地理信息系統(tǒng)概論chp1

地理信息系統(tǒng)概論2016年課程性質(zhì)、目的和培養(yǎng)目標(biāo)本課程系地理科學(xué)大類招生的地理信息系統(tǒng)專業(yè)、資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課程（學(xué)位課程）。本課程的開(kāi)設(shè)是為了向?qū)W生提供一種被稱之為地理學(xué)第三代語(yǔ)言的工具，使學(xué)生能夠在今后的工作中，能夠使用現(xiàn)代地理信息技術(shù)。本課程的目標(biāo)是使修讀本課程的學(xué)生成為GIS的高級(jí)用戶；同時(shí)為修讀GIS專業(yè)的學(xué)生提供一個(gè)專業(yè)起點(diǎn)。課程特點(diǎn)與基本要求課程特點(diǎn)GIS是一門典型的交叉性學(xué)科

首先必須要做好“GIS”(GENTLEMANLIKE,INTELLIGENCE,SMILE。即博大(共建共享)、智能(開(kāi)發(fā)創(chuàng)新)、微笑(微笑服務(wù)))。GIS是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科

要重視技能訓(xùn)練，重點(diǎn)掌握基礎(chǔ)GIS軟件的操作和使用。GIS是一門迅速發(fā)展中的學(xué)科

要經(jīng)常閱讀有關(guān)的文獻(xiàn)資料，掌握GIS學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)，努力更新自己的知識(shí)，不斷提高自己的能力?；疽笳莆盏乩硇畔⑾到y(tǒng)的基本原理、技術(shù)方法和實(shí)際應(yīng)用；了解其主要應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展方向；

為從事GIS的地理學(xué)應(yīng)用和應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。參考書

1.KANG-TSUNGCHANG著，陳健飛等譯《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》，科學(xué)出版社2003年10月

第一版2.吳立新等《地理信息系統(tǒng)原理算法

》，科學(xué)出版社

2003年10月

第一版3.陳述彭等

《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》，科學(xué)出版社

1999年5月

第一版4.龔健雅《地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)》，科學(xué)出版社

2001年2月

第一版5.PAULA.LONGLEY等《地理信息系統(tǒng)（上：原理與技術(shù)；下：管理與應(yīng)用）》，電子工業(yè)出版社2004年9月

第一版參考網(wǎng)站/(E(ESRI中國(guó)公司)/(地理信息系統(tǒng)論壇)/(中國(guó)GIS資訊網(wǎng))/(3S視訊傳媒)/(測(cè)繪信息網(wǎng))/(GIS(GIS帝國(guó))/(ESRI(ESRI公司)考核方式根據(jù)上海師范大學(xué)有關(guān)課程考核的規(guī)定，期末考試成績(jī)與平時(shí)成績(jī)之比為7：3。第一章

導(dǎo)論1、教學(xué)目的與要求：了解什么是GIS2、教學(xué)重點(diǎn)：GIS概念與發(fā)展3、教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)地理信息系統(tǒng)（GIS）的概念第二節(jié)GIS的發(fā)展歷程第三節(jié)GIS應(yīng)用介紹第四節(jié)GIS與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系第二章GIS的數(shù)據(jù)模型與結(jié)構(gòu)

1、教學(xué)目的與要求：初步掌握GIS數(shù)據(jù)組織的基本原理2、教學(xué)重點(diǎn)：空間實(shí)體聯(lián)系模型與矢量數(shù)據(jù)模型與結(jié)構(gòu)

3、教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)數(shù)據(jù)模型的概念第二節(jié)空間實(shí)體聯(lián)系模型第三節(jié)關(guān)系模型與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)第四節(jié)矢量數(shù)據(jù)模型與結(jié)構(gòu)第五節(jié)柵格GIS的數(shù)據(jù)模型與結(jié)構(gòu)第六節(jié)不規(guī)則三角網(wǎng)模型與結(jié)構(gòu)第七節(jié)地理數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)組織第八節(jié)

面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型第三章

空間數(shù)據(jù)處理1、教學(xué)目的與要求：了解空間數(shù)據(jù)處理的基本思路與方法2、教學(xué)重點(diǎn)：數(shù)據(jù)質(zhì)量的概念、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換方法3、教學(xué)內(nèi)容：

第一節(jié)概述

第二節(jié)數(shù)據(jù)質(zhì)量與元數(shù)據(jù)

第三節(jié)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

第四節(jié)空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換

第五節(jié)柵格與矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

第六節(jié)空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插

第七節(jié)圖層數(shù)據(jù)的拼幅第四章GIS空間分析1、教學(xué)目的與要求：初步掌握空間分析方法2、教學(xué)重點(diǎn)：查詢、幾何量算、疊置分析3、教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)概述第二節(jié)查詢第三節(jié)幾何量算第四節(jié)緩沖區(qū)分析第五節(jié)疊置分析第六節(jié)地理編碼第七節(jié)網(wǎng)絡(luò)分析第八節(jié)地圖代數(shù)第五章

