地理信息系统课件.pdf

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1、 没有 百度文库财富值 请到文库帮手网 w w w.365x u e y u a n.c o m 免费帮下载 百度文库积分 资料 本文由小钟c l o c k 贡献 p p t 1。江西理工大学-地理信息系统基础 地理信息系统基础 主讲：兰小机 GIS博士 硕士生导师 GIS博士 Te l：Te l：13766333178 Em a i l :l a n d c o m 8835163.c o m 助教：刘德儿 硕士 助教 Te l：Te l：13766377410 Em a i l :l a n d s e r v e r 163.c o m 江西理工大学-地理信息系统基础 兰小机简历 主要

2、经历 1988年 月毕业于南方冶金学院工程测量专业，获学士学位，1988年7月毕业于南方冶金学院工程测量专业，获学士学位，并留校任教 1994年 月毕业于武汉测绘科技大学工程测量专业，获硕士学位，1994年6月毕业于武汉测绘科技大学工程测量专业，获硕士学位，回校任教 地图学与地理信息系统专业 2005年 月毕业于南京师范大学工程地图学与地理信息系统专业，2005年6月毕业于南京师范大学工程地图学与地理信息系统专业，获理学博 士学位，回校任教 士学位，主要研究方向 GML空间数据库理论与GMLGIS GML空间数据库理论与GMLGIS 空间数据库理论与 空间数据集成与共享 GIS应用开发 GIS

3、应用开发 在研项目 GML空间数据存储索引机制研究 编号：空间数据存储索引机制研究（国家自然科学基金项目-GML空间数据存储索引机制研究（编号：40401045）40401045），排名第二-面向对象的GML空间数据 面向对象的GML 地理信息科学江苏省重点实验室开发基金项目-面向对象的GML空间数据 库及其应用研究，主持 江西省自然科学基金项目GML空间数据库理论及GMLGIS GML空间数据库理论及GMLGIS研究 江西省自然科学基金项目 GML空间数据库理论及GMLGIS研究 江西理工大学-地理信息系统基础 教学目标 地理信息系统基础课程是地理信息系统本科 地理信息系统基础 专业的核心课

4、程，课程总学时为56 56，专业的核心课程，课程总学时为56，分理论课（48）与实验课（8）两部分。48）与实验课（两部分。通过本课程的学习，通过本课程的学习，使学生掌握地理信息系统的 基本概念、空间数据的采集、处理与组织、GIS空 基本概念、空间数据的采集、处理与组织、GIS空 间分析的原理方法等内容，并了解常用GIS软件的 间分析的原理方法等内容，并了解常用GIS软件的 GIS 操作，为后续其它GIS课程的学习打下基础。GIS课程的学习打下基础 操作，为后续其它GIS课程的学习打下基础。江西理工大学-地理信息系统基础 教学内容 绪论（学时）第一章 绪论（4学时）地理空间与空间数据基础（学时

5、）第二章 地理空间与空间数据基础（4学时）空间数据模型与数据结构（学时）第三章 空间数据模型与数据结构（8学时）第四章 空间数据库（6学时）空间数据库（学时）空间数据采集与处理（学时）第五章 空间数据采集与处理（7学时）空间分析（学时）第六章 空间分析（9学时）空间数据的可视化（学时）第七章 空间数据的可视化（6学时）GIS新技术(4学时 学时)第八章 GIS新技术(4学时)江西理工大学-地理信息系统基础p a g e 1 教材及参考材料 教材：地理信息系统基础 教材：地理信息系统基础 兰小机，刘德儿编 参考材料：参考材料：汤国安等，地理信息系统，2000，汤国安等，地理信息系统，2000，科

6、学出版社 龚健雅 地理信息系统基础，2001，科学出版社 地理信息系统基础，2001，乌伦等，地理信息系统-原理、方法与应用，2001，乌伦等，地理信息系统-原理、方法与应用，2001，北京大 学出版社 空间信息系统原理，2001，王家耀 空间信息系统原理，2001，科学出版社 图书馆中国学术期刊数据库-地理学报 图书馆中国学术期刊数据库-地理学报、地理研究、地理-地理研究 科学进展 测绘学报 遥感学报 武汉大学学报（科学进展、测绘学报、遥感学报、武汉大学学报（信息 地球信息科学 测绘科学 计算机工程 版）、地球信息科学、测绘科学、计算机工程、计 算机工程与应用 中国图形图像学报 算机工程与应

