地理信息系统原理_孔金玲_第一章绪论

《地理信息系统原理》主讲教师:孔金玲教授第一章绪论什么是GIS？GIS有何用途？地理信息系统（简称GIS,为GeographicInformationSystem的英文缩写）是在计算机硬件、软件系统支持下，对关于现实世界（资源与环境）的各类空间数据及描述其空间特性的属性数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，它作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科而迅速地兴起和发展起来。第一章绪论ThepurposeofGISAnurbanplannermightliketofindoutabouttheurbanfringe（边缘）growthinher/hiscity,andquantifythepopulationgrowththatsomesuburbsarewitnessing.She/hemightalsoliketounderstandwhyitisthesesuburbsandnotothers;Abiologistmightbeinterestedintheimpactofslash-and-burnpracticesonthepopulationsofamphibian（两栖动物）speciesintheforestsofamountainrangetoobtainabetterunderstandingoftheinvolvedlong-termthreatstothosepopulations;Anaturalhazardanalystmightliketoidentifythehigh-riskareasofannualmonsoon（季风）-relatedfloodingbylookingatrainfallpatternsandterraincharacteristics;Ageologicalengineermightwanttoidentifythebestlocalitiesforconstructingbuildingsinanareawithregularearthquakesbylookingatrockformationcharacteristics;第一章绪论ThepurposeofGISAminingengineercouldbeinterestedindeterminingwhichprospectivecopperminesarebestfitforfutureexploration,takingintoaccountparameterssuchasextent,depthandqualityoftheorebody,amongstothers;Ageoinformaticsengineerhiredbyatelecommunicationcompanymaywanttodeterminethebestsitesforthecompany’srelaystations（中继站）,takingintoaccountvariouscostfactorssuchaslandprices,undulation（起伏）oftheterrainetcetera;Aforestmanagermightwanttooptimizetimberproductionusingdataonsoilandcurrenttreestanddistributions,inthepresenceofanumberofoperationalconstraints,suchastherequirementtopreservetreediversity（维持树木的多样性）;Ahydrologicalengineermightwanttostudyanumberofwaterqualityparametersofdifferentsitesinafreshwaterlaketoimproveher/hisunderstandingofthecurrentdistributionofTyphareed（芦苇）beds,andwhyitdifferssomuchfromthatofadecadeago.地理信息系统的应用铁路调度与管理电力资源管理土地利用规划公安应急水资源分析与评价第一章绪论第一章绪论ThepurposeofGISThefundamentalproblemthatwefaceinmanyusesofGISisthatofunderstandingphenomenathathave(a)ageographicdimension,aswellas(b)atemporaldimension.Wearefacing‘spatial-temporal’problems.Thismeansthatoutobjectofstudyhasdifferentcharacteristicsfordifferentlocations(thegeographicdimension)andthatithasdifferentcharacteristicsfordifferentmomentsintime(thetemporaldimension).第一章绪论主要内容：1地理信息系统的发展过程（历史）2地理信息系统的基本概念3地理信息系统的研究内容4地理信息系统与其它学科的关系第一章绪论1地理信息系统的发展过程（历史）国外GIS的发展：60年代的起始发展阶段70年代的巩固发展阶段80年代以后的大发展阶段90年代以后的普及发展阶段国内GIS的发展：1978年~1980年：准备阶段1981年~1985年：起步阶段1986年~现在：发展阶段第一章绪论1地理信息系统的发展过程（历史）国外GIS的发展：1956年，奥地利测绘部门首先利用电子计算机建立了地籍数据库，随后各国的土地测绘和管理部门都逐步发展土地信息系统（LIS）用于地籍管理。1963年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson首先提出了地理信息系统这一术语，并于1971年建立了世界上第一个GIS——加拿大地理信息系统（CGIS），用于自然资源的管理和规划。