邬伦_第1章地理信息系统概论

1、第一章第一章 地理信息系统概论地理信息系统概论空间数据输空间数据输入与转换入与转换空间数据库空间数据库管理系统管理系统图形与属性图形与属性数据编辑数据编辑制图制图与输出与输出空间查询空间查询与分析与分析GIS第一章第一章 地理信息系统概论地理信息系统概论1 1 地理信息系统的基本概念地理信息系统的基本概念2 2 地理信息系统及其类型地理信息系统及其类型3 3 地理信息系统的功能概述地理信息系统的功能概述4 4 地理信息系统研究的内容地理信息系统研究的内容5 5 地理信息系统发展简史地理信息系统发展简史6 GIS6 GIS的展望与应用的展望与应用1 1 地理信息系统的基本概念地理信息系统的基本概

2、念1.1 1.1 信息信息我们的定义我们的定义信息的特点信息的特点1.2 1.2 数据数据数据与信息的关系：数据与信息的关系：1.3 1.3 地理信息地理信息 空间分布性空间分布性 属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的，是属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的，是地理信息区别于其它类型信息的最显著的标志。地理信息区别于其它类型信息的最显著的标志。 具有多维结构的特征具有多维结构的特征 即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构，而各个即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构，而各个专题型实体型之间的联系是通过属性码进行的，这就为地专题型实体型之间的联系是通过属性码进行的，这

3、就为地理系统各圈层之间的综合研究提供了可能。理系统各圈层之间的综合研究提供了可能。 时序特征十分明显时序特征十分明显 可以按照时间尺度将地理信息划分为超短期的可以按照时间尺度将地理信息划分为超短期的( (如台风、如台风、地震地震) )、短期的、短期的( (如江河洪水、秋季低温如江河洪水、秋季低温) )、中期的、中期的( (如土地如土地利用、作物估产利用、作物估产) )、长期的、长期的( (如城市化、水土流失如城市化、水土流失) )、超长、超长期的期的( (如地壳变动、气候变化如地壳变动、气候变化) )等。这对地理事物的预测、等。这对地理事物的预测、预报，从而为科学决策提供依据很重要。预报，从而

4、为科学决策提供依据很重要。 具有丰富的信息具有丰富的信息 GISGIS数据库中不仅包含丰富的地理信息，还包含与地理信数据库中不仅包含丰富的地理信息，还包含与地理信息有关的其它信息，如人口分布、环境污染、区域经济情息有关的其它信息，如人口分布、环境污染、区域经济情况、交通情况等等。纽约市曾经对其数据库进行了调查，况、交通情况等等。纽约市曾经对其数据库进行了调查，发现有发现有80%80%以上的信息为地理信息或与地理信息有关。以上的信息为地理信息或与地理信息有关。2 2 地理信息系统及其类型地理信息系统及其类型2.1 2.1 地理信息系统地理信息系统(GIS)(GIS)A Definition of

5、 GISl 北美、欧洲：北美、欧洲：Geographical Information Systeml 加拿大：加拿大：Geomatiguel 中国：中国：Resource and Environmental Information Systeml 技术内涵：技术内涵：Geo-relational Information Systeml 信息科学：信息科学：Spatial Information Systeml 应用类型：应用类型：Natural Resources Information System Land Information System Transportation Geograp

6、hical Information Systeml 地学应用：地学应用：GeoSciencel 专业杂志：专业杂志：Geographical Information Science(英国英国) Geo-Information System （德国）（德国）用户界面用户界面系统和数据库管理系统和数据库管理产品生成产品生成产品输出产品输出空间数据处理空间数据处理空间数据分析空间数据分析数据输入数据输入数据库建立数据库建立地理信息系统的特点地理信息系统的特点 具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力； 以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方

7、法为手段，以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力；并能具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力；并能产生高层次的地理信息。产生高层次的地理信息。 具有公共的地理定位基础，所有的地理要素，要按经纬度具有公共的地理定位基础，所有的地理要素，要按经纬度或者特有的坐标系统进行严格的空间定位，才能使具有时或者特有的坐标系统进行严格的空间定位，才能使具有时序性、多维性、区域性特征的空间要素进行复合和分解，序性、多维性、区域性特征的空间要素进行复合和分解，将隐含其中的信息变为显示表达，形成空间和时间上连续将隐含其中的信息变为显示表达，形成空间和时间

8、上连续分布的综合信息基础，支持空间问题的处理与决策。分布的综合信息基础，支持空间问题的处理与决策。 由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。产生有用信息，完成人类难以完成的任务。 地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软硬件系统；地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软硬件系统；而其内涵确是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空而其内涵确是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑

9、缩小的、高度信息化的地理系统。间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。信息的流动及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行信息的流动及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的交换来仿真。和数据的交换来仿真。 信息系统信息系统非空间信息系统非空间信息系统专题地理专题地理信息系统信息系统地理信息系统地理信息系统非地理信息系统非地理信息系统管理信息系统管理信息系统综合地理综合地理信息系统信息系统CAD/CAM空间信息系统空间信息系统地籍地籍GIS交通交通GIS资源与环境资源与环境GIS规划与管理规划与管理GIS数据模型数据模型矢量矢量GIS栅格栅格GIS矢矢-栅栅GIS研究范围研究范