專題制圖與地圖設(shè)計(jì)1、教學(xué)目的與要求：掌握使用GIS技術(shù)進(jìn)行專題制圖的方法2、教學(xué)重點(diǎn)：專題制圖、定量數(shù)據(jù)分級(jí)3、教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)地理計(jì)算與地理信息的可視化第二節(jié)地圖的作用與類型第三節(jié)視覺(jué)資源第四節(jié)地圖符號(hào)分類與設(shè)計(jì)原則第五節(jié)窗口環(huán)境下地圖符號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法第六節(jié)定量數(shù)據(jù)分級(jí)方法第七節(jié)專題內(nèi)容表示方法第八節(jié)地圖設(shè)計(jì)第六章GIS應(yīng)用模型1、教學(xué)目的與要求：了解使用GIS技術(shù)解決問(wèn)題的方法2、教學(xué)重點(diǎn)：了解適宜性分析模型3、教學(xué)內(nèi)容：

第一節(jié)概述

第二節(jié)適宜性分析模型第七章GIS的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)1、教學(xué)目的與要求：訓(xùn)練利用GIS工具，解決具體問(wèn)題的能力2、教學(xué)重點(diǎn)：課程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3、教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)GIS應(yīng)用系統(tǒng)分類第二節(jié)GIS開(kāi)發(fā)過(guò)程模型第三節(jié)小型項(xiàng)目水平GIS的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容課時(shí)數(shù)（學(xué)時(shí)）第一章導(dǎo)論6第二章GIS數(shù)據(jù)模型與結(jié)構(gòu)14第三章空間數(shù)據(jù)處理12第四章GIS空間分析16第五章專題制圖與地圖設(shè)計(jì)8第六章

GIS應(yīng)用模型4第七章GIS的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)10總復(fù)習(xí)2總學(xué)時(shí)72第一章導(dǎo)論第一節(jié)地理信息系統(tǒng)（GIS）的概念第二節(jié)GIS的發(fā)展歷程第三節(jié)GIS應(yīng)用介紹第四節(jié)GIS與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系第一節(jié)地理信息系統(tǒng)（GIS）的概念

1.地理信息系統(tǒng)的概念

首先觀看視頻：whatisGIS?

然后介紹一個(gè)地理信息系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例,之后給出信息與數(shù)據(jù)，最后闡述信息系統(tǒng)及信息系統(tǒng)的類型。1.地理信息系統(tǒng)的概念

公園選址輔助決策地理信息系統(tǒng)是集地球科學(xué)、信息科學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的高新技術(shù)，目前已廣泛應(yīng)用于資源管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害評(píng)估、城市與區(qū)域規(guī)劃等眾多領(lǐng)域，成為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的有效的輔助決策支持工具。1.1地理信息系統(tǒng)的概念

公園選址輔助決策1.地理信息系統(tǒng)的概念

公園選址輔助決策郊游公園具體位置的選擇需要滿足一定的要求：

1）依山傍水，地形有一定起伏，必須靠近天然的小河流；

2）交通方便，但周圍環(huán)境較安靜，公園距公路的距離最遠(yuǎn)不得超過(guò)1.25km，最近不得小于0.25km；

3）空氣新鮮，有一定的植被覆蓋率；

4）等等其它條件；1.地理信息系統(tǒng)的概念

公園選址輔助決策總結(jié)：數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)處理和分析方案輸出地理信息系統(tǒng)是解決空間問(wèn)題的有效的輔助決策支持工具。目前，地理信息系統(tǒng)還不能完全代替最終決策者。1.地理信息系統(tǒng)的概念

1.1信息、數(shù)據(jù)、地理信息與地理數(shù)據(jù)從公園選址輔助決策的例子可知，認(rèn)識(shí)地理信息系統(tǒng)首先會(huì)接觸到信息與數(shù)據(jù)這兩個(gè)名詞。（一）信息1、定義：信息是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中的反映。它以文字、數(shù)據(jù)、符號(hào)、聲音、圖像等形式記錄下來(lái)，進(jìn)行傳遞和處理,為人們的生產(chǎn)，建設(shè)，管理等提供依據(jù)。2、特性：1）客觀性：任何信息都是與客觀事實(shí)相聯(lián)系的，這是信息的正確性和精確度的保證；1.地理信息系統(tǒng)的概念

