地理信息系统1.pdf

地理信息系统地理信息系统 GIS 南京林业大学南京林业大学 森林资源与环境学院森林资源与环境学院 资源系 办公室 资源系 办公室 13211321 电话 电话 1381404332413814043324 彭世揆编彭世揆编 仅供学习参考仅供学习参考 参考书 参考书 地理信息系统概论地理信息系统概论黄杏元等黄杏元等高教出版社高教出版社 地理信息系统地理信息系统 原理 方法和应用原理 方法和应用邬伦等邬伦等科学出版社科学出版社 地理信息系统教程地理信息系统教程胡鹏等胡鹏等武大出版社武大出版社 地理信息系统基本原理地理信息系统基本原理 MichaelMichael等等电子工业出版社电子工业出版社 地理信息系统地理信息系统汤国安汤国安 等等科学出版社科学出版社 地理信息系统导论地理信息系统导论陈述彭等陈述彭等科学出版社科学出版社 地理信息系统导论地理信息系统导论 KangKang tsung Chang tsung Chang 科学出版社科学出版社 地理信息系统地理信息系统 基础篇基础篇 刘光刘光电力出版社电力出版社 第一章第一章 地理信息系统概述地理信息系统概述 1 11 1信息和数据 信息和数据 Information DataInformation Data 一 信息一 信息 构成世界的三大要素 物质 能量和信息 构成世界的三大要素 物质 能量和信息 信息至今尚无统一的定义 信息至今尚无统一的定义 维纳 维纳 19481948 信息既不是物质 又不是能量 信息就是信息信息既不是物质 又不是能量 信息就是信息 他认为 他认为 不懂得它 就不懂得唯物主义 英文 Information is information not matter or energy No materialism which does not admit this can survive at the present day 在 人当作人使用中 中他提出 信息是我们适应外部世界 并且信息是我们适应外部世界 并且 使这种适应为外部世界所感到的过程中 同外部世界进行交换的内容的名使这种适应为外部世界所感到的过程中 同外部世界进行交换的内容的名 称 称 其它定义 其它定义 信息是通信系统传输和处理的对象 泛指消息和信号的具体内容和意义 通 常需通过处理和分析来提取 辞海 1989年版 信息就是谈论的事情 新闻和知识 牛津辞典 信息 就是在观察或研究过程中获得的数据 新闻和知识 韦氏字典 信息就是系统的密码 就是构成系统的元素排列组合所形成的密码 这些密码是系统组织状态的度量与反映 辞典 辞典 是人们事先不知道的报道是人们事先不知道的报道 香农 香农 ShannonShannon 信息是使不肯定程度减小的量信息是使不肯定程度减小的量 信息信息 通信前的通信前的 不确定性不确定性 通信后仍有的不确定性通信后仍有的不确定性 因此信息可以度量 因此信息可以度量 总的来说 信息是指与客观事物相联系 反映客观事物的总的来说 信息是指与客观事物相联系 反映客观事物的 运动状态 通过一定的物质载体被发出 传递和感受 对运动状态 通过一定的物质载体被发出 传递和感受 对 接受对象的思维产生影响并用来指导接受对象的行为的一接受对象的思维产生影响并用来指导接受对象的行为的一 种描述 从本质上说 信息是反映现实世界的运动 发展种描述 从本质上说 信息是反映现实世界的运动 发展 和变化状态及规律的信号与消息 和变化状态及规律的信号与消息 信息是物质的一种普遍属性 是事物本质特征和运动规律信息是物质的一种普遍属性 是事物本质特征和运动规律 的反映 它在事前并不确知 可以度量并与一定的概率相的反映 它在事前并不确知 可以度量并与一定的概率相 联系 联系 信息具有信息具有普遍性 依附性 可度量性 可识别性 可处理性 可传递性普遍性 依附性 可度量性 可识别性 可处理性 可传递性 和可共享性和可共享性 二 数据二 数据 数据是荷载信息的符号 是信息的表达数据是荷载信息的符号 是信息的表达 信息是它的内涵 信息是它的内涵 信息是活的 数据是死的 信息是活的 