鄔倫_第1章地理信息系統(tǒng)概論

1、第一章第一章 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論空間數(shù)據(jù)輸空間數(shù)據(jù)輸入與轉(zhuǎn)換入與轉(zhuǎn)換空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)圖形與屬性圖形與屬性數(shù)據(jù)編輯數(shù)據(jù)編輯制圖制圖與輸出與輸出空間查詢空間查詢與分析與分析GIS第一章第一章 地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論1 1 地理信息系統(tǒng)的基本概念地理信息系統(tǒng)的基本概念2 2 地理信息系統(tǒng)及其類型地理信息系統(tǒng)及其類型3 3 地理信息系統(tǒng)的功能概述地理信息系統(tǒng)的功能概述4 4 地理信息系統(tǒng)研究的內(nèi)容地理信息系統(tǒng)研究的內(nèi)容5 5 地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史6 GIS6 GIS的展望與應用的展望與應用1 1 地理信息系統(tǒng)的基本概念地理信息系統(tǒng)的基本概

2、念1.1 1.1 信息信息我們的定義我們的定義信息的特點信息的特點1.2 1.2 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)與信息的關系：數(shù)據(jù)與信息的關系：1.3 1.3 地理信息地理信息 空間分布性空間分布性 屬于空間信息，其位置的識別是與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起的，是屬于空間信息，其位置的識別是與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起的，是地理信息區(qū)別于其它類型信息的最顯著的標志。地理信息區(qū)別于其它類型信息的最顯著的標志。 具有多維結(jié)構(gòu)的特征具有多維結(jié)構(gòu)的特征 即在二維空間的基礎上實現(xiàn)多專題的第三維結(jié)構(gòu)，而各個即在二維空間的基礎上實現(xiàn)多專題的第三維結(jié)構(gòu)，而各個專題型實體型之間的聯(lián)系是通過屬性碼進行的，這就為地專題型實體型之間的聯(lián)系是通過屬性碼進行的，這

3、就為地理系統(tǒng)各圈層之間的綜合研究提供了可能。理系統(tǒng)各圈層之間的綜合研究提供了可能。 時序特征十分明顯時序特征十分明顯 可以按照時間尺度將地理信息劃分為超短期的可以按照時間尺度將地理信息劃分為超短期的( (如臺風、如臺風、地震地震) )、短期的、短期的( (如江河洪水、秋季低溫如江河洪水、秋季低溫) )、中期的、中期的( (如土地如土地利用、作物估產(chǎn)利用、作物估產(chǎn)) )、長期的、長期的( (如城市化、水土流失如城市化、水土流失) )、超長、超長期的期的( (如地殼變動、氣候變化如地殼變動、氣候變化) )等。這對地理事物的預測、等。這對地理事物的預測、預報，從而為科學決策提供依據(jù)很重要。預報，從而

4、為科學決策提供依據(jù)很重要。 具有豐富的信息具有豐富的信息 GISGIS數(shù)據(jù)庫中不僅包含豐富的地理信息，還包含與地理信數(shù)據(jù)庫中不僅包含豐富的地理信息，還包含與地理信息有關的其它信息，如人口分布、環(huán)境污染、區(qū)域經(jīng)濟情息有關的其它信息，如人口分布、環(huán)境污染、區(qū)域經(jīng)濟情況、交通情況等等。紐約市曾經(jīng)對其數(shù)據(jù)庫進行了調(diào)查，況、交通情況等等。紐約市曾經(jīng)對其數(shù)據(jù)庫進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有發(fā)現(xiàn)有80%80%以上的信息為地理信息或與地理信息有關。以上的信息為地理信息或與地理信息有關。2 2 地理信息系統(tǒng)及其類型地理信息系統(tǒng)及其類型2.1 2.1 地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)(GIS)(GIS)A Definition of

5、 GISl 北美、歐洲：北美、歐洲：Geographical Information Systeml 加拿大：加拿大：Geomatiguel 中國：中國：Resource and Environmental Information Systeml 技術內(nèi)涵：技術內(nèi)涵：Geo-relational Information Systeml 信息科學：信息科學：Spatial Information Systeml 應用類型：應用類型：Natural Resources Information System Land Information System Transportation Geograp

6、hical Information Systeml 地學應用：地學應用：GeoSciencel 專業(yè)雜志：專業(yè)雜志：Geographical Information Science(英國英國) Geo-Information System （德國）（德國）用戶界面用戶界面系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理產(chǎn)品生成產(chǎn)品生成產(chǎn)品輸出產(chǎn)品輸出空間數(shù)據(jù)處理空間數(shù)據(jù)處理空間數(shù)據(jù)分析空間數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫建立數(shù)據(jù)庫建立地理信息系統(tǒng)的特點地理信息系統(tǒng)的特點 具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力；具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力； 以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方

