地理信息基础知识

地理信息系统基础知识讲座演讲人：杨昀.+目录1基本概念2GIS内容解析3GIS产品分类4GIS框架与功能5GIS应用6GIS常用软件.-基本概念01.01基本概念3S基本概念"3S"是遥感RS、全球定位系统GPS

和地理信息系统GIS的简称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通信技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术的总称。RS基本概念“遥感”，指地球上的每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量。不同物体的电磁波特性是不同的，其中的一种形式-电磁波，早已经被人们所认识和利用。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。GPS基本概念全球定位系统是利用人造地球卫星进行点位测量导航技术的一种。由美国军方组织研制建立，由处于2万公里高度的6个轨道平面中的24颗卫星组成。此系统用于在任何时间，向地球上任何地方的用户提供高精度的位置、速度、时间信息，或给用户提供其邻近者的这种信息。GIS基本概念地理信息系统就是一个专门管理地理信息的计算机软件系统，它不但能分门别类、分级分层的去管理上述信息；而且还能将它们进行各种组合、分析、再组合、再分析等；还能查询、检索、修改、输出、更新等。地理信息系统还有一个特殊的"可视化"功能，就是通过计算机屏幕把所有的信息逼真地再现到地图或遥感像片上，成为信息可视化工具，清晰直观的表现出信息的规律和分析结果，同时还能动态的在屏幕上监督"信息"的变化。总之，地理信息系统，您可以通俗的理解为信息的"大管家"。整个地理信息系统由计算机、地理信息系统软件、空间数据库、分析应用模型和图形用户界面及系统人员组成。.GIS内容解析02.内02GIS内容解析1、GIS的组成2、GIS的原则4、地理信息与地理数据3、GIS的特点.02-1GIS的组成1235人员，是GIS中最重要的组成部分。包括开发人员、操作人员、输入人员等。数据，精确的可用的数据可以影响到查询和分析的结果。硬件，硬件的性能影响到软件对数据的处理速度，使用是否方便及可能的输出方式。软件，不仅包含GIS软件，还包括各种数据库，绘图、统计、影像处理及其它程序。4过程，GIS要求明确定义，一致的方法来生成正确的可验证的结果。计算机硬件、软件、数据和用户是信息系统的四大要素。其中，计算机硬件包括各类计算机处理及终端设备；软件是支持数据信息的采集、存贮加工、再现和回答用户问题的计算机程序系统；数据则是系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础；用户是信息系统所服务的对象。.02-2GIS的原则地理信息有多种来源和不同特点，地理信息系统要具有对各种信息处理的功能。从野外调查、地图、遥感、环境监测和社会经济统计多种途径获取地理信息，由信息的采集机构或器件采集并转换成计算机系统组织的数据。这些数据根据数据库组织原理和技术，组织成地理数据库。地理数据库是系统的核心部分。库中各种地理数据通常以多边形（矢量）方式和网格（光栅）方式进行组织。多边形作为区域的基本单元可以是某一级行政、经济区划单位，或某一地理要素的类型轮廓，它是由地理要素的专题信息（如类型代码）和几何信息（多边形边界的x、у坐标值及其拓扑信息）构成（见多边形数据系统）。网格方式对某一区域按地理坐标或平面坐标建立规则的网格，并对每个网格单元按行、列顺序赋于不同地理要素代码，构成矩阵数据格式（见网格数据系统）。为了实现数据资源的共享和互换，地理数据库必须做到数据规范化和标准化，并有效地对各种地理数据文件进行管理，实现对数据的监控、维护、更新、修改和检索。地理数据通过软件的处理，进行分析计算，并加以显示。显示的方式有地理图、统计表和其他形式。.02-3GIS的特点1234公共的地理定位基础；具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；系统以分析模型驱动，具有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息；以地理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统。.02-4地理信息与地理数据信息与数据的区别信息与数据的联系信息的含义地理数据狭义信息论将信息定义为“两次不定性之差”，即指人们获得信息前后对事物认识的差别；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，是主体与客体之间的一切有用的消息或知识。信息与数据既有区别，又有联系。数据是定性、定量描述某一目标的原始资料，包括文字、数字、符号、语言、图像、影像等，它具有可识别性、可存储性、可扩充性、可压缩性、可传递性及可转换性等特点。。信息与数据是不可分离的，信息来源于数据，数据是信息的载体。数据是客观对象的表示，而信息则是数据中包含的意义，是数据的内容和解释。对数据进行处理（运算、排序、编码、分类、增强等）就是为了得到数据中包含的信息。数据包含原始事实，信息是数据处理的结果，是把数据处理成有意义的和有用的形式。地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，是指表征地理环境中要素的数量、质量、分布特征及其规律的数字、文字、图像等的总和。地理数据主要包括空间位置数据、属性特征数据及时域（时刻或时段）特征数据三个部分。.GIS的框架与功能03.03GIS的框架与功能01空间数据获取与处理02空间数据管理空间分析数字地形模型(DTM)与地形分析空间建模与空间决策支持空间数据表现与地图制度地图数字化：概述－地图数据类型－数字化仪数字化－扫描矢量化及常用算法；空间数据录入后处理：坐标变化－图形拼结－拓扑生成。03040506空间数据库；栅格数据及其编码；矢量数据结构及其编码；矢量与栅格结构的比较与转换算法；空间索引机制；空间信息查询：基于属性特征的查询－基于空间关系和属性特征的查询（SQL）－空间扩展sql查询语言（GSQL）。空间查询与量算；空间变换；再分类；缓冲区分析；叠加分析；网络分析；空间插值；空间统计分类分析DTM数字地面模型，DEM数字高程模型是DTM的一种，dem是高程数据，dtm不一定表示高程，可以表示浓度等。数据仓库与空间数据挖掘：数据仓库－数据挖掘－空间数据挖掘；空间相互作用与位置（分配模型）：空间优化模型的定义与分类－静态离散空间优化模型的数学表达（线性规划）。地理信息系统数据表现与地图学：数学法则－符号－制图综合；地图的符号；专题信息表现：分类与内容－表现方法－表现手段；专题地图设计：图幅基本轮廓设计－区域范围的确定－专题地图数学基础的设计－图面设计；制图综合：概念－影响因素－基本方法；地理信息的可视化：基本概念－地学可视化类型－虚拟地理环境。.GIS的产品分类04.

