地理信息系统第一章.pdf

没有 百度文库财富值 请到 文库帮手网 w w w 365x u e y u a n c o m 免费帮下载 百度文库积分 资料 本文由内蒙包头王宇乾贡献 p p t 1 地理信息系统 GIS相关软件 GIS相关软件 Ar c Vi e w 3 2 Ar c GIS Ar c Ma p 9 0 Ma p In f o 7 0 Ma p GIS 6 7 学习方法 学习方法 老师讲授结合自学 教学主要参考资料 地理信息系统概论 黄杏元 高教出版社 地理信息系统概论 黄杏元 地理信息系统原理 方法和应用 邬伦 科学出版社 地理信息系统原理 方法和应 用 邬伦 地理信息系统导论 陈述彭 科学出版社 地理信息系统导论 陈 述彭 Ar c Vi e w 地理信息系统空间分析方法 汤国安 科学出版社 汤国安 ARCINFO 8地理信息系统指南 党安荣 清华人居环境中心 Ar c In f o 应用与开发技术 Ar c I n f o 应用与开发技术 樊红 武测出版社 地理信息系统与Ma p In f o 应用 地理信息系统 与Ma p In f o 应用 张剑平等编著 科学出版社 地理信息系统 陆守一 地理信息系统 陆守一 高教出版社 教材 教材 Ma p GIS指导书 Ma p GIS指导书 教学方式及学时安排 讲授 32学时 讲授 32学时 上机实 16学时 上机实 16学时 课程考核方式 平时作业 实习成绩 30 期末考试70 期末考试70 第一章 绪论 第一节 地理信息基本概念 1 1基本概念 1 1基本概念 1 信息影响工作进展的主 要因素 1 信息影响工作进展的主要因素 如第二次全国土地调查 第二次全国土地调查技术规程 农村土地调查 地块 地类 面积 权属 农 村土地调查 地类 面积 权属 土地使用权 城镇土地调查 每宗土地的地类 面 积 城镇土地调查 每宗土地的地类 面积 权属 基本农田调查 数量 分布 基本农田调查 数量 分布 保护 土地调查数据库及管理系统 建立国家 土 地调查数据库及管理系统 建立国家 县四级集影像 图形 县四级集影像 省 市 地 县四级集影像 图形 地 面积 类 面积 权属于一体的土地调查 数据库 及管理系统 及管理系统 1 信息概念 信息是指主体 人 生物和机器 与外部客 信息是指主体 人 生物和机器 体 环境 其它人 生物和机器 之间相 环境 其它人 生物和机器 互联系的一种形 式 是主体和客体之间一 切有用的消息和知识 是表征事物特征的 一种普遍形式 特点 1 信息的客观性 与客观事物紧密相联系的 信息的客观性 2 信息的适用性 信息对决策是十分重要 信息的适用性 3 信息的传输性 信息可以在信息发送 者和 信息的传输性 接受者之间传输 既包括系统把有用信息送至 终端设备 包括 远程终端 终端设备 包括远程终端 和以一定形式提供 给有关用户 也包括信息在 系统内各子系统之 间的传输和交换 4 信息的共享性 信息与实物不同 它可 信息的共享性 信息与实物不同 它 可 以传输给多个户 为多个用户共享 而其 本身并无损失 信息的这些特点 使信 息 成为当代社会发展的一项重要资源 如原国家林业部 如原国家林业部 全国荒 漠化监测主要技 术规定 指出 术规定 指出 全国和各省 市区 荒 漠化土 地与沙漠化土地监测以5 漠化土地与沙漠化土地监测以5年为一个周 期 重点地区的 p a g e 1 监测周期根据具体情况确 定 2 数据概念 数据指某一目标定性 定量描述的原始 数据指某一目标定性 定量描述的原 始 资料 包括数字 文字 符号 图形 图 像以及它们能转换成的数据等形式 如 原 始事实 员工姓名 数据可以有数值 图形 声音 视觉数据 等 3 信息和数据的关系 信息 数据 信息 数据 说明 数据是信息的载体 数据格式变 