1、地 理 信 息 系 統(tǒng),主講：潘曉芳 2011.9,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)，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。,教材及參考書目：,教材： 地理信息系統(tǒng)原理、方法和應(yīng)用， 鄔倫等著，科學(xué)出版社； 參考書目： 地理信息系統(tǒng)概論，黃杏元等著，高等教育出版社； 地理信息系統(tǒng)涉及與實(shí)現(xiàn)，吳信才等著，電子工業(yè)出版社；

2、,什么是地理信息系統(tǒng)？,典型案例：公園選址輔助決策 要求： 1）依山傍水，地形有一定起伏，必須靠近天然的小河流； 2）交通方便，但周圍環(huán)境較安靜，公園距公路的距離最遠(yuǎn)不得超過1.25km，最近不得小于0.25km； 3）空氣新鮮，有一定的植被覆蓋率； 4）等等其它條件；,道路拓寬改建過程中的拆遷指標(biāo)計算 土地適宜性評價 傳染病醫(yī)院的選址 學(xué)校的選址 銀行選址 郵遞員問題 設(shè)置雷達(dá)站、電視臺的發(fā)射站、道路選擇、航海導(dǎo)航等，軍事上如布設(shè)陣地、設(shè)置觀察哨、鋪架通信線路等 管網(wǎng)中某一點(diǎn)出現(xiàn)故障后，分析應(yīng)關(guān)閉和閥門有影響的管段、用戶區(qū)域等。水、油、氣等物質(zhì)網(wǎng)絡(luò)上管道或點(diǎn)設(shè)備（閥門、儀表等）發(fā)生故障的分析

3、問題。,本章要學(xué)習(xí)的問題： 什么是地理信息系統(tǒng)？ 地理信息系統(tǒng)有什么功能和作用？ 地理信息系統(tǒng)的組成？ 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展？,第一章 緒論,1.1 地理信息系統(tǒng)的概念 1.2 地理信息系統(tǒng)的類型、構(gòu)成 1.3 地理信息系統(tǒng)的功能 1.4 地理信息系統(tǒng)的研究內(nèi)容 1.5 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展,地理信息系統(tǒng)是解決空間問題的有效的輔助決策支持工具。 信息（information）: 是向人們或機(jī)器提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界新的事實(shí)的知識，是數(shù)據(jù)、消息中所包含的意義，它不隨載體物理設(shè)備形式的改變而改變。 以一定規(guī)則組織在一起的事實(shí)的集合。,第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)的概念,信息的特點(diǎn),客觀性,實(shí)用性,可傳輸性,共享性,

4、正確和精確性,信息能提供并發(fā)應(yīng)用,以一定的形式或格式 在用戶間傳輸,經(jīng)處理分析有價值,數(shù)據(jù)(Data): 指某一目標(biāo)定性、定量描述的原始資料，包括數(shù)字、文字、符號、圖形、圖像以及它們能轉(zhuǎn)換成的數(shù)據(jù)等形式。 數(shù)據(jù)是用以載荷信息的物理符號，數(shù)據(jù)本身并沒有意義 數(shù)據(jù)可以有數(shù)值、圖形、聲音、視覺數(shù)據(jù)等,信息=數(shù)據(jù)+說明 數(shù)據(jù)是信息的載體。,地理數(shù)據(jù)： 指表征地理圈或地理環(huán)境固有要素或物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。 包括空間位置、屬性特征及時態(tài)特征三部分 。 地理信息： 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，它是對地理數(shù)據(jù)的解釋。 地理信息地

5、理信息具有區(qū)域性、多維結(jié)構(gòu)特性和動態(tài)變化的特性 。,區(qū)域性,動態(tài)性 （時間性）,多維性,單點(diǎn)多重屬性信息,隨時間動態(tài)變化,地理信息的定位特征,地理信息的特點(diǎn),信息系統(tǒng)： 具有數(shù)據(jù)采集、管理、分析和表達(dá)數(shù)據(jù)能力的系統(tǒng)，它能夠為單一的或有組織的決策過程提供有用的信息。 一個基于計算機(jī)的信息系統(tǒng)包括計算機(jī)硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶四大要素。,信息系 統(tǒng)類型,1.管理信息系統(tǒng)（MIS）：基于數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng),2.決策支持系統(tǒng) （DSS）：在MIS基礎(chǔ)上加上方法模型對問題進(jìn)行仿真或模擬,3.智能決策支持系統(tǒng) （IDSS）：在DSS中引入人工智能,如專家系統(tǒng)（ES）,4.空間信息系統(tǒng) （SIS）：對空間數(shù)據(jù)進(jìn)

6、行采集、處理管理和分析的系統(tǒng),信息系統(tǒng)的分類,地理信息系統(tǒng)的定義： 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

7、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,本教材的定義是由兩個部分組成的： 一方面，地理信息系統(tǒng)是一門學(xué)科，是描述、存儲、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學(xué)科； 另一方面，地理信息系統(tǒng)是一個技術(shù)系統(tǒng)，是以地理空間數(shù)據(jù)庫（Geospatial Database）為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，適時提供多種空間的和動態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)的計算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。,地理信息系統(tǒng)與其它相關(guān)技術(shù)的區(qū)別,1、GIS與CAD系統(tǒng)的區(qū)別 CAD（Computer Aided Design）圖形處理功能強(qiáng)大，制圖

