礎分流。（）學生多，根據(jù)學生基礎分流。（2）大綱）大綱側重點不同。側重點不同。課程的教學目的與

2、綱要課程的教學目的與綱要前修課程：數(shù)據(jù)庫原理，編程語言，數(shù)據(jù)結構前修課程：數(shù)據(jù)庫原理，編程語言，數(shù)據(jù)結構4課程安排課程安排關于上課：關于上課： 課堂授課課堂授課 30學時學時 課堂上機實習課堂上機實習 10學時學時 （國慶節(jié)后開始）（國慶節(jié)后開始）關于考試：關于考試： 平時作業(yè)平時作業(yè) 35% 期末考試期末考試 65%(開卷開卷)Office Hour： 周四周四3-4節(jié)節(jié) 黃杏元，馬勁松、湯勤黃杏元，馬勁松、湯勤.地理信息系統(tǒng)概論（修訂地理信息系統(tǒng)概論（修訂版），高等教育出版社，版），高等教育出版社，2001 張宏、溫永寧、劉愛玲張宏、溫永寧、劉愛玲.地理信息系統(tǒng)算法基礎，地理信息系統(tǒng)算法基

3、礎，科學出版社，科學出版社，2006.6 邊馥苓邊馥苓.GIS-地理信息系統(tǒng)原理與方法，測繪出版地理信息系統(tǒng)原理與方法，測繪出版社，社，19966測繪學報測繪學報、地理學報地理學報、遙感學報遙感學報、武漢大學學報（信息版）武漢大學學報（信息版）、測繪測繪通報通報、中國圖形圖像學報中國圖形圖像學報、計算機輔助圖形學計算機輔助圖形學報報、地理與地理信息科學地理與地理信息科學等。等。國際期刊國際期刊國內(nèi)期刊國內(nèi)期刊“Int.J.of GIS” “Computer&Geoscience”“Information Geomatics” “J.of ISPRS”“Remote Sensing of

4、 the Environment”http:/www.MapI（MapInfo公司）公司）http:/www.ESRI.com（美國美國ESRI公司）公司）http:/www.DigitalE（數(shù)字地球）數(shù)字地球）http:/ (地理信息系統(tǒng)論壇地理信息系統(tǒng)論壇）http:/ （非盈利個人網(wǎng)站）非盈利個人網(wǎng)站）http:/ （ESRI 中國）中國）8還有很多很多。還有很多很多。博客博客群群。 公共郵箱：公共郵箱：密碼：密碼：111111 主要內(nèi)容包括：主要內(nèi)容包括：1、地理信息系統(tǒng)導論、地理信息系統(tǒng)導論2、 3、地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構、地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構4、空間數(shù)據(jù)獲取與處理、空間數(shù)據(jù)獲取

5、與處理5、地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫、地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫6、空間分析的原理與方法、空間分析的原理與方法7、DEM分析應用分析應用8、空間數(shù)據(jù)的可視化及制圖、空間數(shù)據(jù)的可視化及制圖9、地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出設計、地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出設計*地理信息系統(tǒng)基本概念地理信息系統(tǒng)基本概念 （掌握掌握）數(shù)據(jù)與信息；地理信息的特征；地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)與信息；地理信息的特征；地理信息系統(tǒng)*地理信息系統(tǒng)的基本構成地理信息系統(tǒng)的基本構成 （掌握）（掌握）5個主要組成部分：硬件、軟件、空間數(shù)據(jù)、應用個主要組成部分：硬件、軟件、空間數(shù)據(jù)、應用人員、應用模型人員、應用模型*地理信息系統(tǒng)的功能簡介地理信息系統(tǒng)的功能簡介 （

6、理解、掌握）（理解、掌握）基本功能、應用功能基本功能、應用功能*地理信息系統(tǒng)的發(fā)展透視地理信息系統(tǒng)的發(fā)展透視 （了解）（了解）發(fā)展概況、基礎理論、與其它學科的關系發(fā)展概況、基礎理論、與其它學科的關系11一、一、數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)與信息 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是一種未經(jīng)加工的原始資料，數(shù)字、文字、是一種未經(jīng)加工的原始資料，數(shù)字、文字、符號、圖像都是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)本身沒有意義。符號、圖像都是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)本身沒有意義。 信息信息（Information）是是數(shù)據(jù)的內(nèi)容數(shù)據(jù)的內(nèi)容，它用，它用文字、數(shù)字、符號、語言、圖像等介質(zhì)來表示文字、數(shù)字、符號、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。事件、事物、現(xiàn)象等

7、的內(nèi)容、數(shù)量或特征。12 提供關于現(xiàn)實世界新的事實和知識，作為生產(chǎn)、提供關于現(xiàn)實世界新的事實和知識，作為生產(chǎn)、建設、經(jīng)營、管理、分析和決策的依據(jù)。建設、經(jīng)營、管理、分析和決策的依據(jù)。 信息具有信息具有客觀性、適用性、可傳輸性和共享性客觀性、適用性、可傳輸性和共享性等特征。等特征。 數(shù)據(jù)是客觀對象的表示，而信息則是數(shù)據(jù)內(nèi)涵數(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。的意義，是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。 信息信息 = = 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) + + 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理132、信息的特點、信息的特點 信息的客觀性。信息的客觀性。與客觀事物緊密相聯(lián)系的；與客觀事物緊密相聯(lián)系的； 信息的適用性。信息

8、的適用性。信息對決策是十分重要；信息對決策是十分重要； 信息的傳輸性。信息的傳輸性。信息可以在信息發(fā)送者和接受信息可以在信息發(fā)送者和接受者之間傳輸，既包括系統(tǒng)把有用信息送至終端者之間傳輸，既包括系統(tǒng)把有用信息送至終端設備設備( (包括遠程終端包括遠程終端) )，和以一定形式提供給有，和以一定形式提供給有關用戶，也包括信息在系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的關用戶，也包括信息在系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的傳輸和交換。傳輸和交換。 信息的共享性。信息的共享性。信息可以傳輸給多個戶，為多信息可以傳輸給多個戶，為多個用戶共享，而其本身并無損失。個用戶共享，而其本身并無損失。14二、二、 地理信息與地理信息系統(tǒng)地理信息與地理

9、信息系統(tǒng)1 1 地理信息地理信息 地理數(shù)據(jù)地理數(shù)據(jù)是各種地理特征和現(xiàn)象間關系的符號是各種地理特征和現(xiàn)象間關系的符號化表示，包括空間位置、屬性特征（簡稱屬性）化表示，包括空間位置、屬性特征（簡稱屬性）及時域特征三部分。及時域特征三部分。 是有關地理實體的性質(zhì)、特征和運動是有關地理實體的性質(zhì)、特征和運動狀態(tài)的表征和一切有用的知識，它是對表達地狀態(tài)的表征和一切有用的知識，它是對表達地理特征與地理現(xiàn)象之間關系的地理數(shù)據(jù)的解釋。理特征與地理現(xiàn)象之間關系的地理數(shù)據(jù)的解釋。 空間位置、屬性及時間是地理空間分析的三大空間位置、屬性及時間是地理空間分析的三大基本要素?；疽?。 15空間分布性空間分布性 其位置

