第9講什么是地理信息系統(tǒng)

第9講什么是地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)

GeographicalInformationSystem

馮德俊fengdj@126.com2004-7-6

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主要內容GIS的概念框架

GIS的定義、理解和框架體系結構

GIS的基本內容

GIS技術涉及的基本內容

GIS的組成

硬件、軟件、空間數據、管理人員

GIS的功能

基本要求、具體功能

GIS與相關學科

GIS的學科樹

GIS的特性

GIS與相關系統(tǒng)區(qū)別和聯(lián)系2004-7-6

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GIS定義類型、地位GIS定義類型面向數據處理過程定義面向專題定義面向工具箱定義面向數據庫定義GIS的作用和地位地圖觀點：地圖數據處理與顯示數據庫觀點：計算機角度分析工具觀點：地學應用2004-7-6

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常用GIS術語北美、歐洲：GeographicalInformationSystem加拿大：Geomatigue

中國：ResourceandEnvironmentalInformationSystem技術內涵：Geo-relationalInformationSystem信息科學：SpatialInformationSystem應用類型：NaturalResourcesInformationSystemLandInformationSystemTransportationGeographicalInformationSystem

……地學應用：

GeoScience

專業(yè)雜志：GeographicalInformationScience(英國)Geo-InformationSystem（德國）2004-7-6

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GIS定義

GIS是由計算機硬件、軟件和不同方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設計用來支持空間數據采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規(guī)劃和管理問題。

—美國聯(lián)邦數字地圖協(xié)調委員會（FICCDC）

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GIS的定義框架用戶界面系統(tǒng)和數據庫管理產品生成產品輸出空間數據處理空間數據分析數據輸入數據庫建立2004-7-6

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對GIS的理解GIS的物理外殼是計算機化的技術系統(tǒng)GIS的操作對象是空間數據GIS的技術優(yōu)勢在于它的空間分析能力GIS與地理學、測繪學聯(lián)系緊密2004-7-6

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對GIS的理解GeographicalInformationSystemScienceStudyService2004-7-6

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GIS在信息系統(tǒng)中的地位與分類信息系統(tǒng)非空間信息系統(tǒng)專題地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)非地理信息系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)綜合地理信息系統(tǒng)CAD/CAM空間信息系統(tǒng)地籍GIS交通GIS資源與環(huán)境GIS規(guī)劃與管理GIS數據模型矢量GIS柵格GIS矢-柵GIS研究范圍全球GIS區(qū)域GIS研究內容2004-7-6

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GIS基本內容美國地理信息與分析中心GIS教學大綱一、概論

引言、硬/軟件、柵格GIS、數據獲取、空間數據性質、空間現(xiàn)象及關系、GIS功能、柵格/矢量數據模型對比與相關問題二、GIS技術問題

坐標系統(tǒng)與地理編碼、矢量數據結構與算法、柵格數據存儲、關于地表的數據結構及其算法、客體與時間、數據庫、誤差模擬與不確定性、可視化技術三、GIS應用

GIS應用領域、決策支持、系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)實現(xiàn)、GIS發(fā)展趨勢2004-7-6

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GIS基本內容（續(xù)）UnwinGIS教學大綱一、概論

GIS定義與歷史、作為商品的數據與信息、GIS應用潛力二、GIS制圖與空間分析

空間數據類型、地理參考、地圖投影、坐標變換、空間基本概念、點線面的基本操作三、計算機環(huán)境下的實現(xiàn)

不同層次信息的數字表達、數據模型、誤差、矢量/柵格討論、計算機技術進展四、GIS操作

硬件、數據存儲媒介、處理器與處理環(huán)境、顯示、生產系統(tǒng)舉例五、GIS應用

應用領域、全球尺度應用、GIS決策、項目管理、價格效益分析六、機構問題

數據使用權、質量保證與標準、法律意義、GIS管理、GIS教育與培訓2004-7-6

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GIS組成：概論

系

統(tǒng)

軟

件

系

統(tǒng)

硬

件空間數據GIS用戶2004-7-6

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GIS組成：硬件基本配置輸入設備專用設備常規(guī)設備GPS全數字攝影測量工作站解析和數字攝影測量儀器遙感與遙感圖象處理系統(tǒng)全站儀掃描儀數字化儀鍵盤、鼠標處理設備工作站服務器硬盤陣列存儲設備活動硬盤光盤機磁帶機輸出設備繪圖儀終端打印機2004-7-6

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GIS組成：硬件配置模式（1）單機模式：由基本外設、處理

設備和輸出設備構成適用于小型GIS建設數據傳輸與資源共享不方便2004-7-6

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GIS組成：硬件配置模式（2）局域網模式：部門或單位內部GIS建設專線連接資源共享較方便輸

出用戶組1輸

入……GIS中央數據庫與網管Intranet用戶組n2004-7-6

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GIS組成：軟件操作系統(tǒng)（系統(tǒng)調用、設備運行、網絡等）系統(tǒng)庫（編程語言、數學庫等）標準軟件（圖形、數據庫等）GIS基本功能軟件GIS應用軟件用戶界面GIS軟件基礎軟件系統(tǒng)軟件GIS2004-7-6

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GIS組成：GIS軟件空間數據輸入與轉換

空間數據庫管理系統(tǒng)

圖形與屬性數據編輯

制圖與輸出

空間查詢與分析GIS

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GIS組成：空間數據柵格結構矢量結構GIS的操作對象為空間數據空間數據特征：幾何、屬性、時間數據；空間數據組織：矢量結構、柵格結構；空間數據管理：

