1、12022-5-21地理信息系統(tǒng)課程簡介 地理信息系統(tǒng)是一門綜合性較強的課程，知識點多，具有學科與技術的統(tǒng)一性、發(fā)展與內(nèi)容更新的快速性、多學科集成（地理學、地圖學、測繪學、遙感科學、計算機科學、數(shù)據(jù)庫、信息科學等）、滲透性較強、空間抽象性強、研究對象的空間尺度變化大，應用范圍廣等特點。 課程講述的主要內(nèi)容包括空間信息基礎、空間數(shù)據(jù)結構、空間數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)采集與處理、GIS空間分析原理與方法、地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品輸出、地理信息系統(tǒng)設計與標準化、GIS新技術等。其中，空間數(shù)據(jù)結構、空間數(shù)空間數(shù)據(jù)結構、空間數(shù)據(jù)處理、據(jù)處理、GISGIS空間分析原理與方法和地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品輸出空間分析原理與方法和地理信

2、息系統(tǒng)產(chǎn)品輸出等為課程的中心內(nèi)容。22022-5-21地理信息系統(tǒng)課程特點vGIS是一門典型的交叉性學科 要掌握相關學科的知識。vGIS是一門實踐性很強的學科 要重視技能訓練，重點掌握ArcInfo等基礎GIS軟件的操作和使用vGIS是一門迅速發(fā)展中的學科 要經(jīng)常閱讀有關的文獻資料，掌握GIS學科的發(fā)展趨勢，努力更新自己的知識，不斷提高自己的能力。 32022-5-21地理信息系統(tǒng)課程的要求v掌握地理信息系統(tǒng)的基本原理：掌握地理信息系統(tǒng)的基本原理： 包括空間數(shù)據(jù)的語義學基礎、GIS的科學定義、空間關系和空間對象的表達、空間數(shù)據(jù)結構和類型、空間分析原理和地學模型方法等；v掌握地理信息系統(tǒng)的基本技

3、術和方法掌握地理信息系統(tǒng)的基本技術和方法： 具有應用相關軟件從事空間數(shù)據(jù)的采集、存儲與管理、處理、分析和圖形創(chuàng)建的基本技能；v初步具有應用初步具有應用GISGIS技術開展地學研究的能力：技術開展地學研究的能力： 包括地學應用模型的構建，應用型GIS的設計，主要GIS軟件系統(tǒng)的使用和評價等。 42022-5-21陸守一，地理信息系統(tǒng)，高等教育出版社，2004陳健飛譯，地理信息系統(tǒng)導論，科學出版社，2003陳述彭，地理信息系統(tǒng)導論，科學出版社，2002吳信才，地理信息系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，電子工業(yè)出版社，2000龔健雅，地理信息系統(tǒng)基礎，科學出版社,1998張超，地理信息系統(tǒng)，高等教育出版社，1995鄔

4、倫，地理信息系統(tǒng)教程，北京大學出版社，1994地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)課程課程主要參考書主要參考書黃杏元等，地理信息系統(tǒng)概論（面向21世紀教材）nKang-tsung chang：地理信息系統(tǒng)導論52022-5-21 nGeographic Information System(北美)nGeographical Information System(歐洲)n地理信息科學nGeographical Information SciencenGeomatics62022-5-21n信息負荷量小(幅面限制、內(nèi)容重疊限制)n量算、統(tǒng)計精度低n查找、分類、重新分類不方便n復雜分析難以進行n地圖和地圖、地圖

5、和其它信息之間建立聯(lián)系不便n更新復雜，特別是局部更新工作量大2022-5-21782022-5-211950年代末-60年代萌發(fā)于若干相互獨立的領域，早期的探索領域：n土地資源分析和成果表達 (Terry Coppock, CGIS，R. Tomlinson )n交通問題研究 (Duane Marble)n計算機地圖制圖 (David Bickmore & Ray Boyle)n景觀規(guī)劃、設計 (McHarg)n人口統(tǒng)計 (美國人口普查DIME)n遙感信息的利用n奧地利地籍管理92022-5-21n1950年代末-60年代萌發(fā)于若干相互獨立的領域，早期的探索領域： 第一個地理信息系統(tǒng)CGIS（