7、法為手段，以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預測的能力；并能具有空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預測的能力；并能產(chǎn)生高層次的地理信息。產(chǎn)生高層次的地理信息。 具有公共的地理定位基礎，所有的地理要素，要按經(jīng)緯度具有公共的地理定位基礎，所有的地理要素，要按經(jīng)緯度或者特有的坐標系統(tǒng)進行嚴格的空間定位，才能使具有時或者特有的坐標系統(tǒng)進行嚴格的空間定位，才能使具有時序性、多維性、區(qū)域性特征的空間要素進行復合和分解，序性、多維性、區(qū)域性特征的空間要素進行復合和分解，將隱含其中的信息變?yōu)轱@示表達，形成空間和時間上連續(xù)將隱含其中的信息變?yōu)轱@示表達，形成空間和時間

8、上連續(xù)分布的綜合信息基礎，支持空間問題的處理與決策。分布的綜合信息基礎，支持空間問題的處理與決策。 由計算機系統(tǒng)支持進行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計算機程由計算機系統(tǒng)支持進行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計算機程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務。產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務。 地理信息系統(tǒng)從外部來看，它表現(xiàn)為計算機軟硬件系統(tǒng)；地理信息系統(tǒng)從外部來看，它表現(xiàn)為計算機軟硬件系統(tǒng)；而其內(nèi)涵確是由計算機程序和地理數(shù)據(jù)組織而成的地理空而其內(nèi)涵確是由計算機程序和地理數(shù)據(jù)組織而成的地理空間信息模型，是一個邏輯

9、縮小的、高度信息化的地理系統(tǒng)。間信息模型，是一個邏輯縮小的、高度信息化的地理系統(tǒng)。信息的流動及信息流動的結(jié)果，完全由計算機程序的運行信息的流動及信息流動的結(jié)果，完全由計算機程序的運行和數(shù)據(jù)的交換來仿真。和數(shù)據(jù)的交換來仿真。 信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)非空間信息系統(tǒng)非空間信息系統(tǒng)專題地理專題地理信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)非地理信息系統(tǒng)非地理信息系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)綜合地理綜合地理信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)CAD/CAM空間信息系統(tǒng)空間信息系統(tǒng)地籍地籍GIS交通交通GIS資源與環(huán)境資源與環(huán)境GIS規(guī)劃與管理規(guī)劃與管理GIS數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型矢量矢量GIS柵格柵格GIS矢矢-柵柵GIS研究范圍研究范

10、圍全球全球GIS區(qū)域區(qū)域GIS研究內(nèi)容研究內(nèi)容2.3 2.3 地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成 系 統(tǒng) 軟 件 空 間 數(shù) 據(jù)系統(tǒng)硬件用戶用戶2.3.1 2.3.1 計算機硬件系統(tǒng)計算機硬件系統(tǒng) 輸入設備輸入設備專用設備常規(guī)設備GPS全數(shù)字攝影測量工作站解析和數(shù)字攝影測量儀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、鼠標處理設備處理設備工作站服務器硬盤陣列存儲設備存儲設備活動硬盤光盤機磁帶機輸出設備輸出設備繪圖儀終端打印機2.3.2 2.3.2 計算機軟件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng)操作系統(tǒng)（系統(tǒng)調(diào)用、設備運行、網(wǎng)絡等）系統(tǒng)庫（編程語言、數(shù)學庫等）標準軟件（圖形、數(shù)據(jù)庫等）GIS基本功能軟件G

11、IS應用軟件用戶界面GIS軟件軟件基礎軟件基礎軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件GIS2.3.3 2.3.3 系統(tǒng)開發(fā)、管理和使用人員系統(tǒng)開發(fā)、管理和使用人員 咨詢管理信息管理數(shù)據(jù)整理2.3.4 2.3.4 空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù) 定位定位空間關系空間關系屬性屬性3 3 地理信息系統(tǒng)的功能概述地理信息系統(tǒng)的功能概述文件圖表數(shù)據(jù)獲取 原始數(shù)據(jù)存儲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GISGIS的的基本功能基本功能 輸入輸入 查詢查詢 編輯編輯 分析分析 輸出輸出4 4 地理信息系統(tǒng)的研究內(nèi)容地理信息系統(tǒng)的研究內(nèi)容4.1 4.1 研究內(nèi)容研究內(nèi)容4.2 4.2 地理

