第一章城市信息系統(tǒng)概述

引言引例本課程的目標(biāo)與任務(wù)城市地理信息系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)，CAD技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)DB&DBMS地理信息系統(tǒng)GIS城市地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用城市規(guī)劃與規(guī)劃管理城市土地管理城市交通（一）一些引例用地評(píng)價(jià)

道路影響分析RealTimeTrafficReportMapDisplayonNavigationScreen:

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OperatorInfo:SOUTHBOUNDFLORISSANTROADFROMEVANSLANETOTHEUMSLENTRANCERESTRICTEDTOONELANEFORROADCONSTRUCTION.#RExampleofITS(IntelligentTransportationSystem)output.DatumsuppliedbyTeleAtlasInc..RealtimetrafficreportedbytheMissouriDOT.（二）課程介紹課程的目標(biāo)與任務(wù)培養(yǎng)城市規(guī)劃專(zhuān)業(yè)學(xué)生的城市空間表達(dá)思維、空間量化分析方法、空間數(shù)據(jù)管理技術(shù)講授地理信息系統(tǒng)（GIS）基本概念、理論及軟件使用講授GIS技術(shù)在城市規(guī)劃與規(guī)劃管理中的應(yīng)用相關(guān)論壇GIS帝國(guó)論壇(/bbs)藍(lán)色星夢(mèng)網(wǎng)（/bbs）GIS論壇（/bbs/）城市規(guī)劃論壇

(/cupbbs/index.php)中國(guó)交通技術(shù)論壇(/bbs/)課程的組織概述UIS的數(shù)據(jù)源及組織方式UIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)查詢(xún)空間擴(kuò)展分析疊置分析網(wǎng)絡(luò)分析三維分析UIS發(fā)展討論教材及參考書(shū)黃正東等《城市信息系統(tǒng)》藍(lán)運(yùn)超、黃正東、謝榕《城市信息系統(tǒng)》，武漢大學(xué)出版社，2002張新長(zhǎng)、曾廣鴻、張青年（2001）城市地理信息系統(tǒng)鄔倫等（2001）地理信息應(yīng)用系統(tǒng)：原理、方法與應(yīng)用閻正等（1998）城市地理信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化指南宋小冬、葉嘉安（1998）地理信息系統(tǒng)及其在城市規(guī)劃與管理中的應(yīng)用郝力（2002）城市地理信息系統(tǒng)及應(yīng)用Huxhold,W.E.(1991)AnIntroductiontoUrbanGeographicInformationSystems.考核方式課堂參與(participation)10%上機(jī)實(shí)習(xí)(practice)30%筆試(papertest)60%本課程的課外交流交流郵箱：1602594381@網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

http:///網(wǎng)絡(luò)資源軟件供應(yīng)商：ESRI()MapInfo()Intergraph()中地MapGIS()吉奧GeoStar()超圖SuperMAP()GIS論壇GIS帝國(guó)（/bbs/）藍(lán)色星夢(mèng)網(wǎng)（/bbs）GIS論壇（/bbs/）預(yù)備知識(shí)計(jì)算機(jī)基本知識(shí)Computer編程基礎(chǔ)Programming數(shù)據(jù)庫(kù)原理Databaseprinciple計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD）（三）城市地理信息系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)3.1計(jì)算機(jī)基本知識(shí)硬件：計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件：操作系統(tǒng)文字/表格/數(shù)據(jù)庫(kù)軟件圖形軟件IT時(shí)代的特征：網(wǎng)絡(luò)3.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）典型代表：AutoCAD坐標(biāo)系統(tǒng)：笛卡爾平面坐標(biāo)系（Cartesiancoordinatesystem）非地理坐標(biāo)系統(tǒng)(Geographiccoordinatesystem)平面圖形要素：點(diǎn)、線、面立體圖形要素：三維坐標(biāo)CAD的概念及應(yīng)用平面及立體圖形設(shè)計(jì)系統(tǒng)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)圖、施工圖、機(jī)械制造設(shè)計(jì)圖、工業(yè)設(shè)計(jì)圖對(duì)地形、地理投影的處理能力弱對(duì)屬性的管理能力弱，但…

