地理信息系統(tǒng)課件

地理信息系統(tǒng)課件第1頁(yè)/共91頁(yè)《地理信息系統(tǒng)》課程簡(jiǎn)介

《地理信息系統(tǒng)》是一門(mén)綜合性較強(qiáng)的課程，知識(shí)點(diǎn)多，具有學(xué)科與技術(shù)的統(tǒng)一性、發(fā)展與內(nèi)容更新的快速性、多學(xué)科集成（地理學(xué)、地圖學(xué)、測(cè)繪學(xué)、遙感科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)、信息科學(xué)等）、滲透性較強(qiáng)、空間抽象性強(qiáng)、研究對(duì)象的空間尺度變化大，應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。

課程講述的主要內(nèi)容包括空間信息基礎(chǔ)、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)采集與處理、GIS空間分析原理與方法、地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品輸出、地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化、GIS新技術(shù)等。其中，空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、空間數(shù)據(jù)處理、GIS空間分析原理與方法和地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品輸出等為課程的中心內(nèi)容。第2頁(yè)/共91頁(yè)《地理信息系統(tǒng)》課程特點(diǎn)GIS是一門(mén)典型的交叉性學(xué)科要掌握相關(guān)學(xué)科的知識(shí)。GIS是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科要重視技能訓(xùn)練，重點(diǎn)掌握ArcInfo等基礎(chǔ)GIS軟件的操作和使用GIS是一門(mén)迅速發(fā)展中的學(xué)科要經(jīng)常閱讀有關(guān)的文獻(xiàn)資料，掌握GIS學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)，努力更新自己的知識(shí)，不斷提高自己的能力。第3頁(yè)/共91頁(yè)《地理信息系統(tǒng)》課程的要求掌握地理信息系統(tǒng)的基本原理：包括空間數(shù)據(jù)的語(yǔ)義學(xué)基礎(chǔ)、GIS的科學(xué)定義、空間關(guān)系和空間對(duì)象的表達(dá)、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和類(lèi)型、空間分析原理和地學(xué)模型方法等；掌握地理信息系統(tǒng)的基本技術(shù)和方法：具有應(yīng)用相關(guān)軟件從事空間數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)與管理、處理、分析和圖形創(chuàng)建的基本技能；初步具有應(yīng)用GIS技術(shù)開(kāi)展地學(xué)研究的能力：包括地學(xué)應(yīng)用模型的構(gòu)建，應(yīng)用型GIS的設(shè)計(jì)，主要GIS軟件系統(tǒng)的使用和評(píng)價(jià)等。第4頁(yè)/共91頁(yè)1.陸守一，地理信息系統(tǒng)，高等教育出版社，20042.陳健飛譯，地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論，科學(xué)出版社，20033.陳述彭，地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論，科學(xué)出版社，20024.吳信才，地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，電子工業(yè)出版社，20005.龔健雅，地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)，科學(xué)出版社,19986.張超，地理信息系統(tǒng)，高等教育出版社，19957.鄔倫，地理信息系統(tǒng)教程，北京大學(xué)出版社，1994《地理信息系統(tǒng)》課程主要參考書(shū)第5頁(yè)/共91頁(yè)第一節(jié)GIS的基本概念第二節(jié)GIS的基本構(gòu)成第三節(jié)GIS的功能第四節(jié)GIS研究?jī)?nèi)容第五節(jié)GIS與相關(guān)學(xué)科第六節(jié)GIS發(fā)展透視本章重點(diǎn)：地理信息系統(tǒng)的定義、構(gòu)成及功能。第一章導(dǎo)論

第6頁(yè)/共91頁(yè)在電子地圖中查找1.贛州火車(chē)站2.贛南師院第7頁(yè)/共91頁(yè)第8頁(yè)/共91頁(yè)第9頁(yè)/共91頁(yè)查詢(xún)：贛州火車(chē)站到贛南師院的路線第10頁(yè)/共91頁(yè)第11頁(yè)/共91頁(yè)

