[1]地理信息科学GIScience03

地理信息科学第一讲概述从GISystem到GIScience艾廷华艾廷华资源环境科学学院,地图制图与地理信息工程系办公室:3区7号楼519,506(机房实验室)Email:[e-mail]:68778375MP:13908639199研究方向:地图综合,空间数据挖掘,移动计算与MobileGIS课程介绍课程名:地理信息科学课程类别：选修学分数：2总学时：36授课对象：地理信息系统（计算机地图制图学）专业期间：2011年11月―12月（10－15周）上课时间：星期一、三7,8,9节(14:05-16:30),1-601授课方式：分8个专题讲授,每个专题授课4节参考教材:讲义地理信息科学祝国瑞教授编数字地球导论科学出版社,承继成等编考试方式：开卷考试。课程介绍课程学习目标：通过较高层次的关于GI-3S(_cience,_ystem,_ervice)的学习,了解地理信息科学的发展过程掌握GI信息的特征、表达、加工技术及社会服务的基本问题,是对过去课程“GIS原理”,“数字制图”进一步拓宽.课程特点:本学科发展前沿介绍,涉及多门课程的研究,综合性强,信息量大.但没有完整的结构体系.课程内容:地理信息科学的产生、发展及研究现状地理信息的空间认知与心象地图地理信息模型表达地理信息的融合与尺度变换数据加工处理(挖掘、推理、智能化处理)地理信息可视化地理信息工程与地理信息的社会化服务第一讲概述从GISystem到GIScience0内容——信息科学概述——地理信息科学的确立——地理信息科学的研究内容：3S——与计算科学的结合——研究群体——主要研究问题——研究现状1信息科学概述1.1定义信息科学是研究信息现象及其运动规律的科学:以信息作为主要研究对象,以信息过程的运动规律作为主要研究内容,以信息科学方法论作为主要研究方法,以扩展人的信息功能(全部信息功能形成的有机整体就是智力功能)作为主要研究目标的一门科学.(1)信息本体论的信息____事物的运动状态和状态改变方式认识论的信息____主体所感知的运动状态和状态改变方式全信息:同时考察形式------语法信息syntactic含义-------语义信息semantic价值------语用信息pragmaticShanon只是语法信息的统计情形信息与物质,能量:物质是信息的载体,物质的运动是产生信息的源泉,但信息只是物质运动状态和状态改变的方式,而不是事物本身;传递和处理信息需要能量,控制能量需要信息,信息是事物运动的状态和状态改变的方式,能量则是物体做功的本领(2)信息的运动规律产生:本体论意义上的信息获取:转换为认识论上的信息再生:认识论上的转换施效:认识论上的信息反作用于对象,产生新的信息传递:系统优化或自组织过程智能化探讨信息的定性本质;研究信息的定量测度;阐明信息过程的基本规律(以上所列);揭示利用信息来优化系统的方法和原理;归纳和构建信息科学的方法论1.2与几个概念的区分(1)信息与数据信息的载体,信息的数字表达,其他表达包括语音,图像,文本,图形等.等目前已范化.(2)信息与媒体信息的表达的依附体.单媒体与多媒体(3)信息与资料具有某种目的,用途的材料的集合,携带有价值的信息(4)信息与知识主体关于该类事物运动状态及其变化规律的表述,信息是知识的原材料,知识是信息提炼抽象出来的2.地理信息科学的确立2.1GISystem的发展历史(1)GIS的定义Ageographicinformationsystemis:•Acomputersoftwaresystem(withsupportinghardware)•thatmanagesdatapertaining（有关的）toland,water,andairresources,•suchthatonecanstoreandretrievesuchgeographicinformation•aswellasanalyzestoredinformationoradditionalparametersderivedfromstoredinformation.多种定义:GeographicInformationSystem(GIS)isaninformationsystemabletoencode,store,transform,analyze,anddisplaygeospatialinformation(GIS)isasystemforinput,storage,manipulation,andoutputofgeographicinformationNCGIACoreCurriculuminGeographicInformationScience(2)起源于地图制图学的发展1960s:最早的机器制图作品AtlasofBritishFlora,基于穿孔卡片计算机,后由针式打印机取代.地图学家Bertin在IBMSelectric打字机上设计了可缩放的地图符号In1963,agrantwasobtainedfromtheFordFoundationtoinitiatetheLaboratoryforComputerGraphicsatHarvardUniversity,whereFisherandhiscolleaguesbuiltateamofscientists,engineers,andprogrammerswhoeventuallycreatedSYMAP.Thiswasacomputermappingpackagethatcouldproduceisoline,choropleth,andproximalmapsonthelineprinter.(3)GIS之父Tomlin1966年完成加拿大地理信息系统并投入应用CGIS.60年代,当他在SpartanAirServices工作时,与农业部门的技术管理人员合作对地图数字化产生了兴趣.