城市與資源學(xué)系GIS教研室GeographicalInformationSystem前言

一、課程意義二、教學(xué)目的和要求三、教學(xué)安排1、當(dāng)前信息時代特點(diǎn)要求3、專業(yè)要求2、GIS發(fā)展勢頭迅速五、主要參考資料四、課程特點(diǎn)1）信息的巨大物化力量

2）信息資源的科學(xué)管理和充分利用3）信息產(chǎn)業(yè)的形成與壯大

由于信息爆炸，人們的工作重點(diǎn)從單純的物質(zhì)生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到對信息的處理上來，因為對信息的合理管理和利用會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。如股市信息

由于社會進(jìn)步，人類開始覺悟到對資源的利用不能簡單掠奪，而應(yīng)當(dāng)合理地管理利用，把開發(fā)和保護(hù)結(jié)合起來。其表現(xiàn)為：興起城市規(guī)劃，污水、環(huán)境資源管理與利用，災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)，三峽工程等。

信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展日益迅猛，已成為當(dāng)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要特點(diǎn)。例如：1990年世界信息產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值達(dá)1489億美圓，到90年代中期已突破1萬億美圓，成為躍居傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之上的最大產(chǎn)業(yè)之一?，F(xiàn)代發(fā)達(dá)國家信息產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值率占國民生產(chǎn)總值的40%-60%，年增長是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的3-5倍。

而約80%信息與空間分布有關(guān)，使得地理信息系統(tǒng)的發(fā)展更為迅猛。1、信息時代特點(diǎn)前言返回2、地理信息系統(tǒng)發(fā)展趨勢前所未有目前，GIS在科學(xué)界、技術(shù)界和商業(yè)界，在社會、經(jīng)濟(jì)和管理部門全面發(fā)展和推廣應(yīng)用，其標(biāo)志為：---投入使用的GIS系統(tǒng)，每2-3年翻一翻；---GIS市場的年增長率為35%以上，目前從事GIS的廠家數(shù)目急增，主要廠家年銷售量增長均在100%以上；---愈來愈多的地區(qū)性和國際性會議以GIS為主題，討論GIS理論及各種應(yīng)用；---愈來愈多的學(xué)術(shù)刊物和論文采用GIS為標(biāo)題；---愈來愈多的學(xué)科如地理、工程學(xué)、森林學(xué)、城鄉(xiāng)規(guī)劃、計算機(jī)科學(xué)、測量與制圖學(xué)、航測與遙感學(xué)等，將GIS作為其發(fā)展方向加以強(qiáng)調(diào)；---愈來愈多的大學(xué)增加關(guān)于GIS的課程，對GIS感興趣的人愈來愈多；---。。?？傊?，包括GIS在內(nèi)的信息技術(shù)正不斷滲入到各行各業(yè)，并將徹底改變?nèi)藗兊墓ぷ鞣绞健⑸瞽h(huán)境。前言返回3、專業(yè)要求在上述大環(huán)境下，社會急需GIS專業(yè)人才，GIS專業(yè)需要該課程作為主干課程接觸GIS的程度不同，對GIS的理解不同；為了正確理解GIS，掌握GIS基本理論和方法，共同學(xué)習(xí)本課程。Geographical

InformationSystemScienceStudyService前言返回常用GIS術(shù)語北美、歐洲：GeographicalInformationSystem加拿大：Geomatigue中國：ResourceandEnvironmentalInformationSystem技術(shù)內(nèi)涵：Geo-relationalInformationSystem信息科學(xué)：SpatialInformationSystem應(yīng)用類型：NaturalResourcesInformationSystem LandInformationSystem TransportationGeographicalInformationSystem地學(xué)應(yīng)用：GeoScience專業(yè)雜志：GeographicalInformationScience(英國)Geo-InformationSystem（德國）前言本課程的教學(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。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)。前言返回第一章緒論（4學(xué)時）第二章空間信息基礎(chǔ)（6學(xué)時）第三章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（6學(xué)時）第四章空間數(shù)據(jù)庫（4學(xué)時）第五章GIS數(shù)據(jù)采集與處理

