地理信息系统概论

地理信息系统概论第1页，课件共38页，创作于2023年2月地理信息系统概述第一周GIS定义GIS的组成GIS的功能GIS与相关学科GIS与相关系统区别和联系GIS入门基本内容第2页，课件共38页，创作于2023年2月数据和信息(Data&Information)数据: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。

原始事实如：员工姓名，数据可以有数值、图形、声音、视觉数据等信息:是向人们或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。

以一定规则组织在一起的事实的集合。第3页，课件共38页，创作于2023年2月信息和数据的关系信息=数据+说明数据是信息的载体。第4页，课件共38页，创作于2023年2月信息系统信息系统是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。一个基于计算机的信息系统包括计算机硬件、软件、数据和用户四大要素。第5页，课件共38页，创作于2023年2月信息系统分类第6页，课件共38页，创作于2023年2月信息系统分类事务处理系统(TransactionProcessSystem,TPS)主要用以支持操作层人员的日常活动。它主要负责处理日常事务。管理信息系统(ManagementInformationSystem,MIS):需要包含组织中的事务处理系统，并提供了内部综合形式的数据，以及外部组织的一般范围和大范围的数据。决策支持系统(DecisionSupportSystem,DSS)是一组处理数据和进行推测的分析程序，用以支持管理者制定决策。人工智能和专家系统专家系统(ExpertSystem,ES)能模仿人工决策处理过程的基于计算机的信息系统。第7页，课件共38页，创作于2023年2月地理空间信息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。其最主要的特征：所有的信息都具有地理位置参照人类社会中70-80%的信息具有空间特性。第8页，课件共38页，创作于2023年2月地理信息系统地理信息系统(GeographicalInformationSystem,GIS)是一种决策支持系统，它具有信息系统的各种特点。地理信息系统与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的，地理位置及与该位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。在地理信息系统中，现实世界被表达成一系列的地理要素和地理现象，这些地理特征至少有空间位置参考信息和非位置信息两个组成部分。第9页，课件共38页，创作于2023年2月什么是地理信息系统?Burrough,1986：一套功能强大的工具，用于收集、储存、查询、转换、显示和分析来自现实世界的空间数据。Dueker,1989：由软硬件、数据、人员、及机构编制组成的，用来收集、储存、分析和发布关于地球信息的系统。Cowen,1988：在解决某一问题的环境中集成空间参考数据的决策支持系统。Marble,1990：计算机化的空间模型、数据库结构、空间分析的理论和方法研究。第10页，课件共38页，创作于2023年2月“盲人摸象式的”

GIS定义从学科的角度，GIS是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门新学科，具有独立的学科体系。从技术和应用的角度，GIS是解决空间问题的工具、方法和技术。从功能上，GIS具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能。从系统学的角度，GIS有其完备的结构和功能，是一个完整的系统。第11页，课件共38页，创作于2023年2月对GIS的总体理解GeographicInformationSystemScienceStudyService第12页，课件共38页，创作于2023年2月从一般用户角度看GIS用于空间数据分析处理的一组软件工具涵盖整个空间数据处理过程收集、输入、储存、查询、编辑、分析、显示、输出使用地球表面的显性位置来连接各个领域的多源数据旨在为与资源和环境有关的科学决策提供有效支持第13页，课件共38页，创作于2023年2月GIS的组成第14页，课件共38页，创作于2023年2月GIS的组成

