1、地理信息系統(tǒng)謝元禮xieyuanli西北大學(xué)城市與資源學(xué)系GIS教研室西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮第一章 緒 論空間數(shù)據(jù)輸入與轉(zhuǎn)換空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)圖形與屬性數(shù)據(jù)編輯制圖與輸出空間查詢與分析GIS西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮第一節(jié) 基本概念信息和數(shù)據(jù) 地理信息 地理信息的特征 信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的特征西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮狹義信息論將信息定義: 為人們獲得信息前后對(duì)事物認(rèn)識(shí)的差別； 廣義信息論將信息定義: 信息是指主體(人、生物和機(jī)器)與外部客體 (環(huán)境、其它人、生物和機(jī)器)之間相互聯(lián)系的一種形式。是主體和客體之間一切有用的消息和知識(shí)，是表征事物特征的一種普遍形式。

2、本書定義：信息是用文字、數(shù)字、符號(hào)、語言、圖像等介質(zhì)來表示事件、事物、現(xiàn)象等的內(nèi)容、數(shù)量或特征，從而向人們（或系統(tǒng)）提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界新的事實(shí)和知識(shí)，作為生產(chǎn)、建設(shè)、經(jīng)營(yíng)、管理、分析和決策的依據(jù)。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮信息的特點(diǎn)：信息的客觀性,與客觀事物緊密相聯(lián)系的； 信息的適用性，信息對(duì)決策是十分重要； 信息的傳輸性。信息可以在信息發(fā)送者和接受者之間傳輸，既包括系統(tǒng)把有用信息送至終端設(shè)備(包括遠(yuǎn)程終端)，和以一定形式提供給有關(guān)用戶，也包括信息在系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的傳輸和交換。 信息的共享性。信息與實(shí)物不同，它可以傳輸給多個(gè)戶，為多個(gè)用戶共享，而其本身并無損失。信息的這些特點(diǎn)，使信息成

3、為當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)重要資源。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮數(shù)據(jù)：（Data) 通過數(shù)字化或直接記錄下來的可以被鑒別的符號(hào)，是用以載荷信息的物理符號(hào)，在計(jì)算機(jī)化的地理信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的格式往往和具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有關(guān)，隨載荷它的物理設(shè)備的形式而改變。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮數(shù)據(jù)的特點(diǎn)：數(shù)據(jù)只有對(duì)實(shí)體行為產(chǎn)生影響時(shí)才成為信息。 例如：“1”和“0”，當(dāng)用來表示某一種實(shí)體在某個(gè)地域 內(nèi)存在與否時(shí)，它就提供了有(1表示)無(0表示)的信息。地理信息系統(tǒng)的建立，首先是收集數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、排序、轉(zhuǎn)換、分類、增強(qiáng)等，其目的就是為了得到數(shù)據(jù)中包含的信息。對(duì)同一數(shù)據(jù)每個(gè)人的

4、解釋可能不同，因而獲得信息量的多少與人的知識(shí)水平和經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。 信息與數(shù)據(jù)是不可分離的，即信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，而數(shù)據(jù)是信息的表達(dá)。也就是說數(shù)據(jù)是信息的載體。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮地理信息 地理信息是有關(guān)地理實(shí)體的性質(zhì)、特征和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的表征和一切有用的知識(shí)，它是對(duì)表達(dá)地理特征與地理現(xiàn)象之間關(guān)系的地理數(shù)據(jù)的解釋。 或者定義為：表征地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、相互聯(lián)系和變化規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱 。從另一個(gè)角度來說，一切與空間位置有關(guān)的信息都叫做地理信息。它脫胎于地圖，它們都是地理信息的載體，具有存儲(chǔ)、分析與顯示地理信息的功能。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮地理信息的

