什么是地理信息系統(tǒng)

1、什么是地理信息系統(tǒng) ?北京帕思科技發(fā)展有限公司什么是地理信息系統(tǒng) GIS的概念框架 GIS的定義、理解和框架體系結(jié)構(gòu) GIS的基本內(nèi)容 GIS技術(shù)涉及的基本內(nèi)容 GIS的組成 硬件、軟件、空間數(shù)據(jù)、管理人員 GIS的功能 基本要求、具體功能 GIS與相關(guān)學(xué)科 GIS的學(xué)科樹 GIS的特性 GIS與相關(guān)系統(tǒng)區(qū)別和聯(lián)系GIS定義定義類型面向數(shù)據(jù)處理過程定義面向?qū)ｎ}應(yīng)用定義面向工具箱定義面向數(shù)據(jù)庫定義GIS定義作用與地位地圖觀點：地圖數(shù)據(jù)處理與顯示數(shù)據(jù)庫觀點：計算機角度分析工具觀點：空間分析與空間建模GIS定義術(shù)語北美、歐洲：Geographical Information System加拿大：Ge

2、omatigue中國：Resource and Environmental Information System技術(shù)內(nèi)涵：Geo-relational Information System信息科學(xué)：Spatial Information System應(yīng)用類型：Natural Resources Information System Land Information System Transportation Geographical Information System地學(xué)應(yīng)用： GeoScience專業(yè)雜志：Geographical Information Science(英國) Geo-I

3、nformation System （德國） GIS定義 GIS是由計算機硬件、軟件和不同方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計用來支持空間數(shù)據(jù)采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題。 美國聯(lián)邦數(shù)字地圖協(xié)調(diào)委員會（FICCDC）GIS定義概念框架用戶界面系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理產(chǎn)品生成產(chǎn)品輸出空間數(shù)據(jù)處理空間數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫建立GIS定義對GIS的理解GIS的物理外殼是計算機化的技術(shù)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和分析系統(tǒng)、可視化表達與輸出系統(tǒng)等組成，影響著GIS硬件平臺、系統(tǒng)效率和功能、數(shù)據(jù)處理方式和產(chǎn)品類型。GIS的操作對象是空間數(shù)據(jù) 地理數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)、時

4、間數(shù)據(jù)。GIS對空間數(shù)據(jù)的管理好操作，是GIS區(qū)別于其它信息系統(tǒng)的根本標志，也是技術(shù)難點之一。GIS定義對GIS的理解（續(xù)）GIS的技術(shù)優(yōu)勢在于它的空間分析能力 GIS獨特的地理空間分析能力、快速的空間定位搜索和復(fù)雜的查詢功能、強大的圖形處理和表達、空間模擬和空間決策支持等，可產(chǎn)生常規(guī)方法難以獲得的重要信息，這是GIS的重要貢獻。GIS與地理學(xué)、測繪學(xué)聯(lián)系緊密 地理學(xué)是GIS的理論依托，為GIS提供有關(guān)空間分析的基本觀點和方法。測繪學(xué)為GIS提供各種定位數(shù)據(jù)，其理論和算法可直接用于空間數(shù)據(jù)的變換和處理。 GIS引入地學(xué)界，如同F(xiàn)ortran語言引入計算機科學(xué)界一樣重要。 美國學(xué)者 K. I.蘭

5、菲爾 GIS定義GIS在信息系統(tǒng)中的位置信息系統(tǒng)非空間信息系統(tǒng)專題地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)非地理信息系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)綜合地理信息系統(tǒng)CAD/CAM空間信息系統(tǒng)地籍GIS交通GIS資源與環(huán)境GIS規(guī)劃與管理GIS數(shù)據(jù)模型矢量GIS柵格GIS矢-柵GIS研究范圍全球GIS區(qū)域GIS研究內(nèi)容GIS基本內(nèi)容美國地理信息與分析中心GIS教學(xué)大綱一、概論 引言、硬/軟件、柵格GIS、數(shù)據(jù)獲取、空間數(shù)據(jù)性質(zhì)、空間現(xiàn)象及關(guān)系、GIS功能、柵格/矢量數(shù)據(jù)模型對比與相關(guān)問題二、GIS技術(shù)問題 坐標系統(tǒng)與地理編碼、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、柵格數(shù)據(jù)存儲、關(guān)于地表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其算法、客體與時間、數(shù)據(jù)庫、誤差模擬與不確定性、