幾何數據：文件

屬性數據：關系數據庫2004-7-6

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GIS組成：管理人員GIS咨詢

管理

信息管理

數據整理

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GIS功能：基本功能位置（Locations）條件（Conditions）趨勢（Trends）模式（Patterns）模型（Models）2004-7-6

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GIS功能實現(xiàn)文件圖表數據獲取

原始數據存儲檢索空間查詢空間分析數據編輯投影變換數據輸出

制圖、表格

交互展示

結構化數據空間數據庫2004-7-6

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空間數據獲取2004-7-6

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數據編輯與處理數據獲取數據入庫目的：保證數據在入庫時在內容上的完整性，

邏

輯上的一致性。方法：數據編輯與處理、錯誤修正：

數據格式轉化：矢量、柵個格轉化，不同數據格式轉化；

數據比例轉化：平移、旋轉、比例、糾正

投影變換：投影方式

數據概化：平滑、特征集結

數據重構：幾何形態(tài)變換（拼接、截取、壓縮、結構）

地理編碼：拓撲結構2004-7-6

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數據組織與管理

數據的集成過程

幾何數據與屬性數據組織

數據結構

矢量結構、柵格結構、柵格/矢量結構

決定著GIS的數據分析能力、效率和精度

數據管理

層次模型、網絡模型、關系模型、

混合管理模式2004-7-6

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檢索與分析空間檢索空間分析空間分析地形分析網絡分析緩沖區(qū)分析幾何量測地圖分析疊置分析統(tǒng)計分析決策分析位置查詢屬性查詢拓撲查詢空間查詢2004-7-6

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數據輸出

數據交換

統(tǒng)計表格

制圖：專題地圖、影象地圖、統(tǒng)計地圖、地形圖2004-7-6

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用戶界面2004-7-6

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二次開發(fā)GIS的空間分析技術與手段是有限的，而實際應用模型是無可枚舉的，任何GIS都應提供二次開發(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語言；

通用語言：如VC++、VB、Delphi等

組件開發(fā)：如MapInfo的MapX；2004-7-6

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GIS與相關學科地理學

遙感

制圖學

CAD與計算機圖形學

測量與攝影測量

GIS2004-7-6

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GIS特征GIS與CAD、CAMGIS與管理信息系統(tǒng)（MIS）GIS與遙感信息處理系統(tǒng)（RS）GIS與機助制圖、地圖數據庫

坐標參考系統(tǒng)

處理圖形、非圖形數據；

對空間對象的空間相關關系

建立

和處理

CAD不能建立地理坐標統(tǒng)和完成地理坐標變換；

CAD處理多為規(guī)則圖形，而GIS為非幾何圖形；

CAD圖形功能強而屬性處理能力若，而GIS圖形與屬性的操作比較頻繁，且專業(yè)化特征比較強；

GIS的數據量比CAD大得多，數據結構、數據類型復

雜，數據之間聯(lián)系緊密；

CAD不具備地理意義上的查詢和分析能力；

對屬性數據進行管理和處理

對圖形數據進行存儲

GIS對圖形和屬性數據共同管理、分析和應用；

MIS一般只處理屬性數據，對圖形數

據以文件形式進行管理，圖形要素不能分解、查詢，圖形與數據之間沒有聯(lián)系；

管理地圖和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。

GIS的主要技術基礎

強調空間數據的處理、顯示與表達

空間分析能力

GIS包含數字制圖系統(tǒng)的全部功能地圖數據庫若空間分析能力較強，可升格為GIS，而GIS若空間分析能力較弱，則退化為地圖數據庫

遙感數據是GIS的重要信息源。經過遙感信息系統(tǒng)處理的遙感信息，或進入GIS系統(tǒng)作為制圖的背靜圖象，或是與經過分類的信息協(xié)同GIS與遙感的集成分析。遙感圖象信息處理系統(tǒng)是專門用于對遙感數據進行處理的軟件，主要強調對遙感數據的幾何處理、灰度處理和專題信息提取，具有較強的制圖功能，可設計豐富的符號和注記，雖有空間疊置分析空能，但由于缺少實體空間關系的描述，難以進行空間實體的空間關系查詢、屬性查詢及網絡分析等。面向位置的特征遙感圖象處理系統(tǒng)不能看作是GIS。2004-7-6

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GIS軟件類型專業(yè)GIS（ProfessionalGIS）桌面GIS（DesktopGIS）手持GIS（Hand-HeldGIS）組件GIS（ComponentGIS）GISViewer網絡GIS（InternetGIS）其它（基于CAD的GIS）2004-7-6

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主要GIS軟件AutodeskESRIMapInfoIntergraphGESmallworld

InternetViewerDBserverProfessionalDesktopComponentHand-heldMapGuidArcIMSGeoMedia

WebMapMapXtreme

MapXSiteSmallworld

InternetAppServerAutoCADLTArcExplorerGeoMedia

ViewerProViewerMapObjectsGeoMediaMapX，MapJSmallworldOnsITEArcPadMapXtendScoutArcViewGeoMediaMapInfoProSpatialIntelligenceAutocadArcInfoGeoMedia

ProMapInfoProSmallworld

GISArcSDESpatialWareSmallworld

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GIS軟件性能價格比InternetViewerComponentHand-heldDesktopPr