地理信息系統(tǒng)概論

地理信息系統(tǒng)概論2021/6/161課程特點：GIS是一門典型的交叉性學科

因此，學生要學好GIS，首先必須要做好“GIS”(Gentlemanlike,Intelligence,Smile。即博大(共建共享)、智能(開發(fā)創(chuàng)新)、微笑(微笑服務))。GIS是一門實踐性很強的學科

因此，要重視技能訓練，重點掌握MAPGIS等基礎GIS軟件的操作和使用。GIS是一門迅速發(fā)展中的學科

因此，要經常閱讀有關的文獻資料，掌握GIS學科的發(fā)展趨勢，努力更新自己的知識，不斷提高自己的能力。2021/6/162課程地位：專業(yè)基礎選修課。學習要求：

1掌握GIS的基本概念、基本理論、基本操作方法（即原理與技術）；

2了解GIS最新發(fā)展趨勢和方向，應用領域，應用技術；

3熟悉一門地理信息系統(tǒng)基本軟件（MapGIS）的應用與操作；

4按時完成作業(yè)、課程實驗報告，不缺課。學習方法：

1、認真聽課，做好筆記。理解每節(jié)課的內容；

2、注意參考資料的閱讀；

3、動手實踐（基于MapGIS軟件），獨立完成課程實驗規(guī)定的內容；成績考核：期末考試40％；平時成績30％；上機實驗30%。2021/6/163主要參考資料：參考書：1.黃杏元，馬勁松，地理信息系統(tǒng)概論（第三版），高等教育出版社，20082.陳述彭，地理信息系統(tǒng)導論，科學出版社，20063.吳信才，地理信息系統(tǒng)設計與實現，電子工業(yè)出版社，20004.龔健雅，地理信息系統(tǒng)基礎，科學出版社,1998練習軟件：MapGIS6.7;資料下載：

……

2021/6/164第一章地理信息系統(tǒng)概論1基本概念

2GIS的分類3GIS的功能概述4GIS的研究內容5GIS的發(fā)展簡史6GIS的發(fā)展展望2021/6/165第1講GIS基本概念、分類和構成目的要求：

通過本講，掌握地理信息系統(tǒng)的基本概念和定義，能分析其與其他系統(tǒng)的不同。掌握GIS的基本構成是計算機硬件系統(tǒng)、計算機軟件系統(tǒng)、地理數據、應用模型和系統(tǒng)管理操作人員。了解GIS基本類型。教學重點：基本概念的講解；地理信息系統(tǒng)的特點構成。教學難點：信息、數據的區(qū)別和聯系、GIS的概念教學課時：2教學方法：理論講授2021/6/166§1GIS的基本概念1.1.1信息信息(information)是向人們或機器提供關于現實世界新的事實的知識，是數據、消息中所包含的意義，它不隨載體物理設備形式的改變而改變。

狹義：是指人們獲得信息前后對事物認識的差別廣義：是指主體(人、生物和機器)與外部客體

(環(huán)境、其它人、生物和機器)之間相互聯系的一種形式。信息是以一定規(guī)則組織在一起的事實的集合。信息的特點：

客觀性，適用性，傳輸性，共享性2021/6/1671.1.1信息信息的特點:信息的客觀性：與客觀事物緊密相聯系的；

信息的適用性：信息對決策是十分重要；

信息的傳輸性：信息可以在信息發(fā)送者和接受者之間傳輸，既包括系統(tǒng)把有用信息送至終端設備(包括遠程終端)，和以一定形式提供給有關用戶，也包括信息在系統(tǒng)內各子系統(tǒng)之間的傳輸和交換。信息的共享性：信息與實物不同，它可以傳輸給多個用戶，為多個用戶共享，而其本身并無損失。信息的這些特點，使信息成為當代社會發(fā)展的一項重要資源。2021/6/1681.1.2數據數據:指某一目標定性、定量描述的原始資料，包括數字、文字、符號、圖形、圖像以及它們能轉換成的數據等形式。

原始事實如：員工姓名，課程表數據可以有數值、圖形、聲音、視覺數據等數據的特點：數據只有對實體行為產生影響時才成為信息例如：1和0數據到信息要經過一些數據處理。2021/6/1691.1.2數據數據處理:即對數據進行運算、排序、轉換、分類、增強等，其目的就是為了得到數據中包含的信息?！崛⌒畔ⅱ侔褦祿D換成便于觀察、分析、傳輸或進一步處理的形式；②把數據加工成對正確管理和決策有用的數據；③把數據編輯后存儲起來，以供不斷使用。2021/6/16101.1.2數據信息和數據的關系：2021/6/16111.1.2數據信息和數據的關系：信息與數據是不可分離的。信息=數據+說明（或規(guī)則）信息是與物理介質有關的數據表達。數據是信息的載體。數據中所包含的意義就是信息。數據是記錄下來的某種可以識別的符號，具有多種多樣的形式，也可以加以轉換，但其中包含的信息內容不會改變。信息可以離開信息系統(tǒng)而獨立存在，也可以離開信息系統(tǒng)的各個組成和階段而獨立存在；而數據的格式往往與計算機系統(tǒng)有關，并隨載荷它的物理設備的形式而改變。數據是原始事實，而信息是數據處理的結果。不同知識、經驗的人，對于同一數據的理解，可得到不同信息。

