1、第一章 GIS的組成和功能2-1-3,本章主要內(nèi)容,第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本構(gòu)成 第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的功能簡(jiǎn)介 第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展透視 第四節(jié) 地理信息系統(tǒng)有關(guān)學(xué)科 第五節(jié) 地理信息系統(tǒng)理解歧意,Page 2,第一節(jié) GIS的基本構(gòu)成,用戶,Page 3,第一節(jié) GIS的基本構(gòu)成,系統(tǒng)硬件 由主機(jī)、外設(shè)和網(wǎng)絡(luò)組成，用于存儲(chǔ)、處理、傳輸和顯示空間數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)軟件 由系統(tǒng)管理軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件和基礎(chǔ)GIS軟件組成，用于執(zhí)行GIS功能的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理、處理、分析、建模和輸出等操作。 空間數(shù)據(jù)庫(kù) 由數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)組成，用于空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、查詢、檢索和更新等。 用戶 由

2、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員、使用人員及管理者共同構(gòu)成了系統(tǒng)的用戶群。,Page 4,第一節(jié) GIS的基本構(gòu)成,硬件系統(tǒng),Page 5,第一節(jié) GIS的基本構(gòu)成,軟件系統(tǒng),Page 6,第一節(jié) GIS的基本構(gòu)成,空間數(shù)據(jù),Page 7,第一節(jié) GIS的基本構(gòu)成,用戶,Page 8,第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,基本功能 數(shù)據(jù)采集與編輯； 主要用于獲取數(shù)據(jù)，保證地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)在內(nèi)容與空間上的完整性、數(shù)值邏輯一致性與正確性等。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理； 這是建立地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)鍵步驟，涉及到空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的組織。柵格模型、矢量模型或柵格/矢量混合模型是常用的空間數(shù)據(jù)組織方法。 數(shù)據(jù)處理和變換； 初步的數(shù)

3、據(jù)處理主要包括數(shù)據(jù)格式化、轉(zhuǎn)換、概括。數(shù)據(jù)的格式化是指不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)間變換；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)比例尺的變化等。,Page 9,第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,基本功能 空間分析和統(tǒng)計(jì)； 空間分析是地理信息系統(tǒng)的核心功能，也是地理信息系統(tǒng)與其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的根本區(qū)別。在地理信息系統(tǒng)支持下，分析和解決現(xiàn)實(shí)世界中與空間相關(guān)的問(wèn)題，是地理信息系統(tǒng)應(yīng)用深化的重要標(biāo)志。 產(chǎn)品制作與顯示； 一個(gè)好的地理信息系統(tǒng)應(yīng)能提供一種良好的、交互式的制圖環(huán)境，以供地理信息系統(tǒng)的使用者能夠設(shè)計(jì)和制作出高質(zhì)量的地圖。其表現(xiàn)形式既可以是計(jì)算機(jī)屏幕顯示，也可以是諸如報(bào)告、表格、地圖等硬拷貝圖件。 二次開(kāi)發(fā)和編程。 為滿

4、足各種不同的應(yīng)用需求，GIS必須具備的另一個(gè)基本功能是二次開(kāi)發(fā)環(huán)境，包括專用語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境和控件。,Page 10,第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,基本功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程,Page 11,應(yīng)用功能 資源管理； 區(qū)域規(guī)劃； 災(zāi)害監(jiān)測(cè)； 環(huán)境保護(hù)； 道路交通管理； 國(guó)防； 輔助決策。,第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,Page 12,資源管理 資源管理是地理信息系統(tǒng)最基本的職能，這時(shí)系統(tǒng)的主要任務(wù)是將各種來(lái)源的數(shù)據(jù)匯集在一起，并通過(guò)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)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(jì)和進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的快速再現(xiàn)。 由資源管理進(jìn)一步引出數(shù)字城市管理應(yīng)用。,第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,Page 13