6、加拿大地理信息系統(tǒng)）-1962年n1970年代側重技術研究。n1980年代開始實用。GIS軟件通用化、商品化，各種實用系統(tǒng)大量涌現(xiàn)。n1990年代推廣、普及。軟件進一步改進。易學易用。n21世紀廣泛應用，走向大眾化。102022-5-21n計算機主機：運算速度提高、容量增大、成本下降，體積縮小，管理維護簡便。n 計算機外設：顯示器、打印機、繪圖儀、掃描儀、外部存儲器、多媒體輸入、輸出設備，性能提高、成本下降。n 網(wǎng)絡通訊：局域網(wǎng)輕而易舉，遠程網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)方興未艾。n 計算機軟件：圖形處理、圖像處理、數(shù)據(jù)庫、人機界面、開發(fā)工具、應用集成、多民族語言。n數(shù)據(jù)獲?。汉綔y、遙感、衛(wèi)星定位系統(tǒng)，野外現(xiàn)場數(shù)

7、字化采集。n基礎數(shù)據(jù)的公益化n美國：National Spatial Data Infrastructuren歐洲：European Data Infrastructure1.人才培訓與科學研究112022-5-21一、一、 數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)與信息1 1、信息、信息 信息是用數(shù)字、文字、符號、語言等介質來表示事件、事物、現(xiàn)象等的內(nèi)容、數(shù)量或特征，以便向人們（或系統(tǒng)）提供關于現(xiàn)實世界新的事實的知識，作為生產(chǎn)、管理和決策的依據(jù)。第一節(jié) GIS基本概念 信息的特點：信息的特點：客觀性：信息與客觀事實緊密相關實用性：經(jīng)過信息系統(tǒng)處理可以變?yōu)閷ιa(chǎn)、管理和決策具有重要意義的有用信息；傳輸性：可以在發(fā)送者和

8、接收者之間傳播；共享性：可為多個用戶共享而本身無損失。122022-5-21 數(shù)據(jù)是指某一目標定性、定量描述的原始資料。包括數(shù)字、文字、符號、圖形、圖像以及它們能夠轉換成的數(shù)據(jù)等形式。 2 2、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的特點：數(shù)據(jù)的特點： 數(shù)據(jù)格式依賴計算機系統(tǒng)，可以進行轉換，是用以載荷信息的物理符號，本身并無意義。第一節(jié) GIS基本概念 132022-5-21(1)(1)信息與數(shù)據(jù)是不可分離的；(2)(2)信息是內(nèi)涵，數(shù)據(jù)是載體。信息由與物理介質有關的數(shù)據(jù)表達，數(shù)據(jù)中所包含的意義就信息；(3)(3)數(shù)據(jù)是記錄下來的某種可以識別的符號，具有多種多樣的形式，也可以加以轉換，但其中包含的信息內(nèi)容不會改變。(

9、4)(4)信息可以離開信息系統(tǒng)而獨立存在，也可以離開信息系統(tǒng)的各個組成和階段而獨立存在；而數(shù)據(jù)的格式往往與計算機系統(tǒng)有關，并隨載荷它的物理設備的形式而改變；(5)(5)數(shù)據(jù)是原始事實，而信息是數(shù)據(jù)處理的結果；(6)(6)不同知識、經(jīng)驗的人，對于同一數(shù)據(jù)的理解，可得到不同信息。3. 3. 信息與數(shù)據(jù)的聯(lián)系與區(qū)別信息與數(shù)據(jù)的聯(lián)系與區(qū)別第一節(jié) GIS基本概念 142022-5-21兩者在詞義上的差別：數(shù)據(jù)是信息的表達，信息則是數(shù)據(jù)的內(nèi)容；數(shù)據(jù)是客觀對象的表示，只有當數(shù)據(jù)對實體行為產(chǎn)生影響時才成為信息；信息是當代社會發(fā)展的一項重要任務。第一節(jié) GIS基本概念 152022-5-21地理信息是指表征地理

10、圈或地理環(huán)境固有要素或物質的數(shù)量、質量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律等的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱；地理信息屬于空間信息，它具有空間定位特征、多維結構特征和動態(tài)變化特征。162022-5-21地理信息的特點（空間屬性）地理信息的特點（空間屬性）空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的綜合體172022-5-21地理信息的特點地理信息的特點地理信息屬于空間定位信息地理信息屬于空間定位信息，也就是說，地理信息包含著位置信息，地理信息可以在地圖上表示出來，是可地圖化的。v位置信息不但具有二維空間位置的特征，還具有第三維特征。v位置信息的具有精度特征，這種精度取決于輸入地圖的比例尺和測量儀器的

11、精度。專題特征，地理信息具有屬性信息專題特征，地理信息具有屬性信息，這種屬性信息在地理信息系統(tǒng)中以分層的方式表示出來，不同的專題信息往往具有不同的量度方式。多時序特征：多時序特征：地理要素隨時間而變化，因此作為表示地理要素特征的地理信息也具有時序特征。182022-5-21GIS是跨越地球科學、信息科學和空間科學的應用基礎學科，它研究關于地理空間信息處理和分析過程中提出一系列基本問題，如空間對象表達與建模、空間關系及推理機制、空間信息的控制基準、空間信息的認知與分析、GIS系統(tǒng)設計與評價、GIS應用模型與可視化、空間信息的政策與標準等；GIS的操作對象是空間數(shù)據(jù),空間數(shù)據(jù)的主要特點是按統(tǒng)一的地

