地理信息系统知识点总结

第一章绪论第一节地理信息系统的基本概念一、数据与信息1概念：数据是通过数字化并直接记录下的可以被鉴别的符号，是一种未经加工的原始资料，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。信息是向人们或机器提供的关于现实世界各种事物的知识，是数据、消息中所包含的意义。它不随载体的物理形式的改变而改变。2、信息的特点(1)信息的客观性(2)信息的适用性(3)信息的传输性(4)信息的共享性3、数据与信息的关系信息与数据是不可分离的，数据是信息的表达，信息是数据的内涵。数据本身并没有意义，数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。二、地理信息与地图1、基本概念地理数据：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、图像和图形等的总称。地理信息：地理数据所蕴含和表达的地理含义2、地理信息的特征（1）属于空间信息（2）属性特征(多维结构特征)（3）时态特征十分明显3、地理数据区别于一般计算机数据的本质特征（1）空间位置特征（2）空间特征数据和属性数据之间的一一对应的关系或链接关系地图地图是一种思维模型，它的建立依赖于制图者和读者对地图符号的“约定”，地图是空间信息的图形载体。地图是地理信息的传统数据源，GIS查询与分析结果的表示手段也主要是地图。三、信息系统与地理信息系统1、信息系统基本概念信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。由硬件、软件、数据和用户四个主要部分组成。从管理上把信息系统分有4个层次：事务处理系统（TPS）、管理信息系统(MIS)、决策支持系统(DSS)、人工智能(AI)和专家系统(ES)从类型上分有非空间信息系统和空间信息系统之分地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来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。2、地理信息系统基本概念地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来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。用户界面系统和数据库管理数据库的建立和数据输入空间数据处理和分析产品生成和输出GIS=GI+S2、地理信息系统区别于其他信息系统的主要特点（1）地理空间数据和信息的特殊复杂性（2）具备可视化功能（3）区域性和层次性（4）数据量大（5）注重空间分析第二节地理信息系统的分类信息系统（IS）非空间信息系统空间信息系统(SIS)图书检索系统等MIS地理信息系统(GIS)专题GIS综合GIS地籍信息系统人口信息系统。。。。。。城市规划与管理信息系统区域资源与环境信息系统。。。。。。非地理信息系统CAD/CAMGIS与CAD的共同点GIS与CAD的不同点都有空间坐标系统都能将目标和参考系联系起来都能描述图形数据的拓扑关系都能处理属性和空间数据CAD研究对象为人造对象规则几何图形及组合GIS处理的数据大多来自现实世界，较之人造对象更为复杂，数据量更大；数据采集方式多样化图形功能特别是三维图形功能强，属性库功能相对较弱GIs属性库结构复杂功能强大CAD中的拓扑关系较为简单强调对空间数据的分析，图形属性交互使用频繁一般采用几何坐标系GIS采用地理坐标地理信息系统地理信息系统空间位置：（x,y,z）or(Topo)时间过程：（t）各种属性：a（x,y,z,t）数据存储、管理、处理、分析、显示与分发GIS与CAM的共同点GIS与CAM的不同点都有地图输出，空间查询，分析和检索功能CAM侧重于数据查询、分类及自动符号化，具有地图辅助设计和产生高质量矢量地图输出机制；它强调数据显示而不是数据分析，地理数据往往缺乏拓扑关系；他与数据库的联系通常是一些简单的查询。