10、的識別是與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起的，這是地理信息區(qū)別于其它類型信息的最顯著的標志。 具有多維結構的特征具有多維結構的特征 即在二維空間的基礎上實現(xiàn)多專題的第三維結構，而各個專題型實體型之間的聯(lián)系是通過屬性碼進行的，這就為地理系統(tǒng)各圈層之間的綜合研究提供了可能。16時序特征十分明顯時序特征十分明顯 可以按照時間尺度將地理信息劃分為超短期的、短期的、中期的、長期的、超長期的等。這對地理事物的預測、預報，從而為科學決策提供依據(jù)很重要。 具有豐富的信息具有豐富的信息 GIS數(shù)據(jù)庫中不僅包含豐富的地理信息，還包含與地理信息有關的其它信息17GIS中空間、時間、屬性的不可分割性中空間、時間、屬性的不可分割性p時間

11、變化序列研究：時間變化序列研究：空間位置固定，空間位置固定， 研究不同時間屬性的變化特性；研究不同時間屬性的變化特性；p空間分布格局研究：空間分布格局研究：時間固定，時間固定， 研究屬性的分布特征和格局；研究屬性的分布特征和格局；p 變化的區(qū)域分異研究變化的區(qū)域分異研究某一屬性在不同時間下空間分布格局的差異。某一屬性在不同時間下空間分布格局的差異。18 地理信息系統(tǒng)（地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱簡稱GIS）是一種是一種地理信息的地理信息的計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)，是分，是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術。析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術。 目前已經(jīng)廣

12、泛地應用于資源調(diào)查、環(huán)境評估、目前已經(jīng)廣泛地應用于資源調(diào)查、環(huán)境評估、區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、公共設施管理、交通安全等領域，區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、公共設施管理、交通安全等領域，成為一個成為一個的研究領域。的研究領域。19作為一種通用技術，地理信息系統(tǒng)按照作為一種通用技術，地理信息系統(tǒng)按照一種一種新的方式去組織和使用地理信息新的方式去組織和使用地理信息，以便更有效地，以便更有效地分析和產(chǎn)生新的地理信息；分析和產(chǎn)生新的地理信息；同時，地理信息系統(tǒng)應用也改變了同時，地理信息系統(tǒng)應用也改變了地理信息地理信息發(fā)布和交換的方式；發(fā)布和交換的方式；因此，地理信息系統(tǒng)提供了因此，地理信息系統(tǒng)提供了一種認識和理解一種認識和理解地

13、理信息的新方式，地理信息的新方式，使地理信息系統(tǒng)進一步發(fā)展使地理信息系統(tǒng)進一步發(fā)展成為一門處理空間數(shù)據(jù)的學科。成為一門處理空間數(shù)據(jù)的學科。20空間數(shù)據(jù)輸空間數(shù)據(jù)輸入與轉換入與轉換空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫圖形與屬性圖形與屬性數(shù)據(jù)編輯數(shù)據(jù)編輯制圖制圖與輸出與輸出空間查詢空間查詢與分析與分析GIS21 通過上述分析和定義可提出通過上述分析和定義可提出GIS的如下基本概念：的如下基本概念：1）GIS的的物理外殼是計算機化的技術系統(tǒng)；物理外殼是計算機化的技術系統(tǒng)；2）GIS的的操作對象是空間數(shù)據(jù)操作對象是空間數(shù)據(jù)，即點、線、面、體，即點、線、面、體這些有三維要素的地理實體。這些有三維要素的地理實體。3）GI

14、S的的技術優(yōu)勢技術優(yōu)勢在于它的數(shù)據(jù)綜合、模擬與分析在于它的數(shù)據(jù)綜合、模擬與分析評價能力，評價能力，可以得到常規(guī)方法或普通信息系統(tǒng)難可以得到常規(guī)方法或普通信息系統(tǒng)難以得到的重要信息，實現(xiàn)地理空間過程演化的模以得到的重要信息，實現(xiàn)地理空間過程演化的模擬和預測。擬和預測。 4）GIS與測繪學和地理學有著密切的關系，與測繪學和地理學有著密切的關系，但可但可以廣泛地應用到其他空間相關領域。以廣泛地應用到其他空間相關領域。 22 一個典型的地理信息系統(tǒng)包括一個典型的地理信息系統(tǒng)包括5個主要組成部分個主要組成部分：系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件、空間數(shù)據(jù)、應用人員和應系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件、空間數(shù)據(jù)、應用人員和應用模型。用

15、模型。 系系 統(tǒng)統(tǒng) 軟軟 件件 系系 統(tǒng)統(tǒng) 硬硬 件件空間空間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)用戶用戶23241、系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)硬件GIS硬件配置一般包括四個部分：硬件配置一般包括四個部分：（1）計算機主機、顯示器；）計算機主機、顯示器；（2）數(shù)據(jù)輸入設備：）數(shù)據(jù)輸入設備：數(shù)字化儀、圖像掃描儀、手數(shù)字化儀、圖像掃描儀、手寫筆、光筆、鍵盤、通訊端口等；寫筆、光筆、鍵盤、通訊端口等；（3）數(shù)據(jù)存貯設備：）數(shù)據(jù)存貯設備：光盤刻錄機、磁帶機、光盤光盤刻錄機、磁帶機、光盤塔、活動硬盤、磁盤陣列等；塔、活動硬盤、磁盤陣列等；（4）數(shù)據(jù)輸出設備：）數(shù)據(jù)輸出設備：筆式繪圖儀、噴墨繪圖儀（筆式繪圖儀、噴墨繪圖儀（打印機）、激光打印機等

16、。打印機）、激光打印機等。 25輸入設備輸入設備專用設備專用設備常規(guī)設備常規(guī)設備GPS全數(shù)字攝影全數(shù)字攝影測量工作站測量工作站解析和數(shù)字解析和數(shù)字攝影測量儀器攝影測量儀器遙感與遙感遙感與遙感圖象處理系統(tǒng)圖象處理系統(tǒng)全站儀全站儀掃描儀掃描儀數(shù)字化儀數(shù)字化儀鍵盤、鼠標鍵盤、鼠標處理設備處理設備工作站工作站服務器服務器硬盤陣列硬盤陣列存儲設備存儲設備活動硬盤活動硬盤光盤機光盤機磁帶機磁帶機輸出設備輸出設備繪圖儀繪圖儀終端終端打印機打印機262 2、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（系統(tǒng)調(diào)用、設備運行、網(wǎng)絡等）（系統(tǒng)調(diào)用、設備運行、網(wǎng)絡等）系統(tǒng)庫系統(tǒng)庫（編程語言、數(shù)學庫等）（編程語言、數(shù)學庫等）標準

