地理信息系统PPT课件

1,地理信息系统GIS,GIS的概念GIS的组成与功能GIS有何作用我国GIS的发展情况GIS设计的一般步骤呼和浩特市规划管理信息系统简介,2,地理信息系统GIS的概念,地理信息地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；地理信息属于空间信息，它具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。,3,地理信息系统(简称GIS)GIS是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科，它研究关于地理空间信息处理和分析过程中提出一系列基本问题，如空间对象表达与建模、空间关系及推理机制、空间信息的控制基准、空间信息的认知与分析、GIS系统设计与评价GIS应用模型与可视化、空间信息的政策与标准等；GIS的操作对象是空间数据,空间数据的主要特点是按统一的地理坐标编码，并实现对其定位、定性、定量和拓扑关系的描述,由此而形成GIS的技术优势是有效的地理实体表达、独特的时空分析能力、强大的图形创造手段和可靠的科学预测与辅助决策功能等；,4,GIS的组成与功能,系统硬件由主机、外设和网络组成，用于存储、处理、传输和显示空间数据。系统软件由系统管理软件、数据库软件和基础GIS软件组成，用于执行GIS功能的数据采集、存储、管理、处理、分析、建模和输出等操作。空间数据库由数据库实体和数据库管理系统组成，用于空间数据的存储、管理、查询、检索和更新等。应用模型由数学模型、经验模型和混合模型组成，用于解决某项实际应用问题，获取经济效益和社会效益。用户界面由菜单式、命令式或表格式的图形用户界面所组成，是用以实现人机对话的工具。,5,地理信息系统的基本功能,（1）数据输入：图形数据输入：数字化仪输入和扫描仪输入。栅格数据输入：栅格数据包括各种遥感数据、航测数据、各种摄影图象数据、航空雷达数据等。属性数据：属性数据是用来描述对象特征的，通常用关系数据库管理系统进行管理。,6,(2)数据校验：包括图形数据校验和属性数据校验。图形数据的校验包括多边形拓扑关系的建立与校正、图形编辑、图形整饰、图形拼接、投影变换等功能。属性数据的校验往往与数据管理结合在一起。,地理信息系统的基本功能,7,空间数据库管理：是GIS的核心，也是它最具特色的一部分，各种图形和图象信息都以严密的逻辑结构存贮于空间数据库中。地图图库的管理：管理众多图幅的数据及实现跨图幅的查询与分析,(3)数据管理：,地理信息系统的基本功能,8,(4)空间查询与分析：,空间数据查询：GIS具有丰富的查询功能，既有属性查询功能，也有图形查询功能，还可以实现图形与属性之间的交叉查询。,空间数据分析：它实际上就是对空间数据一系列的运算和查询。,地理信息系统的基本功能,9,地理信息系统的主要特征,空间定位特征地理信息具有空间定位的特点，先定位后定性，并在区域上表现出分布式特点，其属性表现为多层次，因此地理数据库的分布或更新也应是分布式。多维结构特征地理信息的第一载体是地理实体的物质和能量本身，除此之外，还有描述地理实体的文字、数字、地图和影像等符号信息载体以及纸质、磁带、光盘等物理介质载体。对于地图来说，它不仅是信息的载体，也是信息的传播媒介明显的时序特征地理信息既有空间特征，又有属性特征，另外地理信息还随着时间的变化而变化，具有时间特征，因此其数据量很大。尤其是随着全球对地观测计划不断发展，我们每天都可以获得上万亿兆的关于地球资源、环境特征的数据。,10,地理信息系统的应用,资源清查资源清查是地理信息系统最基本的职能，这时系统的主要任务是将各种来源的数据汇集在一起，并通过系统的统计和覆盖分析功能，按多种边界和属性条件，提供区域多种条件组合形式的资源统计和进行原始数据的快速再现。城乡规划灾害监测环境管理宏观决策,11,地理信息系统的应用,资源清查城乡规划城市与区域规划中要处理许多不同性质和不同特点的问题，它涉及资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金融等多个地理变量和大量数据。