5、特點(diǎn): 空間分布性 屬于空間信息，其位置的識(shí)別是與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起的，這是地理信息區(qū)別于其它類型信息的最顯著的標(biāo)志。 具有多維結(jié)構(gòu)的特征 即在二維空間的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多專題的第三維結(jié)構(gòu)，而各個(gè)專題型實(shí)體型之間的聯(lián)系是通過屬性碼進(jìn)行的，這就為地理系統(tǒng)各圈層之間的綜合研究提供了可能。時(shí)序特征十分明顯 可以按照時(shí)間尺度將地理信息劃分為超短期的(如臺(tái)風(fēng)、地震)、短期的(如江河洪水、秋季低溫)、中期的(如土地利用、作物估產(chǎn))、長(zhǎng)期的(如城市化、水土流失)、超長(zhǎng)期的(如地殼變動(dòng)、氣候變化)等。這對(duì)地理事物的預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)，從而為科學(xué)決策提供依據(jù)很重要。 具有豐富的信息 GIS數(shù)據(jù)庫中不僅包含豐富的地理信息，還包含與

6、地理信息有關(guān)的其它信息，如人口分布、環(huán)境污染、區(qū)域經(jīng)濟(jì)情況、交通情況等等。紐約市曾經(jīng)對(duì)其數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有80%以上的信息為地理信息或與地理信息有關(guān)。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮什么是GIS？地理信息系統(tǒng)（GIS , Geographic Information System）是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界（資源與環(huán)境）的研究和變遷的各類空間數(shù)據(jù)及描述這些空間數(shù)據(jù)特性的屬性進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)，它作為集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測(cè)繪遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)為一體的新興邊緣學(xué)科而迅速地興起和發(fā)展起來。GIS重視對(duì)拓?fù)?/p>

7、結(jié)構(gòu)的管理，重視拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)生成 ，強(qiáng)調(diào)與空間相關(guān)的查詢統(tǒng)計(jì)，強(qiáng)調(diào)空間分析，強(qiáng)調(diào)三維模型分析。地理信息系統(tǒng)中“地理”的概念并非指地理學(xué)，而是廣義地指地理坐標(biāo)參照系統(tǒng)中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)以及以此為基礎(chǔ)而演義出來的知識(shí)。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮A Definition of GISGIS is a System of computer software, hardware and data, and personnel to help manipulate, analyze and present information that is tied to a spatial locati

8、on. - A method to visualize, manipulate, analyze, and display spatial data - “Smart Maps” linking a database to the map西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮What is NOT GISGPS Global Positioning System A static map paper or digital Maps are often a “product” of a GIS A way to visualize the analysisA software package西北大學(xué)城市

9、與資源學(xué)系 謝元禮北美、歐洲：Geographical Information System加拿大：Geomatigue中國(guó)：Resource and Environmental Information System技術(shù)內(nèi)涵：Geo-relational Information System信息科學(xué)：Spatial Information System應(yīng)用類型：Natural Resources Information System Land Information System Transportation Geographical Information System地學(xué)應(yīng)用： GeoSc

10、ience專業(yè)雜志：Geographical Information Science(英國(guó)) Geo-Information System （德國(guó)）西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮用戶界面系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理產(chǎn)品生成產(chǎn)品輸出空間數(shù)據(jù)處理空間數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫建立西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力； 以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析、多要素綜合分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)的能力；并能產(chǎn)生高層次的地理信息。 具有公共的地理定位基礎(chǔ)，所有的地理要素，要按經(jīng)緯度或者特有的坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的空間定位

11、，才能使具有時(shí)序性、多維性、區(qū)域性特征的空間要素進(jìn)行復(fù)合和分解，將隱含其中的信息變?yōu)轱@示表達(dá)，形成空間和時(shí)間上連續(xù)分布的綜合信息基礎(chǔ)，支持空間問題的處理與決策。 由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計(jì)算機(jī)程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務(wù)。 地理信息系統(tǒng)從外部來看，它表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)；而其內(nèi)涵確是由計(jì)算機(jī)程序和地理數(shù)據(jù)組織而成的地理空間信息模型，是一個(gè)邏輯縮小的、高度信息化的地理系統(tǒng)。信息的流動(dòng)及信息流動(dòng)的結(jié)果，完全由計(jì)算機(jī)程序的運(yùn)行和數(shù)據(jù)的交換來仿真。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮地理信息系統(tǒng)按其內(nèi)容分為三大類：專題地理信息