（6學(xué)時）第六章GIS查詢與空間分析

（8學(xué)時）第七章空間信息可視化

（2學(xué)時）第八章GIS開發(fā)與評價（4學(xué)時）第九章GIS新技術(shù)及發(fā)展(4學(xué)時)上機(jī)實(shí)驗（30學(xué)時）總結(jié)全課程（2學(xué)時）本課程的教學(xué)安排返回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、管理和分析于一體，是由計算機(jī)科學(xué)、測繪科學(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GIS又是一個技術(shù)系統(tǒng)，即以空間數(shù)據(jù)為處理對象，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，及時提供多種空間地理信息和動態(tài)地理信息，為研究環(huán)境過程、分析發(fā)展趨勢、預(yù)估規(guī)劃決策等服務(wù)的計算機(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。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)、測繪學(xué)、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)性學(xué)科；在技術(shù)上取決于計算機(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術(shù)的發(fā)展?？臻g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，這是建立在對自然環(huán)境的抽象和描述基礎(chǔ)上。由于計算機(jī)的數(shù)字化特征，空間對象須離散化的表達(dá)，即把空間對象抽象表達(dá)為點(diǎn)、線、面、體等具有位置和屬性特征的地理實(shí)體。返回[1]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[2]地理信息系統(tǒng)，湯國安，趙牡丹，2000，科學(xué)出版社[3]地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)，龔健雅，2001，科學(xué)出版社[4]地理信息系統(tǒng)原理與方法，吳信才，電子工業(yè)出版社[5]地理信息系統(tǒng)原理與方法,邊馥苓,測繪出版社[6]劉良明，ArcView基礎(chǔ)教程，2001，測繪出版社[7]湯國安等，ArcView地理信息系統(tǒng)空間分析方法，2002，科學(xué)出版社[8]《測繪學(xué)報》、《地理學(xué)報》、《遙感學(xué)報》、《武漢大學(xué)學(xué)報（信息版）》、《測繪通報》、《中國圖形圖像學(xué)報》、《計算機(jī)輔助圖形學(xué)報》等相關(guān)期刊前言教學(xué)教材：

地理信息系統(tǒng)教程，胡鵬等，2002，武漢大學(xué)出版社主要參考資料參考文獻(xiàn)：主要網(wǎng)站//http:////http://///返回二、信息與數(shù)據(jù)§1-1GIS概念§1-2GIS發(fā)展§1-3GIS構(gòu)成§1-4GIS功能和應(yīng)用三、地理信息與地學(xué)信息四、信息系統(tǒng)和GIS一、國際GIS的發(fā)展二、我國GIS的發(fā)展一、例子§1-5GIS相關(guān)學(xué)科二、GIS學(xué)科樹一、GIS相關(guān)學(xué)科第一章

緒

論一、GIS基本功能二、基本功能的實(shí)現(xiàn)過程三、GIS的應(yīng)用第一章

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返回一、例子如何為一公園選擇合理位置？依山傍水；交通方便；較安靜……要求方案2條件2方案1條件1第一章緒論§1-1GIS概念處理、分析空間分析算法現(xiàn)實(shí)世界獲取水系信息地形信息道路信息植被信息等+++空間數(shù)據(jù)庫存儲信息和數(shù)據(jù)Informationanddata地理信息Geographyinformation地理信息的特征Thecharacteristicofthegeographyinformation信息系統(tǒng)Informationsystem地理信息系統(tǒng)Geographyinformationsystem地理信息系統(tǒng)的特征Thecharacteristicofthegeographyinformationsystem第一章緒論§1-1GIS概念返回二、信息與數(shù)據(jù)第一章緒論1、信息

1）定義：信息是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中的反映。它以文字、數(shù)據(jù)、符號、聲音、圖象等形式記錄下來，進(jìn)行傳遞和處理,為人們的生產(chǎn)，建設(shè)，管理等提供依據(jù)。2）信息的特性：信息的這些特點(diǎn)，使信息成為當(dāng)代社會發(fā)展的一項重要資源。