數(shù)據(jù)：指某一目標(biāo)定性、定量描述的原始資料。數(shù)字、文字、符號(hào)、圖形、圖像以及它們能夠轉(zhuǎn)換成的數(shù)據(jù)都是數(shù)據(jù)。

特點(diǎn)：數(shù)據(jù)格式依賴(lài)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，是用以載荷信息的物理符號(hào)，本身并無(wú)意義。第一節(jié)GIS基本概念

一、數(shù)據(jù)與信息第12頁(yè)/共91頁(yè)

信息：用數(shù)字、文字、符號(hào)、語(yǔ)言等介質(zhì)來(lái)表示事件、事物、現(xiàn)象等的內(nèi)容、數(shù)量或特征，以便向人們（或系統(tǒng)）提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界新的事實(shí)的知識(shí)，作為生產(chǎn)、管理和決策的依據(jù)。一、數(shù)據(jù)與信息第13頁(yè)/共91頁(yè)一、數(shù)據(jù)與信息第14頁(yè)/共91頁(yè)二、地理信息與GIS第15頁(yè)/共91頁(yè)二、地理信息與GIS第16頁(yè)/共91頁(yè)三、地理信息系統(tǒng)第17頁(yè)/共91頁(yè)三、地理信息系統(tǒng)第18頁(yè)/共91頁(yè)用戶(hù)界面系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)庫(kù)建立空間數(shù)據(jù)處理和分析產(chǎn)品生成和輸出GIS概念框架三、地理信息系統(tǒng)第19頁(yè)/共91頁(yè)第20頁(yè)/共91頁(yè)第21頁(yè)/共91頁(yè)第22頁(yè)/共91頁(yè)第23頁(yè)/共91頁(yè)四、地理信息系統(tǒng)分類(lèi)第24頁(yè)/共91頁(yè)第二節(jié)GIS基本構(gòu)成第25頁(yè)/共91頁(yè)模型：解決問(wèn)題的方案，是與其他專(zhuān)業(yè)相聯(lián)系的紐帶第26頁(yè)/共91頁(yè)第27頁(yè)/共91頁(yè)第28頁(yè)/共91頁(yè)第29頁(yè)/共91頁(yè)第30頁(yè)/共91頁(yè)第31頁(yè)/共91頁(yè)第32頁(yè)/共91頁(yè)第33頁(yè)/共91頁(yè)(五)應(yīng)用模型第34頁(yè)/共91頁(yè)(五)應(yīng)用模型第35頁(yè)/共91頁(yè)第三節(jié)第36頁(yè)/共91頁(yè)

第37頁(yè)/共91頁(yè)第38頁(yè)/共91頁(yè)第39頁(yè)/共91頁(yè)第40頁(yè)/共91頁(yè)第41頁(yè)/共91頁(yè)第42頁(yè)/共91頁(yè)第43頁(yè)/共91頁(yè)第44頁(yè)/共91頁(yè)第45頁(yè)/共91頁(yè)第46頁(yè)/共91頁(yè)第47頁(yè)/共91頁(yè)第48頁(yè)/共91頁(yè)地理信息系統(tǒng)四GIS研究?jī)?nèi)容

GIS基本理論GIS技術(shù)問(wèn)題GIS應(yīng)用方法概念、定義、內(nèi)涵理論體系、特點(diǎn)、功能、任務(wù)發(fā)展歷史、發(fā)展方向硬件配置，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)GIS工具，輸入輸出系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，用戶(hù)界面應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，專(zhuān)題分析模型數(shù)據(jù)采集與校驗(yàn)地學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)第49頁(yè)/共91頁(yè)序號(hào)研究方向1空間數(shù)據(jù)庫(kù)的準(zhǔn)確性研究2空間關(guān)系語(yǔ)言研究，海量空間數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)體系研究3空間數(shù)據(jù)的多種表達(dá)方式研究4GIS空間分析研究，空間數(shù)據(jù)的可視化研究，空間決策支持系統(tǒng)5地理信息數(shù)據(jù)共享研究，GIS互操作研究6GIS中時(shí)空關(guān)系研究7遙感和GIS的集成研究8地圖制圖的規(guī)范化研究9法律、信息政策和空間數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系研究GIS研究方向第50頁(yè)/共91頁(yè)地理學(xué)遙感技術(shù)地圖學(xué)GIS計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)軟件工程數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)專(zhuān)家系統(tǒng)CADGIS與相關(guān)學(xué)科與技術(shù)五GIS與相關(guān)學(xué)科第51頁(yè)/共91頁(yè)