地理信息系统的数据库管理有利于将这些数据信息归并到统一系统中，最后进行城市与区域多目标的开发和规划，包括城镇总体规划、城市建设用地适宜性评价、环境质量评价、道路交通规划、公共设施配置，以及城市环境的动态监测等。灾害监测环境管理宏观决策,12,地理信息系统的应用,资源清查城乡规划灾害监测利用地理信息系统，借助遥感遥测的数据，可以有效地用于森林火灾的预测预报、洪水灾情监测和洪水淹没损失的估算，为救灾抢险和防洪决策提供及时准确的信息。环境管理宏观决策,13,地理信息系统的应用,资源清查城乡规划灾害监测环境管理利用GIS技术建立城市环境监测、分析及预报信息系统；为实现环境监测与管理的科学化自动化提供最基本的条件；在区域环境质量现状评价过程中，利用GIS技术的辅助，实现对整个区域的环境质量进行客观地、全面地评价，以反映出区域中受污染的程度以及空间分布状态。宏观决策,14,地理信息系统的应用,资源清查城乡规划灾害监测环境管理宏观决策地理信息系统利用拥有的数据库，通过一系列决策模型的构建和比较分析，为国家宏观决策提供依据。例如系统支持下的土地承载力的研究，可以解决土地资源与人口容量的规划。,15,我国GIS的发展情况,GIS具体发展目标是：开发具有自主版权的全系列GIS软件产品；开发网络环境下的大型GIS软件产品；建立全国范围GIS技术培训体系和推广应用网络；开发大型GIS应用示范工程。,16,系统互操作GIS可互操作也指数据标准化，相应的可互操作的地理信息系统可以理解为GIS系统集成平台，它实现在异构环境下多个地理信息的系统和其应用系统之间的互相通信和协作，以完成某一特定任务。,我国GIS的发展情况,地理信息标准化的内容统一的名词术语内涵；统一的数据采集原则；统一的空间定位框架；统一的数据分类标准；统一的数据编码系统；统一的数据组织结构；统一的数据记录格式；统一的数据质量含义。地理信息标准化的制定国际标准化组织的任务；中国标准化组织的任务。,17,数据多维化GIS的数据只在面向多维化发展才能适应现代的要求，多维一般体现为三维，目前研究重点集中在三维数据结构的设计，优化与实现，以及可视化技术的运用，三维系统功能和模块设计等方面。,系统模块化模块化的GIS是面向对象和构件技术的地理信息系统，它把GIS的功能模块划分为多个控件，每个控件完成不同的功能，通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS应用。,18,系统智能化提供决策支持服务是GIS系统智能的体现，而这一点目前显得尤为重要，当前的研究重点是如何将决策支持领域的研究成果与GIS结合起来。,平台网络化面向网络化的GIS是以计算机技术、现代通信、网络技术、虚拟现实技术的综合应用为基础，可以构造出一种人们进行社会交往和交流的新型空间。,19,应用社会化应用社会化是指作为数字地球核心的数字城市在发展的同时，相应的GIS系统的发展也在面向社会化。数字地球的核心思想是用数字化手段统一地处理地球为体和最大限度地利用信息资源。,20,地理信息系统GIS的发展,WebGIS在Intranet的信息发布、数据共享、交流协作基础之上实现GIS的在线查询和业务处理等功能。其中Web分布式交互操作是工作重点。,21,（一）WebGIS的基本组成包括：WWW、Mail、FTP服务器；Browser/Plugins；页面描述语言HTML、VRML；Web交互技术，如Java、CGI、ActiveX；GIS数据库管理，如ARCSTORM、SDE。,22,WebGIS和传统GIS的比较,1、传统GIS的弊端文件服务器结构的处理能力完全依赖于客户端，其效率低下。数据的完整性难以控制；大量数据频繁传输，易造成网络瓶颈，降低系统性能。成本高。GIS桌面系统操作复杂,23,2、IntranetGIS的优势大规模降低成本，全面取代GIS桌面系统。将企业成员的交流合作与GIS专业操作有机地结合，构成企业群体生产力。用页面取代窗口，降低了专业操作的难度。