12、信息系統(tǒng)相關學科地理信息系統(tǒng)相關學科4.1 4.1 研究內(nèi)容研究內(nèi)容 地理信息系統(tǒng)工具地理信息系統(tǒng)工具 應用方法應用方法 技術系統(tǒng)技術系統(tǒng) 基本理論基本理論 地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng) 用 戶 界 面用 戶 界 面空間數(shù)據(jù)管理空間數(shù)據(jù)管理 概念、定義、內(nèi)涵概念、定義、內(nèi)涵 理論體系構(gòu)成、特點、功能、任務理論體系構(gòu)成、特點、功能、任務 發(fā)展歷史與發(fā)展方向發(fā)展歷史與發(fā)展方向 硬件配置硬件配置 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 地學專家系統(tǒng)地學專家系統(tǒng) 專題分析模型專題分析模型 輸入、輸出系統(tǒng)輸入、輸出系統(tǒng) 應用系統(tǒng)設計應用系統(tǒng)設計 數(shù)據(jù)采集與校驗數(shù)據(jù)采集與校驗 4.2 地理信息系統(tǒng)相關學科地理信息系統(tǒng)相關學科 地理

13、信息系統(tǒng)的發(fā)展，明顯地體現(xiàn)出多學科交地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，明顯地體現(xiàn)出多學科交叉的特點，這些交叉的學科包括地理學、測量學、叉的特點，這些交叉的學科包括地理學、測量學、地圖制圖學、攝影測量與遙感學、計算機科學、數(shù)地圖制圖學、攝影測量與遙感學、計算機科學、數(shù)學、統(tǒng)計學以及一切與處理和分析空間數(shù)據(jù)有關的學、統(tǒng)計學以及一切與處理和分析空間數(shù)據(jù)有關的學科。學科。 目前數(shù)據(jù)庫技術目前數(shù)據(jù)庫技術(DBMS)(DBMS)、計算機輔助設計、計算機輔助設計（CADCAD）、計算機輔助制圖）、計算機輔助制圖(CAM)(CAM)和計算機圖形學和計算機圖形學(Computer Graphics)(Computer Gra

14、phics)軟件包已被許多軟件包已被許多GISGIS研究者所研究者所采用，但這些系統(tǒng)不是為地理意義而設計的，無法采用，但這些系統(tǒng)不是為地理意義而設計的，無法取代取代GISGIS的作用的作用. . 5 5 地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史地理信息系統(tǒng)發(fā)展簡史現(xiàn)代科學方法和現(xiàn)代高新技術的形成與應用為現(xiàn)代科學方法和現(xiàn)代高新技術的形成與應用為GISGIS的產(chǎn)生提供了先決條件，也預示信息時代的到來。的產(chǎn)生提供了先決條件，也預示信息時代的到來。 GIS在我國的發(fā)展在我國的發(fā)展 準備階段準備階段：19781978年到年到19801980年，進行輿論準備，正年，進行輿論準備，正式提出倡議，開始組建隊伍、組織個別實驗研究。

15、式提出倡議，開始組建隊伍、組織個別實驗研究。 起步階段起步階段：19811981年到年到 19851985年，理論探索和區(qū)域性年，理論探索和區(qū)域性實驗研究。并在此基礎上制定國家地理信息系統(tǒng)實驗研究。并在此基礎上制定國家地理信息系統(tǒng)規(guī)范。規(guī)范。 初步發(fā)展階段初步發(fā)展階段：19861986年到年到9090年代。地理信息系統(tǒng)年代。地理信息系統(tǒng)的研究被列入我國的研究被列入我國“七七 五五”攻關課題，并且作為攻關課題，并且作為一個全國性的研究領域，已逐步和國民經(jīng)濟建設一個全國性的研究領域，已逐步和國民經(jīng)濟建設相結(jié)合，并取得了重要進相結(jié)合，并取得了重要進 展和實際應用效益。展和實際應用效益。 快速發(fā)展階段

16、快速發(fā)展階段： 9090年代末到現(xiàn)在。理論日趨成熟，年代末到現(xiàn)在。理論日趨成熟，應用日益廣泛，三維應用日益廣泛，三維GISGIS、WEBGISWEBGIS走向應用，走向應用，GISGIS市場開始形成并形成了產(chǎn)業(yè)。市場開始形成并形成了產(chǎn)業(yè)。 圖形與屬性的結(jié)合圖形與屬性的結(jié)合 GISGIS與與RSRS結(jié)合結(jié)合 GISGIS、GPSGPS和和CCDCCD結(jié)合結(jié)合 GISGIS與專家系統(tǒng)結(jié)合與專家系統(tǒng)結(jié)合 設計方法學問題設計方法學問題 GISGIS功能問題功能問題 多媒體在多媒體在GISGIS中的引入問題中的引入問題 地理信息深加工問題地理信息深加工問題 可視化與虛擬現(xiàn)實問題可視化與虛擬現(xiàn)實問題需需求求解解決決發(fā)展熱點發(fā)展熱點面