→AutodeskMap發(fā)布后，得到了很大改善3.3數(shù)據(jù)庫(kù)Database數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念（Database）具有某種共同特征（屬性）的數(shù)據(jù)集合建立在數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上層次、網(wǎng)絡(luò)、關(guān)系、面向?qū)ο髠鹘y(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)以非空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用為主體，近二十年來(lái)，空間數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)始應(yīng)用eg：銀行、售票、圖書(shū)、學(xué)籍、項(xiàng)目審批、土地利用、公共交通…數(shù)據(jù)庫(kù)的起源早期的文件系統(tǒng)表格處理軟件spreadsheet,excel數(shù)據(jù)庫(kù)database層次模型數(shù)據(jù)庫(kù)hierarchicaldatabase網(wǎng)絡(luò)模型數(shù)據(jù)庫(kù)networkdatabase關(guān)系模型數(shù)據(jù)庫(kù)relationaldatabase面向?qū)ο竽Ｐ蛿?shù)據(jù)庫(kù)object-orienteddb數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)Databasemanagementsystem數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）數(shù)據(jù)庫(kù)的“管家”DatabaseMangementSystem提供各類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)定義界面數(shù)據(jù)輸入、輸出功能及界面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)定義設(shè)計(jì)及界面數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)關(guān)系的約束數(shù)據(jù)安全性控制功能：軟件商提供或用戶(hù)自定義數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)Oracle------甲骨文Sybase------SQLserver------微軟MySQL---------微軟Access--------微軟Foxbase-------foxproInformix---用的很少DBMS例子：OracleDBMS例子：Access查詢(xún)Query查詢(xún)的要素：數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)條件查詢(xún)界面輸出界面數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用模式數(shù)據(jù)管理datamanagement錄入input修改modify存檔archiving保密security安全safety查詢(xún)統(tǒng)計(jì)query(retrieve)andstatistics輸出reporting查詢(xún)界面統(tǒng)計(jì)界面SELECT通話日志.通話縱隊(duì)AS縱隊(duì)編號(hào),Count(*)AS總通話次數(shù)FROM通話日志GROUPBY通話日志.通話縱隊(duì);3.4地理信息系統(tǒng)（GIS）GIS的要素地理數(shù)據(jù)地球投影：圓錐、圓柱、平面分類(lèi)表達(dá)：地形要素信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理分析軟件GIS構(gòu)成數(shù)據(jù)輸入Datainput數(shù)據(jù)庫(kù)Database數(shù)據(jù)操作Datamanipulation查詢(xún)分析QueryandAnalysis輸出與可視化OutputandVisualization結(jié)構(gòu)化查詢(xún)語(yǔ)言(SQL)StructuredQueryLanguage(SQL)用途：所有數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)化查詢(xún)語(yǔ)言基本結(jié)構(gòu)Select<字段>From<表格>Where<條件>對(duì)于空間數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)，有一些空間限定條件，如intersect(obj1,obj2)WhatisaGIS?Asystemofhardware,softwareandproceduresdesignedtosupportthecapture,management,manipulation,analysis,modelinganddisplayofspatiallyreferenceddataforsolvingcomplexplanning,managementandresearchproblems.硬件、軟件、過(guò)程體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的獲取、管理、操作、分析、建模及展示，解決規(guī)劃、管理及研究中的復(fù)雜問(wèn)題。Id Pop HH305 20,838 5,934306 74,293 21,893... ... ...Id Type Staff156 RPH 17157 General 47... ... ...305306304303302154156157160155158159普查單元醫(yī)院圖形及屬性的關(guān)聯(lián)相關(guān)名詞術(shù)語(yǔ)TermsGeographic(al)InformationSystemSpatialInformationSystemLandInformationSystemEnvironmentalInformationSystemAutomatedMapping/FacilitiesManagementGeographicalInformationSciencesSpatialAnalysisDesktopMappingGIS建立在一系列專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)上GeographyCartographyRemoteSensingPhotogrammetrySurveyingGeodesyStatisticsOperationsResearchComputerScienceMathematicsCivilEngineeringGIS和其它信息系統(tǒng)有關(guān)軟件Access數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)ESRIArcGIS軟件MapInfoGIS軟件軟件的使用要點(diǎn)了解功能熟悉界面掌握數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)組織方法，如ArcGIS:Shape/Coverage/GeodatabaseMapInfo：Table（四）城市地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用城市規(guī)劃與規(guī)劃管理城市土地管理城市交通城市規(guī)劃基礎(chǔ)資料整理、分類(lèi)及管理分類(lèi)信息查詢(xún)及顯示相關(guān)的空間分析用地適宜性評(píng)價(jià)地形分析拆遷量分析、距離分析圖形輸出規(guī)劃決策支持系統(tǒng)datacollection數(shù)據(jù)源