5、,資源管理 城市土地利用信息系統(tǒng),第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,Page 14,區(qū)域規(guī)劃 城市與區(qū)域規(guī)劃中要處理許多不同性質(zhì)和不同特點(diǎn)的問(wèn)題，它涉及資源、環(huán)境、人口、交通、經(jīng)濟(jì)、教育、文化和金融等多個(gè)地理變量和大量數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理有利于將這些數(shù)據(jù)信息歸并到統(tǒng)一系統(tǒng)中，最后進(jìn)行城市與區(qū)域多目標(biāo)的開(kāi)發(fā)和規(guī)劃。,第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,Page 15,區(qū)域規(guī)劃,第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,稅務(wù)機(jī)關(guān)為土地評(píng)估部門和土地規(guī)劃部門編制土地利用圖。,Page 16,城市規(guī)劃管理,數(shù)字化基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)的采集、建庫(kù)及管理； 規(guī)劃、用地、選址、市政管理、管線等專題數(shù)據(jù)的建庫(kù)及管理； 規(guī)劃方案設(shè)計(jì)輔助決策；

6、 規(guī)劃用地管理及劃撥； 規(guī)劃選址分析； 市政道路規(guī)劃與管理； 市政管線規(guī)劃與管理； 建筑規(guī)劃管理； 城市設(shè)計(jì)輔助方案；,Page 17,城市實(shí)體,數(shù)字城市概念模型,Page 18,eCity Software / Paris / Hotels,Page 19,Page 20,災(zāi)害監(jiān)測(cè) 利用地理信息系統(tǒng)，借助遙感遙測(cè)的數(shù)據(jù)，可以有效地用于森林火災(zāi)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、洪水災(zāi)情監(jiān)測(cè)和洪水淹沒(méi)損失的估算，為救災(zāi)搶險(xiǎn)和防洪決策提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息。 由災(zāi)害監(jiān)測(cè)進(jìn)一步引出應(yīng)急管理應(yīng)用。,第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,Page 21,災(zāi)害監(jiān)測(cè),第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,Page 22,環(huán)境保護(hù) 利用GIS技術(shù)建立城市環(huán)境

7、監(jiān)測(cè)、分析及預(yù)報(bào)信息系統(tǒng)；為實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)與管理的科學(xué)化自動(dòng)化提供最基本的條件；在區(qū)域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)過(guò)程中，利用GIS技術(shù)的輔助，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行客觀地、全面地評(píng)價(jià)，以反映出區(qū)域中受污染的程度以及空間分布狀態(tài)。,第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,Page 23,環(huán)境保護(hù) 包頭市大氣二氧化硫分布圖,第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,Page 24,仿真煙云,追蹤石棉, 多氯聯(lián)苯和其它物質(zhì)的活動(dòng),Page 25,道路交通管理 近年來(lái)，GIS在交通方面的應(yīng)用得到了廣泛的重視，并形成了專門的交通地理信息系統(tǒng)GIS-T，以滿足道路交通管理方面的要求。,第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,Page 26,道路交通管理

8、鐵路地理信息系統(tǒng),第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,Page 27,國(guó)防 由軍事技術(shù)革命引發(fā)的數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)建設(shè)已成為未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)發(fā)展的主流，建設(shè)數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)和數(shù)字化部隊(duì)已成為21世紀(jì)軍隊(duì)發(fā)展的大趨勢(shì)，引起了各國(guó)的普遍關(guān)注。數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)的一個(gè)基本特點(diǎn)就是“3S”技術(shù)被廣泛地運(yùn)用到從戰(zhàn)略構(gòu)思到戰(zhàn)術(shù)安排的各個(gè)環(huán)節(jié)。它往往在一定程度上決定了戰(zhàn)爭(zhēng)的成敗。 “3S”技術(shù)即GPS（全球衛(wèi)星定位與導(dǎo)航）、RS(航空航天遙感)和GIS(地理信息系統(tǒng))作為核心技術(shù).,第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,Page 28,輔助決策 地理信息系統(tǒng)利用擁有的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)一系列決策模型的構(gòu)建和比較分析，為宏觀決策提供依據(jù)。,第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,

9、Page 29,廣泛的 GIS 應(yīng)用,電力,電訊,運(yùn)輸 及物流管理,土地管理,石油, 燃?xì)饧?管道,林業(yè),環(huán)保,商務(wù) 及 行銷,水及 廢物處理,地圖繪制,Page 30,電信公司研究地形，尋找新增手機(jī)信號(hào)塔的站點(diǎn)位置。,第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,Page 31,商家通過(guò)分析附近地區(qū)居民點(diǎn)的密集程度，對(duì)新增零售網(wǎng)點(diǎn)的選址進(jìn)行評(píng)估。,第二節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介,Page 32,第三節(jié) GIS的發(fā)展透視,20世紀(jì)60年代的開(kāi)拓 20世紀(jì)70年代的發(fā)展 20世紀(jì)80年代的突破 20世紀(jì)90年代的社會(huì)化 21世紀(jì)10年代的新發(fā)展,Page 33,第三節(jié) GIS的發(fā)展透視,20世紀(jì)60年代的開(kāi)拓 Roger

