第一章 GIS绪论

1、地理信息系统地理信息系统主要参考书教材：地理信息系统概论(第3版).黄杏元,马劲松 参考书：陈述彭等. 地理信息系统导论.邬伦等. 地理信息系统原理、方法和应用.党安荣等. ArcGIS8 Desktop地理信息系统应用指南.樊红等. ARC/INFO应用与开发技术.宋小冬等. 地理信息系统实习教程（ArcGIS9.x)汤国安等. ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程.论坛1、GIS空间站：http:/ 1 GIS 1 GIS 的基本概念的基本概念2 GIS 2 GIS 与相关学科及技术的关系与相关学科及技术的关系3 GIS 3 GIS 发展概况发展概况4 GIS 4 GIS 应用领域应用

2、领域第一章绪论 1 GIS 1 GIS 的基本概念的基本概念2 GIS 2 GIS 与相关学科及技术的关系与相关学科及技术的关系3 GIS 3 GIS 发展概况发展概况4 GIS 4 GIS 应用领域应用领域1 GIS 的基本概念1.1 地理信息系统的定义1.2 地理信息系统构成1.3 地理信息系统基本功能1.1 地理信息系统的定义及理解 （1）信息（2）数据（3）地理信息（4）地理信息系统（1）信息 广义信息论认为，信息是指主体（人、生物或机器）与外部客体（环境、其他人、生物或机器）之间相互联系的一种形式，是主体和客体之间的一切有用的消息或知识，是表征事物特征的一种普遍形式。 信息是向人们或

3、机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体物理设备形式的改变而改变。（2）数据 数据是指某一目标定性、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。数据是用以载荷信息的物理符号，数据本身并没有意义，如数字“1”。数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。 （3）地理信息 地理数据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、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。 地理信息是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。在地理信息中，其位置是通过数据进行标识的，这是地理信息区

4、别于其它类型信息的最显著的标志。 地理信息的特征：l 空间特征l 属性特征l 时序特征（4）地理信息系统的定义及理解 地理信息系统是采集、存储、查询、分析、管理和输出地理空间数据的计算机数据库系统。1.2 地理信息系统构成数据输入数据输入数据存储数据存储信息输入信息输入系统操作系统操作系统支持系统支持地理分析地理分析硬件系统硬件系统地理数据地理数据软件系统软件系统输入设备输入设备存储设备存储设备输出设备输出设备计算机系统软件计算机系统软件GIS软件软件应用分析程序应用分析程序地地理理数数据据库库用户用户(1) GIS 的硬件系统的硬件系统输入设备输入设备专用设备常规设备GPS全数字摄影测量工作

5、站解析和数字摄影测量仪器遥感与遥感图象处理系统全站仪扫描仪数字化仪键盘、鼠标处理设备处理设备工作站服务器硬盘阵列存储设备存储设备活动硬盘光盘机磁带机输出设备输出设备绘图仪终端打印机数 据 输 入 和 校 验数 据 输 入 和 校 验数 据 存 储 和 管 理数 据 存 储 和 管 理数 据 变 换 分 析数 据 变 换 分 析数 据 显 示 和 输 出数 据 显 示 和 输 出用 户 接 口 模 块用 户 接 口 模 块GIS软件软件应 用 分 析 软 件应 用 分 析 软 件计 算 机 系 统 软 件计 算 机 系 统 软 件操 作 系 统操 作 系 统汇 编 程 序汇 编 程 序编 译 程

6、 序编 译 程 序服 务 程 序服 务 程 序(2) GIS的软件系统的软件系统GIS 软件o国外： 美国环境系统研究所ESRI的 ArcGIS, Arcview MapInfo 公司的MapInfo Intergraph 公司的MGE、GeoMedia 加拿大阿波罗公司的TITAN GISo国内： 中国地质大学 MapGIS 武汉测绘科技大学的 GeoStar 中科院 SuperMap 林科院 ViewGIS 北京大学 CityStar 北京慧图公司 TopMap 1.3 地理信息系统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。

7、GIS的功能数据获取GIS的功能编辑变换与处理目的：保证数据在入库时在内容上的完整性，目的：保证数据在入库时在内容上的完整性， 逻逻 辑上的一致性。辑上的一致性。方法：数据编辑与处理、错误修正：方法：数据编辑与处理、错误修正： 数据格式转化：矢量、栅个格转化，不同数据格式转化；数据格式转化：矢量、栅个格转化，不同数据格式转化； 数据比例转化：平移、旋转、比例、纠正数据比例转化：平移、旋转、比例、纠正 投影变换：投影方式投影变换：投影方式 数据概化：平滑、特征集结数据概化：平滑、特征集结 数据重构：几何形态变换（拼接、截取、压缩、结构）数据重构：几何形态变换（拼接、截取、压缩、结构） 地理编码：