信息内容不 变 数据格式变 信息内容不变 数据处理 得出新的信息 数据处理 得 出新的信息 具体数据 1 每年的年内蒙古自治区土地变更调查报告 1 每年的年内蒙古自治区土地变更 调查报告 2 土地利用现状分类 2 土地利用现状分类 采用二级分类 其中一级类12 12个 二级类57 57 采用二级分类 其中一级类12个 二级类57 比例尺 农村土 地调查以1 10000 1 10000比例尺为 比例尺 农村土地调查以1 10000比例尺为 荒 漠 沙漠 高寒等地区可采用1 50000 1 50000 主 荒漠 沙漠 高寒等地区可采用 1 50000 经济较发达地区和大中城市乡结合部 经济较发达地区和大中城市乡结合 部 可根据 需要采用1 2000 1 5000 1 2000或 需要采用1 2000或1 5000 城镇 土地调查 1 500 城镇土地调查 具体工作中的问题 具体工作中的问题 2 地理信息 2 地理信息 1 地理信息概念 1 地理信息概念 地理信息是表征地理圈或地理环境固有要 地理信息是表征地理圈或地理环境固有要 素或物质的数量 质量 性质 关系 分 布特征和规律的数字 文字 图像 图形 信息的总称 地理数据 空间位置 地理数 据 空间位置 属性特征 时态特征 2 地理信息特点 2 地理信息特点 空间性 专题性 动态性 具有丰富的信息 第二节 地理信息系统 1 信息系统 1 信息系统 1 概念 1 概念 信息系统是具有数据采集 处理 概念 信息系统是具有数据采集 处理 管理和分析数据能力的计算机系统 它能 够为单一的或有组织的决策过程提供有用 的信息 2 组成 2 组成 一个基于计 算机的信息系统包括 组成 一个基于计算机的信息系统包括 计算机硬件 软件 数 据和用户四大要素 3 信息系统分类 3 信息系统分类 分析模型 决策支持系统 专家系统 附加事实 规则 外部信息 内部信息 管理信息系统 事务处理系统 从功能分 1 事务处理系统 主要用以支持操作层人员的日常活动 它主 要负责处理日常事务 2 管理信息系统 需要包含组织中的事务处理系统 并提 管 理信息系统 供了内部综合形式的数据 以及外部组织的一般范围和大 范围的数据 3 决策支持系统 是一组处理数据和进行推测的分析程序 决策支持系统 用以支 持管理者制定决策 4 人工智能和专家系统 专家系统能模仿人工决策处理过 人工 智能和专家系统 程的基于计算机的信息系统 5 空间信息系统 包括地理信息系 统 全球定位信息系 空间信息系统 统 遥感 地球观测系统等 从系统结构分 1 单机信息系统 1 单机信息系统 2 网络信息系统 2 网络信息系统 2 地理空间信息 2 地理空间信息 有关地理实体的性质 特征和运动状态的 表征和一切有用的知识 它是对地理 数据 的解释 其最主要的特征 所有的信息都具有地理位置参照 人类社会中70 8 0 的信息具有空间特性 人类社会中70 80 的信息具有空间特性 p a g e 2 3 地理信息系统 3 地理信息系统 1 概念 1 概念 1 GIS是 地理空间数据库为基础 在计 1 GIS是以地理空间数 据库为基础 在计 算机软硬件的支持下 对空间数据进行采 算机软硬件的支持下 对空间数据进行采 集 管理 操作 分析 模拟和显示 并 采用地理模型分析方法 适时提供多种空 采用地理模型分析方法 适时提供多种空 间和动态的地理信息 为地理研究和地理 间和动态的地理信息 为地理研究和地理 决策服务而建立的计算 机技术系统 决策服务而建立的计算机技术系统 张超 2 GIS是 计算机硬件 2 GIS是由计算机硬件 软件和不同的方 组成的系统 该系统设计支持空间数据 法组成的系统 该系统设计支持空间数据 的采集 管理 处理 分析 建模和显示 以便解决复杂的规划和管理问题 黄 以便解决复杂 