17、軟件標準軟件（圖形、數(shù)據(jù)庫等）（圖形、數(shù)據(jù)庫等）GIS基本功能軟件基本功能軟件GIS應用軟件應用軟件用戶界面用戶界面GIS軟件軟件基礎軟件基礎軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件GIS273 3、空間數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù) 地理空間數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)操作的對象。地理空間數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)操作的對象。柵格結構柵格結構矢量結構矢量結構定位定位拓撲關系拓撲關系屬性屬性284、應用人員、應用人員 人是人是GIS中的重要構成因素。地理信息系統(tǒng)從其中的重要構成因素。地理信息系統(tǒng)從其設計、建立、運行到維護的整個生命周期，處處設計、建立、運行到維護的整個生命周期，處處都離不開人的作用。都離不開人的作用。 包括：系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)管理以及

18、使用人員。包括：系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)管理以及使用人員。5、應用模型、應用模型 應用模型是應用系統(tǒng)建設成敗的關鍵。應用模型是應用系統(tǒng)建設成敗的關鍵。 291 1、基本功能、基本功能（1 1）數(shù)據(jù)采集與編輯）數(shù)據(jù)采集與編輯（2 2）數(shù)據(jù)存儲與管理）數(shù)據(jù)存儲與管理（3 3）數(shù)據(jù)處理與變換）數(shù)據(jù)處理與變換（4 4）空間分析與統(tǒng)計）空間分析與統(tǒng)計（5 5）產(chǎn)品制作與顯示）產(chǎn)品制作與顯示（6 6）二次開發(fā)和編程）二次開發(fā)和編程 空間分析是地理信息系統(tǒng)區(qū)別于其它信息系統(tǒng)的空間分析是地理信息系統(tǒng)區(qū)別于其它信息系統(tǒng)的重要標志。重要標志。 包括：包括：1 1）拓撲疊合；）拓撲疊合；2 2）緩沖區(qū)分析；）緩沖區(qū)分析；3

19、3）網(wǎng)絡分）網(wǎng)絡分析；析；4）數(shù)字地形分析；）數(shù)字地形分析；5 5）空間集合分析；）空間集合分析；30 空間數(shù)據(jù)的可視化空間數(shù)據(jù)的可視化 統(tǒng)計與量算統(tǒng)計與量算 規(guī)劃與管理規(guī)劃與管理 預測與監(jiān)測預測與監(jiān)測 輔助決策輔助決策2、應用功能、應用功能31F災害控制和分析災害控制和分析F水土保護水土保護F農(nóng)業(yè)決策和精細農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)決策和精細農(nóng)業(yè)F海洋漁業(yè)海洋漁業(yè)F環(huán)境保護環(huán)境保護F城市城市GISF數(shù)字地球數(shù)字地球F軍事國防等軍事國防等3、應用領域、應用領域32文件圖表文件圖表數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)獲取原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)存儲檢索存儲檢索空間查詢空間查詢空間分析空間分析數(shù)據(jù)編輯數(shù)據(jù)編輯投影變換投影變換數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出制圖、

20、表格制圖、表格交互展示交互展示結構化數(shù)據(jù)結構化數(shù)據(jù)空間空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫33應用功能應用功能34電信資源管理電信資源管理35鐵路地理信息系統(tǒng)鐵路地理信息系統(tǒng)36醫(yī)療機構信息查詢醫(yī)療機構信息查詢37公安警用地理信息系統(tǒng)公安警用地理信息系統(tǒng)38昌平旅游信息管理系統(tǒng)昌平旅游信息管理系統(tǒng)39鹽度分布 溫度分布海底地貌漁撈數(shù)據(jù)海洋漁業(yè)海洋漁業(yè)GIS40包含轉向限制的車道拓撲包含轉向限制的車道拓撲l1l1l2l3l4l4l31 . 8 km1.5 km0.3 km0.7 kmA2A1A3A4大屯路華東路清昌 平 高速路昌 平 高速路l1l2l3l4l8l6l5l7l8l7 帶有輔道的立交橋車道拓撲交通交通G

21、ISGIS-T41軍用軍用GIS地理信息系統(tǒng)發(fā)展的科學背景地理信息系統(tǒng)發(fā)展的科學背景 在在20世紀世紀60年代，美國麻省理工學院首次提年代，美國麻省理工學院首次提出計算機學術術語，證明了交互計算機圖形學是出計算機學術術語，證明了交互計算機圖形學是一個可行、有用的研究領域；一個可行、有用的研究領域； 60年代初，計算機技術用于地圖量算、分析年代初，計算機技術用于地圖量算、分析和制作；和制作； 60年代中期，計算機用于輔助制圖和空間分年代中期，計算機用于輔助制圖和空間分析，在數(shù)據(jù)自動采集、數(shù)據(jù)分析和顯示技術領域析，在數(shù)據(jù)自動采集、數(shù)據(jù)分析和顯示技術領域中得到極大發(fā)展；中得到極大發(fā)展； 這些技術用于

22、從現(xiàn)實世界中按照特殊應用目這些技術用于從現(xiàn)實世界中按照特殊應用目的采集、存儲、檢索、分析、傳輸可顯示的空間的采集、存儲、檢索、分析、傳輸可顯示的空間信息，促成了地理信息系統(tǒng)技術的產(chǎn)生。信息，促成了地理信息系統(tǒng)技術的產(chǎn)生。一、一、地理信息系統(tǒng)的萌芽地理信息系統(tǒng)的萌芽 1962年，加拿大測量學家年，加拿大測量學家R.F Tomlinson首首先提出了地理信息系統(tǒng)這一術語，并建成世界先提出了地理信息系統(tǒng)這一術語，并建成世界上第一個運行型的上第一個運行型的GIS(加拿大地理信息系統(tǒng)，加拿大地理信息系統(tǒng)，CGIS)，并用于自然資源的管理和規(guī)劃。并用于自然資源的管理和規(guī)劃。 CGIS在技術上取得重大突破，

23、如地圖數(shù)據(jù)在技術上取得重大突破，如地圖數(shù)據(jù)的掃描輸入、柵格矢量數(shù)據(jù)的轉換；在系統(tǒng)設的掃描輸入、柵格矢量數(shù)據(jù)的轉換；在系統(tǒng)設計上，提出空間分塊、專題分層的數(shù)據(jù)結構、計上，提出空間分塊、專題分層的數(shù)據(jù)結構、空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)相聯(lián)接等思想，對以后空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)相聯(lián)接等思想，對以后GIS發(fā)展有重大影響；發(fā)展有重大影響； 同時，同時，D.F. Marble 在美國西北大學提出了建在美國西北大學提出了建立地理信息系統(tǒng)軟件系統(tǒng)的思想；立地理信息系統(tǒng)軟件系統(tǒng)的思想； 西北技術研究所的西北技術研究所的H. Fisher教授建立了哈佛計教授建立了哈佛計算機圖形與空間分析實驗室，開發(fā)了算機圖形與空間分析實驗室，