12、系統(tǒng)（Subject GIS）：是具有有限目標(biāo)和專業(yè)特點(diǎn)的地理信息系統(tǒng)。為特定的專門的目的服務(wù)，如水資源管理信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)、農(nóng)作物估產(chǎn)信息系統(tǒng)、草場(chǎng)資源管理信息系統(tǒng)、水土流失信息系統(tǒng)、環(huán)境管理信息系統(tǒng)等。 區(qū)域地理信息系統(tǒng)（Regional GIS）：主要以區(qū)域綜合研究和全面信息服務(wù)為目標(biāo)。如國(guó)家級(jí)、地區(qū)級(jí)、市級(jí)或縣級(jí)等。 地理信息系統(tǒng)工具(GISTools）：它是一組具有圖形圖像數(shù)字化、存儲(chǔ)管理、查詢檢索、分析運(yùn)算和多種輸出等地理信息系統(tǒng)基本功能的軟件包。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮GIS與其它系統(tǒng)的區(qū)別 GIS有別于DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)），GIS具有以某種選定的方式對(duì)空

13、間數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋和判斷的能力，而不是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)管理，這種能力使用戶能得到關(guān)于數(shù)據(jù)的知識(shí)，因此，GIS是能對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的DBMS，GIS必須包含DBMS。GIS有別于MIS（管理信息系統(tǒng)），GIS要對(duì)圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)庫共同管理、分析和應(yīng)用，GIS的軟硬件設(shè)備要復(fù)雜、系統(tǒng)功能要強(qiáng)；MIS則只有屬性數(shù)據(jù)庫的管理，即使存貯了圖形，也是以文件形式管理，圖形要素不能分解、查詢、沒有拓?fù)潢P(guān)系。管理地圖和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。GIS有別于地圖數(shù)據(jù)庫，地圖數(shù)據(jù)庫僅僅是將數(shù)字地圖有組織地存放起來，不注重分析和查詢，不可能去綜合圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的空間分析，

14、提供輔助決策的信息，它只是GIS的一個(gè)數(shù)據(jù)源。GIS有別于CAD系統(tǒng)，二者雖然都有參考系統(tǒng)，都能描述圖形，但CAD系統(tǒng)只處理規(guī)則的幾何圖形，屬性庫功能弱，更缺乏分析和判斷能力。 地理信息系統(tǒng)（GIS）與管理信息系統(tǒng)（MIS）比較項(xiàng)目GISMIS數(shù)據(jù)類型有空間分布特性,由點(diǎn)、線、面及相互關(guān)系構(gòu)成主要為屬性數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源圖形圖像及地理特征屬性表格、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、報(bào)表輸出結(jié)果圖形圖像產(chǎn)品、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、文字報(bào)告、表格表格、報(bào)表、報(bào)告硬件配置外設(shè)：數(shù)字化儀、掃描儀、繪圖儀、打印機(jī)、磁帶機(jī) 主機(jī)：要求高檔微機(jī)或工作站打印機(jī)、鍵盤、一般微機(jī)軟件要求高，價(jià)格昂貴 如：ARC/INFO、微機(jī)版約3.0萬,工

