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1、,第一讲 什么是地理信息系统,地理信息系统Geographical Information System,3/20/2023,4,主要内容,GIS的概念框架 GIS的定义、理解和框架体系结构 GIS的基本内容 GIS技术涉及的基本内容 GIS的组成 硬件、软件、空间数据、管理人员 GIS的功能 基本要求、具体功能 GIS与相关学科 GIS的学科树 GIS的特性 GIS与相关系统区别和联系,数据和信息,数据:指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能转换成的数据等形式。原始事实如：员工姓名，数据可以有数值、图形、声音、视觉数据等信息:是向人们或机器提供关于现实
2、世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体物理设备形式的改变而改变。以一定规则组织在一起的事实的集合。,信息和数据的关系,信息=数据+说明数据是信息的载体。,信息系统,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。一个基于计算机的信息系统包括计算机硬件、软件、数据和用户四大要素。,关于地理信息,地理：泛指地球表面各种自然现象和人文现象，以及它们之间的相互关系和区域分异。地理信息：指人对地理现象的感知，其内容包括地理系统诸要素的分布特征、数量、质量、相互联系和变化规律等。地理信息的特征：空间定位特征、多维结构特征、动态特征
3、,地理信息的特征,空间性,专题性（属性）,动态性（时间性）,信息与坐标位置联系在一起，使信息具有空间维（二维、三维）,随时间而动态变化（时间维）,地理信息具有专题属性（属性维）,分布性,地理信息分布在不同区域具有分布性（网络）,地理信息的载体地图,地图研究的对象：地理环境诸要素地图表现的内容：各种地理要素的数、质量特征及其时空关系。地图是地理学的第二语言 它是地理研究中必不可少的工具，也是地理研究成果的最好表达方式。,地理信息的载体地图,著名的地理学家陈述彭先生说：地理信息系统事实上就是地图的一个延续，就是用地理信息系统扩展地图工作的内容。,关于地理信息系统,GIS的定义、特点 地理信息系统就
4、是具有采集、存储、查询、分析、显示和输出地理数据的功能，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。地理信息系统是一种以地理坐标为骨干的信息系统。,空间信息系统,3/20/2023,13,关于地理信息系统,GIS是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据采集、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。美国联邦数字地图协调委员会（FICCDC）,3/20/2023,14,关于地理信息系统,我满眼都是地理信息系统。南京师范大学闾国年教授,3/20/2023,15,GIS的定义框架,3/20/2023,16,对GIS的理解,GIS的物理外壳是计算机化的技术系
5、统GIS的操作对象是空间数据GIS的技术优势在于它的空间分析能力GIS与地理学、测绘学联系紧密,3/20/2023,17,对GIS的理解,Geographical Information,System,Science,Study,Service,3/20/2023,18,GIS在信息系统中的地位与分类,3/20/2023,19,GIS基本内容,3/20/2023,20,GIS基本内容（续）,3/20/2023,21,GIS组成：概论,3/20/2023,22,GIS组成：硬件基本配置,3/20/2023,23,GIS组成：硬件配置模式（1）,单机模式：由基本外设、处理 设备和输出设备构成适用于
6、小型GIS建设数据传输与资源共享不方便,3/20/2023,24,GIS组成：硬件配置模式（2）,局域网模式：部门或单位内部GIS建设专线连接资源共享较方便,3/20/2023,25,GIS组成：硬件配置模式（3）,广域网模式：用户分布地域广泛，不适合专线连接公共通讯连接资源共享方便局部范围为局域网，通过若干通道与广域网连接,输入,GIS中央数据库（服务器）,图象处理系统,局域网用户组,输出,多媒体系统,用户,用户,主 干 网,Internet,3/20/2023,26,GIS组成：软件,3/20/2023,27,GIS组成：GIS软件,3/20/2023,28,GIS组成：空间数据,GIS的
7、操作对象为空间数据空间数据特征：几何、属性、时间数据；空间数据组织：矢量结构、栅格结构；空间数据管理：几何数据：文件 属性数据：关系数据库,3/20/2023,29,GIS组成：管理人员,3/20/2023,30,GIS功能：基本功能,位置（Locations）条件（Conditions）趋势（Trends）模式（Patterns）模型（Models）,GIS的功能需求位置,某个特定位置有什么？几何查属性例：国家属性查询,GIS的功能需求条件,满足给定条件的地理对象分布属性查位置例：客户分布,GIS的功能需求趋势,地理对象随时间的变化例：人口变化趋势,GIS的功能需求模式,空间对象的分布模式问