的规划和管理问题 黄 杏元 3 地理信息系统是由计算机硬件 软件和 3 地理信 息系统是由计算机硬件 软件和 不同方法组成的 具有支持空间数据的获 不同方法 组成的 具有支持空间数据的获 取 管理 分析 建模和显示功能 并可 取 管理 分析 建模和显示功能 并可 解决复杂的规划和管理问题的信息系 统 陆守 一 统 陆守一 地理信息系统的特征 分析 加工 分析 加工 处理 一个系统 系统 系统 地图数字化 制图 一门技术 技术 技术 一门工具 工具 工具 数据格式转换 空间数据库 报告 一种方法 方法 方法 一种地理信息的描述语言 2 区别 1 地理信息系统是一种决策支持 1 地理信息系统是一种决策支持系统 它具有 信息系统的 决策支持系统 它具有信息系统的 各种特点 地理信息系统与其它信息 系统的主要区别在于 其存储和处理的信息是经过地理编码 地理编码的 地理位置及 与该 其存储和处理的信息是经过地理编码的 地理位置及与该 位置有关的地物属性 信息 位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分 在地 地物属性信息成为信 息检索的重要部分 在地 理信息系统中 现实世界被表达成一系列的地理要素和地 理现象 这些地理特征至少有空间位置参考信息和非位置 理现象 这些地理特征至少 有空间位置参考信息和非位置 信息两个组成部分 信息两个组成部分 2 GIS与C AD的相同之处 坐标参考系统 GIS与CAD的相同之处 坐标参考系统 GIS 经纬度坐 标 CAD 几何坐标 GIS 经纬度坐标 CAD 几何坐标 不同之处 GIS 空间 数据和属性数据 不同之处 GIS 空间数据和属性数据 GIS 数据容量大 数据输 入方式不同 GIS 数据容量大 数据输入方式不同 数 数据容量大 据分析方 法具有专业化特征 4 地理信息系统研究的对象和研究内容 4 地理信息系统研究的对象和研究内容 GIS基本理论研究 GIS基本理论研究 GIS技术系统设计 GIS技术系统设计 GIS应 用方法研究 GIS应用方法研究 第三节 GIS的组成和功能 GIS的组成和功能 1 计算机硬件系统 1 计算机硬件系统 数据采集 扫描 数字化仪等 数据采集 扫描 数字化仪等 数据管理 微机 显示器 主机 键盘 鼠标 数据存储 软盘 光盘 硬盘 磁带机 数据输出 打 印机 绘图仪 2 计算机软件系统 2 计算机软件系统 系统软件 GIS软件 GIS软件 统计分析软件 SPSS SAS 统计分析软件 SPSS SAS GIS软件主要核心模块 软件主要核心模块 GIS软件主要核心模块 1 数据输入与 编辑 2 空间数据管理 3 数据处理和分析 4 数据输出 5 用户界面 6 系统二次开发能力 第四节 地理信息系统的产生 p a g e 3 自从前美国副总统戈尔 1998年1月31 戈尔在1998 31日在美国加州 戈尔 1998年 数字地球 这个概念后 空间信息系统的研究和 提出 数字地球 数字地球 应用 都被涵盖在这个宏伟目标下了 数字XXXX 已成为一种潮流 数字XXXX 数字XXX X 可以说 信息空间化 信息空间化 已经或即将是各行各业 信息空间化 各种应 用的一种内在 迫切 需要 数字北京 数字上海 数字黄河 数字内蒙古 蝗虫 气象灾害 十 二五规划 灾害评估 食品安全 1 发展历史 广义地说 地理信息系统是指包括地理信息系统 地理信息系统 Ge o g r a p h i c 地 理信息系统 In f o r m a t i o n Sy s t e m GIS GIS 遥感 Re m o t e Se n s i n g RS RS 以及 全 GIS RS 球定位系统 Gl o b a l Po s i t i o n Sy s t e m GPS GPS 