24、開發(fā)了SYMAP（對當今的柵格地理信息系統(tǒng)有一定影響）、對當今的柵格地理信息系統(tǒng)有一定影響）、ODYSSEY軟件包（矢量地理信息系統(tǒng)的原型）；軟件包（矢量地理信息系統(tǒng)的原型）； 其他國家也展開了地理信息系統(tǒng)或相關技術其他國家也展開了地理信息系統(tǒng)或相關技術的研究，如英國的的研究，如英國的David P.Bickkmore成立了實驗成立了實驗制圖部，從事計算機制圖與研究。制圖部，從事計算機制圖與研究。 綜合來看，初期地理信息系統(tǒng)發(fā)展的動力來自綜合來看，初期地理信息系統(tǒng)發(fā)展的動力來自于諸多方面，如學術探討、新技術的應用、大于諸多方面，如學術探討、新技術的應用、大量空間數(shù)據(jù)處理的生產(chǎn)需求等。量空間數(shù)據(jù)

25、處理的生產(chǎn)需求等。 這個時期這個時期，專家興趣以及政府的推動起專家興趣以及政府的推動起著積極的引導作用，并且大多著積極的引導作用，并且大多數(shù)數(shù)地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)工作限于政府及大學的范疇，國際交往甚少。工作限于政府及大學的范疇，國際交往甚少。 這種發(fā)展應歸結于以下幾方面的原因：這種發(fā)展應歸結于以下幾方面的原因： 一是一是資源開發(fā)、利用乃至環(huán)境保護問題成為政府資源開發(fā)、利用乃至環(huán)境保護問題成為政府首要解決之疑難，而這些都需要一種能有效地分析首要解決之疑難，而這些都需要一種能有效地分析、處理空間信息的技術、方法與系統(tǒng)。、處理空間信息的技術、方法與系統(tǒng)。 二是二是計算機技術迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)處理加快

26、，內(nèi)存計算機技術迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)處理加快，內(nèi)存容量增大，超小型、多用戶系統(tǒng)的出現(xiàn)，容量增大，超小型、多用戶系統(tǒng)的出現(xiàn)， 尤其是尤其是計算機硬件計算機硬件價格下降，使得政府部門、學價格下降，使得政府部門、學校以及科研機構、私營公司也能夠配置計算機系校以及科研機構、私營公司也能夠配置計算機系統(tǒng)；在統(tǒng)；在軟件方面軟件方面，第一套利用關系數(shù)據(jù)庫管理系，第一套利用關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的軟件問世，新型的地理信息系統(tǒng)軟件不斷出統(tǒng)的軟件問世，新型的地理信息系統(tǒng)軟件不斷出現(xiàn)，據(jù)現(xiàn)，據(jù)IGU調(diào)查，調(diào)查，70年代就有年代就有 80多個地理信多個地理信息系統(tǒng)軟件。息系統(tǒng)軟件。 第三，第三，專業(yè)化人才不斷增加，許多大學開始

27、提專業(yè)化人才不斷增加，許多大學開始提供地理信息系統(tǒng)培訓，一些商業(yè)性的咨詢服務公供地理信息系統(tǒng)培訓，一些商業(yè)性的咨詢服務公司開始從事地理信息系統(tǒng)工作，如美國環(huán)境系統(tǒng)司開始從事地理信息系統(tǒng)工作，如美國環(huán)境系統(tǒng)研究所（研究所（ESRI）成立于成立于1969年。年。 （1）地理信息系統(tǒng)在繼承地理信息系統(tǒng)在繼承60年代技術基礎之上，年代技術基礎之上，充分利用了新的計算機技術，但系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分充分利用了新的計算機技術，但系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析能力仍很弱；析能力仍很弱； （2）在地理信息系統(tǒng)技術方面未有新的突破在地理信息系統(tǒng)技術方面未有新的突破； （3）系統(tǒng)的應用與開發(fā)多限于某個機構；系統(tǒng)的應用與開發(fā)多限于某個機構；

28、 （4）專家個人的影響削弱，而政府影響增強。專家個人的影響削弱，而政府影響增強。 地理信息系統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)的應用領域迅速擴大，應用領域迅速擴大，從資源管理、從資源管理、環(huán)境規(guī)劃到應急反應，從商業(yè)服務區(qū)域劃分到政環(huán)境規(guī)劃到應急反應，從商業(yè)服務區(qū)域劃分到政治選舉分區(qū)等，涉及到了許多的學科與領域，如治選舉分區(qū)等，涉及到了許多的學科與領域，如古人類學、景觀生態(tài)規(guī)劃、森林管理、土木工程古人類學、景觀生態(tài)規(guī)劃、森林管理、土木工程以及計算機科學等。以及計算機科學等。 許多國家制定了本國的地理信息發(fā)展規(guī)劃，啟動許多國家制定了本國的地理信息發(fā)展規(guī)劃，啟動了若干科研項目，建立了一些政府性、學術性機了若干科研項目

29、，建立了一些政府性、學術性機構。構。1）如中國于如中國于1985年成立了資源與環(huán)境信息年成立了資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國家重點實驗室系統(tǒng)國家重點實驗室； 2）美國于美國于1987年成立了國家地理信息與分析中年成立了國家地理信息與分析中心（心（NCGIA）； 3）英國于英國于1987年成立了地理信息協(xié)會。同時，年成立了地理信息協(xié)會。同時，商業(yè)性的咨詢公司，軟件制造商大量涌現(xiàn)，并提商業(yè)性的咨詢公司，軟件制造商大量涌現(xiàn)，并提供系列專業(yè)性服務。供系列專業(yè)性服務。 最顯著的特點最顯著的特點：商業(yè)化實用系統(tǒng)進入市場。商業(yè)化實用系統(tǒng)進入市場。一方面，地理信息系統(tǒng)已成為許多機構必備的工一方面，地理信息系統(tǒng)已成為許多

30、機構必備的工作系統(tǒng)，尤其是政府決策部門在一定程度上由于作系統(tǒng)，尤其是政府決策部門在一定程度上由于受地理信息系統(tǒng)影響而改變了現(xiàn)有機構的運行受地理信息系統(tǒng)影響而改變了現(xiàn)有機構的運行 設置與工作計劃等。設置與工作計劃等。 另一方面，社會對地理信息系統(tǒng)認識普遍提另一方面，社會對地理信息系統(tǒng)認識普遍提高，需求大幅度增加，從而導致地理信息系統(tǒng)高，需求大幅度增加，從而導致地理信息系統(tǒng)應用的擴大與深化。應用的擴大與深化。 國家級乃至全球性的地理信息系統(tǒng)已成為公眾國家級乃至全球性的地理信息系統(tǒng)已成為公眾關注的問題，關注的問題，例如地理信息系統(tǒng)已列入美國政例如地理信息系統(tǒng)已列入美國政府制定的府制定的“信息高速公路