12、理坐標編碼，并實現(xiàn)對其定位、定性、定量和拓撲關系的描述,由此而形成GIS的技術優(yōu)勢是有效的地理實體表達、獨特的時空分析能力、強大的圖形創(chuàng)造手段和可靠的科學預測與輔助決策功能等；192022-5-21GIS是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應用工程技術，該工程技術系統(tǒng)由六個子系統(tǒng)組成（地理數(shù)據(jù)采集、地理數(shù)據(jù)管理、地理數(shù)據(jù)處理、地理數(shù)據(jù)分析、地理數(shù)據(jù)可視化表達、輸出）；GIS為地理學解決復雜的規(guī)劃與管理問題提供了有效的手段，而地理學則為GIS提供了重要的基礎理論依托；GISGIS的科學定義：的科學定義： 地理信息系統(tǒng)既是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應用工程技術，又是跨越地球科學、信息科學和空間科學的應用基礎學科。其技

13、術系統(tǒng)由計算機硬件、軟件和相關的方法過程所組成，用以支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規(guī)劃和管理問題。202022-5-21用戶界面系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)庫建立空間數(shù)據(jù)處理和分析產(chǎn)品生成和輸出GIS概念框架第一節(jié) GIS基本概念 GIS概念框架概念框架212022-5-21三、地理信息系統(tǒng)分類三、地理信息系統(tǒng)分類第一節(jié) GIS基本概念 區(qū)域性地理信息系統(tǒng)全球性地理信息系統(tǒng)綜合地理信息系統(tǒng)專題地理信息系統(tǒng)工具型地理信息系統(tǒng)應用型地理信息系統(tǒng)按研究區(qū)域分按研究區(qū)域分按研究內(nèi)容分按研究內(nèi)容分按功能分按功能分222022-5-21四、四、GISGIS與一般信息系統(tǒng)

14、的區(qū)別與一般信息系統(tǒng)的區(qū)別信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)非空間信息系統(tǒng)非空間信息系統(tǒng)空間信息系統(tǒng)空間信息系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)非地理信息系統(tǒng)非地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)綜合地理信息系統(tǒng)綜合地理信息系統(tǒng)專題地理信息系統(tǒng)專題地理信息系統(tǒng)CAD第一節(jié) GIS基本概念 232022-5-21系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件空間數(shù)據(jù)應用人員應用模型GIS的基本構成GIS的基本構成的基本構成第二節(jié)第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本構成地理信息系統(tǒng)的基本構成 242022-5-21存儲設備網(wǎng)絡主機數(shù)字化儀掃描儀圖象處理設備GPS測繪儀打印機顯示器繪圖儀輸入設備輸入設備管理設備管理設備輸出設備輸出設備1 1、系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)硬件第二

15、節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本構成 252022-5-21第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本構成2 2、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)數(shù) 據(jù) 庫 軟 件數(shù) 據(jù) 庫 軟 件 GIS專業(yè)軟件專業(yè)軟件 主要指計算機操作系統(tǒng)，包括Windows、Unix和Linux系列；空間數(shù)據(jù)庫管理軟件； 屬性數(shù)據(jù)庫管理軟件：Oracle，Sybase，SQL Sever；數(shù)據(jù)輸入和編輯、空間數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理和分析、數(shù)據(jù)輸出、用戶界面、系統(tǒng)二次開發(fā)能力、系統(tǒng)管理軟件以及分析軟件。系系統(tǒng)統(tǒng)軟軟件件262022-5-21第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本構成空間特征：是指地理實體的空間位置及相互關系；屬性特征：表示地理實體的名稱、類型和

16、數(shù)量等；時間特征：指實體隨時間而發(fā)生的相關變化。3 3、空間數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù) 地理信息系統(tǒng)的操作對象是地理數(shù)據(jù)，它具體描述地理實體的空間特征、屬性特征和時間特征。 根據(jù)地理實體的空間圖形表示形式，可將空間數(shù)據(jù)抽象為點、線和面三類元素，它們的數(shù)據(jù)表達可以采用矢量或者柵格兩種組織形式，分別稱為矢量數(shù)據(jù)結構和柵格數(shù)據(jù)結構。272022-5-21包括系統(tǒng)開發(fā)人員，GIS技術的最終用戶。 應用模型的構建和選擇是系統(tǒng)應用成敗的重要因素，雖然GIS為解決各種現(xiàn)實問題提供了有效的基本工具，但對于某一個專門應用問題的解決，仍然必須通過構件專門的應用模型。 如：土地利用適宜性模型，公園選址模型，洪水預測模型，森林增

