地理信息系统概论-第一章

地理信息系统概论课程定位课程及考试要求课堂讲授+课程作业+期末考试课堂：48学时，以课本为主线、多内容和来源期末考试：课本课程简介课程特点要掌握相关学科的知识。要重视技能训练，重点掌握ArcInfo等基础GIS软件的操作和使用要经常阅读有关的文献资料，掌握GIS学科的发展趋势，努力更新自己的知识，不断提高自己的能力。GIS是一门典型的交叉性学科1GIS是一门实践性很强的学科2GIS是一门不断发展的学科3课程要求掌握地理信息系统的基本原理：包括空间数据的语义学基础、GIS的科学定义、空间关系和空间对象的表达、空间数据结构和类型、空间分析原理和地学模型方法等；掌握地理信息系统的基本技术和方法：具有应用相关软件从事空间数据的采集、存储与管理、处理、分析和图形创建的基本技能；初步了解应用GIS技术在地理学研究中的应用：了解GIS技术可为地理学研究提供哪些服务。参考书目龚健雅.地理信息系统基础.科学出版社，2001邬伦等.地理信息系统-原理、方法和应用.科学出版社，2001汤国安等.地理信息系统.科学出版社，2010吴信才等.地理信息系统原理与方法.电子工业出版社，2002陆守一，地理信息系统，高等教育出版社，2004陈健飞译，地理信息系统导论，科学出版社，2003陈述彭，地理信息系统导论，科学出版社，2002张超，地理信息系统，高等教育出版社，1995汤国安等，地理信息系统教程.高等教育出版社，2007参考书目接收机导航仪地图卡接收轨道参数输出位置取地图数据地图投影例子二、公园选址辅助决策郊游公园具体位置的选择需要满足一定的要求：1）依山傍水，地形有一定起伏，必须靠近天然的小河流；2）交通方便，但周围环境较安静，公园距公路的距离最远不得超过1.25km，最近不得小于0.25km；3）空气新鲜，有一定的植被覆盖率；4）等等其它条件；GIS用于郊区公园选址第一章导论第一节地理信息系统基本概念第二节地理信息系统的基本构成第三节地理信息系统的功能简介第四节地理信息系统的发展透视一、数据与信息(一)数据指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、符号、声音、图像等符号。数据是对客观现象的表示，数据本身并没有意义。数据的格式往往和具体的计算机系统有关，随载荷它的物理设备的形式而改变。第一节地理信息系统基本概念(二)信息定义：信息是现实世界在人们头脑中的反映。它以文字、数据、符号、声音、图像等形式记录下来，进行传递和处理,为人们的生产，建设，管理等提供依据。特性：客观性适用性传输性共享性(三)两者关系有人认为，输入的都叫数据，输出的都叫信息，其实不然。数据是信息的表达、载体，信息是数据的内涵，是形与质的关系。只有数据对实体行为产生影响才成为信息，数据只有经过解释才有意义，成为信息。例如独立的“1”、“0”均无意义。当它表示某实体在某个地域内存在与否，它就提供了“有”“无”信息；当用它来标识某种实体的类别时，它就提供了特征码信息。三、地理信息与地学信息(一)地理信息定义：地理信息是指与研究对象的空间地理分布有关的信息，它表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征，相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。特性：空间特征属性特征时序特征(二)地学信息指与人类居住的地球有关的信息都是地学信息，具有无限性、多样性、灵活性等特点。地学信息是人们深入认识地球系统、合理开发资源、净化能源、保护环境的前提和保证。地理信息与地学信息的区别主要在于信息源的范围不同，地理信息的信息源是地球表面的岩石圈、水圈、大气圈和人类活动等；地学信息所表示的信息范围更广泛，不仅来自地表，还包括地下、大气层甚至宇宙空间。四、信息系统与地理信息系统(一)信息系统为了有效对信息流进行控制、组织管理，实现双向传递，需要通过某种信息系统。它能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统，具有采集、管理、分析和表达数据的能力。由计算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成。(二)地理信息系统（1）美国学者Parker认为“GIS是一种存贮、分析和显示空间与非空间数据的信息技术”。（2）加拿大的RogerTomlinson认为“GIS是全方位分析和操作地理数据的数字系统”。（3）Goodchild把GIS定义为“采集、存贮、管理、分析和显示有关地理现象信息的综合系统”。（4）Burrough认为“GIS是属于从现实世界中采集、存储、提取、转换和显示空间数据的一组有力的工具”。1、地理信息系统的定义（5）俄罗斯学者也把GIS定义为“一种解决各种复杂的地理相关问题，以及具有内部联系的工具集合”。（6）美国国家地理信息与分析中心给出的定义：“GIS为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统”。（7）英国教育部认为：“GIS是一种获取、存储、检索、操作、分析和显示地球空间数据的计算机系统”。3.2对GIS的理解GeographicalInformationSystemScienceStudyService对地理信息系统的理解强调系统的内部结构强调原理和理论强调数据和数据挖掘强调对社会经济服务GIS定义：是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用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。GIS概念框架与构成GIS的分类区域性地理信息系统全球性地理信息系统综合地理信息系统专题地理信息系统工具型地理信息系统应用型地理信息系统按研究区域分按研究内容分按功能分2、GIS的内涵(1)GIS的物理外壳是计算机化的技术系统该系统又由若干个相互关联的子系统构成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、可视化表达与输出子系统等。