31、信息高速公路”計劃；計劃；“數(shù)字地球數(shù)字地球”戰(zhàn)略。戰(zhàn)略。 我國我國GIS的發(fā)展雖然較晚，經(jīng)歷了的發(fā)展雖然較晚，經(jīng)歷了三三個階段，即個階段，即起步起步(1970-1980) 、準備、準備(1980-1985)、發(fā)展、發(fā)展(1985-1995)、產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化(1996以后以后)階段。階段。 （1）以以1980年中國科學院遙感應用研究所成立全年中國科學院遙感應用研究所成立全國第一個地理信息系統(tǒng)研究室為標志國第一個地理信息系統(tǒng)研究室為標志。 在幾年的起步在幾年的起步準備準備階段中，我國地理信息系統(tǒng)在理階段中，我國地理信息系統(tǒng)在理論探索、硬件配制、軟件研制、規(guī)范制訂、區(qū)域試驗論探索、硬件配制、軟件研

32、制、規(guī)范制訂、區(qū)域試驗研究、局部系統(tǒng)建立、初步應用試驗和技術隊伍培養(yǎng)研究、局部系統(tǒng)建立、初步應用試驗和技術隊伍培養(yǎng)等方面都取得了進步，積累了經(jīng)驗，為在全國范圍內(nèi)等方面都取得了進步，積累了經(jīng)驗，為在全國范圍內(nèi)展開地理信息系統(tǒng)的研究和應用奠定了基礎。展開地理信息系統(tǒng)的研究和應用奠定了基礎。研究作為政府行為，正式列入國家科技攻研究作為政府行為，正式列入國家科技攻關計劃，開始了有計劃、有組織、有目標的科關計劃，開始了有計劃、有組織、有目標的科學研究、應用實驗和工程建設工作。學研究、應用實驗和工程建設工作。 許多部門同時展開了地理信息系統(tǒng)研究與開發(fā)許多部門同時展開了地理信息系統(tǒng)研究與開發(fā)工作工作:如全國

33、性地理信息系統(tǒng)（或數(shù)據(jù)庫）實體如全國性地理信息系統(tǒng)（或數(shù)據(jù)庫）實體建設、區(qū)域建設、區(qū)域性或性或城市地理信息系統(tǒng)、城市地理信息系統(tǒng)、GIS基礎基礎軟件或專題應用軟件的研制和教育培訓。軟件或專題應用軟件的研制和教育培訓。 通過近五年的努力，在通過近五年的努力，在GIS技術上的應用開創(chuàng)技術上的應用開創(chuàng)了新的局面，并在全國性應用、區(qū)域管理、規(guī)了新的局面，并在全國性應用、區(qū)域管理、規(guī)劃和決策中取得了實際的效益。劃和決策中取得了實際的效益。 在這一時期，在這一時期，執(zhí)行執(zhí)行GIS和遙感聯(lián)合科技攻關和遙感聯(lián)合科技攻關計劃，強調(diào)計劃，強調(diào)GIS的實用化、集成化和工程化，的實用化、集成化和工程化，力圖使地理信息

34、系統(tǒng)從初步發(fā)展時期的研究實力圖使地理信息系統(tǒng)從初步發(fā)展時期的研究實驗、局部實用走向實用化和生產(chǎn)化，為國民經(jīng)驗、局部實用走向實用化和生產(chǎn)化，為國民經(jīng)濟重大問題提供分析和決策依據(jù)。濟重大問題提供分析和決策依據(jù)。 努力實現(xiàn)基礎環(huán)境數(shù)據(jù)庫的建設，推進國產(chǎn)努力實現(xiàn)基礎環(huán)境數(shù)據(jù)庫的建設，推進國產(chǎn)軟件系統(tǒng)的實用化、遙感和地理信息系統(tǒng)技術軟件系統(tǒng)的實用化、遙感和地理信息系統(tǒng)技術一體化。一體化。這期間的主要研究及發(fā)展的領域有：這期間的主要研究及發(fā)展的領域有：v重大自然災害監(jiān)測與評估系統(tǒng)的建設和應用；重大自然災害監(jiān)測與評估系統(tǒng)的建設和應用；v重點產(chǎn)糧區(qū)主要農(nóng)作物估產(chǎn)；重點產(chǎn)糧區(qū)主要農(nóng)作物估產(chǎn)；v城市地理信息系統(tǒng)的

35、建設與應用；城市地理信息系統(tǒng)的建設與應用；v建立數(shù)字化測繪技術體系；建立數(shù)字化測繪技術體系；v國家基礎地理信息系統(tǒng)建設與應用；國家基礎地理信息系統(tǒng)建設與應用；v專業(yè)信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫的建設和應用；專業(yè)信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫的建設和應用；v基礎通用軟件的研制與建立；基礎通用軟件的研制與建立；v地理信息系統(tǒng)規(guī)范化與標準化；地理信息系統(tǒng)規(guī)范化與標準化；v基于地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品研制與生產(chǎn)；基于地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品研制與生產(chǎn)；v經(jīng)營地理信息系統(tǒng)業(yè)務的公司逐漸增多。經(jīng)營地理信息系統(tǒng)業(yè)務的公司逐漸增多。 從應用方面看，地理信息系統(tǒng)已在從應用方面看，地理信息系統(tǒng)已在以下方面應用：以下方面應用：q資源開發(fā)、環(huán)境保

36、護、城市規(guī)劃建設、土地管理、資源開發(fā)、環(huán)境保護、城市規(guī)劃建設、土地管理、農(nóng)作物調(diào)查與結產(chǎn)農(nóng)作物調(diào)查與結產(chǎn)；q交通、能源、通訊、地圖測繪、林業(yè)、房地產(chǎn)開交通、能源、通訊、地圖測繪、林業(yè)、房地產(chǎn)開發(fā)發(fā)；q自然災害的監(jiān)測與評估、金融、保險自然災害的監(jiān)測與評估、金融、保險；q石油與天然氣、軍事、犯罪分析石油與天然氣、軍事、犯罪分析；q運輸與導航、運輸與導航、110報警系統(tǒng)公共汽車調(diào)度等方面報警系統(tǒng)公共汽車調(diào)度等方面得到了具體應用。得到了具體應用。 v一批地理信息系統(tǒng)軟件已研制開發(fā)成功（如一批地理信息系統(tǒng)軟件已研制開發(fā)成功（如 MapGIS，SuperMap，GeoSTAR，CityStar等；等；v一