Datasources數(shù)據(jù)管理

DataManagement數(shù)據(jù)分析

Dataanalysis現(xiàn)實(shí)世界Realworld用戶(hù)Usersdataretrieval,manipulationdatainputtakeactioninformationfordecisionmakingGIS用于規(guī)劃和政策分析

(GISinplanningandpolicyanalysis)城市規(guī)劃管理規(guī)劃管理程序：一書(shū)兩證：選址意見(jiàn)書(shū)、用地規(guī)劃許可證、工程規(guī)劃許可證規(guī)劃審批：確定建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃與現(xiàn)有環(huán)境的空間關(guān)系規(guī)劃成果管理各級(jí)規(guī)劃成果圖紙規(guī)劃成果信息系統(tǒng)規(guī)劃成果公示土地管理信息系統(tǒng)一般理解為對(duì)地籍的管理地籍：宗地與權(quán)屬（法律效力）多用途地籍：征稅（不動(dòng)產(chǎn)稅收）可提取用地性質(zhì)、人口分布、建筑信息宗地（parcel）為基本的空間實(shí)體，GIS系統(tǒng)可進(jìn)行管理美國(guó)密沃基市網(wǎng)上地圖查詢(xún)系統(tǒng)城市交通信息系統(tǒng)道路系統(tǒng)道路交通：車(chē)道、交叉口、車(chē)速、車(chē)型、單行道、擁擠狀況、臨時(shí)管制公共交通：線路、站點(diǎn)、換乘指南、臨時(shí)線路私人交通共乘系統(tǒng)（Rideshare，拼座）第一章概論第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的產(chǎn)生信息時(shí)代以信息資源的科學(xué)管理和充分利用為特征。它必將要求地理學(xué)的高度現(xiàn)代化，既要求為國(guó)土整治、流域開(kāi)發(fā)、區(qū)域規(guī)劃等提供宏觀的輔助決策信息，又要為地學(xué)工程提供微觀輔助設(shè)計(jì)的具體數(shù)據(jù)，因此，對(duì)地理信息或資源環(huán)境信息（R-E）的采集、管理和分析，提出了更高的要求，可以說(shuō)，地理決策的科學(xué)性，取決于對(duì)地理信息獲取和分析的技術(shù)水平。這就是地理信息系統(tǒng)(GeographiclnformationSystem，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS)必然產(chǎn)生的歷史背景。一、地圖和空間信息地理信息系統(tǒng)脫胎于地圖，它們都是地理信息的載體，具有存儲(chǔ)、分析與顯示地理信息的功能。傳統(tǒng)地圖的不足：原始數(shù)據(jù)必須大大壓縮或分類(lèi)，才能使地圖易于理解和表示，因而損失掉許多細(xì)部特征；比例尺一定時(shí)，一個(gè)大面積制圖區(qū)域，需用多幅地圖描繪，經(jīng)驗(yàn)證呢人們感興趣的部分有時(shí)恰恰落在多幅地圖的接邊地帶；一旦數(shù)據(jù)表示于地圖后，要從中恢復(fù)某些數(shù)據(jù)以便與其它空間數(shù)據(jù)組合分析時(shí)顯得很困難；印刷地圖是靜態(tài)定性資料，如要為特殊目的進(jìn)行定量空間分析時(shí)，難以憑借新收集的信息。生產(chǎn)周期長(zhǎng)。二、計(jì)算機(jī)地圖制圖地圖制圖領(lǐng)域使用計(jì)算機(jī)優(yōu)點(diǎn)在于：1、能更快更便宜地生產(chǎn)現(xiàn)有地圖；2、能生產(chǎn)特殊用戶(hù)需要的地圖；3、能在缺少技術(shù)人員的情況下生產(chǎn)地圖；4、允許同樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行不同圖形表示的實(shí)驗(yàn)；5、易于進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分楊令6、改變了僅以印刷地圖當(dāng)作空間數(shù)據(jù)密儲(chǔ)介質(zhì)的現(xiàn)狀，增大了信息載負(fù)量；因而減少了數(shù)據(jù)壓縮分類(lèi)和數(shù)據(jù)綜合對(duì)質(zhì)量的影響；7、能生產(chǎn)手工方法難以生產(chǎn)的地圖，如三絕地圖、立體地等；8、能生產(chǎn)那些已確定地圖內(nèi)容取舍原則而連續(xù)生產(chǎn)的地圖；9、自動(dòng)化的引入能導(dǎo)致整個(gè)地圖生產(chǎn)過(guò)程的工藝革新、工時(shí)節(jié)省和技術(shù)改進(jìn)。三、地理信息系統(tǒng)GIS地圖制圖計(jì)算機(jī)地圖制圖測(cè)量和航測(cè)用專(zhuān)題地圖的柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析點(diǎn)數(shù)據(jù)的內(nèi)插遙感技術(shù)云南省邊防武警信息系統(tǒng)