2021/6/16121.1.3地理數據與地理信息地理數據：是指表征地理圈或地理環(huán)境固有要素或物質的數量、質量、分布特征、聯系和規(guī)律等的數字、文字、圖像和圖形的總稱。是各種地理特征和現象間關系的符號化表示，包括空間位置、屬性特征及時態(tài)特征三部分。2021/6/16131.1.3地理數據與地理信息空間位置數據（空間數據或幾何數據）描述地物所在位置，相對位置或絕對位置屬性數據（非空間數據）屬于一定地物、描述其特征的定性或定量指標時態(tài)特征數據是指地理數據采集或地理現象發(fā)生的時刻或時段，該數據對環(huán)境模擬分析非常重要。空間位置、屬性及時間是地理空間分析的三大基本要素。2021/6/16141.1.3地理數據與地理信息地理信息：是有關地理實體的性質、特征和運動狀態(tài)的表征和一切有用的知識，是對地理數據的解釋。地理信息的特征空間特征：其位置的識別是與數據聯系在一起的。多維特征：即在二維空間的基礎上實現多專題的第三維結構。時序特征：可以按照時間尺度劃分地理信息，對地理事物進行預測、預報，從而為科學決策提供重要依據。2021/6/16151.1.3地理數據與地理信息地圖與地理信息、地理數據的關系地圖：是將地理環(huán)境諸要素按照一定的數學法則，運用符號系統(tǒng)并經過制圖綜合縮繪于平面上的圖形，以傳遞各種自然和社會現象的數量與質量的空間分布和聯系以及隨時間的發(fā)展變化。

顯然地圖均具有空間性質，地圖所表示的內容也都具有時間和屬性特性。

地圖與地理信息、地理數據的關系地圖是傳統(tǒng)的表達和存儲地理數據的工具，是地理信息的傳統(tǒng)數據源地理信息是對地理數據的解釋，地圖是地理信息載體地圖是地理信息系統(tǒng)查詢與分析結果的表示方法2021/6/16161.2.1信息系統(tǒng)系統(tǒng)：是具有特定功能的、相互聯系的許多要素所構成的一個整體。信息系統(tǒng)(InformationSystem):是具有數據采集、管理、分析和表達數據能力的系統(tǒng)，它能夠為單一的或有組織的決策過程提供有用的信息。2021/6/16171.2.2信息系統(tǒng)的類型組成信息系統(tǒng)的四大要素硬件數據（知識）軟件用戶信息系統(tǒng)的三個管理層次操作層（底層）戰(zhàn)術層（中間層）戰(zhàn)略層（頂層）操作員決定方向的戰(zhàn)略決策者高中層的管理人員2021/6/16181.2.2信息系統(tǒng)的類型1)信息系統(tǒng)按功能分類（①~④）事務處理系統(tǒng)(TransactionProcessSystem,TPS)主要用以支持操作層人員的日常活動。它主要負責處理日常事務。管理信息系統(tǒng)(ManagementInformationSystem,MIS):需要包含組織中的事務處理系統(tǒng)，并提供了內部綜合形式的數據，以及外部組織的一般范圍和大范圍的數據。決策支持系統(tǒng)(DecisionSupportSystem,DSS)是一組處理數據和進行推測的分析程序，用以支持管理者制定決策。包括分析決策模型、MIS中的信息和決策者的推測。2021/6/16191.2.2信息系統(tǒng)的類型人工智能和專家系統(tǒng)(ExpertSystem,ES)能模仿人工決策處理過程的基于計算機的信息系統(tǒng)。

MIS能提供信息幫助制定決策，DSS能幫助改善決策的質量，專家系統(tǒng)能應用智能推理制作決策并解釋決策理由。2021/6/16201.2.2信息系統(tǒng)的類型2)

信息系統(tǒng)