8、、編輯、輸出等，但屬性功能很弱。 GIS對圖形屬性綜合管理，具有較強(qiáng)的空間分析能力。 二者不能互相替代，CAD可作為GIS數(shù)據(jù)采集的工具。,2.GIS與數(shù)字地圖制圖的區(qū)別,數(shù)字地圖制圖通常只對圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，缺少管理非圖形數(shù)據(jù)的能力。 GIS同時管理圖形非圖形數(shù)據(jù)，把兩者結(jié)合起來作深層次分析。 數(shù)字地圖是地理信息系統(tǒng)重要的數(shù)據(jù)源。,3.GIS與一般的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的區(qū)別,GIS處理的是空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的綜合。 一般的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理對象是非空間數(shù)據(jù)，多為關(guān)系型二維表格。 GIS對計算機(jī)軟硬件要求比后者高。 用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)建立的數(shù)據(jù)庫可以作為地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫的屬性庫的數(shù)據(jù)源。,空

9、間數(shù)據(jù)： 是指以地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文經(jīng)濟(jì)景觀數(shù)據(jù)，可以是圖形、圖像、文字、表格和數(shù)字等。 地理空間信息: 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，它是對地理數(shù)據(jù)的解釋。 其最主要的特征： 所有的信息都具有地理位置參照 人類社會中70-80%的信息具有空間特性。,GIS,GIS在信息系統(tǒng)中的位置,專題地理信息系統(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

10、GIS）：主要以區(qū)域綜合研究和全面信息服務(wù)為目標(biāo)。如國家級、地區(qū)級、市級或縣級等。 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。,第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的類型、構(gòu)成,地理信息系統(tǒng)的組成？,計算機(jī)硬件系統(tǒng),計算機(jī)軟件系統(tǒng),地理空間數(shù)據(jù),定位 拓?fù)潢P(guān)系 屬性,GIS組成：地理空間數(shù)據(jù),GIS的操作對象為空間數(shù)據(jù) 空間數(shù)據(jù)特征：幾何、屬性、時間數(shù)據(jù)； 空間數(shù)據(jù)組織：矢量結(jié)構(gòu)、柵格結(jié)構(gòu)； 空間數(shù)據(jù)管理： 幾何數(shù)據(jù)：文件 屬性數(shù)據(jù)：關(guān)系數(shù)據(jù)庫,系統(tǒng)開發(fā)、管理和使用人員,第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的功能,數(shù)據(jù)采集與輸入,現(xiàn)

11、實(shí)世界,空間查詢,疊加分析,緩沖區(qū)分析,城市環(huán)境評價,網(wǎng)絡(luò)分析,地形分析,航道淤積, 挖槽方案比較?,數(shù)據(jù)顯示與輸出,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,地理信息系統(tǒng)有什么作用,資源管理,GIS最初就是起源于資源清查，是GIS的最基本的職能。 GIS在國際上典范中有： 加拿大應(yīng)用GIS完成全國土地資源潛力和估算； 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。,區(qū)域和城鄉(xiāng)規(guī)劃,在進(jìn)行區(qū)域和城鎮(zhèn)規(guī)劃的過程中，要處理許多不同性質(zhì)和

12、不同特點(diǎn)的問題，涉及多方面要素，如資源、環(huán)境、人口、交通、經(jīng)濟(jì)、教育、文化和金融等，GIS將這些數(shù)據(jù)信息歸算到城市的統(tǒng)一系統(tǒng)之中，最后進(jìn)行城市和區(qū)域多目標(biāo)的開發(fā)和規(guī)劃，包括城鎮(zhèn)總體規(guī)劃，城市建設(shè)用地適宜性評價，城市環(huán)境選質(zhì)量評價，道路交通規(guī)劃，公共設(shè)施配置及城市環(huán)境動態(tài)監(jiān)測等。,災(zāi)害監(jiān)測,GIS可以有效地用于森林火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報、洪水災(zāi)情監(jiān)測和淹沒損失估算，確定泄洪區(qū)內(nèi)人員撤退、財產(chǎn)轉(zhuǎn)移和救災(zāi)物資供應(yīng)的最佳路線，為救災(zāi)搶險和防洪決策提供及時準(zhǔn)確的信息。,環(huán)境評估,作戰(zhàn)指揮,交通運(yùn)輸,宏觀決策,GIS利用地理數(shù)據(jù)庫，通過一系列決策模型的構(gòu)建和比較分析，可為國家宏觀決策提供依據(jù)。例如我國在三峽地區(qū)的研究中通過利用GIS和機(jī)助制圖的方法，建立環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，為三峽工程的宏觀決策提供了建庫前后環(huán)境變化的數(shù)量，速度和演變趨勢等可靠數(shù)據(jù)。,城市土地利用信息系統(tǒng),電信資源管理,鐵路地理信息系統(tǒng),公安警用地理信息系統(tǒng),屬性查詢,查詢,專題圖,作戰(zhàn)指揮,地圖切