武漢市供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)

咸寧市防汛信息系統(tǒng)

第二節(jié)GIS的基本概念1、信息和地理信息1）信息和數(shù)據(jù)a、信息的概念信息是用文字、數(shù)字、符號(hào)、語(yǔ)言、圖像等介質(zhì)來(lái)表示時(shí)間、事物、現(xiàn)象等的內(nèi)容、數(shù)量或特征，從而向人們（或系統(tǒng)）提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界新的事實(shí)和知識(shí)，作為生產(chǎn)、建設(shè)、經(jīng)營(yíng)、管理、分析和決策的依據(jù)。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；2）適用性：?jiǎn)栴}不同，影響因素不同，需要的信息種類(lèi)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(chēng)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(hù)，為用戶(hù)

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。b、信息的特征：C、數(shù)據(jù)的概念：是一種未加工的原始資料、數(shù)字、文字、符號(hào)、圖像都是數(shù)據(jù)D、信息和數(shù)據(jù)的關(guān)系：

有人認(rèn)為，輸入的都叫數(shù)據(jù)，輸出的都叫信息，其實(shí)不然。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。

例如獨(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(lèi)別時(shí)，它就提供了特征碼信息。2）地理信息的概念地理信息：是對(duì)地理數(shù)據(jù)的解釋?zhuān)敿?xì)地說(shuō)地理信息是有關(guān)地理實(shí)體的性質(zhì)、特征及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的表征和一切有用的知識(shí)，它是對(duì)表達(dá)地理特征與地理現(xiàn)象之間關(guān)系的地理數(shù)據(jù)的解釋。地理數(shù)據(jù)從以下幾方面描述自然界的物體：一定坐標(biāo)系中的位置；與位置無(wú)關(guān)的屬性(如巖性、地價(jià)、跟值等)；相互間的空間關(guān)系(拓?fù)潢P(guān)系)，這種關(guān)系描述物體問(wèn)是如何連接在一起的，或一物體如何在其它物體間移動(dòng)。3）地理信息的特征

a.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，它的這種定位特征是通過(guò)公共的地理基礎(chǔ)來(lái)體現(xiàn)的。這是地理信息區(qū)別于其它類(lèi)型信息的最顯著標(biāo)志；b.多維結(jié)構(gòu)：

在二維空間編碼基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多專(zhuān)題的第三維信息結(jié)構(gòu)的組合，為地理信息各圈層之間的綜合研究提供可能，也為地理系統(tǒng)多層次的分析和信息的傳輸與篩選提供方便。c.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。因此，一實(shí)時(shí)的GIS系統(tǒng)要求能及時(shí)采集和更新地理信息，使得地理信息具有現(xiàn)勢(shì)性。以免過(guò)時(shí)的信息造成決策的失誤或因?yàn)槿鄙倏煽康膭?dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，不能對(duì)變化中的地理事件或現(xiàn)象作出合理的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和科學(xué)論證。2、信息系統(tǒng)1）信息系統(tǒng)的概念及基本組成

從適用于不同管理層次的角度出發(fā)，信息系統(tǒng)分為：事務(wù)處理系統(tǒng)如：圖書(shū)管理系統(tǒng)、各種定票系統(tǒng)等。決策支持系統(tǒng)為了有效對(duì)信息流進(jìn)行控制、組織管理，實(shí)現(xiàn)雙向傳遞，需要通過(guò)某種信息系統(tǒng)。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)，并能回答用戶(hù)一系列問(wèn)題的系統(tǒng)，具有采集、管理、分析和表達(dá)數(shù)據(jù)的能力。由計(jì)算機(jī)硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶(hù)四大要素組成。2）分類(lèi)3、地理信息系統(tǒng)1）概念GIS——以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟、硬件的支持下，對(duì)空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時(shí)提供多種空間和動(dòng)態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)而建立起來(lái)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)對(duì)于不同的部門(mén)和不同的應(yīng)用目的，其定義也不盡相同

