地理信息系統(tǒng)

1、1.地理信息地理信息是有關地理實體的性質(zhì)、特征和運動狀態(tài)的表征和一切有用的知識，它是對表達地理特征與地理現(xiàn)象之間關系的地理數(shù)據(jù)的解釋。特點特點：（1）空間分布性（2）具有多維結(jié)構(gòu)（3）時序特征十分明顯（4）具有豐富的信息2.地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)（GISGeographicInfmationSystem）是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對現(xiàn)實世界（資源與環(huán)境）的研究和變遷的各類空間數(shù)據(jù)及描述這些空間數(shù)據(jù)特性的屬性進行采集、儲存、管理、運

2、算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)分類分類：（1）專題地理信息系統(tǒng)（2）區(qū)域地理信息系統(tǒng)（3）地理信息系統(tǒng)工具3.地理信息系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的區(qū)別地理信息系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的區(qū)別：（1）GIS有別于DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)），GIS具有以某種選定的方式對空間數(shù)據(jù)進行解釋和判斷的能力，而不是簡單的數(shù)據(jù)管理，這種能力使用戶能得到關于數(shù)據(jù)的知識，因此，GIS是能對空間數(shù)據(jù)進行分析的DBMS，GIS必須包含DBMS。（2）GIS有別于MIS（管理信息系統(tǒng)）

3、，GIS要對圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)庫共同管理、分析和應用，GIS的軟硬件設備要復雜、系統(tǒng)功能要強；MIS則只有屬性數(shù)據(jù)庫的管理，即使存貯了圖形，也是以文件形式管理，圖形要素不能分解、查詢、沒有拓撲關系。管理地圖和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。（3）GIS有別于地圖數(shù)據(jù)庫，地圖數(shù)據(jù)庫僅僅是將數(shù)字地圖有組織地存放起來，不注重分析和查詢，不可能去綜合圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行深層次的空間分析，提供輔助決策的信息，它只

4、是GIS的一個數(shù)據(jù)源。（4）GIS有別于CAD系統(tǒng)，二者雖然都有參考系統(tǒng)，都能描述圖形，但CAD系統(tǒng)只處理規(guī)則的幾何圖形，屬性庫功能弱，更缺乏分析和判斷能力。4.地理信息系統(tǒng)的研究內(nèi)容地理信息系統(tǒng)的研究內(nèi)容（1）基本理論（2）技術(shù)系統(tǒng)（3）應用方法5.GIS的構(gòu)成的構(gòu)成（1）系統(tǒng)硬件（2）系統(tǒng)軟件（3）空間數(shù)據(jù)（4）用戶6.GIS的基本功能的基本功能（1）數(shù)據(jù)獲?。?）數(shù)據(jù)編輯投影變換（3）空間查詢空間分析（4）存儲檢索（5）數(shù)據(jù)輸出7

5、.GIS的發(fā)展階段（的發(fā)展階段（1）60年代起源于北美：加拿大國家土地調(diào)查局為了處理大量的土地調(diào)查資料，于60年代開始建立地理信息系統(tǒng)（CGIS），于70年代初投入產(chǎn)品生產(chǎn)；同一時期的美國哈佛大學的計算機圖形與空間分析實驗室，建立通用的制圖軟件包，竭力發(fā)展空間分析模型和軟件。（2）70年代是GIS發(fā)展的鞏固階段：美國、加拿大、英國、西德、瑞典和日本等國對地理信息系統(tǒng)的研究均投入了大量的人力、物力、財力，研究不同專題、不同規(guī)模、不同類型的

6、各具特色的地理信息系統(tǒng)。（3）80年代為地理信息系統(tǒng)的大發(fā)展階段：計算機的迅速發(fā)展和普及，地理信息系統(tǒng)也逐步走向成熟，并在全世界范圍內(nèi)全面地推向應用階段。（4）90年代至今為地理信息系統(tǒng)的應用普及時代：由于計算機的軟硬件均得到飛速的發(fā)展，網(wǎng)絡已進入千家萬戶，地理信息系統(tǒng)已成為許多機構(gòu)必備的工作系統(tǒng)，尤其是政府決策部門在一定程度上由于受地理信息系統(tǒng)影響而改變了現(xiàn)有機構(gòu)的運行方式、設置與工作計劃等。從美國的“國家信息基礎設施：行動計劃（Na