8、拓扑结构地理编码：拓扑结构GIS的功能数据组织与管理 数据的集成过程数据的集成过程 几何数据与属性数据组织几何数据与属性数据组织 数据结构数据结构 矢量结构、栅格结构、栅格矢量结构、栅格结构、栅格/矢量结构矢量结构 决定着决定着GIS的数据分析能力、效率和精度的数据分析能力、效率和精度数据管理：数据管理： 层次模型、网络模型、关系模型层次模型、网络模型、关系模型 混合管理模式混合管理模式GIS的功能检索与分析空间检索空间检索空间分析空间分析空间分析空间分析地形分析地形分析网络分析网络分析缓冲区分析缓冲区分析几何量测几何量测地图分析地图分析叠置分析叠置分析统计分析统计分析决策分析决策分析位置查询

9、位置查询属性查询属性查询拓扑查询拓扑查询空间查询空间查询GIS的功能数据输出 数据交换 统计表格 制图：专题地图、影象地图、统计地图、地形图GIS的功能用户界面GIS的功能二次开发 GIS的空间分析技术与手段是有限的，而实际应用模型是无可枚举的，任何GIS都应提供二次开发工具。定制菜单、程序与可视化界面等GIS二次开发环境： 专用工具：如Arc/Info的AML语言； 通用语言：如VC+、VB、Delphi等 组件开发：如MapInfo的MapX；地理信息系统可用于回答以下问题 定位 某个特定位置有什么？ 几何查属性 例：国家属性查询条件 满足给定条件的地理对象分布 属性查位置 例：客户分布趋

10、势 地理对象随时间的变化 例：人口变化趋势模式 空间对象的分布模式问题 揭示空间对象的空间关系 例：商业服务竞争模拟 解决问题方案 基于模型的 例：公园选址 2 GIS 与相关学科及技术的关系GIS的相关学科技术（据郭达志等）地理学地图制图学数据库理论机助设计软件工程人工智能城市规划测量学摄影测量遥感数学计算机科学信息科学资源管理GIS相相关关学学科科树树考古学考古学人文地理学人文地理学公共管理公共管理社会学社会学流行病学流行病学健康护理规划健康护理规划森林学森林学土壤科学土壤科学地貌学地貌学环境科学环境科学地质学地质学生态学生态学水文学水文学气象学气象学公共信息查询公共信息查询矿产开发矿产开

11、发设施维护设施维护产业产业/商业商业市场市场旅游业旅游业资产管理资产管理计算机科学计算机科学制图学制图学可视化可视化符号学符号学测量测量遥感遥感照相测量法照相测量法数学数学数据库数据库计算机计算机图形学图形学统计学统计学地理地理 统计学统计学人工人工智能智能认知科学认知科学社会经济社会经济测量测量地形测量地形测量环境测量（1）地理学 是以地域单元研究人类居住的地球及其部分区域，研究人类环境的结构、功能、演化以及人地关系。空间分析是GIS的核心，地理学作为GIS的分析理论基础，可为GIS提供引导空间分析的方法和观点。（2）遥感 遥感信息是地理信息系统十分重要的信息源，已成为获取、维护与更新GIS

12、中的数据的手段。另一方面GIS中的数据可以作为遥感影像分析的一种辅助数据汶川地震1汶川地震2舟曲泥石流1NASA Worldview-2 图像图像舟曲泥石流2世贸大厦法兰克福机场悉尼广州大学l多光谱成像（1个全色通道、4个多光谱通道）l分辨率 0.61米（星下点） 2.44米（星下点）l成像幅宽（16.5公里X 16.5公里）l轨道高度 450公里，倾角 98度（太阳同步）l重访周期 1-6天 （70厘米分辨率，取决于纬度高低） 实验楼天安门广场和故宫l多光谱成像（1个全色通道、4个多光谱通道）l分辨率 0.61米（星下点） 2.44米（星下点）l成像幅宽（16.5公里X 16.5公里）l轨道