1）美國(guó)學(xué)者Parker認(rèn)為“GIS是一種存貯、分析和顯示空間與非空間數(shù)據(jù)的信息技術(shù)”。

2）加拿大的RogerTomlinson認(rèn)為“GIS是全方位分析和操作地理數(shù)據(jù)的數(shù)字系統(tǒng)”。

3）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)”。

4）Burrough認(rèn)為“GIS是屬于從現(xiàn)實(shí)世界中采集、存儲(chǔ)、提取、轉(zhuǎn)換和顯示空間數(shù)據(jù)的一組有力的工具”。

5）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”。

6）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)”。

7）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)”。(1)GIS的物理外殼是計(jì)算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)又由若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)構(gòu)成，如數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和分析子系統(tǒng)、可視化表達(dá)與輸出子系統(tǒng)等。這些子系統(tǒng)的構(gòu)成直接影響著GIS的硬件平臺(tái)、系統(tǒng)功能和效率、數(shù)據(jù)處理的方式和產(chǎn)品輸出的類(lèi)型。

(2)GIS的對(duì)象是地理實(shí)體。地理實(shí)體數(shù)據(jù)的最根本特點(diǎn)是每一個(gè)數(shù)據(jù)都按統(tǒng)一的地理坐標(biāo)進(jìn)行編碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)其定位、定性、定量和拓?fù)潢P(guān)系的描述。GIS以地理實(shí)體數(shù)據(jù)作為處理和操作的主要對(duì)象，這是它區(qū)別于其他類(lèi)型信息系統(tǒng)的根本標(biāo)志，也是其技術(shù)難點(diǎn)之所在。

(3)GIS的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于它的混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和有效的數(shù)據(jù)集成、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(xún)功能、強(qiáng)大的圖形創(chuàng)造和可視化表達(dá)手段，以及地理過(guò)程的演化模擬和空間決策支持功能等。其中，通過(guò)地理空間分析可以產(chǎn)生常規(guī)方法難以獲得的重要信息，實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)支持下的地理過(guò)程動(dòng)態(tài)模擬和決策支持，這既是GIS的研究核心，也是GIS的重要貢獻(xiàn)。

2）特征具有采集、管理、分析和輸出多種空間信息的能力以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)的能力，并產(chǎn)生高層次的地理信息。由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)的管理、處理及分析。3）分類(lèi)根據(jù)內(nèi)容分：專(zhuān)題地理信息系統(tǒng)區(qū)域地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)工具根據(jù)區(qū)域范圍分： 全球性地理信息系統(tǒng) 區(qū)域性地理信息系統(tǒng)根據(jù)使用的數(shù)據(jù)模型分： 矢量信息系統(tǒng)柵格信息系統(tǒng)混合型信息系統(tǒng)4）地理信息系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的區(qū)別和聯(lián)系

從操作、管理的信息種類(lèi)的不同，信息系統(tǒng)又可分為企業(yè)、事業(yè)管理信息系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理信息系統(tǒng)等一般管理信息系統(tǒng)(ManagementInformationSystem,MIS)和空間信息系統(tǒng)(SpatialInformationSystem,SIS)。空間信息系統(tǒng)采集、管理和分析的對(duì)象是空間信息，而地理信息系統(tǒng)就是一種十分重要的空間信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)分類(lèi)a、GIS與一般MIS

GIS離不開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)中的一些基本技術(shù)，如數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)檢索等都是GIS廣泛使用的核心技術(shù)。GIS對(duì)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)共同管理、分析和應(yīng)用，而一般MIS（數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)）側(cè)重于非圖形數(shù)據(jù)（屬性數(shù)據(jù)）的優(yōu)化存儲(chǔ)與查詢(xún)，即使存儲(chǔ)了圖形，也是以文件的形式存儲(chǔ)，不能對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)、檢索、分析，沒(méi)有拓?fù)潢P(guān)系，其圖形顯示功能也很有限。

