1、地理信息系統(tǒng)（GIS）概述地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第1頁結(jié)構(gòu)組織GIS基本概念GIS發(fā)展及趨勢GIS基本組成GIS軟件功效GIS相關(guān)學科GIS與其它系統(tǒng)區(qū)分地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第2頁GIS基本概念 地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第3頁信息和地理信息 信息定義： 是用文字、數(shù)字、符號、語言、圖象、圖形等介質(zhì)來表示事件、事物或現(xiàn)象等內(nèi)容、數(shù)量和特征，從而向人們（或系統(tǒng)）提供關(guān)于現(xiàn)實世界新事實和知識。信息特征：客觀性適用性可傳輸性共享性信息地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第4頁信息和地理信息 地理信息定義：地理信息是關(guān)于地理實體、現(xiàn)象或關(guān)系本質(zhì)、特征及其運動狀態(tài)、規(guī)律表

2、征和一切有用知識。地理信息特征除了具備信息普通特征外，還有以下特征：空間分布性數(shù)據(jù)量大信息載體多樣性時序性 地理信息地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第5頁柵格數(shù)據(jù)矢量數(shù)據(jù)信息和地理信息 地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第6頁信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng) 信息系統(tǒng)定義： 信息系統(tǒng)是含有采集、管理、分析和表示數(shù)據(jù)能力系統(tǒng)。在計算機時代，信息系統(tǒng)都部分或全部由計算機系統(tǒng)支持，并由硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶四大要素組成。智能化系統(tǒng)還應包含知識。分為事務處理系統(tǒng)和決議支持系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第7頁信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng) 地理信息系統(tǒng)（GIS）定義：是以采集、存放、管理、分析和描述整個或部分地

3、球表面（包含大氣層在內(nèi)）與空間和地理分布相關(guān)數(shù)據(jù)計算機空間信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第8頁GIS對于不一樣部門和不一樣應用目標，其定義也不盡相同。比如，美國學者Parker認為“GIS是一個存貯、分析和顯示空間與非空間數(shù)據(jù)信息技術(shù)”。Goodchild把GIS定義為“采集、存貯、管理、分析和顯示相關(guān)地理現(xiàn)象信息綜合系統(tǒng)”。加拿大Roger Tomlinson認為“GIS是全方位分析和操作地理數(shù)據(jù)數(shù)字系統(tǒng)。”Burrough認為“GIS是屬于從現(xiàn)實世界中采集、存放、提取、轉(zhuǎn)換和顯示空間數(shù)據(jù)一組有力工具”。俄羅斯學者也把GIS定義為“一個處理各種復雜地理相關(guān)問題，以及含有內(nèi)部聯(lián)絡

4、工具集合”。 對地理信息系統(tǒng) 不一樣視點信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng) 地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第9頁地圖使用者：他們需要從地圖上查找感興趣東西。地圖生產(chǎn)者：編輯各種專題或綜合信息地圖。地圖出版者：需要高質(zhì)量地圖輸出產(chǎn)品。地圖分析員：他們需要依據(jù)位置和空間關(guān)系完成份析任務。數(shù)據(jù)錄入人員：完成數(shù)據(jù)編輯。數(shù)據(jù)庫設計者：需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)存放和管理。開發(fā)者：需要實現(xiàn)GIS軟件功效。與地理信息系統(tǒng)相關(guān)角色（人）信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng) 地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第10頁 GIS物理外殼是計算機化技術(shù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)又由若干個相互關(guān)聯(lián)子系統(tǒng)組成，如數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和分析子系統(tǒng)、可視

5、化表示與輸出子系統(tǒng)等。這些子系統(tǒng)組成直接影響著GIS硬件平臺、系統(tǒng)功效和效率、數(shù)據(jù)處理方式和產(chǎn)品輸出類型。地理信息系統(tǒng)特點信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng) 地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第11頁 GIS操作對象是地理實體或空間數(shù)據(jù)。地理實體:指是在人們生存地球表面附近地理圖層(大氣圖、水圖、巖石圖、生物圖)中可相互區(qū)分事物和現(xiàn)象，即地理空間中事物和現(xiàn)象。空間數(shù)據(jù):即以點、線、面方式編碼并以(X、Y)坐標串儲存管理離散型空間數(shù)據(jù)，或者以一系列柵格單元表示連續(xù)型空間數(shù)據(jù)。地理實體數(shù)據(jù)最根本特點是每一個數(shù)據(jù)都按統(tǒng)一地理坐標進行編碼，實現(xiàn)對其定位、定性、定量和拓撲關(guān)系描述，即空間特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù)統(tǒng)稱為

