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地理信息技术（3）GIS,胡德勇（deyonghu）,第三章地理信息技术的应用,三S技术是“数字地球”的关键技术-先分后总,地理信息系统,GIS的基本概念GIS的基本构成GIS的功能介绍GIS应用,什么是地理信息系统(GIS)？,问题,您是否使用电子地图？,北京市电子地图,从古代文明到现代社会，地理工作者、测绘工作者、航海家都致力于空间数据的收集整理，制图工作者则以地图形式表示这些数据。地图作为空间数据的载体长期为航海、军事以及现代经济建设服务。20世纪60年代初，麻省理工学院首次提出计算机图形学，在此基础上出现了计算机数字地图；计算机技术开始用于地图量算、分析和制作。20世纪60年代中期，由于计算机技术在自然资源、环境数据处理中的应用迅速发展，致使计算机辅助制图和空间分析等领域得到极大的发展。最终导致地理信息系统技术的产生。,GIS发展的科学背景,传统的地理信息系统,现代的地理信息系统,地图是地理学的第二代语言，GIS是地理学的第三代语言,GIS与相关学科,地理信息系统分类,水文,地形,土地利用,植被,土壤,街道,工厂,水系,水表,固體廢棄物,公園,排放點,頁岩,頁岩,砂和碎石,碎石層,环境监控系统,交通信息系统,地籍信息系统,都市信息系统,土地监控系统,流域管理系统,GIS与一般信息系统的区别,管理信息系统：只有属性数据的管理，既使存储了图形，也往往以文件形式来存储，不能进行有关的空间数据操作，如空间查询、检索、相邻分析等，更无法进行复杂的空间分析。非地理信息系统：具有处理空间信息的能力，但仍然不能进行复杂的空间分析。地理信息系统：在分析处理问题中使用了空间数据与属性数据，并通过数据库管理系统将两者联系在一起共同管理、分析和应用；,现实世界的抽象,我们所面对的现实世界：现实世界（自然界）：河流、植被、地质现实世界（人类活动）：人口分布，经济发展指标，土地开发度，道路交通等,对实体的描述手段：实体属性对空间实体的描述手段：图层；图层：空间实体属性；空间实体的表达形式：点：比如居民点；线：比如公路；面：比如湖泊；,GIS如何组织地理数据,地理信息系统基本概念,采用“分层”技术，即将地图中的不同要素，存储在不同的“层”中。将不同的“层”要素进行重叠，就形成不同主题的地图。,分层数字化,道路,河流,地质,植被,将真实世界的各项地理特征,利用现代化电脑处理的技术,一层一层的将资料分别输入电脑中,在电脑中储存着图形以及说明图形意义的文字或者数字资料.,建筑物图层,道路图层,地籍图层,城市规划图层,图层叠置,点,线,面,向量Vector,影像Image/Raster,SPOTXS20m*20m牡丹水庫bandG,R,IR,栅格数据,航空摄影,IKONOS卫星影像,QuickBird卫星影像,中国分省人口分布示意图,GIS组成/硬件,2、GIS的组成,GIS组成/软件,GIS组成/数据,GIS组成/人员,系统开发、管理和使用人员,GIS的流程,信息输入,数据处理,数据库管理,空间分析（查询）,可视化表达（地图、三维视图、多媒体等）,软件系统目前常用GIS软件系统：,3.GIS的功能介绍,基本功能数据采集与编辑*数据存储与管理数据处理和变换空间分析和统计*产品制作与显示二次开发和编程,应用功能资源管理区域规划国土监测辅助决策定位服务,数据采集与编辑(重点),编辑：矢量数据编辑(VectorData)栅格数据编辑(Raster/Grid/ImageData),采集：,数据存储与管理,DBMS：DataBaseManagementSystem(数据库管理系统)空间数据存储形式：点：Point,Node线：Arc,Line,Polyline面：Area,Polygon,Region空间关系：拓扑,DBMS,数据处理和变换,处理：弧段、多边形外接矩形点、线、面捕捉和判断弧段求交点、弧段、多边形位置拓扑关系建立变换：空间坐标变换：平移变换、比例变换、仿射变换、旋转变换、几何纠正、投影变换结构转换：栅格转矢量、矢量转栅格,空间分析和统计(重点),空间数据量算：长度；面积；分布中心空间数据查询：基于属性查询；基于空间查询；联合查询空间查询方法：基于SQL查询；基于空间SQL查询；基于可视化图形查询,叠置分析(叠加分析/Overlay)：,ABABABBABA,基于栅格的叠加分析基于矢量的叠加分析,邻域分析：缓冲区分析(Buffer)泰森多边形(ThissenPolygon)Voronoi图，Delauny三角网,空间网络分析：网络图路径分析定位与配置分析,地形分析：数字高程模型(DigitalElevationModel:DEM)不规则三角网(TriangulatedIrregularNetwork:TIN)数字地形模型(DigitalTerrainModel:DTM)数字地形计算：坡度坡向地表辐照度,空间统计分析：主成分分析(PCA)层次分析(Hierarchy)聚类分析(Cluster)判别分析(Distinguish),产品制作与显示,空间信息可视化地图图像统计图表数字数据三维可视化虚拟现实(VirtualReality:VR)专题信息、专题地图电子地图网络GIS：WebGIS,二次开发和编程,1、位置即在某个地方有什么。位置可以是地名、邮政编码或地理坐标等：如在一个陌生城市。我们可以利用它调出所在位置附近的地图，查询目标地点。2、条件即符合某些条件的实体在哪里：如在某个地区寻找面积不小于l000M：的不被植被覆盖的。且地质条件适合建大型建筑的区域。,GIS可以解决的问题,3、趋势即在某个地方发生的某个事件及其随时间的变化过程。4、模式即在某个地方的空间实体的分布模式。模式分析揭示了地理实体之间的空间关系。5、模拟，即某个地方如果具备某种条件会发生什么。通过模拟的，分析现实的。,应用领域,公众领域：设施管理、智能交通管理、工程建设、城市规划、通信、物流、CRM（客户关系管理）军事领域：军事战略分析,智能导航武器如美国在海湾战争、科索沃战争中采用的辅助指挥作战的GIS系统学术领域：环境保护，灾害预测，宏观决策分析个人领域：个人导航、无线位置服务(WirelessLocationService)，WebGIS,GIS应用环境,单机应用:GIS数据处理，专业GIS分析，地图设计出版网络应用：比如，GoogleEarth,GoogleMap等WebGIS;电力，电信等企业级GIS业务系统。移动应用：GPS卫星导航、个人位置服务、车辆跟踪及监控,谢谢,GIS可以回答的问题,1）位置（Locations）即在某个特定的位置有什么。2）条件（Conditions）即什么地方有满足某些条件的东西。3）变化趋势（Trends）该类问题需要综合现有数据，以识别