A、客觀性：任何信息都是與客觀事實(shí)相聯(lián)系的，這是信息的正確性和精確度的保證。B、適用性：問題不同，影響因素不同，需要的信息種類是不同的。信息系統(tǒng)將地理空間的巨大數(shù)據(jù)流收集，組織和管理起來，經(jīng)過處理、轉(zhuǎn)換和分析變?yōu)閷ιa(chǎn)、管理和決策具有重要意義的有用信息，這是由建立信息系統(tǒng)的明確目的性所決定的。如股市信息，對于不會炒股的人來說，毫無用處，而股民們會根據(jù)它進(jìn)行股票的購進(jìn)或拋出，以達(dá)到股票增值的目的。C、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。信息可在信息發(fā)送者和接受者之間進(jìn)行傳輸信息的傳輸網(wǎng)絡(luò)，被形象地稱為“信息高速公路”。D、共享性：信息與實(shí)物不同，信息可傳輸給多個用戶，為用戶共享，而其本身并無損失，這為信息的并發(fā)應(yīng)用提供可能性。

§1-1GIS概念2、數(shù)據(jù)第一章緒論§1-1GIS概念

定義：指輸入到計算機(jī)并能被計算機(jī)進(jìn)行處理的數(shù)字、文字、符號、聲音、圖象等符號。數(shù)據(jù)是對客觀現(xiàn)象的表示，數(shù)據(jù)本身并沒有意義。數(shù)據(jù)的格式往往和具體的計算機(jī)系統(tǒng)有關(guān)，隨載荷它的物理設(shè)備的形式而改變。

3、兩者關(guān)系信息與數(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。數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系是形與質(zhì)的關(guān)系。只有數(shù)據(jù)對實(shí)體行為產(chǎn)生影響才成為信息，數(shù)據(jù)只有經(jīng)過解釋才有意義，成為信息。例如“1、”“0”獨(dú)立的1、0均無意義。當(dāng)它表示某實(shí)體在某個地域內(nèi)存在與否，它就提供了“有”“無”信息，當(dāng)用它來標(biāo)識某種實(shí)體的類別時，它就提供了特征碼信息。

地理信息系統(tǒng)的建立，首先是收集數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即對數(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。對同一數(shù)據(jù)每個人的解釋可能不同，因而獲得信息量的多少與人的知識水平和經(jīng)驗有關(guān)。

返回三、地理信息與地學(xué)信息第一章緒論§1-1GIS概念1、地理信息

1）定義：

指與研究對象的空間地理分布有關(guān)的信息。它表示地理系統(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)律的圖、文、聲、像等的總稱。

地理信息是有關(guān)地理實(shí)體的性質(zhì)、特征和運(yùn)動狀態(tài)的表征和一切有用的知識，它是對表達(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。從另一個角度來說，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、分析與顯示地理信息的功能。

第一章緒論§1-1GIS概念2）特點(diǎn)：A、地域性：（是地理信息區(qū)別于其它類型信息的最顯著標(biāo)志）。地理信息屬于空間信息，位置的識別與數(shù)據(jù)相聯(lián)系，它的這種定位特征是通過公共的地理基礎(chǔ)來體現(xiàn)的。B、多維結(jié)構(gòu)：

指在同一位置上可有多種專題的信息結(jié)構(gòu)，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。C、時序特征：時空的動態(tài)變化引起地理信息的屬性數(shù)據(jù)或空間數(shù)據(jù)的變化。因此，一實(shí)時的GIS系統(tǒng)要求能及時采集和更新地理信息，使得地理信息具有現(xiàn)勢性。以免過時的信息造成決策的失誤或因為缺少可靠的動態(tài)數(shù)據(jù)，不能對變化中的地理事件或現(xiàn)象作出合理的預(yù)測預(yù)報和科學(xué)論證。第一章緒論§1-1GIS概念2、地學(xué)信息

與人類居住的地球有關(guān)的信息都是地學(xué)信息。兩者信息源不同地理信息的信息源是地球表面的巖石圈、水圈、大氣圈和人類活動等；地學(xué)信息所表示的信息范圍更廣泛，不僅來自地表，還包括地下、大氣層甚至宇宙空間。它是人們深入認(rèn)識地球系統(tǒng)、適度開發(fā)資源、保護(hù)環(huán)境的前提和保證。3、兩者的關(guān)系返回四、信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)第一章緒論§1-1GIS概念1、信息系統(tǒng)(InformationSystem,IS)1）系統(tǒng)：由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合而成，能完成特定功能的有機(jī)整體。2）信息系統(tǒng)：能對數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行采集、存儲、加工和再現(xiàn)，并能回答用戶一系列問題的系統(tǒng)。具有采集、管理、分析和表達(dá)數(shù)據(jù)的能力。3）類型：從適用于不同管理層次角度出發(fā)、信息系統(tǒng)分為下列不同類型。

