地理信息系统课件.ppt

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1、地理信息系统地理信息系统周炳喜周炳喜周炳喜周炳喜赣南师范学院地理与资环教研室赣南师范学院地理与资环教研室地理信息系统课程简介地理信息系统课程简介 地地理理信信息息系系统统是是一一门门综综合合性性较较强强的的课课程程，知知识识点点多多，具具有有学学科科与与技技术术的的统统一一性性、发发展展与与内内容容更更新新的的快快速速性性、多多学学科科集集成成（地地理理学学、地地图图学学、测测绘绘学学、遥遥感感科科学学、计计算算机机科科学学、数数据据库库、信信息息科科学学等等）、渗渗透透性性较较强强、空空间间抽抽象象性性强强、研研究究对对象象的的空间尺度变化大，应用范围广空间尺度变化大，应用范围广等特点。等特

2、点。课课程程讲讲述述的的主主要要内内容容包包括括空空间间信信息息基基础础、空空间间数数据据结结构构、空空间间数数据据库库、空空间间数数据据采采集集与与处处理理、GISGIS空空间间分分析析原原理理与与方方法法、地地理理信信息息系系统统产产品品输输出出、地地理理信信息息系系统统设设计计与与标标准准化化、GISGIS新新技技术术等等。其其中中，空空间间数数据据结结构构、空空间间数数据据处处理理、GIS空空间间分分析析原理与方法和地理信息系统产品输出原理与方法和地理信息系统产品输出等为课程的中心内容。等为课程的中心内容。地理信息系统课程特点地理信息系统课程特点vGIS是一门典型的交叉性学科是一门典型

3、的交叉性学科要掌握相关学科的知识。要掌握相关学科的知识。vGIS是一门实践性很强的学科是一门实践性很强的学科要要重重视视技技能能训训练练，重重点点掌掌握握ArcInfo等等基基础础GIS软软件件的的操操作作和使用和使用vGIS是一门迅速发展中的学科是一门迅速发展中的学科要要经经常常阅阅读读有有关关的的文文献献资资料料，掌掌握握GIS学学科科的的发发展展趋趋势势，努力更新自己的知识，不断提高自己的能力。努力更新自己的知识，不断提高自己的能力。地理信息系统地理信息系统课程的要求课程的要求v掌握地理信息系统的基本原理：掌握地理信息系统的基本原理：包包括括空空间间数数据据的的语语义义学学基基础础、GI

4、SGIS的的科科学学定定义义、空空间间关关系系和和空空间间对对象象的的表表达达、空空间间数数据据结结构构和和类类型型、空空间间分分析析原原理理和和地地学模型方法等；学模型方法等；v掌握地理信息系统的基本技术和方法：掌握地理信息系统的基本技术和方法：具具有有应应用用相相关关软软件件从从事事空空间间数数据据的的采采集集、存存储储与与管管理理、处处理、分析和图形创建的基本技能；理、分析和图形创建的基本技能；v初步具有应用初步具有应用GISGIS技术开展地学研究的能力：技术开展地学研究的能力：包括地学应用模型的构建，应用型包括地学应用模型的构建，应用型GISGIS的设计，主要的设计，主要GISGIS软

5、软件系统的使用和评价等。件系统的使用和评价等。1.1.陆守一，地理信息系统，高等教育出版社，陆守一，地理信息系统，高等教育出版社，200420042.2.陈健飞译，地理信息系统导论，科学出版社，陈健飞译，地理信息系统导论，科学出版社，200320033.3.陈述彭，地理信息系统导论，科学出版社，陈述彭，地理信息系统导论，科学出版社，200220024.4.吴信才，地理信息系统设计与实现，电子工业出版社，吴信才，地理信息系统设计与实现，电子工业出版社，200020005.5.龚健雅，地理信息系统基础，科学出版社龚健雅，地理信息系统基础，科学出版社,1998,19986.6.张超，地理信息系统，高