1.1信息、數(shù)據(jù)、地理信息與地理數(shù)據(jù)2）適用性：?jiǎn)栴}不同，影響因素不同，需要的信息種類是不同的。信息系統(tǒng)將地理空間的巨大數(shù)據(jù)流收集，組織和管理起來(lái)，經(jīng)過(guò)處理、轉(zhuǎn)換和分析變?yōu)閷?duì)生產(chǎn)、管理和決策具有重要意義的有用信息，這是由建立信息系統(tǒng)的明確目的性所決定的；3）傳輸性：信息可在信息發(fā)送者和接受者之間進(jìn)行傳輸,信息的傳輸網(wǎng)絡(luò)，被形象地稱為“信息高速公路”。4）共享性：信息與實(shí)物不同，信息可傳輸給多個(gè)用戶，為用戶共享，而其本身并無(wú)損失，這為信息的并發(fā)應(yīng)用提供可能性。1.地理信息系統(tǒng)的概念

1.1信息、數(shù)據(jù)、地理信息與地理數(shù)據(jù)(二)數(shù)據(jù)

指輸入到計(jì)算機(jī)并能被計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理的數(shù)字、文字、符號(hào)、聲音、圖像等可以識(shí)別的符號(hào)。數(shù)據(jù)是對(duì)客觀現(xiàn)象的表示，數(shù)據(jù)本身并沒(méi)有意義。數(shù)據(jù)的格式往往和具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有關(guān)，隨載荷它的物理設(shè)備的形式而改變。1.地理信息系統(tǒng)的概念

1.1信息、數(shù)據(jù)、地理信息與地理數(shù)據(jù)(三)兩者關(guān)系

數(shù)據(jù)是信息的表達(dá)、載體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是形與質(zhì)的關(guān)系。只有數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)體行為產(chǎn)生影響才成為信息，數(shù)據(jù)只有經(jīng)過(guò)解釋才有意義，成為信息。

獨(dú)立的“1”、“0”均無(wú)意義。當(dāng)它表示某實(shí)體在某個(gè)地域內(nèi)存在與否，它就提供了“有”“無(wú)”信息；當(dāng)用它來(lái)標(biāo)識(shí)某種實(shí)體的類別時(shí)，它就提供了特征碼信息1.地理信息系統(tǒng)的概念

1.1信息、數(shù)據(jù)、地理信息與地理數(shù)據(jù)可以把數(shù)據(jù)比作原材料，而信息是對(duì)原材料處理的結(jié)果。如同一個(gè)木匠，在一些工具的幫助下，可以把木材做成有用的家具。同樣，計(jì)算機(jī)專業(yè)人員應(yīng)用計(jì)算機(jī)的硬件和軟件把原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息。這種轉(zhuǎn)換過(guò)程可用右圖說(shuō)明。

1.地理信息系統(tǒng)的概念

1.1信息、數(shù)據(jù)、地理信息與地理數(shù)據(jù)(四)地理數(shù)據(jù)與地理信息

1、定義：地理信息是指與研究對(duì)象的空間地理分布有關(guān)的信息,它表示地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征，相互聯(lián)系和變化規(guī)律的圖、文、聲、像等的總稱。1.地理信息系統(tǒng)的概念

1.1信息、數(shù)據(jù)、地理信息與地理數(shù)據(jù)

2、特性：1）地域性：地理信息屬于空間信息，位置的識(shí)別與數(shù)據(jù)相聯(lián)系。2）多維結(jié)構(gòu)：在二維空間編碼基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多專題的第三維信息結(jié)構(gòu)的組合，為地理系統(tǒng)多層次的分析和信息的傳輸與篩選提供方便。3）時(shí)序特征：時(shí)空的動(dòng)態(tài)變化引起地理信息的屬性數(shù)據(jù)或空間數(shù)據(jù)的變化。1.地理信息系統(tǒng)的概念

1.1信息、數(shù)據(jù)、地理信息與地理數(shù)據(jù)1.地理信息系統(tǒng)的概念

1.2信息系統(tǒng)(INFORMATIONSYSTEM)及其類型(一)信息系統(tǒng)

信息系統(tǒng)是具有數(shù)據(jù)采集、管理、分析和表達(dá)數(shù)據(jù)能力的系統(tǒng)，它能夠?yàn)閱我坏幕蛴薪M織的決策過(guò)程提供有用的信息。它能對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、加工和再現(xiàn)，具有采集、管理、分析和表達(dá)數(shù)據(jù)的能力。主要由計(jì)算機(jī)硬件軟件數(shù)據(jù)用戶四大要素組成。1.地理信息系統(tǒng)的概念

1.2信息系統(tǒng)(INFORMATIONSYSTEM)及其類型1.地理信息系統(tǒng)的概念

1.2信息系統(tǒng)(INFORMATIONSYSTEM)及其類型(二)信息系統(tǒng)的類型信息的需要完全取決于管理的層次，一般在組織中將信息系統(tǒng)分成三個(gè)管理層次：操作層（底層）、戰(zhàn)術(shù)層（中間層）和戰(zhàn)略層（頂層）。

