地球地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)概論目錄地理信息的基本概念GIS基本概念GIS的組成地理信息的功能簡(jiǎn)介地理信息系統(tǒng)的發(fā)展概況Gis的發(fā)展趨勢(shì)地理信息的基本概念地理信息是地理數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含和表達(dá)的地理意義。地理數(shù)據(jù)是與地理環(huán)境要素有關(guān)的物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律等的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。地理信息的特征：（1）空間特征（2）屬性特征（3）時(shí)序特征GIS基本概念地理信息系統(tǒng)(GIS)是一種具有信息系統(tǒng)空間專業(yè)形式的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。在嚴(yán)格的意義上,這是一個(gè)具有集中、存儲(chǔ)、操作、和顯示地理參考信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。例如，根據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的位置對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別。實(shí)習(xí)者通常也認(rèn)為整個(gè)GIS系統(tǒng)包括操作人員以及輸入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)能夠應(yīng)用于科學(xué)調(diào)查、資源管理、財(cái)產(chǎn)管理、發(fā)展規(guī)劃、繪圖和路線規(guī)劃。例如，一個(gè)地理信息系統(tǒng)(GIS)能使應(yīng)急計(jì)劃者在自然災(zāi)害的情況下較易地計(jì)算出應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間，或利用GIS系統(tǒng)來(lái)發(fā)現(xiàn)那些需要保護(hù)不受污染的濕地。GIS的組成人員：是GIS中最重要的組成部分。開發(fā)人員必須定義GIS中被執(zhí)行的各種任務(wù)，開發(fā)處理程序。熟練的操作人員通?？梢钥朔礼IS軟件功能的不足，但是相反的情況就不成立。最好的軟件也無(wú)法彌補(bǔ)操作人員對(duì)GIS的一無(wú)所知所帶來(lái)的負(fù)作用。數(shù)據(jù):精確的可用的數(shù)據(jù)可以影響到查詢和分析的結(jié)果。人員數(shù)據(jù)GIS的組成硬件的性能影響到軟件對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度，使用是否方便及可能的輸出方式。不僅包含GIS軟件，還包括各種數(shù)據(jù)庫(kù)，繪圖、統(tǒng)計(jì)、影像處理及其它程序。GIS要求明確定義，一致的方法來(lái)生成正確的可驗(yàn)證的結(jié)果。硬件軟件過(guò)程GIS的組成GIS應(yīng)用人員應(yīng)用模型空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件地理信息的功能簡(jiǎn)介一、基本功能（1）數(shù)據(jù)采集與編輯（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理（3）數(shù)據(jù)處理與變換（4）空間分析與統(tǒng)計(jì)（5）產(chǎn)品制作與演示（6）二次開發(fā)和編程Gis數(shù)據(jù)采集流程圖地理信息的功能簡(jiǎn)介二、應(yīng)用功能（1）資源管理（2）區(qū)域規(guī)劃（3）國(guó)土檢測(cè)（4）輔助決策地理信息系統(tǒng)的發(fā)展概況基礎(chǔ)理論地理信息系統(tǒng)是傳統(tǒng)科學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合而誕生的邊緣科學(xué)，因此它明顯地體現(xiàn)出多學(xué)科交叉的特征。這些交叉學(xué)科的基礎(chǔ)理論同樣構(gòu)成地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論體系。這些學(xué)科包括地理學(xué)、地圖學(xué)、測(cè)量學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及一切與獲取、處理和分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)的學(xué)科。