第9講什么是地理信息系統(tǒng)

第9講什么是地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)

GeographicalInformationSystem

馮德俊fengdj@126.com2004-7-6

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主要內(nèi)容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2004-7-6

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GIS定義類型、地位GIS定義類型面向數(shù)據(jù)處理過程定義面向?qū)ｎ}定義面向工具箱定義面向數(shù)據(jù)庫定義GIS的作用和地位地圖觀點：地圖數(shù)據(jù)處理與顯示數(shù)據(jù)庫觀點：計算機(jī)角度分析工具觀點：地學(xué)應(yīng)用2004-7-6

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常用GIS術(shù)語北美、歐洲：GeographicalInformationSystem加拿大：Geomatigue

中國：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)Geo-InformationSystem（德國）2004-7-6

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GIS定義

GIS是由計算機(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）

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GIS的定義框架用戶界面系統(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2004-7-6

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對GIS的理解GIS的物理外殼是計算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng)GIS的操作對象是空間數(shù)據(jù)GIS的技術(shù)優(yōu)勢在于它的空間分析能力GIS與地理學(xué)、測繪學(xué)聯(lián)系緊密2004-7-6

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對GIS的理解GeographicalInformationSystemScienceStudyService2004-7-6

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GIS在信息系統(tǒng)中的地位與分類信息系統(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2004-7-6

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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、客體與時間、數(shù)據(jù)庫、誤差模擬與不確定性、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2004-7-6

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GIS基本內(nèi)容（續(xù)）UnwinGIS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、點線面的基本操作三、計算機(jī)環(huán)境下的實現(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、項目管理、價格效益分析六、機(jī)構(gòu)問題

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)2004-7-6

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GIS組成：概論

系

統(tǒng)

軟

件

系

統(tǒng)

硬

件空間數(shù)據(jù)GIS用戶2004-7-6

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GIS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)2004-7-6

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GIS組成：硬件配置模式（1）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2004-7-6

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GIS組成：硬件配置模式（2）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n2004-7-6

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GIS組成：軟件操作系統(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(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GIS2004-7-6

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GIS組成：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

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GIS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)：關(guān)系數(shù)據(jù)庫2004-7-6

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GIS組成：管理人員GIS咨詢

管理

信息管理

數(shù)據(jù)整理

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GIS功能：基本功能位置（Locations）條件（Conditions）趨勢（Trends）模式（Patterns）模型（Models）2004-7-6

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GIS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2004-7-6

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空間數(shù)據(jù)獲取2004-7-6

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數(shù)據(jù)編輯與處理數(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：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)2004-7-6

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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2004-7-6

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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?fù)洳樵兛臻g查詢2004-7-6

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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2004-7-6

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用戶界面2004-7-6

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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；2004-7-6

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GIS與相關(guān)學(xué)科地理學(xué)

遙感

制圖學(xué)

CAD與計算機(jī)圖形學(xué)

測量與攝影測量

GIS2004-7-6

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GIS特征GIS與CAD、CAMGIS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、地圖數(shù)據(jù)庫

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

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；

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。

GIS的主要技術(shù)基礎(chǔ)

強(qiáng)調(diào)空間數(shù)據(jù)的處理、顯示與表達(dá)

空間分析能力

GIS包含數(shù)字制圖系統(tǒng)的全部功能地圖數(shù)據(jù)庫若空間分析能力較強(qiáng)，可升格為GIS，而GIS若空間分析能力較弱，則退化為地圖數(shù)據(jù)庫

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(jìn)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(jìn)行處理的軟件，主要強(qiáng)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(qiáng)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(jìn)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。2004-7-6

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GIS軟件類型專業(yè)GIS（ProfessionalGIS）桌面GIS（DesktopGIS）手持GIS（Hand-HeldGIS）組件GIS（ComponentGIS）GISViewer網(wǎng)絡(luò)GIS（InternetGIS）其它（基于CAD的GIS）2004-7-6

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主要GIS軟件AutodeskESRIMapInfoIntergraphGESmallworld

InternetViewerDBserverProfessionalDesktopComponentHand-heldMapGuidArcIMSGeoMedia

WebMapMapXtreme

MapXSiteSmallworld

InternetAppServerAutoCADLTArcExplorerGeoMedia

ViewerProViewerMapObjectsGeoMediaMapX，MapJSmallworldOnsITEArcPadMapXtendScoutArcViewGeoMediaMapInfoProSpatialIntelligenceAutocadArcInfoGeoMedia

ProMapInfoProSmallworld

GISArcSDESpatialWareSmallworld

GIS2004-7-6

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GIS軟件性能價格比InternetViewerComponentHand-heldDesktopPr