事務(wù)處理系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)：主要支持操作層人員的日常事務(wù)處理，圖書管理，借還書。

決策支持系統(tǒng)：從MIS中獲取信息，進(jìn)行推測，以輔助決策。

人工智能、專家系統(tǒng)：用計算機(jī)模仿人類思維過程進(jìn)行推理，在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用較成功。為有效地對信息流進(jìn)行控制，組織、管理、充分利用，就需要建立某種信息系統(tǒng)，那么對地理信息進(jìn)行管理、利用就需要建立地理信息系統(tǒng)。2、地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem,GIS)第一章緒論§1-1GIS概念1）定義：不同領(lǐng)域、不同專業(yè)對GIS的理解不同，目前沒有完全統(tǒng)一的被普遍接受的A、GIS是對地理環(huán)境有關(guān)問題進(jìn)行分析和研究的一門學(xué)科，它將地理環(huán)境的各種要素，包括它們的空間位置形狀及分布特征和與之有關(guān)的社會、經(jīng)濟(jì)等專題信息以及這些信息之間的聯(lián)系等進(jìn)行獲取、組織、存儲、檢索、分析，并在管理、規(guī)劃與決策中應(yīng)用。B、

為了獲取、存儲、檢索、分析和顯示空間定位數(shù)據(jù)而建立的計算機(jī)化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。---美國國家地理信息與分析中心C、是在計算機(jī)軟硬件支持下，以采集、存儲、管理、檢索、分析和描述空間物體的定位分布及與之相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)，并回答用戶問題為主要任務(wù)的計算機(jī)系統(tǒng)。D、GIS是一種獲取、存儲、檢索、操作、分析和顯示地球空間數(shù)據(jù)的計算機(jī)系統(tǒng)。--英國教育部GIS定義類型面向數(shù)據(jù)處理過程定義面向?qū)ｎ}定義面向工具箱定義面向數(shù)據(jù)庫定義GIS的作用和地位地圖觀點(diǎn)：地圖數(shù)據(jù)處理與顯示數(shù)據(jù)庫觀點(diǎn)：計算機(jī)角度分析工具觀點(diǎn)：地學(xué)應(yīng)用

2）理解AGIS的物理外殼是計算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng)具有系統(tǒng)的基本功能：數(shù)據(jù)采集、管理、分析和表達(dá)，每個GIS系統(tǒng)都是由若干具有一定功能的模塊組成。BGIS的處理對象是有關(guān)的地理分布數(shù)據(jù)，也就是空間數(shù)據(jù)為了能對這些空間數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，定性和定量的描述，決定了GIS要對空間數(shù)據(jù)按統(tǒng)一地理坐標(biāo)進(jìn)行編碼，這是GIS與其他信息系統(tǒng)不同的根本所在。CGIS的技術(shù)優(yōu)勢在于它的空間分析能力這也是GIS與其他信息系統(tǒng)不同的根本所在。D多學(xué)科交叉性，特別是與測繪學(xué)、地理學(xué)聯(lián)系緊密E應(yīng)用面廣第一章緒論§1-1GIS概念美國聯(lián)邦數(shù)字地圖協(xié)調(diào)委員會（FICCDC）的定義及概念框架用戶界面系統(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GIS是由計算機(jī)硬件、軟件和不同的方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)用來支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題。什么是GIS？地理信息系統(tǒng)（GIS,GeographicInformationSystem）是在計算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對現(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)，它作為集計算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測繪遙感學(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重視對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的管理，重視拓?fù)潢P(guān)系的自動生成，強(qiáng)調(diào)與空間相關(guān)的查詢統(tǒng)計，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。Geographical

InformationSystemScienceStudyService?