13、高度 450公里，倾角 98度（太阳同步）l重访周期 1-6天 （70厘米分辨率，取决于纬度高低） 中南海白宫My home 地图是记录地理信息的一种图形语言形式，地图学理论与方法对地理信息系统的发展有着重要的影响。GIS是地图信息的又一种新的载体形式，为地理信息系统的图形输出设计提供了技术支持；同时，地图仍是目前地理信息系统的重要数据来源之一。但二者又有本质之区别：地图强调的是数据分析、符号化与显示，而地理信息系统更注重于信息分析。（3）地图学（4）计算机科学 地理信息系统技术的创立和发展是与计算机科学技术不断发展分不开。二十世纪六十年代初，在计算机图形学的基础上出现了计算机化的数字地图。地

14、理信息系统与计算机的数据库技术(DBMS)、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制图(CAM)和计算机图形学(Computer Graphics)等有着密切的联系。但是它们却无法取代地理信息系统的作用。 3 GIS 发展概况1946年美国宾夕法尼大学研制出世界上第一台电年美国宾夕法尼大学研制出世界上第一台电子数字计算机子数字计算机ENIAC占地170平方米；重达30吨；耗电150千瓦；保存80个字节；每秒5千次加、减法运算；价值40万美元。50年代雏形 随着电子计算机科学的兴起和它在航空摄影测量学与地图制图学中的应用以及政府部门对土地利用规划与资源管理的要求，使人们开始有可能用电子计算机来收集

15、、存贮和处理各种与空间和地理分布有关的图形和属性的数据，1950年，麻省理工学院为它的旋风一号计算机制造了第一台图形显示器。在此基础上导致了现代意义上的地理信息系统的问世。六十年代开拓发展1963年，加拿大测量学家R. T. Tomlinson首先提出GIS这一术语，建立加拿大地理信息系统（CGIS）； 1969年，ESRI （环境系统研究所）建立；1969年，Integraph公司建立。七十年代巩固阶段 美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对地理信息系统的研究均投入了大量的人力、物力、财力。美国喷气推动实验室（JPL）在1976年研制成功兼具影像数据处理和地理信息系统功能的影像信息系统I

16、BIS，可以处理Landsat影像多光谱数据；NASA的地球资源实验室在1979年至1980年发展了一个名为ELAS的地理信息系统。八十年代突破阶段 计算机的迅速发展和普及，地理信息系统也逐 步走向成熟，并在全世界范围内全面地推向应用阶段。NASA 发射Landsat TM5 ，商业化。 我国地理信息系统方面的工作自八十年代初开始。以1980年中国科学院遥感应用研究所成立的全国第一个地理信息系统研究室为标志 。 “3S”技术的发展：GIS、RS、GPS。九十年代以后社会化阶段 进入九十年代，随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，地理信息系统将深入到各行各业乃至各家各户，成为人们

17、生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。 前景 根据统计，在经济建设、日常生活活动所涉及的信息中，有80%与地理信息密切相关。如今，GIS已经深入到人们的日常生活领域中。GIS被公认为是21世纪的支柱性产业，是信息产业的重要组成部分。 “GIS产业是关系到国民经济增长、社会发展和国家安全的战略性产业，它不仅为国家创造直接经济利益，而且是其他众多产业的推动力，对众多经济领域具有辐射作用，能在国民经济的发展中起到倍增器的效果，其渗透作用已深刻影响到国民经济的各个方面。”徐冠华 4 GIS4 GIS应用领域应用领域测绘、制图 地理信息系统技术源于机助制图。地理信息系统（GIS）技术与遥感（RS

18、）、全球定位系统（GPS）技术在测绘界的广泛应用，为测绘与地图制图带来了一场革命性的变化。数字地球 资源管理土地利用遥感动态监测系统城乡规划 数字深圳数字深圳城市土地利用信息系统 环境保护农业气候区划江西省万安县脐橙种植区划 交通北京高速公路地理信息系统基于Web的GPS车辆监控系统铁路地理信息系统 电子地图旅游信息系统电信资源管理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灾害评估1996年9月未发生洪水时接收的原始影像1998年8月发生洪水时接收的原始影像灾害评估汶川地震防汛指挥决策支持系统军事地理信息系统在社会科学中的应用地理信息系统在社会科学中的应用第七章第七

19、章 地理信息系统在商业中的应用地理信息系统在商业中的应用第二节第二节 地理信息系统在零售行业的应用地理信息系统在零售行业的应用一、消费者分析一、消费者分析二、商圈分析二、商圈分析三、选址分析三、选址分析四、企业内部物流四、企业内部物流第三节第三节 地理信息系统在金融领域的应用地理信息系统在金融领域的应用一、客户服务一、客户服务二、客户挖掘二、客户挖掘三、网点三、网点ATM定位定位第四节第四节 地理信息系统在保险行业的应用地理信息系统在保险行业的应用一、市场分析一、市场分析二、客户挖掘二、客户挖掘三、网点配置三、网点配置第五节第五节 地理信息系统在房地产领域的应用地理信息系统在房地产领域的应用一

