第一講什么是地理信息系統地理信息系統

GeographicalInformationSystem2/2/20234主要內容GIS的概念框架

GIS的定義、理解和框架體系結構

GIS的基本內容

GIS技術涉及的基本內容

GIS的組成硬件、軟件、空間數據、管理人員

GIS的功能基本要求、具體功能

GIS與相關學科

GIS的學科樹

GIS的特性

GIS與相關系統區別和聯系數據和信息數據:指某一目標定性、定量描述的原始資料，包括數字、文字、符號、圖形、圖像以及它們能轉換成的數據等形式。

原始事實如：員工姓名，數據可以有數值、圖形、聲音、視覺數據等信息:是向人們或機器提供關于現實世界新的事實的知識，是數據、消息中所包含的意義，它不隨載體物理設備形式的改變而改變。

以一定規則組織在一起的事實的集合。信息和數據的關系信息=數據+說明數據是信息的載體。信息系統信息系統是具有數據采集、管理、分析和表達數據能力的系統，它能夠為單一的或有組織的決策過程提供有用的信息。一個基于計算機的信息系統包括計算機硬件、軟件、數據和用戶四大要素。關于地理信息地理：泛指地球表面各種自然現象和人文現象，以及它們之間的相互關系和區域分異。地理信息：指人對地理現象的感知，其內容包括地理系統諸要素的分布特征、數量、質量、相互聯系和變化規律等。地理信息的特征：空間定位特征、多維結構特征、動態特征地理信息的特征空間性專題性（屬性）動態性（時間性）信息與坐標位置聯系在一起，使信息具有空間維（二維、三維）隨時間而動態變化（時間維）地理信息具有專題屬性（屬性維）分布性

地理信息分布在不同區域具有分布性（網絡）地理信息的載體－－地圖地圖研究的對象：

地理環境諸要素地圖表現的內容：

各種地理要素的數、質量特征及其時空關系。地圖是地理學的第二語言

它是地理研究中必不可少的工具，也是地理研究成果的最好表達方式。地理信息的載體－－地圖著名的地理學家陳述彭先生說：地理信息系統事實上就是地圖的一個延續，就是用地理信息系統擴展地圖工作的內容。關于地理信息系統GIS的定義、特點

地理信息系統就是具有采集、存儲、查詢、分析、顯示和輸出地理數據的功能，為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統。

地理信息系統是一種以地理坐標為骨干的信息系統。空間信息系統2/2/202313關于地理信息系統GIS是由計算機硬件、軟件和不同方法組成的系統，該系統設計用來支持空間數據采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規劃和管理問題。—

美國聯邦數字地圖協調委員會（FICCDC）2/2/202314關于地理信息系統

我滿眼都是地理信息系統。—

南京師范大學閭國年教授2/2/202315GIS的定義框架用戶界面系統和數據庫管理產品生成產品輸出空間數據處理空間數據分析數據輸入數據庫建立2/2/202316對GIS的理解GIS的物理外殼是計算機化的技術系統GIS的操作對象是空間數據GIS的技術優勢在于它的空間分析能力GIS與地理學、測繪學聯系緊密2/2/202317對GIS的理解GeographicalInformationSystemScienceStudyService2/2/202318GIS在信息系統中的地位與分類信息系統非空間信息系統專題地理信息系統地理信息系統非地理信息系統管理信息系統綜合地理信息系統CAD/CAM空間信息系統地籍GIS交通GIS資源與環境GIS規劃與管理GIS數據模型矢量GIS柵格GIS矢-柵GIS研究范圍全球GIS區域GIS研究內容2/2/202319GIS基本內容美國地理信息與分析中心GIS教學大綱一、概論引言、硬/軟件、柵格GIS、數據獲取、空間數據性質、空間現象及關系、GIS功能、柵格/矢量數據模型對比與相關問題二、GIS技術問題坐標系統與地理編碼、矢量數據結構與算法、柵格數據存儲、關于地表的數據結構及其算法、客體與時間、數據庫、誤差模擬與不確定性、可視化技術三、GIS應用

