地理信息系統(tǒng)第一章

1、地理信息系統(tǒng)Geographic Information Systems,主講人:朱文博E-MAIL:tyzhuwenbo@163.com,山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,GIS=Geographic information systems,通用的計(jì)算機(jī)技術(shù)+獨(dú)特的GIS理論體系新興的、應(yīng)用廣泛的、具有強(qiáng)大生命力、發(fā)展快速、與多學(xué)科結(jié)合在一起的一門信息科學(xué)不同學(xué)者對(duì)GIS的認(rèn)識(shí) 地學(xué)科學(xué)＋信息科學(xué) Gentleman+intel

2、ligence+smile,教材說明,教材: 《地理信息系統(tǒng)》劉南 劉仁義 《地理信息系統(tǒng)實(shí)習(xí)教程》宋小冬軟件: MAPGIS ARCVIEW參考書《地理信息系統(tǒng)概論》黃杏元《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》陳述彭 魯學(xué)軍 周成虎《地理信息系統(tǒng)教程》湯國安,主要網(wǎng)站,http://www.gischina.com/http://www.gisky.com/http://www.gisempire.c

3、om/http://www.digitalearth.net.cn/http://www.digitalearth.gov/http://www.othermap.com/http://www.honox.com/,課程目的,GIS是目前信息系統(tǒng)的重要研究?jī)?nèi)容和應(yīng)用領(lǐng)域具備地理信息的基礎(chǔ)知識(shí), 熟悉GIS的基本理論和實(shí)際應(yīng)用今后發(fā)展的目標(biāo)和方向熟練掌握GIS軟件的操作和使用,教學(xué)內(nèi)容,第一章 地理信息系統(tǒng)概述 第二章 空

4、間數(shù)據(jù)組織與計(jì)算機(jī)表達(dá) 第三章 地理空間數(shù)據(jù)管理 第四章 地理空間數(shù)據(jù)處理 第五章 空間分析 第六章 GIS新技術(shù)發(fā)展 第七章 總結(jié)全課程,課程要求,掌握GIS的基礎(chǔ)知識(shí),培養(yǎng)地理空間思維能力 熟悉概念框架、理解GIS組成、基本功能掌握GIS的數(shù)據(jù)處理流程 采集、編輯、組織、管理、分析、輸出熟悉GIS空間分析基本技術(shù)和方法具備用GIS解決本專業(yè)相關(guān)問題的能力了解GIS的學(xué)科動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)

5、 通過該門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握地理信息系統(tǒng)的基本原理、基本方法與常用GIS軟件的操作 ，為GIS的開發(fā)應(yīng)用打下理論基礎(chǔ)。,數(shù)字地球,海量數(shù)據(jù)組成的，能立體表達(dá)虛擬的地球。繼信息高速公路之后又一全球性的科技發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，是國家主要的信息基礎(chǔ)設(shè)施，是信息社會(huì)的主要組成部分。地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、網(wǎng)絡(luò)、通訊、仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等現(xiàn)代科技的高度綜合和升華。,第一章 地理信息系統(tǒng)概述,本章目標(biāo)

6、,掌握地理信息系統(tǒng)最基本的、最重要的概念掌握空間信息和空間數(shù)據(jù)基本特征熟悉GIS核心內(nèi)容和功能及組成了解GIS產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用領(lǐng)域。,1.數(shù)據(jù)、信息和信息系統(tǒng) 2.地理信息系統(tǒng)的基本概念和本質(zhì)特征 3.地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展 4.GIS功能及組成 5.本章小結(jié),本章內(nèi)容,,1.1數(shù)據(jù)、信息和信息系統(tǒng),1.1.1 系統(tǒng),信息系統(tǒng)(IS) 采集數(shù)據(jù)，輸出信息，有一定功能的系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)（GIS) 地理

7、（與地理有關(guān)的數(shù)據(jù)）+信息（事物的消息或知識(shí)）+ 系統(tǒng)（特定功能的體系）,1.1.2 基本概念,數(shù)據(jù)：人類在認(rèn)識(shí)世界的過程中，定性或定量描述認(rèn)識(shí)目標(biāo)的直接記錄或原始資料。信息：一切有用的消息或知識(shí)，是表征事物特征的一種普遍的形式。 數(shù)據(jù)與信息的區(qū)別和聯(lián)系數(shù)據(jù)是客觀對(duì)象的表示，信息則是數(shù)據(jù)內(nèi)涵的意義，是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。數(shù)據(jù)是信息的載體，信息是潛在于數(shù)據(jù)中的意義。,信息系統(tǒng)的特征 從數(shù)據(jù)中提取和發(fā)掘有用信息,具有分析功能和分析

8、模型。信息系統(tǒng)四大要素 數(shù)據(jù)及信息、硬件、軟件和人員,1.1.3 信息系統(tǒng),1.2 GIS的基本概念和本質(zhì)特征,1.2.1 基本概念,地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System或Geo－Information system） 計(jì)算機(jī)硬軟件環(huán)境下，對(duì)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、顯示、管理和分析的技術(shù)系統(tǒng)。（從技術(shù)系統(tǒng)和功能的角度）學(xué)科：描述、存儲(chǔ)、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的