稍后，美国哈佛大学研究出SYMAP系统软件。由于当时计算机水平的限制，使得GIS带有更多的机助制图色彩，地学分析功能极为简单。与此同时，国外许多与GIS有关的组织和机构纷纷建立，例如，美国1966年成立了城市和区域信息系统协会（URISA），1969年又建立起州信息系统全国协会（NASIS）；国际地理联合会（IGU）于1968年设立了地理数据收集和处理委员会（CGDSP）。这些组织和机构的建立为传播GIS知识，发展GIS技术起了重要的推动作用。第一章绪论1地理信息系统的发展过程（历史）地理信息系统发展的四个阶段60年代起源于北美：加拿大国家土地调查局为了处理大量的土地调查资料，于60年代开始建立地理信息系统（CGIS），于70年代初投入产品生产；同一时期的美国哈佛大学的计算机图形与空间分析实验室，建立通用的制图软件包，竭力发展空间分析模型和软件。70年代是GIS发展的巩固阶段：美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对地理信息系统的研究均投入了大量的人力、物力、财力，研究不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统。80年代为地理信息系统的大发展阶段：计算机的迅速发展和普及，地理信息系统也逐步走向成熟，并在全世界范围内全面地推向应用阶段。90年代至今为地理信息系统的应用普及时代：由于计算机的软硬件均得到飞速的发展，网络已进入千家万户，地理信息系统已成为许多机构必备的工作系统，尤其是政府决策部门在一定程度上由于受地理信息系统影响而改变了现有机构的运行方式、设置与工作计划等。从美国的“国家信息基础设施：行动计划（NationalInformationInfrastructure,简称NII）”建设到数字地球的提出，由“数字地球”细化到“数字区域”、“数字城市”、“数字小区”直到“企业信息化”、“电子商务”、“数字通讯”、“虚拟现实”等众多的信息化领域的工作已全面铺开。第一章绪论1地理信息系统的发展过程（历史）GIS在我国的发展准备阶段：1978年到1980年，进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。起步阶段：1981年到1985年，理论探索和区域性实验研究。并在此基础上制定国家地理信息系统规范。初步发展阶段：1986年到90年代。地理信息系统的研究被列入我国“七五”攻关课题，并且作为一个全国性的研究领域，已逐步和国民经济建设相结合，并取得了重要进展和实际应用效益。快速发展阶段：90年代末到现在。理论日趋成熟，应用日益广泛，三维GIS、WEBGIS走向应用，GIS市场开始形成。第一章绪论2地理信息系统的基本概念（1）信息（Information）狭义信息论将信息定义为:为人们获得信息前后对事物认识的差别；广义信息论将信息定义为:信息是指主体(人、生物和机器)与外部客体(环境、其它人、生物和机器)之间相互联系的一种形式。是主体和客体之间一切有用的消息和知识，是表征事物特征的一种普遍形式。本书定义：信息是用文字、数字、符号、语言、图像等介质对事件、事物、现象等的内容、数量或特征的表示。第一章绪论2地理信息系统的基本概念信息的特点：信息的客观性：与客观事物紧密相联系的；信息的适用性：信息对决策是十分重要的；信息的传输性：信息可以在信息发送者和接受者之间传输，既包括系统把有用信息送至终端设备(包括远程终端)，和以一定形式提供给有关用户，也包括信息在系统内各子系统之间的传输和交换。信息的共享性：信息与实物不同，它可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无损失。信息的这些特点，使信息成为当代社会发展的一项重要资源。第一章绪论2地理信息系统的基本概念数据与信息是密切相关的两个概念，但两者之间有着质的区别，数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。数据（Data)：通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，是用以载荷信息的物理符号，在计算机化的地理信息系统中，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。数据和信息的关系：数据是一种未加工的原始资料，是一种载存信息的物理符号，是信息的载体和表达；而信息则是数据的内容和解释。第一章绪论2地理信息系统的基本概念（2）地理信息（Geo-Information）地理信息：是与研究对象的空间地理分布有关的信息。它表示物体及环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律。地理信息的特征：区域特征（地域性）多维结构特征（多层次性）时序特征（动态变化性）第一章绪论2地理信息系统的基本概念（3）系统（System）由若干个相互联系、相互制约的部分（元素）组成的具有特定功能的有机整体。（4）信息系统（InformationSystem）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称为信息系统。信息系统的四大功能：数据的采集、管理、分析和表达。第一章绪论2地理信息系统的基本概念（5）地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或部分地球表面（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、分析和描述的技术系统。地理信息系统可简单定义为：用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机系统。第一章绪论2地理信息系统的基本概念（5）地理信息系统（GeographicInformationSystem,简称GIS）Inanutshell,wecandefineageographicinformationsystemasacomputerizedsystemthatfacilitatesthephasesofdataentry,datamanagement,dataanalysisandda