GIS應用領域、決策支持、系統規劃、系統實現、GIS發展趨勢2/2/202320GIS基本內容（續）UnwinGIS教學大綱一、概論

GIS定義與歷史、作為商品的數據與信息、GIS應用潛力二、GIS制圖與空間分析空間數據類型、地理參考、地圖投影、坐標變換、空間基本概念、點線面的基本操作三、計算機環境下的實現不同層次信息的數字表達、數據模型、誤差、矢量/柵格討論、計算機技術進展四、GIS操作硬件、數據存儲媒介、處理器與處理環境、顯示、生產系統舉例五、GIS應用應用領域、全球尺度應用、GIS決策、項目管理、價格效益分析六、機構問題數據使用權、質量保證與標準、法律意義、GIS管理、GIS教育與培訓2/2/202321GIS組成：概論

系統軟件

系統硬件空間數據GIS用戶2/2/202322GIS組成：硬件基本配置輸入設備專用設備常規設備GPS全數字攝影測量工作站解析和數字攝影測量儀器遙感與遙感圖象處理系統全站儀掃描儀數字化儀鍵盤、鼠標處理設備工作站服務器硬盤陣列存儲設備活動硬盤光盤機磁帶機輸出設備繪圖儀終端打印機2/2/202323GIS組成：硬件配置模式（1）單機模式：由基本外設、處理設備和輸出設備構成適用于小型GIS建設數據傳輸與資源共享不方便2/2/202324GIS組成：硬件配置模式（2）局域網模式：部門或單位內部GIS建設專線連接資源共享較方便輸出用戶組1輸入……GIS中央數據庫與網管Intranet用戶組n2/2/202325GIS組成：硬件配置模式（3）廣域網模式：用戶分布地域廣泛，不適合專線連接公共通訊連接資源共享方便局部范圍為局域網，通過若干通道與廣域網連接輸入GIS中央數據庫（服務器）圖象處理系統局域網用戶組輸出多媒體系統用戶用戶主干網Internet2/2/202326GIS組成：軟件操作系統（系統調用、設備運行、網絡等）系統庫（編程語言、數學庫等）標準軟件（圖形、數據庫等）GIS基本功能軟件GIS應用軟件用戶界面GIS軟件基礎軟件系統軟件GIS2/2/202327GIS組成：GIS軟件空間數據輸入與轉換空間數據庫管理系統圖形與屬性數據編輯制圖與輸出空間查詢與分析GIS2/2/202328GIS組成：空間數據柵格結構矢量結構GIS的操作對象為空間數據空間數據特征：幾何、屬性、時間數據；空間數據組織：矢量結構、柵格結構；空間數據管理：幾何數據：文件屬性數據：關系數據庫2/2/202329GIS組成：管理人員GIS咨詢管理信息管理數據整理2/2/202330GIS功能：基本功能位置（Locations）條件（Conditions）趨勢（Trends）模式（Patterns）模型（Models）GIS的功能需求—位置某個特定位置有什么？幾何查屬性例：國家屬性查詢GIS的功能需求—條件滿足給定條件的地理對象分布屬性查位置例：客戶分布GIS的功能需求—趨勢地理對象隨時間的變化例：人口變化趨勢GIS的功能需求—模式空間對象的分布模式問題揭示空間對象的空間關系例：商業服務競爭GIS的功能需求—模擬解決問題方案基于模型的例：公園選址GIS功能實現2/2/202337GIS功能實現文件圖表數據獲取

原始數據存儲檢索空間查詢空間分析數據編輯投影變換數據輸出

制圖、表格

交互展示

結構化數據空間數據庫2/2/202338空間數據獲取2/2/202339數據編輯與處理數據獲取數據入庫目的：保證數據在入庫時在內容上的完整性，邏輯上的一致性。方法：數據編輯與處理、錯誤修正：數據格式轉化：矢量、柵格轉化，不同數據格式轉化；數據比例轉化：平移、旋轉、比例、糾正投影變換：投影方式數據概化：平滑、特征集結數據重構：幾何形態變換（拼接、截取、壓縮、結構）地理編碼：拓撲結構2/2/202340數據組織與管理

