《GIS地理信息系统》第一章 概论.ppt

1、地理信息系统,Geographical Information System,主讲：李柳霞,邮箱：,Geographical Information System,地理信息系统,主要参考资料,教材 汤国安等，地理信息系统教程，高教出版社，2007 参考书 汤国安 地理信息系统（第二版），科学出版社，2013 龚健雅 地理信息系统基础，科学出版社，2001 乌伦等，地理信息系统-原理、方法与应用，北京大学出版社，2001 黄杏元等，地理信息系统概论(修订版），高等教育出版社，2001 陈健飞 等 译，地理信息系统导论，清华大学出版社， 2009 21世纪高等院校教材. 地理信息系统教学丛书（20

2、册），科学出版社，2006 ArcGIS地理信息系统基础与实训（第二版），清华大学出版社，2011 刘良明， ArcView基础教程，测绘出版社， 2001 余明，地理信息系统导论实验指导，清华大学出版社，2009,Geographical Information System,地理信息系统,相关期刊 地球信息科学、地理与地理信息科学、遥感学报、测绘学报、地理学报、遥感学报、测绘通报等相关期刊 相关网站,主要参考资料,1）精品课程网站 首都师范大学 广州大学 华东师范大学 南京农业大学 2）GIS论坛 地理信息系统论坛 GIS空间站 ,Geographical Information Syst

3、em,地理信息系统,教学内容与学时分配,课堂教学（36学时） 实验教学（18学时）,内容分八章，由课堂讲授、课堂讨论、上机实习和课程实习两大教学环节组成 ，总学时为54学时，具体安排如下：,考核：闭卷考试（平时40%+期末考试60%）,Geographical Information System,地理信息系统,基本要求,本课程旨在使学生掌握地理信息系统的基本原理、技术方法和实际应用，了解其主要应用领域和发展方向，以及GIS在本专业的应用和为将来的学习奠定基础。,Geographical Information System,地理信息系统,主要内容,空间数据查询与空间度量,6,第一章 概 论,

4、Geographical Information System,地理信息系统,第一章 概 论,当今信息技术突飞猛进，信息产业空前发展，信息资源爆炸式扩张，多尺度、多类型、多事态的地理信息是人类研究和解决资源、环境、人口、灾害、城市、建设等重大问题时所必须的重要信息资源。系统论、信息论、控制论、的形成，计算机技术、通信技术、遥感技术等空间技术、自动化技术的应用，为信息资源的科学管理展示了广阔的前景。地理信息系统顺时而生，它是地球系统科学与计算机科学技术、空间科学与技术等学科交叉形成的一个交叉学科、前沿学科、边缘学科、一个高新技术学科，是当前计算机应用领域与信息产业中最具活力，最具发展前景的学科。

5、,Geographical Information System,地理信息系统,2004年1月“NATURE”刊登了弗吉尼亚杰文（Virginia Gewin）的文章指出：美国劳动部从经济社会发展和就业的角度出发，在今年早些时候提出，地学技术（Geotechnology）（确切地说是地球空间技术-Geospatial Technology） 与纳米技术和生物技术一起成为当今最为重要的新兴和最具发展前景的三大技术领域。,NATURE|VOL 427 | 22 JANUARY 2004，376-377,国际上对地球空间技术的新认识,“Earlier this year, the US Depart

6、ment of Labor identified geotechnology as one of the three most important emerging and evolving fields, along with nanotechnology and biotechnology”.,Geographical Information System,地理信息系统,地理信息系统的基本特征 地理信息系统的内涵和外延 地理信息系统的结构和组成 地理信息系统的功能 地理信息系统的分类体系 地理信息系统的应用领域 地理信息系统的发展过程,第一章 概 论,本章概要阐述地理信息系统的基本概念，系

7、统结构，系统功能、类型，应用范畴，及其发展历程。 要求掌握：,Geographical Information System,地理信息系统,第一章 概 论,数据和信息 地理数据和地理信息 信息系统 地理信息系统,Geographical Information System,地理信息系统,数据与信息,数据,数据（Data）是人类在认识世界和改造世界过程中，定性或定量对事物和环境描述的直接或间接原始记录，是一种未加工的原始资料，是客观对象的表示。,Geographical Information System,地理信息系统,数据与信息,数据和信息都具有客观性、适用性、可传输性和共享性,Geogr

8、aphical Information System,地理信息系统,地理数据和地理信息,地理 数据,地理数据是各种地理特征和现象以他们之间关系的数字化表示。,地理数据和信息都具有空间上的分布性、数量上的海量性、载体的多样性和位置与属性的对应性等特征。,Geographical Information System,地理信息系统,地理数据与地理信息,地理 信息,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，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。,地理信息具有空间特征、时间特征、属性特征三大特征,Geographical Information System,

9、地理信息系统,信息系统,数据处理对象 空间信息系统、非空间信息系统,信息 系统,由计算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成，具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统。,应用层次 事务处理系统、管理信息系统、决策支持系统,信息系统的分类：,Geographical Information System,地理信息系统,地理信息系统,地理 信息 系统,地理信息系统是在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。,数据的空间定位特征 空间关系处理的复杂性 海量数据管理能力,特征：,Geographical I

