GIS概論非地信專業(yè)

1、地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng) （GIS）概論概論 地理科學(xué)學(xué)院地理科學(xué)學(xué)院 2010.82010.8 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論 前言前言 為什么要學(xué)“地理信息系統(tǒng)概論”這門課？ 怎樣去學(xué)“地理信息系統(tǒng)概論”這門課？ 在“地理信息系統(tǒng)概論”這門課中，我們 將學(xué)到什么？ 這是一門什么性質(zhì)的課？ 基礎(chǔ)素質(zhì)教育課 基礎(chǔ)理論課 專業(yè)理論課 基本技能課 主要參考教材及相關(guān)網(wǎng)站：主要參考教材及相關(guān)網(wǎng)站： 地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論，陳述彭，魯學(xué)軍，周成虎 等編著，北京：科學(xué)出版社，等編著，北京：科學(xué)出版社， 19991999 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論，黃杏元，馬勁松，湯勤等編著，北京：高等

2、教育出版編著，北京：高等教育出版 社，社，19991999 地理信息系統(tǒng)原理和方法，邊馥苓主編，北京：主編，北京：測(cè)繪出版社 實(shí)用地理信息系統(tǒng) ，陳俊，宮鵬主編，北京：主編，北京：科學(xué)出版社 地理信息系統(tǒng)-原理、方法和應(yīng)用，鄔倫等，科學(xué)出版社，20012001年 地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)，龔建雅，科學(xué)出版社，2001 土地信息系統(tǒng)，朱德海等，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2001年 y 地理信息系統(tǒng)實(shí)習(xí)教程，張超等，高等 教育出版社 相關(guān)網(wǎng)站：； 水木清華數(shù)字地球板； ； ESRI公司 國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心； 中科院地理所GIS國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 （）； 第一章 緒論 地理信息系統(tǒng)的概念 地理信息系統(tǒng)的組成 地理信

3、息系統(tǒng)的功能 地理信息系統(tǒng)的與相關(guān)學(xué)科 地理信息系統(tǒng)的歷史與發(fā)展趨勢(shì) 第一節(jié) GIS的概念 信息（Information）：用數(shù)字、文字、符號(hào)、語(yǔ)言、圖形、影像、聲音等來(lái)表示事件、事物、現(xiàn)象等的 內(nèi)容、數(shù)量或特征。 數(shù)據(jù)（Data）：一種未經(jīng)加工的原始資料。 信息系統(tǒng)（Information System）：能對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、加工和再現(xiàn)， 并能回答用戶一 系列問題的系統(tǒng)稱為信息系統(tǒng)。 第一節(jié) GIS的概念 地理數(shù)據(jù)（Geography Data）：是與地理環(huán)境要素有關(guān)物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律等的 數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。 地理信息（Geography Info

4、rmation）:是有關(guān)地理實(shí)體的性質(zhì)、特征和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的表征和一切有用的 知識(shí)，它是對(duì)表達(dá)地理特征與地理現(xiàn)象之間關(guān)系的地理數(shù)據(jù)的解釋。 GIS- Geographical Information System 地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）：地理信息系 統(tǒng)是一種兼容、存儲(chǔ)、管理、分析、顯示與應(yīng)用地理信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是分析和處理海量數(shù)據(jù)的通用技 術(shù)。 第一節(jié) GIS的概念 從四個(gè)方面理解GIS的概念： GIS的物理外殼是計(jì)算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng) GIS的操作對(duì)象是空間數(shù)據(jù) GIS的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于它的空間分析能力 GIS與地理學(xué)、測(cè)繪學(xué)聯(lián)系緊密 第一節(jié) GIS

5、的概念 空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù) 空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的綜合體 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：硬件、 軟件 地理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：地理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)： 屬性數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形數(shù) 據(jù)庫(kù) 用戶：用戶：系統(tǒng)的使用 管理和維護(hù)人員 第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的組成 系 統(tǒng) 軟 件 系 統(tǒng) 硬 件 空間 數(shù)據(jù) 用戶 硬件基本配置 輸入設(shè)備 專用設(shè)備 常規(guī)設(shè)備 GPS 全數(shù)字?jǐn)z影 測(cè)量工作站 解析和數(shù)字 攝影測(cè)量?jī)x器 遙感與遙感 圖象處理系統(tǒng) 全站儀 掃描儀 數(shù)字化儀 鍵盤、鼠標(biāo) 處理設(shè)備 工作站服務(wù)器 硬盤陣列 存儲(chǔ)設(shè)備 活動(dòng)硬盤光盤機(jī)磁帶機(jī) 輸出設(shè)備 繪圖儀 終端 打印機(jī) 第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的組成 軟件結(jié)構(gòu) 操作系統(tǒng) （系統(tǒng)調(diào)用、設(shè)備運(yùn)