地理信息的發(fā)展概況史前15,000年前，在拉斯考克（Lascaux）附近的洞穴墻壁上，法國(guó)的CroMagnon獵人畫下了他們所捕獵動(dòng)物的圖案。與這些動(dòng)物圖畫相關(guān)的是一些描述遷移路線和軌跡線條和符號(hào)。這些早期記錄符合了現(xiàn)代地理資訊系統(tǒng)的二元素結(jié)構(gòu)：一個(gè)圖形文件對(duì)應(yīng)一個(gè)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。地理信息的發(fā)展概況18世紀(jì)18世紀(jì)地形圖繪制的現(xiàn)代勘測(cè)技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還出現(xiàn)了專題繪圖的早期版本，例如：科學(xué)方面或人口普查資料。約翰·斯諾在1854年，用點(diǎn)來(lái)代表個(gè)例，描繪了倫敦的霍亂疫情，這可能是最早使用地理方法的位置。他對(duì)霍亂分布的研究指向了疾病的來(lái)源----一個(gè)位于霍亂疫情爆發(fā)中心區(qū)域百老匯街的一個(gè)被污染的公共水泵。約翰·斯諾將泵斷開，最終終止了疫情爆發(fā)地理信息的發(fā)展概況20世紀(jì)初期20世紀(jì)初期將圖片分成層的“照片石印術(shù)”得以發(fā)展。它允許地圖被分成各圖層，例如一個(gè)層表示植被和另一層表示水。這技術(shù)特別用于印刷輪廓-繪制，這是一個(gè)勞力集中的任務(wù)，但他們有一個(gè)單獨(dú)的圖層意味著他們可以不被其他圖層上的工作混淆。這項(xiàng)工作最初是玻璃板上繪制，后來(lái)，塑料薄膜被引入，具有更輕，使用較少的存儲(chǔ)空間，柔韌等等的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)所有的圖層完成，再由一個(gè)巨型處理攝像機(jī)結(jié)合成一個(gè)圖像。彩色印刷引進(jìn)后，層的概念也被用于創(chuàng)建每種顏色單獨(dú)的印版。盡管后來(lái)層的使用成為當(dāng)代地理信息系統(tǒng)的主要典型特征之一，剛才所描述的攝影過(guò)程本身并不被認(rèn)為是一個(gè)地理信息系統(tǒng)-因?yàn)檫@個(gè)地圖只有圖像而沒有附加的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。地理信息的發(fā)展概況60年代早期60年代早期，在核武器研究的推動(dòng)下，計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展導(dǎo)致通用計(jì)算機(jī)“繪圖”的應(yīng)用。1967年，世界上第一個(gè)真正投入應(yīng)用的地理信息系統(tǒng)由聯(lián)邦林業(yè)和農(nóng)村發(fā)展部在加拿大安大略省的渥太華研發(fā)。羅杰·湯姆林森博士開發(fā)的這個(gè)系統(tǒng)被稱為加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS），用于存儲(chǔ)，分析和利用加拿大土地統(tǒng)計(jì)局（CLI，使用的1:50,000比例尺，利用關(guān)于土壤、農(nóng)業(yè)、休閑，野生動(dòng)物、水禽、林業(yè)和土地利用的地理信息，以確定加拿大農(nóng)村的土地能力。）收集的數(shù)據(jù)，并增設(shè)了等級(jí)分類因素來(lái)進(jìn)行分析。地理信息的發(fā)展概況CGIS一直持續(xù)到20世紀(jì)70年代才完成，但耗時(shí)太長(zhǎng)，因此在其發(fā)展初期，不能與如Intergraph這樣的銷售各種商業(yè)地圖應(yīng)用軟件的供應(yīng)商競(jìng)爭(zhēng)。CGIS一直使用到20世紀(jì)90年代，并在加拿大建立了一個(gè)龐大的數(shù)字化的土地資源數(shù)據(jù)庫(kù)。它被開發(fā)為基于大型機(jī)的系統(tǒng)以支持一個(gè)在聯(lián)邦和省的資源規(guī)劃和管理。其能力是大陸范圍內(nèi)的復(fù)雜數(shù)據(jù)分析。CGIS未被應(yīng)用于商業(yè)。微型計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展使得象ESRI和CARIS那樣的供應(yīng)商成功地兼并了大多數(shù)的CGIS特征，并結(jié)合了對(duì)空間和屬性信息的分離的第一種世代方法與對(duì)組織的屬性數(shù)據(jù)的第二種世代方法入數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)80年代和90年代產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)刺激了應(yīng)用了GIS的UNIX工作站和個(gè)人計(jì)算機(jī)飛速增長(zhǎng)。