7、用、中国图形图像学报等相关期刊 江西理工大学-地理信息系统基础 主要网站 h t t p:/w w w.g i s f o r u m.n e t/h t t p:/w w w.g i s k y.c o m/h t t p:/w w w.g i s e m p i r e.co m/b b s/h t t p:/w w w.d i g i t a l e a r t h.n e t.c n/h t t p:/w w w.d i g i t a l e a r t h.g o v/h t t p:/w w w.o t h e r m a p.c o m/h t t p:/w w w.s u r

8、 v e y o r.c o m.c n/h t t p:/w w w.e s r i.c o m/h t t p:/w w w.e s r i c h i n a h t t p:/w w w.e s r i c h i n a-b j.c n/各大学的BBS网站 各大学的BBS网站 BBS 江西理工大学-地理信息系统基础 课程考核 平时成绩（30%）平时成绩（30%）阅读相关专业期刊，撰写一篇5000字左右的学 阅读相关专业期刊，撰写一篇5000字左右的学 5000 术论文，格式按地理学报的要求。（20%）。（20%术论文，格式按地理学报的要求。（20%）平时上课（10%）平时上课（10%

9、）考试成绩（70%）考试成绩（70%）闭卷考试 江西理工大学-地理信息系统基础 现实世界 Ch a p.1 绪论 如何为一公园 选择合理位置？选择合理位置？获取 地形信息 依山傍水；依山傍水；交通方便，交通方便，较安静；较安静；空 气清新 气清新 +水系信息 例 子 要求 +道路信息 +信息 1 方 1 理 空 空 方 江西理工大学-地理信息系统基础 1.2.3.4.5.6.GIS的基本概念 GIS的基本概念 GIS的构成 GIS的构成 GIS的基本功能 GIS的基p a g e 2本功能 GIS的应用 GIS的应用 GIS与相关学科、GIS与相关学科、技术的关系 与相关学科 GIS的发展概况

10、 GIS的发展概况 江西理工大学-地理信息系统基础 GIS的基本概念 1 GIS的基本概念 1.1 信息与地理信息 1.1.1 信息和数据 信息（In f o r m a t i o n）是用文字、数字、符号、语言、图 信息（In f o r m a t i o n）是用文字、数字、符号、语言、像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特 从而向人们（或系统）征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实 和知识，作为生产、建设、经营、管理、和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的 依据。依据。信息的特征：客观性、适用性、可传输性和共享性。

11、信息的特征：客观性、适用性、可传输性和共享性。江西理工大学-地理信息系统基础 信息与数据的关系 信息来源于数据（Da t a）。信息来源于数据（Da t a）。数据是一种未经加工的原始资料，数字、文字、数据是一种未经加工的原始资料，数字、文字、符号、图像都是数据。符号、图像都是数据。数据是客观对象的表示，而信息则是数据内涵的 数据是客观对象的表示，意义，是数据的内容和解释。意义，是数据的内容和解释。例如，从实地或社会调查数据中可获取到各种专门信 例如，从测量数据中可以抽取出地面目标或物体的形状、息；从测量数据中可以抽取出地面目标或物体的形状、大小和位置等信息；大小和位置等信息；从遥感图像数据中

12、可以提取出各 种地物的图形大小和专题信息。种地物的图形大小和专题信息。江西理工大学-地理信息系统基础 1.1 2 地理信息 地理信息（In f o r m a t i o n）地理信息（Ge o g r a p h i c In f o r m a t i o n）是有关地理实体的性 特征和运动状态的表征和一切有用的知识，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。达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。地理数据则是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，地理数据则是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特征（简称属性

13、）及时域特征三部分。包括空间位置、属性特征（简称属性）及时域特征三部分。空间特征是指地理实体的空间位置及其相互关系；空间特征是指地理实体的空间位置及其相互关系；属性特征表示地理实体的名称、类型和数量等；属性特征表示地理实体的名称、类型和数量等；时间特征指实体随时间而发生的相关变化的信息，时间特征指实体随时间而发生的相关变化的信息，时 间数据对环境模拟分析非常重要，间数据对环境模拟分析非常重要，正受到地理信息系 统学界越来越多的重视。统学界越来越多的重视。江西理工大学-地理信息系统基础 1.1.3 地理信息的特征 1）地域性：地理信息属于空间信息，具有空间定位的特点，地域性：地理信息属于空间信息

