什么是地理信息系統(tǒng)

1、什么是地理信息系統(tǒng)第1頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日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)系第2頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日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)庫定義第3頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS定義作用與地位地圖觀點(diǎn)：地圖數(shù)據(jù)處理與

2、顯示數(shù)據(jù)庫觀點(diǎn)：計(jì)算機(jī)角度分析工具觀點(diǎn)：空間分析與空間建模第4頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS定義術(shù)語北美、歐洲：Geographical Information System加拿大：Geomatigue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

3、 Transportation Geographical Information System地學(xué)應(yīng)用： GeoScience專業(yè)雜志：Geographical Information Science(英國) Geo-Information System （德國）第5頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日 GIS定義 GIS是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和不同方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)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）第6頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS定義概念

4、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)庫建立第7頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS定義對GIS的理解GIS的物理外殼是計(jì)算機(jī)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(dá)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(shí)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(biāo)志，也是技術(shù)難點(diǎn)之一。第8頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS定義對GIS的理解（續(xù)）GIS的

5、技術(shù)優(yōu)勢在于它的空間分析能力 GIS獨(dú)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(qiáng)大的圖形處理和表達(dá)、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(xiàn)。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(diǎn)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(jì)算機(jī)科學(xué)界一樣重要。 美國學(xué)者 K. I.蘭菲爾 第9頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日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

6、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)容第10頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日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(biāo)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(shí)間、數(shù)據(jù)庫、誤差模擬與不確定性、可視化

7、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(shí)現(xiàn)、GIS發(fā)展趨勢第11頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日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(biāo)變換、空間基本概念、點(diǎn)線面的基本操作三、計(jì)算機(jī)環(huán)境下的實(shí)現(xiàn) 不同層次信息的數(shù)字表達(dá)、數(shù)據(jù)模型、誤差、矢量/柵格討論、計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)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(xiàng)目管理、價(jià)格效益分析六、機(jī)構(gòu)問題

8、 數(shù)據(jù)使用權(quán)、質(zhì)量保證與標(biāo)準(zhǔn)、法律意義、GIS管理、GIS教育與培訓(xùn)第12頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS基本內(nèi)容計(jì)算機(jī)軟件、硬件空間數(shù)據(jù)獲取空間數(shù)據(jù)表達(dá)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(xiàng)目管理、開發(fā)、質(zhì)量保證與標(biāo)準(zhǔn)化GIS教育與培訓(xùn)第13頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的組成概論 系 統(tǒng) 軟 件 系 統(tǒng) 硬 件空間數(shù)據(jù)GIS用戶第14頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日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?jǐn)z影測量工作站解析和數(shù)字?jǐn)z影

9、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)備工作站服務(wù)器硬盤陣列存儲設(shè)備活動硬盤光盤機(jī)磁帶機(jī)輸出設(shè)備繪圖儀終端打印機(jī)第15頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的組成硬件應(yīng)用模式單機(jī)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)傳輸與資源共享不方便第16頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日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n第17頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS

10、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)Internet第18頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的組成軟件結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)（系統(tǒng)調(diào)用、設(shè)備運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)等）系統(tǒng)庫（編程語言、數(shù)學(xué)庫等）標(biāo)準(zhǔn)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GIS第19頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的組成軟件系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件主要是計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)以

11、及各種標(biāo)準(zhǔn)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。第20頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日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(gè)有發(fā)展前景的模型是面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型，可實(shí)現(xiàn)圖形和屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)合管理。 Oracle、Informix、Ingre

12、ss等關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理軟件都相繼增加了空間數(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 第21頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日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GIS第22頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的組

13、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(shí)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)：關(guān)系數(shù)據(jù)庫第23頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日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(hù)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。第24頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的功能基本功能（核

14、心問題）位置（Locations）條件（Conditions）趨勢（Trends）模式（Patterns）模型（Models）第25頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的功能基本功能位置某個(gè)特定位置有什么？幾何查屬性例：國家屬性查詢第26頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日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：客戶分布第27頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的功能基本功能趨勢地理對象隨時(shí)間的變化例：人口變化趨勢第28頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的功能基本

15、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)競爭第29頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的功能基本功能模型解決問題方案基于模型的例：公園選址第30頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的功能基本功能實(shí)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)庫第31頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的功能基本功能實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)獲取第32頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的功能功能實(shí)現(xiàn) 編輯變換與處理數(shù)據(jù)獲

16、取數(shù)據(jù)入庫目的：保證數(shù)據(jù)在入庫時(shí)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(cuò)誤修正： 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化：矢量、柵個(gè)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：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?fù)浣Y(jié)構(gòu)第33頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的功能功能實(shí)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 混合管理模式第34頁，共

17、48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的功能功能實(shí)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(jì)分析決策分析位置查詢屬性查詢拓?fù)洳樵兛臻g查詢第35頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的功能功能實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)輸出 數(shù)據(jù)交換 統(tǒng)計(jì)表格 制圖：專題地圖、影象地圖、統(tǒng)計(jì)地圖、地形圖第36頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的功能功能實(shí)現(xiàn) 用戶界面第37頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS的功能功能實(shí)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(shí)際應(yīng)用模

18、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；第38頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS與相關(guān)學(xué)科地理學(xué)遙感制圖學(xué)CAD與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)測量與攝影測量GIS第39頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS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(jī)助制圖系統(tǒng)、地圖數(shù)據(jù)庫第40頁，共48頁

19、，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS特征（續(xù)）GIS與CAD、CAM：坐標(biāo)參考系統(tǒng) 處理圖形、非圖形數(shù)據(jù)；對空間對象的空間相關(guān)關(guān)系建立和處理第41頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS特征（續(xù)）CAD不能建立地理坐標(biāo)統(tǒng)和完成地理坐標(biāo)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(qiáng)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(qiáng)；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；第42頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS特征（續(xù)）GIS與MIS對屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和處理對圖形數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)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。第43頁，共48頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)48分，星期日GIS特征（續(xù)）GIS與RS處