數據的集成過程幾何數據與屬性數據組織

數據結構矢量結構、柵格結構、柵格/矢量結構決定著GIS的數據分析能力、效率和精度數據管理層次模型、網絡模型、關系模型、混合管理模式2/2/202341檢索與分析空間檢索空間分析空間分析地形分析網絡分析緩沖區分析幾何量測地圖分析疊置分析統計分析決策分析位置查詢屬性查詢拓撲查詢空間查詢2/2/202342數據輸出

數據交換統計表格制圖：專題地圖、影象地圖、統計地圖、地形圖2/2/202343用戶界面2/2/202344二次開發GIS的空間分析技術與手段是有限的，而實際應用模型是無可枚舉的，任何GIS都應提供二次開發工具。定制菜單、程序與可視化界面等GIS二次開發環境：專用工具：如Arc/Info的AML語言；通用語言：如VC++、VB、Delphi等組件開發：如MapInfo的MapX；2/2/202345GIS與相關學科地理學遙感制圖學CAD與計算機圖形學測量與攝影測量GIS2/2/202346GIS特征GIS與CAD、CAMGIS與管理信息系統（MIS）GIS與遙感信息處理系統（RS）GIS與機助制圖、地圖數據庫

坐標參考系統處理圖形、非圖形數據；對空間對象的空間相關關系建立和處理

CAD不能建立地理坐標統和完成地理坐標變換；

CAD處理多為規則圖形，而GIS為非幾何圖形；

CAD圖形功能強而屬性處理能力若，而GIS圖形與屬性的操作比較頻繁，且專業化特征比較強；

GIS的數據量比CAD大得多，數據結構、數據類型復雜，數據之間聯系緊密；

CAD不具備地理意義上的查詢和分析能力；

對屬性數據進行管理和處理對圖形數據進行存儲

GIS對圖形和屬性數據共同管理、分析和應用；

MIS一般只處理屬性數據，對圖形數據以文件形式進行管理，圖形要素不能分解、查詢，圖形與數據之間沒有聯系；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的主要技術基礎強調空間數據的處理、顯示與表達空間分析能力

GIS包含數字制圖系統的全部功能地圖數據庫若空間分析能力較強，可升格為GIS，而GIS若空間分析能力較弱，則退化為地圖數據庫遙感數據是GIS的重要信息源。經過遙感信息系統處理的遙感信息，或進入GIS系統作為制圖的背靜圖象，或是與經過分類的信息協同GIS與遙感的集成分析。遙感圖象信息處理系統是專門用于對遙感數據進行處理的軟件，主要強調對遙感數據的幾何處理、灰度處理和專題信息提取，具有較強的制圖功能，可設計豐富的符號和注記，雖有空間疊置分析空能，但由于缺少實體空間關系的描述，難以進行空間實體的空間關系查詢、屬性查詢及網絡分析等。面向位置的特征遙感圖象處理系統不能看作是GIS。2/2/202347GIS軟件類型專業GIS（ProfessionalGIS）桌面GIS（DesktopGIS）手持GIS（Hand-HeldGIS）組件GIS（ComponentGIS）GISViewer網絡GIS（InternetGIS）其它（基于CAD的GIS）2/2/202348主要GIS軟件AutodeskESRIMapInfoIntergraphGESmallworldInternetViewerDBserverProfessionalDesktopComponentHand-heldMapGuidArcIMSGeoMediaWebMapMapXtremeMapXSiteSmallworldInternetAppServerAutoCADLTArcExplorerGeoMediaViewerProViewerMapObjectsGeoMediaMapX，MapJSmallworldOnsITEArcPadMapXtendScoutArcViewGeoMediaMapInfoProSpatialIntelligenceAutocadArcInfoGeoMediaProMapInfo