9、交叉學(xué)科；技術(shù)系統(tǒng)：以地理空間數(shù)據(jù)（Geospatial Database）為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，適時(shí)提供多種空間的和動(dòng)態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。,基本概念,地理空間數(shù)據(jù) 表示地理現(xiàn)象和事物的數(shù)據(jù)地理空間信息 對(duì)地理空間數(shù)據(jù)的解釋,1.2.2 空間數(shù)據(jù)的基本特征,空間數(shù)據(jù)的基本特征空間位置特征（空間數(shù)據(jù)）地理位置數(shù)據(jù)（定位）和空間關(guān)系數(shù)據(jù)（拓?fù)潢P(guān)系）。屬性特征（屬性數(shù)據(jù)）地物的自

10、然或人文屬性的定性和定量的指標(biāo)。時(shí)態(tài)特征（時(shí)間尺度）數(shù)據(jù)采集或地理現(xiàn)象發(fā)生的時(shí)刻或時(shí)段，對(duì)地理信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)表現(xiàn)。地理空間數(shù)據(jù)=空間數(shù)據(jù)+非空間數(shù)據(jù)（屬性數(shù)據(jù)+時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)）,空間數(shù)據(jù)區(qū)別于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的本質(zhì)特征空間位置特征、空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系地理空間數(shù)據(jù) ＝空間特征數(shù)據(jù)+屬性數(shù)據(jù)+兩種數(shù)據(jù)的 關(guān)聯(lián)關(guān)系,地理空間數(shù)據(jù)和信息的特殊復(fù)雜性可視化功能 圖形圖像的可視化

11、 二維到三維 靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的方向發(fā)展區(qū)域性和層次性 區(qū)域性：按圖幅和區(qū)域組織 層次性：不同比例尺的層次—制圖概括 不同要素的專題圖層—多重圖層的疊置和分析功能（P12）海量數(shù)據(jù)特征空間分析功能 最核心最重要的功能和概念。,1.2.3 GIS與其他信息系統(tǒng)的主要區(qū)別,,1.3 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展

12、,1.3.1 產(chǎn)生和發(fā)展,60年代 CGIS 世界上第一個(gè)運(yùn)行的地理信息系統(tǒng) CYMAP 哈佛大學(xué)軟件包（地理信息系統(tǒng)軟件系統(tǒng)思想） 80年代 GIS普及和推廣階段：GIS技術(shù)一體化(ARCINFO等得到應(yīng)用和推廣) 90年代 飛躍階段：GIS成為完整學(xué)科 （數(shù)字地球概念的提出）,1.3.2 研究領(lǐng)域和應(yīng)用,測(cè)繪與地圖制圖 資源調(diào)查與管理城鄉(xiāng)規(guī)劃災(zāi)害監(jiān)測(cè)環(huán)境保護(hù) 國防宏觀決策支持,城市土地利用信息系統(tǒng),電信資源

13、管理信息系統(tǒng),鐵路地理信息系統(tǒng),公安警用地理信息系統(tǒng),屬性查詢,查詢,專題圖,作戰(zhàn)指揮,地圖切換,醫(yī)療機(jī)構(gòu)信息查詢,,,1.3.3 地理信息科學(xué),北美、歐洲：Geographic Information System加拿大：Geomatigue中國：Resource and Environmental Information System十個(gè)重點(diǎn)研究領(lǐng)域,GIS 3S技術(shù)的核心 對(duì)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處 理

14、 RS( remote sensing)采集、接收遙感數(shù)據(jù)，從中提取地球資源環(huán)境各種信息的技術(shù) GPS(global positioning systems)利用衛(wèi)星實(shí)時(shí)高精度確定地面目標(biāo)精確位置的技術(shù)數(shù)字地球———數(shù)字中國——數(shù)字山西——數(shù)字農(nóng)大,3S技術(shù),,1.4 GIS的功能及組成,1.4.1 GIS的主要任務(wù),某個(gè)地方有什么(查詢，獲取屬性) 符合某些條件的實(shí)體在哪里(以屬性查地物） 變化趨勢(shì)（動(dòng)態(tài)特征

15、，總結(jié)變化趨勢(shì)） 空間結(jié)構(gòu)特征（分析數(shù)據(jù)，得出規(guī)律） 模擬（智能分析和決策）,1.4.2基本功能,數(shù)據(jù)的采集和輸入 掃描儀，光盤，手扶跟蹤數(shù)字化儀數(shù)據(jù)處理 檢驗(yàn)與編輯、格式化、轉(zhuǎn)換、概括格式化：原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)或柵格數(shù)據(jù)或其相互轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：平面坐標(biāo)變換、投影變換 不同格式數(shù)據(jù)間的相互轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)概括：制圖綜合—比例尺變化時(shí)的圖形變化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、組織和管理顯示與輸出 專題

16、圖、地圖空間查詢與分析 空間分析是GIS的核心功能（空間查詢檢索、定式化空間分析功能、其他空間模型分析）,,1.4.3 GIS的組成,數(shù)據(jù)輸入,數(shù)據(jù)存儲(chǔ),信息輸入,系統(tǒng)操作,系統(tǒng)支持,地理分析,硬件系統(tǒng),地理數(shù)據(jù),軟件系統(tǒng),地理數(shù)據(jù)庫,用戶,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),,主要GIS軟件類別,1.5 本章小結(jié),主要內(nèi)容 信息和信息系統(tǒng) 地理信息系統(tǒng)的定義 地理空間數(shù)據(jù)的特征 GIS的發(fā)展和應(yīng)用 GIS的主要功能和