按結構分類

Pc機為平臺單機信息系統(tǒng)工作站為平臺網絡信息系統(tǒng)C/S結構B/S結構2021/6/1621§2地理信息系統(tǒng)及其類型、構成由上面對信息系統(tǒng)的了解，可以知道地理信息系統(tǒng)(GeographicalInformationSystem,GIS)是一種決策支持系統(tǒng)，具有一般信息系統(tǒng)的特點。顧名思義，地理信息系統(tǒng)是處理地理信息的系統(tǒng)。2021/6/16222.1地理信息系統(tǒng)GIS是什么?世界各地的人每天都會提出以下一些問題：種植園的土壤有什么特征（農場主）？下一個服裝店應該設在哪里（零售商）？應該在道路的何處開挖，才能迅速找到煤氣總管（煤氣工程師）？臭氧洞在過去十年有何變化（氣候學家）？有預測臺灣未來地震趨勢的模型嗎（地質學家）？在過去的兩次人口普查中，城鄉(xiāng)人口在分布上有何變化（規(guī)劃師）？在這里配備武器裝備和人員，會遭到誰襲擊（軍事指揮員）？2021/6/1623GIS是什么?將冰箱送到客戶家里，如何走最好（配送管理員）？前12個月，這個城市買掉的土地和財產總值是多少（城市會計師）？如果霧天發(fā)生火災，大火將向何方擴展，將有多少木材被燒掉（林務官）？若大量污水排入井內，污水將如何擴散，對飲水者產生何影響（水文學家）？

等等諸如此類的問題。這些問題的共同特點都是與地理環(huán)境和地理過程密切相關的。地理信息系統(tǒng)領域的專家都很清楚，要回答這些問題，需要訪問多維（空間維、時間維）、大容量和高處理費用特征的地理信息，同時即使回答簡單的地理學問題，也要求按統(tǒng)一的標準集成多種數據源。2.1地理信息系統(tǒng)2021/6/1624因此，關于什么是GIS，可以認為：地理信息系統(tǒng)（GeographicalInformationSystem簡稱GIS）是用于回答地理學問題的藝術、科學、工程和技術的統(tǒng)稱，是一種用計算機創(chuàng)建和描述地表的數字表達方法。這是對GIS的一個廣義的定義。從20世紀60年代至今，GIS已經迅速發(fā)展成為一個獨特的研究和應用領域，并形成一個全球性的重要行業(yè)。成為IT的主流。但是關于其概念的爭論也在繼續(xù)。2.1地理信息系統(tǒng)2021/6/16252.1地理信息系統(tǒng)GIS是什么?關于概念的爭議在關于GIS概念的爭論中，出現了對GIS概念的不同理解。其中：1美國學者Parker認為“GIS是一種存貯、分析和顯示空間與非空間數據的信息技術”。2Goodchild把GIS定義為“采集、存貯、管理、分析和顯示有關地理現象信息的綜合系統(tǒng)”。3加拿大的RogerTomlinson認為“GIS是全方位分析和操作地理數據的數字系統(tǒng)?！?Burrough認為“GIS是屬于從現實世界中采集、存儲、提取、轉換和顯示空間數據的一組有力的工具”。2021/6/16262.1地理信息系統(tǒng)GIS是什么?關于概念的爭議5俄羅斯學者也把GIS定義為“一種解決各種復雜的地理相關問題，以及具有內部聯系的工具集合”。

6美國聯邦數字地圖協調委員會(FICCDC)關于GIS的定義認為“GIS是由計算機硬件、軟件和不同的方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設計用來支持空間數據的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規(guī)劃和管理問題”?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》（黃杏元）7陳述彭把GIS定義為：“用于采集、存儲、管理、處理、檢索、分析和表達地理空間數據的計算機系統(tǒng)，是分析和處理海量地理數據的通用技術”。（1999）2021/6/16272.1地理信息系統(tǒng)GIS是什么?關于概念的爭議8.《地理信息系統(tǒng)基礎》（龔健雅）、李德仁——“地理信息系統(tǒng)是一種特定而又十分重要的空間信息系統(tǒng)，它是采集、存貯、管理、分析和描述整個或部分地球表面(包括大氣層在內)與空間和地理分布有關的空間信息的系統(tǒng)(1995)?！?021/6/16282.1地理信息系統(tǒng)GIS是什么?關于概念的爭議由前面的定義可以總結出對GIS的概念定義的5個方面的觀點，認為GIS：是工具箱，其中包含一套用于采集、存儲、管理、處理、分析和顯示地理數據的計算機軟件工具。是信息系統(tǒng)的特例，除了具有處理地理編碼數據的特殊性外，地理信息系統(tǒng)具備一般信息系統(tǒng)的共同特點。是一門技術，主要包括空間和時間數字式數據的輸入、存儲、操作和輸出技術學科，是描述、存儲、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學科強調其社會作用，認為GIS從根本上改變了一個組織或部門（如國土部門，政府規(guī)劃部門）運做方式。2021/6/16292.1地理信息系統(tǒng)GIS是什么？但就本課程所講授的內容，GIS采用本書定義，為：地理信息系統(tǒng)的定義由兩部組成。一方面，地理信息系統(tǒng)是一門學科，是描述、存儲、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學科；另一方面，地理信息系統(tǒng)是一個技術系統(tǒng)，是以地理空間數據庫為基礎，采用地理模型分析方法，適時提供多種空間的和動態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統(tǒng)。這個定義給大多數GIS用戶提供了如何理解GIS的主要框架。這個定義回答了GIS不僅僅是一個特殊的軟件，也是一門學科。是一個相對通俗的定義。2021/6/16302.1地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)有什么特點？具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力。由計算機系統(tǒng)支持進行空間地理數據管理，并由計算機程序模擬常規(guī)的或專門的地理分析方法，作用于空間數據，產生有用信息，完成人類難以完成的任務。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、多要素綜合分析和動態(tài)預測的能力，并能產生高層次的地理信息。地理信息系統(tǒng)從外部來看，它表現為計算機軟硬件系統(tǒng)；而其內涵卻是由計算機程序和地理數據組織而成的地理空間信息模型，是一個邏輯縮小的、高度信息化的地理系統(tǒng)。信息的流動及信息流動的結果，完全由計算機程序的運行和數據的交換來仿真。2021/6/16312.2地理信息系統(tǒng)的類型地理信息系統(tǒng)的分類：（還可以根據以下依據劃分）