1.地理信息系統(tǒng)的概念

1.2信息系統(tǒng)(INFORMATIONSYSTEM)及其類型1）事物處理系統(tǒng)（TransactionProcessSystem，TPS）主要用以支持操作層人員的日?；顒?dòng)。它主要負(fù)責(zé)處理日常事務(wù)。2）管理信息系統(tǒng)（ManagementInformationSystem，MIS）需要包含組織中的事務(wù)處理系統(tǒng)，并提供了內(nèi)部綜合形式的數(shù)據(jù)，以及外部組織的一般范圍和大范圍的數(shù)據(jù)。1.地理信息系統(tǒng)的概念

1.2信息系統(tǒng)(INFORMATIONSYSTEM)及其類型3）決策支持系統(tǒng)（DecisionSupportSystem，DSS）能從管理信息系統(tǒng)中獲得信息，幫助管理者制定好的決策。該系統(tǒng)是一組處理數(shù)據(jù)和進(jìn)行推測(cè)的分析程序，用以支持管理者制定決策。4）人工智能和專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)（ExpertSystem,ES）是能模仿人工決策處理過(guò)程的基于計(jì)算機(jī)的信息系統(tǒng)。專家系統(tǒng)擴(kuò)大了計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍，使其從傳統(tǒng)的資料處理領(lǐng)域發(fā)展到智能推理上來(lái)。MIS能提供信息幫助制定決策，DSS能幫助改善決策的質(zhì)量。專家系統(tǒng)由五個(gè)部分組成：知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、解釋系統(tǒng)、用戶接口和知識(shí)獲得系統(tǒng)。1.地理信息系統(tǒng)的概念

1.2信息系統(tǒng)(INFORMATIONSYSTEM)及其類型2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.1地理信息系統(tǒng)(一)地理信息系統(tǒng)的定義地理信息系統(tǒng)（GeographicalInformationSystem，GIS）是一種決策支持系統(tǒng)，它具有信息系統(tǒng)的各種特點(diǎn)。地理信息系統(tǒng)與其他信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于其存儲(chǔ)和處理的信息是經(jīng)過(guò)地理編碼的，地理位置及與該位置有關(guān)的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.1地理信息系統(tǒng)不同領(lǐng)域、不同專業(yè)對(duì)GIS的理解不同，目前沒(méi)有完全統(tǒng)一的被普遍接受的定義：1)Goodchild把GIS定義為“采集、存貯、管理、分析和顯示有關(guān)地理現(xiàn)象信息的綜合系統(tǒng)”。2)俄羅斯學(xué)者也把GIS定義為“一種解決各種復(fù)雜的地理相關(guān)問(wèn)題，以及具有內(nèi)部聯(lián)系的工具集合”。3)美國(guó)國(guó)家地理信息與分析中心給出的定義：“GIS為了獲取、存儲(chǔ)、檢索、分析和顯示空間定位數(shù)據(jù)而建立的計(jì)算機(jī)化的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)”。4)英國(guó)教育部認(rèn)為：“GIS是一種獲取、存儲(chǔ)、檢索、操作、分析和顯示地球空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.1地理信息系統(tǒng)有的側(cè)重于GIS的技術(shù)內(nèi)涵，有的則強(qiáng)調(diào)GIS的應(yīng)用功能。推薦美國(guó)聯(lián)邦數(shù)字地圖協(xié)調(diào)委員會(huì)(FICCDC)關(guān)于GIS的定義。該定義認(rèn)為“GIS是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和不同的方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)用來(lái)支持空間數(shù)據(jù)的采集、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(wèn)題”。根據(jù)這個(gè)定義及它的概念框架，可得出GIS的如下基本概念：2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.1地理信息系統(tǒng)北美、歐洲：GeographicalInformationSystem加拿大：Geomatigue中國(guó)：ResourceandEnvironmentalInformationSystem技術(shù)內(nèi)涵：Geo-relationalInformationSystem信息科學(xué)：SpatialInformationSystem應(yīng)用類型：NaturalResourcesInformationSystemLandInformationSystemTransportationGeographicalInformationSystem地學(xué)應(yīng)用：GeoScience專業(yè)雜志：GeographicalInformationScience(英國(guó))Geo-InformationSystem（德國(guó)）2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.1地理信息系統(tǒng)(二)地理信息系統(tǒng)和4M對(duì)于地理學(xué)家、城市規(guī)劃人員、資源管理者等使用地理信息的人們而言，他們觀察并量測(cè)（Measure）環(huán)境參數(shù)，并制作地圖（Map）描述了地球的特征；他們監(jiān)測(cè)（Monitor）周圍環(huán)境的變化，對(duì)影響環(huán)境的過(guò)程和活動(dòng)建立模型（Model）。這四項(xiàng)活動(dòng)（4M），通過(guò)應(yīng)用GIS技術(shù)，都可以得到改善和提高。2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.2地理信息系統(tǒng)的類型地理信息系統(tǒng)按其內(nèi)容可以分為三大類：專題地理信息系統(tǒng)：是具有有限目標(biāo)和專業(yè)特點(diǎn)的地理信息系統(tǒng)。為特定的專門的目的服務(wù)，如水資源管理信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)、農(nóng)作物估產(chǎn)信息系統(tǒng)、草場(chǎng)資源管理信息系統(tǒng)、水土流失信息系統(tǒng)、環(huán)境管理信息系統(tǒng)等。區(qū)域地理信息系統(tǒng)：主要以區(qū)域綜合研究和全面信息服務(wù)為目標(biāo)。如國(guó)家級(jí)、地區(qū)級(jí)、市級(jí)或縣級(jí)等。地理信息系統(tǒng)工具：它是一組具有圖形圖像數(shù)字化、存儲(chǔ)管理、查詢檢索、分析運(yùn)算和多種輸出等地理信息系統(tǒng)基本功能的軟件包。2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.3地理信息系統(tǒng)和其它信息系統(tǒng)區(qū)別GIS有別于DBMS（數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)）：GIS具有以某種選定的方式對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋和判斷的能力，而不是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)管理，這種能力使用戶能得到關(guān)于數(shù)據(jù)的知識(shí)，因此，GIS是能對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的DBMS，GIS必須包含DBMS。GIS有別于MIS（管理信息系統(tǒng)），GIS要對(duì)圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)共同管理、分析和應(yīng)用，GIS的軟硬件設(shè)備要復(fù)雜、系統(tǒng)功能要強(qiáng)；MIS則只有屬性數(shù)據(jù)庫(kù)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、沒(méi)有拓?fù)潢P(guān)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。2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.3地理信息系統(tǒng)和其它信息系統(tǒng)區(qū)別GIS有別于地圖數(shù)據(jù)庫(kù)：地圖數(shù)據(jù)庫(kù)僅僅是將數(shù)字地圖有組織地存放起來(lái)，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(jìn)行深層次的空間分析，提供輔助決策的信息，它只是GIS的一個(gè)數(shù)據(jù)源。GIS有別于CAD/CAM：管理了圖形數(shù)據(jù)和非空間屬性數(shù)據(jù)的系統(tǒng)不一定是GIS，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(ComputerAdidedDesign，ＣＡＤ)，計(jì)算機(jī)輔助制圖(ComputerAdidedManufactuing，ＣＡＭ)。2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.4地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成