15、作站版約5-10萬要求低、便宜，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格統(tǒng)一，如ORACAL、FOXBASE 等處理內(nèi)容（采用目的或分析內(nèi)容）用于系統(tǒng)分析、檢索、資源開發(fā)利用或區(qū)域規(guī)劃，地區(qū)綜合治理，環(huán)境監(jiān)測(cè)，災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)查詢、檢索、系統(tǒng)分析、辦公管理。如OS工作方式人機(jī)對(duì)話，交互作用程度高人為干預(yù)少兩者均以計(jì)算機(jī)為核心，數(shù)據(jù)量大而復(fù)雜（共同點(diǎn)）西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮GIS在信息系統(tǒng)中的位置信息系統(tǒng)非空間信息系統(tǒng)專題地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)非地理信息系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)綜合地理信息系統(tǒng)CAD/CAM空間信息系統(tǒng)地籍GIS交通GIS資源與環(huán)境GIS規(guī)劃與管理GIS數(shù)據(jù)模型矢量GIS柵格GIS矢-柵GIS研究范圍全球GIS區(qū)

16、域GIS研究?jī)?nèi)容西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮地理信息系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮本課程的教學(xué)目的和要求掌握GIS的概念，了解GIS組成和基本功能； 概念框架、理解，GIS組成、基本功能掌握GIS的數(shù)據(jù)處理流程 采集、編輯、組織、管理、分析、輸出；熟悉GIS空間分析基本技術(shù)和方法，具有用GIS解決本專業(yè)相關(guān)問題的能力；了解GIS的發(fā)展與趨勢(shì)通過該門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握地理信息系統(tǒng)的基本原理、基本方法與常用GIS軟件的操作 ，為GIS的開發(fā)應(yīng)用打下理論基礎(chǔ)。西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮本課程教學(xué)內(nèi)容第一章 緒論（2學(xué)時(shí)）第二章 空間信息基礎(chǔ)（4 學(xué)時(shí)）第三章 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（

17、4學(xué)時(shí)）第四章 空間數(shù)據(jù)庫（6學(xué)時(shí)） 第五章 空間數(shù)據(jù)采集與處理（4學(xué)時(shí)）第六章 GIS空間分析原理與方法（14學(xué)時(shí)）第七章 地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品輸出（2學(xué)時(shí)）第八章 地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（14學(xué)時(shí)）第九章 GIS新技術(shù)與數(shù)字地球簡(jiǎn)介(2學(xué)時(shí)) 總結(jié)全課程（2學(xué)時(shí)）西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮主要參考文獻(xiàn)核心教材： 湯國(guó)安等，地理信息系統(tǒng)，2000，科學(xué)出版社參考文獻(xiàn)：龔健雅 地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)，2001，科學(xué)出版社王家耀 空間信息系統(tǒng)原理，2001，科學(xué)出版社烏倫等，地理信息系統(tǒng)-原理、方法與應(yīng)用，2001，北京大學(xué)出版社湯國(guó)安，計(jì)算機(jī)地學(xué)制圖與分析，1994，西北大學(xué)出版社湯國(guó)安等，Arc

18、View地理信息系統(tǒng)空間分析方法， 2002，科學(xué)出版社劉良明， ArcView基礎(chǔ)教程，2001，測(cè)繪出版社測(cè)繪學(xué)報(bào)、地理學(xué)報(bào)、遙感學(xué)報(bào)、武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息版）、測(cè)繪通報(bào)、中國(guó)圖形圖像學(xué)報(bào)、計(jì)算機(jī)輔助圖形學(xué)報(bào)等相關(guān)期刊西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮主要網(wǎng)站/http:/http:/西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮GIS課程特點(diǎn)學(xué)科與技術(shù)的統(tǒng)一體 GIS是一門學(xué)科，用以描述一切與地理（廣義的地理概念）相關(guān)的內(nèi)容，GIS集空間數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理和分析于一體，是由計(jì)算機(jī)科學(xué)、測(cè)繪科學(xué)、遙感技術(shù)、信息科學(xué)、管理科學(xué)和應(yīng)用學(xué)科組成的新興交叉邊緣學(xué)科。同時(shí)GIS又是一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，即以空間數(shù)據(jù)為處理對(duì)象，