研究范圍（全球性、區(qū)域性、局部）、數據模型（矢量、柵格和混合型）、功能（應用型和工具型）等等專題地理信息系統(tǒng)(ThematicGIS)區(qū)域地理信息系統(tǒng)(RegionalGIS)地理信息系統(tǒng)工具(GISTools)城市信息系統(tǒng)自然資源查詢信息系統(tǒng)規(guī)劃與評估信息系統(tǒng)土地管理信息系統(tǒng)等。按內容分類按用途分類2021/6/16322.3地理信息系統(tǒng)的構成地理信息系統(tǒng)的構成：軟件系統(tǒng)GIS硬件系統(tǒng)應用模型用戶GUI空間數據DBMS2021/6/16332.3地理信息系統(tǒng)的構成一、GIS的計算機硬件系統(tǒng)的組成1、計算機主機；2、數據輸入設備：數字化儀、圖像掃描儀、手寫筆、光筆、鍵盤、鼠標、通訊端口等；3、數據存貯設備：光盤刻錄機、磁帶機、光盤塔、活動硬盤、磁盤陣列等；4、數據輸出設備：筆式繪圖儀、噴墨繪圖儀（打印機）、激光打印機等。

2021/6/16342.3地理信息系統(tǒng)的構成GIS的計算機硬件系統(tǒng)組成圖4GIS硬件系統(tǒng)的組成計算機數字化儀掃描儀手寫筆光筆輸

入

設

備輸

出

設

備存

儲

設

備噴墨繪圖儀噴墨打印機激光打印機光盤刻錄機磁盤陣列光盤塔活動硬盤2021/6/16352.3地理信息系統(tǒng)的構成二、GIS的計算機軟件系統(tǒng)圖5GIS的計算機軟件系統(tǒng)的層次2021/6/16362.3地理信息系統(tǒng)的構成GIS的計算機軟件系統(tǒng)包括1、計算機系統(tǒng)軟件

通常包括操作系統(tǒng)、匯編程序、編譯程序等，是GIS日常工作所必需的。2、地理信息系統(tǒng)軟件和其他支撐軟件可以是通用的GIS軟件，也可包括數據庫管理軟件、計算機圖形軟件包、CAD、圖像處理軟件等。

3、應用分析程序是系統(tǒng)開發(fā)人員或用戶根據專題或區(qū)域分析模型編制的用于某種特定應用任務的程序，是系統(tǒng)功能的擴充與延伸。2021/6/16372.3地理信息系統(tǒng)的構成三、地理空間數據指以地球表面空間位置為參照，描述自然、社會和人文經濟景觀的數據。