数据是死的 数据包括 文字 数字 符号和图像等 数据包括 文字 数字 符号和图像等 1 2 1 2 地理信息和地理信息系统地理信息和地理信息系统 一 地理信息 一 地理信息 Geographic informationGeographic information 地理信息是地理信息是表征地理圈及其固有环境诸要素的数量 质量 表征地理圈及其固有环境诸要素的数量 质量 种类 联系 规律 分布及变化的数字 文字 图像和图形种类 联系 规律 分布及变化的数字 文字 图像和图形 的总称的总称 地理信息的信息源 来自地球圈 地层 水 大气及人类的活动等 地理信息的信息源 来自地球圈 地层 水 大气及人类的活动等 地理信息属于空间信息 其主要特征是 地理信息属于空间信息 其主要特征是 1 1 空间位臵的识别且与一定的数据相联系 空间位臵的识别且与一定的数据相联系 2 2 具有多维属性结构 具有多维属性结构 3 3 具有时序性 是动态的 具有时序性 是动态的 二 地理信息系统 二 地理信息系统 GISGIS 系统是系统是 相互作用的多元素的复合体相互作用的多元素的复合体 贝塔朗菲 具有多元性 贝塔朗菲 具有多元性 和相关性 地理信息系统具备了系统所需的这些基本特征 和相关性 地理信息系统具备了系统所需的这些基本特征 美国联邦数字地图协调委员会 美国联邦数字地图协调委员会 FICCDCFICCDC 的定义 的定义 图片摘自图片摘自 张超主编的张超主编的 地理地理 信息系统教程信息系统教程 所配光盘所配光盘 GISGIS是由计算机硬件 软件和不同方法组成的系统 该是由计算机硬件 软件和不同方法组成的系统 该 系统设计用来支持空间数据的采集 管理 处理 分析 系统设计用来支持空间数据的采集 管理 处理 分析 建模和显示 以便解复杂的管理和规划问题建模和显示 以便解复杂的管理和规划问题 通俗地讲地理信息系统是 通俗地讲地理信息系统是 以地理空间数据为基础 在以地理空间数据为基础 在 计算机软硬件的支持下 对空间相关数据进行采集 管计算机软硬件的支持下 对空间相关数据进行采集 管 理 操作 模拟 分析和显示 并采用地理模型分析方理 操作 模拟 分析和显示 并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 和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统 和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统 根据此定义有人将它称为 根据此定义有人将它称为 地理信息系统是空间数据的地理信息系统是空间数据的 管理系统 地理信息系统是整个地球或部分区域管理系统 地理信息系统是整个地球或部分区域 的资源 环境在计算机中的缩影 的资源 环境在计算机中的缩影 地理信息系统是集制图 数据库 空间分析和决策的功地理信息系统是集制图 数据库 空间分析和决策的功 能于一身的信息系统 是地理的第三代语言 能于一身的信息系统 是地理的第三代语言 1 31 3地理信息系统的分类地理信息系统的分类 地理信息按用途的不同可分为多种类型 地理信息按用途的不同可分为多种类型 按内容分 专题地理信息系统按内容分 专题地理信息系统 综合地理信息系统综合地理信息系统 按范围分 全球地理信息系统按范围分 全球地理信息系统 区域地理信息系统区域地理信息系统 按用途分 通用地理信息系统按用途分 通用地理信息系统 应用地理信息系统应用地理信息系统 1 41 4地理信息系统的组成地理信息系统的组成 GISGIS由四部分组成 由四部分组成 计算机硬件计算机硬件 计算机软件 含模型和方法 计算机软件 含模型和方法 地理空间数据库地理空间数据库 管理人员管理人员 一 计算机硬件一 计算机硬件 CPUCPU 硬盘 监视器 扫描仪 数字化仪 打印机等 硬盘 监视器 扫描仪 数字化仪 打印机等 二 计算机软件二 计算机软件 1 1 系统软件 如 系统软件 如windowswindows等等 2 2 地理信息系统软件 