一個(gè)實(shí)用的GIS系統(tǒng)，要支持對(duì)空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示等功能，其基本組成一般包括以下主要部分：空間數(shù)據(jù)、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)硬件、應(yīng)用模型、應(yīng)用人員。數(shù)據(jù)GIS軟件硬件模型人員2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.4地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成圖形用戶界面(GraphicalUserInterface,簡(jiǎn)稱GUI,又稱圖形用戶接口)SDBMS是SpatialDataBaseManagementSystem(空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng))的簡(jiǎn)稱。2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.4地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成——硬件計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的實(shí)際物理裝置的總稱，可以是電子的、電的、磁的、機(jī)械的、光的元件或裝置，是GIS的物理外殼。

2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.4地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成——硬件2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.4地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成——軟件GIS軟件是系統(tǒng)的核心，用于執(zhí)行GIS功能的各種操作，包括數(shù)據(jù)輸入、處理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、空間分析和圖形用戶界面(GUI)等。按照其功能分為：GIS專業(yè)軟件，數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，系統(tǒng)管理軟件等，其層次結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1-2-5。2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.4地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成——軟件2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.4地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成——軟件(一)GIS專業(yè)軟件GIS專業(yè)軟件一般指具有豐富功能的通用GIS軟件，它包含了處理地理信息的各種高級(jí)功能，可作為其他應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的平臺(tái)。其代表產(chǎn)品有ARCGIS、MGE、MAPINFO、MAPGIS、SUPERMAP、GEOSTAR等。它們一般都包含有以下的主要核心模塊：數(shù)據(jù)輸入和編輯、空間數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)輸出、用戶界面、系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)能力。2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.4地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成——軟件(二)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件除了在GIS專業(yè)軟件中用于支持復(fù)雜空間數(shù)據(jù)的管理軟件以外，還包括服務(wù)于以非空間屬性數(shù)據(jù)為主的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，這類軟件有：ORACLE，SYBASE，INFORMIX，DB2，SQLServer,Ingress等。它們也是GIS軟件的重要組成部分，而且由于這類數(shù)據(jù)庫(kù)軟件具有快速檢索、滿足多用戶并發(fā)和數(shù)據(jù)安全保障等功能，目前已實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)成的關(guān)系型商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)GIS的空間數(shù)據(jù)，例如SDE(SpaticalDatabaseEngine)就是最好的解決方案。2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.4地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成——軟件(三)系統(tǒng)管理軟件系統(tǒng)管理軟件主要指計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，當(dāng)今使用的操作系統(tǒng)有：Windows系列、UNIX，LINUX等。它們關(guān)系到GIS軟件和開(kāi)發(fā)語(yǔ)言使用的有效性，因此也是GIS軟硬件環(huán)境的重要組成部分。2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.4地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成——空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)是地理信息的載體，是地理信息系統(tǒng)的操作對(duì)象，它具體描述地理實(shí)體的空間特征、屬性特征和時(shí)間特征?？臻g特征是指地理實(shí)體的空間位置及其相互關(guān)系；屬性特征表示地理實(shí)體的名稱、類型和數(shù)量等；時(shí)間特征指實(shí)體隨時(shí)間而發(fā)生的相關(guān)變化。