CAM是GIS的重要组成部分综合图形和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策信息第三节地理信息系统的组成数据输入数据存储信息输出系统操作系统支持地理分析硬件系统地理数据软件系统输入设备存储设备输出设备计算机系统软件GIS软件应用分析程序地理数据库用户应用模型系统硬件基本配置输入设备专用设备GPS全数字摄影测量工作站遥感与遥感图象处理系统全站仪扫描仪数字化仪工作站服务器硬盘阵列存储设备活动硬盘光盘机磁带机输出设备处理设备键盘、鼠标常规设备绘图仪终端打印机系统软件结构层次操作系统（系统调用、设备运行、网络等）系统库（编程语言、数学库等）标准软件（图形、数据库等）GIS基础软件平台GIS应用软件基础软件系统软件GIS软件GIS空间数据GIS的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…………应用人员地图生产者、地图出版者、地图使用者、地理学专家、数据采集者、数据库设计者、数据库管理者、系统开发人员GIS应用人员：包括系统开发人员和GIS技术的最终用户，他们的业务素质和专业知识是GIS工程及其应用成败的关键。GIS应用人员的职责：人是GIS中重要的构成因素，仅有系统软件、硬件和数据还构不成完整的地理信息系统，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、应用程序开发、信息提取、为地理决策提供服务。GIS只是一种技术手段和工具，它的作用在很大程度上取决于用户的水平、技能和经验。应用模型GIS应用模型是为某一特定的实际工作而建立的运用地理信息系统的解决方案，其构建和选择也是系统应用成败至关重要的因素。虽然GIS为解决各种现实问题提供了有效的基本工具，但对于某一专门应用目的的解决，必须通过构建专门的应用模型，例如土地利用适宜性模型、选址模型、洪水预测模型、人口扩散模型、森林增长模型、水土流失模型、最优化模型和影响模型等。应用模型是地理信息系统技术产生社会效益的关键所在，也是地理信息系统生命力的重要保证。第四节地理信息系统的基本功能一、数据采集与编辑数据采集：是将系统外部的原始数据传输给系统内部，并将这些数据从外部格式转换为系统便于处理的内部格式的过程。数据编辑：图形：主要包括图形修改、增加和删除、图形整饰图形变换、图幅拼接、投影变换、误差校正和建立拓扑关系等。属性：通常与数据库管理结合在一起完成，主要包括属性数据的修改、删除和插入等操作。二、数据的处理和变换数据变换：指对数据从一种数学状态转换为另一种数学状态，包括投影变换、辐射纠正、比例尺缩放、误差改正和处理等；数据重构：指对数据从一种几何形态转换为另一种几何形态，包括数据拼接、数据截取、数据压缩、结构转换等；数据抽取：指对数据从全集合到子集的条件提取，包括类型选择、窗口提取、布尔提取和空间内插三、数据存储与管理数据存储是将数据以某种记录格式存储在计算机内部或外部的存储介质上。数据管理是处理数据存取和数据运行的各种管理控制。空间数据管理是GIS数据管理的核心。四、空间查询、统计与分析（包括叠加分析、缓冲区分析、网络分析、地形分析等）空间查询与分析是GIS的核心，是GIS区别于其它信息系统的本质特征。主要包括数据操作运算、数据查询检索、数据综合分析。综合分析功能可以提高系统评价、管理和决策的能力，分析功能可在系统操作运算功能的支持下建立专门的分析软件来实现，主要包括信息量测、属性分析、统计分析、二维模型分析、三维模型分析和多要素综合分析等。五、产品制作与演示设置地图范围、投影、比例尺，组织地图要素显示顺序，定义文字字形字号，设置地图符号大小和颜色，标注图名和图例，以及图形编辑等六、二次开发和编程提供开发环境，可供用户在自己的编程环境中调用地理信息系统函数库，或将某些功能做成组件供用户开发语言调用。用户可以方便地编制自己的地理信息系统应用程序，生成可视化界面，完成各项应用功能的开发。第五节地理信息系统的应用输入编辑投影缩小放大漫游拼接索引提取查询变换符号化制图报表扩展方法叠置缓冲区网络分析DEM分析影像分析模糊逻辑地图代数数据整合拓扑规则校验模型连接基本方法GIS方法GIS能解决哪些问题位置问题，某个地方有什么？