地理信息系統(tǒng)的數據模型包括三個互相聯系的方面：在某個已知坐標系中的位置：坐標實體間的空間相關性：用拓撲關系(Topology)來表示。與幾何位置無關的屬性（Attribute）：分為定性和定量的兩種。定性——包括名稱、類型、特性等，如氣候類型、土地利用等。定量——包括數量和等級等，如面積、長度、土地等級。2021/6/16382.3地理信息系統(tǒng)的構成四、應用人員人是地理信息系統(tǒng)中重要構成因素。GIS不同于一幅地圖，而是一個動態(tài)的地理模型，僅有系統(tǒng)軟硬件和數據還構不成完整的地理信息系統(tǒng)，需要人進行系統(tǒng)組織、管理、維護和數據更新、系統(tǒng)擴充完善、應用程序開發(fā)，并采用地理分析模型提取多種信息，為地理學研究和地理決策服務。2021/6/16392.3地理信息系統(tǒng)的構成五、應用模型GIS應用模型的構建和選擇也是系統(tǒng)應用成敗至關重要的因素。例如土地利用適宜性模型、公園選址模型、洪水預測模型、人口擴散模型、森林增長模型、水土流失模型、最優(yōu)化模型、影響模型等。應用模型是GIS與相關專業(yè)連接的紐帶。它的建立絕非是純數學或計算機技術性問題，而必須以堅實而廣泛的專業(yè)知識和經驗為基礎。由數學模型、經驗模型和混合模型組成，用于解決某項實際應用問題，獲取經濟效益和社會效益。2021/6/1640§3地理信息系統(tǒng)的功能簡介GIS的核心問題位置（Locations）——即在某個特定的位置有什么。條件（Conditions）——即什么地方有滿足某些條件的東西。變化趨勢（Trends）——識別已經發(fā)生了或正在發(fā)生變化的地理現象。模式（Patterns）——分析與已經發(fā)生或正在發(fā)生事件有關的因素。模型（Models）——該類問題的解決需要建立新的數據關系以產生解決方案。2021/6/1641§3地理信息系統(tǒng)的功能概述GIS基本功能1、數據采集與編輯：手扶跟蹤數字化不同的專題或層（GIS數據分層的概念）2、數據存儲與管理：矢量柵格模型、數據庫管理、空間數據庫（包括空間數據庫的定義、數據訪問和提取、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、開窗和接邊操作、數據更新和維護等。）

2021/6/1642§3地理信息系統(tǒng)的功能概述數據采集流程圖2021/6/1643§3地理信息系統(tǒng)的功能概述3、數據處理和變換：包括矢柵轉換、制圖綜合、數據變換、數據重構、數據抽取等

數據變換：指對數據從一種數學狀態(tài)轉換為另一種數學狀態(tài)，包括投影變換、輻射糾正、比例尺縮放、誤差改正和處理等。數據重構：指對數據從一種幾何形態(tài)轉換為另一種幾何形態(tài)，包括數據拼接、數據截取、數據壓縮、結構轉換等。數據抽?。褐笇祿娜系阶蛹臈l件提取，包括類型選擇、窗口提取、布爾提取和空間內插等。2021/6/1644§3地理信息系統(tǒng)的功能概述4、空間查詢、分析和統(tǒng)計：空間檢索、空間拓撲疊合、緩沖區(qū)分析、數字地形分析、空間集合分析、空間模型分析拓撲疊合：實現了輸入要素屬性的合并以及要素屬性在空間上的連接。緩沖區(qū)分析：用以確定不同地理要素的空間接近度或鄰近性數字地形分析：構造數字高程模型及有關地形分析的功能空間集合分析：布爾邏輯運算空間建模分析2021/6/1645§3地理信息系統(tǒng)的功能概述5、產品制作與顯示產品為地圖圖像：符號圖、動線圖、點值圖、暈線圖、等值線圖、立體圖等。產品制作與顯示：設置顯示環(huán)境、定義制圖環(huán)境、顯示地圖要素、定義地圖符號、字符大小與顏色、標注圖名和圖例以及繪圖文件編輯。6、二次開發(fā)和編程開發(fā)語言：C，C++，VB，VC++，Delphi…）定制自己的菜單，可視化用戶應用界面。2021/6/1646數據采集2021/6/1647用于大型GIS工程應用領域：測繪勘測規(guī)劃土地

交通管線農林水利環(huán)保油田地質軍事……數據管理2021/6/1648海量數據管理2021/6/1649瀏覽查詢2021/6/1650路徑分析2021/6/1651動態(tài)分段2021/6/1652三維地下體分析2021/6/1653地圖整飾2021/6/1654生成數字地面模型tingird2021/6/1655地理邏輯繪圖繪圖機構地質測繪環(huán)保機構地方政府人口局稅務部門旅游服務業(yè)公用事業(yè)公司企業(yè)教育交通運輸部門GIS的應用領域2021/6/1656§3地理信息系統(tǒng)的功能概述應用功能資源調查