地理學(xué)是一門(mén)研究人類(lèi)生存空間的學(xué)科，為GIS提供了一些空間分析的方法和觀點(diǎn)，成為GIS的理論依托。（1）研究基礎(chǔ)和手段

地理學(xué)研究中的空間分析理論為GIS提供了有關(guān)空間分析的基本方法，成為地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論依托；地理信息系統(tǒng)的發(fā)展也為地理問(wèn)題的解決提供了全新的技術(shù)手段。（2）數(shù)據(jù)處理用地學(xué)處理方法得到的數(shù)據(jù)是GIS的數(shù)據(jù)源；GIS內(nèi)部數(shù)據(jù)處理(分析)功能是地理學(xué)研究的主要技術(shù)方法。（一）地理學(xué)第52頁(yè)/共91頁(yè)

地理信息系統(tǒng)脫胎于地圖，地圖學(xué)理論與方法對(duì)地理信息系統(tǒng)的發(fā)展有著重要的影響。計(jì)算機(jī)制圖為地圖特征的數(shù)字表達(dá)、操作和顯示提供了一系列方法，為地理信息系統(tǒng)的圖形輸出提供技術(shù)支持。地圖也是GIS的重要數(shù)據(jù)源。地圖是GIS發(fā)展的根源之一。地圖強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)載體、符號(hào)化；GIS則注重于信息分析。（二）地圖學(xué)第53頁(yè)/共91頁(yè)

為地理空間信息的表達(dá)、存儲(chǔ)、處理、分析和應(yīng)用提供了有利的工具。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)提供數(shù)據(jù)的管理、更新、查詢(xún)和維護(hù)功能；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)提供算法基礎(chǔ)；CAD對(duì)于輔助設(shè)計(jì)提供支持；軟件工程對(duì)于GIS的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供科學(xué)的方法;網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為GIS發(fā)展成為社會(huì)信息設(shè)施的重要組成部分奠定了基礎(chǔ)。（三）計(jì)算機(jī)科學(xué)第54頁(yè)/共91頁(yè)遙感作為空間數(shù)據(jù)采集手段，已成為GIS的主要信息源和更新途徑。大地測(cè)量為GIS提供了精確定位的控制信息，特別是GPS技術(shù)可快速、廉價(jià)地獲取地表特征的數(shù)字位置信息，更具發(fā)展?jié)摿?。航空航天?shù)字立體攝影測(cè)量技術(shù)是GIS主要的地形數(shù)據(jù)來(lái)源。（三）遙感、攝影測(cè)量第55頁(yè)/共91頁(yè)從古代文明到現(xiàn)代社會(huì)，地理工作者、測(cè)繪工作者、航海家都致力于空間數(shù)據(jù)的收集整理，制圖工作者則以地圖形式表示這些數(shù)據(jù)。地圖作為空間數(shù)據(jù)的載體長(zhǎng)期為航海、軍事以及現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。20世紀(jì)60年代初，麻省理工學(xué)院首次提出計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)數(shù)字地圖；計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)始用于地圖量算、分析和制作。20世紀(jì)60年代中期，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)在自然資源、環(huán)境數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用迅速發(fā)展，致使計(jì)算機(jī)輔助制圖和空間分析等領(lǐng)域得到極大的發(fā)展。最終導(dǎo)致地理信息系統(tǒng)技術(shù)的產(chǎn)生。一、GIS發(fā)展的科學(xué)背景六GIS的發(fā)展透視第56頁(yè)/共91頁(yè)60年代開(kāi)拓期