10、 F.Tomlinson（加拿大）和Duane F.Marble（美國(guó)）于20世紀(jì)60年代處首次提出“地理信息系統(tǒng)”。 1962年，Tomlinson提出利用數(shù)字計(jì)算機(jī)處理和分析大量的土地利用地圖數(shù)據(jù)，并建議加拿大土地調(diào)查局建立加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS），以實(shí)現(xiàn)專題圖的疊加、面積量算等。到1972年，CGIS全面投入運(yùn)行與使用，成為世界上第一個(gè)運(yùn)行型的地理信息系統(tǒng)。 特點(diǎn)：注重空間數(shù)據(jù)的地學(xué)處理，以專家興趣與大學(xué)研究為主。,Page 34,第三節(jié) GIS的發(fā)展透視,20世紀(jì)70年代的發(fā)展 （1）資源開(kāi)發(fā)利用、環(huán)境保護(hù)成為政府重要關(guān)注問(wèn)題，需要GIS的空間分析技術(shù)、方法；（2）計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅

11、速發(fā)展，如人機(jī)圖形交互技術(shù)、第一套利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的軟件問(wèn)世等；（3）專業(yè)化人才的增加，許多大學(xué)開(kāi)始提供GIS培訓(xùn)；（4）一些商業(yè)性咨詢服務(wù)公司開(kāi)始從事GIS工作，如美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所（ESRI）成立于1969年。 特點(diǎn)：注重空間地理信息的管理，以機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)與政府推動(dòng)為主。,Page 35,第三節(jié) GIS的發(fā)展透視,20世紀(jì)80年代的突破 （1） GIS應(yīng)用領(lǐng)域迅速?gòu)V大；（2）許多國(guó)家指定了有關(guān)GIS的發(fā)展規(guī)劃，建立了一些政府性、學(xué)術(shù)性機(jī)構(gòu)，如中國(guó)于1985年成立了“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，美國(guó)于1987年成立了國(guó)家地理信息與分析中心（NCGIA）；（3）商業(yè)性咨詢公司、軟件制

12、造商大量涌入。 特點(diǎn)：注重空間決策支持分析，商業(yè)化實(shí)用系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。,Page 36,第三節(jié) GIS的發(fā)展透視,20世紀(jì)90年代的社會(huì)化 （1） GIS已經(jīng)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GIS 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；（2）社會(huì)對(duì)GIS認(rèn)識(shí)普遍提高，需求大幅度增加，導(dǎo)致GIS應(yīng)用的擴(kuò)大與深化；（3）國(guó)家級(jí)乃至全球級(jí)GIS成為公眾關(guān)注問(wèn)題。 特點(diǎn)： GIS行業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化，成為現(xiàn)代人類社會(huì)最基本的服務(wù)系統(tǒng)。,Page 37,第三節(jié) GIS的發(fā)展透視,21世紀(jì)10年代的新發(fā)展 新一代GIS的研究與開(kāi)發(fā)； 特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)化多級(jí)客戶-服務(wù)器體系

13、、標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)放式機(jī)制、對(duì)象組件式架構(gòu)、中間件與智能體技術(shù)、提供按需所求的GIS軟件網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)使用申請(qǐng)與應(yīng)用服務(wù)能力。,Page 38,第四節(jié) GIS的相關(guān)學(xué)科,地理學(xué) 地圖學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué) 遙感科學(xué) 測(cè)繪科學(xué),Page 39,第四節(jié) GIS的相關(guān)學(xué)科,地理學(xué) 地理學(xué)是一門研究人類賴以生存的環(huán)境空間的科學(xué)。在地理學(xué)研究中，空間分析的理論與方法具有悠久的傳統(tǒng)歷史，它為GIS提供了有關(guān)空間分析的基本觀點(diǎn)與方法，成為GIS的基礎(chǔ)理論依托。而GIS的發(fā)展也為地理問(wèn)題的研究與解決提供了全新的技術(shù)手段，使地理學(xué)的空間分析與綜合傳統(tǒng)得到充分發(fā)揮。,Page 40,第四節(jié) GIS的相關(guān)學(xué)科,地圖學(xué) 地圖作為記錄地理信

