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資源與環(huán)境科學學院地理信息系統(tǒng)基本原理新GIS原理第1頁GISGeographicalInformationSystem地理信息系統(tǒng)新GIS原理第2頁

第一章緒論第二章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與編碼第三章空間數(shù)據(jù)輸入與處理處理第四章空間數(shù)據(jù)管理第五章空間數(shù)據(jù)質(zhì)量與元數(shù)據(jù)第六章空間分析基本方法第七章數(shù)字地形模型及其應用第八章空間決議支持與教授系統(tǒng)第九章網(wǎng)絡地理信息系統(tǒng)第十章地理信息產(chǎn)品輸出第十一章地理信息系統(tǒng)設計與標準化第十二章3S集成技術與數(shù)字地球新GIS原理第3頁第一章緒論學習目標：·了解GIS相關概念·掌握GIS特點、類型與組成·了解GIS基本功效和用途.了解GIS和相關學科關系·了解GIS發(fā)展概況重點：GIS基本概念、組成及功用新GIS原理第4頁信息革命影響，要求地理學要順應時代要求，跟上時代步伐，地理學要高度當代化。計算機技術、自動化技術等發(fā)展為GIS形成奠定了堅實基礎；地理信息系統(tǒng)脫胎于地圖，它們都是地理信息載體，含有存貯、分析和顯示地理信息功效。計算機制圖技術發(fā)展對GIS產(chǎn)生起了有力促進作用；海量資源信息，客觀上需要GIS為之服務；因為社會進步，人類開始覺悟到對于自然資源利用，不能是簡單掠奪，而應該合理管理利用，而且把開發(fā)和保護相結(jié)合。對自然資源應采取科學管理，進行定量分析和預測，從而為宏觀科學決議提供依據(jù)，這些為GIS產(chǎn)生提供了應用基礎。基于以上社會經(jīng)濟與技術發(fā)展歷史背景和原因，地理信息系統(tǒng)于60年代中期開始形成并逐步發(fā)展起來。第一節(jié)地理信息系統(tǒng)基本概念新GIS原理第5頁一、數(shù)據(jù)與信息

1概念：數(shù)據(jù)是經(jīng)過數(shù)字化或直接統(tǒng)計下能夠被判別符號，是一個未經(jīng)加工原始資料。信息是向人們或機器提供關于現(xiàn)實世界各種事實知識，是數(shù)據(jù)、消息中所包含意義。它不隨載體物理形式改變而改變。新GIS原理第6頁一、數(shù)據(jù)與信息(1)信息客觀性(2)信息適用性(3)信息傳輸性(4)信息共享性2、信息特點新GIS原理第7頁一、數(shù)據(jù)與信息信息與數(shù)據(jù)是不可分離，數(shù)據(jù)是信息表示，信息是數(shù)據(jù)內(nèi)涵。數(shù)據(jù)本身并沒有意義，數(shù)據(jù)只有對實體行為產(chǎn)生影響時才成為信息。3、數(shù)據(jù)與信息關系新GIS原理第8頁地理信息是指表示地理環(huán)境諸要素數(shù)量、質(zhì)量、分布特征及其相互聯(lián)絡和改變規(guī)律數(shù)字、文字、圖象和圖形等總稱。地圖是將地理環(huán)境諸要素按照一定數(shù)學法則，利用符號系統(tǒng)并經(jīng)過制圖綜合縮繪于平面上圖形，以傳遞各種自然和社會現(xiàn)象數(shù)量與質(zhì)量空間分布和聯(lián)絡以及隨時間發(fā)展改變。二、地理信息與地圖1、基本概念新GIS原理第9頁

(1)屬于空間信息(2)含有多維結(jié)構(gòu)特征(3)時序特征十分顯著二、地理信息與地圖2、地理信息特征新GIS原理第10頁（1）.地圖是地理信息載體（2）.地圖是地理信息傳統(tǒng)數(shù)據(jù)源（3）.地圖是GIS查詢與分析結(jié)果表示方法二、地理信息與地圖3、地圖與地理信息關系新GIS原理第11頁

地理系統(tǒng)是一個多層次巨系統(tǒng)，它含有多層次結(jié)構(gòu)和泛目標功效，需要多學科知識結(jié)構(gòu)和各種形式技術體系支持。地理系統(tǒng)是認識地理圈事物、現(xiàn)象和發(fā)生發(fā)展過程，了解物質(zhì)遷移與能量轉(zhuǎn)換內(nèi)外循環(huán)規(guī)律，認識地理規(guī)律、掌握地理信息，以調(diào)控資源與環(huán)境為目標邏輯思維過程。