14、，具有空间定位的特点，这是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志；这是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志；2）多维结构特征：在二维空间编码基础上，实现多专题的 多维结构特征：在二维空间编码基础上，第三维信息结构的组合，第三维信息结构的组合，为地理信息各圈层之间的综合研 究提供可能，也为地理系统多层次的分析提供方便。究提供可能，也为地理系统多层次的分析提供方便。3）时序特征：时空的动态变化引起地理信息的属性数据或 时序特征：空间数据的变化。空间数据的变化。4）数据量大：地理信息既有空间特征，又有属性特征，另 数据量大：地理信息既有空间特征，又有属性特征，外地理信息还随着时间的变化而变化，具有

15、时间特征，外地理信息还随着时间的变化而变化，具有时间特征，因 此其数据量很大。尤其是随着全球对地观测计划不断发展，此其数据量很大。尤其是随着全球对地观测计划不断发展，每天都可以获得上万亿兆的关于地球资源、每天都可以获得上万亿兆的关于地球资源、环境特征的数 据。p a g e 3 江西理工大学-地理信息系统基础 1.2 信息系统 信息系统是具有采集、管理、加工和表达数据能力的系统，信息系统是具有采集、管理、加工和表达数据能力的系统，是具有采集 并能回答用户一系列问题的系统。它是由计算机硬件、并能回答用户一系列问题的系统。它是由计算机硬件、软 数据和用户四大要素组成。件、数据和用户四大要素组成。计

16、算机硬件包括各类计算机处理及终端设备；计算机硬件包括各类计算机处理及终端设备；软件是支持数据信息的采集、存贮加工、再现和回 软件是支持数据信息的采集、存贮加工、答用户问题的计算机程序系统；答用户问题的计算机程序系统；数据则是系统分析与处理的对象，数据则是系统分析与处理的对象，构成系统的应用 基础；基础；用户是信息系统所服务的对象。用户是信息系统所服务的对象。从适用于不同管理层次的角度出发，从适用于不同管理层次的角度出发，信息系统分为事务处 理系统和决策支持系统。理系统和决策支持系统。江西理工大学-地理信息系统基础 1.3 地理信息系统 GIS-Ge o g r a p h i c In f o

17、 r m a t i o n Sy s t e m GIS-Ge o-In f o r m a t i o n Sc i e n c e e o e o GIS-Ge o-In f o r m a t i o n Se r v i c e 江西理工大学-地理信息系统基础 1.3 1 地理信息系统概念 地理信息系统是一种特定的十分重要的空间信息系统。地理信息系统是一种特定的十分重要的空间信息系统。不同领域、不同专业对GIS的理解不同，不同领域、不同专业对GIS的理解不同，目前没有完全统 GIS的理解不同 一的被普遍接受的定义：一的被普遍接受的定义：1）美国学者Pa r k e r 认为“GIS是

18、一种存贮、分析和显示空间与非空 美国学者Par k e r 认为“GIS是一种存贮、Pa r k e r 认为 是一种存贮 间数据的信息技术”间数据的信息技术”。认为“2）加拿大的Ro g e r To m l i n s o n 认为“GIS是全方位分析和操作地理数 加拿大的Ro g e r To m l i n s o n 认为 GIS是全方位分析和操作地理数 据的数字系统”据的数字系统”。3）Go o d c h i l d 把GIS定义为“采集、存贮、管理、分析和显示有关 Go o d c h i l d 把GIS定义为“采集、存贮、管理、定义为 地理现象信息的综合系统”地理现象信息的

19、综合系统”。4）Bu r r o u g h 认为“GIS是属于从现实世界中采集、存储、提取、转 Bu r r o u g h 认为“GIS是属于从现实世界中采集、存储、提取、认为 是属于从现实世界中采集 换和显示空间数据的一组有力的工具”换和显示空间数据的一组有力的工具”。江西理工大学-地理信息系统基础 5）俄罗斯学者也把GIS定义为“一种解决各种复杂的地理 俄罗斯学者也把GIS定义为“GIS定义为 相关问题，以及具有内部联系的工具集合”相关问题，以及具有内部联系的工具集合”。美国国家地理信息与分析中心给出的定义：GIS为了 6）美国国家地理信息与分析中心给出的定义：“GIS为了 获取、存储

20、、检索、获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计 算机化的数据库管理系统”算机化的数据库管理系统”。英国教育部认为：GIS是一种获取 存储、检索、是一种获取、7）英国教育部认为：“GIS是一种获取、存储、检索、操 分析和显示地球空间数据的计算机系统”作、分析和显示地球空间数据的计算机系统”。美国联邦数字地图协调委员会(FICCDC)认为：GIS是 8）美国联邦数字地图协调委员会(FICCDC)认为：“GIS是 由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设 计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、计用来支持空间数据的采集、管理、处理、