6、行、網(wǎng)絡(luò)等） 系統(tǒng)庫(kù) （編程語(yǔ)言、數(shù)學(xué)庫(kù)等） 標(biāo)準(zhǔn)軟件 （圖形、數(shù)據(jù)庫(kù)等） GIS基本功能軟件 GIS應(yīng)用軟件 用戶界面 GIS軟件 基礎(chǔ)軟件 系統(tǒng)軟件 GIS 第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的組成 軟件GIS軟件 空間數(shù)據(jù)輸入 與轉(zhuǎn)換 空間數(shù)據(jù)庫(kù) 管理系統(tǒng) 圖形與屬性 數(shù)據(jù)編輯 制圖 與輸出 空間查詢 與分析 GIS 第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的組成 GIS軟件類型 0專業(yè)GIS（Professional GIS） 0桌面GIS（Desktop GIS） 0手持GIS（Hand-Held GIS） 0組件GIS（Component GIS） 0GIS Viewer 0網(wǎng)絡(luò)GIS（Internet GIS）

7、0其它（基于CAD的GIS） 第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的組成 第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的組成 主要GIS軟件 空間數(shù)據(jù) GIS的操作對(duì)象為空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù) 空間數(shù)據(jù)特征：幾何、屬 性、時(shí)間數(shù)據(jù)； 空間數(shù)據(jù)組織：矢量結(jié)構(gòu)、 柵格結(jié)構(gòu)； 空間數(shù)據(jù)管理： 幾何數(shù)據(jù)：文件 屬性數(shù)據(jù)：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù) 第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的組成 柵格結(jié)構(gòu) 矢量結(jié)構(gòu) 用戶 咨 詢 管 理 信息管 理 數(shù)據(jù)整 理 GIS的開發(fā)是以人為本的 系統(tǒng)工程。 業(yè)務(wù)素質(zhì)與專業(yè)知識(shí)是 GIS工程及應(yīng)用成功的關(guān) 鍵。 不但對(duì)GIS的技術(shù)和功能 有足夠的了解，而且要具 備組織管理管理的能力。 技術(shù)培訓(xùn)、硬件維護(hù)與更 新、系統(tǒng)升級(jí)、數(shù)據(jù)更新、 文檔管理、

8、數(shù)據(jù)共享建設(shè) 等。 第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的組成 第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本功能 地理信息系統(tǒng)能夠解決的 主要問題？ 某個(gè)特定位某個(gè)特定位 置有什么？置有什么？ 幾何查屬性幾何查屬性 例：國(guó)家屬例：國(guó)家屬 性查詢性查詢 位置（Locations） 條件（Conditions） 滿足給定條件的滿足給定條件的 地理對(duì)象分布地理對(duì)象分布 屬性查位置屬性查位置 例：客戶分布例：客戶分布 趨勢(shì)（Trends） 地理對(duì)象隨時(shí)間的地理對(duì)象隨時(shí)間的 變化變化 例：人口變化趨勢(shì)例：人口變化趨勢(shì) 模式（Patterns） 空間對(duì)象的分布空間對(duì)象的分布 模式問題模式問題 揭示空間對(duì)象的揭示空間對(duì)象的 空間關(guān)系空間關(guān)系

9、 例：商業(yè)服務(wù)競(jìng)例：商業(yè)服務(wù)競(jìng) 爭(zhēng)爭(zhēng) 模型（Models） 解決問題方案解決問題方案 基于模型基于模型 例：公園選址例：公園選址 （1）數(shù)據(jù)采集、檢驗(yàn)與編輯功能 （2）查詢、檢索、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算功能 （4）空間分析功能 （5）顯示（地圖輸出）功能 （3）數(shù)據(jù)的處理和組織 第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本功能 基本功能的實(shí)現(xiàn) 文件圖表數(shù)據(jù)獲取 原始數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)檢索 空間查詢 空間分析 數(shù)據(jù)編輯 投影變換 數(shù)據(jù)輸出 制圖、表格 交互展示 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù) 空間 數(shù)據(jù)庫(kù) 第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本功能 數(shù)據(jù)的獲取 第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本功能 數(shù)據(jù)的編輯變換與處理 目的：保證數(shù)據(jù)在入庫(kù)時(shí)在內(nèi)容上的完整性， 邏 輯上