1963年，加拿大測(cè)量學(xué)家P．F．Tomlinson首先提出了“地理信息系統(tǒng)”這一術(shù)語(yǔ)，并建立了世界上第一個(gè)實(shí)用的地理信息系統(tǒng)—加拿大地理信息系統(tǒng)(CGIS)；美國(guó)的DuaneF．Marble，在美國(guó)西北大學(xué)研究大規(guī)模城市交通，并提出建立GIS軟件系統(tǒng)的思想；許多有關(guān)的組織和機(jī)構(gòu)紛紛建立。第六節(jié)GIS的發(fā)展透視二、GIS的發(fā)展階段第57頁(yè)/共91頁(yè)70年代為GIS鞏固發(fā)展期

20世紀(jì)70年代，美國(guó)、加拿大、英國(guó)、西德、瑞典和日本等國(guó)對(duì)地理信息系統(tǒng)的研究均投入了大量的人力、物力、財(cái)力，研究不同專(zhuān)題、不同規(guī)模、不同類(lèi)型的各具特色的地理信息系統(tǒng)。

1972年出版了地理信息系統(tǒng)方面的第一本專(zhuān)著《地理數(shù)據(jù)處理》；許多大學(xué)培養(yǎng)GIS人才，創(chuàng)建了地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室。

這一時(shí)期，世界上發(fā)展了許多具有一定功能的地理信息系統(tǒng)，大約有80多種，著名的ARC/INFO即是該時(shí)期的產(chǎn)品；出現(xiàn)了大量的數(shù)據(jù)庫(kù)，但這些系統(tǒng)的分析功能和60年代相比，并沒(méi)有得到很大的擴(kuò)充，而且數(shù)據(jù)庫(kù)的容量一般都比較小，因此說(shuō)70年代為GIS鞏固階段。

二、GIS的發(fā)展階段第58頁(yè)/共91頁(yè)80年代為GIS技術(shù)大發(fā)展時(shí)期

20世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展和普及，地理信息系統(tǒng)也逐步走向成熟。這一時(shí)期GIS注重于空間決策支持分析，并在資源管理、環(huán)境規(guī)劃、商業(yè)服務(wù)等領(lǐng)域得到的廣泛應(yīng)用。

許多國(guó)家制定了本國(guó)GIS發(fā)展規(guī)劃，啟動(dòng)了若干科研項(xiàng)目。

建立了一些政府性、學(xué)術(shù)性機(jī)構(gòu)。我國(guó)于1985年成立了資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

軟件制造商開(kāi)始出現(xiàn)，商業(yè)化的實(shí)用地理信息系統(tǒng)軟件陸續(xù)進(jìn)入市場(chǎng)。二、GIS的發(fā)展階段第59頁(yè)/共91頁(yè)90年代為GIS的用戶(hù)時(shí)代

20世紀(jì)90年代，由于計(jì)算機(jī)的軟硬件均得到飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)，導(dǎo)致地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的擴(kuò)大與深化。GIS已成為許多機(jī)構(gòu)必備的工作系統(tǒng)，尤其是政府決策部門(mén)在一定程度上受GIS影響而改變現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的運(yùn)行方式、設(shè)置等；社會(huì)對(duì)GIS的認(rèn)識(shí)普遍提高，需求大副度增加。如美國(guó)將GIS列入“信息高速公路”計(jì)劃中，美國(guó)副總統(tǒng)科爾提出的“數(shù)字地球”戰(zhàn)略也包括地理信息系統(tǒng)；我國(guó)的“三金工程”（金卡、金橋、金網(wǎng)）中也包含GIS。二、GIS的發(fā)展階段第60頁(yè)/共91頁(yè)