21、分析、建模和 显示，以便解决复杂的规划和管理问题”显示，以便解决复杂的规划和管理问题”。分析、显示和应用空间数据的计算机系统。分析、显示和应用空间数据的计算机系统。我们认为：地理信息系统是一种采集、存储、管理、我们认为：地理信息系统是一种采集、存储、管理、江西理工大学-地理信息系统基础p a g e 4 理解 GIS是一计算机系统，既然是系统，就要具有系 GIS是一计算机系统，既然是系统，就要具有系 是一计算机系统 统的基本功能，数据采集、管理、分析和表达，统的基本功能，数据采集、管理、分析和表达，所以每个GIS GIS系统都是由若干具有一定功能的模 所以每个GIS系统都是由若干具有一定功能的

22、模 块组成。块组成。GIS的处理对象是空间数据，GIS的处理对象是空间数据，为了能对这些空间 数据进行定位，定性和定量的描述，决定了GIS 数据进行定位，定性和定量的描述，决定了GIS 要对空间数据按统一地理坐标进行编码，要对空间数据按统一地理坐标进行编码，这是 GIS与其他信息系统不同的根本所在 与其他信息系统不同的根本所在。GIS与其他信息系统不同的根本所在。江西理工大学-地理信息系统基础 GIS与其它信息系统的区别和联系 1.3.2 GIS与其它信息系统的区别和联系 信息系统（信息系统（IS)非空间信息系统 如厂矿企业管理、如厂矿企业管理、财务等MIS 财务等MIS 空间信息系统（SIS

23、）空间信息系统（SIS）非地理信息系统 CAD/CAM 地籍信息系统 城市管线信息系统 地理信息系统（GIS）地理信息系统（GIS）专题GIS 专题GIS 综合信息系统 城市规划 与管理IS 与管理IS 区域资源 与环境IS 与环境IS 江西理工大学-地理信息系统基础 GIS与一般 与一般MIS（1）GIS与一般MIS GIS离不开数据库技术。数据库中的一些基本技术，GIS离不开数据库技术。数据库中的一些基本技术，如数 离不开数据库技术 据模型、数据存储、数据检索等都是GIS GIS广泛使用的核心 据模型、数据存储、数据检索等都是GIS广泛使用的核心 技术。GIS对空间数据和属性数据共同管理、

24、分析和应用，技术。GIS对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用，对空间数据和属性数据共同管理 而一般MIS 数据库系统）侧重于非图形数据（MIS（而一般MIS（数据库系统）侧重于非图形数据（属性数 的优化存储与查询，即使存储了图形，据）的优化存储与查询，即使存储了图形，也是以文件 的形式存储，不能对空间数据进行查询、检索、分析，的形式存储，不能对空间数据进行查询、检索、分析，没有拓扑关系，其图形显示功能也很有限。没有拓扑关系，其图形显示功能也很有限。如电话查号台是一个一般MIS MIS，如电话查号台是一个一般MIS，只能回答用户询问的电 话号码，而通信地理信息系统除了可查询电话号码外，话号码

25、，而通信地理信息系统除了可查询电话号码外，还提供用户的地理分布、空间密度、还提供用户的地理分布、空间密度、最近的邮局等空间 关系信息。关系信息。江西理工大学-地理信息系统基础 GIS与（2）GIS与CAD/CAM 管理了图形数据和非空间属性数据的系统 不一定是GIS GIS，不一定是GIS，如计算机辅助设计(Co m p u t e r Ad i d e d De s i g n，CAD)，计算机辅 De s i g n，CAD)，助制图(Co m p u t e r Ma p，CAM)。助制图(Co m p u t e r Ad i d e d Ma p，CAM)。它 们之间的异同点见表1-

26、1和1-2.们之间的异同点见表1 江西理工大学-地理信息系统基础 GIS与CAD的异同点 表1-1 GIS与CAD的异同点 GIS与CAD共同点 GIS与CAD共同点 GIS与 GIS与CAD 不同点 GIS处理的数据大多来自 GIS处理的数据大多来自 于现实世界，于现实世界，较之人造 对象更复杂，对象更复杂，数据量更 大；数据采集的方式多 样化；样化；GIS的属性库结构复杂 的属性库结构复杂，GIS的属性库结构复杂，功能强大；功能强大；强调对空间数据的分析，图形属性交互使用频 繁；GIS采用地理坐标系 GIS采用地理坐标系。都有坐标系统；CAD研究对象为人造 都有坐标系统；CAD研究对象为人