最终与IBM合作在AgriculturalRehabilitationandDevelopmentAdministration(ARDA)部门完成了该系统.该系统存储了1000多幅地图,覆盖了全国,并投入正式使用.对GIS技术的发展有三个方面的突出贡献:•滚筒式扫描对航片数字化;•高效率的Morton码索引机制的建立;•对区域边界的表达采用拓扑结点/链式编码(4)GIS发展历史大事记GIS发展历史大事记(continue)(5)当今多种类型的GISProfessionalGISThedistinctivefeaturesofprofessionalGISincludedatacollectionandediting,databaseadministration,advancedgeoprocessingandanalysis,andotherspecialisttools,suchasESRIArcInfo,SamllworldGISDesktopGISDesktopGISfocusondatause,ratherthandatacreation,andprovideexcellenttoolsformakingmaps,reports,andcharts.Well-knowexamplesincludeESRIArcView,IntergraphGeoMedia,MapInforprofessionalHand-heldGISHand-heldGISarelightweightsystemsdesignedformobileandfielduse,suchasAutodeskOnsite,ESRIArcPadComponentGISComponentGISaretoolkitsandusedbyknowledgeableprogrammerstocreatefocusedapplications.ExamplesincludeESRIMapObjectsandMapInfoMapX.GISviewerGISviewerareabletodisplayandquerypopularfileformats,suchasESRIArcExplorer,Intergraph'sGeoMedia,andMapInfo'sProViewerInternetGISInternetGISfocusondisplayandqueryapplications,aswellasmaping.ExamplesincludeAutodestkMapGuide,ESRIArcIMS,IntergraphGeoMediaWebMap,andMapInfoMapXtreme.2.2GIScience的确立(1)名称的更改GoodChild于1990年7月在苏黎世第四届SDH会议上作特邀报告“SpatialInformationScience”,两年后在IJGIS期刊上发表了“GeographicalInformationScience”(1992,6,p31-45)美国NCGIA地理信息与分析中心主任GoodChild提出了GIScience关注的8个问题:1.Datacollectionandmeasurementdiscretization:generalization,abstraction,approximation.GPS,map,orremotesensing?2.Datacapture3.Spatialstatistics4.Datamodelingandtheoriesofspatialdata5.Datastructures,algorithmsandprocesses6.Display7.Analyticaltools8.Institutional,managerialandethicalissues1996年，期刊“InternationalJournalofGeographicalInformationSystem”改名为“I.JournalofGeographicalInformationScience”,随后，美国测绘学会期刊ACSM的“CartographyandGeographicalInformationSystem”也改名为“CartographyandGeographicalInformationScience”.一批学校相应的系名专业名改为Geomatics,Geoinformatics.GI是关于地球表面地理要素与地理现象的信息；与其他信息相比的显著特征在于地理位置参考系；描述GI的地理概念包括：－GI本身的基础框架描述大地坐标系、投影、距离度量）；－地理要素类字典条目（湖泊、河流、城市、建筑物）；－地名字典条目；－描述地理实体间关系的术语（远近、相交、南、前后）；－现象要素的基本类型（植被、水系、行政区划）3.地理信息科学的研究内容3.1地理信息GIgeographic'hastodowiththeEarth——itstwo-dimensionalsurface——itsthree-dimensionalatmosphere,oceans,sub-surface'spatial'hastodowithanymulti-dimensionalframe——medicalimagesarereferencedtothehumanbody——engineeringdrawingsarereferencedtoamechanicalobject——architecturaldrawingsarereferencedtoabuilding'geographic'isasubsetof'spatial'oftenthetermsareusedinterchangeably'geographic'sound