6、可視化技術(shù)三、GIS應(yīng)用 GIS應(yīng)用領(lǐng)域、決策支持、系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)實現(xiàn)、GIS發(fā)展趨勢GIS基本內(nèi)容Unwin GIS教學(xué)大綱一、概論 GIS定義與歷史、作為商品的數(shù)據(jù)與信息、GIS應(yīng)用潛力二、GIS制圖與空間分析 空間數(shù)據(jù)類型、地理參考、地圖投影、坐標變換、空間基本概念、點線面的基本操作三、計算機環(huán)境下的實現(xiàn) 不同層次信息的數(shù)字表達、數(shù)據(jù)模型、誤差、矢量/柵格討論、計算機技術(shù)進展四、GIS操作 硬件、數(shù)據(jù)存儲媒介、處理器與處理環(huán)境、顯示、生產(chǎn)系統(tǒng)舉例五、GIS應(yīng)用 應(yīng)用領(lǐng)域、全球尺度應(yīng)用、GIS決策、項目管理、價格效益分析六、機構(gòu)問題 數(shù)據(jù)使用權(quán)、質(zhì)量保證與標準、法律意義、GIS管理、GIS

7、教育與培訓(xùn)GIS基本內(nèi)容計算機軟件、硬件空間數(shù)據(jù)獲取空間數(shù)據(jù)表達與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)處理空間數(shù)據(jù)管理空間數(shù)據(jù)分析空間數(shù)據(jù)的顯示與可視化GIS應(yīng)用GIS項目管理、開發(fā)、質(zhì)量保證與標準化GIS教育與培訓(xùn)GIS的組成概論 系 統(tǒng) 軟 件 系 統(tǒng) 硬 件空間數(shù)據(jù)GIS用戶GIS的組成硬件基本配置輸入設(shè)備專用設(shè)備常規(guī)設(shè)備GPS全數(shù)字攝影測量工作站解析和數(shù)字攝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、鼠標處理設(shè)備工作站服務(wù)器硬盤陣列存儲設(shè)備活動硬盤光盤機磁帶機輸出設(shè)備繪圖儀終端打印機GIS的組成硬件應(yīng)用模式單機模式：由基本外設(shè)、處理 設(shè)備和輸出設(shè)備構(gòu)成適用于小型GIS建設(shè)數(shù)據(jù)傳輸與資源共享不

8、方便GIS的組成硬件應(yīng)用模式局域網(wǎng)模式：部門或單位內(nèi)部GIS建設(shè)專線連接資源共享較方便輸 出用戶組1輸 入GIS中央數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)管Intranet用戶組nGIS的組成硬件應(yīng)用模式廣域網(wǎng)模式：用戶分布地域廣泛，不適合專線連接公共通訊連接資源共享方便局部范圍為局域網(wǎng)，通過若干通道與廣域網(wǎng)連接輸入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 干 網(wǎng)InternetGIS的組成軟件結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)（系統(tǒng)調(diào)用、設(shè)備運行、網(wǎng)絡(luò)等）系統(tǒng)庫（編程語言、數(shù)學(xué)庫等）標準軟件（圖形、數(shù)據(jù)庫等）GIS基本功能軟件GIS應(yīng)用軟件用戶界面GIS軟件基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)軟件GISGIS的組成軟件系統(tǒng)軟件 系