的综合和集成 即所谓 的 GPS 3S 有人称之谓空间信息系统 应该说 GIS是空间信息系统的核心 RS 和GPS发展较晚 依赖的 是航空技术和卫星技术 最初的目标是获取地表空间信息和 空间定位的 但随着GIS的发展 其应用已经大大拓展了 发展历史 GIS的发展依赖于计算机技术 计算机技术的发展 尤其是计算 计算机技术 20世 纪60年代初 机图形学的发展 GIS萌芽于20世纪60年代初 20世纪60年代初 是由加拿 大的Ro g e r F To m l i n s o n 和美国的Du a n e F Ma r b l e 在 不同地方不同角度提出的 前者 针对土地利用 在加拿 大土地调查局建立了加拿大地理信息系统 CGIS 后 加拿 大地理信息系统 CGIS 加拿大地理信息系统 者则在美国西北大学 美国西北大学研 究大规模城市交通 并提出建立 美国西北大学 GIS软件系统的思想 1 国外GIS的发展 国外GIS的发展 GIS 从GIS的发展历史来客 每十年都上一个台阶 20世纪60年代 20世纪60年代 开拓发展阶段 机助制图 量算分析 世纪60年代 70年代 70年代 巩固阶段 大容量 图形化人机交互 年代 80年代 80年代 突破阶段 微机GIS软件产品 应用扩展 年 代 90年代 90年代 社会化阶段 空间信息产业 We b GIS 年代 新世纪 空间信息基 础设施 数字城市 数字地球 新世纪 地理信息系统的硬件组成 GPS 遥感图象 解析测图仪 测绘仪器 扫描仪 数字化仪 网络 存储设备 主机 打印机 显示器 绘图仪 地理信息系统的软件功能 数据变换 数据采集与编辑 数据存储与管理 数据处理 与变换 空间分析与统计 产品制作与显示 二次开发和编程 数据重构 数据抽取 基 本 功 能 拓扑叠合 缓冲区建立 数字地形分析 空间集合分析 辅助决策 GIS功能 GIS功 能 应 用 功 能 国土监测 区域规划 资源管理 地理信息的描述语言 1 自然语言 第一代 1 自然语言 第一代 东 南 西 北 2 地图 第二代 模拟方式 2 地图 第二代 模拟方式 3 GIS 第三代 数字 方式 3 GIS 第三代 数字方式 形式语言 GML 形式语言 GML 2 我国地理信息系统的发展 2 我国地理信息系统的发展 1 准备阶段 1978年到1980年 进行舆论准备 正 1 准备阶段 1978年到198 0年 准备阶段 1978年到1980 式提出倡议 开始组建队伍 组织个别实验研究 起步 阶段 1981 2 起步阶段 1981年到 1985年 2 起步阶段 1981年到 1985年 理论探 索和区域 性实验研究 并在此基础上制定国家地理信息系 统规范 3 初步发展阶 段 1986年到90年代 初步发展阶段 年到90年代 地理信息系统 3 初步发展阶段 1 986年到90年代 的研究被列入我国 七五 攻关课题 并且作为 一个全国性的研究领 域 已逐步和国民经济建设 相结合 并取得了重要进 展和实际应用效益 4 快速 发展阶段 90年代末到现在 快速发展阶段 年代末到现在 理论日趋成熟 4 快速 发展阶段 90年代末到现在 应用日益广泛 三维GIS WEBGIS走向应用 GIS 市场开始 形成 学科基础 p a g e 4 地理学 地图学 地理信息科学 计算机科学 软件工程 数据库 CG CAD CAM DSS ES 网络 RS GPS 发展趋势 遥感技术 RS 全球定位系统 GPS 计算机辅助制图 CAD 多媒体技术 虚 拟现实技术 测绘与地图制图 资源调查与管理 城乡规划 灾害监测 环境保护 国防 宏观决策 支持 全国水土保持普查 城市土地利用信息系统 电信资源管理 铁路地理信息系统 公安警用地理信息系统 属性查询 查询 专题图 作战指挥 地图切换 医疗机构信息查询本文由c