我國(guó)GIS的發(fā)展?fàn)顩r第一階段：從1978年到1980年為準(zhǔn)備階段，主要進(jìn)行輿論準(zhǔn)備，正式提出倡議，開(kāi)始組建隊(duì)伍、組織個(gè)別實(shí)驗(yàn)研究。第二階段：從1980年到1985年為起步階段。這一階段主要是對(duì)地理信息系統(tǒng)進(jìn)行理論探索和區(qū)域性實(shí)驗(yàn)研究，并在此基礎(chǔ)上制定國(guó)家地理信息系統(tǒng)規(guī)范。從1984年開(kāi)始，國(guó)家測(cè)繪局測(cè)繪科學(xué)研究所著手組建中國(guó)國(guó)土基礎(chǔ)信息系統(tǒng)；1985國(guó)家資源與環(huán)境信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室成立；第61頁(yè)/共91頁(yè)第三階段：從1985年到1995年為發(fā)展階段。GIS研究作為政府行為被列入國(guó)家攻關(guān)計(jì)劃，并開(kāi)始了有計(jì)劃、有組織、有目標(biāo)的科學(xué)研究。如“七五”國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目“三北防護(hù)林遙感調(diào)查”、“黃土高原遙感調(diào)查”等都開(kāi)展了地理信息系統(tǒng)在資源管理方面的研究。

“八五”期間國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目包括“重大自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)”、“重點(diǎn)產(chǎn)糧區(qū)主要農(nóng)作物估產(chǎn)”、“國(guó)家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)建設(shè)”。第四階段：

1995年至今為我國(guó)GIS產(chǎn)業(yè)化階段。強(qiáng)調(diào)GIS的實(shí)用化、集成化和工程化，力圖使GIS從發(fā)展階段走向?qū)嵱没蜕a(chǎn)化。

我國(guó)GIS的發(fā)展?fàn)顩r第62頁(yè)/共91頁(yè)1、3S集成技術(shù)

GIS、RS、GPS無(wú)縫集成技術(shù)，使其具有更廣闊的應(yīng)用前景。2、網(wǎng)絡(luò)GIS更加流行萬(wàn)維網(wǎng)的發(fā)展給GIS數(shù)據(jù)在更大范圍內(nèi)的發(fā)布、出版、獲取和查詢(xún)提供了有效可行的途徑。3、三維GIS更富有吸引力DEM地形數(shù)據(jù)和地面正射影像紋理疊加在一起，形成三維的虛擬地形景觀模型。在虛擬地形景觀模型之上將地面建筑物豎起來(lái)，形成城市三維GIS真三維GIS。他不僅表達(dá)三維物體，也表達(dá)物體的內(nèi)部三地理信息系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)第63頁(yè)/共91頁(yè)4.組件GIS進(jìn)一步發(fā)展

GIS軟件大多數(shù)都已經(jīng)過(guò)渡到基于組件的體系結(jié)構(gòu)，一般都采用COD/DCOM技術(shù)。組件體系結(jié)構(gòu)為GIS軟件工程化開(kāi)發(fā)提供了強(qiáng)有力的保障，也為用戶(hù)的二次開(kāi)發(fā)提供了良好的接口。組件接口是二進(jìn)制接口，它可以跨語(yǔ)言平臺(tái)調(diào)用，即用C++開(kāi)發(fā)的COM組件可以用VB，VC或Delphi語(yǔ)言調(diào)用。5.移動(dòng)GIS將會(huì)更加推廣

移動(dòng)GIS系統(tǒng)主要由移動(dòng)通信、地理信息系統(tǒng)、定位系統(tǒng)和移動(dòng)終端4個(gè)部分組成。其特點(diǎn)包括：移動(dòng)性、動(dòng)態(tài)（實(shí)時(shí)）性。三地理信息系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)第64頁(yè)/共91頁(yè)四、GIS主要商品化軟件第65頁(yè)/共91頁(yè)第66頁(yè)/共91頁(yè)第67頁(yè)/共91頁(yè)第68頁(yè)/共91頁(yè)第69頁(yè)/共9