27、造 对象规则几何图形 都能将目标和参考 对象 规则几何图形 系联系起来；及组合；系联系起来；及组合；都能描述图形数据 图形功能特别是三维 的拓扑关系；图形功能强，的拓扑关系；图形功能强，属性库 功能相对较弱；都能处理属性和空 功能相对较弱；CAD中的拓扑关系较 间数据 CAD中的拓扑关系较 为简单；为简单；一般采p a g e 5用几何坐标系。江西理工大学-地理信息系统基础 GIS与CAM的异同点 表1-2 GIS与CAM的异同点 GIS与CAM共同点 GIS与CAM共同点 GIS与 GIS与CAM 不同点 都有地图输出、CAM侧重于数据查询 侧重于数据查询、CAM是GIS的重要组 都有地图输

28、出、CAM侧重于数据查询、CAM是GIS的重要组 空间查询、分类及自动符号化，成部分；空间查询、分析 分类及自动符号化，具 成部分；有地图辅助设计和产生 综合图形和属性数 和检索功能 高质量矢量地图的输出 据进行深层次的空 机制；间分析，机制；间分析，提供辅助 决策信息。它强调数据显示而不是 决策信息。数据分析，数据分析，地理数据往 往缺乏拓扑关系；往缺乏拓扑关系；它与数据库的联系通常 是一些简单的查询。是一些简单的查询。江西理工大学-地理信息系统基础 1.3.3 地理信息系统分类 地理信息系统根据其内容可分为两大基本类型：地理信息系统根据其内容可分为两大基本类型：一是应用型地理信息系统，以某

29、一专业、一是应用型地理信息系统，以某一专业、领域或工作为主要 内容，包括专题地理信息系统和区域综合地理信息系统；内容，包括专题地理信息系统和区域综合地理信息系统；二是工具型地理信息系统，也就是GIS工具软件包，二是工具型地理信息系统，也就是GIS工具软件包，如Ar c GIS GIS工具软件包 具有空间数据输入、存储、处理、分析和输出等GIS GIS基本 等，具有空间数据输入、存储、处理、分析和输出等GIS基本 功能。功能。（1）专题地理信息系统（Th e m a t i c GIS），是具有有限目 专题地理信息系统（GIS），是具有有限目），标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务。

30、标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务。例如，森林动态监测信息系统、水资源管理信息系统、例如，森林动态监测信息系统、水资源管理信息系统、矿 业资源信息系统、农作物估产信息系统、业资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信 息系统、水土流失信息系统等。息系统、水土流失信息系统等。江西理工大学-地理信息系统基础 GIS），），主要以区域（2）区域信息系统（Re g i o n a l GIS），主要以区域 区域信息系统（综合研究和全面的信息服务为目标，综合研究和全面的信息服务为目标，可以有不同 的规模，如国家级的、地区或省级的、的规模，如国家级的、地区或省级的、市级和县 级等为各不

31、同级别行政区服务的区域信息系统；级等为各不同级别行政区服务的区域信息系统；也可以按自然分区或流域为单位的区域信息系统。也可以按自然分区或流域为单位的区域信息系统。在通用的地理信息系统工具支持下建立区域或专 题地理信息系统，不仅可以节省软件开发的人力、题地理信息系统，不仅可以节省软件开发的人力、物力、财力，缩短系统建立周期，物力、财力，缩短系统建立周期，提高系统技术 水平，而且使地理信息系统技术易于推广，水平，而且使地理信息系统技术易于推广，并使 广大地学工作者可以将更多的精力投入高层次的 应用模型开发上。应用模型开发上。江西理工大学-地理信息系统基础 GIS的构成 2 GIS的构成 完整的GI

32、S主要由四个部分构成 完整的GIS主要由四个部分构成 GIS 计算机硬件系统 计算机软件系统 地理空间数据 系统管理操作人员 江西理工大学-地理信息系统基础 2.1 硬件系统 GPS 全站仪 解析和数字 摄影测量仪器 磁带机 光盘机 活动硬盘 硬盘阵列 专用设备p a g e 6 存储设备 处理设备 输出设备 全数字摄影 测量工作站 遥感与遥感 图象处理系统 绘图仪 打印机 终端 输入设备 数字化仪 扫描仪 键盘、鼠标 键盘、常规设备 服务器 工作站 江西理工大学-地理信息系统基础 计算机硬件是计算机系统中的实际物理装置的总称，计算机硬件是计算机系统中的实际物理装置的总称，是 GIS的物理外壳

