地理信息系統(tǒng)原理講義

中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院地理信息系統(tǒng)原理中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院GIS原理與方法1緒論2空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3

地理信息系統(tǒng)的地理數(shù)學(xué)基礎(chǔ)4地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入5地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理6空間數(shù)據(jù)管理8空間分析9數(shù)字高程模型12GIS輸出與數(shù)字地圖13地理信息系統(tǒng)工程14地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院14地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的GIS系統(tǒng)空間分析面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型和多庫一體化大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫為后臺的數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)融合75%DataConversion:

10-15%AttributeTaggingSpatial5%AnalysisDataConversionSpatialAnalysisAttributeTaggingGIS的總體發(fā)展中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院14地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢14.1互操作GIS14.2GIS的集成化14.3GIS的大眾化和信息服務(wù)14.4嵌入式GIS14.5網(wǎng)格GIS中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院14.１互操作GIS1.GIS互操作的概念

GIS互操作是具有不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式的GIS系統(tǒng)的集成。以互操作標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的不同GIS應(yīng)用系統(tǒng)之間能動態(tài)地進(jìn)行相互間的功能調(diào)用，數(shù)據(jù)集之間可以透明地訪問，從而允許用戶通過網(wǎng)絡(luò)實時獲取不同系統(tǒng)中的地理信息，避免了冗余數(shù)據(jù)存儲，這是實現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)共享的一次深刻的技術(shù)革命。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.開放式地理信息系統(tǒng)（OGIS）及其特點