17、長模型等。第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本構成5、應用模型、應用模型4 4、應用人員、應用人員282022-5-21292022-5-21第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的功能 由計算機技術與空間數(shù)據(jù)相結合而產(chǎn)生的GIS這一高新技術，不僅包含了處理地理信息的各種高級功能（數(shù)據(jù)采集、管理、處理、分析和輸出），而且依托這些基本功能，通過空間分析技術、模型分析技術、網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫技術和二次開發(fā)技術等，以及各種技術的集成技術，演繹豐富的應用功能，以滿足社會和用戶的廣泛需求。 302022-5-21第三三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的功能 GIS基基本本功功能能數(shù)據(jù)采集與編輯數(shù)據(jù)存儲與管理數(shù)據(jù)處理與變換空間分析與統(tǒng)計產(chǎn)品制作與顯示

18、二次開發(fā)與編程GISGIS功能功能GIS應應用用功功能能城鄉(xiāng)規(guī)劃災害監(jiān)測.環(huán)境管理輔助決策312022-5-211 1、數(shù)據(jù)采集與編輯、數(shù)據(jù)采集與編輯 地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通常抽象為不同的專題或層。數(shù)據(jù)采集與編輯功能就是保證各層實體的地物要素按順序轉化為X、Y坐標及對應的代碼并輸入到計算機中。（1 1）數(shù)據(jù)采集：）數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集是地理信息系統(tǒng)研究的重要內(nèi)容，它是把現(xiàn)有資料轉換為計算機可處理的形式，按照統(tǒng)一的參考坐標、統(tǒng)一編碼、統(tǒng)一的標準和結構組織到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)處理過程。（2 2）數(shù)據(jù)編輯）數(shù)據(jù)編輯 是指對地理信息系統(tǒng)中的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)組織、修改等。針對數(shù)據(jù)的不同，可分為空間數(shù)據(jù)

19、編輯和屬性數(shù)據(jù)編輯。第三三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的功能一、一、GISGIS基本功能基本功能322022-5-21 GIS處理的數(shù)據(jù)包括：空間位置、幾何特性：文字屬性、表格、其他非幾何數(shù)據(jù)（聲音、動畫、影像等等）定位定位拓撲關系拓撲關系屬性屬性332022-5-21301學校編號名稱班級性質301405279125城中小學上群中學中心小學實驗中學24142228普通小學初中重點小學高中4052791251012031877778598746324519219320179.路段編號類型路面材料寬度101203187.主干道次干道支路瀝青水泥瀝青402416.地塊編號土地使用建筑密度容積率77798746

20、.住宅商業(yè)辦公工業(yè).0.40.80.70.3.1.52.13.00.8.342022-5-21空間事物類型典型對象典型屬性圖形圖象表達形式1）點學校、環(huán)保監(jiān)測站規(guī)模、有關監(jiān)測指標點狀符號2）線道路、電纜、水系交通量、電壓、水質線型3）面（多邊形）地塊、行政區(qū)土地使用、人口填充符號、邊界線4）網(wǎng)絡交通系統(tǒng)交通量、交叉口延誤結點符號、線段線型5）三維表面地形、土壤高程、土壤成分彩色圖像、立體網(wǎng)狀圖輔助地圖注記地名、高程制圖參數(shù)文字、輔助線、點符號352022-5-21第三三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的功能 2 2、數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)存儲與管理這是數(shù)據(jù)集成的過程，涉及到空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的組織。(1)(1)

21、空間數(shù)據(jù)組織方式空間數(shù)據(jù)組織方式 矢量模型 柵格模型 柵格/矢量混合模型(2)(2)屬性數(shù)據(jù)組織方式屬性數(shù)據(jù)組織方式 關系數(shù)據(jù)結構 層次結構 網(wǎng)狀結構 在空間數(shù)據(jù)組織與管理中，其關鍵是如何將空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)融合為一體。一般將兩者分開存儲，利用標識碼來連接。362022-5-21GIS的基本功能數(shù)據(jù)儲存和管理空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)n輸入n編輯、修改n儲存n管理、更新372022-5-21第三三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的功能 3 3、數(shù)據(jù)處理與變換、數(shù)據(jù)處理與變換（1）數(shù)據(jù)變換： 指對數(shù)據(jù)從一種數(shù)學狀態(tài)轉換為另一種數(shù)學狀態(tài)，包括投影變換、比例尺縮放、誤差改正和處理等；（2）數(shù)據(jù)重構： 指對數(shù)據(jù)