9、統(tǒng)軟件主要是計算機的操作系統(tǒng)以及各種標準外設(shè)的驅(qū)動軟件，目前流行的有DOS、Windows98/Nnt/2000/XP、UNIX等。系統(tǒng)軟件關(guān)系到GIS軟件和開發(fā)語言使用的有效性，是GIS軟硬件環(huán)境的重要組成部分。GIS的組成軟件基礎(chǔ)軟件數(shù)據(jù)庫軟件 用來管理空間數(shù)據(jù)，包括圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。流行數(shù)據(jù)庫軟件主要有Oracle、Sybase、Informix、DB2、SQL Server、Ingress等。目前GIS軟件中采用商用數(shù)據(jù)庫管理屬性數(shù)據(jù)，一個有發(fā)展前景的模型是面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型，可實現(xiàn)圖形和屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)合管理。 Oracle、Informix、Ingress等關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理軟件都相繼增加

10、了空間數(shù)據(jù)類型。而ESRI公司的SDE（Spatial Database Engine）也是基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)管理平臺。圖形平臺 某些GIS軟件中圖形處理平臺。如AutoDesk公司開發(fā)的基于AutoCAD的AutoMap GIS軟件、Intergraph公司的基于MicroStation的MGE GIS軟件 GIS的組成軟件GIS軟件空間數(shù)據(jù)輸入與轉(zhuǎn)換空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)圖形與屬性數(shù)據(jù)編輯制圖與輸出空間查詢與分析GISGIS的組成空間數(shù)據(jù)柵格結(jié)構(gòu)矢量結(jié)構(gòu)GIS的操作對象為空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)特征：幾何、屬性、時間數(shù)據(jù)；空間數(shù)據(jù)組織：矢量結(jié)構(gòu)、柵格結(jié)構(gòu)；空間數(shù)據(jù)管理： 幾何數(shù)據(jù)：文件 屬性數(shù)據(jù)

11、：關(guān)系數(shù)據(jù)庫GIS的組成管理人員GIS咨詢管理信息管理數(shù)據(jù)整理GIS的開發(fā)是以人為本的系統(tǒng)工程。 業(yè)務(wù)素質(zhì)與專業(yè)知識是GIS工程及應(yīng)用成功的關(guān)鍵。不但對GIS的技術(shù)和功能有足夠的了解，而且要具備組織管理管理的能力。技術(shù)培訓(xùn)、硬件維護與更新、系統(tǒng)升級、數(shù)據(jù)更新、文檔管理、數(shù)據(jù)共享建設(shè)等。GIS的功能基本功能（核心問題）位置（Locations）條件（Conditions）趨勢（Trends）模式（Patterns）模型（Models）GIS的功能基本功能位置某個特定位置有什么？幾何查屬性例：國家屬性查詢GIS的功能基本功能條件滿足給定條件的地理對象分布屬性查位置例：客戶分布GIS的功能基本功能趨

12、勢地理對象隨時間的變化例：人口變化趨勢GIS的功能基本功能模式空間對象的分布模式問題揭示空間對象的空間關(guān)系例：商業(yè)服務(wù)競爭GIS的功能基本功能模型解決問題方案基于模型的例：公園選址GIS的功能基本功能實現(xiàn)文件圖表數(shù)據(jù)獲取 原始數(shù)據(jù)存儲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 交互展示 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)庫GIS的功能基本功能實現(xiàn) 數(shù)據(jù)獲取GIS的功能功能實現(xiàn) 編輯變換與處理數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)入庫目的：保證數(shù)據(jù)在入庫時在內(nèi)容上的完整性， 邏 輯上的一致性。方法：數(shù)據(jù)編輯與處理、錯誤修正： 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化：矢量、柵個格轉(zhuǎn)化，不同數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化； 數(shù)據(jù)比例轉(zhuǎn)化：平移、旋轉(zhuǎn)、比例、糾正 投影變換