（1）互操作性O(shè)GIS提供地理數(shù)據(jù)和地理操作的標(biāo)準(zhǔn)接口，這些接口支持孤立系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，以完成應(yīng)用程序之間的地理數(shù)據(jù)訪問和交換；分布式的客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的地理操作和分布式對等實體的地理操作。（2）支持信息團(tuán)體性具有不同的應(yīng)用背景的用戶可以方便地交換地理數(shù)據(jù)而不會造成語義的誤解和損失。（3）普適性通過OGIS定義的標(biāo)準(zhǔn)接口和協(xié)議，所有的應(yīng)用程序，無論是屬于哪個專業(yè)領(lǐng)域，都可以方便地處理地理數(shù)據(jù)。（4）兼容性由于OGIS并不定義地理數(shù)據(jù)的存儲格式和處理方法，因此基于OGIS的應(yīng)用程序?qū)⒛軌蚺c舊有的地理數(shù)據(jù)保持兼容。（5）可移植性O(shè)GIS獨立于軟件、硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，因此，它不需修改便可在不同的計算機(jī)上運行。（6）可擴(kuò)展性硬件方面，可在不同軟件、不同檔次的計算機(jī)上運行，其性能和硬件平臺的性能成正比；軟件方面，可以隨著新的地理數(shù)據(jù)類型和處理方法的發(fā)展而發(fā)展，它具有容納新的地理數(shù)據(jù)處理技術(shù)和新的分布計算平臺技術(shù)的能力。（7）可伸縮性基于OGIS的應(yīng)用程序通常由相對獨立的軟件組件構(gòu)成，這些組件可以為各種計算環(huán)境重新配置，而不必考慮數(shù)據(jù)量的大小。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院3.OGIS的組成部分OGIS軟件框架主要由3部分組成：統(tǒng)一的開放式地理數(shù)據(jù)模型；統(tǒng)一的地理操作服務(wù)模型和實現(xiàn)團(tuán)體間的地理數(shù)據(jù)和操作資源共享的信息團(tuán)體模型。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院4.OGIS的實現(xiàn)技術(shù)面向?qū)ο蠹夹g(shù)和分布計算技術(shù)開放式數(shù)據(jù)庫互連（ODBC）分布式對象技術(shù)中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院14.２GIS的集成化14.2.1GPS、RS與GIS的集成14.2.2GIS多源空間數(shù)據(jù)集成14.2.3GIS與應(yīng)用模型集成14.2.4GIS與專家系統(tǒng)的集成14.2.5GIS應(yīng)用平臺集成14.2.6GIS與多媒體技術(shù)集成中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院14.2.1GPS、RS與GIS的集成雖然GIS在其理論和應(yīng)用技術(shù)上有了很大的發(fā)展，但單靠傳統(tǒng)GIS的使用卻不能滿足目前社會對信息快速、準(zhǔn)確更新的要求。而與GIS獨立、平行發(fā)展的全球定位系統(tǒng)（GPS）和遙感（RS）為GIS適應(yīng)社會發(fā)展的需求提供了可能性。中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院GPS是空間實體體快速、精精密定位的的現(xiàn)代化工工具；GIS是空間信息息集成、分分析、處理理的有力武武器；RS是空間信息息覆蓋面最最大最迅速速的采集手手段，三三者的結(jié)合合簡稱3S集成。RSGPSGIS幾何配準(zhǔn)、輔助分類等提供或更新區(qū)域信息提供或更新空間定位定點查詢專題信息幾何校正、訓(xùn)練區(qū)選擇及分類驗證等提供定位遙感信息查詢中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院各種衛(wèi)星定定位系統(tǒng)比比較定位系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)量在軌數(shù)量定位精度研制國家北斗一號：3二號：3030（今明年10顆）10m<1m中國Galileo302<1m歐盟GLONASS241710-15m俄羅斯GPS24245m美國中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院導(dǎo)航中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院娛樂功能中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院3S集成移移動測量（（制圖）系系統(tǒng)中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院路面檢測與與測量系統(tǒng)統(tǒng)（RTM））中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院車載測量系系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域車輛導(dǎo)航公路及鐵路路等道路網(wǎng)網(wǎng)的測繪建筑物的測測繪交通事故現(xiàn)現(xiàn)場勘查與與測量流動交通監(jiān)監(jiān)測車和移移動作戰(zhàn)環(huán)境監(jiān)測智能化交通通中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院14.2.2GIS多源空空間數(shù)據(jù)集集成1．多源數(shù)數(shù)據(jù)的特點點（1）多語語義性（2）多時時間尺度（3）多分分辨率（4）多比比例尺（5）多數(shù)數(shù)據(jù)格式（6）多空空間維數(shù)（7）多精精度水平（8）多參參考系統(tǒng)（9）多表表達(dá)形式中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院2．