地理信息系统软件 ArcgisArcgis MapinfoMapinfo MapgisMapgis 含方法和模型含方法和模型 3 3 用户开发的应用软件 用户开发的应用软件 其中地理信息系统软件是核心 它包括 其中地理信息系统软件是核心 它包括 数据的录入和校验数据的录入和校验 数据库 存储和管理 数据库 存储和管理 数据处理和分析 含模型和方数据处理和分析 含模型和方 法 法 数据的输出显示数据的输出显示 用户接口用户接口 GISGIS的硬件环境的硬件环境 主机 CPU 键盘键盘 显示器显示器 数字化仪数字化仪 扫描仪扫描仪 打印机打印机 绘图仪绘图仪 制版印刷制版印刷 RSRS数据处理器数据处理器 解析测图仪解析测图仪 数字摄影测量仪器数字摄影测量仪器 三 地理空间数据三 地理空间数据 地理空间数据是以地球表面空间位臵为参照地理空间数据是以地球表面空间位臵为参照 描述自然 描述自然 社会和人文景观的数据 包括图形 图像 文字和图表社会和人文景观的数据 包括图形 图像 文字和图表 等 此外还可反映地理实体空间位臵的相互关系 地理等 此外还可反映地理实体空间位臵的相互关系 地理 空间数据是空间分析的基础 空间数据是空间分析的基础 四 系统的管理的开发人员四 系统的管理的开发人员 1 51 5地理信息系统的功能地理信息系统的功能 地理信息系统主要有以下几项功能 地理信息系统主要有以下几项功能 数据的采集检验和编辑数据的采集检验和编辑 数据处理 格式化 数据转换和概化等数据处理 格式化 数据转换和概化等 数据存储与组织数据存储与组织 数据分析和查询数据分析和查询 数据显示和输出数据显示和输出 用于解决以下问题 用于解决以下问题 1 1 位臵 位臵 LocationLocation 在何处 在何处 2 2 条件 条件 ConditionCondition 具备某种条件实体在何处 具备某种条件实体在何处 3 3 趋势 趋势 TrendTrend 随时间的变化过程 随时间的变化过程 4 4 模式 模式 PatternPattern 空间实体的分布模式或格局 空间实体的分布模式或格局 5 5 模拟或模型 模拟或模型 ModelModel 建立空间分析模型 进行分析预测等 建立空间分析模型 进行分析预测等 数据采集数据采集 480585 5 3769234480585 5 3769234 483194 1 3768432483194 1 3768432 485285 8 3768391485285 8 3768391 484327 3 3768565484327 3 3768565 483874 7 3769823483874 7 3769823 Coordinates Paper mapsDigital data GPS GIS Data 以下部分图像引自 北大 程承旗 X YX Y X Y X Y 实体实体 X Y Rows Columns 数据存储和转化处理数据存储和转化处理 矢量格式 栅格格式 浏览查询浏览查询 Which parcels are within 50 feet of the road Well type Drilled Building owner Smith Soil type Sandy 分析分析 相邻 叠加 网络 三维地下体分析三维地下体分析 断面分析断面分析 路径分析路径分析 数字高程模型和分析数字高程模型和分析 地图地图 图表图表 显示显示 文本文本 地图整饰和输出地图整饰和输出 文档文档 影象影象 输出输出 Internet 纸图纸图 GIS Data 1 61 6地理信息系统的发展概况地理信息系统的发展概况 一 国外的发展概况一 国外的发展概况 地理信息系统来源于地图但脱胎于地图 它是随计算地理信息系统来源于地图但脱胎于地图 它是随计算 机技术发展而发展起来的 可分为几个发展阶段 机技术发展而发展起来的 可分为几个发展阶段 1 1 上世纪上世纪6060年代的起始阶段年代的起始阶段 标志性成果 标志性成果 19561956年奥地利的计算机的地籍数据库 年奥地利的计算机的地籍数据库 