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1、课程简介,GIS原理及应用课程是GIS专业本科生的专业基础课程，以及相关专业的专业必修课或专业选修课。本课程旨在掌握GIS的基本原理、技术方法和实际应用，了解其主要应用领域和发展方向，并为应用型GIS的开发奠定基础。,课程安排,学时分配：课堂讲授：30学时上机实践：10学时上机时间安排 - 第12-16周，每周五5、6节,教材与其它资源,教材地理信息系统概论： 黄杏元等高教出版社MAPGIS地理信息系统： 吴信才等 电子工业出版社参考书地理信息系统基础：龚健雅 科学出版社地理信息系统原理与方法： 吴信才 电子工业出版社地理信息系统原理、方法和应用：邬伦等 科学出版社,教材与其它资源,网络资源：
2、 http:/ 地理信息系统论坛http:/ GIS空间站http:/,教材与其它资源,期刊测绘学报地理学报遥感学报武汉大学学报（信息版）测绘通报中国图形图像学报 ,教学方式,以课堂讲授为主 辅以软件操作 综合多媒体教学、课堂讨论等多种方式 提倡教学互动,课程特点及要求,课程特点学科与技术的统一体 GIS是一门学科，用以描述一切与地理相关的内容，集空间数据采集、存储、管理、分析和表达输出于一体 GIS又是一个技术系统，即以空间数据为处理对象，以空间数据组织和处理为基础，采用地学模型分析方法，及时提供多种空间信息和动态信息，为研究环境过程、分析发展趋势、预估规划决策等服务的计算机技术系统 学科发
3、展促成GIS理论体系的形成，而技术系统发展则加强了GIS的应用范围,课程特点及要求,课程特点GIS是一门迅速发展中的学科，具有发展与内容更新的快速性 短短40余年的发展历史，GIS却经历了以空间数据地学处理为主的开拓期、注重地理信息管理的巩固期、以空间决策与支持为特点的理论和技术突破阶段以及广泛应用的社会化阶段其技术发展、内容更新之快，非其他学科可比，特别是在90年代以来，随着计算机技术的快速发展，地理信息系统表现得异常活跃,课程特点及要求,课程特点GIS是一门典型的交叉性学科，多学科集成、渗透性较强 GIS是多学科、多技术交叉的空间信息系统，在理论上依托于地理学、测绘学、数学等基础性学科；在
4、技术上取决于计算机软硬件技术、航空航天技术、遥感与雷达技术等的进步；在应用上则依赖于具体应用学科如交通、城市规划、资源管理、水资源等理论和技术的发展,课程特点及要求,课程特点空间抽象性 GIS中的数据，无论是可见的还是不可见的，都是自然环境的一种表现模式，是数字化的现实世界，这是建立在对自然环境的抽象和描述基础上。由于计算机的数字化特征，空间对象须离散化的表达，即把空间对象抽象表达为点、线、面、体等具有位置和属性特征的地理实体,课程特点及要求,要求掌握GIS概念，包括空间数据的语义学基础、GIS的科学定义、空间关系和空间对象的表达、空间数据结构和类型、空间分析原理、MAPGIS软件的基本操作等
5、了解GIS组成和基本功能、设计与评价、 发展与趋势掌握GIS的数据处理流程：采集、编辑、组织、管理、分析和输出等培养自己使用GIS解决本专业相关问题的能力,第一章 导论,第一章 导论,要求： 理解GIS的相关概念，清楚GIS和相关学科的关系 掌握GIS的类型与组成 掌握GIS的基本功能、研究内容及用途 了解GIS的发展概况,第一章 导论,GIS的基本概念GIS的构成GIS的功能和应用GIS的产生和发展相关学科,1.1 基本概念,1.数据和信息数据是通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号，是客观事物的属性、数量、位置及其相互关系等的抽象表示信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据中
6、所包含的意义。数据处理：是指对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算，以及分析、模拟和预测等操作。,1.1 基本概念,数据和信息信息的特征： 信息的客观性：任何信息都是与客观事实紧密相关的； 信息的适用性：信息对决策是十分重要的； 信息的传输性：可在发送者和接受者之间传输； 信息的共享性：可传输给多个用户，为多个用户共享。,1.1 基本概念,2. 地理信息与地图地理信息是指表示地理环境诸要素的数量、质量、分布特征及其相互联系和变化规律的数字、文字、图象和图形等的总称地图是将地理环境诸要素按照一定的数学法则，运用符号系统并经过制图综合缩绘于平面上的图形，以传递各种自然和社会现象的
7、数量与质量的空间分布和联系以及随时间的发展变化情况,1.1 基本概念,地理信息与地图地理信息的特点： 空间分布性 具有多维结构的特征 时序特征十分明显地理信息与地图的关系： 地图是地理信息载体 地图是地理信息的传统数据源 地图是GIS的查询与分析结果的主要表示方法,1.1 基本概念,3 信息系统与地理信息系统信息系统的定义： 信息系统是对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统，具有处理、管理和分析数据的功能。它能为企业、部门或组织的决策过程提供有用的信息信息系统的组成： 信息系统由计算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成,1.1 基本概念,信息系统与地理信息系统GI