6、等教育出版社，张超，地理信息系统，高等教育出版社，199519957.7.邬伦，地理信息系统教程，北京大学出版社，邬伦，地理信息系统教程，北京大学出版社，19941994地理信息系统地理信息系统课程主要参考书课程主要参考书第一节第一节 GIS GIS的基本概念的基本概念 第二节第二节 GIS GIS的基本构成的基本构成第三节第三节 GIS GIS的功能的功能第四节第四节 GIS GIS研究内容研究内容第五节第五节 GIS GIS与相关学科与相关学科第六节第六节 GIS GIS发展透视发展透视本章重点：地理信息系统的定义、构成及功能。本章重点：地理信息系统的定义、构成及功能。第一章第一章导论导论

7、在电子地图中查找在电子地图中查找1.赣州火车站赣州火车站2.赣南师院赣南师院查询：赣州火车站到赣南师院的路线查询：赣州火车站到赣南师院的路线 数据：数据：指某一目标定性、定量描述的原始资料。数字、文字、符号、图形、图像以及它们能够转换成的数据都是数据。特点：特点：数据格式依赖计算机系统，可以进行转换，是用以载荷信息的物理符号，本身并无意义。第一节第一节 GISGIS基本概念基本概念一、一、数据与信息数据与信息 信息：信息：用数字、文字、符号、语言等介质来表用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提

8、供关于现实世界新的事实的知向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理和决策的依据。识，作为生产、管理和决策的依据。一、一、数据与信息数据与信息一、一、数据与信息数据与信息二、地理信息与二、地理信息与GISGIS二、地理信息与二、地理信息与GISGIS三、三、地理信息系统地理信息系统三、三、地理信息系统地理信息系统用户界面系统和数据库管理数据输入和数据库建立空间数据处理和分析产品生成和输出GIS概念框架概念框架三、三、地理信息系统地理信息系统四、四、地理信息系统分类地理信息系统分类第二节第二节 GIS基本构成基本构成模型模型：解决问题的方案，是与其他专业相联系的纽带：解决问题

9、的方案，是与其他专业相联系的纽带(五五)应用模型应用模型(五五)应用模型应用模型第三节第三节 地理信息系统四四 GIS GIS研究内容研究内容GIS基本理论GIS技术问题GIS应用方法概念、定义、内涵理论体系、特点、功能、任务发展历史、发展方向硬件配置，数据结构GIS工具，输入输出系统空间数据库管理系统，用户界面应用系统设计，专题分析模型数据采集与校验地学专家系统序号研究方向1空间数据库的准确性研究2空间关系语言研究，海量空间数据库的结构体系研究3空间数据的多种表达方式研究4GIS空间分析研究，空间数据的可视化研究，空间决策支持系统5地理信息数据共享研究，GIS互操作研究6GIS中时空关系研究

10、7遥感和GIS的集成研究8地图制图的规范化研究9法律、信息政策和空间数据库关系研究GIS研究方向研究方向地理学遥感技术地图学GIS计算机科学计算机图形学软件工程数据库技术专家系统CADGIS与相关学科与技术五五 GIS GIS 与相关学科与相关学科 地理学是一门研究人类生存空间的学科，为地理学是一门研究人类生存空间的学科，为GISGIS提供了一些空间分析的提供了一些空间分析的方法和观点，成为方法和观点，成为GISGIS的理论依托。的理论依托。（1 1）研究基础和手段）研究基础和手段 地理学研究地理学研究中的空间分析理论为中的空间分析理论为GISGIS提供了有关空间分析的基本方法，成提供了有关空

11、间分析的基本方法，成为地理信息系统的基础理论依托；为地理信息系统的基础理论依托；地理信息系统地理信息系统的发展也为地理问题的解决的发展也为地理问题的解决提供了全新的技术手段。提供了全新的技术手段。（2 2）数据处理）数据处理 用用地学处理方法地学处理方法得到的数据是得到的数据是GISGIS的数据源；的数据源；GISGIS内部数据处理内部数据处理(分析分析)功能功能是地理学研究的主要技术方法。是地理学研究的主要技术方法。（一）（一）地理学地理学 地理信息系统脱胎于地图，地图学理论与方法对地理信地理信息系统脱胎于地图，地图学理论与方法对地理信息系统的发展有着重要的影响。计算机制图为地图特征的数息系

