GIS概念及应用

GIS原理与应用参考书目邬伦，《地理信息系统:原理、方法和应用》黄杏元,地理信息系统概论,高等教育出版社,2001.3◦《ArcGIS地理信息系统空间分析方法》科学出版社汤国安张超,地理信息系统实习教程胡鹏，地理信息系统教程，武汉大学出版社，2001.3陈俊，实用地理信息系统，科学出版社，1998.6如何为一公园选择合理位置？依山傍水；交通方便；较安静……要求方案2条件2方案1条件1处理、分析空间分析算法现实世界获取水系信息地形信息道路信息植被信息等+++空间数据库存储课程导入GIS的基本概念、特点和分类GIS的组成与功能GIS与相关学科的关系GIS的应用模式及应用领域GIS研究内容GIS的发展概况GIS常用软件简介第1章：概论空间数据属性数据空间数据和属性数据的综合体能让你轻易找到工业园5英里内和20年以上年轮属性的所有桥梁NameAddressTownSt.ZipGIS是GIS第1节：GIS的基本概念地理信息是一种广泛使用的信息（80%）信息与数据信息是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据，它不随载体的物理设备形式的改变而改变。信息来源于数据，是数据的表现形式。数据是一种未经加工的原始资料。数字、文字、符号、图像都是数据。数据是客观对象的表示，而信息则是数据内涵的意义，是数据的内容和解释。地理信息地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。地理数据则是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特征及时域特征三部分◦空间位置数据描述地物所在位置。这种位置既可以根据大地参照系定义，如大地经纬度坐标，也可以定义为地物间的相对位置关系，如空间上的相邻、包含等；◦属性数据有时又称非空间数据，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标。◦时域特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻/时段。时间数据对环境模拟分析非常重要，正受到地理信息系统学界越来越多的重视。空间位置、属性及时间是地理空间分析的三大基本要素◦MISCAD地理信息除了具有信息的一般特性，还具有以下独特特性：（1）空间分布性。地理信息具有空间定位的特点，先定位后定性，并在区域上表现出分布式特点，其属性表现为多层次，因此地理数据库的分布或更新也应是分布式。（2）数据量大。地理信息既有空间特征，又有属性特征，另外地理信息还随着时间的变化而变化，具有时间特征，因此其数据量很大。尤其是随着全球对地观测计划不断发展，我们每天都可以获得上万亿兆的关于地球资源、环境特征的数据。这必然对数据处理与分析带来很大压力。（3）电子地图来是是信息的载体，也是信息的传播媒介。GIS的基本概念地理信息系统（GIS）的定义：综合处理和分析空间数据的一种技术系统。在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。GIS的特点:公共的地理定位基础；具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力系统以分析模型驱动，具有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息；以地理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统。GIS的基本概念专题地理信息系统(ThematicGIS)区域地理信息系统(RegionalGIS)地理信息系统工具(GISTools)城市信息系统自然资源查询信息系统规划与评估信息系统土地管理信息系统等。按功能分类按内容分类GIS的基本概念GIS的分类第2节：GIS的组成系统软件系统硬件空间数据用户计算机硬件系统输入设备专用设备常规设备GPS全数字摄影测量工作站解析和数字摄影测量仪器遥感与遥感图象处理系统全站仪扫描仪数字化仪键盘、鼠标处理设备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绘图仪终端打印机计算机软件系统数据输入和校验数据存储和管理空间查询分析数据显示和输出用户接口模块GIS软件应用分析软件计算机系统软件操作系统汇编程序编译程序服务程序地理空间数据定位拓扑关系属性系统开发、管理和使用人员咨询管理信息管理数据整理第3节：GIS的功能数据获取：采集、检验与编辑数据操作：格式化、转换、概化数据集成：存储与组织数据分析：查询、检索、统计、计算、空间分析与模型分析数据显示（输出）：屏幕显示、硬拷贝GIS的数据采集功能GIS的数据管理功能•管理海量数据GIS的数据管理功能GIS的浏览、查询功能GIS的专业性分析功能GIS的路径分析功能GIS的地图整饰功能GIS的动态分段功能GIS的断面分析功能GIS的格网分析功能GIS生成数字地面模型功能GIS的三维地下体分析功能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GIS基本功能的实现过程第4节：GIS与相关学科的关系地理学GIS遥感技术摄影测量学数学和统计学地图制图学计算机科学专家系统计算机图形学计算机辅助设计数据库技术软件工程测量学第5节：系统的应用模式（单机式）系统的应用模式（局域网模式）输出用户组1输入……GIS中央数据库与网管Intranet用户组n系统的应用模式（广域网模式）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地理逻辑绘图绘图机构地质测绘环保机构地方政府人口局税务部门旅游服务业公用事业公司企业教育交通运输部门第6节：GIS的应用领域城乡规划◆城市规划和管理(UrbanPlanningandManagement)空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。