22、從一種幾何狀態(tài)轉換為另一種幾何狀態(tài)，包括數(shù)據(jù)拼接、數(shù)據(jù)截取、數(shù)據(jù)壓縮、結構轉換等；（3）數(shù)據(jù)抽?。?指對數(shù)據(jù)從全集到子集的條件提取，包括類型選擇、窗口提取、布爾提取和空間內(nèi)插等。 382022-5-21第三三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的功能 4 4、空間分析、空間分析（1）空間數(shù)據(jù)幾何量測）空間數(shù)據(jù)幾何量測 包括長度、面積、分布中心等的計算。（2）空間集合分析）空間集合分析 空間集合分析是按照兩個邏輯子集給定的條件進行布爾邏輯運算。其算子及其運算結果 （3）疊加分析）疊加分析 通過將同一地區(qū)的兩個不同圖層的特征相疊合，不僅建立新的空間特征，而且能將輸入的特征屬性予以合并，易于進行多條件的查詢檢索、地圖裁

23、剪、地圖更新和應用模型分析等。 392022-5-21第三三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的功能（4 4）緩沖區(qū)分析）緩沖區(qū)分析 根據(jù)數(shù)據(jù)庫的點、線、面實體，自動建立各種要素的緩沖多邊形，用以確定不同地理要素的空間接近度或鄰近性。（5 5）網(wǎng)絡分析等）網(wǎng)絡分析等 對地理網(wǎng)絡（交通網(wǎng)絡） 、城市基礎設施網(wǎng)絡（電力線、電話線）進行地理分析和模型化。（6 6）數(shù)字地形分析）數(shù)字地形分析 GIS提供了構造數(shù)字高程模型及有關地形分析的功能模塊，包括坡度、坡向、地表粗糙度、立體圖和透視分析等，為地學研究、工程設計和輔助決策提供重要的基礎屬性數(shù)據(jù)。 （7 7）空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計）空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計 進行地理參數(shù)的統(tǒng)計計算與分析。40

24、2022-5-21GIS的基本功能查詢n某個特定位置有什么？（空間位置查屬性）n某個特定要素在哪里？（屬性查空間位置）n滿足給定條件的空間對象分布412022-5-21GIS的基本功能分析n空間對象的分布模式問題 揭示空間對象的空間關系 例：公共設施的服務范圍n解決問題方案，尋求最佳的方案n預測空間對象隨時間的變化 422022-5-21第三三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的功能 5 5、產(chǎn)品制作與顯示、產(chǎn)品制作與顯示 GIS為用戶提供了許多用于顯示地理數(shù)據(jù)的工具，其表達形式可以在計算機屏幕上顯示，也可以是諸如報告、表格、地圖等硬拷貝圖件，尤其強調的是GIS的地圖輸出功能。6 6、二次開發(fā)與編程、二次開發(fā)與

25、編程 為使GIS技術廣泛應用于各個領域，滿足各種不同的應用需求，它必須具備二次開發(fā)功能。432022-5-21GIS的基本功能制圖與輸出(可視化表達)n制圖二維地圖、查詢分析的結果n三維輸出n與虛擬現(xiàn)實技術VR結合442022-5-21第三三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的功能二、二、GISGIS應用功能應用功能1 1、資源清查管理、資源清查管理 資源清查是地理信息系統(tǒng)最基本的職能這時系統(tǒng)的主要任務是將各種來源的數(shù)據(jù)匯集在一起，并通過系統(tǒng)的統(tǒng)計和覆蓋分析功能，按多種邊界和屬性條件，提供區(qū)域多種條件組合形式的資源統(tǒng)計和進行原始數(shù)據(jù)的快速再現(xiàn)。2. 2. 城鄉(xiāng)規(guī)劃城鄉(xiāng)規(guī)劃 進行城市與區(qū)域多目標的開發(fā)和規(guī)劃，包括

26、城鎮(zhèn)總體規(guī)劃、城市建設用地適宜性評價、道路交通規(guī)劃、公共設施配置，以及城市環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測等。這些規(guī)劃功能的實現(xiàn)，是以地理信息系統(tǒng)的空間搜索、多種信息的疊加處理和一系列分析模型加以保證的。452022-5-21第三三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的功能3、國土監(jiān)測國土監(jiān)測 借助遙感技術獲取數(shù)據(jù)，利用地理信息系統(tǒng)空間分析功能，可以有效地用于森林火災的預測預報、洪水災情監(jiān)測和洪水淹沒損失的估算，為救災搶險及防洪決策提供及時準確的信息；也可進行土地利用動態(tài)變化分析等，為土地資源的可持續(xù)利用提供科學依據(jù)。4 4、環(huán)境管理、環(huán)境管理 環(huán)境管理涉及人類社會活動和經(jīng)濟活動的一切領域，一個大中型城市每年搜集和監(jiān)測的環(huán)境數(shù)據(jù)可