10、nformation System,地理信息系统,第一章 概 论,Geographical Information System,地理信息系统,1.2.1 硬件设备,处理设备,工作站,服务器,Geographical Information System,地理信息系统,1.2.1 硬件设备,大幅面数字化仪,大幅面扫描仪,Geographical Information System,地理信息系统,1.2.1 硬件设备,GPS接收机,虚拟立体镜,Geographical Information System,地理信息系统,1.2.1 硬件设备,全站仪,A3彩色激打,大幅面绘图仪,Geograph

11、ical Information System,地理信息系统,1.2.2 软件系统,图1 GIS软件构成,图2 GIS平台软件功能模块,Geographical Information System,地理信息系统,GIS 软件,国产专业软件 MapGIS 中国地质大学开发SuperMap 中国科学院地理科学与资源研究所GeoWay 吉威数源信息工程有限公司EzGis 北京山海经纬信息技术有限公司GeoStar 武汉大学（武汉测绘科技大学）,Geographical Information System,地理信息系统,1.2.3 网 络,Extranet,GIS中网络的主要作用信息传输，由于GI

12、S数据的海量特征，对网络的要求也比较高。GIS中的网络形式一般有：局域网、广域网、无线网络等几种。,Geographical Information System,地理信息系统,1.2.4 空间数据,多媒体,地图,数字数据,遥感、航天影像数据,定位测量,统计数据,GIS 空间数据,Geographical Information System,地理信息系统,GIS 数据,Geographical Information System,地理信息系统,GIS 数据,Geographical Information System,地理信息系统,不同用途的GIS其地理空间数据的种类、精度都是不同的，但

13、基本上都包括3种互相联系的数据类型：,某个已知坐标系中的位置 实体间的空间关系 与几何位置无关的属性,1.2.4 空间数据,Geographical Information System,地理信息系统,1.2.5 人员,Geographical Information System,地理信息系统,第一章 概 论,数据采集功能 数据编辑与处理 数据存储、组织与管理功能 空间查询与空间分析功能 数据输出功能,Geographical Information System,地理信息系统,1、数据采集功能,Geographical Information System,地理信息系统,2、数据编辑与处理

14、,数据获取,数据入库,Geographical Information System,地理信息系统,2、数据编辑与处理,数据编辑矢量数据的编辑,“修改线属性”,逐级放大,Geographical Information System,地理信息系统,2、数据编辑与处理,数据编辑图层的编辑,Geographical Information System,地理信息系统,2、数据编辑与处理,矢量数据,栅格数据,数据处理数据的格式化,Geographical Information System,地理信息系统,2、数据编辑与处理,数据处理数据转换,空间数据在不同投影间的转换,Geographical I

15、nformation System,地理信息系统,3、数据存储、组织与管理,栅格数据,矢量数据,表格、多媒体数据,Geographical Information System,地理信息系统,4、空间查询与空间分析,如何制造呢？,空间数据（原料）,GIS空间查询与空间分析（工具）,Geographical Information System,地理信息系统,4、空间查询与空间分析,空间查询,Geographical Information System,地理信息系统,广州市海珠区,空间分析叠加分析,4、空间查询与空间分析,Geographical Information System,地理信息

16、系统,空间分析叠加分析,4、空间查询与空间分析,Geographical Information System,地理信息系统,4、空间查询与空间分析,城市环境评价,空间分析缓冲区分析,Geographical Information System,地理信息系统,4、空间查询与空间分析,空间分析网络分析,Geographical Information System,地理信息系统,4、空间查询与空间分析,航道淤积, 挖槽方案比较?,地形信息,空间检索,空间分析地形分析,Geographical Information System,地理信息系统,5、数据输出功能,专题图,影像图,Geograph

17、ical Information System,地理信息系统,数据输出功能 可视化功能,5、数据输出功能,Geographical Information System,地理信息系统,GIS基本功能的实现过程,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,Geographical Information System,地理信息系统,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

18、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 某地区随时间的变化。 格局问题 这个问题较为复杂。比如要确定核电站附近的居民，其死 亡是否主要由癌症所致。 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 及其他的信息。,Geographical Information System,地理信息系统,第一章 概

19、论,2DGIS,GIS类型,TGIS,3DGIS,按数据结构划分,矢量GIS,栅格GIS,矢-栅GIS,按软件开发模式 与支持环境划分,GIS模块,集成式GIS,按数据维数划分,模块GIS,核心式GIS,组件式GIS 和WebGIS,互操作GIS,按功能划分,应用功能,软件功能,工具型,应用型,大众型,专业GIS,桌面GIS,手持GIS,组件GIS,GIS浏览器,Geographical Information System,地理信息系统,第一章 概 论,生态学,测绘科学与技术,地球系统科学,计算机科学与技术,GIS,公共管理,交通,水文学,旅游学,环境学,社会学,数学,土壤学,林业,经济学,