6、地理數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)特點信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng) 地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第12頁 GIS技術(shù)優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)綜合、模擬與分析評價能力，能夠得到常規(guī)方法難以得到主要信息。地理空間分析能力主要信息（關(guān)鍵）快速空間定位搜索復雜查詢功效強大圖形創(chuàng)造和可視化表示伎倆地理過程演化模擬空間決議支持功效等。地理信息系統(tǒng)特點信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng) 地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第13頁 GIS與測繪學和地理學親密相關(guān)。 地理學是一門研究人地相互關(guān)系科學，研究各自然界面生物、物理、化學過程，以及探求人類活動與資源環(huán)境間相互協(xié)調(diào)規(guī)律，這為GIS提供了相關(guān)空間分析基本觀點與方法，成為GIS基礎理論依靠。

7、測繪學不但為GIS提供各種不一樣百分比尺和精度定位數(shù)據(jù)，而且其理論和算法可直接用于空間數(shù)據(jù)變換和處理。地理信息系統(tǒng)特點信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng) 地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第14頁地理信息系統(tǒng)按存放數(shù)據(jù)范圍大小，可劃分為全球、區(qū)域和局部三種。地理信息系統(tǒng)按表示空間維數(shù)，分為2維和3維。通常GIS研究地球表層若干要素分布，屬22.5 維GIS，充滿整個三維空間建立GIS，才是真三維GIS。普通也將數(shù)字位置模型（2維）和數(shù)字高程模型（1維）結(jié)合稱為2+1維或2.5 維GIS。按是否直接存放時間尺度，分為靜態(tài)和動態(tài)。假如考慮時間維度，也稱為時態(tài)GIS或動態(tài)GIS。不然為靜態(tài)。按事件處理內(nèi)容和方式

8、，分為事務處理或管理GIS和決議支持GIS。地理信息系統(tǒng)分類 地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第15頁GIS發(fā)展及趨勢 地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第16頁.起步階段（60年代），重視空間數(shù)據(jù)地學處理。1963年，加拿大測量學家R. T. Tomlinson首先提 出GIS這一術(shù)語，建立加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS）；1969年，ESRI （環(huán)境系統(tǒng)研究所）建立；1969年， Integraph企業(yè)建立；發(fā)展階段（70年代），重視空間地理信息管理，受到政府部門、商業(yè)企業(yè)和大學普遍重視。GIS發(fā)展概況地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第17頁推廣應用階段（80年代），重視空間決議支持分析

9、1981年，ESRI ARC/INFO GIS公布； 1985年，GPS成為可運行系統(tǒng)； 1986年，MapInfo建立； 1986年，SPOT衛(wèi)星首次發(fā)射； 1987年，地理信息系統(tǒng)國際雜志出版； 1988年，美國人口調(diào)查局第一次公開公布TIGER； 1988年，GIS World 首次發(fā)行； 1989年，Ingegraph 公布MGE；GIS發(fā)展概況地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第18頁用戶時代（90年代后），重視GIS社會應用與服務，GIS技術(shù)迅猛發(fā)展 控件式GIS成為GISTools發(fā)展方向； WebGIS蓬勃發(fā)展； 三維GIS嶄露頭角；國外主流GIS軟件 ARC/INFO（Arc

10、View、ArcObject、ArcIMS） GENAMAP MGE（Modular GIS Environment）（GeoMedia） MapInfo（Mapinfo Proserver、MapX、MapXtreme、SpatialWare） ERDASGIS發(fā)展概況地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第19頁準備階段（70年代）試驗階段（80年代）全方面發(fā)展階段（90年代）國產(chǎn)主流GIS軟件GeoStar MapGISSuperMap CityStar我國GIS發(fā)展地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第20頁GIS與遙感（RS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）深入結(jié)合，組成日趨完善技術(shù)體系；空間數(shù)據(jù)