以土地利用類型為例：不同土地利用類型的分布和面積按不同高程帶劃分的土地利用類型不同坡度區(qū)內的土地利用現狀不同時期的土地利用變化

從而為資源的合理利用、開發(fā)和科學管理提供依據。2021/6/1657§3地理信息系統(tǒng)的功能概述城鄉(xiāng)規(guī)劃城鎮(zhèn)總體規(guī)劃城市建設用地適宜性評價環(huán)境質量評價道路交通規(guī)劃公共設施配置，以及城市環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測災害監(jiān)測森林火災的預測預報洪水災情監(jiān)測和洪水淹沒損失的估算為救災搶險和防洪決策提供及時準確的信息2021/6/1658環(huán)境管理為環(huán)境管理部門提供基礎數據庫系統(tǒng)提供數據統(tǒng)計、報表和圖形編制方法建立環(huán)境污染的若干模型提供環(huán)保部門辦公軟件提供信息傳輸的方法和手段

宏觀決策系統(tǒng)支持下的土地承載力的研究，以解決土地資源與人口容量的矛盾三峽地區(qū)研究，提供了建庫前后環(huán)境變化的數量、速度和演變趨勢等可靠的數據§3地理信息系統(tǒng)的功能概述2021/6/1659§3地理信息系統(tǒng)的功能概述國際上GIS應用有兩個值得注意的方面——

在大項目方面，如美國內務部土地管理局的自動土地與礦產資源系統(tǒng)（ALMRS）和森林局615項目，僅軟件和硬件的耗資就高達12億美元。美國海軍的海圖計劃，建庫的費用也在數億美元以上。在面向公眾方面，一些先進國家投入了大量人力、財力，建立空間信息基礎設施，如美國地質調查局（USGS）和美國國家航空航天局（NASA）目前已完成了全美1/24000的地形數據庫和相應的正射影像數據庫、1/10萬水文數據庫和30m分辨率的土地覆蓋數據庫。在美國國家礦產資源調查計劃（MRSP）中，“空間信息與技術轉讓”被列為4項重大計劃之一。2021/6/1660§4地理信息系統(tǒng)的研究內容4.1地理信息系統(tǒng)的研究內容

1）GIS的基礎理論主要包括：GIS的概念、定義、內涵；GIS的構成、特點、功能和任務；GIS的理論體系；GIS發(fā)展史與發(fā)展趨勢等。2）GIS的技術系統(tǒng)：系統(tǒng)的硬件配置；數據結構與表示；數據輸入、輸出系統(tǒng)；地理數據管理；用戶界面；GIS工具的研制等。3）GIS的應用方法：應用系統(tǒng)設計；數據采集與校驗；專題分析模型；GIS與遙感技術及GPS的結合；地學專家系統(tǒng)等。2021/6/16614.1地理信息系統(tǒng)的研究內容理論、技術與方法這三個方面的研究內容是相互聯系相互促進的。GIS產生于地學研究和生產實踐，GIS的應用使得技術系統(tǒng)日趨完善，并逐漸形成和發(fā)展了GIS的理論；理論研究又指導開發(fā)新一代高效GIS，并不斷拓寬其應用領域，加深應用的深度；GIS的應用，又對理論研究和技術方法提出了更高的要求。2021/6/16624.2地理信息系統(tǒng)相關學科地理學遙感技術地圖學GIS計算機科學計算機圖形學軟件工程數據庫技術專家系統(tǒng)CADGIS與相關學科與技術2021/6/16634.2地理信息系統(tǒng)相關學科一、與地理學地理學是一門研究人類生存空間的學科，為GIS提供了一些空間分析的方法和觀點，成為GIS的理論依托。（1）研究基礎和手段

地理學研究中的空間分析理論為GIS提供了有關空間分析的基本方法，成為地理信息系統(tǒng)的基礎理論依托；地理信息系統(tǒng)的發(fā)展也為地理問題的解決提供了全新的技術手段。（2）數據處理方面