27、能多達100萬個，對如此大量的數(shù)據(jù)，應使其有效地為環(huán)境管理決策及其它用途服務。 462022-5-21第三三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的功能5 5、輔助決策、輔助決策 利用GIS可以迅速有效管理空間數(shù)據(jù)，進行空間可視化分析，通過一系列決策模型的構建和比較分析,為國家宏觀決策提供依據(jù)。472022-5-21用于大型用于大型GISGIS工程工程 應用領域：應用領域：測繪測繪 勘測勘測 規(guī)劃規(guī)劃 土地土地 交通交通 管線管線 農(nóng)林農(nóng)林 水利水利 環(huán)保環(huán)保 油田油田 地質地質 軍事軍事482022-5-21GISGIS的應用功能的應用功能 管理海量數(shù)據(jù)管理海量數(shù)據(jù)492022-5-21GISGIS的應用功能的應

28、用功能 瀏覽瀏覽查詢查詢502022-5-21GISGIS的應用功能的應用功能 專業(yè)性分析專業(yè)性分析512022-5-21GISGIS的應用功能的應用功能 路徑分析路徑分析522022-5-21GISGIS的應用功能的應用功能 動態(tài)分段動態(tài)分段532022-5-21GISGIS的應用功能的應用功能 斷面分析斷面分析542022-5-21GISGIS的應用功能的應用功能 格網(wǎng)分析格網(wǎng)分析552022-5-21GISGIS的應用功能的應用功能 生成數(shù)字地面模型生成數(shù)字地面模型562022-5-21 三維地下體分析三維地下體分析GISGIS的應用功能的應用功能572022-5-21GISGIS的應用

29、功能的應用功能 地圖整飾地圖整飾582022-5-21n在城市規(guī)劃中，GIS是規(guī)劃師的數(shù)據(jù)庫、工具箱。n數(shù)據(jù)庫管理，可視化表達，空間分析、建模 （Spatial Analysis and modeling）n應用：p資源調查資源調查 (resource inventory)p現(xiàn)狀分析現(xiàn)狀分析 (analysis of existing situations)p建模和預測建模和預測 (modeling and projection)p建立規(guī)劃方案建立規(guī)劃方案 (development of planning options)p規(guī)劃方案選擇規(guī)劃方案選擇 (selection of planning

30、 options)p規(guī)劃實現(xiàn)規(guī)劃實現(xiàn) (plan implementation)p規(guī)劃評價、監(jiān)督、反饋規(guī)劃評價、監(jiān)督、反饋 (plan evaluation, monitoring feedback )592022-5-21從古代文明到現(xiàn)代社會，地理工作者、測繪工作者、航海家都致力于空間數(shù)據(jù)的收集整理，制圖工作者則以地圖形式表示這些數(shù)據(jù)。地圖作為空間數(shù)據(jù)的載體長期為航海、軍事以及現(xiàn)代經(jīng)濟建設服務。20世紀60年代初，麻省理工學院首次提出計算機圖形學，在此基礎上出現(xiàn)了計算機數(shù)字地圖；計算機技術開始用于地圖量算、分析和制作。20世紀60年代中期，由于計算機技術在自然資源、環(huán)境數(shù)據(jù)處理中的應用迅速發(fā)

31、展，致使計算機輔助制圖和空間分析等領域得到極大的發(fā)展。最終導致地理信息系統(tǒng)技術的產(chǎn)生。一、一、 GISGIS發(fā)展的科學背景發(fā)展的科學背景第四節(jié)第四節(jié) GISGIS的發(fā)展透視的發(fā)展透視602022-5-2160年代開拓期年代開拓期 1963年，加拿大測量學家PFTomlinson首先提出了“地理信息系統(tǒng)”這一術語，并建立了世界上第一個實用的地理信息系統(tǒng)加拿大地理信息系統(tǒng)(CGIS)；美國的Duane FMarble，在美國西北大學研究大規(guī)模城市交通，并提出建立GIS軟件系統(tǒng)的思想；許多有關的組織和機構紛紛建立。二、二、 GISGIS的發(fā)展階段的發(fā)展階段612022-5-2170年代為GIS鞏固發(fā)