10、的一致性。 方法：數(shù)據(jù)編輯與處理、錯(cuò)誤修正： 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化：矢量、柵個(gè)格轉(zhuǎn)化，不同數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化； 數(shù)據(jù)比例轉(zhuǎn)化：平移、旋轉(zhuǎn)、比例、糾正 投影變換：投影方式 數(shù)據(jù)概化：平滑、特征集結(jié) 數(shù)據(jù)重構(gòu)：幾何形態(tài)變換（拼接、截取、壓縮、結(jié)構(gòu)） 地理編碼：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)入庫(kù)數(shù)據(jù)獲取 第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本功能 數(shù)據(jù)組織與管理 數(shù)據(jù)的集成過程 幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)組織 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 矢量結(jié)構(gòu)、柵格結(jié)構(gòu)。 數(shù)據(jù)管理： 層次模型、網(wǎng)絡(luò)模型、關(guān)系模型 混合管理模式 第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本功能 空間檢索 空間分析 空間分析 地形分析 網(wǎng)絡(luò)分析 緩沖區(qū)分析 幾何量測(cè) 地圖分析 疊置分析 統(tǒng)計(jì)分析 決策分析 位置查詢

11、屬性查詢 拓?fù)洳樵?空間查詢 檢索與分析 第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本功能 合并分析 Generate new areas from counties using common attribute values for districts Sum Population from Counties onto District features 第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本功能 疊加分析 第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本功能 緩沖區(qū)分析 支持點(diǎn)、線、面的緩 沖區(qū)分析 提供單面緩沖和雙面 緩沖生成 第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本功能 統(tǒng) 計(jì) 分 析 第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本功能 路徑分析路徑分析 第三節(jié) 地理信

12、息系統(tǒng)的基本功能 動(dòng)態(tài)分段動(dòng)態(tài)分段 第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本功能 三維立體 步驟: 裝配數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換到柵格 分析 顯示結(jié)果 第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本功能 數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出 數(shù)據(jù)交換 統(tǒng)計(jì)表格 制圖：專題地圖、影象地圖、 統(tǒng)計(jì)地圖、地形圖 第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本功能 二次開發(fā) GIS的空間分析技術(shù)與手段是有限的，而 實(shí)際應(yīng)用模型是無(wú)可枚舉的，任何GIS都 應(yīng)提供二次開發(fā)工具。 定制菜單、程序與可視化界面等 GIS二次開發(fā)環(huán)境： 專用工具：如Arc/Info的AML語(yǔ)言； 通用語(yǔ)言：如VC+、VB、Delphi等 組件開發(fā)：如MapInfo的MapX； 第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本功能 地理學(xué)

13、 遙感 制圖學(xué) CAD與 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 測(cè)量與攝影測(cè)量 第四節(jié) 地理信息系統(tǒng)與相關(guān)學(xué)科 國(guó)外地理信息系統(tǒng)的發(fā)展階段 模擬地理信息系統(tǒng)階段 學(xué)術(shù)探索階段 飛速發(fā)展和推廣應(yīng)用階段 地理信息產(chǎn)業(yè)的形成和社會(huì)化地理信息系 統(tǒng)(Social GIS)的出現(xiàn) 第五節(jié) 地理信息系統(tǒng)的歷史與發(fā)展 模擬地理信息系統(tǒng)階段 自19世紀(jì)以來(lái)就得到廣泛應(yīng)用的地圖（包括 地形圖和專題圖）模擬的圖形數(shù)據(jù)庫(kù)和 描述地理的文獻(xiàn)著作模擬的屬性數(shù)據(jù)庫(kù) 相結(jié)合，構(gòu)成了地理信息系統(tǒng)的基本概念模 型。但是，這種模擬式的、基于紙張的信息 系統(tǒng)和信息過程，使得空間相關(guān)數(shù)據(jù)的存貯、 管理、量算與分析、應(yīng)用極為不規(guī)范、不方 便和效率低下。隨著計(jì)