根據(jù)地理實(shí)體的空間圖形表示形式，可將空間數(shù)據(jù)抽象為點(diǎn)、線、面三類元素，它們的數(shù)據(jù)表達(dá)可以采用矢量和柵格兩種組織形式，分別稱為矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.4地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成——空間數(shù)據(jù)柵格結(jié)構(gòu)矢量結(jié)構(gòu)空間位置空間關(guān)系屬性信息2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.4地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成——人員GIS應(yīng)用人員主要包括系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)管理和使用人員，他們的業(yè)務(wù)素質(zhì)和專業(yè)知識(shí)是GIS工程及其應(yīng)用成敗的關(guān)鍵系統(tǒng)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)管理使用人員JOBSINGIS(1)SYSTEMDEVELOPERSHIGHESTLEVELOFTECHNICALSKILLSPROGRAMMERSINVISUALBASIC,JAVA,C++,C#,PYTHON,UML,VISIO,CASE1,000PEOPLE

(2)SYSTEMMAINTAINERSMODERATETOHIGHTECHNICALSKILLSMODIFYEXISTINGCODEINVISUALBASIC,JAVA,PYTHON10,000PEOPLE(3)SYSTEMUSERSMODERATETECHNICALSKILLSKNOWHOWTOUSETHETOOLSFAMILIARWITHTHETECHNICALISSUESKNOWTHEAPPLICATIONDOMAINSWORKFORUNIVERSITIES,CORPORATIONS,GOVTS.100,000PEOPLEJOBSINGIS2.地理信息系統(tǒng)及其類型

2.4地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成——應(yīng)用模型GIS應(yīng)用模型的構(gòu)建和選擇也是系統(tǒng)應(yīng)用成敗至關(guān)重要的因素。雖然GIS為解決各種現(xiàn)實(shí)問(wèn)題提供了有效的基本工具，但對(duì)于某一專門應(yīng)用目的的解決，必須通過(guò)構(gòu)建專門的應(yīng)用模型。土地利用適宜性模型選址模型洪水預(yù)測(cè)模型人口擴(kuò)散模型森林增長(zhǎng)模型水土流失模型最優(yōu)路徑模型……3.GIS的功能數(shù)據(jù)采集與編輯數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理查詢與空間分析數(shù)據(jù)可視化與地圖制圖數(shù)據(jù)采集(與編輯)指數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)到地理數(shù)據(jù)庫(kù)有一定數(shù)據(jù)格式的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換過(guò)程。數(shù)字化方法鍵盤數(shù)據(jù)輸入法數(shù)字化儀手扶跟蹤法掃描儀自動(dòng)矢量法屏幕數(shù)字化法數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法以遙感數(shù)字圖像處理為例：遙感數(shù)字圖象數(shù)據(jù)校正數(shù)據(jù)增強(qiáng)圖象分類柵格矢量轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系統(tǒng)配準(zhǔn)地理數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)(采集與)編輯輸入GIS的數(shù)據(jù)，并不能立刻使用；須經(jīng)過(guò)編輯過(guò)程，使數(shù)據(jù)到達(dá)地理數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，方可使用。數(shù)據(jù)質(zhì)量矩陣數(shù)據(jù)質(zhì)量可按下列數(shù)據(jù)質(zhì)量矩陣中的12個(gè)格子分別考察空間時(shí)間專題準(zhǔn)確度精度一致性完整性空間準(zhǔn)確度（絕對(duì)）SPATIALACCURACY點(diǎn)：編碼位置與實(shí)際位置之間的距離空間準(zhǔn)確度（絕對(duì)）SPATIALACCURACY線、多邊形：包括點(diǎn)的定位誤差與取舍選擇精度PRECISION精度指空間、時(shí)間和專題方面細(xì)節(jié)區(qū)分的程度。精度應(yīng)保證地理數(shù)據(jù)庫(kù)準(zhǔn)確度的實(shí)現(xiàn)。空間精度：比例尺、分辨率時(shí)間精度：取樣時(shí)間間隔專題精度：計(jì)量單位人、萬(wàn)人

