地理信息系统原理及应用课件.ppt

地理信息系统原理及应用 授课教师 刁海亭办公室 文理大楼1213西办公电话 8249032E mail htdiao 学时 54 其中 讲课36 实验 18 开设本课程的目的 1 掌握地理信息系统的基本理论 知识和技能 了解地理信息系统的主要应用领域和发展方向 学习GIS研究的思维方式和研究方法 2 掌握GIS软件 会运用GIS软件进行制图 分析等 理论联系实际地加强对地理信息系统原理 方法的理解和运用 特点 是必修课 多学科集成 渗透性较强 空间抽象性学科性质 交叉学科 前沿学科 边缘学科评分标准 考试占70 平时成绩占30 课程介绍 课程意义 当前时代特点要求 信息时代GIS发展势头迅速专业要求 知识与技术信息化 数字化 网络化 智能化 课程意义 当前时代特点要求 信息时代GIS发展势头迅速专业要求 GIS软件GIS系统GIS会议GIS期刊GIS专业或课程 MAPGIS为我国 神七 航天员安全返回地面 成功地建立了 搜索求援辅助决策系统 服务 GIS为四川汶川地震抢险救灾 灾后评估 震后重建所提供的地理信息涵盖了21个重灾县 区 63个受灾县 总面积达30万平方公里 为震后台湾旅行团的安全脱险 米 171运输直升机失事的搜寻 唐家山堰塞湖的泄流抢险工程等作出了贡献 在北京奥运会保障工作中 GIS技术也广泛服务于奥运赛事 INFO2008奥运会系统 如青岛奥帆比赛的风力 风向测定由GIS提供技术保障 课程意义 当前时代特点要求 信息时代GIS发展势头迅速专业要求 GIS软件GIS系统GIS会议GIS期刊GIS专业或课程 课程意义 当前时代特点要求 信息时代GIS发展势头迅速专业要求 参考资料 核心教材 黄杏元等 地理信息系统概论 高等教育出版社参考教材 李德仁 GIS导论 测绘出版社龚健雅 地理信息系统基础 科学出版社吴信才 地理信息系统原理与方法 电子工业出版社边馥苓 地理信息系统原理与方法 测绘出版社胡鹏等 地理信息系统教程 武汉大学出版社乌伦等 地理信息系统 原理 方法与应用 北京大学出版社参考期刊 地理信息世界 测绘学报 测绘科学 地理学报 遥感学报 武汉大学学报 信息版 测绘通报 中国图形图像学报 计算机辅助图形学报 计算机工程 等相关期刊 相关网站 http www esrichina 第一章导论第二章地理信息系统的数据结构第三章空间数据的采集与处理第四章地理信息系统空间数据库第五章空间分析的原理和方法第六章地理信息系统的应用模型第七章地理信息系统的设计与评价第八章地理信息系统产品的输出第九章GIS新技术第十章地理信息系统应用实例 课程安排 介绍GIS 如何发展 GIS实践 第一章导论 地理信息系统基本概念GIS的基本构成GIS的功能简介GIS的发展概况GIS与其它系统的区别 学习目标 了解地理信息系统的发展过程及功能掌握地理信息系统及与地理信息系统相关的概念 地理信息系统的组成 地理信息系统发展趋势重点 地理信息系统的基本概念及组成地理信息系统发展趋势 发生了火灾 119怎么到达出事点 第一章导论 地理信息系统基本概念GIS的基本构成GIS的功能简介GIS的发展概况GIS与其它系统的区别 1 1地理信息系统基本概念 地理信息系统基本概念 信息的特点 客观性 与客观事实相联系适用性 问题不同 影响因素不同 需要的信息种类不同传输性 在信息发送者和接受者之间进行传输共享性 可传输给多个用户 为用户共享 地理信息系统基本概念 数据与信息的关系 数据是信息的表达形式 是信息的载体 信息是数据中蕴含的事物的含义 是数据的内容 地理信息系统基本概念 数据处理 是对数据进行收集 筛选 排序 归并 转换 存储 检索 计算以及分析 模拟和预测等操作 地理信息系统基本概念 地理信息系统基本概念 地理信息的特征 空间特征 区域性属性特征时序特征 现势性 地理信息系统基本概念 地理信息系统基本概念 地理信息系统 是由计算机硬件 软件和不同的方法组成的系统 该系统设计来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 美国联邦数字地图协调委员会 FICCDC 地理信息系统基本概念 说明 是计算机系统操作对象 空间数据技术优势相关学科 地理学 测绘学 GIS的分类体系 第一章导论 地理信息系统基本概念GIS的基本构成GIS的功能简介GIS的发展概况GIS与其它系统的区别 