19、以空間數(shù)據(jù)組織和處理為基礎(chǔ)，采用地學(xué)模型分析方法，及時(shí)提供多種空間地理信息和動(dòng)態(tài)地理信息，為研究環(huán)境過程、分析發(fā)展趨勢(shì)、預(yù)估規(guī)劃決策等服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。學(xué)科發(fā)展促成GIS理論體系的形成，而技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展則加強(qiáng)了GIS的應(yīng)用范圍。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮GIS課程特點(diǎn)發(fā)展與內(nèi)容更新的快速性 短短的40余年發(fā)展歷史，GIS卻經(jīng)歷了以空間數(shù)據(jù)地學(xué)處理為主的開拓發(fā)展期、注重地理信息管理的鞏固發(fā)展期、以空間決策與支持分析為特點(diǎn)的理論和技術(shù)突破階段以及廣泛應(yīng)用的社會(huì)化階段。其技術(shù)發(fā)展、內(nèi)容更新之快，非其他學(xué)科可比，特別是在90年代以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，地理信息系統(tǒng)表現(xiàn)得異?；钴S，在內(nèi)容

20、上從地理信息到地理信息科學(xué)再到地球信息科學(xué)的形成，技術(shù)上則從地理信息系統(tǒng)到組件式地理信息系統(tǒng)再到開放式地理信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)等。目前GIS正朝著以系統(tǒng)為中心向以數(shù)據(jù)為中心轉(zhuǎn)變、從面向地圖處理向面向客觀空間實(shí)體與關(guān)系處理的轉(zhuǎn)變、由單純的二維處理向多維處理的轉(zhuǎn)變和從管理型向分析決策型轉(zhuǎn)變的方向發(fā)展西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮GIS課程特點(diǎn)多學(xué)科集成、滲透性較強(qiáng) 地理信息系統(tǒng)是多學(xué)科、多技術(shù)交叉的空間信息系統(tǒng)。在理論上依托于地理學(xué)、測(cè)繪學(xué)、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)性學(xué)科；在技術(shù)上取決于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、航空航天技術(shù)、遙感與雷達(dá)技術(shù)等的進(jìn)步；在應(yīng)用上則依賴于具體應(yīng)用學(xué)科如交通、城市規(guī)劃、資源管理等理論和技

21、術(shù)的發(fā)展。西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮GIS課程特點(diǎn)空間抽象性 地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，無論是可見的還是不可見的，都是自然環(huán)境的一種表現(xiàn)模式，是數(shù)字化的現(xiàn)實(shí)世界，這是建立在對(duì)自然環(huán)境的抽象和描述基礎(chǔ)上。由于計(jì)算機(jī)的數(shù)字化特征，空間對(duì)象須離散化的表達(dá)，即把空間對(duì)象抽象表達(dá)為點(diǎn)、線、面、體等具有位置和屬性特征的地理實(shí)體。西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮第二節(jié) GIS的發(fā)展概況 地理信息系統(tǒng)的產(chǎn)生 現(xiàn)代科學(xué)方法 系統(tǒng)論、信息論、控制論 現(xiàn)代高新技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)代科學(xué)方法和現(xiàn)代高新技術(shù)的形成與應(yīng)用為GIS的產(chǎn)生提供了先決條件，也預(yù)示信息時(shí)代的到來。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮

22、國(guó)外不少人認(rèn)為，19世紀(jì)以來普遍應(yīng)用的地圖和專題圖就是一種模擬式的地理信息系統(tǒng)。照此定義，我國(guó)的地理信息系統(tǒng)的產(chǎn)生可追溯到宋代的地理圖碑，它刻繪了山脈、長(zhǎng)江、黃河、長(zhǎng)城以及全國(guó)各級(jí)行政機(jī)構(gòu)，是宋代的中國(guó)地圖。到本世紀(jì)50年代，隨著電子計(jì)算機(jī)科學(xué)的興起和它在航空攝影測(cè)量學(xué)與地圖制圖學(xué)中的應(yīng)用以及政府部門對(duì)土地利用規(guī)劃與資源管理的要求，使人們開始有可能用電子計(jì)算機(jī)來收集、存貯和處理各種與空間和地理分布有關(guān)的圖形和有屬性的數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的分析來直接為管理和決策服務(wù)，這才導(dǎo)致了現(xiàn)代意義上的地理信息系統(tǒng)的問世。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮1956年，奧地利測(cè)繪部門首先利用電子計(jì)算機(jī)建立了地

23、籍?dāng)?shù)據(jù)庫，隨后各國(guó)的土地測(cè)繪和管理部門都逐步發(fā)展土地信息系統(tǒng)（LIS）用于地籍管理。1963年，加拿大測(cè)量學(xué)家R.F.Tomlinson首先提出了地理信息這一術(shù)語，并于1971年建立了世界上第一個(gè)GIS加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS），用于自然資源的管理和規(guī)劃。稍后，美國(guó)哈佛大學(xué)研究出SYMAP系統(tǒng)軟件。由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)水平的限制，使得GIS帶有更多的機(jī)助制圖色彩，地學(xué)分析功能極為簡(jiǎn)單。與此同時(shí)，國(guó)外許多與GIS有關(guān)的組織和機(jī)構(gòu)紛紛建立，例如，美國(guó)1966年成立了城市和區(qū)域信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)（URISA），1969年又建立起州信息系統(tǒng)全國(guó)協(xié)會(huì)（NASIS）；國(guó)際地理聯(lián)合會(huì)（IGU）于1968年設(shè)立了地理

24、數(shù)據(jù)收集和處理委員會(huì)（CGDSP）。這些組織和機(jī)構(gòu)的建立為傳播GIS知識(shí)，發(fā)展GIS技術(shù)起了重要的推動(dòng)作用。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮地理信息系統(tǒng)的發(fā)展的四個(gè)階段 60年代起源于北美：加拿大國(guó)家土地調(diào)查局為了處理大量的土地調(diào)查資料，于60年 代開始建立地理信息系統(tǒng)（CGIS），于70年代初投入產(chǎn)品生產(chǎn)；同一時(shí)期的美國(guó)哈佛大學(xué)的計(jì)算機(jī)圖形與空間分析實(shí)驗(yàn)室，建立通 用的制圖軟件包，竭力發(fā)展空間分析模型和軟件。 70年代是GIS發(fā)展的鞏固階段：美國(guó)、加拿大、英國(guó)、西德、瑞典和日本等國(guó)對(duì)地理信息系統(tǒng)的研究均投入了大量的人力、物力、財(cái)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)。

25、80年代為地理信息系統(tǒng)的大發(fā)展階段：計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展和普及，地理信息系統(tǒng)也逐 步走向成熟，并在全世界范圍內(nèi)全面地推向應(yīng)用階段。 90年代至今為地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用普及時(shí)代 ：由于計(jì)算機(jī)的軟硬件均得到飛速的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已進(jìn)入千家萬戶，地理信息系統(tǒng)已成為許多機(jī)構(gòu)必備的工作系統(tǒng)，尤其是政府決策部門在一定程度上由于受地理信息系統(tǒng)影響而改變了現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的運(yùn)行方式、設(shè)置與工作計(jì)劃等。從美國(guó)的 “國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施：行動(dòng)計(jì)劃（National Information Infrastructure ,簡(jiǎn)稱NII）” 建設(shè)到數(shù)字地球的提出，由“數(shù)字地球”細(xì)化到“數(shù)字中國(guó)”、“數(shù)字省區(qū)”、“數(shù)字城市” 、“數(shù)字小區(qū)”直到