20、、房地产评估一、房地产评估二、房地产管理二、房地产管理第六节第六节 地理信息系统在物流领域的应用地理信息系统在物流领域的应用一、交通路线的选择一、交通路线的选择二、机构设施地理位置的选择二、机构设施地理位置的选择三、车辆运输动态管理三、车辆运输动态管理四、案例分析四、案例分析地理信息系统在社会科学中的应用地理信息系统在社会科学中的应用第八章第八章 地理信息系统在公众健康中的应用地理信息系统在公众健康中的应用第一节第一节 地理信息系统与流行病研究地理信息系统与流行病研究一、流行病数据的可视化一、流行病数据的可视化二、流行病数据的空间分析二、流行病数据的空间分析三、流行病模型三、流行病模型第二节第

21、二节 地理信息系统与医疗设施分布地理信息系统与医疗设施分布一、医疗设施规划一、医疗设施规划二、可达性、可用性及结果二、可达性、可用性及结果第三节第三节 案例分析案例分析地理信息系统在社会科学中的应用地理信息系统在社会科学中的应用第九章第九章 地理信息系统在宏观经济中的应用地理信息系统在宏观经济中的应用第一节第一节 地理信息系统与宏观经济地理信息系统与宏观经济第二节第二节 案例分析案例分析第十章第十章 地理信息系统在警务中的应用地理信息系统在警务中的应用第一节第一节 地理信息系统在消防中的应用地理信息系统在消防中的应用一、消防地理信息系统的发展现状一、消防地理信息系统的发展现状二、消防地理信息系

22、统的需求二、消防地理信息系统的需求三、地理信息系统在消防指挥决策系统中的地位与作用三、地理信息系统在消防指挥决策系统中的地位与作用四、案例分析四、案例分析第二节第二节 地理信息系统在犯罪制图中的应用地理信息系统在犯罪制图中的应用一、犯罪制图的概念一、犯罪制图的概念二、犯罪制图的主要应用方向二、犯罪制图的主要应用方向三、犯罪制图的发展趋势三、犯罪制图的发展趋势地理信息系统在社会科学中的应用地理信息系统在社会科学中的应用第十一章第十一章 地理信息系统在社会调查中的应用地理信息系统在社会调查中的应用第一节第一节 地理信息系统与社会调查地理信息系统与社会调查第二节第二节 案例分析案例分析一、一、PDA

23、社会科学信息调查平台社会科学信息调查平台二、人口地理空间信息平台二、人口地理空间信息平台三、社会科学信息空间抽样系统三、社会科学信息空间抽样系统第十二章第十二章 地理信息系统在历史学和考古中的应用地理信息系统在历史学和考古中的应用第一节第一节 地理信息系统与历史学、考古地理信息系统与历史学、考古第二节第二节 案例分析案例分析第十三章第十三章 地理信息系统在媒体中的应用地理信息系统在媒体中的应用第一节第一节 地理信息系统与媒体地理信息系统与媒体第二节第二节 案例分析案例分析第十四章第十四章 地理信息系统在电子政务与公众参与中的应用地理信息系统在电子政务与公众参与中的应用第一节第一节 地理信息系统

24、与电子政务、公众参与地理信息系统与电子政务、公众参与第二节第二节 案例分析案例分析5 GIS 在区域经济学上的应用n 区域经济学的学科性质n GIS 的应用n 前景5.1 区域经济学的学科性质三种观点： （1）区域经济学为应用经济学的分支学科，与产业经济学一起构成中观经济学； （2）区域经济学为地理学的分支学科； （3）区域经济学为交叉学科，为经济学与地理学的交叉学科。 5.3 前景u 英国皇家科学院院士Michael Batty(2006): “要搞好政策性较强的社会科学研究，数量方法是必不可少的，而这些方法及背后的理论一定要空间化。”u 美国加州大学圣达芭芭拉分校的社会科学空间综合研究中心（Center for Spatially Integrated Sciences简称CSISS）u 英国伦敦大学学院（University College London）的高级空间分析中心（Center for Advanced Spatial Analysis简称CASA）u 哈佛大学最近新成立了一个地理分析研究中心（Center for Geographic Analysis），宗旨就是要推动空间分析和GIS在人文和社会科学研究中的应用u 布朗大学，近年来也在空间社会科学结构（Spatial Structures in Social Sciences简称S4）的旗帜下