10、围全球全球GIS区域区域GIS研究内容研究内容2.3 2.3 地理信息系统的构成地理信息系统的构成 系 统 软 件 空 间 数 据系统硬件用户用户2.3.1 2.3.1 计算机硬件系统计算机硬件系统 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2.3.2 2.3.2 计算机软件系统计算机软件系统操作系统（系统调用、设备运行、网络等）系统库（编程语言、数学库等）标准软件（图形、数据库等）GIS基本功能软件G

11、IS应用软件用户界面GIS软件软件基础软件基础软件系统软件系统软件GIS2.3.3 2.3.3 系统开发、管理和使用人员系统开发、管理和使用人员 咨询管理信息管理数据整理2.3.4 2.3.4 空间数据空间数据 定位定位空间关系空间关系属性属性3 3 地理信息系统的功能概述地理信息系统的功能概述文件图表数据获取 原始数据存储检索空间查询空间分析数据编辑投影变换数据输出 制图、表格 交互展示 结构化数据空间数据库GISGIS的的基本功能基本功能 输入输入 查询查询 编辑编辑 分析分析 输出输出4 4 地理信息系统的研究内容地理信息系统的研究内容4.1 4.1 研究内容研究内容4.2 4.2 地理

12、信息系统相关学科地理信息系统相关学科4.1 4.1 研究内容研究内容 地理信息系统工具地理信息系统工具 应用方法应用方法 技术系统技术系统 基本理论基本理论 地理信息系统地理信息系统 用 户 界 面用 户 界 面空间数据管理空间数据管理 概念、定义、内涵概念、定义、内涵 理论体系构成、特点、功能、任务理论体系构成、特点、功能、任务 发展历史与发展方向发展历史与发展方向 硬件配置硬件配置 数据结构数据结构 地学专家系统地学专家系统 专题分析模型专题分析模型 输入、输出系统输入、输出系统 应用系统设计应用系统设计 数据采集与校验数据采集与校验 4.2 地理信息系统相关学科地理信息系统相关学科 地理

13、信息系统的发展，明显地体现出多学科交地理信息系统的发展，明显地体现出多学科交叉的特点，这些交叉的学科包括地理学、测量学、叉的特点，这些交叉的学科包括地理学、测量学、地图制图学、摄影测量与遥感学、计算机科学、数地图制图学、摄影测量与遥感学、计算机科学、数学、统计学以及一切与处理和分析空间数据有关的学、统计学以及一切与处理和分析空间数据有关的学科。学科。 目前数据库技术目前数据库技术(DBMS)(DBMS)、计算机辅助设计、计算机辅助设计（CADCAD）、计算机辅助制图）、计算机辅助制图(CAM)(CAM)和计算机图形学和计算机图形学(Computer Graphics)(Computer Gra

14、phics)软件包已被许多软件包已被许多GISGIS研究者所研究者所采用，但这些系统不是为地理意义而设计的，无法采用，但这些系统不是为地理意义而设计的，无法取代取代GISGIS的作用的作用. . 5 5 地理信息系统发展简史地理信息系统发展简史现代科学方法和现代高新技术的形成与应用为现代科学方法和现代高新技术的形成与应用为GISGIS的产生提供了先决条件，也预示信息时代的到来。的产生提供了先决条件，也预示信息时代的到来。 GIS在我国的发展在我国的发展 准备阶段准备阶段：19781978年到年到19801980年，进行舆论准备，正年，进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。

15、式提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。 起步阶段起步阶段：19811981年到年到 19851985年，理论探索和区域性年，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实验研究。并在此基础上制定国家地理信息系统规范。规范。 初步发展阶段初步发展阶段：19861986年到年到9090年代。地理信息系统年代。地理信息系统的研究被列入我国的研究被列入我国“七七 五五”攻关课题，并且作为攻关课题，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，并取得了重要进相结合，并取得了重要进 展和实际应用效益。展和实际应用效益。 快速发展阶段

16、快速发展阶段： 9090年代末到现在。理论日趋成熟，年代末到现在。理论日趋成熟，应用日益广泛，三维应用日益广泛，三维GISGIS、WEBGISWEBGIS走向应用，走向应用，GISGIS市场开始形成并形成了产业。市场开始形成并形成了产业。 图形与属性的结合图形与属性的结合 GISGIS与与RSRS结合结合 GISGIS、GPSGPS和和CCDCCD结合结合 GISGIS与专家系统结合与专家系统结合 设计方法学问题设计方法学问题 GISGIS功能问题功能问题 多媒体在多媒体在GISGIS中的引入问题中的引入问题 地理信息深加工问题地理信息深加工问题 可视化与虚拟现实问题可视化与虚拟现实问题需需求求解解决决发展热点发展热点面