26、“企業(yè)信息化”、“電子商務(wù)”、“數(shù)字通訊”、“虛擬現(xiàn)實(shí)”等眾多的信息化領(lǐng)域的工作已全面鋪開。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮GIS在我國(guó)的發(fā)展 準(zhǔn)備階段：1978年到1980年，進(jìn)行輿論準(zhǔn)備，正式提出倡議，開始組建隊(duì)伍、組織個(gè)別實(shí)驗(yàn)研究。 起步階段：1981年到 1985年，理論探索和區(qū)域性實(shí)驗(yàn)研究。并在此基礎(chǔ)上制定國(guó)家地理信息系統(tǒng)規(guī)范。 初步發(fā)展階段：1986年到90年代。地理信息系統(tǒng)的研究被列入我國(guó)“七 五”攻關(guān)課題，并且作為一個(gè)全國(guó)性的研究領(lǐng)域，已逐步和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)相結(jié)合，并取得了重要進(jìn) 展和實(shí)際應(yīng)用效益。快速發(fā)展階段： 90年代末到現(xiàn)在。理論日趨成熟，應(yīng)用日益廣泛，三維GIS、WEBG

27、IS走向應(yīng)用，GIS市場(chǎng)開始形成。西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成 系 統(tǒng) 軟 件 系 統(tǒng) 硬 件空間數(shù)據(jù)GIS用戶西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 輸入設(shè)備專用設(shè)備常規(guī)設(shè)備GPS全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站解析和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)x器遙感與遙感圖象處理系統(tǒng)全站儀掃描儀數(shù)字化儀鍵盤、鼠標(biāo)處理設(shè)備工作站服務(wù)器硬盤陣列存儲(chǔ)設(shè)備活動(dòng)硬盤光盤機(jī)磁帶機(jī)輸出設(shè)備繪圖儀終端打印機(jī)西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)操作系統(tǒng)（系統(tǒng)調(diào)用、設(shè)備運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)等）系統(tǒng)庫（編程語言、數(shù)學(xué)庫等）標(biāo)準(zhǔn)軟件（圖形、數(shù)據(jù)庫等）GIS基本功能軟件GIS應(yīng)用軟件用戶界面GIS軟件基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)軟件GIS西

28、北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮地理空間數(shù)據(jù) 柵格結(jié)構(gòu)矢量結(jié)構(gòu)定位拓?fù)潢P(guān)系屬性西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮系統(tǒng)開發(fā)、管理和使用人員 GIS咨詢管理信息管理數(shù)據(jù)整理西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮系統(tǒng)的應(yīng)用模式（單機(jī)式）西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮系統(tǒng)的應(yīng)用模式（局域網(wǎng)模式）輸 出用戶組1輸 入GIS中央數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)管Intranet用戶組n西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮系統(tǒng)的應(yīng)用模式（廣域網(wǎng)模式）輸入GIS中央數(shù)據(jù)庫（服務(wù)器）圖象處理系統(tǒng)局域網(wǎng)用戶組輸出多媒體系統(tǒng)用戶用戶主 干 網(wǎng)Internet西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮GIS的基本功能輸入查詢編輯分析輸出西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮GIS

29、基本功能的實(shí)現(xiàn)過程文件圖表數(shù)據(jù)獲取 原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)檢索空間查詢空間分析數(shù)據(jù)編輯投影變換數(shù)據(jù)輸出 制圖、表格 交互展示 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)庫西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮GIS軟件類型專業(yè)GIS（Professional GIS）桌面GIS（Desktop GIS）手持GIS（Hand-Held GIS）組件GIS（Component GIS）GIS Viewer網(wǎng)絡(luò)GIS（Internet GIS）其它（基于CAD的GIS）西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮主要GIS軟件西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮第四節(jié) GIS與相關(guān)學(xué)科與技術(shù)的關(guān)系 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，明顯地體現(xiàn)出多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，這些交叉的學(xué)科包括地理學(xué)、測(cè)量學(xué)、地圖制圖學(xué)、