12、统的发展有着重要的影响。计算机制图为地图特征的数字表达、操作和显示提供了一系列方法，为地理信息系统的字表达、操作和显示提供了一系列方法，为地理信息系统的图形输出提供技术支持。图形输出提供技术支持。地图也是地图也是GISGIS的重要数据源。的重要数据源。地图是地图是GISGIS发展的根源之一。发展的根源之一。地图强调数据载体、符号化；地图强调数据载体、符号化；GISGIS则注重于信息分析。则注重于信息分析。（二）（二）地图学地图学 为地理空间信息的表达、存储、处理、为地理空间信息的表达、存储、处理、分析和应用提供分析和应用提供了有利的工具。了有利的工具。数据库技术数据库技术提供数据的管理、更新、

13、查询和维护功能；提供数据的管理、更新、查询和维护功能；计算机图形学计算机图形学提供算法基础；提供算法基础；CADCAD对于辅助设计提供支持对于辅助设计提供支持；软件工程软件工程对于对于 GISGIS的系统设计提供科学的系统设计提供科学的方法的方法;网络技术网络技术为为GISGIS发展成为社会信息设施的重要组成部分奠定发展成为社会信息设施的重要组成部分奠定了基础。了基础。（三）（三）计算机科学计算机科学遥感作为空间数据采集手段，已成为遥感作为空间数据采集手段，已成为GISGIS的主要信息源和更的主要信息源和更新途径。新途径。大地测量为大地测量为GISGIS提供了精确定位的控制信息，特别是提供了精

14、确定位的控制信息，特别是GPSGPS技技术可快速、廉价地获取地表特征的数字位置信息，更具发术可快速、廉价地获取地表特征的数字位置信息，更具发展潜力。展潜力。航空航天数字立体摄影测量技术是航空航天数字立体摄影测量技术是GISGIS主要的地形数据来源。主要的地形数据来源。（三）（三）遥感、摄影测量遥感、摄影测量从古代文明到现代社会，地理工作者、测绘工作者、航海家都致力于从古代文明到现代社会，地理工作者、测绘工作者、航海家都致力于空间数据的收集整理，制图工作者则以地图形式表示这些数据。地图空间数据的收集整理，制图工作者则以地图形式表示这些数据。地图作为空间数据的载体长期为航海、军事以及现代经济建设服

15、务。作为空间数据的载体长期为航海、军事以及现代经济建设服务。2020世纪世纪6060年代初，麻省理工学院首次提出计算机图形学，在此基础上年代初，麻省理工学院首次提出计算机图形学，在此基础上出现了计算机数字地图；计算机技术开始用于地图量算、分析和制作。出现了计算机数字地图；计算机技术开始用于地图量算、分析和制作。2020世纪世纪6060年代中期，由于计算机技术在自然资源、环境数据处理中的年代中期，由于计算机技术在自然资源、环境数据处理中的应用迅速发展，致使计算机辅助制图和空间分析等领域得到极大的发应用迅速发展，致使计算机辅助制图和空间分析等领域得到极大的发展。最终导致地理信息系统技术的产生。展。

16、最终导致地理信息系统技术的产生。一、一、GIS GIS发展的科学背景发展的科学背景六六 GISGIS的发展透视的发展透视60年代开拓期年代开拓期 19631963年，加拿大测量学家年，加拿大测量学家P PF FTomlinsonTomlinson首先提出了首先提出了“地理信息系地理信息系统统”这一术语，并这一术语，并建立了世界上第一个建立了世界上第一个实用的地理信息系统实用的地理信息系统加拿大加拿大地理信息系统地理信息系统(CGIS)(CGIS)；美国的美国的Duane FDuane FMarbleMarble，在美国西北大学研究大规模城市交通，并在美国西北大学研究大规模城市交通，并提出建立提

17、出建立GISGIS软件系统的思想软件系统的思想；许多有关的组织和机构纷纷建立。许多有关的组织和机构纷纷建立。第六节第六节 GISGIS的发展透视的发展透视二、二、GIS GIS的发展阶段的发展阶段7070年代为年代为GISGIS巩固发展期巩固发展期 2020世纪世纪7070年代，美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对地理年代，美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对地理信息系统的研究均投入了大量的人力、物力、财力，研究不同专题、不信息系统的研究均投入了大量的人力、物力、财力，研究不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统。同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统。1972 19