至20世紀(jì)末，在各種系統(tǒng)中迅速增長(zhǎng)使得其在相關(guān)的少量平臺(tái)已經(jīng)得到了鞏固和規(guī)范。并且用戶開始提出了在互聯(lián)網(wǎng)上查看GIS數(shù)據(jù)的概念，這要求數(shù)據(jù)的格式和傳輸標(biāo)準(zhǔn)化。Gis的發(fā)展趨勢(shì)1GIS與Internet/Intranet的結(jié)合與應(yīng)用Internet改變了我們的世界。當(dāng)前，Internet/Intranet正以驚人的速度膨脹和發(fā)展，Internet己不僅僅是一種單純的技術(shù)手段，它己演變成為一種經(jīng)濟(jì)方式----網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)?，F(xiàn)代人們的生活當(dāng)中己離不開Internet。大量的應(yīng)用正由傳統(tǒng)的C/S方式(客戶機(jī)/服務(wù)器)向B/S方式(瀏覽器/服務(wù)器)轉(zhuǎn)移，GIS技術(shù)也是如此。GIS技術(shù)和Internet技術(shù)的融合，形成一種新的技術(shù)，我們稱之為WebGISGis的發(fā)展趨勢(shì)

2基于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的海量空間數(shù)據(jù)管理

GIS技術(shù)的瓶頸之一就是如何解決海量空間數(shù)據(jù)管理問(wèn)題。對(duì)于一個(gè)城市級(jí)的GIS系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)量極其巨大，一般達(dá)到GB的數(shù)據(jù)量級(jí)。和傳統(tǒng)的基于文件的管理方式相比，利用面向?qū)ο蟮拇笮蛿?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)能夠有效地解決這一問(wèn)題。Gis的發(fā)展趨勢(shì)3高分辨率遙感影象、GIS、GPS的結(jié)合現(xiàn)在，高分辨率的遙感影象己逐漸應(yīng)用到商業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，最高精度可以達(dá)到一米左右。高分辨率遙感影象意味著人們?cè)跀?shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)更新上的一場(chǎng)革命。在傳統(tǒng)的地圖數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，人們是采用手工作業(yè)方式，這要耗費(fèi)大量的人力和物力。而且數(shù)據(jù)更新的日期很長(zhǎng)。但是，利用衛(wèi)星拍攝的高分辨率的遙感影象，人們可以迅速得到幾個(gè)月前甚至幾天前的最新更新數(shù)據(jù)，成本要降低十幾倍，數(shù)據(jù)更加真實(shí)準(zhǔn)確。高分辨率的遙感影象在商業(yè)領(lǐng)域有很多應(yīng)用，如國(guó)土資源統(tǒng)計(jì)，災(zāi)害評(píng)估，自然環(huán)境監(jiān)測(cè)、城建規(guī)劃等各個(gè)領(lǐng)域。Gis的發(fā)展趨勢(shì)4三維仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)三維GIS是許多應(yīng)用領(lǐng)域的基本要求。三維和二維相比，能夠幫助人們更加準(zhǔn)確真實(shí)地認(rèn)識(shí)我們的客觀世界。以前的三維顯示只能應(yīng)用在大型的主機(jī)和圖形工作站上，在極少數(shù)的部門如地震預(yù)測(cè)、石油勘探、航空視景模擬器中得到應(yīng)用，成本很高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，硬件成本不斷降低，一臺(tái)普通的PC機(jī)就可以很輕松地進(jìn)行真三維顯示和分析。以前的GIS大多提供了一些較為簡(jiǎn)單的三維顯示和操作功能，但這與真三維表示和分析還有很大差距.現(xiàn)在三維GIS可以支持真三維的矢量和柵格數(shù)據(jù)模型及以此為基礎(chǔ)的三維空間數(shù)據(jù)庫(kù)，解決了三維空間操作和分析問(wèn)題。Gis的發(fā)展趨勢(shì)5無(wú)線通訊與GIS的結(jié)合無(wú)線通訊改變了人們的生活和工作方式。隨著無(wú)線通訊技術(shù)的發(fā)展，特別是Web技術(shù)的應(yīng)用，使無(wú)線通信技術(shù)與GIS技術(shù)以及l(fā)nte