11、結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)管理研究愈加深入；GIS應用模型開發(fā)日趨加強；GIS智能化；GIS網(wǎng)絡化；三維GIS研究不停深入；宏觀與微觀應用深入加強，并形成新產(chǎn)業(yè)；GIS發(fā)展趨勢地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第21頁GIS基本組成 地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第22頁單機模式硬件組成 主要由高檔計算機（高檔微機、工作站或小型機）、數(shù)據(jù)輸入設備、數(shù)據(jù)輸出設備和數(shù)據(jù)存放設備組成。 計算機數(shù)字化儀掃描儀手寫筆光 筆輸入設備繪圖儀打印機刻錄機磁盤陣列磁帶機活動硬盤輸出設備存放設備地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第23頁網(wǎng)絡模式GIS硬件組成（多用戶模式） 網(wǎng)絡模式GIS 主要在單機模式基礎上增加網(wǎng)絡設備，如

12、服務器、客戶機、路由器、交換機、集線器、傳輸介質(zhì)等。 地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第24頁GIS軟件組成 主要由系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡軟件等）、數(shù)據(jù)庫軟件（如Oracal、Sybase、SQL Server等）、GIS軟件平臺（如Arc/Info、MapInfo等）、應用軟件（GIS 二次開發(fā)軟件、GIS組件庫等）組成。GIS平臺軟件 數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)軟件GIS應用軟件計算機硬件地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第25頁GIS軟件功效 地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第26頁GIS能夠做什么管理海量數(shù)據(jù)地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第27頁GIS能夠做什么瀏覽查詢地理信息系統(tǒng)GIS

13、的基本概念和理論第28頁GIS能夠做什么路徑分析地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第29頁GIS能夠做什么地圖整飾地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第30頁GIS能夠做什么動態(tài)分段地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第31頁GIS能夠做什么生成數(shù)字地面模型地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第32頁三維地下體分析GIS能夠做什么地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第33頁數(shù)據(jù)存放與管理數(shù)據(jù)輸入與轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析與處理圖形與屬性編輯數(shù)據(jù)輸出與表示用戶接口GIS軟件系統(tǒng)組成地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第34頁各模塊功效（1）數(shù)據(jù)輸入模塊：將系統(tǒng)外部原始數(shù)據(jù)（各種起源、各種形式數(shù)據(jù)）傳輸給系統(tǒng)內(nèi)部，并將

14、這些數(shù)據(jù)從外部格式轉(zhuǎn)換為便于系統(tǒng)處理內(nèi)部格式。主要由手扶跟蹤數(shù)字化矢量跟蹤數(shù)字化、掃描數(shù)字化光柵掃描數(shù)字化、以及鍵盤輸入等方式。地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第35頁各模塊功效（2）圖形與屬性編輯模塊：數(shù)據(jù)輸入完成后，對數(shù)據(jù)分層、分類和編碼、編輯、坐標轉(zhuǎn)換、剪裁、接邊、屬性輸入和屬性聯(lián)接等。（3）數(shù)據(jù)存放與管理模塊：主要將地理要素（通常是點、線、面）位置、空間拓撲關(guān)系和屬性數(shù)據(jù)進行組織和管理。包含對數(shù)據(jù)無縫圖層連接、分區(qū)、建立空間索引、設置數(shù)據(jù)訪問機制等。地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第36頁各模塊功效（4）數(shù)據(jù)分析與處理模塊：主要是對數(shù)據(jù)執(zhí)行空間分析運算和預處理運算。包含查詢和提取等操作、柵格疊加分析和矢量疊加分析、空間聚類、路徑分析、資源分配、地址匹配等基本空間操作功效。（5）數(shù)據(jù)輸出與表示模塊：主要是數(shù)據(jù)專題制圖輸出、統(tǒng)計報表輸出、方案選擇、可視化表示等。（6）用戶接口模塊：主要提供用戶界面、程序接口、數(shù)據(jù)接口和開發(fā)環(huán)境等。地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第37頁 GIS相關(guān)學科 地理信息系統(tǒng)GIS的基本概念和理論第38頁地理學