GIS的數據源需用地學處理方法得到；GIS內部數據處理(分析)功能又是進行地理學研究的主要技術方法。2021/6/16644.2地理信息系統(tǒng)相關學科二、與地圖學地理信息系統(tǒng)脫胎于地圖，地圖學理論與方法對地理信息系統(tǒng)的發(fā)展有著重要的影響。計算機制圖為地圖特征的數字表達、操作和顯示提供了一系列方法，為地理信息系統(tǒng)的圖形輸出提供技術支持。地圖也是GIS的重要數據源。地圖是GIS發(fā)展的根源之一。地圖強調數據載體、符號化；GIS則注重于信息分析。2021/6/16654.2地理信息系統(tǒng)相關學科三、與計算機科學為地理空間信息的表達、存儲、處理、分析和應用提供了有利的工具。數據庫技術提供數據的管理、更新、查詢和維護功能；計算機圖形學提供算法基礎；CAD對于輔助設計提供支持；軟件工程對于GIS的系統(tǒng)設計提供科學的方法;網絡技術為GIS發(fā)展成為社會信息設施的重要組成部分奠定了基礎。2021/6/16664.2地理信息系統(tǒng)相關學科GIS與CAD和CAM的區(qū)別在于：第一，CAD不能建立地理坐標系和完成地理坐標變換；第二，GIS的數據量比CAD和CAM大得多，結構更為復雜，數據間聯系緊密，單一結構難以完整描述；第三，CAD和CAM不具有GIS具有的地理意義的空間查詢和分析功能。2021/6/16674.2地理信息系統(tǒng)相關學科四與遙感、攝影測量遙感作為空間數據采集手段，已成為GIS的主要信息源和更新途徑。大地測量為GIS提供了精確定位的控制信息，特別是GPS技術可快速、廉價地獲取地表特征的數字位置信息，更具發(fā)展?jié)摿?。航空航天數字立體攝影測量技術是GIS主要的地形數據來源。2021/6/1668GIS與MIS比較5.地理信息系統(tǒng)與管理科學比較項目GISMIS數據類型有空間分布特性,由點、線、面及相互關系構成主要為屬性數據和統(tǒng)計分析數據數據源圖形圖像及地理特征屬性表格、統(tǒng)計數據、報表輸出結果圖形圖像產品、統(tǒng)計報表、文字報告、表格表格、報表、報告硬件配置外設：數字化儀、掃描儀、繪圖儀、打印機、磁帶機主機：要求高檔微機或工作站打印機、鍵盤、一般微機軟件要求高，價格昂貴如：ARC/INFO、微機版約3.0萬,工作站版約5-10萬要求低、便宜，標準規(guī)格統(tǒng)一，如ORACAL、FOXBASE等處理內容（采用目的或分析內容）用于系統(tǒng)分析、檢索、資源開發(fā)利用或區(qū)域規(guī)劃，地區(qū)綜合治理，環(huán)境監(jiān)測，災害預測預報查詢、檢索、系統(tǒng)分析、辦公管理。如OGIS工作方式人機對話，交互作用程度高人為干預少

兩者均以計算機為核心，數據量大而復雜（共同點）2021/6/1669考古學人文地理學公共管理社會學流行病學健康護理規(guī)劃森林學土壤科學地貌學環(huán)境科學地質學生態(tài)學水文學氣象學公共信息查詢礦產開發(fā)設施維護產業(yè)/商業(yè)市場旅游業(yè)資產管理計算機科學制圖學可視化符號學測量遙感照相測量法數學數據庫計算機圖形學統(tǒng)計學地理統(tǒng)計學人工智能認知科學社會－經濟測量地形測量環(huán)境測量GIS學科“樹”2021/6/16705地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史一、GIS發(fā)展的科學背景從古代文明到現代社會，地理工作者、測繪工作者、航海家都致力于空間數據的收集整理，制圖工作者則以地圖形式表示這些數據。地圖作為空間數據的載體長期為航海、軍事以及現代經濟建設服務。20世紀60年代初，麻省理工學院首次提出計算機圖形學，在此基礎上出現了計算機數字地圖；計算機技術開始用于地圖量算、分析和制作。20世紀60年代中期，由于計算機技術在自然資源、環(huán)境數據處理中的應用迅速發(fā)展，致使計算機輔助制圖和空間分析等領域得到極大的發(fā)展。最終導致地理信息系統(tǒng)技術的產生。2021/6/16715地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史1963年，開始建立加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS)60年代中后期，很多與GIS有關的組織成立1969年，ESRI（環(huán)境系統(tǒng)研究所）建立1969年，Integraph公司建立二、GIS的發(fā)展階段1963年，加拿大測量學家RogerTomlinson首先提出了“地理信息系統(tǒng)”這一術語，并開始建立世界上第一個實用的地理信息系統(tǒng)—加拿大地理信息系統(tǒng)(CGIS)(1972年建成)，主要用于城市和土地利用；60年代起步階段（GIS思想和技術方法的探索）注重空間數據的地學處理2021/6/16725地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史70年代為GIS鞏固發(fā)展期

20世紀70年代，美國、加拿大、英國、西德、瑞典和日本等國對地理信息系統(tǒng)的研究均投入了大量的人力、物力、財力，研究不同專題、不同規(guī)模、不同類型的各具特色的地理信息系統(tǒng)。

1972年出版了地理信息系統(tǒng)方面的第一本專著《地理數據處理》；許多大學培養(yǎng)GIS人才，創(chuàng)建了地理信息系統(tǒng)實驗室。這一時期，世界上發(fā)展了許多具有一定功能的地理信息系統(tǒng)，大約有80多種，著名的ARC/INFO即是該時期的產品；出現了大量的數據庫，但這些系統(tǒng)的分析功能和60年代相比，并沒有得到很大的擴充，而且數據庫的容量一般都比較小，因此說70年代為GIS鞏固階段。2021/6/16735地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史80年代為GIS技術大發(fā)展時期