18、72年出版了地理信息系统方面的第一本专著地理数据处理；许年出版了地理信息系统方面的第一本专著地理数据处理；许多大学培养多大学培养GISGIS人才，创建了地理信息系统实验室。人才，创建了地理信息系统实验室。这一时期，世界上发展了许多具有一定功能的地理信息系统，大约有这一时期，世界上发展了许多具有一定功能的地理信息系统，大约有8080多种，著名的多种，著名的ARC/INFOARC/INFO即是该时期的产品；出现了大量的数据库，但即是该时期的产品；出现了大量的数据库，但这些系统的分析功能和这些系统的分析功能和6060年代相比，并没有得到很大的扩充，而且数据年代相比，并没有得到很大的扩充，而且数据库的

19、容量一般都比较小，因此说库的容量一般都比较小，因此说7070年代为年代为GISGIS巩固阶段。巩固阶段。二、二、GIS GIS的发展阶段的发展阶段8080年代为年代为GISGIS技术大发展时期技术大发展时期 2020世纪世纪8080年代，计算机的迅速发展和普及，地理信息系统也逐步走年代，计算机的迅速发展和普及，地理信息系统也逐步走向成熟。这一时期向成熟。这一时期GISGIS注重于空间决策支持分析，并在资源管理、环境注重于空间决策支持分析，并在资源管理、环境规划、商业服务等领域得到的广泛应用。规划、商业服务等领域得到的广泛应用。许多国家制定了本国许多国家制定了本国GISGIS发展规划，启动了若干

20、科研项目。发展规划，启动了若干科研项目。建立了一些政府性、学术性机构。我国于建立了一些政府性、学术性机构。我国于19851985年成立了资源与环境年成立了资源与环境信息系统国家重点实验室。信息系统国家重点实验室。软件制造商开始出现，商业化的实用地理信息系统软件陆续进入市软件制造商开始出现，商业化的实用地理信息系统软件陆续进入市场。场。二、二、GIS GIS的发展阶段的发展阶段9090年代为年代为GISGIS的用户时代的用户时代 2020世纪世纪9090年代，由于计算机的软硬件均得到飞速发展，网络已进入千家年代，由于计算机的软硬件均得到飞速发展，网络已进入千家万户，导致地理信息系统应用的扩大与深

21、化。万户，导致地理信息系统应用的扩大与深化。GISGIS已成为许多机构必备的工作系统，尤其是政府决策部门在一定程度已成为许多机构必备的工作系统，尤其是政府决策部门在一定程度上受上受GISGIS影响而改变现有机构的运行方式、设置等；影响而改变现有机构的运行方式、设置等；社会对社会对GISGIS的认识普遍提高，需求大副度增加。如美国将的认识普遍提高，需求大副度增加。如美国将GISGIS列入列入“信信息高速公路息高速公路”计划中，美国副总统科尔提出的计划中，美国副总统科尔提出的“数字地球数字地球”战略也包战略也包括地理信息系统；括地理信息系统；我国的我国的“三金工程三金工程”（金卡、金桥、金网）中也

22、包含（金卡、金桥、金网）中也包含GISGIS。二、二、GIS GIS的发展阶段的发展阶段我国我国GIS的发展状况的发展状况第一阶段：第一阶段：从从19781978年到年到19801980年为准备阶段，主要进行舆论准备，正式提出年为准备阶段，主要进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。第二阶段：第二阶段：从从19801980年到年到19851985年为起步阶段。这一阶段主要是对地理信息系年为起步阶段。这一阶段主要是对地理信息系统进行理论探索和区域性实验研究，并在此基础上制定国家地理信息系统统进行理论探索和区域性实验研究，并在此基础上制定国

23、家地理信息系统规范。规范。从从19841984年开始，国家测绘局测绘科学研究所着手组建中国国土基础年开始，国家测绘局测绘科学研究所着手组建中国国土基础信息系统；信息系统；19851985国家资源与环境信息系统实验室成立；国家资源与环境信息系统实验室成立；第三阶段：第三阶段：从从19851985年到年到19951995年为发展阶段。年为发展阶段。GISGIS研究作为政府行为被列入国家攻关计研究作为政府行为被列入国家攻关计划，并开始了有计划、有组织、有目标的科学研究。划，并开始了有计划、有组织、有目标的科学研究。如如“七五七五”国家攻关项目国家攻关项目“三北防护林遥感调查三北防护林遥感调查”、“黄