8、题揭示空间对象的空间关系例：商业服务竞争,GIS的功能需求模拟,解决问题方案基于模型的例：公园选址,GIS功能实现,3/20/2023,37,GIS功能实现,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,3/20/2023,38,空间数据获取,3/20/2023,39,数据编辑与处理,目的：保证数据在入库时在内容上的完整性，逻 辑上的一致性。方法：数据编辑与处理、错误修正：数据格式转化：矢量、栅格转化，不同数据格式转化；数据比例转化：平移、旋转、比例、纠正 投影变换：投影方式 数据概化：平滑、特征集结 数据重
9、构：几何形态变换（拼接、截取、压缩、结构）地理编码：拓扑结构,3/20/2023,40,数据组织与管理,数据的集成过程 几何数据与属性数据组织 数据结构 矢量结构、栅格结构、栅格/矢量结构 决定着GIS的数据分析能力、效率和精度 数据管理 层次模型、网络模型、关系模型、混合管理模式,3/20/2023,41,检索与分析,空间检索空间分析,空间分析,地形分析网络分析缓冲区分析几何量测地图分析叠置分析统计分析决策分析,位置查询属性查询拓扑查询,空间查询,3/20/2023,42,数据输出,数据交换 统计表格 制图：专题地图、影象地图、统计地图、地形图,3/20/2023,43,用户界面,3/20/
10、2023,44,二次开发,GIS的空间分析技术与手段是有限的，而实际应用模型是无可枚举的，任何GIS都应提供二次开发工具。定制菜单、程序与可视化界面等GIS二次开发环境：专用工具：如Arc/Info的AML语言；通用语言：如VC+、VB、Delphi等 组件开发：如MapInfo的MapX；,3/20/2023,45,GIS与相关学科,3/20/2023,46,GIS特征,GIS与CAD、CAMGIS与管理信息系统（MIS）GIS与遥感信息处理系统（RS）GIS与机助制图、地图数据库,坐标参考系统 处理图形、非图形数据；对空间对象的空间相关关系 建立 和处理 CAD不能建立地理坐标统和完成地理
11、坐标变换；CAD处理多为规则图形，而GIS为非几何图形；CAD图形功能强而属性处理能力若，而GIS图形与属性的操作比较频繁，且专业化特征比较强；GIS的数据量比CAD大得多，数据结构、数据类型复 杂，数据之间联系紧密；CAD不具备地理意义上的查询和分析能力；,对属性数据进行管理和处理 对图形数据进行存储 GIS对图形和属性数据共同管理、分析和应用；MIS一般只处理属性数据，对图形数 据以文件形式进行管理，图形要素不能分解、查询，图形与数据之间没有联系；管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。,GIS的主要技术基础 强调空间数据的处理、显示与表达 空间分析能力
12、GIS包含数字制图系统的全部功能地图数据库若空间分析能力较强，可升格为GIS，而GIS若空间分析能力较弱，则退化为地图数据库,遥感数据是GIS的重要信息源。经过遥感信息系统处理的遥感信息，或进入GIS系统作为制图的背静图象，或是与经过分类的信息协同GIS与遥感的集成分析。遥感图象信息处理系统是专门用于对遥感数据进行处理的软件，主要强调对遥感数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取，具有较强的制图功能，可设计丰富的符号和注记，虽有空间叠置分析空能，但由于缺少实体空间关系的描述，难以进行空间实体的空间关系查询、属性查询及网络分析等。面向位置的特征遥感图象处理系统不能看作是GIS。,3/20/2023
13、,47,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）GIS Viewer网络GIS（Internet GIS）其它（基于CAD的GIS）,3/20/2023,48,主要GIS软件,3/20/2023,49,GIS软件性能价格比,GIS的发展透视,发展概况发展简史；发展态势：GIS已成为一门综合性技术；GIS产业化的发展势头强劲；GIS网络化已构成当今社会的热点；地理信息科学(geoinformatics)的产生和发展。基础理论地理信息系统是传统科学与现代技术相结
14、合而产生的边缘学科，因此它明显的体现出多学科交叉的特征，这些交叉学科的基础理论同样构成地理信息系统的基础理论体系；,各国政府设立相应的组织机构来引导GIS理论研究，如美国国家自然科学基金委员会（NSF）支持成立了国家地理信息与分析中心（NCGIA）等，研究重点包括空间关系、空间数据模型、空间认知、空间推理、地理信息机理和地理信息不确定性等；李德仁院士在空间信息系统的集成与实现一书中，扼要叙述了地球空间信息学的七大理论问题：地球空间信息学的基准；地球空间信息标准；地球空间信息的时空变化理论；地球空间信息的认知；地球空间信息的不确定性；地球空间信息的解译与反馈；地球空间信息的表达与可视化。,3/20/2023,52,作业,你是如何理解GIS的?GIS与一般的计算机信息系统、图形处理系统有何区别？GIS有什么基本功能？通过什么样的途径实现？,