多源數(shù)數(shù)據(jù)的集成成模式（1）數(shù)據(jù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換換模式（2）數(shù)據(jù)據(jù)互操作模模式（3）直接接數(shù)據(jù)訪問問模式中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院14.2.3GIS與應(yīng)用用模型集成成GIS與應(yīng)應(yīng)用模型的的集成，既既可以發(fā)揮揮GIS空空間操作方方面的優(yōu)勢勢，又可以以提高GIS應(yīng)用系系統(tǒng)的分析析功能，彌彌補GIS在專業(yè)應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域的的分析功能能的不足?！，F(xiàn)有的幾種種集成方法法如下：（1）源代代碼集成方方式（2）函數(shù)數(shù)庫集成模模式（3）可執(zhí)執(zhí)行程序集集成方式（4）DDE和OLE集成（5）基于于組件的集集成方式（6）搭建建式（插件件式）的集集成方式中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院14.2.4GIS與專家家系統(tǒng)的集集成GIS與專專家系統(tǒng)的的結(jié)合是建建立智能化化空間決策策支持系統(tǒng)統(tǒng)（SpatialDecisionSupportSystems，SDSS））的重要途途徑。它為為決策者提提供分析問問題、建立立模型、模模擬決策過過程和方案案的環(huán)境，，調(diào)用各種種信息資源源和分析工工具，幫助助決策者提提高決策水水平和質(zhì)量量。中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院14.2.5GIS應(yīng)用平平臺集成企業(yè)GIS需要和辦辦公自動化化系統(tǒng)、材材料管理系系統(tǒng)、工程程檔案管理理系統(tǒng)等進(jìn)進(jìn)行緊密集集成。企業(yè)業(yè)應(yīng)用GIS和其他他系統(tǒng)進(jìn)行行集成，從從而形成以以GIS為為核心的Intranet企企業(yè)級地理理信息系統(tǒng)統(tǒng)集成平臺臺。通過GIS系統(tǒng)統(tǒng)，也使管管理部門一一些相對封封閉的數(shù)據(jù)據(jù)真正走向向開放，從從而節(jié)約了了企業(yè)的投投資，推動動了行業(yè)的的信息化建建設(shè)進(jìn)程（（閭國年，，2003）。中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院14.2.6GIS與多媒媒體技術(shù)集集成多媒體地理理信息系統(tǒng)統(tǒng)（MGIS）將文文字、圖形形（圖像））、聲音、、色彩、動動畫等技術(shù)術(shù)融為一體體，為GIS應(yīng)用開開拓了新的的領(lǐng)域和廣廣闊前景。。它不僅能為為社會經(jīng)濟(jì)濟(jì)、文化教教育、旅游游、商業(yè)、、決策管理理和規(guī)劃等等提供生動動、直觀、、高效的信信息服務(wù)，，而且將使使電腦技術(shù)術(shù)真正走進(jìn)進(jìn)人類社會會生活。多媒體技術(shù)術(shù)在GIS領(lǐng)域的深深入應(yīng)用，，乃至出現(xiàn)現(xiàn)具有良好好集成能力力的MGIS是技術(shù)術(shù)發(fā)展的必必然。中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院14.3GIS的的大眾化和和信息服務(wù)務(wù)人類所接觸觸的信息中中有80%以上都與與空間相關(guān)關(guān)，隨著人人類對空間間信息需求求的快速增增加已經(jīng)讓讓越來越多多的人認(rèn)識識并了解GIS，GIS正在在成為普通通公眾解決決空間位置置問題的有有力工具，，GIS走走向大眾已已成為GIS發(fā)展的的必然趨勢勢。當(dāng)前，，GIS正正逐步融入入IT主流流，已成為為IT產(chǎn)業(yè)業(yè)重要的組組成部分。。GIS正正隨著計算算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的普及為為越來越多多人的使用用，如GoogleEarth的普普及和位置置信息服務(wù)務(wù)都是GIS大眾化化的例證。。中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院數(shù)字地球1998年年美國副總總統(tǒng)戈爾在在加利福尼尼亞科學(xué)中中心做了題題為“數(shù)字字地球--認(rèn)識21世紀(jì)我們們這個星球球”的講話話以后，數(shù)數(shù)字地球一一詞開始風(fēng)風(fēng)靡全球。。汽車導(dǎo)航LBSMobileGIS中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院數(shù)字公路中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院數(shù)字深圳中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院LBS中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院中國聯(lián)通推推出“GPSone”手機(jī)機(jī)定位已達(dá)達(dá)到5-10米中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院14.4嵌嵌入式GIS嵌入式設(shè)備備的優(yōu)點是是小巧靈活活、便攜性性好。但受受到其硬件件的限制，，傳統(tǒng)的運運行于PC機(jī)上的GIS軟件件的某些功功能在嵌入入式環(huán)境下下難以實現(xiàn)現(xiàn)，如可視視化，嵌入入式設(shè)備的的顯示屏通通常較小，，傳統(tǒng)GIS軟件中中圖形和注注記等的可可視化方式式可能就不不適合于嵌嵌入式設(shè)備備。嵌入式GIS可應(yīng)用用于國防、、測繪、導(dǎo)導(dǎo)航等領(lǐng)域域。中國地質(zhì)大大學(xué)江城學(xué)學(xué)院14.5網(wǎng)網(wǎng)格GIS網(wǎng)格地理信信息系統(tǒng)(GridGIS)是指實現(xiàn)現(xiàn)廣域網(wǎng)絡(luò)絡(luò)環(huán)境中空空間信息共共享和協(xié)同同服務(wù)的分分布式GIS軟件