37、批高等院校已設立了一些與一批高等院校已設立了一些與GIS有關的專業(yè)有關的專業(yè)或學科，一批專門從事或學科，一批專門從事GIS產(chǎn)業(yè)活動的高新技產(chǎn)業(yè)活動的高新技術產(chǎn)業(yè)相繼成立。術產(chǎn)業(yè)相繼成立。v此外，還成立了此外，還成立了“中國中國GIS協(xié)會協(xié)會”和和“中國中國GPS技術應用協(xié)會技術應用協(xié)會”等。等。 五、五、GIS的發(fā)展態(tài)勢的發(fā)展態(tài)勢 當前，當前，GIS正向著集成化、產(chǎn)業(yè)化和社會化發(fā)正向著集成化、產(chǎn)業(yè)化和社會化發(fā)展方向邁進，呈現(xiàn)以下主要發(fā)展態(tài)勢：展方向邁進，呈現(xiàn)以下主要發(fā)展態(tài)勢：（1）GIS已經(jīng)成為一門綜合性技術已經(jīng)成為一門綜合性技術 它與全球定位系統(tǒng)（它與全球定位系統(tǒng)（GPS）、）、遙感（遙感（

38、RS）相結相結合構成合構成“3S”集成系統(tǒng)，與集成系統(tǒng)，與CAD、多媒體、通信、多媒體、通信、因特網(wǎng)、辦公自動化、虛擬現(xiàn)實等多種技術相結合，因特網(wǎng)、辦公自動化、虛擬現(xiàn)實等多種技術相結合，構成綜合性的信息技術。構成綜合性的信息技術。 所有這些技術的融合發(fā)展都可以應用于公路規(guī)劃、所有這些技術的融合發(fā)展都可以應用于公路規(guī)劃、公路設施管理、車輛導航與信息監(jiān)控等領域。公路設施管理、車輛導航與信息監(jiān)控等領域。（2）GIS的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展勢頭強勁的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展勢頭強勁v由于由于GIS是一項關系國家綜合競爭實力的高新技是一項關系國家綜合競爭實力的高新技術，其產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展受到世界各國的普遍重視。術，其產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展受到

39、世界各國的普遍重視。v我國的我國的GIS產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)被列為國家信息產(chǎn)業(yè)中的產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)被列為國家信息產(chǎn)業(yè)中的重要發(fā)展方向，在數(shù)據(jù)生產(chǎn)、重要發(fā)展方向，在數(shù)據(jù)生產(chǎn)、GIS軟件產(chǎn)品以及軟件產(chǎn)品以及應用方面作了大量工作。應用方面作了大量工作。v產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展為產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展為GIS在交通、公路工程、選線設在交通、公路工程、選線設計等領域的應用提供了信息與技術平臺服務。計等領域的應用提供了信息與技術平臺服務。（3）GIS網(wǎng)絡化已經(jīng)成為當今社會熱點網(wǎng)絡化已經(jīng)成為當今社會熱點vInternet技術的發(fā)展為技術的發(fā)展為GIS的網(wǎng)絡化發(fā)展提供的網(wǎng)絡化發(fā)展提供了新的發(fā)展契機，為了新的發(fā)展契機，為GIS的空間數(shù)據(jù)共享、分的

40、空間數(shù)據(jù)共享、分布式處理、基于網(wǎng)絡的布式處理、基于網(wǎng)絡的GIS空間分析、空間?？臻g分析、空間模擬提供了可能性。擬提供了可能性。v網(wǎng)絡化網(wǎng)絡化GIS的發(fā)展使車輛監(jiān)控、緊急救援、車的發(fā)展使車輛監(jiān)控、緊急救援、車輛調(diào)度、公路交通安全控制等成為可能。輛調(diào)度、公路交通安全控制等成為可能。 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，明顯地體現(xiàn)出地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，明顯地體現(xiàn)出多學科交叉的多學科交叉的特點，特點，這些交叉的學科包括這些交叉的學科包括地理學、測量學、地圖地理學、測量學、地圖制圖學、攝影測量與遙感學、計算機科學、數(shù)學、制圖學、攝影測量與遙感學、計算機科學、數(shù)學、統(tǒng)計學統(tǒng)計學以及一切以及一切與處理和分析空間數(shù)據(jù)有關的學

41、科與處理和分析空間數(shù)據(jù)有關的學科。 目前數(shù)據(jù)庫技術目前數(shù)據(jù)庫技術(DBMS)、計算機輔助設計（計算機輔助設計（CAD）、）、計算機輔助制圖計算機輔助制圖(CAM)和計算機圖形學和計算機圖形學(Computer Graphics)軟件包已被許多軟件包已被許多GIS研究者所采用，但這研究者所采用，但這些系統(tǒng)不是為地理意義而設計的，無法取代些系統(tǒng)不是為地理意義而設計的，無法取代GIS的的作用。作用。621、GIS有別于有別于DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)） GIS具有以某種選定的方式對空間數(shù)據(jù)進行具有以某種選定的方式對空間數(shù)據(jù)進行解釋和判斷的能力，而不是簡單的數(shù)據(jù)管理，解釋和判斷的能力，而

42、不是簡單的數(shù)據(jù)管理，這種能力使用戶能得到關于數(shù)據(jù)的知識。這種能力使用戶能得到關于數(shù)據(jù)的知識。 因此，因此，GIS是能對空間數(shù)據(jù)進行分析的是能對空間數(shù)據(jù)進行分析的DBMS，GIS必須包含必須包含DBMS。 2、 GIS有別于有別于MIS（管理信息系統(tǒng)）管理信息系統(tǒng)） GIS要對圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)庫共同管理、分析要對圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)庫共同管理、分析和應用，和應用，GIS的軟硬件設備要復雜、系統(tǒng)功能要的軟硬件設備要復雜、系統(tǒng)功能要強；強； MIS則只有屬性數(shù)據(jù)庫的管理，即使存貯了圖形，則只有屬性數(shù)據(jù)庫的管理，即使存貯了圖形，也是以文件形式管理，圖形要素不能分解、查詢、也是以文件形式管理，圖形要素不

43、能分解、查詢、沒有拓撲關系。沒有拓撲關系。 管理地圖和地理信息的管理地圖和地理信息的MIS不一定就是不一定就是GIS，MIS在概念上更接近在概念上更接近DBMS。 3、GIS有別于地圖數(shù)據(jù)庫有別于地圖數(shù)據(jù)庫 地圖數(shù)據(jù)庫僅僅是將數(shù)字地圖有組織地存放起來，地圖數(shù)據(jù)庫僅僅是將數(shù)字地圖有組織地存放起來，不注重分析和查詢，不可能去綜合圖形數(shù)據(jù)和屬不注重分析和查詢，不可能去綜合圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行深層次的空間分析，提供輔助決策的性數(shù)據(jù)進行深層次的空間分析，提供輔助決策的信息，它只是信息，它只是GIS的一個數(shù)據(jù)源。的一個數(shù)據(jù)源。 4、GIS有別于有別于CAD系統(tǒng)系統(tǒng) 二者雖然都有參考系統(tǒng)，都能描述圖形，二