33、 系统的规模、精度、速度、功能、形式、的物理外壳，GIS的物理外壳，系统的规模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至软件都与硬件有极大的关系，使用方法甚至软件都与硬件有极大的关系，受硬件指标的 支持或制约。GIS由于其任务的复杂性和特殊性 由于其任务的复杂性和特殊性，支持或制约。GIS由于其任务的复杂性和特殊性，必须由 计算机设备支持。GIS硬件配置一般包括四个部分 硬件配置一般包括四个部分：计算机设备支持。GIS硬件配置一般包括四个部分：（1）计算机是GIS的主机：它是硬件系统的核心，包括从主机服 计算机是GIS的主机：它是硬件系统的核心，GIS的主机 务器到桌面工作站，用作数据的处理、管理

34、与计算；务器到桌面工作站，用作数据的处理、管理与计算；数据输入设备：主要的输入设备有图形跟踪数字化仪、（2）数据输入设备：主要的输入设备有图形跟踪数字化仪、图形 扫描仪、解析和数字摄影测量设备等；扫描仪、解析和数字摄影测量设备等；数据输出设备：主要的输出设备有各种绘图仪、（3）数据输出设备：主要的输出设备有各种绘图仪、图形显示终 端和打印机等；端和打印机等；数据存贮设备：光盘刻录机、磁带机、光盘塔、活动硬盘、（4）数据存贮设备：光盘刻录机、磁带机、光盘塔、活动硬盘、磁盘阵列等；磁盘阵列等；网络设备：包括布线系统、网桥、路由器和交换机等，（5）网络设备：包括布线系统、网桥、路由器和交换机等，具体

35、 的网络设备根据网络计算的体系结构来确定。的网络设备根据网络计算的体系结构来确定。江西理工大学-地理信息系统基础 2.2 软件系统 GIS软件是系统的核心，GIS软件是系统的核心，软件是系统的核心 用于执行GIS GIS功能的各 用于执行GIS功能的各 种操作，种操作，包括数据输 处理、入、处理、数据库管 理、空间分析和图形 用户界面(GUI)(GUI)等 用户界面(GUI)等。按 照其功能分为：GIS专 照其功能分为：GIS专 业软件、数据库软件、业软件、数据库软件、系统管理软件等 系统管理软件等 GIS用户界面 GIS用户界面 GIS数据库 GIS数据库 操作系统 GIS硬件 GIS硬件

36、GIS专业平台软件 GIS专业平台软件 GIS应用软件 GIS应用软件 GIS软件层次 GIS软件层次 江西理工大学-地理信息系统基础 GIS专业软件 2.2 1 GIS专业软件 GIS专业软件一般指具有丰富功能的通用GIS软件，GIS专业软件一般指具有丰富功能的通用GIS软件，它包含了处理地理 专业软件一般指具有丰富功能的通用GIS软件 信息的各种高级功能，可作为其他应用系统建设的平台。信息的各种高级功能，可作为其他应用系统建设的平台。其代表产品 Ar c GIS、MGE、MAPINFO、MAPGIS、GEOSTAR等 有Ar c GIS、MGE、MAPINFO、MAPGIS、GEOSTAR

37、等。它们一般都包含 有以下的主要核心模块：有以下的主要核心模块：数据输入和编辑：支持数字化仪手扶跟踪数字化、图形扫描及矢量化，数据输入和编辑：支持数字化仪手扶跟踪数字化、图形扫描及矢量化，以及对图形和属性数据提供修改和更新等编辑操作；以及对图形和属性数据提供修改和更新等编辑操作p a g e 7；空间数据管理：能对大型的、分布式的、多用户数据库进行有效的存 空间数据管理：能对大型的、分布式的、储检索和管理，储检索和管理，数据处理和分析能转换各种标准的矢量格式和栅格格式数 完成地图投影转换，支持各种空间分析功能等；据，完成地图投影转换，支持各种空间分析功能等；数据输出：提供地图制作、报表生成、符

38、号生成、数据输出：提供地图制作、报表生成、符号生成、汉字生成和图像显 示等；示等；用户界面：提供生产图形用户界面工具，用户界面：提供生产图形用户界面工具，使用户不用编程就能制作友 好和美观的图形用户界面；好和美观的图形用户界面；系统二次开发能力：利用提供的应用开发语言，可编写各种复杂的GIS 系统二次开发能力：利用提供的应用开发语言，可编写各种复杂的GIS 应用系统。应用系统。江西理工大学-地理信息系统基础 2.2 2 数据库软件 数据库软件除了在GIS专业软件中用于支持复杂空 数据库软件除了在GIS专业软件中用于支持复杂空 GIS 间数据的管理软件以外，间数据的管理软件以外，还包括服务于以非