20、.,Geographical Information System,地理信息系统,GIS与其他信息系统的区别,1.GIS与机助制图系统(CAM)的区别与联系,机助制图是地理信息系统的主要技术基础 机助制图的功能主要强调空间数据的处理、显示与表达 两者的主要区别在于空间分析方面。GIS不仅包含机助制图系统的所有功能，还具有丰富的空间分析功能,Geographical Information System,地理信息系统,GIS与其他信息系统的区别,2. GIS与数据库管理系统的区别与联系,数据库管理系统是一般事务管理系统和地理信息系统中属性数据管理的基础软件 目前有些商用关系数据库管理系统在向空间

21、数据管理方面扩展 二者的区别在于地理信息系统除具有功能强大的空间数据的管理功能之外，还具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能,Geographical Information System,地理信息系统,GIS与其他信息系统的区别,3. GIS与计算机辅助设计（CAD）的区别与联系,二者的共同点：都有坐标参考，都能描述和处理图形数据及其空间关系，也能处理非图形属性数据 二者的主要区别：CAD处理的多为规则几何图形及其组合，图形功能极强，属性功能相对较弱 GIS处理的多为地理空间的自然目标和人工目标，图形关系复杂，需要有丰富的符号库和属性库，GIS需要有较强的空间分析功能，图形和属

22、性的相互操作十分频繁，且多具有专业化的特征 CAD一般仅在单幅图上操作，海量数据的图库管理的能力比GIS要弱,Geographical Information System,地理信息系统,GIS与其他信息系统的区别,4. GIS与遥感图像处理系统的区别与联系,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系统作为制图的背景图象，或是与经过分类的信息协同GIS与遥感的集成分析。 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，具有较强的制图功能，可设计丰富的符号和注记，虽有空间叠置分析空能，但由于缺少实体空

23、间关系的描述，难以进行空间实体的空间关系查询、属性查询及网络分析等。 遥感图像处理系统不能看作GIS,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,GIS,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,资源管理 城市土地利用信息系统,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,资源管理 城市土地利用变更调查,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,矿山虚拟剖面图,资

24、源管理 矿产资源管理,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,灾害监测 洪水淹没区域预测,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,灾害监测 5.12 汶川地震（国家测绘局发布地图）,茂县震前震后影像图,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,灾害监测 5.12 汶川地震（国家测绘局发布地图）,茂县行政区划图和遥感影像图,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS

25、应用范畴,灾害监测 5.12 汶川地震（中国地震局专题图）,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,灾害监测 5.12 汶川地震（中国地震局专题图）,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,灾害监测 5.12 汶川地震（Google网络地图）,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,灾害监测 5.12 汶川地震（Google网络地图）,Geographical Information System,地理信息系统

26、,1.6 GIS应用范畴,环境保护,Geographical Information System,地理信息系统,地下水污染脆弱性评价,1.6 GIS应用范畴,Geographical Information System,地理信息系统,精准农业,车载导航,1.6 GIS应用范畴,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,Copyright The McGraw Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.,精准农业农田作业系统,Geogra

27、phical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,农作物估产,地形估计,肥料用量估计,精细农业 农作物估产,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,盐度分布,温度分布,海底地貌,渔捞数据,精细农业 渔业,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,资源管理 电信资源管理,Geographical Information System,地理信息系统,香港运输署 TIS System,1.6 GIS应用范畴,Geographical Inf

28、ormation System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,交通运输 铁路地理信息系统,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,交通运输,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,交通运输 北京市车辆智能导航系统数字地图,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,国防军事 作战指挥,Geographical Information System,地理信息系统,灾 害 事 故 应 急 指 挥 中 心,1.6

29、 GIS应用范畴,国防军事 反恐：纽约911,Geographical Information System,地理信息系统,没有受到影响的,须要清理,已受破坏但还稳定的,受较大的破坏,已受破坏的,有倒塌危险,地图制作,纽约 (911),1.6 GIS应用范畴,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,属性查询,查询,专题图,作战指挥,地图切换,公安、急救 公安警用地理信息系统,Geographical Information System,地理信息系统,82,入室行窃热点分布,凶杀案分布,1.6 GIS应用范畴,Geographica

30、l Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,医疗、卫生 医疗机构信息查询,Geographical Information System,地理信息系统,84,医疗、卫生 SARS Web Site,1.6 GIS应用范畴,Geographical Information System,地理信息系统,Macau GIS,.mo/website/macau/macao1.htm,1.6 GIS应用范畴,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,Geographical

31、Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,广州大学城空间查询系统（主界面）,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,生成缓冲区 最短路径分析 图层控制,图文查询 定位查询 关键字查询,广州大学城空间查询系统（主要功能）,Geographical Information System,地理信息系统,城市实体,数字城市概念模型,1.6 GIS应用范畴,Geographical Information System,地理信息系统,Copyright The McGraw Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.,eCity Software / Paris / Hotels,Geographical Information System,地理信息系统,1.6 GIS应用范畴,没有蓄水时的库区景观,库区虚拟现实模型,Geographical