44、者雖然都有參考系統(tǒng)，都能描述圖形， GIS與與CAD的最大的區(qū)別是它能夠提供地理位置信息服的最大的區(qū)別是它能夠提供地理位置信息服務（具有地理坐標）和具有決策分析功能。務（具有地理坐標）和具有決策分析功能。 CAD 是設計我們世界的工具；是設計我們世界的工具； GIS 是管理我們世界的工具；是管理我們世界的工具；66信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)專題地理專題地理信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)非地理信息系統(tǒng)非地理信息系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)綜合地理綜合地理信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)CAD/CAM空間信息系統(tǒng)空間信息系統(tǒng)地籍地籍GIS交通交通GIS資源與環(huán)境資源與環(huán)境GIS規(guī)劃與管理規(guī)劃與管理GIS數(shù)據(jù)模型數(shù)

45、據(jù)模型矢量矢量GIS柵格柵格GIS矢矢-柵柵GIS研究范圍研究范圍全球全球GIS區(qū)域區(qū)域GIS研究內(nèi)容研究內(nèi)容非空間信息系統(tǒng)非空間信息系統(tǒng)1、一個完整的、一個完整的GIS系統(tǒng)有哪幾部分組成？系統(tǒng)有哪幾部分組成？其主要功能有哪些？其主要功能有哪些？ 2、GIS的發(fā)展經(jīng)歷了哪幾個階段？國內(nèi)國的發(fā)展經(jīng)歷了哪幾個階段？國內(nèi)國外的發(fā)展有什么不同？外的發(fā)展有什么不同？3、舉例說明、舉例說明GIS可應用的行業(yè)?？蓱玫男袠I(yè)。數(shù)據(jù)與信息；地理信息的特征；地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)與信息；地理信息的特征；地理信息系統(tǒng) 5個主要組成部分：硬件、軟件、空間數(shù)據(jù)、應用個主要組成部分：硬件、軟件、空間數(shù)據(jù)、應用人員、應用模型；人

46、員、應用模型；基本功能、應用功能基本功能、應用功能發(fā)展概況、基礎理論、與其它學科的關系發(fā)展概況、基礎理論、與其它學科的關系692.1 地理空間地理空間2.2 地球的表示地球的表示2.3 地圖坐標地圖坐標2.4 GIS投影投影70第第1節(jié)節(jié) 地理空間地理空間一、地理空間的定義一、地理空間的定義 空間（空間（Space）在不同的學科有不同的解釋。）在不同的學科有不同的解釋。v從物理學角度：從物理學角度：空間指宇宙在三個相互垂直方向上所空間指宇宙在三個相互垂直方向上所具有的廣延性；具有的廣延性；v從天文學角度：從天文學角度：指時空連續(xù)體系的一部分；指時空連續(xù)體系的一部分；v在地理學上，在地理學上，地

47、理空間指物質(zhì)、能量、信息的存在在地理空間指物質(zhì)、能量、信息的存在在形態(tài)、結構過程、功能關系上的分布方式和格局及其形態(tài)、結構過程、功能關系上的分布方式和格局及其在時間上的延續(xù)。在時間上的延續(xù)。地理空間上至大氣電離層，下至地地理空間上至大氣電離層，下至地幔莫霍面，是生命過程活躍的場所，也是宇宙過程對幔莫霍面，是生命過程活躍的場所，也是宇宙過程對地球影響最大的區(qū)域。地球影響最大的區(qū)域。71地理信息系統(tǒng)的中空間的概念常用地理信息系統(tǒng)的中空間的概念常用“地理空間地理空間” （Geo-spatial）來表述。地理空間被定義為）來表述。地理空間被定義為絕對絕對空間空間和和相對空間相對空間兩種形式。兩種形式。

48、v絕對空間絕對空間是具有屬性描述的空間位置的集合，它是具有屬性描述的空間位置的集合，它由一系列不同位置的空間坐標值組成；由一系列不同位置的空間坐標值組成；v相對空間相對空間是具有空間屬性特征的實體的集合，它是具有空間屬性特征的實體的集合，它由實體間的空間關系構成。由實體間的空間關系構成。72地理空間一般包括地理空間一般包括地理空間定位框架及其所連地理空間定位框架及其所連接的特征實體接的特征實體，地理空間定位框架即大地測量地理空間定位框架即大地測量控制，由控制，由平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)組成平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)組成。（即：地理空間依賴空間參照系統(tǒng)來確定）（即：地理空間依賴空間參照系統(tǒng)來確定）73

49、假設當海水處于完全靜止的平衡狀態(tài)時，從假設當海水處于完全靜止的平衡狀態(tài)時，從平均海平平均海平面面延伸到所有大陸下部，而與地球重力方向處處正交延伸到所有大陸下部，而與地球重力方向處處正交的一個連續(xù)、閉合的水準面，這就是的一個連續(xù)、閉合的水準面，這就是大地水準面大地水準面。74任意水準面任意水準面大地水準面大地水準面H AHA鉛垂線鉛垂線AH BHBhAB75水準原點水準原點1985國家高國家高程基準，程基準，72.2604米米1956黃海高程系，黃海高程系，72.2893米米1950-1956年平年平均海水面為均海水面為0米米 76三軸橢球體模型，是以三軸橢球體模型，是以大地水準面大地水準面為基

50、準建立為基準建立起來的地球橢球體模型。起來的地球橢球體模型。設橢球體短軸上的半徑設橢球體短軸上的半徑記為記為c，它表示從極地到，它表示從極地到地心的距離；橢球體長地心的距離；橢球體長軸上的半徑和中軸上的軸上的半徑和中軸上的半徑記為半徑記為a和和b，它們分，它們分別是赤道上的兩個主軸。別是赤道上的兩個主軸。1222222czbyax第第2節(jié)節(jié) 地球的表示地球的表示2.1 地球橢球地球橢球77 由于赤道扁率較極地扁率要小得多，因此可假由于赤道扁率較極地扁率要小得多，因此可假定赤道面為圓形。因此，為便于計算，廣泛采用定赤道面為圓形。因此，為便于計算，廣泛采用雙雙軸橢球體軸橢球體作為地球形體的參考模型

51、，即用作為地球形體的參考模型，即用a代替代替b，雙軸橢球體亦稱為旋轉橢球體。因此上面的方程就雙軸橢球體亦稱為旋轉橢球體。因此上面的方程就變?yōu)椋鹤優(yōu)椋?旋轉橢球體是地球表面幾何模型中最簡單的一類旋轉橢球體是地球表面幾何模型中最簡單的一類模型，為世界各國普遍采用作為測量工作的基準。模型，為世界各國普遍采用作為測量工作的基準。美國環(huán)境系統(tǒng)研究所（美國環(huán)境系統(tǒng)研究所（ESRI）的）的ARC/INFO軟件中軟件中提供了多達提供了多達30種旋轉橢球體模型。我國目前一般采種旋轉橢球體模型。我國目前一般采用克拉索夫斯基橢球體作為地球表面幾何模型。用克拉索夫斯基橢球體作為地球表面幾何模型。1222222czay