7、tionalInfmationInfrastructure簡稱NII）”建設到數(shù)字地球的提出，由“數(shù)字地球”細化到“數(shù)字中國”、“數(shù)字省區(qū)”、“數(shù)字城市”、“數(shù)字小區(qū)”直到“企業(yè)信息化”、“電子商務”、“數(shù)字通訊”、“虛擬現(xiàn)實”等眾多的信息化領域的工作已全面鋪開。（二）（二）1.坐標系統(tǒng)：坐標系統(tǒng)：西安1980北京19542.地圖投影：地圖投影：將地球橢球面上的點映射到平面上的方法，稱為地圖投影為什么要進行為什么要進行投影投影（1）地理

8、坐標為球面坐標，不方便進行距離、方位、面積等參數(shù)的量算撲關系表達。12.一般都認為元數(shù)據(jù)就是一般都認為元數(shù)據(jù)就是“關于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)關于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”。元數(shù)據(jù)的主要作用元數(shù)據(jù)的主要作用(1)幫助數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位有效地管理和維護空間數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)文檔(2)提供有關數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(clearinghouse)及數(shù)據(jù)銷售等方面的信息，便于用戶查詢檢索地理空間數(shù)據(jù)(3)提供通過網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)進行查詢檢索的方法

9、或途徑，以及與數(shù)據(jù)交換和傳輸有關的輔助信息(4)幫助用戶了解數(shù)據(jù)，以便就數(shù)據(jù)是否能滿足其需求作出正確的判斷(5)提供有關信息，以便用戶處理和轉(zhuǎn)換有用的數(shù)據(jù)13.CSDGM地球空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)內(nèi)容標準地球空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)內(nèi)容標準FGDC，美國聯(lián)邦空間數(shù)據(jù)委員會，美國聯(lián)邦空間數(shù)據(jù)委員會GDDD數(shù)據(jù)集描述方法數(shù)據(jù)集描述方法MEGRIN，歐洲地圖事務組織，歐洲地圖事務組織(三)1.空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?網(wǎng)格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(顯式表示)?矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(隱

10、式表示)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實際就是像元陣列，每個像元由行列確定它的位置。由于柵格結(jié)構(gòu)是按一定的規(guī)則排列的，所表示的實體位置很容易隱含在網(wǎng)絡文件的存儲結(jié)構(gòu)中，且行列坐標可以很容易地轉(zhuǎn)為其它坐標系下的坐標。在網(wǎng)絡文件中每個代碼本身明確地代表了實體的屬性或?qū)傩缘木幋a矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是通過記錄坐標的方式，盡可能地將點、線、面地理實體表現(xiàn)得精確無誤。其坐標空間假定為連續(xù)空間，不必象柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)那樣進行量化處理。因此矢量數(shù)據(jù)能更精確地

11、定義位置、長度和大小2.矢量數(shù)據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)，矢量數(shù)據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)，即基本要素點線面和實體之間具有鄰接、關聯(lián)和包含的拓撲關系與長度面積無關。概念概念：拓撲學是幾何學的一個分支，它研究圖形在連續(xù)變形下（拓撲變換）的那些不變的幾何屬性。組成一個圖形的各元素（結(jié)點、弧段、面域）之間都存在著二元關系，即鄰接關系和關聯(lián)關系。在地圖上這種關系可以借助圖形來識別，而在計算機中這種關系需用拓撲關系加以定義。拓撲關系是明確定義空間結(jié)構(gòu)關系的一種數(shù)學方法。拓撲關系

12、的重要意義拓撲關系的重要意義（1）根據(jù)拓撲關系可以確定地理實體間的相對空間位置，而無需利用坐標和距離；（2）利用拓撲關系有利于空間要素的查詢；（3）可以利用拓撲數(shù)據(jù)重建地理事體。如建立封閉多邊形，實現(xiàn)道路的選取，進行最佳路徑的計算等?？臻g數(shù)據(jù)的拓撲關系空間數(shù)據(jù)的拓撲關系1.拓撲鄰接：同類元素之間的拓撲關系。2、拓撲關聯(lián)：不同類元素之間的拓撲關系。3、拓撲包含：同類不同級元素之間的拓撲關系地理空間數(shù)據(jù)拓撲關系應用價值地理空間數(shù)據(jù)拓撲關系應