1 2GIS的基本构成系统硬件系统软件空间数据应用人员应用模型 应用模型 GIS的基本构成 硬件 GIS的基本构成 软件 GIS功能软件GIS基础软件平台 ArcGIS MapInfo MapGis SuperMap GeoStar等GIS应用软件 土地信息系统 交通地理信息系统基础支撑软件系统库软件数据库软件操作系统软件 GIS的基本构成 软件 GIS功能软件GIS基础软件平台 ArcGIS MapInfo MapGis SuperMap GeoStar等GIS应用软件 土地信息系统 交通地理信息系统基础支撑软件系统库软件 提供程序设计语言及数学函数库等数据库软件 Oracle DB2 SQLServer等操作系统软件 Windows MS DOS UNIX等 GIS的基本构成 软件 空间数据是指以不同的方式和来源获得的数据 如地图 各种专题图 图像 采样数据等 这些数据都具有能够确定空间位置的特点 定位拓扑关系属性 GIS的基本构成 空间数据 GIS的基本构成 应用人员 系统开发人员最终用户系统组织 管理 维护和数据更新 应用程序开发 信息提取 地理决策 构建GIS应用模型步骤 明确用GIS求解问题的基本流程 确定模型的类别 相关变量 参数和算法 构建模型逻辑结构框图 确定GIS空间操作项目和空间分析方法 模型运行结构验证 修改和输出 GIS的基本构成 应用模型 第一章导论 地理信息系统基本概念GIS的基本构成GIS的功能简介GIS的发展概况GIS与其它系统的区别 1 3GIS的功能简介 GIS基本功能 数据采集与编辑 地图数据 影像数据 地形数据 属性数据 GIS基本功能 数据采集与编辑 矢量格式栅格格式 GIS基本功能 数据存储与管理 GIS基本功能 数据处理和变换 GIS基本功能 数据处理和变换 GIS基本功能 数据处理和变换 空间查询拓扑叠加缓冲区分析数字地形分析网络分析 GIS基本功能 空间查询和分析 空间查询拓扑叠加缓冲区分析数字地形分析网络分析 GIS基本功能 空间查询和分析 解决设施的选址问题 把同一地区的两幅或两幅以上的图层重叠在一起进行图形运算和属性运算 产生新的空间图形和属性的过程 超市的位置 居民区 有 购买力交通线 近 便利性 空间查询拓扑叠加缓冲区分析数字地形分析网络分析 GIS基本功能 空间查询和分析 在道路两侧50米内有哪些建筑物 解决近邻度问题 缓冲区分析就是对一组或一类地物按缓冲的距离条件 建立缓冲区多边形图 然后将这个图层与需要进行缓冲区分析的图层进行叠加分析 得到所需要的结果 空间查询拓扑叠加缓冲区分析数字地形分析网络分析 GIS基本功能 空间查询和分析 提取坡度 坡向 通视分析 视域分析等 空间查询拓扑叠加缓冲区分析数字地形分析网络分析 GIS基本功能 空间查询和分析 解决路径分析和资源优化配置的问题 GIS基本功能 数据显示与输出 资源管理 区域规划 灾害监测 作战指挥 城市基础设施管理 宏观决策 社会调查与统计分析 交通运输 环境评估等 GIS应用 GIS应用 资源管理 GIS最初就是起源于资源清查 是GIS的最基本的职能 加拿大应用GIS完成全国土地资源潜力和估算利用GIS进行世界小麦大面积估产的高准确率 这些说明GIS在资源清查方面的应用趋于成熟 GIS应用 区域规划 规划人员利用GIS对交通流量 土地利用和人口数据进行分析 预测将来的道路等级工程技术人员利用GIS将地质 水文和人文数据结合起来 进行路线和构造设计 GIS应用 灾害监测 GIS方法和多时相遥感数据 可以有效地用于森林火灾的预测预报 洪水灾情监测和淹没损失估算 确定泄洪区内人员撤退 财产转移和救灾物资供应的最佳路线 为救灾抢险和防洪决策提供及时准确的信息 GIS应用 作战指挥 GIS被广泛应用于 基地指挥 基础制图 设施管理 后勤指挥管理 射程管理 火灾 紧急事件派遣 空中电波监测 噪声消除 濒危种群保护 自然资源保护 地形建模 能见度分析 运输管理战术实施 指挥与控制 作战序列显示 后勤调度 通信 虚拟显示 地形分析 建模 任务规划 导航 GIS应用 城市基础设施管理 城市基础设施主要是指城市地下管道 通信网络 邮政网点 道路与交通设施等 建立基于GIS的信息系统能够提高对这些设施的管理水平 同时能够极大地提高设计与施工 设备维护与故障排除 线路改造等方面的效率 