24、土高原遥感调黄土高原遥感调查查”等都开展了地理信息系统在资源管理方面的研究。等都开展了地理信息系统在资源管理方面的研究。“八五八五”期间国家攻关项目包括期间国家攻关项目包括“重大自然灾害监测与评估系统重大自然灾害监测与评估系统”、“重点产粮区主要农作物估产重点产粮区主要农作物估产”、“国家基础地理信息系统建设国家基础地理信息系统建设”。第四阶段：第四阶段：1995 1995年至今为我国年至今为我国GISGIS产业化阶段。强调产业化阶段。强调GISGIS的实用化、集成化和工程化，的实用化、集成化和工程化，力图使力图使GISGIS从发展阶段走向实用化和生产化。从发展阶段走向实用化和生产化。我国我国

25、GIS的发展状况的发展状况1、3S集成技术集成技术GIS、RS、GPS无缝集成技术，使其具有更广阔的应用前景。无缝集成技术，使其具有更广阔的应用前景。2、网络、网络GIS更加流行更加流行万万维维网网的的发发展展给给GIS数数据据在在更更大大范范围围内内的的发发布布、出出版版、获获取取和和查查询询提提供供了了有有效可行的途径。效可行的途径。3、三维、三维GIS更富有吸引力更富有吸引力vDEM地地形形数数据据和和地地面面正正射射影影像像纹纹理理叠叠加加在在一一起起，形形成成三三维维的的虚虚拟拟地地形形景景观观模型。模型。v在虚拟地形景观模型之上将地面建筑物竖起来，形成城市三维在虚拟地形景观模型之上

26、将地面建筑物竖起来，形成城市三维GISv真三维真三维GIS。他不仅表达三维物体，也表达物体的内部他不仅表达三维物体，也表达物体的内部三三 地理信息系统发展趋势地理信息系统发展趋势4.4.组件组件GISGIS进一步发展进一步发展 GIS软软件件大大多多数数都都已已经经过过渡渡到到基基于于组组件件的的体体系系结结构构，一一般般都都采采用用COD/DCOM技术。技术。组组件件体体系系结结构构为为GIS软软件件工工程程化化开开发发提提供供了了强强有有力力的的保保障障，也也为为用用户户的的二二次次开开发发提提供供了了良良好好的的接接口口。组组件件接接口口是是二二进进制制接接口口，它它可可以以跨跨语语言言

27、平平台调用，即用台调用，即用C+开发的开发的COM组件可以用组件可以用VB，VC或或Delphi语言调用。语言调用。5.5.移动移动GISGIS将会更加推广将会更加推广 移移动动GIS系系统统主主要要由由移移动动通通信信、地地理理信信息息系系统统、定定位位系系统统和和移移动动终终端端4个部分组成。其特点包括：移动性、动态（实时）性。个部分组成。其特点包括：移动性、动态（实时）性。三三 地理信息系统发展趋势地理信息系统发展趋势四、四、GIS GIS 主要商品化软件主要商品化软件国外相关网站（国外相关网站（GISGIS）211/思考题及作业思考题及作业第一章总结第一章总结一、主要内容一、主要内容

28、GISGIS的基本概念、构成及功能；的基本概念、构成及功能；GISGIS研究内容；研究内容；GISGIS与相关学科；与相关学科；GISGIS发发展过程。展过程。二、需要掌握的知识要点二、需要掌握的知识要点1 1、信息和数据的概念、特点，并简述二者之间的区别与联系、信息和数据的概念、特点，并简述二者之间的区别与联系 2 2、GISGIS的基本定义、构成及功能的基本定义、构成及功能思考题及作业思考题及作业思考：思考：1、什么是地理信息系统（、什么是地理信息系统（GIS）？它与一般的计算机应用系统有哪些异同）？它与一般的计算机应用系统有哪些异同点？点？2、GIS由哪几个主要部分组成？它的基本功能有哪些？由哪几个主要部分组成？它的基本功能有哪些？