20世紀80年代，計算機的迅速發(fā)展和普及，地理信息系統(tǒng)也逐步走向成熟。這一時期GIS注重于空間決策支持分析，并在資源管理、環(huán)境規(guī)劃、商業(yè)服務等領域得到的廣泛應用。

許多國家制定了本國GIS發(fā)展規(guī)劃，啟動了若干科研項目。

建立了一些政府性、學術性機構。軟件制造商開始出現，商業(yè)化的實用地理信息系統(tǒng)軟件陸續(xù)進入市場。2021/6/16745地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史90年代為GIS的用戶時代

20世紀90年代，由于計算機的軟硬件均得到飛速發(fā)展，網絡已進入千家萬戶，導致地理信息系統(tǒng)應用的擴大與深化。GIS已成為許多機構必備的工作系統(tǒng)，尤其是政府決策部門在一定程度上受GIS影響而改變現有機構的運行方式、設置等；社會對GIS的認識普遍提高，需求大副度增加。如美國將GIS列入“信息高速公路”計劃中，美國副總統(tǒng)戈爾提出的“數字地球”戰(zhàn)略也包括地理信息系統(tǒng)；我國的“三金工程”（金卡、金橋、金關）中也包含GIS。戈爾2021/6/16755地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史我國GIS的發(fā)展狀況第一階段：從1978年到1980年為準備階段，主要進行輿論準備，正式提出倡議，開始組建隊伍、組織個別實驗研究。第二階段：

從1980年到1985年為起步階段。這一階段主要是對地理信息系統(tǒng)進行理論探索和區(qū)域性實驗研究，并在此基礎上制定國家地理信息系統(tǒng)規(guī)范。從1984年開始，國家測繪局測繪科學研究所著手組建中國國土基礎信息系統(tǒng)；1985中國科學院開始籌建國家資源與環(huán)境信息系統(tǒng)實驗室，是一個新型的開放性研究實驗室。2021/6/16765地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史第三階段：從1986年到1995年為發(fā)展階段。GIS研究作為政府行為被列入國家攻關計劃，并開始了有計劃、有組織、有目標的科學研究。如“七五”國家攻關項目“三北防護林遙感調查”、“黃土高原遙感調查”等都開展了地理信息系統(tǒng)在資源管理方面的研究。

“八五”期間國家攻關項目包括“重大自然災害監(jiān)測與評估系統(tǒng)”、“重點產糧區(qū)主要農作物估產”、“國家基礎地理信息系統(tǒng)建設”。

1994年中國GIS協會在北京成立。第四階段：

1995年至今為我國GIS產業(yè)化階段。強調GIS的實用化、集成化和工程化，力圖使GIS從發(fā)展階段走向實用化和生產化。我國GIS的發(fā)展狀況2021/6/16775地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史1、國外GIS產品美國：ESRI公司的ARC/INFO：第一個產品1978年推出。澳大利亞：NenasysⅡ的Genamap。美國：Intergraph公司的MGE（MocularGISEnvironment)。最近又推出新軟件—GeoMedia.美國：Mapinfo公司的Mapinfo：中小型的桌面GIS。三、GIS主要商品化軟件注：美國環(huán)境系統(tǒng)研究所公司（EnviromentalSystemResearchInstitute,Inc.簡稱ESRI）成立于1969年，是世界最大的地理信息系統(tǒng)技術提供商。2021/6/16785地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史2、國內GIS產品：北大與三秦信息技術有限公司：城市之星（Citystar)，是spaceman的升級換代。可以把3s結合在一起。武漢武大，吉奧信息工程技術有限公司：吉奧之星Geostar，1986。是基于矢量柵格一體化的數據結構和面向對象的C++作為程序設計語言。中國地質大學，中地數碼集團：MapGIS，最初為MAPCAD，采用矢量與柵格混合的結構。中科院地理所，北京超圖軟件股份有限公司

：SuperMap2021/6/16796地理信息系統(tǒng)發(fā)展展望一、GIS飛速發(fā)展的原因1）實際的需要2）技術、理論和方法的成熟

目前GIS在技術發(fā)展上已同IT市場的主流技術融合，GIS本身也從一個應用系統(tǒng)發(fā)展成為完整的技術系統(tǒng)并具有完整的理論體系。2021/6/16806地理信息系統(tǒng)發(fā)展展望二、從軟件系統(tǒng)看GIS的發(fā)展趨勢1）集成（Integration)

體