04GIS的产品分类标题标题按功能按内容1、专题地理信息系统(ThematicGIS)2、区域地理信息系统(RegionalGIS)3、地理信息系统工具(GISTools)1、城市信息系统2、自然资源查询信息系统3、规划与评估信息系统4、土地管理信息系统等地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）是一种专门用于采集、存储、管理、分析和表达空间数据的信息系统，它既是表达、模拟现实空间世界和进行空间数据处理分析的“工具”，也可看作是人们用于解决空间问题的“资源”，同时还是一门关于空间信息处理分析的“科学技术”。.GIS应用05.

05GIS应用3S集成技术1、GIS/RS的集成及具体技术；2、GIS/GPS的集成及具体技术；3、GIS/RS/GPS的集成。网络地理信息系统1、分布式地理信息系统：分布式系统和C/S模型－网络地理信息系统的组合方式－网络地理信息系统的概念设计；2、WebGIS：简介与实现技术。地理信息系统应用实例1、城市规划、建设管理；2、农业气候区划；3、大气污染监测管理；4、道路交通管理；5、地震灾害和损失估算；6、地貌研究；7、医疗卫生；8、军事应用。地理信息系统应用项目组织与管理应用项目策略规划；应用项目合同；应用项目软硬件规划；子项目划分与管理；项目预算；人员管理；开发与数据管理；项目控制与评估；软件研制与开发质量管理：ISO9000－CMM模型。.05-1二维矢量地图二维矢量地图（VectorData）是指在计算机内以数字方式存贮的地图数据，由多个图层叠加组成，包含点、线、面三类图形信息，包含地理坐标系，有准确的经纬度信息，可以任意放大、缩小、移动查看，外业人员适用GPS数据采集器进行信息采集后制作。基于国际通用WGS-84坐标制作，能够与其他地图和系统无缝对接。输出格式支持MapInfoTAB、ESRISHP等通过格式。制作成本低，外业采集速度快。.05-22.5维仿真地图2.5维仿真地图是基于卫星地图作为定位基础，勾画出需要建设城市三维地图的地表范围和划分道路、河道、山体等地形地貌，依照外业实地采集的照片数据，通过3DSMax软件进行建模，之后从东南往西北45度固定俯视角度进行渲染输出高清图片格式，仿真度达到90%以上。基于国际通用WGS-84坐标制作，能够与其他地图和系统无缝对接。能渲染出不同视觉角度的三维地图，能实现多角度切换。制作成本低于真正的三维地图，高于二维地图。.05-3三维仿真地图三维仿真地图是指按照城市的地形图、卫星图或航拍图，通过采集建筑外观及构造资料，并结合建筑高度，利用三维建模软件制作的模型数据，在尺寸、材质上都严格按照地形图及实际采集资料进行制作，所制作完成的模型数据与现实的物体几乎一致，仿真度达到95%以上。基于国际通用WGS-84坐标制作，能够与其他地图和系统无缝对接。与现实环境几乎一致，能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击。支持数据分析，已广泛应用于数字城市、城市规划等行业。.05-4实景地图实景地图又称街景地图，以实地拍摄照片数据为基础，结合图片视角整合技术，以第一人称视角720度无缝旋转浏览，带给人身临其境的感觉，还可以通过浏览器清晰细致的查看实地景象。基于国际通用WGS-84坐标制作，能够与其他地图和系统无缝对接。任意点击某一处实景，可以放大查看该范围的高清内容。.05-5卫星影像图WorldView、QuickBird、IKONOS等卫星影像数据。卫星遥感影像主要应用于土地利用变更调查、突发事件应急调度、海洋资源与环境监测等。基于国际通用WGS-84坐标制作，能够与其他地图和系统无缝对接。可看到随时间变化景物的变化、实际效果等。能够看到地形的起伏变化，比二维地图更加直观。.05-6无人机航拍图无人机航拍图是以无人机作为遥感平台，在近地点的稳定高度拍摄地面各种目标所获得的图像。航拍图主要应用关于小面积测绘，应急、抗灾，精度高,避免了常规调查的盲目性和不必要的无效工作。基于国际通用WGS-84坐标制作，能够与其他地图和系统无缝对接。比例尺较大，分辨率较高，清晰度高。一般分辨率可从0.04米—1米之间。.05-7专题地图专题地图着重表示社会经济现象的地图，由两部分构成：①专题数据，如人口、GDP等；②地理基础，用以标明专题要素空间位置与地理背景的普通地图内容，主要有经纬网、水系、境界、居民地