39、空间 属性数据为主的数据库系统，这类软件有：属性数据为主的数据库系统，这类软件有：ORACLE、SYBASE、INFORMIX、DB2、Se r v e r、ORACLE、SYBASE、INFORMIX、DB2、SQL Se r v e r、In g r e s s 等 它们也是GIS软件的重要组成部分，GIS软件的重要组成部分 In g r e s s 等。它们也是GIS软件的重要组成部分，而 且由于这类数据库软件具有快速检索、且由于这类数据库软件具有快速检索、满足多用 户并发和数据安全保障等功能，户并发和数据安全保障等功能，目前已实现在现 成的关系型商业数据库中存储GIS的空间数据，GIS

40、的空间数据 成的关系型商业数据库中存储GIS的空间数据，例 En g i n e)就是最好的解决方 如SDE(Sp a t i a l Da t a b a s e En g i n e)就是最好的解决方 案。江西理工大学-地理信息系统基础 2.2.3 系统管理软件 系统管理软件主要指计算机操作系统，系统管理软件主要指计算机操作系统，当 今使用的操作系统有：UNIX、Wi n d o w s、今使用的操作系统有：UNIX、Wi n d o w s、Li n i x 等。它们关系到GIS软件和开发语言使 Li n i x 等 它们关系到GIS软件和开发语言使 GIS 用的有效性，因此也是GIS

41、GIS软硬件环境的 用的有效性，因此也是GIS软硬件环境的 重要组成部分。重要组成部分。江西理工大学-地理信息系统基础 2.3 地理空间数据 地理空间数据是地理信息的载体，地理空间数据是地理信息的载体，是地理信 息系统的操作对象，息系统的操作对象，它具体描述地理实体的 空间特征、属性特征和时间特征。空间特征、属性特征和时间特征。江西理工大学-地理信息系统基础 系统开发、2.4 系统开发、管理与使用人员 人是GIS中的重要构成因素 GIS不同于一幅地图 不同于一幅地图，人是 GIS中的重要构成因素，GIS 不同于一幅地图，而是 GIS 中的重要构成因素，一个动态的地理模型。一个动态的地理模型。仅

42、有系统软硬件和数据还不能构 成完整的地理信息系统，需要人进行系统组织、管理、成完整的地理信息系统，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵 活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。对于合格的系统设计、运行和使用来说，对于合格的系统设计、运行和使用来说，地理信息系统 专业人员是地理信息系统应用的关键，专业人员是地理信息系统应用的关键，而强有力的组织 是系统运行的保障。一个周密规划的地理信息系统项目 是系统运行的保障。应包括负责系统设计和执行的项目经理、应包括负

43、责系统设计和执行的项目经理、信息管理的技 术人员、术人员、系统用户化的应用工程师以及最终运行系统的 用户。用户。江西理工大学-地理信息系统基础 GIS的基本功能 3 GIS的基本功能p a g e 8 一个完整的GIS系统的基本功能应包括：一个完整的GIS系统的基本功能应包括：GIS系统的基本功能应包括 数据采集与编辑 数据存储与管理 数据处理和变换 空间查询和分析 数据显示和输出功能 江西理工大学-地理信息系统基础 3.1 数据采集与编辑 主要用于获取数据，主要用于获取数据，保证地理信息系统数据库中的数据 在内容与空间上的完整性、数值逻辑一致性与正确性等。在内容与空间上的完整性、数值逻辑一致

44、性与正确性等。一般而言，一般而言，地理信息系统数据库的建设占整个系统建设 投资的70%或更多，70%或更多 投资的70%或更多，并且这种比例在近期内不会有明显的 改变。改变。因此，因此，信息共享与自动化数据输入成为地理信息系统研 究的重要内容。究的重要内容。目前可用于地理信息系统数据采集的方法与技术很多 江西理工大学-地理信息系统基础 3.2 数据存储与管理 由于GIS数据库具有数据量大，由于GIS数据库具有数据量大，空间数据与 GIS数据库具有数据量大 属性数据具有不可分割的联系，属性数据具有不可分割的联系，以及空间 数据之间具有显著的拓扑结构等特点，因 数据之间具有显著的拓扑结构等特点，G

