地理信息系统原理及应用课件

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：8249032E-mail: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根本理论、知识和技能，了解地理信息系统的主要应用领域和开展方向；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开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开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〞航天员平安返回地面,成功地建立了“搜索求援辅助决策系统〞效劳。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平安脱险、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奉献。在北京奥运会保障工作中,GIS技术也广泛效劳于奥运赛事〔INFO2021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开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开展势头迅速专业要求提供数据数据处理测绘地理信息系统参考资料核心教材：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，地理信息系统根底，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/:///:///:///论坛论坛论坛第一章导论

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如何实现GIS如何开展GIS实践第一章导论地理信息系统根本概念GIS的根本构成GIS的功能简介GIS的开展概况GIS与其它系统的区别学习目标：了解地理信息系统的开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、地理信息系统开展趋势重点：地理信息系统的根本概念及组成地理信息系统开展趋势发生了火灾，119怎么到达出事点？第一章导论地理信息系统根本概念GIS的根本构成GIS的功能简介GIS的开展概况GIS与其它系统的区别一、数据与信息数据：是通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。它包括数字、文字、符号、图像和声音等。§1-1地理信息系统根本概念1、2你好地理信息系统根本概念信息：是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、现象等的内容、数量或特征，以便向人们提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、管理和决策的依据。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根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。地理信息系统根本概念数据解释信息+=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。地理信息系统根本概念二、地理信息与地理信息系统地理信息：是指表征与地理环境固有要素有关的物质的数量、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。地理信息系统根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根本概念地理信息系统的全称北美、欧洲：GeographicalInformationSystem加拿大：Geomatigue中国：ResourceandEnvironmentalInformationSystem技术内涵：Geo-relationalInformationSystem信息科学：SpatialInformationSystem应用类型：NaturalResourcesInformationSystem

LandInformationSystem

TransportationGeographicalInformationSystem地学应用：GeoScience专业杂志：GeographicalInformationScience(英国)

Geo-InformationSystem（德国）地理信息系统根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〕地理信息系统根本概念说明：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〕数据地理信息信息解释地理系统地理信息系统GIS的分类体系信息系统非空间信息系统专题GIS地理信息系统非地理信息系统管理信息系统综合GISCAD/CAM空间信息系统地籍GIS交通GIS资源与环境GIS规划与管理GIS数据模型矢量GIS栅格GIS矢-栅GIS研究范围全球GIS区域GIS研究内容国家GIS第一章导论地理信息系统根本概念GIS的根本构成GIS的功能简介GIS的开展概况GIS与其它系统的区别§1-2GIS的根本构成

系统硬件系统软件空间数据应用人员应用模型应用模型硬件系统软件系统GIS用户GUI空间数据DBMS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、鼠标处理设备工作站服务器硬盘阵列存储设备活动硬盘光盘机磁带机输出设备绘图仪显示器打印机GIS的根本构成-硬件数字化仪扫描仪数字摄影测量工作站全站仪GIS的根本构成-软件操作系统（系统调用、设备运行、网络等）系统库（编程语言、数学库等）数据库系统软件GIS基础软件平台GIS应用软件用户界面功能软件基础支撑软件操作系统软件GISGIS功能软件GIS根底软件平台：ArcGIS、MapInfo、MapGis、SuperMap、GeoStar等GIS应用软件：土地信息系统、交通地理信息系统根底支撑软件系统库软件数据库软件操作系统软件GIS的根本构成-软件GIS功能软件GIS根底软件平台：ArcGIS、MapInfo、MapGis、SuperMap、GeoStar等GIS应用软件：土地信息系统、交通地理信息系统根底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的根本构成-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。栅格结构矢量结构定位拓扑关系属性GIS的根本构成-空间数据GIS的根本构成-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求解问题的根本流程→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空间操作工程和空间分析方法→模型运行结构验证、修改和输出GIS的根本构成-应用模型第一章导论地理信息系统根本概念GIS的根本构成GIS的功能简介GIS的开展概况GIS与其它系统的区别数据处理和变换数据采集与编辑数据存储与管理数据显示与输出空间查询和分析基本功能§1-3

GIS的功能简介GIS基本功能——数据采集与编辑GISData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——数据处理和变换数据变换：指对数据从一种数学状态转换为另一种数学状态，如投影变换、比例尺缩放、误差校正等

GIS基本功能——数据处理和变换数据重构：指对数据从一种几何形态转换为另一种几何形态，如数据拼接、数据压缩、结构转换等GIS基本功能——数据处理和变换数据抽取：指对数据从全集合到子集的条件提取，如类型选择、窗口提取、布尔提取和空间内插等。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。123ABCA1A2A3B1B2C1超市的位置居民区〔有〕购置力交通线〔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——空间查询和分析事发点医院解决路径分析和资源优化配置的问题

GIS基本功能——数据显示与输出文档山东.mxdGISData纸图影像山东.jpg数字地图资源管理、区域规划、灾害监测、作战指挥、城市根底设施管理、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的最根本的职能。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给的最正确路线，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：根底制图、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——城市根底设施管理城市根底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根本概念GIS的根本构成GIS的功能简介GIS的开展概况GIS与其它系统的区别§1-4GIS的开展概况开展概况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〔稳固开展阶段〕：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兴旺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：计算机开展到第三代，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、图象卡的开展，增强了人机对话和高质量图形的显示。〔3〕80年代〔茁壮开展阶段〕：注重空间决策支持分析微机性能价格比下降，网络建立，GIS软件开展，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两个开展方向：一是向高度综合、工作范围广、覆盖地域宽的方向开展，地理信息系统开始解决全球性问题；另一个开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：微机获得很大开展，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〔社会效劳〕：注重GIS社会应用与效劳，GIS技术迅猛开展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开展给GIS提供了强大的开展空间，GIS以不可阻挡的趋势向前开展。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、开展国产GIS、数字国土、数字中国、数字山东、数字城市GIS开展态势：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群众化全球化虚拟GIS系统专门化智能化GIS学科“树〞：“树根〞表示GIS的技术根底，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