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1、1,地理信息系统原理与应用,第一章 绪论,基本概念,1.信息和数据,2、地理信息,3、地理信息的特征,空间分布性,数据和信息,海量数据,信息载体的多样性,地理信息 地理信息是有关地理实体的性质、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。从另一个角度来说，一切与空间位置有关的信息都叫做地理信息。它脱胎于地图，它们都是地理信息的载体，具有存储、分析与显示地理信息的功能。,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 按照时间尺度将地理信息划分为超短期的(如台风、地震)、短期的(如江河洪水、秋季低温)、中期的(如土地利用、作物估产)、
2、长期的(如城市化、水土流失)、超长期的(如地壳变动、气候变化)等。这对地理事物的预测、预报，从而为科学决策提供依据很重要。具有丰富的信息 GIS数据库中不仅包含丰富的地理信息，还包含与地理信息有关的其它信息，如人口分布、环境污染、区域经济情况、交通情况等等。80%以上的信息为地理信息或与地理信息有关。,一切信息都可图形化,信息系统,是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。,组成,硬件软件数据用户,信息系统的组成,信息系统的类型,信息系统的类型,信息系统,非空间信息系统,专题地理信息系统,地理信息系统,非地理信息系统,管理信息系统,综合地理
3、信息系统,CAD/CAM,空间信息系统,地籍GIS交通GIS,资源与环境GIS规划与管理GIS,数据模型,矢量GIS,栅格GIS,矢-栅GIS,研究范围,全球GIS,区域GIS,研究内容,GIS在信息系统中的位置,GIS与其它系统的区别,GIS有别于DBMS;GIS有别于MIS;GIS有别于地图数据库;GIS有别于CAD系统;,地理信息系统是什么？,地理信息系统是什么？,如果说地图是地理学的第二代语言，那么地理信息系统就是地理学的第三代语言。陈述彭,简单的说，地理信息系统是回答如下问题的信息系统“哪里”。Henry Tom,什么是GIS？,地理信息系统（GIS,Geographic Infor
4、mation System）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，它作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科而迅速地兴起和发展起来。GIS重视对拓扑结构的管理，重视拓扑关系的自动生成，强调与空间相关的查询统计，强调空间分析，强调三维模型分析。地理信息系统中“地理”的概念并非指地理学，而是广义地指地理坐标参照系统中的坐标数据、属性数据以及以此为基础而演义出来的知识。,GIS is a System of c
5、omputer software,hardware and data,and personnel to help manipulate,analyze and present information that is tied to a spatial location.-A method to visualize,manipulate,analyze,and display spatial data-“Smart Maps”linking a database to the map,A Definition of GIS,用户界面,系统和数据库管理,产品生成产品输出,空间数据处理空间数据分析,
6、数据输入数据库建立,地理信息系统按其内容分为三大类：专题地理信息系统（Subject GIS）：是具有有限目标和专业特点的地理信息系统。为特定的专门的目的服务，如水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、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、环境管理信息系统等。区域地理信息系统（Regional GIS）：主要以区域综合研究和全面信息服务为目标。如国家级、地区级、市级或县级等。地理信息系统工具(GISTools）：是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。,地理信息系统的研究内容,用户,第二节 地理信息系统的构成和功能,计