45、IS数据库管理功能除了与属性数据有关 此GIS数据库管理功能除了与属性数据有关 的DBMS功能之外，对空间数据的管理技术 DBMS功能之外，功能之外 主要包括：主要包括：空间数据库数据模型与数据结 空间索引、数据更新维护等。构、空间索引、数据更新维护等。江西理工大学-地理信息系统基础 3.3 数据处理与变换 数据处理的任务和操作内容有：数据处理的任务和操作内容有：数据变换：数据变换：指对数据从一种数学状态转换为另 一种数学状态，包括投影变换、辐射纠正、一种数学状态，包括投影变换、辐射纠正、比例 尺缩放、误差改正和处理等；尺缩放、误差改正和处理等；数据重构：数据重构：指对数据从一种几何形态转换为

46、另 一种几何形态，包括数据拼接、数据截取、数据 一种几何形态，包括数据拼接、数据截取、压缩、结构转换等；压缩、结构转换等；数据抽取：数据抽取：指对数据从全集合到子集的条件提 包括类型选择、窗口提取、取，包括类型选择、窗口提取、布尔提取和空间 内插等。内插等。江西理工大学-地理信息系统基础 3.4 空间查询和分析 空间查询 拓扑叠加 缓冲区分析 网络分析 数字地形分析 江西理工大学-地理信息系统基础 3.5 数据显示与输出 GIS为用户提供了许多用于地理数据表现 GIS为用户提供了许多用于地理数据表现 的工具，其形式既可以是计算机屏幕显示，的工具，其形式既可以是计算机屏幕显示，也可以是诸如报告、

47、表格、地图等硬拷贝 也可以是诸如报告、表格、图件。图件。江西理工大学-地理信息系统基础 GIS的应用 4 GIS的应用 4.1 测绘与地图制图 地理信息系统技术源于机助制图。地理信息系统（GIS）地理信息系统技术源于机助制图。地理信息系统（GIS）技术与遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、全球定位系统 技术与遥感（RS）、全球定位系统（GPS）技术在测绘界 的广泛应用，为测绘与地图制图带来了一场革命性的变化。的广泛应用，为测绘与地图制图带来了一场革命性的变化。集中体现在：集中体现在：地图数据获取与成图的技术流程发生的根本的改变；地图数据获取与成图的技术流程发生的根本的改变；地图的成图周期大大

48、缩短；地图的成图周期大大缩短；地图成图精度大幅度提高；地图成图精度大幅度提高；地图的品种大大丰富。数字地图、网络地图、地图的品种大大丰富。数字地图、网络地图、电子地图等一批 崭p a g e 9新的地图形式为广大用户带来了巨大的应用便利。崭新的地图形式为广大用户带来了巨大的应用便利。测绘与地图制图进入了一个崭新的时代。测绘与地图制图进入了一个崭新的时代。江西理工大学-地理信息系统基础 4.2 资源管理 资源的清查、管理和分析是GIS应用最广泛的领域，资源的清查、管理和分析是GIS应用最广泛的领域，也是目 GIS应用最广泛的领域 前趋于成熟的主要应用领域，包括森林和矿产资源的管理、前趋于成熟的主

49、要应用领域，包括森林和矿产资源的管理、野生动植物的保护、野生动植物的保护、土地资源潜力的评价和土地利用规划 以及水资源的时空分布特征研究等。系统的主要任务是将 以及水资源的时空分布特征研究等。各种来源的数据和信息有机地汇集在一起，GIS软件能在一 各种来源的数据和信息有机地汇集在一起，GIS软件能在一 个连续无缝的方式下管理大型的地理数据库，个连续无缝的方式下管理大型的地理数据库，这种功能强 大的数据环境允许集成各种应用，最终用户通过GIS GIS的客户 大的数据环境允许集成各种应用，最终用户通过GIS的客户 端软件可直接对数据库进行查询、显示、统计、端软件可直接对数据库进行查询、显示、统计、

50、制图以及 提供区域多种组合条件的资源分析，提供区域多种组合条件的资源分析，为资源的合理开发利 用和规划决策提供依据。用和规划决策提供依据。江西理工大学-地理信息系统基础 4.3 城乡规划 城乡规划具有高度的综合性，它涉及资源、环境、人口、城乡规划具有高度的综合性，它涉及资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金融等诸多因素，交通、经济、教育、文化和金融等诸多因素，但是要把 这些信息进行筛选并转换成可用的形式并不容易，这些信息进行筛选并转换成可用的形式并不容易，规划 人员需要切实可行的、实时性强的信息，而GIS能为规划 人员需要切实可行的、实时性强的信息，GIS能为规划 人员提供功能强大的工具