条件问题，符合某些条件的地理对象在哪里？变化趋势问题，某个地方发生的某个事件及其随时间的变化过程？模式（pattern）问题，分析已经发生的或正在发生的事件的形成因素？模型问题，某个地方如果具备某种条件会发生什么问题？一、资源管理资源的清查、管理和分析是GIS应用最广泛的领域，也是目前趋于成熟的主要应用领域，包括森林和矿产资源的管理、野生动植物的保护、土地资源潜力的评价和土地利用规划以及水资源的时空分布特征研究等。二、区域规划区域规划是GIS应用的一个重要方面。区域规划和城市规划中涉及到诸多方面和众多因素，如人口、交通、经济、文化、教育、金融和基础设施等多个地理变量和大量数据。GIS技术能够进行多要素分析，它具有为规划部门快速提供大量信息的能力。三、国土监测、预测在GIS中，预测主要采用统计方法，通过分析历史资料和建立数学模型，对事物进行定量分析，并对事物的未来作出判断和预测，例如洪水预报模型。监测是借助遥感遥测数据的搜集，利用GIS对环境污染、森林火灾、洪水灾情等进行监视推测，为环境治理和救灾抢险决策提供及时准确的信息。四、辅助决策GIS在其多要素空间数据库的支持下，通过构建一系列决策模型，并对这些决策模型进行比较分析，为各部门决策提供科学的依据，辅助政府部门决策的制定。总之，随着社会的进步，科技的发展，GIS的应用将越来越广泛，必将产生巨大的经济效益和社会效益。第六节地理信息系统发展概况一、国际发展状况1.开拓阶段（20世纪60年代）注重空间数据的地学处理。1963年，加拿大测量学家R.T.Tomlinson首先提出GIS这一术语，并建立加拿大地理信息系统（CGIS）；1969年，ESRI（环境系统研究所）建立；1969年，Integraph公司建立（中国市场不能比mapinfo和arcgis,其他国家里用的比较多，也是很重要的，如geomidia）。2.巩固发展阶段（20世纪70年代）注重空间地理信息的实用性管理，受到政府部门、商业公司和大学的普遍重视1978年，ERDAS公司成立(现在和ESRI合并)3.大发展阶段（20世纪80年代）1981年，ESRIARC/INFOGIS发布；1985年，GPS成为可运行系统（美国开发的）；1986年，MapInfo建立（中小型软件使用方便）；1986年，SPOT卫星首次发射（地学空间数据处理中重要的数据来源）；1987年，地理信息系统的国际杂志出版；1988年，美国人口调查局第一次公开发布TIGER（公开的数据标准格式）；1988年，GISWorld首次发行；1989年，Ingegraph发布MGE（GIS模块）；4.应用普及阶段（20世纪90年代）,注重GIS社会应用与服务，GIS技术迅猛发展。“数字地球”：“我相信我们需要一个‘数字地球’（1998年美国副总统戈尔），即一种可以嵌入海量数据、多分辨率和三维的地球。”掀起全球数字风暴5.国外主流GIS软件ARC/INFO（ArcView、ArcObject、ArcIMS）MGE（ModularGISEnvironment）（GeoMedia）(Intergraph公司的)MapInfo（MapinfoProserver、MapX、MapXtreme、SpatialWare二、我国GIS的发展1.准备阶段（70年代）1974年引进美国地球资源卫星图像，开展遥感图像处理和分析工作。1976年召开第一次遥感技术规划会议，先后开展京津唐红外遥感试验，新疆哈密航空遥感试验，天津渤海湾地区环境遥感研究，天津农业土地资源遥感调查等工作。国家测绘局系统开展了一系列航空摄影测量和地形测量。1977年诞生了第一张由计算机输出的全要素地图（计算机制图）。2.试验阶段（80年代）围绕建立数据规范和标准、空间数据库建设、数据处理和分析算法及系统分析和应用软件开发建立1:100万国土基础信息系统和全国土地信息系统建立了1:400万全国资源与环境信息系统和1:250万水土保持信息系统。开始GIS软件系统的研制和应用1986年创建第一个开放型高新技术开发试验室——资源与环境信息系统国家重点实验室。198