WhatisGeographyThe3“W’s”ofGeography–Whatiswhere–Whyisitthere–WhydoIcareLocationData–HowMany–WhatKind–WhereScaleofData–LocaltoGlobalDataPresentation–Words,Charts,Graphs,Tables,orMapsExploringdatausingGISturnsdataintoinformationintoknowledgeWhatisGIS？ADefinitionofGISGISisaSystemofcomputersoftware,hardwareanddata,andpersonneltohelpmanipulate,analyzeandpresentinformationthatistiedtoaspatiallocation.spatiallocation–usuallyageographiclocationinformation–visualizationofanalysisofdatasystem–linkingsoftware,hardware,datapersonnel–athinkingexplorerwhoiskeytothepowerofGIS--Amethodtovisualize,manipulate,analyze,anddisplayspatialdata--“SmartMaps”linkingadatabasetothemapWhatisNOTGISGPS–GlobalPositioningSystem

Astaticmap–paperordigital–Mapsareoftena“product”ofaGIS–AwaytovisualizetheanalysisAsoftwarepackage五、地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)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，才能使具有時序性、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。標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化將多信息源的空間數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行分級、分類、規(guī)格化和標(biāo)準(zhǔn)化，使其適應(yīng)于計算機(jī)輸入和輸出的要求，便于進(jìn)行社會經(jīng)濟(jì)和自然資源、環(huán)境要素之間的對比和相關(guān)分析。

多維結(jié)構(gòu)在二維空間編碼基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多專題的第三維信息結(jié)構(gòu)的組合，并按時間序列延續(xù)，從而使它具有信息存貯、更新和轉(zhuǎn)換能力，為決策部門提供實(shí)時顯示和多層次分析的方便。這顯然是常規(guī)二維或二維半的地形圖所不具備的。

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。紐約市曾經(jīng)對其數(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)。

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態(tài)預(yù)測的能力；并能產(chǎn)生高層次的地理信息。六、地理信息系統(tǒng)的研究內(nèi)容第一章緒論§1-1GIS概念七、GIS與其它IS之間的關(guān)系和區(qū)別

1、GIS與其它IS之間的關(guān)系（信息系統(tǒng)分類）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)域GIS研究內(nèi)容地理信息系統(tǒng)工具2、GIS與其它IS的區(qū)別第一章緒論§1-1GIS概念GIS與CAD、CAMGIS與管理信息系統(tǒng)（MIS）GIS與遙感信息處理系統(tǒng)（RS）GIS與DBMSGIS與地圖數(shù)據(jù)庫

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，不能建立地理坐標(biāo)系統(tǒng)，更缺乏查詢、分析和判斷能力。GIS的數(shù)據(jù)量比CAD大得多，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類型復(fù)雜，數(shù)據(jù)之間聯(lián)系緊密。GIS要對圖形數(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具有以某種選定的方式對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋和判斷的能力，而不是簡單的數(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，因此，GIS是能對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的DBMS，GIS必須包含DBMS。遙感數(shù)據(jù)是GIS的重要信息源。經(jīng)過遙感信息系統(tǒng)處理的遙感信息，或進(jìn)入GIS系統(tǒng)作為制圖的背靜圖象，或是與經(jīng)過分類的信息協(xié)同GIS與遙感的集成分析。遙感圖象信息處理系統(tǒng)是專門用于對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的軟件，主要強(qiáng)調(diào)對遙感數(shù)據(jù)的幾何處理、灰度處理和專題信息提取，具有較強(qiáng)的制圖功能，可設(shè)計豐富的符號和注記，雖有空間疊置分析空能，但由于缺少實(shí)體空間關(guān)系的描述，難以進(jìn)行空間實(shí)體的空間關(guān)系查詢、屬性查詢及網(wǎng)絡(luò)分析等。面向位置的特征遙感圖象處理系統(tǒng)不能看作是GIS。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，提供輔助決策的信息，它只是GIS的一個數(shù)據(jù)源。返回§1-2GIS產(chǎn)生與發(fā)展

第一章緒論一、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)

計算機(jī)技術(shù)、空間技術(shù)和自動化技術(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)示信息時代的到來。