分類等級(jí)植被型、群系、群叢數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理混合模型集成模型文件管理：空間數(shù)據(jù)RDBMS：屬性數(shù)據(jù)RDBMS：空間+屬性數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)引擎查詢與空間分析傳統(tǒng)意義上，空間分析是一種方法，地理學(xué)者用這類方法來(lái)研究一種地理現(xiàn)象或一系列地理現(xiàn)象的空間位置和分布格局，考察造成這種分布格局的影響或控制因子，探討地理現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。60年代的計(jì)量革命引入數(shù)學(xué)方法，特別是統(tǒng)計(jì)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)方法，空間分析定量化、模型化。查詢與空間分析：基于GIS地理數(shù)據(jù)庫(kù)是一定區(qū)域內(nèi)部分或全體地理現(xiàn)象及其相關(guān)屬性的數(shù)字模型。它包含了反映地理現(xiàn)象空間位置及其分布格局的數(shù)據(jù)?；贕IS的空間分析是對(duì)地理數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，從中提取或生成決策有用的信息的過(guò)程。查詢與空間分析：基本功能幾何量算查詢緩沖區(qū)分析疊置分析地理編碼網(wǎng)絡(luò)分析地圖代數(shù)地形分析空間統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)可視化與地圖制圖信息可視化是把抽象的、大多不具有物理空間本質(zhì)特征的信息轉(zhuǎn)化成空間分布形式的圖形圖像，從而幫助用戶理解或者發(fā)現(xiàn)隱伏的關(guān)系及結(jié)構(gòu)。地理數(shù)據(jù)可視化指利用空間可視化模型，將地理數(shù)據(jù)庫(kù)中的空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可以被人的視覺(jué)感知的計(jì)算機(jī)二維圖形和圖象?？梢暬瘍?nèi)容：符號(hào)設(shè)計(jì)、顏色模型矢量數(shù)據(jù)顯示、圖象數(shù)據(jù)顯示、統(tǒng)計(jì)圖表表達(dá)DEM的三維顯示、景觀三維動(dòng)態(tài)觀察地圖制圖GIS擅長(zhǎng)回答的五類問(wèn)題位置：WHATISAT…?條件：WHEREISIT?趨勢(shì)：WHATHASCHANGEDSINCE…?分布格局：WHATSPATIALPATTERNEXIST?建模：WHATIF…?位置LOCATION：

WHATISAT…?尋求回答在特定的位置存在什么地理現(xiàn)象。這里所謂的位置可用不同的方式來(lái)描述，如地名、地址、郵政編碼、經(jīng)緯度當(dāng)然也可以使用相對(duì)位置如上海以西100KM處。條件CONDITION：

WHEREISIT?第二個(gè)問(wèn)題是第一個(gè)問(wèn)題的逆問(wèn)題要求回答在什么地方符合特定的條件集合如需要找到一塊未植樹(shù)的土地，它至少有2000M2，且位于公路兩邊100M以內(nèi)。趨勢(shì)TRENDS：

WHATHASCHANGEDSINCE…?回答一個(gè)區(qū)域或地理現(xiàn)象，隨時(shí)間所發(fā)生的變化?；卮鸫藛?wèn)題，或許會(huì)涉及上述兩個(gè)問(wèn)題。如要回答“閔行區(qū)在過(guò)去10年內(nèi)土地利用方面的變化趨勢(shì)？”，首先要回答第一個(gè)問(wèn)題：“閔行區(qū)在過(guò)去10年各年土地利用有哪些類型，分布在哪里？”；然后回答第二個(gè)問(wèn)題：“閔行區(qū)內(nèi)什么地方土地利用發(fā)生了變化？”；從而可以分析概括出變化趨勢(shì)。分布格局PATTERN：

WHATSPATIALPATTERNEXIST?要求發(fā)現(xiàn)地理現(xiàn)象的分布規(guī)律及其原因。要回答“癌癥是核電站周圍居民的主要死亡原因嗎？”這樣的問(wèn)題，就需要分析癌癥的分布規(guī)律及原因或許還要探討存在多少不符合分布規(guī)律的異?，F(xiàn)象以及它們分布在什么地方建模MODELING：