如電話查號(hào)臺(tái)是一個(gè)一般MIS，只能回答用戶(hù)詢(xún)問(wèn)的電話號(hào)碼，而通信信息系統(tǒng)除了可查詢(xún)電話號(hào)碼外，還提供用戶(hù)的地理分布、空間密度、最近的郵局等空間關(guān)系信息。GIS與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(ComputerAdidedMap，ＣＡＭ)。它們之間的異同點(diǎn)如下第三節(jié)GIS的發(fā)展概況1、國(guó)際發(fā)展概況開(kāi)拓期鞏固發(fā)展時(shí)期技術(shù)大發(fā)展時(shí)期應(yīng)用普及時(shí)代2、國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r1）準(zhǔn)備階段（70年代）2）試驗(yàn)階段（80年代）3）發(fā)展階段（1986年到1995年前后）4）產(chǎn)業(yè)化階段（96年后）3、GIS的發(fā)展趨勢(shì)1）集成系統(tǒng)（1）多學(xué)科專(zhuān)業(yè)的綜合型系統(tǒng)（2）數(shù)據(jù)獲取、定位、分析集成系統(tǒng)2）智能化系統(tǒng)3）標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)4）網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)4、當(dāng)代地理信息系統(tǒng)技術(shù)上的幾個(gè)熱門(mén)研究領(lǐng)域：面向?qū)ο蠹夹g(shù)與GIS真三維GIS和時(shí)空GISGIS應(yīng)用模型InternetGISGIS與專(zhuān)家系統(tǒng)GIS與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合GIS與GPS、RS的進(jìn)一步集成GIS與CAD的集成并行處理技術(shù)在GIS中的應(yīng)用

第四節(jié)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五個(gè)主要部分：一、系統(tǒng)硬件:包括各種硬件設(shè)備，是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)基

礎(chǔ)；二、系統(tǒng)軟件:支持?jǐn)?shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、加工、回答用戶(hù)問(wèn)題的

計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)；三、空間數(shù)據(jù):系統(tǒng)分析與處理的對(duì)象，構(gòu)成系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)四、應(yīng)用人員:GIS服務(wù)的對(duì)象，分為一般用戶(hù)和從事建立、

維護(hù)、管理和更新的高級(jí)用戶(hù)；五、應(yīng)用模型:解決某一專(zhuān)門(mén)應(yīng)用的應(yīng)用模型，是GIS技術(shù)產(chǎn)

生社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵所在1、硬件系統(tǒng)1）計(jì)算機(jī)主機(jī)2）輸入、出設(shè)備：數(shù)字化儀、繪圖儀等3）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：包括布線系統(tǒng)、網(wǎng)橋、路由器和交換機(jī)等4）存儲(chǔ)設(shè)備：光盤(pán)刻錄機(jī)、活動(dòng)硬盤(pán)等2、軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件地理信息系統(tǒng)軟件 數(shù)據(jù)的輸入和檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理、數(shù)據(jù)變換、 數(shù)據(jù)輸出和表示、用戶(hù)接口應(yīng)用分析程序3、地理空間數(shù)據(jù)三種數(shù)據(jù)類(lèi)型： 幾何坐標(biāo) 空間相關(guān)性 與幾何位置無(wú)關(guān)的屬性 定性：名稱(chēng)、類(lèi)型、特性等 定量：包括數(shù)量和等級(jí)4、系統(tǒng)管理操作人員第五節(jié)GIS與相關(guān)學(xué)科及技術(shù)的關(guān)系GIS地理學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)軟件工程數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制圖技術(shù)數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)遙感技術(shù)攝影測(cè)量學(xué)第六節(jié)地理信息系統(tǒng)的功能和應(yīng)用一、基本功能:數(shù)據(jù)采集與編輯數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理數(shù)據(jù)處理和變換空間查詢(xún)和分析數(shù)據(jù)顯示、輸出1、數(shù)據(jù)采集與編輯

地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通常抽象為不同的專(zhuān)題或?qū)?圖1-3-3)。數(shù)據(jù)采集編輯功能就是保證各層實(shí)體的地物要素按順序轉(zhuǎn)化為X、Y坐標(biāo)及對(duì)應(yīng)的代碼輸入到計(jì)算機(jī)中，各類(lèi)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化和輸入方法如圖1-3-4所示。2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理