國外不少人認(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、長江、黃河、長城以及全國各級行政機(jī)構(gòu)，是宋代的中國地圖。到本世紀(jì)50年代，隨著電子計算機(jī)科學(xué)的興起和它在航空攝影測量學(xué)與地圖制圖學(xué)中的應(yīng)用以及政府部門對土地利用規(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)，并通過計算機(jī)對數(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。§1-2GIS產(chǎn)生與發(fā)展

第一章緒論地理信息系統(tǒng)的產(chǎn)生

1956年，奧地利測繪部門首先利用電子計算機(jī)建立了地籍?dāng)?shù)據(jù)庫，隨后各國的土地測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，美國哈佛大學(xué)研究出SYMAP系統(tǒng)軟件。由于當(dāng)時計算機(jī)水平的限制，使得GIS帶有更多的機(jī)助制圖色彩，地學(xué)分析功能極為簡單。與此同時，國外許多與GIS有關(guān)的組織和機(jī)構(gòu)紛紛建立，例如，美國1966年成立了城市和區(qū)域信息系統(tǒng)協(xié)會（URISA），1969年又建立起州信息系統(tǒng)全國協(xié)會（NASIS）；國際地理聯(lián)合會（IGU）于1968年設(shè)立了地理數(shù)據(jù)收集和處理委員會（CGDSP）。這些組織和機(jī)構(gòu)的建立為傳播GIS知識，發(fā)展GIS技術(shù)起了重要的推動作用。返回§1-2GIS產(chǎn)生與發(fā)展

第一章緒論諾基爾。湯姆林遜Tomlinson1、60年代，探索時期（GIS思想和技術(shù)方法的探索）人們關(guān)注什么是GIS，GIS能干什么。加拿大國家土地調(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)；同一時期的美國哈佛大學(xué)的計算機(jī)圖形與空間分析實(shí)驗室，建立通用的制圖軟件包，竭力發(fā)展空間分析模型和軟件。

2、70年代，鞏固時期，（這時由于計算機(jī)技術(shù)及其在自然資源和環(huán)境數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用，促進(jìn)GIS迅速發(fā)展）。這期間，發(fā)展研究的重點(diǎn)是空間數(shù)據(jù)處理的算法，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫管理這三個方面。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、不同規(guī)模、不同類型的各具特色的地理信息系統(tǒng)。3、80年代，實(shí)破階段，也是GIS普遍發(fā)展和推廣應(yīng)用階段，人們把GIS與RS解決全球性問題，如全球沙漠化，全球可居住地評價，核擴(kuò)散問題等。計算機(jī)的迅速發(fā)展和普及，地理信息系統(tǒng)也逐步走向成熟。4、90年代，全面應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)化階段，對GIS進(jìn)一步研究，研究的內(nèi)容集中在：空間信息分析的新模式和新方法，空間關(guān)系和數(shù)據(jù)模型，人工智能引入等。由于計算機(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)置與工作計劃等。二、國際GIS的發(fā)展?fàn)顩r返回三、我國GIS發(fā)展我國GIS起步較晚，但發(fā)展較快，分為以下幾個階段：1、

70年代，準(zhǔn)備階段1978年到1980年，進(jìn)行輿論準(zhǔn)備，正式提出倡議，開始組建隊伍、組織個別實(shí)驗研究。為GIS在我國的發(fā)展奠定了與論準(zhǔn)備基礎(chǔ)并做了一些可行性實(shí)驗。2、

80年代，試驗起步階段1981年到1985年，理論探索和區(qū)域性實(shí)驗研究。并在此基礎(chǔ)上制定國家地理信息系統(tǒng)規(guī)范。系統(tǒng)建立等方面取得了突破和進(jìn)展，進(jìn)行了一些典型，試驗專題試驗軟件開發(fā)工作。3、

90年代，我國GIS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“七五”攻關(guān)課題，并且作為一個全國性的研究領(lǐng)域，已逐步和國民經(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。沿海，治江經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的發(fā)展土地的有償使用和外資的引進(jìn)，急需GIS為之服務(wù)，這也推動GIS在我國的全面發(fā)展。4、