14、算機(jī)科學(xué)的興起，數(shù) 字地理信息的管理與使用成為必然。 第五節(jié) 地理信息系統(tǒng)的歷史與發(fā)展 學(xué)術(shù)探索階段 50年代，由于電子技術(shù)的發(fā)展及其在測(cè)量與制圖學(xué)中 的應(yīng)用，人們開始有可能用電子計(jì)算機(jī)來(lái)收集、存貯和處理 各種與空間和地理分布有關(guān)的圖形和屬性數(shù)據(jù)。1956年，奧 地利測(cè)繪部門首先利用電子計(jì)算機(jī)建立了地籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)，隨后 這一技術(shù)被各國(guó)廣泛應(yīng)用于土地測(cè)繪與地籍管理。1963年， 加拿大測(cè)量學(xué)家最先提出地理信息系統(tǒng)這一術(shù)語(yǔ)，并建立了 世界上第一個(gè)地理信息系統(tǒng)加拿大地理信息系統(tǒng) （CGIS），用于資源與環(huán)境的管理和規(guī)劃。稍后，北美和西 歐成立了許多與GIS有關(guān)的組織與機(jī)構(gòu)，如美國(guó)城市與區(qū)域信 息系統(tǒng)協(xié)會(huì)

15、（URISA），國(guó)際地理聯(lián)合會(huì)（IGU）地理數(shù)據(jù) 收集和處理委員會(huì)（CGDPS），等等，極大地促進(jìn)了地理信 息系統(tǒng)知識(shí)與技術(shù)的傳播和推廣應(yīng)用。 第五節(jié) 地理信息系統(tǒng)的歷史與發(fā)展 GIS In 1960s 理論與方法探討 1963年世界上第一個(gè)GIS誕生CGIS 標(biāo)志：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)能力小，速度慢，使GIS帶有更多的機(jī) 助制圖的色彩， 地學(xué)分析功能簡(jiǎn)單； 許多組織和機(jī)構(gòu)建立1966年美國(guó)成立城市和區(qū)域信息系統(tǒng)協(xié) 會(huì)（URISA），1968年設(shè)立了地理數(shù)據(jù)收集和處理委員會(huì)（CGDSP）， 1969年又建立了州信息系統(tǒng)全國(guó)協(xié)會(huì)（NASIS） 第五節(jié) 地理信息系統(tǒng)的歷史與發(fā)展 學(xué)術(shù)探索階段 飛速發(fā)展和推廣

16、應(yīng)用階段 A）一些發(fā)達(dá)國(guó)家先后建立了許多專業(yè)性的土地信息系統(tǒng)（LIS）和資 源與環(huán)境信息系統(tǒng)（GIS），如1970年至1976年，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局先 后建50多個(gè)信息系統(tǒng)，其它國(guó)家也相繼發(fā)展自己的GIS； B）關(guān)于GIS軟件、硬件和項(xiàng)目開發(fā)的商業(yè)公司篷勃發(fā)展。到1989年， 國(guó)際市場(chǎng)上有報(bào)價(jià)的GIS軟件達(dá)70多個(gè)，并出現(xiàn)一些有代表性的公司和 產(chǎn)品，如美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所的ARC/INFO，Intergraph公司的MGE， 及Genasys公司的Genamap等等。 C）數(shù)字地理信息的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化和商品化。如美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 （USGS）已經(jīng)建立起數(shù)字地圖生產(chǎn)技術(shù)體系，可定期向社會(huì)發(fā)布DLG、

17、 DEM等標(biāo)準(zhǔn)地理數(shù)據(jù)。 D）各種通用和專用的地理空間分析模型得到深入研究和廣泛使用， GIS的空間分析能力顯著增強(qiáng)。E）有關(guān)GIS的具有技術(shù)權(quán)威和行政權(quán)威 的行業(yè)機(jī)構(gòu)和研究部門在GIS的應(yīng)用發(fā)展中發(fā)揮引導(dǎo)和驅(qū)動(dòng)作用。如美 國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)支持的國(guó)家地理信息和分析中心（NCGIA）每年都要 制定GIS技術(shù)優(yōu)先發(fā)展計(jì)劃，以促進(jìn)全國(guó)GIS事業(yè)發(fā)展。 第五節(jié) 地理信息系統(tǒng)的歷史與發(fā)展 GIS In 1970s 開發(fā)軟件的年代 標(biāo)志：計(jì)算機(jī)軟硬件飛速發(fā)展，存儲(chǔ)能力大，速度快，圖 形顯示增強(qiáng)，使GIS向?qū)嵱梅较虬l(fā)展。 1970-1976年，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查所就建成50多個(gè)信息系統(tǒng)， 處理地理、地質(zhì)、水資源等