系统

软件

系统硬件空间数据GIS用户第15页，课件共38页，创作于2023年2月GIS硬件配置：单机模式由基本外设、处理设备、输入/出设备构成适用于小型GIS建设数据传输与资源共享不方便第16页，课件共38页，创作于2023年2月GIS硬件配置：局域网模式部门或单位内部GIS建设专线连接资源共享较方便输出用户组1输入……GIS中央数据库与网管Intranet用户组n第17页，课件共38页，创作于2023年2月GIS硬件配置：广域网模式用户分布地域广泛，不适合专线连接公共通讯连接资源共享方便局部范围为局域网，通过若干通道与广域网连接输入GIS中央数据库（服务器）图象处理系统局域网用户组输出多媒体系统用户用户主干网Internet第18页，课件共38页，创作于2023年2月GIS软件配置操作系统（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GIS应用软件用户界面GIS软件基础软件系统软件GIS第19页，课件共38页，创作于2023年2月GIS软件功能块空间数据输入与转换空间数据库管理系统图形与属性数据编辑制图与输出空间查询与分析GIS第20页，课件共38页，创作于2023年2月GIS软件的功能第21页，课件共38页，创作于2023年2月GIS数据栅格结构矢量结构GIS的操作对象为空间数据空间数据特征：几何、属性、时间数据；空间数据组织：矢量结构、栅格结构；空间数据管理：几何数据：文件属性数据：关系数据库第22页，课件共38页，创作于2023年2月GIS组成中的“人”GIS咨询政策/机构管理信息管理数据整理用户第23页，课件共38页，创作于2023年2月GIS功能：基本功能位置（Locations）条件（Conditions）趋势（Trends）模式（Patterns）模型（Models）第24页，课件共38页，创作于2023年2月GIS能够回答的问题位置问题。即“在某个特定位置有什么”的问题。位置可以用多种方式描述，如名称，邮编，地理参照物等。条件问题。即“在哪里”的问题。这个问题与上述相反，并且需要依靠空间分析来回答。这个问题要求找到满足某个条件的地点。（比如要找到一块无林地，要求是面积为2000平方米，距离公路100米以内，土壤可以支撑建筑物）。趋势问题。即“自从……以来发生了哪些变化？”的问题。可以观察某地区地理现象（如土地利用）随时间的变化趋势。模式问题。即地理现象的聚集或排列规律问题。比如要确定核电站附近居民的癌症发病率是否比其它地区的居民的要高。模型问题。即“如果……，会发生什么？”的问题。例如如果一条新道路加入网络，或一种有毒物质渗漏至当地水源供应的地方时，会发生什么事情。回答这些问题需要有关地理学以及其它专业信息。第25页，课件共38页，创作于2023年2月GIS在公共经济与管理的应用环境公正和发展平权检测投资效益评估土地适宜性分析政策性投资区域选择房地产经营与管理税收政策制定与修改劳动与社会保障导向第26页，课件共38页，创作于2023年2月空间问题解决过程第27页，课件共38页，创作于2023年2月GIS基本内容美国地理信息与分析中心GIS教学大纲一、概论引言、硬/软件、栅格GIS、数据获取、空间数据性质、空间现象及关系、GIS功能、栅格/矢量数据模型对比与相关问题二、GIS技术问题坐标系统与地理编码、矢量数据结构与算法、栅格数据存储、关于地表的数据结构及其算法、客体与时间、数据库、误差模拟与不确定性、可视化技术三、GIS应用

GIS应用领域、决策支持、系统规划、系统实现、GIS发展趋势第28页，课件共38页，创作于2023年2月空间数据获取第29页，课件共38页，创作于2023年2月数据编辑与处理数据获取数据入库目的：保证数据入库时在内容上的完整性，逻辑上的一致性。方法：数据编辑与处理、错误修正：位置、图形和拓扑纠错数据格式转化：矢量—栅格转化，不同数据格式转化数据比例转化：平移、旋转、比例、纠正投影变换：地图投影方式选用数据概化：平滑、特征集结数据重构：几何形态变换（拼接、截取、压缩、结构）地理编码：对象的坐标化和拓扑结构建立第30页，课件共38页，创作于2023年2月数据组织与管理

数据的集成过程几何数据与属性数据组织

数据结构矢量结构、栅格结构、栅格/矢量结构决定着GIS的数据分析能力、效率和精度数据管理层次模型、网络模型、关系模型、混合管理模式第31页，课件共38页，创作于2023年2月检索与分析空间检索空间分析空间分析地形分析网络分析缓冲区分析几何量测地图分析叠置分析统计分析决策分析位置查询属性查询拓扑查询空间查询第32页，课件共38页，创作于2023年2月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、地形图第33页，课件共38页，创作于2023年2月GIS的相关学科地理学遥感制图学CAD与计算机图形学测量与摄影测量GIS第34页，课件共38页，创作于2023年2月GIS特征GIS与CAD、CAMGIS与管理信息系统（MIS）GIS与遥感图像处理系统（RS）GIS与全球定位系统（GPS）GIS与机助制图、地图数据库坐标参考系统处理图形、非图形数据；对空间对象的空间相关关系建立和处理

CAD不能建立地理坐标统和完成地理坐标变换；

CAD处理多为规则图形，而GIS为非几何图形；

CAD图形功能强而属性处理能力差，而GIS图形与属性的操作比较频繁，且专业化特征比较强；

GIS的数据量比CAD大得多，数据结构、数据类型复杂，数据之间联系紧密；

CAD不具备地理意义上的查询和分析能力。对属性数据进行管理和处理对图形数据进行存储GIS对图形和属性数据共同管理、分析和应用；

MIS一般只处理属性数据，对图形数据以文件形式进行管理，图形要素不能分解、查询，图形与数据之间没有联系；管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。为GIS的主要技术基础强调空间数据的处理、显示与表达几乎不具有空间分析能力

GIS包含数字制图系统的全部功能。地图数据库若空间分析能力较强，可升格为GIS，而GIS若空间分析能力较弱，则退化为地图自动化系统。遥感数据是GIS的重要信息源。经过遥感信息系统处理的遥感信息，或进入GIS作为制图的背景图象，或是与经过分类的信息协同GIS集成分析。遥感图象信息处理系统是专门用于对遥感数据进行处理的软件，主要强调对遥感数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取，具有较强