从而产生巨大的经济效益和社会效益 GIS应用 宏观决策 GIS利用地理数据库 通过一系列决策模型的构建和比较分析 可为国家宏观决策提供依据 例如我国在三峡地区的研究中通过利用GIS和机助制图的方法 建立环境监测系统 为三峡工程的宏观决策提供了建库前后环境变化的数量 速度和演变趋势等可靠数据 第一章导论 地理信息系统基本概念GIS的基本构成GIS的功能简介GIS的发展概况GIS与其它系统的区别 1 4GIS的发展概况 发展概况1 国外 1 60年代 起步阶段 注重空间数据的地学处理1963年 加拿大测量学家R F Tomlinson首先提出GIS这一术语 并于1971年建立了世界上第一个GIS 加拿大地理信息系统 CGIS 罗杰 汤姆林森 1996年地理信息系统世界终生成就奖获得者 特点 硬件水平低 存贮量小 读取速度慢 可实现手扶跟踪数字化地图 地图拓扑编辑 分幅数据拼接 同时成立许多与GIS有关的组织 协会 传播GIS 如 1969年 ESRI 环境系统研究所 建立 2 70年代 巩固发展阶段 注重空间地理信息的管理 受到政府部门 商业公司和大学的普遍重视发达国家建立许多专业性质的GIS 约有三百多个系统投入使用 特点 计算机发展到第三代 内存容量大磁盘出现 输入 输出设备比较齐全 为地理数据的录入 存贮检索 输出提供了强有力的手段 可以通过屏幕直接监视数字化的操作 图形 图象卡的发展 增强了人机对话和高质量图形的显示 3 80年代 茁壮发展阶段 注重空间决策支持分析微机性能价格比下降 网络建立 GIS软件发展 使GIS推广投入正常运转 到1989年 市场报价软件70多个 如ARC INFO MAPINFO等 特点 计算机进入第四代 微机出现并以很高的增长率普及GIS两个发展方向 一是向高度综合 工作范围广 覆盖地域宽的方向发展 地理信息系统开始解决全球性问题 另一个发展方向是小型功能专一而深入面向实际商业化的方向 如农田管理 农场规划等市场商品GIS 4 90年代 应用普及阶段 特点 微机获得很大发展 微机以每年30 速率价格下降 功能节节上升 内存 磁盘 主频均有很大提高 windows95出现 界面 内存管理编程环境均有新改进 GIS成为开发平台 允许用户进行二次开发大型数据库推出 GIS数据库向关系型数据库靠近 易于与当前数据库连接 5 90年代后期至今 社会服务 注重GIS社会应用与服务 GIS技术迅猛发展Internet网络 高分辨率遥感卫星 1米 5米 差分GPS技术 厘米级 数字地球 DigitalEarth 概念 1998年戈尔 的提出 包括数字化 网络化 智能化和可视化的地球技术系统 等等这一系列技术的发展给GIS提供了强大的发展空间 GIS以不可阻挡的趋势向前发展 2 我国 1 70年代 准备阶段计算机制图技术 遥感技术 2 80年代 试验阶段典型实验 专题试验 学术交流和人才培养方面 3 90年代至今 应用普及阶段多领域GIS建立 发展国产GIS 数字国土 数字中国 数字山东 数字城市 GIS发展态势 已经成为一门综合性技术GIS产业化GIS网络化地理信息科学的产生 GIS标准化组件化GIS技术三维GIS大众化全球化虚拟GIS系统专门化智能化 GIS学科 树 树根 表示GIS的技术基础 如测量学 计算机科学与数学等 树枝 表示GIS的应用 应用的结果与需求返回到 树根 雨滴 是每个应用中的数据来源 如各种测量等 并为它的发展提供了有效的手段 而地理信息系统的应用主要是在环境科学 地理学和社会科学等领域 基础理论 第一章导论 地理信息系统基本概念GIS的基本构成GIS的功能简介GIS的发展概况GIS与其它系统的区别 1 5GIS与其它系统的区别 1 GIS与一般事物数据库的区别数据库 如Oracle SQL Foxpro等 用于管理一般数据 属性数据 GIS 空间数据 图形数据 属性数据GIS共同管理 分析 使用这些数据一般数据库应为GIS的一部分 GIS在功能上比一般数据库更加复杂 对硬件的要求也比数据库复杂 2 GIS与CAD 计算机辅助设计 的区别与联系CAD主要用于代替或辅助工程师们进行设计 共同点 二者都有空间坐标 都能描述图形数据的拓朴关系 都能处理属性和空间数据区别 CAD多为规则图形 三维图形功能强 相对属性数据功能弱 GIS对象为自然图形 属性库结构复杂 功能强大 GIS具有较