18、。 70年代大約有300多個(gè)系統(tǒng)投入使用，大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)開 始重視GIS軟件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究，紛紛成立各種GIS實(shí) 驗(yàn)室。 飛速發(fā)展和推廣應(yīng)用階段 第五節(jié) 地理信息系統(tǒng)的歷史與發(fā)展 GIS In 1980s 應(yīng)用的年代 標(biāo)志：推出第四代計(jì)算機(jī)，代表性GIS基礎(chǔ)軟件 ARC/INFO、GENAMAP、MICROSTATION等。 用戶需求，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。 GIS In 1990s GIS的用戶年代 標(biāo)志：GIS成為一種通用的地理信息技術(shù)工具； “數(shù)字地球”戰(zhàn)略，為GIS的應(yīng)用帶來(lái)契機(jī)。 地理信息產(chǎn)業(yè)的形成和社會(huì)化地 理信息系統(tǒng)(Social GIS)的出現(xiàn) 第五節(jié) 地理信息系統(tǒng)的歷史與發(fā)展 1）

19、起步階段（19781980年） 主要行動(dòng)在于概念引入和知識(shí)傳播，以及關(guān)于遙感分析、 機(jī)助制圖和數(shù)字地面模型的試驗(yàn)研究。 2）準(zhǔn)備階段（19801985年） 主要在理論體系的建立，軟、硬件的引進(jìn)，相應(yīng)規(guī)范的研 究局部系統(tǒng)或試驗(yàn)系統(tǒng)的開發(fā)上取得進(jìn)步，為GIS的全面 發(fā)展奠定基礎(chǔ)。 第五節(jié) 地理信息系統(tǒng)的歷史與發(fā)展 我國(guó)地理信息系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展?fàn)顩r 我國(guó)地理信息系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展?fàn)顩r 3）加速發(fā)展階段（19861995年） GIS作為一個(gè)全國(guó)性的研究與應(yīng)用領(lǐng)域，進(jìn)行了有計(jì)劃、有目 標(biāo)、有組織的科學(xué)試驗(yàn)與工程建設(shè)，取得一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益 。主要表現(xiàn)在：（a）GIS教育與知識(shí)傳播的熱浪此起彼伏， GIS成為空間相

20、關(guān)領(lǐng)域的熱門話題；（b）GIS建設(shè)引起各級(jí)政 府高度重視，其發(fā)展機(jī)制由學(xué)術(shù)推動(dòng)演變?yōu)檎苿?dòng)；（c） 部分城市和沿海地區(qū)GIS建設(shè)率先進(jìn)入實(shí)施階段，并取得階段 性成果；（d）出現(xiàn)商品化的國(guó)產(chǎn)GIS軟件、硬件品牌；出現(xiàn)專 門的GIS的管理中心、研究機(jī)構(gòu)與公司；出現(xiàn)專門的GIS協(xié)會(huì) ，涌現(xiàn)一批GIS專門人才；出現(xiàn)專門的刊物與展示會(huì)；初步形 成全國(guó)性的GIS市場(chǎng)。（e）在應(yīng)用模式、行業(yè)模式和管理方面 作了有益的探索。 第五節(jié) 地理信息系統(tǒng)的歷史與發(fā)展 我國(guó)地理信息系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展?fàn)顩r 4）地理信息產(chǎn)業(yè)化階段。（1995） 目前，我國(guó)GIS的發(fā)展正處于向產(chǎn)業(yè)化階段過渡的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。能 否借助國(guó)際大氣候的東風(fēng)，倚重國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的大好形 勢(shì)，搭乘全球信息高速公路的快車，實(shí)現(xiàn)地理信息產(chǎn)業(yè)化和 國(guó)