充分利用网络资源,24,（三）功能实现,1、通用网关接口(CGI)CGI是一种连接应用软件和Web服务器的标准技术，是HTML的功能扩展。灵活易用的CGI程序与HTML的结合实现了交互式的动态通信。,25,2、PluginsGIS插件安装能与网络浏览器交换信息的专门GIS软件,把一部分服务器上的功能移到用户端上，这样不仅加快了用户操作的反应速度，而且也减少了网上的流量。,26,3、JavaApplet允许可执行程序从网络服务器上传到用户机器上，并直接在用户机器上执行,避免了用户和服务器之间不必要的信息流量，提高了整个网络的运行效率。另外，这种方法让用户可以自由地处理每个地理实体，而不只是获取一幅由服务器处理好的静态图像。,27,（四）设计思想,1、GIS网络协议2、IntranetGIS多源数据的集成3、多线程模型4、平台独立性,28,（五）数据模型内部数据采用了面向对象的数据模型，包括点、线、多边形和注释四种基本空间对象类型。图层对象由多个空间对象类型组成，属于同一空间坐标系的图层组成一幅地图。,29,（六）计算模式,1、分布式并行计算（数据分布和操作分布）2、多线程并行式计算（多线程模型将多个任务分为若干个独立的线程并发执行）,30,地理信息系统的设计步骤,31,第一节GIS设计概述,系统设计的目的这里的系统设计是指应用型或业务型地理信息系统的设计；应用型地理信息系统设计的目的是为了建立业务化的运行系统，以实现业务操作的手工模式向信息化模式的根本转变，实现管理和决策的高效率和科学化。系统设计的模式结构化的系统设计模式；软件工程理论的应用。系统设计的流程系统分析；系统设计；系统实施；系统运行与维护。,32,系统分析系统分析的任务是对系统用户进行需求调查和可行性分析，最后提出新系统的目标和结构方案；系统分析的内容包括：who谁使用该系统；what新系统需要具有哪些功能和条件；why为什么需要这些功能和条件；where新系统需要的资源和条件从哪里获得；quality系统需要具有的技术指标、性能和可靠性要求等。最后将系统分析的结果写成可行性分析报告，为系统立项提供依据。,33,系统设计总体设计：系统立项后便转入总体设计；总体设计完成后，撰写系统总体设计方案，提供专家论证和评审。详细设计：专家论证通过后，才能转入详细设计。详细设计的任务是根据总体设计的方案确定的目标和阶段开发计划，紧密结合特定的硬件、基础软件和规范标准，进行子系统和数据库等的详细设计，用于指导系统的开发。,34,系统实施系统实施是按照详细设计方案确定的目标、内容和方法，分阶段完成系统开发的过程；系统实施的内容包括：系统硬件和软件的引进和调试；系统数据库的建立和数据质量控制；应用模块开发和建立用户应用界面；应用系统联调、测试和编写系统测试报告；按照计划任务书进行系统的验收及技术鉴定。系统运行和维护系统运行；系统维护。,35,呼和浩特市规划管理信息系统简介,档案管理地理信息系统维护,36,档案管理：包括规划档案的录入及查询,37,图形的综合查询,38,用地的档案关联,39,属性查询,40,41,用地重叠性检查,42,用地综合管理,43,统计专题空间数据仓库,“数字福建政务信息共享平台”的建设目标是：根据福建省经济社会发展和信息化的具体需求，通过研究开发信息共享的关键技术和制定数据标准，在福建省省直机关宽带网的基础上建立综合的政务信息共享平台并在各部门建立分布式的网络分中心，对各部门的现有数据库进行规范化、网络化和空间化改造，形成省直机关内部的信息共享体系。本项目是“数字福建政务信息共享平台”的一个子工程，是针对统计局的数据改造，目的是通过对环境地理要素及其属性特征进行标准化、规范化和空间化处理建立一个空间和属性数据一体化的统计专题数据库及数据仓库，促进信息的可视化和深度应用。,44,输入,表示,空间分析,空间数据库,空间数据仓库,异构数据库,输入显示,结果显示,数据存储,MapObject,OLAP,数据抽取,导入,导入,空间文件.SHP,统计专题空间数据仓库系统框架,45,设计系统的主要功能有：l异构数据库的数据导入功能