13、：投影方式 數(shù)據(jù)概化：平滑、特征集結(jié) 數(shù)據(jù)重構(gòu)：幾何形態(tài)變換（拼接、截取、壓縮、結(jié)構(gòu)） 地理編碼：拓撲結(jié)構(gòu)GIS的功能功能實現(xiàn) 數(shù)據(jù)組織與管理 數(shù)據(jù)的集成過程 幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)組織 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 矢量結(jié)構(gòu)、柵格結(jié)構(gòu)、柵格/矢量結(jié)構(gòu) 決定著GIS的數(shù)據(jù)分析能力、效率和精度數(shù)據(jù)管理： 層次模型、網(wǎng)絡(luò)模型、關(guān)系模型 混合管理模式GIS的功能功能實現(xiàn) 檢索與分析空間檢索空間分析空間分析地形分析網(wǎng)絡(luò)分析緩沖區(qū)分析幾何量測地圖分析疊置分析統(tǒng)計分析決策分析位置查詢屬性查詢拓撲查詢空間查詢GIS的功能功能實現(xiàn) 數(shù)據(jù)輸出 數(shù)據(jù)交換 統(tǒng)計表格 制圖：專題地圖、影象地圖、統(tǒng)計地圖、地形圖GIS的功能功能實現(xiàn) 用戶界面

14、GIS的功能功能實現(xiàn) 二次開發(fā)GIS的空間分析技術(shù)與手段是有限的，而實際應(yīng)用模型是無可枚舉的，任何GIS都應(yīng)提供二次開發(fā)工具。定制菜單、程序與可視化界面等GIS二次開發(fā)環(huán)境： 專用工具：如Arc/Info的AML語言； 通用語言：如VC+、VB、Delphi等 組件開發(fā)：如MapInfo的MapX；GIS與相關(guān)學(xué)科地理學(xué)遙感制圖學(xué)CAD與計算機圖形學(xué)測量與攝影測量GISGIS特征GIS與CAD、CAMGIS與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）GIS與管理信息系統(tǒng)（MIS）GIS與遙感信息處理系統(tǒng)（RS）GIS與機助制圖系統(tǒng)、地圖數(shù)據(jù)庫GIS特征（續(xù)）GIS與CAD、CAM：坐標參考系統(tǒng) 處理圖形、非圖

15、形數(shù)據(jù)；對空間對象的空間相關(guān)關(guān)系建立和處理GIS特征（續(xù)）CAD不能建立地理坐標統(tǒng)和完成地理坐標變換；CAD處理多為規(guī)則圖形，而GIS為非幾何圖形；CAD圖形功能強而屬性處理能力若，而GIS圖形與屬性的操作比較頻繁，且專業(yè)化特征比較強；GIS的數(shù)據(jù)量比CAD大得多，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類型復(fù) 雜，數(shù)據(jù)之間聯(lián)系緊密；CAD不具備地理意義上的查詢和分析能力；GIS特征（續(xù)）GIS與MIS對屬性數(shù)據(jù)進行管理和處理對圖形數(shù)據(jù)進行存儲GIS對圖形和屬性數(shù)據(jù)共同管理、分析和應(yīng)用；MIS一般只處理屬性數(shù)據(jù)，對圖形數(shù)據(jù)以文件形式進行管理，圖形要素不能分解、查詢，圖形與數(shù)據(jù)之間沒有聯(lián)系；管理地圖和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。GIS特征（續(xù)）GIS與RS處理系統(tǒng)遙感數(shù)據(jù)是GIS的重要信息源。經(jīng)過遙感信息系統(tǒng)處理的遙感信息，或進入GIS系統(tǒng)作為制圖的背靜圖象，或是與經(jīng)過分類的信息協(xié)同GIS與遙感的集成分析。遙感圖象信息處理系統(tǒng)是專門用于對遙感數(shù)據(jù)進行處理的軟件，主要強調(diào)對遙感數(shù)據(jù)的幾何處理、灰度處理和專題信息提取，具有較強的制圖功能，可設(shè)計豐富的符號和注記，雖有空間疊置分析空能，但由于缺少實體空間關(guān)系的描述，難以進行空間實體的空間關(guān)系查詢、屬性查詢及網(wǎng)絡(luò)分析等。面向位置的特征遙感圖象處理系統(tǒng)不能看作是GIS。GIS特征（續(xù)）GIS與機