32、展期 2020世紀世紀7070年代，美國、加拿大、英國、西德、瑞典和日本等國對地理年代，美國、加拿大、英國、西德、瑞典和日本等國對地理信息系統(tǒng)的研究均投入了大量的人力、物力、財力，研究不同專題、不信息系統(tǒng)的研究均投入了大量的人力、物力、財力，研究不同專題、不同規(guī)模、不同類型的各具特色的地理信息系統(tǒng)。同規(guī)模、不同類型的各具特色的地理信息系統(tǒng)。 19721972年出版了地理信息系統(tǒng)方面的第一本專著年出版了地理信息系統(tǒng)方面的第一本專著地理數(shù)據(jù)處理地理數(shù)據(jù)處理；許；許多大學培養(yǎng)多大學培養(yǎng)GISGIS人才，創(chuàng)建了地理信息系統(tǒng)實驗室。人才，創(chuàng)建了地理信息系統(tǒng)實驗室。 這一時期，世界上發(fā)展了許多具有一定功能

33、的地理信息系統(tǒng)，大約有這一時期，世界上發(fā)展了許多具有一定功能的地理信息系統(tǒng)，大約有8080多種，著名的多種，著名的ARC/INFOARC/INFO即是該時期的產(chǎn)品；出現(xiàn)了大量的數(shù)據(jù)庫，但即是該時期的產(chǎn)品；出現(xiàn)了大量的數(shù)據(jù)庫，但這些系統(tǒng)的分析功能和這些系統(tǒng)的分析功能和6060年代相比，并沒有得到很大的擴充，而且數(shù)據(jù)年代相比，并沒有得到很大的擴充，而且數(shù)據(jù)庫的容量一般都比較小，因此說庫的容量一般都比較小，因此說7070年代為年代為GISGIS鞏固階段。鞏固階段。622022-5-2180年代為GIS技術大發(fā)展時期 2020世紀世紀8080年代，計算機的迅速發(fā)展和普及，地理信息系年代，計算機的迅速發(fā)

34、展和普及，地理信息系統(tǒng)也逐步走向成熟。這一時期統(tǒng)也逐步走向成熟。這一時期GISGIS注重于空間決策支持分注重于空間決策支持分析，并在資源管理、環(huán)境規(guī)劃、商業(yè)服務等領域得到的廣析，并在資源管理、環(huán)境規(guī)劃、商業(yè)服務等領域得到的廣泛應用。泛應用。 許多國家制定了本國許多國家制定了本國GISGIS發(fā)展規(guī)劃，啟動了若干科研項發(fā)展規(guī)劃，啟動了若干科研項目。目。 建立了一些政府性、學術性機構。我國于建立了一些政府性、學術性機構。我國于19851985年成立了年成立了資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國家重點實驗室。資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國家重點實驗室。 軟件制造商開始出現(xiàn)，商業(yè)化的實用地理信息系統(tǒng)軟件軟件制造商開始出現(xiàn)，商業(yè)化

35、的實用地理信息系統(tǒng)軟件陸續(xù)進入市場。陸續(xù)進入市場。632022-5-2190年代為GIS的用戶時代 2020世紀世紀9090年代，由于計算機的軟硬件均得到飛速發(fā)展，網(wǎng)年代，由于計算機的軟硬件均得到飛速發(fā)展，網(wǎng)絡已進入千家萬戶，導致地理信息系統(tǒng)應用的擴大與深化。絡已進入千家萬戶，導致地理信息系統(tǒng)應用的擴大與深化。GIS已成為許多機構必備的工作系統(tǒng)，尤其是政府決策部門在一定程度上受GIS影響而改變現(xiàn)有機構的運行方式、設置等；社會對GIS的認識普遍提高，需求大副度增加。如美國將GIS列入“信息高速公路”計劃中，美國副總統(tǒng)科爾提出的“數(shù)字地球”戰(zhàn)略也包括地理信息系統(tǒng)；我國的“三金工程”（金卡、金橋、金

36、網(wǎng)）中也包含GIS。642022-5-21我國GIS的發(fā)展狀況第一階段： 從1978年到1980年為準備階段，主要進行輿論準備，正式提出倡議，開始組建隊伍、組織個別實驗研究。 第二階段： 從1980年到1985年為起步階段。這一階段主要是對地理信息系統(tǒng)進行理論探索和區(qū)域性實驗研究，并在此基礎上制定國家地理信息系統(tǒng)規(guī)范。 從1984年開始，國家測繪局測繪科學研究所著手組建中國國土基礎信息系統(tǒng)； 1985國家資源與環(huán)境信息系統(tǒng)實驗室成立；652022-5-21662022-5-21第三階段：第三階段： 從1985年到1995年為發(fā)展階段。GIS研究作為政府行為被列入國家攻關計劃，并開始了有計劃、有