j m 20030贡献 p p t 1 资源与环境科学学院 GIS Ge o g r a p h i c a l In f o r m a t i o n Sy s t e m 地理信息系统 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 地理信息系统导论 地理数据结构及其文件组织 地理数据库 地理数据采集 空间 数据处理 地理数据计量地理分析 空间分析 地理信息产品输出 地理信息系统设计与 评价 地理信息系统应用实例 地理信息系统导论 学习目标 学习目标 理解GIS的相关概念 说明GIS和相关学科的关系 掌握GIS的特点 类型与组 成 了解GIS的基本功能和用途 了解GIS的发展概况 重点 GIS的基本概念 组成及功用 地理信息系统导论 第一节 地理信息系统的产生 第二节 地理信息系统的基本概念 第三节 地理信 息系统的特点和功能 第四节 地理信息系统的组成 第五节 地理信息系统的研究内容 第六节 地理信息系统的发展趋势 第一节 地理信息系统的产生 信息革命的影响 要求地理学要顺应时代的要求 跟上时代 的步伐 地理学要 高度现代化 计算机技术 自动化技术等的发 展为GIS的形成奠定了坚实的基础 地 理信息系统脱胎于地图 它们都是地理信息的载体 具有存贮 分析和显示地理信息 的功 能 计算机制图技术的发展对GIS的产生起了有力的促进作用 海量资源信息 客观上需要GIS为之服务 由于社会的进步 人 类开始觉悟到对于自然资源的利用 不能是简单的掠夺 而应当 合理的管理利用 并且把开发和保护相结合 对自然资源 应采取 科学的管理 进行定量分析和预测 从而为宏观科学决策提供依 据 这些为 GIS的产生提供了应用基础 基于以上社会经济与技术发展的历史背景和原因 地理 信息 系统于60年代中期开始形成并逐渐发展起来 第二节 地理信息系统的基本概念 数据与信息 地理信息与地图 地理系统与 地理信息系统 基本概念 信息的特点 数据与信息的区别 数据是客观事物的属性 数量 数据 p a g e 5 数据与信息 地理信息与地图 地理系统与 地理信息系统 位置及其相互关系等的抽象 表示 随载荷它的物理设备的 形式而改变 信 息是向人们或机器提供关于 信息 现实世界各种事实的知识 是 数据 消息中所包含 的意义 它不随载体的物理形式的改变 而改变 信息的特点 信息的特点 数据与信息 1 信息的客观性 地理信息与地图 地理系统与 地理信息系统 2 信息的适用性 3 信息的传输性 4 信息的共享性 数据与信息的关系 数据与信息 地理信息与地图 地理系统与 地理信息系统 信息与数据是不可分离的 信息与数据 数据是信息的表达 信 息是数据的内 涵 数据本 身并没有意义数据只有对 实体行为产生影响时才成 为信息 数据与信息 地理信息与地图 地理系统与 地理信息系统 基本概念 地理信息的特征 地图与地理信息的关系 基本概念 数据与信息 地理信息与地图 地理系统与 地理信息系统 地理信息是指表示地理环境诸要素的数 地理信息 量 质量 分布特征及其相互 联系和变 化规律的数字 文字 图象和图形等的 总称 地图是将地理环境诸要素按 照一定的数 地图 学法则 运用符号系统并经过制图综合 缩绘于平面上的图形 以传 递各种自然 和社会现象的数量与质量的空间分布和 联系以及随时间的发展变化 数据与信息 地理信息与地图 地理信息的特征 1 属于空间信息 2 具有多维结构的特征 地理系统与 地理信息系统 3 时序特征十分明显 数据与信息 地理信息与地图 地理系统与 地理信息系统 地图与地理信息的关系 1 地图是地理信息载体 2 地图是地理信息的传统数据源 3 地图是GIS的查询 与分析 结果的表示方法 数据与信息 地理信息与地图 地理系统与 地理信息系统 