52、ax782.2 地球橢球體的逼近地球橢球體的逼近一級逼近一級逼近: 大地水準面大地水準面(重力等位面重力等位面)包圍的球體，包圍的球體，稱為大地球體（三軸橢球體）。稱為大地球體（三軸橢球體）。二級逼近二級逼近: 雙軸橢球體。地球橢球體的三要素雙軸橢球體。地球橢球體的三要素: 長半軸長半軸a，短半軸，短半軸b，扁率，扁率f=(a-b)/a。三級逼近三級逼近:與局部地區(qū)的大地水準面符合得最好與局部地區(qū)的大地水準面符合得最好的一個地球橢球體，稱為的一個地球橢球體，稱為參考橢球體參考橢球體。通常不同。通常不同國家地區(qū)采用不同的參考橢球體。國家地區(qū)采用不同的參考橢球體。79常見地球橢球體的主要參數(shù)一覽表

53、YearEllipsoidSemimajor Axis a (m)Flattening f Use1984WGS846378137.00 1/298.26Newly Adopted1980GRS80 6378137.00 1/298.26Newly Adopted1975IUGG6378140.00 1/298.257China1940Krasovsky 6378245.00 1/298.30Russia, China1909International 6378388.00 1/297Much of World1880Clark1880 6378249.15 1/293.47France, M

54、ost of Africa1866Clark1866 6378206.40 1/294.98North America1841Bessel 6377397.16 1/299.15Mid Europe, Indonisia80 有了參考橢球，在實際建立地理空間坐標系統(tǒng)的有了參考橢球，在實際建立地理空間坐標系統(tǒng)的時候，還需要指定一個大地基準面將這個橢球體與時候，還需要指定一個大地基準面將這個橢球體與大地體聯(lián)系起來。在實際建立地理空間坐標系統(tǒng)大地體聯(lián)系起來。在實際建立地理空間坐標系統(tǒng)2.3 大地基準面（大地基準面（Datum） 這里所說的這里所說的大地基準大地基準是指能夠最佳擬合地球形狀是指能夠最佳

55、擬合地球形狀的的地球橢球的參數(shù)及橢球定位和定向地球橢球的參數(shù)及橢球定位和定向。橢球定位橢球定位是指確定橢球中心的位置。是指確定橢球中心的位置。橢球定向橢球定向是指確定橢球旋轉軸的方向，不論是局部定是指確定橢球旋轉軸的方向，不論是局部定位還是地心定位，都應滿足兩個平行條件位還是地心定位，都應滿足兩個平行條件:橢球短軸平行于地球自轉軸；橢球短軸平行于地球自轉軸；大地起始子午面平行于天文起始子午面大地起始子午面平行于天文起始子午面 81Geodetic Datums(大地基準大地基準)Reference frame for locating points on Earths surfaceA set

56、 of parameters defining a coordinate system on earths surfaceDefines origin & orientation of latitude/longitude linesDefines the position of the spheroid relative to Earths center.82橢球體與基準面之間的關系是一對多的關系，也就是基橢球體與基準面之間的關系是一對多的關系，也就是基準面是在橢球體基礎上建立的，但橢球體不能代表基準準面是在橢球體基礎上建立的，但橢球體不能代表基準面，同樣的橢球體能定義不同的基準面，

57、如前蘇聯(lián)的面，同樣的橢球體能定義不同的基準面，如前蘇聯(lián)的Pulkovo 1942、非洲索馬里的、非洲索馬里的Afgooye基準面都采用了基準面都采用了Krassovsky橢球體，但它們的基準面顯然是不同的。橢球體，但它們的基準面顯然是不同的。83l具有確定參數(shù)具有確定參數(shù)(長半徑長半徑a和扁率和扁率)，經(jīng)過局部定，經(jīng)過局部定位和定向，位和定向，同某一地區(qū)大地水準面最佳擬合同某一地區(qū)大地水準面最佳擬合的的地球橢球，叫做地球橢球，叫做參考橢球。參考橢球。l除了滿足地心定位和雙平行條件外，在確定橢除了滿足地心定位和雙平行條件外，在確定橢球參數(shù)時能使它球參數(shù)時能使它在全球范圍內(nèi)與大地體最密合在全球范圍

58、內(nèi)與大地體最密合的地球橢球，叫做的地球橢球，叫做總地球橢球?？偟厍驒E球。要正確區(qū)分的兩個概念要正確區(qū)分的兩個概念84u參心坐標系參心坐標系：以參考橢球為基準的坐標系，：以參考橢球為基準的坐標系，參考橢球中心為坐標原點。參考橢球中心為坐標原點。u地心坐標系：地心坐標系：以總地球橢球為基準的坐標系，以總地球橢球為基準的坐標系，地球質(zhì)心為坐標原點。地球質(zhì)心為坐標原點。 不同的參考橢球確定不同的參心坐標系！不同的參考橢球確定不同的參心坐標系！ 相同的地球橢球元素，但定位和定向不同，也將相同的地球橢球元素，但定位和定向不同，也將構成不同的參心坐標系！構成不同的參心坐標系！第第3節(jié)節(jié) 地球的坐標地球的坐標

59、3.1 基本概念基本概念 85建立（地球）參心坐標系，需進行下面幾個工作：建立（地球）參心坐標系，需進行下面幾個工作： 選擇或求定橢球的幾何參數(shù)（長短半徑）；選擇或求定橢球的幾何參數(shù)（長短半徑）； 確定橢球中心位置（定位）；確定橢球中心位置（定位）； 確定橢球短軸的指向（定向）；確定橢球短軸的指向（定向）； 建立大地原點。建立大地原點。86無論參心坐標系還是地心坐標系均可分為空間直無論參心坐標系還是地心坐標系均可分為空間直角坐標系和大地坐標系兩種，它們都與地球體固角坐標系和大地坐標系兩種，它們都與地球體固連在一起，與地球同步運動，因而又稱為連在一起，與地球同步運動，因而又稱為地固坐地固坐標系標

60、系，以地心為原點的地固坐標系則稱，以地心為原點的地固坐標系則稱地心地固地心地固坐標系坐標系，主要用于描述地面點的相對位置；另一，主要用于描述地面點的相對位置；另一類是空間固定坐標系與地球自轉無關，稱為類是空間固定坐標系與地球自轉無關，稱為天文天文坐標系或天球坐標系或慣性坐標系坐標系或天球坐標系或慣性坐標系，主要用于描，主要用于描述衛(wèi)星和地球的運行位置和狀態(tài)。在這里，我們述衛(wèi)星和地球的運行位置和狀態(tài)。在這里，我們研究研究地固坐標系地固坐標系。87地理空間坐標系統(tǒng)提供了確定空間位置的參照基準地理空間坐標系統(tǒng)提供了確定空間位置的參照基準。一般情況，根據(jù)表達方式的不同，地理空間坐標系。一般情況，根據(jù)表達方式的不同，地