37、組織、有目標的科學研究。 如“七五” 國家攻關項目“三北防護林遙感調查”、“黃土高原遙感調查”等都開展了地理信息系統(tǒng)在資源管理方面的研究。 “八五” 期間國家攻關項目包括“重大自然災害監(jiān)測與評估系統(tǒng)”、“重點產(chǎn)糧區(qū)主要農(nóng)作物估產(chǎn)”、“國家基礎地理信息系統(tǒng)建設” 。第四階段：第四階段： 1995年至2000年為我國GIS產(chǎn)業(yè)化階段。強調GIS的實用化、集成化和工程化，力圖使GIS從發(fā)展階段走向實用化和生產(chǎn)化。 第五階段：第五階段：本世紀GIS成為一個專門的研究領域與國外的對比與國外的對比u 數(shù)據(jù)庫建設方面（數(shù)據(jù)缺乏、數(shù)據(jù)精度不夠）u GIS軟件開發(fā)方面（超圖和ESRI）u 應用在逐漸展開，但西部

38、相對落后672022-5-211、3S集成技術集成技術 GIS、RS、 GPS無縫集成技術，使其具有更廣闊的應用前景。2、網(wǎng)絡、網(wǎng)絡GIS更加流行更加流行萬維網(wǎng)的發(fā)展給GIS數(shù)據(jù)在更大范圍內(nèi)的發(fā)布、出版、獲取和查詢提供了有效可行的途徑。3、三維、三維GIS更富有吸引力更富有吸引力 vDEM地形數(shù)據(jù)和地面正射影像紋理疊加在一起，形成三維的虛擬地形景觀模型。v在虛擬地形景觀模型之上將地面建筑物豎起來，形成城市三維GISv真三維GIS。他不僅表達三維物體，也表達物體的內(nèi)部三、地理信息系統(tǒng)發(fā)展趨勢三、地理信息系統(tǒng)發(fā)展趨勢682022-5-214.4.組件組件GISGIS進一步發(fā)展進一步發(fā)展 GIS軟件

39、大多數(shù)都已經(jīng)過渡到基于組件的體系結構，一般都采用COD/DCOM技術。 組件體系結構為GIS軟件工程化開發(fā)提供了強有力的保障，也為用戶的二次開發(fā)提供了良好的接口。組件接口是二進制接口，它可以跨語言平臺調用，即用C+開發(fā)的COM組件可以用VB，VC或Delphi語言調用。5. 5. 移動移動GISGIS將會更加推廣將會更加推廣 移動GIS系統(tǒng)主要由移動通信、地理信息系統(tǒng)、定位系統(tǒng)和移動終端4個部分組成。其特點包括：移動性、動態(tài)（實時）性。692022-5-21專用GIS（公眾查詢）702022-5-21專用GIS（車輛導航）712022-5-21多種數(shù)據(jù)格式、不同產(chǎn)品之間相互開放數(shù)據(jù)交換文件GI

40、S A GIS A GIS B GIS B 內(nèi)部文件 外部文件 內(nèi)部文件 外部文件 GIS A數(shù)據(jù)交換標準Open GISInternet / Intranet722022-5-21Web-GIS732022-5-21和非GIS應用集成742022-5-21專用模型的結合n在城市規(guī)劃領域：與城市規(guī)劃中的專用數(shù)學模型相結合例如：土地使用交通規(guī)劃模型空間相互作用模型Spatial interaction model松散結合，緊密結合，專用GISn其他學科的專業(yè)模型結合（地質、水文.）752022-5-21GIS技術的局限性n1.空間分析計量地理學中的空間分析n2.三維空間，3D-GIS 2D-2.

41、5D-3Dn3.制圖綜合（Map Generalization）地圖內(nèi)容的取舍和概括 n4.數(shù)據(jù)共享、功能互操作762022-5-21GIS在城市規(guī)劃中的應用模式n1.由軟件人員做成現(xiàn)成的應用系統(tǒng)，在既定的數(shù)據(jù)、程序下完成程式化的查詢，顯示、制圖。（操作者不必對GIS有深入了解，用戶的需求基本固定）n2.利用現(xiàn)成的數(shù)據(jù)庫，靈活的軟件平臺（如ArcView + Extensions），小工作量的開發(fā)，進行查詢、分析、顯示、制圖。（操作者對應用對象很熟悉，具有城市規(guī)劃和GIS兩方面的知識、經(jīng)驗）n3.綜合性、針對性地收集數(shù)據(jù)，進行專題性分析，為決策、理論研究服務。（專業(yè)人才獨立開展GIS應用，有時需要多種專業(yè)人才集體發(fā)揮作用）772022-5-211、國外、國外GIS產(chǎn)品產(chǎn)品美國：美國：ESRI公司的ARC/INFO：第一個產(chǎn)品