LISLIS 19631963年加拿大年加拿大TomlinsonTomlinson的的CGISCGIS 同时代哈佛大学的同时代哈佛大学的SYMAPSYMAP 此阶段的此阶段的GISGIS功能包括 栅功能包括 栅 矢转换 拓朴编辑和分幅矢转换 拓朴编辑和分幅 连结等 其缺点 速度慢 容量小和功能较少等 连结等 其缺点 速度慢 容量小和功能较少等 2 702 70年代的巩固阶段年代的巩固阶段 此时 第三代 集成电路 计算机和磁盘出现 此时 第三代 集成电路 计算机和磁盘出现 GISGIS的种类和数量迅速增加 美国 日本和瑞典等国相的种类和数量迅速增加 美国 日本和瑞典等国相 继出现 人机对话 研究机构增加 学术机构和报告出继出现 人机对话 研究机构增加 学术机构和报告出 现 现 3 803 80年代的大发展阶段年代的大发展阶段 第四代大规模集成电路出现 计算机价格下降 微机第四代大规模集成电路出现 计算机价格下降 微机 的出现和应用 此时 的出现和应用 此时 GISGIS全面推向应用 商业软件的全面推向应用 商业软件的 出现如出现如ArcInfoArcInfo rcgisrcgis 和和MapinfoMapinfo等 计算机速度快 等 计算机速度快 容量大 开始致力于解决全球问题 合作加强 功能多 容量大 开始致力于解决全球问题 合作加强 功能多 4 904 90年的社会化阶段年的社会化阶段 进一步普及 与进一步普及 与GPSGPS相结合 网格相结合 网格GIS GIS webgiswebgis 面向对面向对 象的数据库象的数据库 软件更加成熟软件更加成熟 完善 完善 二 我国二 我国GISGIS的发展概况的发展概况 我国我国GISGIS的起步较晚 的起步较晚 1 1 起步阶段 起步阶段 7070年代 年代 由遥感计算机制图开始 由遥感计算机制图开始 2 802 80年代的试验阶段年代的试验阶段 由模仿开始 由模仿开始 19811981年二滩遥感地理信息系统试验 年二滩遥感地理信息系统试验 19851985年国家资源与环境信息实验室成立 年国家资源与环境信息实验室成立 3 903 90年代的发展巩固阶段年代的发展巩固阶段 通用通用软件出现软件出现 国内目前影响较大的国产 国内目前影响较大的国产gisgis软件为软件为 Super Super map map 超图超图 MapgisMapgis 中地公司中地公司 GeostarGeostar 吉奥公司吉奥公司 等等 1 61 6地理信息系统的应用领域和发展前景地理信息系统的应用领域和发展前景 一 主要应用领域一 主要应用领域 1 1 地理测量和制图 地理测量和制图 2 2 资源监测 国土 地质 森林 海洋 资源监测 国土 地质 森林 海洋 2 2 城乡规划 城乡规划 3 3 灾害监测 灾害监测 4 4 宏观决策 政府各部门 宏观决策 政府各部门 5 5 环境管理 环境管理 6 6 交通网络 交通网络 8 8 旅游管理 旅游管理 地理逻辑地理逻辑 绘图绘图 绘图机构绘图机构 地质测绘地质测绘 环保机构环保机构 地方政府地方政府 人口局人口局 税务部门税务部门 旅游旅游 服务业服务业 公用事业公用事业 公司公司 企业企业教育教育 交通运输交通运输 部门部门 二 发展趋势二 发展趋势 更普及更普及 更开放 更开放 可可向非向非GISGIS用户发送空间数据用户发送空间数据 在更大的信息系统中集成空间信息在更大的信息系统中集成空间信息 面向对象的数据库面向对象的数据库技术技术 分布式的数据库分布式的数据库 提供提供 快速的数据接入快速的数据接入 更为丰富的应用模型更为丰富的应用模型 智能化智能化 可视化三维可视化三维gisgis和虚拟和虚拟现实现实 GISGIS走向走向网络化网络化 webgiswebgis 时间维作为与空间因素加入到GIS中来 时态gis GISGIS GPSGPS RSRS一体化一体化 GISGIS工程化工程化 地理学地理学 GIS 遥感技术遥感技术 摄影测量学摄影测量学 数学和统计学数学和统计学 制图技术制图技术 计算机科学计算机科学 专家系