7、算机硬件系统,计算机软件系统,定位拓扑关系属性,地理空间数据,系统开发、管理和使用人员,系统的应用模式（单机式）,系统的应用模式（局域网模式）,系统的应用模式（广域网模式）,地理信息系统的功能,位置（Location）条件（Condition）趋势（Trends）模式（Pattern）模型（Model）和模拟（simulation）,GIS的基本功能,输入查询编辑分析输出,文件图表,数据获取,原始数据,存储检索,空间查询空间分析,数据编辑投影变换,数据输出,制图、表格,交互展示,结构化数据,空间数据库,GIS基本功能的实现过程,GIS可以做什么 数据采集,用于大型GIS工程 应用领域：测绘 勘
8、测 规划 土地 交通 管线 农林 水利 环保 油田 地质 军事,GIS可以做什么 数据管理,GIS可以做什么,管理海量数据,GIS可以做什么,浏览查询,GIS可以做什么？,专业性分析,GIS可以做什么？,路径分析,GIS可以做什么,地图整饰,GIS可以做什么？,动态分段,GIS可以做什么,断面分析,GIS可以做什么,格网分析,GIS可以做什么,生成数字地面模型,三维地下体分析,GIS可以做什么,GIS软件类型,专业GIS（Professional GIS）桌面GIS（Desktop GIS）手持GIS（Hand-Held GIS）组件GIS（Component GIS）网络GIS（Intern
9、et GIS）其它（基于CAD的GIS）,主要GIS软件,第三节 地理信息系统研究内容,GIS的应用领域,地理逻辑绘图,绘图机构,地质测绘,环保机构,地方政府,人口局,税务部门,旅游服务业,公用事业公司,企业,教育,交通运输部门,测绘与地图制图 资源调查与管理城乡规划灾害监测环境保护 国防宏观决策支持,Emergency Services Fire&Police Environmental Monitoring&Modeling Business Site Location,Delivery Systems Industry Transportation,Communication,Minin
10、g,Pipelines,Healthcare Government Local,State,Federal,Military Education Research,Teaching Tool,Administration,Wherever Spatial Data Analysis is Needed,城市土地利用信息系统,电信资源管理,铁路地理信息系统,公安警用地理信息系统,属性查询,查询,专题图,作战指挥,地图切换,医疗机构信息查询,地理学,GIS,遥感技术,摄影测量学,数学和统计学,制图技术,计算机科学,专家系统,计算机图形学,计算机辅助设计,数据库技术,软件工程,第四节 地理信息系统相
11、关学科,GIS学科树,第五节 地理信息系统发展简史,国际发展概况,GIS 开拓期(60年代）GIS 巩固发展期（70年代）GIS 技术大发展时期（80年代）地理信息系统的应用普及时代（90年代）,现代科学方法 系统论、信息论、控制论 现代高新技术 计算机技术、空间技术和自动化技术现代科学方法和现代高新技术的形成与应用为GIS的产生提供了先决条件，也预示信息时代的到来。,地理信息系统的产生,地理信息系统的发展的四个阶段 1.60年代起源于北美：加拿大(CGIS)2.70年代是GIS发展的巩固阶段：美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等3.80年代为地理信息系统的大发展阶段：计算机的迅速发展和普及
12、，地理信息系统也逐 步走向成熟，并在全世界范围内全面地推向应用阶段。4.90年代至今为地理信息系统的应用普及时代：美国的“国家信息基础设施：行动计划（National Information Infrastructure,简称NII）”“数字地球”、“数字中国”、“数字省区”、“数字城市”、“数字小区”直到“企业信息化”、“电子商务”、“数字通讯”、“虚拟现实”,GIS在我国的发展 准备阶段（1978年1980年）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。起步阶段（1981年 1985年)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规范。初步发展阶段（1986年
13、 90年代）。地理信息系统的研究被列入我国“七 五”攻关课题，并且作为一个全国性的研究领域，已逐步和国民经济建设相结合，并取得了重要进 展和实际应用效益。快速发展阶段（90年代末现在）理论日趋成熟，应用日益广泛，三维GIS、WEBGIS走向应用，GIS市场开始形成。,第六节 GIS课程特点,学科与技术的统一体,空间抽象性,发展与内容更新的快速性,多学科集成、渗透性较强,思考题:,1地理信息系统与一般的计算机应用系统有哪些异同？2地理信息系统与CAD的区别与联系主要哪些？3试述地理信息系统的组成及各部分的主要功能。4试述地理信息系统与其它相关学科系统间的关系。5GIS可应用于哪些主要应用领域？结合你的学科专业论述GIS的主要应用领域及发展前景。,