數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理的最新技術(shù)，是一種先進(jìn)的軟件工具。GIS數(shù)據(jù)庫(kù)是區(qū)域內(nèi)一定地理要素特征以一定的組織方式存儲(chǔ)在一起的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。由于GIS數(shù)據(jù)庫(kù)具有數(shù)據(jù)量大，空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)具有不可分割的聯(lián)系，以及空間數(shù)據(jù)之間具有顯著的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，因此GIS數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能除了與屬性數(shù)據(jù)有關(guān)的DBMS功能之外，對(duì)空間數(shù)據(jù)的管理技術(shù)主要包括：空間數(shù)據(jù)庫(kù)的定義，數(shù)據(jù)訪問(wèn)和提取，從空間位置檢索空間物體及其屬性，從屬性條件檢索空間物體及其位置，開(kāi)窗和接邊操作，數(shù)據(jù)更新和維護(hù)等。3、數(shù)據(jù)處理和變換

由于GIS涉及的數(shù)據(jù)類(lèi)型多種多樣，同一種類(lèi)型數(shù)據(jù)的質(zhì)量也可能有很大的差異。為了保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的規(guī)范和統(tǒng)一，建立滿(mǎn)足用戶(hù)需求的數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)處理是GIS的基礎(chǔ)功能之一。數(shù)據(jù)處理的任務(wù)和操作內(nèi)容有：1)數(shù)據(jù)變換：指對(duì)數(shù)據(jù)從一種數(shù)學(xué)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種數(shù)學(xué)狀態(tài)，包括投影變換、輻射糾正、比例尺縮放、誤差改正和處理等；2)數(shù)據(jù)重構(gòu)：指對(duì)數(shù)據(jù)從一種幾何形態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種幾何形態(tài)，包括數(shù)據(jù)拼接、數(shù)據(jù)截取、數(shù)據(jù)壓縮、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換等；3)數(shù)據(jù)抽?。褐笇?duì)數(shù)據(jù)從全集合到子集的條件提取，包括類(lèi)型選擇、窗口提取、布爾提取和空間內(nèi)插等。4、空間查詢(xún)和分析

空間查詢(xún)和分析功能是GIS的一個(gè)獨(dú)立研究領(lǐng)域，它的主要特點(diǎn)是幫助確定地理要素之間新的空間關(guān)系，它不僅已成為區(qū)別于其他類(lèi)型系統(tǒng)的一個(gè)重要標(biāo)志，而且為用戶(hù)提供了靈活地解決各類(lèi)專(zhuān)門(mén)問(wèn)題的有效工具。1)空間查詢(xún)：空間查詢(xún)是GIS最基本的功能，包括已知屬性查圖形，已知圖形查屬性及多種條件的綜合查詢(xún)；2)拓?fù)浏B加：通過(guò)將同一地區(qū)兩個(gè)不同圖層的特征相疊加，不僅建立新的空間特征，而且能將輸入的特征屬性予以合并，易于進(jìn)行多條件的查詢(xún)檢索、地圖裁剪、地圖更新和應(yīng)用模型分析等；3)緩沖區(qū)建立它是研究根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的點(diǎn)、線、面實(shí)體，自動(dòng)建立各種類(lèi)型要素的緩沖多邊形，用以確定不同地理要素的空間接近度或鄰近性。它是GIS重要的和基本的空間分析功能之一。例如規(guī)劃建設(shè)一個(gè)開(kāi)發(fā)區(qū)，需要通知一定范圍內(nèi)的居民動(dòng)遷；在林業(yè)規(guī)劃中，需要按照距河流一定縱深范圍來(lái)確定森林砍伐區(qū)，以防止水土流失等等；

4)網(wǎng)絡(luò)分析

網(wǎng)絡(luò)分析是GIS空間分析的重要組成部分。網(wǎng)絡(luò)模型是運(yùn)籌學(xué)中的一個(gè)基本模型，例如在城市各街道區(qū)建立圖書(shū)館、醫(yī)院等公共設(shè)施，希望各居民住家能到這些設(shè)施的路途最短，而在建立消防站、救護(hù)車(chē)站時(shí)，需要路途最短，花費(fèi)時(shí)間最少等。5)數(shù)字地形分析GIS提供了構(gòu)造數(shù)字高程模型及有關(guān)地形分析的功能模塊，包括坡度、坡向、地表粗糙度、山谷線、山脊線、日照強(qiáng)度、庫(kù)容量、表面積、立體圖、剖面圖和通視分析等，為地學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)和輔助決策提供重要的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。5、數(shù)據(jù)顯