这些子系统的构成直接影响着GIS的硬件平台、系统功能和效率、数据处理的方式和产品输出的类型。(2)GIS的对象是地理实体地理实体数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性、定量和拓扑关系的描述。GIS以地理实体数据作为处理和操作的主要对象，这是它区别于其他类型信息系统的根本标志，也是其技术难点之所在。(3)GIS的技术优势GIS的优势在于它的混合数据结构和有效的数据集成、独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形创造和可视化表达手段，以及地理过程的演化模拟和空间决策支持功能等。其中，通过地理空间分析可以产生常规方法难以获得的重要信息，实现在系统支持下的地理过程动态模拟和决策支持，这既是GIS的研究核心，也是GIS的重要贡献。(4)GIS的相关学科地理信息系统虽然是信息技术发展的成果，但它与地理学和测绘学有着密切的关系。地理学研究人地相互关系，它为GIS提供了有关空间分析的基本方法，是GIS的基础理论依托之一；测绘学是研究对地球上各种物体的地理空间分布信息进行采集、处理、管理、更新和利用的科学，它为GIS提供各种不同比例尺和精度的数据。(三)GIS与其它系统的区别和联系从操作、管理的信息种类的不同，信息系统又可分为企业、事业管理信息系统、财务管理信息系统等非空间信息系统和空间信息系统。空间信息系统采集、管理和分析的对象是空间信息，而地理信息系统就是一种十分重要的空间信息系统。地理信息系统（GIS）与管理信息系统（MIS）比较项目GISMIS数据类型有空间分布特性,由点、线、面及相互关系构成主要为属性数据和统计分析数据数据源图形图像及地理特征属性表格、统计数据、报表输出结果图形图像产品、统计报表、文字报告、表格表格、报表、报告硬件配置外设：数字化仪、扫描仪、绘图仪、打印机、磁带机主机：要求高档微机或工作站打印机、键盘、一般微机软件要求高，价格昂贵如：ARC/INFO、微机版约3.0万,工作站版约5-10万要求低、便宜，标准规格统一，如ORACAL、FOXBASE等处理内容（采用目的或分析内容）用于系统分析、检索、资源开发利用或区域规划，地区综合治理，环境监测，灾害预测预报查询、检索、系统分析、办公管理。工作方式人机对话，交互作用程度高人为干预少两者均以计算机为核心，数据量大而复杂（共同点）GIS与一般信息系统的区分信息系统非空间信息系统空间信息系统管理信息系统非地理信息系统地理信息系统综合地理信息系统专题地理信息系统CAD地理信息系统（GIS）GIS与CAD的异同GIS与CAM的异同第一章导论第一节地理信息系统基本概念第二节地理信息系统的基本构成第三节地理信息系统的功能简介第四节地理信息系统的发展透视1.2地理信息系统的组成系统软件系统硬件空间数据GIS五要素：系统硬件系统软件空间数据应用人员应用模型硬件系统输入设备输入设备专用设备专用设备常规设备常规设备GPSGPS全数字摄影测量工作站全数字摄影测量工作站解析和数字摄影测量仪器解析和数字摄影测量仪器遥感与遥感图象处理系统遥感与遥感图象处理系统全站仪全站仪扫描仪扫描仪数字化仪数字化仪键盘、鼠标键盘、鼠标处理设备处理设备工作站工作站服务器服务器硬盘阵列硬盘阵列存储设备存储设备活动硬盘活动硬盘光盘机光盘机磁带机磁带机输出设备输出设备绘图仪绘图仪终端终端打印机打印机输入设备输入设备专用设备专用设备常规设备常规设备GPSGPS全数字摄影测量工作站全数字摄影测量工作站解析和数字摄影测量仪器解析和数字摄影测量仪器遥感与遥感图象处理系统遥感与遥感图象处理系统全站仪全站仪扫描仪扫描仪数字化仪数字化仪键盘、鼠标键盘、鼠标输入设备输入设备专用设备专用设备常规设备常规设备GPSGPS全数字摄影测量工作站全数字摄影测量工作站解析和数字摄影测量仪器解析和数字摄影测量仪器遥感与遥感图象处理系统遥感与遥感图象处理系统全站仪全站仪GPSGPS全数字摄影测量工作站全数字摄影测量工作站解析和数字摄影测量仪器解析和数字摄影测量仪器遥感与遥感图象处理系统遥感与遥感图象处理系统全站仪全站仪扫描仪扫描仪数字化仪数字化仪键盘、鼠标键盘、鼠标扫描仪扫描仪数字化仪数字化仪键盘、鼠标键盘、鼠标处理设备处理设备工作站工作站服务器服务器硬盘阵列硬盘阵列存储设备存储设备活动硬盘活动硬盘光盘机光盘机磁带机磁带机硬盘阵列硬盘阵列存储设备存储设备活动硬盘活动硬盘光盘机光盘机磁带机磁带机输出设备输出设备绘图仪绘图仪终端终端打印机打印机输出设备输出设备绘图仪绘图仪终端终端打印机打印机硬件系统连接方式单机模式输出用户组1输入……GIS中央数据库与网管Intranet用户组n局域网模式输入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互联网模式软件系统操作系统（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基本功能软件GIS应用软件用户界面GIS软件基础软件系统软件GIS操作系统数据库软件GIS专业软件主要指计算机操作系统，包括Windows、Unix和Linux系列；空间数据库管理软件；属性数据库管理软件：Oracle，Sybase，SQLSever；数据输入和编辑、空间数据管理、数据处理和分析、数据输出、用户界面、系统二次开发能力、系统管理软件以及分析软件。系统软件常用的GIS软件公司名称桌面产品组件产品网络GIS数据库ESRIArcView,ArcEditor,ArcInfoArcObject,MapObject,ArcIMSArcSDEMapInfoMapInfoProfessionalMapInfoMapBasic,MapInfoMapXMapInfoMapXtremeMapInfoSpatialwareIntergraphGeoMediaProfessionalGeoMediaObjectGeoMediaWebMapGeoMediaOracleGDOServer北京超图SuperMapDeskpro,Editor,SurveySuperMapObject,SuperFormSuperMapI