8、S的定义： Geographical Information System （Geographic Information System） Geographical Information Science Geographical Information Service,1.1 基本概念,信息系统与地理信息系统GIS的定义：,空间数据,属性数据,GIS,G,I,1.1 基本概念,信息系统与地理信息系统GIS的定义： 简言之为能处理与使用地表面数据的计算机系统 GIS是用以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统 GIS是以由计算机
9、硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。,1.1 基本概念,4 GIS 的分类,1.2 GIS构成,硬件系统,软件系统,应用模型,GIS,用户,GUI,空间数据,DBMS,1.2 GIS构成,1 硬件系统,输出设备,显 示 器,绘 图 机,打 印 机,校片纪录仪,计算机主机,处理设备,存储设备,1.2 GIS构成,2 软件系统,数据输入和校验,数据存储和管理,数据处理与分析,数据显示和输出,用户界面,GIS专业软件,系统管理软件,操作系统,汇编程序,编译程序,服务程序,系统二次开发能力,数据库软件,管理软件,数据
10、库软件,1.2 GIS构成,GIS的软件层次,1.2 GIS构成,3 空间数据,空间特征属性特征时间特征,1.2 GIS构成,4 人员系统组织、管理、维护和数据更新应用程序开发信息提取规划、决策,1.2 GIS构成,5 应用模型 构建GIS应用模型，首先必须明确用GIS求解问题的基本流程；其次根据模型的研究对象和应用目的，确定模型的类别、相关的变量、参数和算法，构建模型逻辑结构框图；然后确定GIS空间操作项目和空间分析方法；最后是模型运算结果验证、修改和输出。 显然，应用模型是GIS与相关专业连接的纽带。,1.3 GIS的功能和应用,1 GIS 的基本功能（1）数据采集和输入,1.3 GIS的
11、功能和应用,1 GIS 的基本功能（2）数据存储与管理:数据库（3）数据处理和变换数据变换：一种数学状态转变为另一种数学状态；数据重构：一种几何形态转变为另一种几何形态；数据抽取：从全集到子集的条件提取。（4）空间分析：拓扑叠合、数字地形分析,1.3 GIS的功能和应用,GIS 的基本功能 缓冲区分析,道路的噪音影响范围,1.3 GIS的功能和应用,GIS 的基本功能空间查询,哈尔滨在哪里,空间查询,属性查询,78路公交经过哪些站,1.3 GIS的功能和应用,GIS 的基本功能（5）数据显示和输出,各种需求,各种信息,空间检索,1.3 GIS的功能和应用,GIS 的基本功能（6）二次开发和编程
12、 包括提供专用语言的开发环境，调用GIS命令和函数或用开发语言（VB、VC等）调用GIS控件。,1.3 GIS的功能和应用,GIS 的基本功能,1.4 GIS的功能和应用,1.4 GIS的产生和发展,产生GIS起源于人口普查，土地调查和自动制图计算机科学的兴起和它在航空摄影测量学与地图制图学中的应用，以及政府部门对土地利用规划与资源管理的要求，使人们开始有可能用计算机来收集、存贮和处理各种与空间和地理分布有关的图形和有属性的数据，并通过对数据的分析来为管理和决策服务1960年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson 提出了把地图变成数字形式的；1963年又提出GIS这一术语，并于1971年建
13、立了第一个GIS加拿大GIS随后GIS以燎原之势在全世界迅速发展起来,1.4 GIS的产生和发展,发展国际GIS发展60年代，探索时期。人们关注什么是GIS，GIS能干什么70年代，巩固时期。发展研究的重点是空间数据处理的算法，数据结构和数据库管理这三个方面80年代，突破阶段。人们把GIS与RS用于解决全球性问题，如全球沙漠化，全球可居住地评价，核扩散问题等90年代，产业化阶段。对GIS进一步研究，研究的内容集中在：空间信息分析的新模式和新方法，空间关系和数据模型，人工智能引入等,1.4 GIS的产生和发展,发展我国GIS的发展70年代，准备阶段。GIS先驱进行极积呼吁、舆论准备和一些可行性实
14、验80年代，试验起步阶段。我国在GIS理论探索，规范探讨，软件开发，系统建立等方面取得了突破和进展90年代初，GIS发展阶段。改革开放以来，沿海，沿江经济开发区发展土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务，这也推动GIS在我国的全面发展96年以来，GIS产业化阶段。空间信息基础设施已纳入国家计划；国家和地方级的GIS相继建立并投入运行；各高校开设了与GIS相关的新专业；具有我国自主版权的GIS基础软件的研制逐步进入了产业化轨道,1.5 GIS相关学科,小结,GIS的特点GIS的基本概念：数据与信息、地理信息与地图等GIS的构成：硬件、软件、空间数据库、应用人员和应用模型GIS的功能和应用：数据输入、存储与管理、处理与变换、空间分析、显示与输出、二次开发GIS的产生和发展,