地理系统是一个多层次的巨系统 它具有 地理系统 多层次的结构和泛目标的功 能 需要多学科的 知识结构和多种形式技术体系的支持 地理系 统是认识地理圈的 事物 现象和发生发展过程 理解物质迁移与能量转换内外循环的规律 认 识地理 规律 掌握地理信息 以调控资源与环 境为目的的逻辑思维过程 地理信息系统是 以地理空间数据库为基础 地理信息系统 在计算机软硬件的支持下 运用系统工程 和信 息科学的理论 科学管理和综合分析具有空间 内涵的地理数据 以提供管理 决策等所需信 息的技术系统 简单的说 地理信息系统就是 综合处理和分析地理空 间数据的一种技术系统 地理系统是地理信息系统的科学依据 地理系统是地理信息系统的科学依据 地理 信息系统是研究地理系统的科学技术保证 信息系统是研究地理系统的科学技 术保证 第三节 地理信息系统的特点和功能 地理信息系统的特点 地理信息系统的分类 地理信息系统的功能 地理信息系统 p a g e 6 的应用 一 地理信息系统的特点 1 公共的地理定位基础 2 具有采集 管理 分析和输出多种地理空间信息 的能力 3 系统以分析模型驱动 具有极强的空间综合分析和动态 预测能力 并能产 生高层次的地理信息 4 以地理研究和地理决策为目的 是一个人机交互式的空 间 决策支持系统 二 地理信息系统的分类 专题地理信息系统 Th e m a t i c GIS 按功能分类 区域地理信息系统 Re g i o n a l GIS 地理信息系统工具 GIS To o l s 城市信息系 统 自然资源查询信息系统 按内容分类 规划与评估信息系统 土地管理信息系统等 三 地理信息系统的功能 数据输入 存贮和编辑 操作运算 数据查询和检索 应用分析 图形显示和结果输 出 数据更新 四 地理信息系统的应用 1 统计与量算 2 规划与管理 3 预测与监测 4 辅助决策 第四节 地理信息系统的组成 硬件系统 地理数据 数据输入 数据存储 信息输入 地 理 数 据 库 系统操作 系统支持 地理分析 软件系统 输入设备 存储设备 计算机系统软件 GIS软件 软件 输出设备 应用分析程序 用户 一 GIS 的 硬 件 系统 输入设备 数字化仪 扫 描 仪 键 数字 盘 机 计 算 机 主 机 输出设备 显 绘 打 示 图 印 器 机 机 仪 存储设备 盘 机 盘 盘 器 二 GIS的软件系统 GIS的软件系统 应用分析软件 GIS软件 软件 数据输入和校验 数据存储和管理 数 据 变 换 分 析 数据显示 和输出 用 户 接 口 模 块 计算机系统软件 操 作 系 统 汇 编 程 序 编 译 程 序 服 务 程 序 三 地理数据 地理数据分类 几何数据 关系数据 属性数据 几何坐标 度量关系 延伸关系 拓扑关系 定性 定量 四 用 户 系统组织 管理 维护和数据更新 应用程序开发 信息提取 地理决策 第五节 地理信息系统的研究内容 一 研究内容 基本理论 概念 定义 内涵 构成 特点 功能和任务 理论体系 应用方法 发 展历史及发展趋势 GIS 技术系统 第五节 地理信息系统的研究内容 一 研究内容 p a g e 7 基本理论 硬件配置 数据结构与表示 输入输出系统 GIS 技术系统 应用方法 地理数据管理 用户界面 GIS工具软件研制 第五节 地理信息系统的研究内容 一 研究内容 基本理论 应用系统设计 数据采集与校验 专题分析模型 3S结合 应用方法 地学 专家系统 GIS 技术系统 社会 经济 测量 地形测量 环境测量 考古学 公共管理 公共信息查询 二 人文地理学 社会学 流行病学 健康护理规划 森林学 环境科学 土壤科学 产业 商业 产业 商业 地貌学 地质学 生态学 水文学 气象学 计算机科学 数据库 数学 人工 智能 计算机 图形学 统计学 地理 统计学 认知科学 相 关 学