96年以來，是我國GIS產(chǎn)業(yè)化階段到現(xiàn)在。理論日趨成熟，應(yīng)用日益廣泛，三維GIS、WEBGIS走向應(yīng)用，GIS市場開始形成。一批國家級和地方級的GIS相繼建立并投入運(yùn)行，一批專業(yè)遙感基地已建立，并進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化運(yùn)行，一批綜合運(yùn)用“3S”技術(shù)的重點(diǎn)項目已實(shí)施，一批高等院校開設(shè)了與GIS相關(guān)的新專業(yè)，培養(yǎng)了一大批從事GIS研究與開發(fā)的高層次人才，具有我國自主版權(quán)的GIS基礎(chǔ)軟件的研制逐步進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化軌道，第一章緒論§1-2GIS發(fā)展返回§1-3GIS構(gòu)成第一章緒論從計算機(jī)的角度看，GIS是由硬件、軟件、數(shù)據(jù)和應(yīng)用人員組成。

GIS組成

系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)硬件空間數(shù)據(jù)GIS應(yīng)用人員數(shù)據(jù)（系統(tǒng)分析與處理的對象、構(gòu)成系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)）硬件（各種設(shè)備-物質(zhì)基礎(chǔ)）軟件（支持?jǐn)?shù)據(jù)采集、存儲、加工、回答用戶問題的計算機(jī)程序系統(tǒng)）應(yīng)用人員（GIS服務(wù)的對象，分為一般用戶和從事建立、維護(hù)、管理和更新的高級用戶）第一章緒論§1-3GIS構(gòu)成1、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影測量工作站解析和數(shù)字?jǐn)z影測量儀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)器硬盤陣列存儲設(shè)備活動硬盤光盤機(jī)磁帶機(jī)輸出設(shè)備繪圖儀終端打印機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用模式（單機(jī)式）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返回操作系統(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第一章緒論§1-3GIS構(gòu)成2、軟件系統(tǒng)

1）、GIS軟件層次第一章緒論§1-3GIS構(gòu)成2、軟件系統(tǒng)

2）、GIS軟件主要模塊圖形及屬性編輯空間數(shù)據(jù)輸入與轉(zhuǎn)換空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)空間查詢與空間分析制圖與輸出專業(yè)GIS（ProfessionalGIS）桌面GIS（DesktopGIS）手持GIS（Hand-HeldGIS）組件GIS（ComponentGIS）GISViewer網(wǎng)絡(luò)GIS（InternetGIS）其它（基于CAD的GIS）第一章緒論§1-3GIS構(gòu)成2、軟件系統(tǒng)

3）、GIS軟件類型主要GIS軟件返回AutoMap柵格結(jié)構(gòu)矢量結(jié)構(gòu)定位拓?fù)潢P(guān)系屬性第一章緒論§1-3GIS構(gòu)成3、地理空間數(shù)據(jù)

返回GIS咨詢管理信息管理數(shù)據(jù)整理第一章緒論§1-3GIS構(gòu)成4、系統(tǒng)開發(fā)、管理和使用人員

返回第一章緒論§1-4GIS功能和應(yīng)用GIS能作什么？一、GIS基本功能

緩沖區(qū)分析疊加分析空間查詢網(wǎng)絡(luò)分析地形分析。。。數(shù)據(jù)采集與輸入數(shù)據(jù)編輯與處理數(shù)據(jù)存儲與管理空間查詢與分析數(shù)據(jù)顯示與輸出數(shù)據(jù)采集與輸入第一章緒論§1-4GIS功能和應(yīng)用現(xiàn)實(shí)世界返回文字報告、遙感圖象等數(shù)字化儀掃描儀解析測圖儀鍵盤等編輯、接邊、分層、圖形與屬性連接、加注記等空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)存儲與管理第一章緒論§1-4GIS功能和應(yīng)用返回