WHATIF…?這個(gè)問(wèn)題是要求回答如果…，會(huì)發(fā)生什么。一條新的道路建成，對(duì)交通網(wǎng)意味著什么？有毒物質(zhì)滲入到當(dāng)?shù)氐牡叵滤?，?duì)供水會(huì)產(chǎn)生什么影響？第二節(jié)GIS的發(fā)展歷程國(guó)外GIS的發(fā)展Motivations:Academics-drivenbypureandappliedresearchpotentialGovernment-drivenbypotentialenhancementstomanagementCorporate-drivenbycommercialpotentialofGIS1700smodernsurveyingtechniques–topographicmappingdatacollection(scientific,census)–thematicmappingideaofportrayingdifferentlayersofdataonaseriesofbasemaps,hasbeenaroundmuchlongerthancomputersmapsoftheBattleofYorktown(AmericanRevolution)drawnbytheFrenchCartographerLouis-AlexandreBerthiercontainedhingedoverlaystoshowtroopmovements1800sfirstrecognizedspatialanalysisanduseofoverlays(mid1850s) i.e.Dr.JohnSnowusedamapshowingthelocationsofdeathbycholera（霍亂）incentralLondonin1854totracksourceofoutbreaktocontaminatedwell1800srudimentaryelementsofdigitaltechniquesforrecordingandanalysisofgeographicinformation

i.e.1890Censususedapunched-cardsystemformanipulationandanalysisofdataEarly1900sphoto-lithography（石版印刷術(shù)--石版照相制版法）separationofmapsintolayersfirstcomputers(mainframesforGIS)1960sinterestincomputermappingHarvardLab–majorinfluenceonGISuntilearly1980s(majorpioneersgrewupatHarvardLab)developmentofSYMAP,SYMVU,GRIDCanadianGeographicInformationSystem(1963)exampleofoneoftheearliestGISsdevelopedPurpose:analyzethedatacollectedbytheCanadaLandInventory(CLI)producestatisticstobeusedindevelopinglandmanagementplansdevelopedatmapscalesof1:50,000usesasimpleratingscheme:1(best)to7(poorest)Innovations:digitizingandscanningusedformapinputrequireddevelopmentofnewtechnologygeo-coordinatesforentirecountrycodingoflineswithembeddedtopologyseparationofattributeandlocationfiles1970sfirstcommercialmappingsoftware(IntergraphandESRI)developmentofmini-computersasGISplatformslaunchoffirstremotesensingsatellite1980s(GISDecade)firstsoftwaresolelyforGIS(Arc/Info)firstglobaldatasetsUnixworkstations(stableplatformforGIS)firstGIStextbook,journal,conferences1990s–2000sgeometricincreaseinpower,decreaseincostsWindowsNTand95asalternativetoUnixviewersoftware(ArcView)–userinterfacesoftwareconsolidationofGISsoftwareWebGIS(i.e.Mapquest)integrationofmulti-media國(guó)外GIS的發(fā)展GIS領(lǐng)域先驅(qū)者之一：TERRYCOPPOCK教授GIS領(lǐng)域先驅(qū)者之一：ROGERTOMLINSON博士哈佛實(shí)驗(yàn)室（HARVARDLABFORCOMPUTEGRAPHICSANDSPATIALANALYSIS）美國(guó)人口調(diào)查局（USBUREAUOFCENSUS）環(huán)境系統(tǒng)研究公司（ENVIRONMENTALSYSTEMRESEARCHINSTITUTE）國(guó)外GIS發(fā)展分期先驅(qū)者：TERRYCOPPOCK教授TERRYCOPPOCK：英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)地理學(xué)教授他一生致力于研究人類如何合理利用地球表面的課題，并最早認(rèn)識(shí)到GIS在土地利用數(shù)據(jù)采集、管理和應(yīng)用方面的重要性。1950S后期，利用當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)開(kāi)始研究工作1980S中期，擔(dān)任GIS領(lǐng)域最有影響力的學(xué)術(shù)刊物INTERNATIONALJOURNALOFGEOGRAPHICALINFORMATIONSYSTEM(IJGIS)的首席編輯SYSTEM→SCIENCEGISFATHER:ROGERTOMLINSON博士加拿大GIS時(shí)間：1963年策劃、65年啟動(dòng)目的：制定鄉(xiāng)村土地利用規(guī)劃加拿大GIS的主要?jiǎng)?chuàng)新：大型掃描儀、掃描圖象的矢量化、地圖分片、數(shù)據(jù)分層、統(tǒng)一的坐標(biāo)、FREEMAN鏈碼、屬性和位置文件分開(kāi)、屬性表的概念、多邊形疊置分析功能大學(xué)：哈佛實(shí)驗(yàn)室HOWARDFISHER于60年代中期建立，最初是為了開(kāi)發(fā)通用的地圖制