例如，在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。注：图中白线为城市规划控制线◆土地信息系统和地籍管理(LandInformationSystemandCadastralApplicaiton)土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。灾害预警与评估◆应急响应(EmergencyResponse)解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。图为：汶川地震地势遥感图国防◆现代战争的一个基本特点就是三S技术被广泛地运用到从战略构思到战术安排的各个环节。它往往在一定程度上决定了战争的成败。如海湾战争期间，美国国防制图局为战争的需要在工作站上建立了GIS与遥感的集成系统，它能用自动影像匹配和自动目标识别技术，数据直接传送到海湾前线指挥部和五角大楼，为军事决策提供24小时的实时服务。资源环境与旅游管理系可视化◆可视化应用(VisualizationApplication)以数字地形模型为基础，建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的三维可视化模型，实现多角度浏览，可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型工程管理和仿真、旅游等领域。资源环境与旅游管理系环境保护◆生态、环境保护与污染模拟(EnvironmentalManagementandModeling)区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。图为：城市空气污染图像宏观决策支持◆政府应用(GovernmentAnalysis)根据区域地理环境的特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，是GIS的一个典型应用领域，充分体现了GIS的空间分析功能。政府应用资源配置与管理◆资源配置(ResourceConfiguration)在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益城市土地利用信息系统电信资源管理铁路地理信息系统公安警用地理信息系统属性查询查询专题图作战指挥地图切换医疗机构信息查询一、研究内容GIS基本理论技术系统应用方法概念、定义、内涵构成、特点、功能和任务理论体系发展历史及发展趋势第7节：GIS的研究内容一、研究内容硬件配置数据结构与表示输入输出系统地理数据管理用户界面GIS工具软件研制GIS基本理论技术系统应用方法一、研究内容应用系统设计数据采集与校验专题分析模型3S结合地学专家系统GIS基本理论技术系统应用方法GIS的发展背景GIS发展的科学背景（现代科学方法与高新技术）地图学的发展计算机科学的发展地理学的发展GIS发展的动力源泉用户的需要技术的进步应用方法论的提高有关组织机构的建立及专业人才的涌现1.起步阶段（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，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。2.发展阶段（70年代），注重空间地理信息的管理受到政府部门、商业公司和大学的普遍重视。1978年，ERDAS成立。第8节：GIS的发展概况3.推广应用阶段（80年代），注重空间决策支持分析。1981年，ESRIARC/INFOGIS发布；1985年，GPS成为可运行系统；1986年，MapInfo建立；1986年，SPOT卫星首次发射；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；1988年，GISWorld首次发行；1989年，Ingegraph发布MGE；4.用户时代（90年代后）,以数据为中心，侧重于为用户提供各种空间服务控件式GIS成为GISTools的发展方向;WebGIS蓬勃发展;三维GIS崭露头角。GIS的发展概况地理信息系统的发展趋势GIS发展趋势网络GIS——WebGIS开放式GIS——OpenGIS组件式GIS——ComGIS虚拟GIS——VGIS多媒体GIS——MGIS三维GIS——3DGIS时态GIS——TGIS无线通讯与GIS第9节：常用的GIS软件国外主流GIS软件ARC/INFO（ArcView、ArcObject、ArcIMS）GENAMAPMGE（ModularGISEnvironment）（GeoMedia）MapInfo（MapinfoProfessional、MapX、MapXtreme、SpatialWare）ERDAS国内GIS软件SuperMap(中国科学院北京超图)MapGIS（中国地质大学（武汉））GeoStar（武汉大学）其它（CityStar（北大遥感所）、TopMap（北京慧图）。。。）ArcGIS系统ArcGISDesktopArcSDE通路ArcIMS服务器文件数据库ArcGIS的构成ArcGIS是一个统一的地理信息系统平台，由三个重要部分组成：◦ArcGIS桌面软件——一体化的高级GIS应用◦ArcSDE通路——用数据管理系统（RDBMS）管理空间数据库的接口◦ArcIMS软件——基于Internet的分布式数据和服务的GISArcGIS桌面ArcGIS桌面功能由简到繁的产品：•ArcView•ArcEditor•ArcInfo•它们具有通用的结构，通用的代码基础，通用的扩展模块和统一的开发环境ArcGIS桌面软件的构成：◦ArcMap◦ArcCatalog◦ArcToolbox◦三个应用的协调工作，可以完成任何从简单到复杂的GIS工作，包括制图，数据管理，地理分析和空间处理；还包括与Internet地图和服务的整合，地理编码，高级数据编辑，高质