數(shù)據(jù)的集成過程幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)組織

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量結(jié)構(gòu)、柵格結(jié)構(gòu)、柵格/矢量結(jié)構(gòu)決定著GIS的數(shù)據(jù)分析能力、效率和精度數(shù)據(jù)管理層次模型、網(wǎng)絡(luò)模型、關(guān)系模型、混合管理模式數(shù)據(jù)編輯與處理第一章緒論§1-4GIS功能和應(yīng)用數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)入庫目的：保證數(shù)據(jù)在入庫時在內(nèi)容上的完整性，邏輯上的一致性。方法：數(shù)據(jù)編輯與處理、錯誤修正：數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化：矢量、柵個格轉(zhuǎn)化，不同數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化；數(shù)據(jù)比例轉(zhuǎn)化：平移、旋轉(zhuǎn)、比例、糾正投影變換：投影方式數(shù)據(jù)概化：平滑、特征集結(jié)（制圖綜合）數(shù)據(jù)重構(gòu)：幾何形態(tài)變換（拼接、截取、壓縮、結(jié)構(gòu)）地理編碼：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)返回空間查詢與分析空間分析地形分析網(wǎng)絡(luò)分析緩沖區(qū)分析幾何量測地圖分析疊置分析統(tǒng)計分析決策分析位置查詢屬性查詢拓?fù)洳樵兛臻g查詢第一章緒論§1-4GIS功能和應(yīng)用空間查詢與分析返回空間查詢第一章緒論§1-4GIS功能和應(yīng)用空間數(shù)據(jù)庫哈爾濱在哪里？空間查詢屬性查詢78路公交經(jīng)過哪些站？返回疊加分析第一章緒論§1-4GIS功能和應(yīng)用空間數(shù)據(jù)庫

為某工廠選址，首先找出地價<1萬元m;且地形起伏較小的區(qū)域?地價<1萬元m坡度小于3度的地形信息空間檢索滿足兩條件的區(qū)域+返回緩沖區(qū)分析第一章緒論§1-4GIS功能和應(yīng)用空間數(shù)據(jù)庫道路的噪音影響范圍?街道中心線空間檢索城市環(huán)境評價返回第一章緒論§1-4GIS功能和應(yīng)用空間數(shù)據(jù)庫哪條路最近,如何乘車?道路信息空間檢索網(wǎng)絡(luò)分析返回地形分析第一章緒論§1-4GIS功能和應(yīng)用空間數(shù)據(jù)庫航道淤積,挖槽方案比較?地形信息空間檢索返回數(shù)據(jù)顯示與輸出第一章緒論§1-4GIS功能和應(yīng)用空間數(shù)據(jù)庫各種需求?各種信息空間檢索返回二、GIS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)庫返回應(yīng)用領(lǐng)域第一章緒論§1-4GIS功能和應(yīng)用三、GIS主要應(yīng)用領(lǐng)域

資源管理區(qū)域和城鄉(xiāng)規(guī)劃災(zāi)害監(jiān)測環(huán)境評估作戰(zhàn)指揮交通運(yùn)輸宏觀決策商業(yè)金融、通訊郵電、日常生活等各領(lǐng)域所謂地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用就是人們應(yīng)用GIS對地球表層人文經(jīng)濟(jì)和自然資源及環(huán)境等多種信息進(jìn)行管理和分析，以掌握城鄉(xiāng)和區(qū)域的自然環(huán)境和經(jīng)濟(jì)地理要素的空間分布、空間結(jié)構(gòu)、空間聯(lián)系和空間過程的演變規(guī)律，使它成為國家宏觀決策和區(qū)域多目標(biāo)開發(fā)的依據(jù)，從而為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。

資源管理第一章緒論§1-4GIS功能和應(yīng)用

GIS最初就是起源于資源清查，是GIS的最基本的職能，目前趨于成熟的主要應(yīng)用領(lǐng)域。資源清查包括土地資源，森林資源和礦產(chǎn)資源的清查、管理、土地利用規(guī)劃，野生動物的保護(hù)等。GIS的主要任務(wù)是將各種來源的數(shù)據(jù)和信息有機(jī)地匯集在一起，并通過統(tǒng)計，疊量分析等功能，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)計和資源現(xiàn)狀分析，從而為資源的合理開發(fā)、利用提供依據(jù)。GIS在國際上典范中有：A、加拿大應(yīng)用GIS完成全國土地資源潛力和估算B、利用GIS進(jìn)行世界小麥大面積估產(chǎn)的高準(zhǔn)確率---這些說明GIS在資源清查方面的應(yīng)用趨于成熟。返回區(qū)域和城鄉(xiāng)規(guī)劃第一章緒論§1-4GIS功能和應(yīng)用

在進(jìn)行區(qū)域和城鎮(zhèn)規(guī)劃的過程中，要處