14、息的一種圖形語(yǔ)言形式，最為古老，久負(fù)盛譽(yù)。從歷史發(fā)展看， GIS脫胎于地圖，并成為地圖信息的又一種新的載體形式，它具有存儲(chǔ)、分析、顯示和傳輸?shù)墓δ?，尤其是?jì)算機(jī)制圖為地圖特征的數(shù)字表示、操作和顯示提供了成套方法，為GIS的圖形輸出設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支持；同時(shí)，地圖仍是目前GIS的重要數(shù)據(jù)來(lái)源之一。但二者間有著一定的差別；地圖強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)載體、符號(hào)化與顯示，而GIS則注重于信息分析。同時(shí)，地圖學(xué)理論與方法對(duì)GIS的發(fā)展有重要的影響，并成為GIS發(fā)展的根源之一。,Page 41,第四節(jié) GIS的相關(guān)學(xué)科,計(jì)算機(jī)科學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展對(duì)GIS的發(fā)展有著深刻的影響。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）是現(xiàn)代GIS不

15、可缺少的重要組成部分之一；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）提供了數(shù)據(jù)輸入、顯示與表達(dá)的軟件與方法；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)提供了圖形處理、顯示的軟、硬件以及技術(shù)方法，計(jì)算機(jī)圖形理論是現(xiàn)代GIS的技術(shù)理論之一；人工智能的發(fā)展給GIS的技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)了積極影響，盡管目前GIS還沒(méi)有充分利用已有人工智能的各種技術(shù)，但人工智能為GIS提供了智能化技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與方法；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則為GIS的構(gòu)件化技術(shù)的形成了提供了新的機(jī)遇，為使GIS發(fā)展成為社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分奠定了基礎(chǔ)。,Page 42,第四節(jié) GIS的相關(guān)學(xué)科,遙感科學(xué) 遙感作為空間數(shù)據(jù)采集手段，已成為GIS的主要信息源與數(shù)據(jù)更新途徑。遙感圖像處理系統(tǒng)包含若干

16、復(fù)雜的解析函數(shù)，并有許多方法用于信息的增強(qiáng)與分類，但遙感系統(tǒng)本身的空間分析能力頗為有限，并難與DBMS系統(tǒng)相連。遙感是GIS的主要數(shù)據(jù)源與更新手段，同時(shí)，GIS的應(yīng)用又進(jìn)一步支持了遙感信息的綜合開(kāi)發(fā)與利用。,Page 43,第四節(jié) GIS的相關(guān)學(xué)科,測(cè)繪科學(xué) 大地測(cè)量為GIS提供了精確定位的信息，尤其是全球定位系統(tǒng)（GPS）可快速、廉價(jià)地獲取地表特征的數(shù)字位置信息。航空像片及其精確測(cè)量方法的應(yīng)用使得攝影測(cè)量成為GIS主要的地形數(shù)據(jù)來(lái)源。,Page 44,第五節(jié) 對(duì)GIS的理解歧意,地圖觀點(diǎn) 數(shù)據(jù)庫(kù)觀點(diǎn) 空間分析工具觀點(diǎn),Page 45,第五節(jié) 對(duì)GIS的理解歧意,地圖觀點(diǎn) 強(qiáng)調(diào)GIS作為信息載體與傳播媒介的地圖功能，認(rèn)為GIS是一種地圖數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)；每個(gè)地理數(shù)據(jù)集都可看成是一張地圖，通過(guò)地圖代數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的操作與運(yùn)算，其結(jié)果仍然表現(xiàn)為一張具有新內(nèi)容的地圖。測(cè)繪及各類專題地圖部門非常重視GIS的快速與高質(zhì)量的地圖制作與表達(dá)能力。,Page 46,第五節(jié) 對(duì)GIS的理解歧意,數(shù)據(jù)庫(kù)觀點(diǎn) 此觀點(diǎn)多為具有計(jì)算機(jī)科學(xué)背景的用戶所接納，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在GIS中的重要地位，認(rèn)為一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是任何一個(gè)成