地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎，在計算機軟硬件支持下，利用系統(tǒng)工程和信息科學理論，科學管理和綜合分析含有空間內(nèi)涵地理數(shù)據(jù)，以提供管理、決議等所需信息技術系統(tǒng)。簡單說，地理信息系統(tǒng)就是綜合處理和分析地理空間數(shù)據(jù)一個技術系統(tǒng)。

地理系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)科學依據(jù)；地理信息系統(tǒng)是研究地理系統(tǒng)科學技術確保。三、地理系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)新GIS原理第12頁公共地理定位基礎；2.含有采集、管理、分析和輸出各種地理空間信息能力3.系統(tǒng)以分析模型驅(qū)動，含有極強空間綜合分析和動態(tài)預測能力，并能產(chǎn)生高層次地理信息；4.以提供地理信息服務為目標，是一個人機交互式空間決議支持系統(tǒng)。

第二節(jié)地理信息系統(tǒng)特征和類型一、地理信息系統(tǒng)特征新GIS原理第13頁專題地理信息系統(tǒng)(ThematicGIS)區(qū)域地理信息系統(tǒng)(RegionalGIS)地理信息系統(tǒng)工具(GISTools)城市信息系統(tǒng)自然資源查詢信息系統(tǒng)規(guī)劃與評定信息系統(tǒng)土地管理信息系統(tǒng)等。按內(nèi)容分類按用途分類二、地理信息系統(tǒng)類型新GIS原理第14頁第三節(jié)地理信息系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)存放信息輸出系統(tǒng)操作系統(tǒng)支持地理分析硬件系統(tǒng)地理數(shù)據(jù)軟件系統(tǒng)輸入設備存放設備輸出設備計算機系統(tǒng)軟件GIS軟件應用分析程序地理數(shù)據(jù)庫用戶新GIS原理第15頁一、GIS硬件系統(tǒng)輸入設備數(shù)字化儀掃描儀鍵盤數(shù)字像機輸出設備

顯示器繪圖機打印機校片紀錄儀計算機主機存放設備光盤讀寫器磁帶機硬盤軟盤新GIS原理第16頁二、GIS軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入和校驗數(shù)據(jù)存放和管理數(shù)據(jù)變換分析數(shù)據(jù)顯示和輸出用戶接口模塊GIS軟件應用分析軟件計算機系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)匯編程序編譯程序服務程序新GIS原理第17頁三、地理數(shù)據(jù)地理數(shù)據(jù)是指以地球表面空間位置為參考，描述自然和社會經(jīng)濟要素數(shù)據(jù)，能夠是圖形、圖像、文字、數(shù)字和表格等。

地理數(shù)據(jù)分類幾何數(shù)據(jù)關系數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)度量關系延伸關系拓撲關系幾何坐標定性定量新GIS原理第18頁四、應用人員（用戶）

GIS應用人員包含系統(tǒng)開發(fā)人員和GIS技術最終用戶，他們業(yè)務素質(zhì)和專業(yè)知識是GIS工程及其應用成敗關鍵。GIS應用人員職責人是GIS中主要組成原因，僅有系統(tǒng)軟件、硬件和數(shù)據(jù)還構(gòu)不成完整地理信息系統(tǒng)，需要人進行系統(tǒng)組織、管理、維護和數(shù)據(jù)更新、應用程序開發(fā)、信息提取、為地理決議提供服務。GIS只是一個技術伎倆和工具，它作用在很大程度上取決于用戶水平、技能和經(jīng)驗。

新GIS原理第19頁一、數(shù)據(jù)采集與輸入

是將系統(tǒng)外部原始數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)內(nèi)部，并將這些數(shù)據(jù)從外部格式轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)便于處理內(nèi)部格式過程。

對各種形式和各種起源信息，輸入方式也有各種。主要有圖形數(shù)據(jù)輸入、柵格數(shù)據(jù)輸入、測量數(shù)據(jù)輸入和屬性數(shù)據(jù)輸入等。將系統(tǒng)外部原始數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)內(nèi)部，并將這些數(shù)據(jù)從外部格式轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)便于處理內(nèi)部格式通常是經(jīng)過數(shù)字化、規(guī)范化和數(shù)據(jù)編碼三個步驟實現(xiàn)。第四節(jié)地理信息系統(tǒng)功效新GIS原理第20頁二、數(shù)據(jù)編輯與更新

數(shù)據(jù)編輯主要包含圖形編輯和屬性編輯。

圖形編輯主要包含圖形修改、增加和刪除、圖形整飾、圖形變換、圖幅拼接、投影變換、誤差校正和建立拓撲關系等。

屬性編輯通常與數(shù)據(jù)庫管理結(jié)合在一起完成，主要包含屬性數(shù)據(jù)修改、刪除和插入等操作。

數(shù)據(jù)更新是以新數(shù)據(jù)項或統(tǒng)計來替換數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫中對應數(shù)據(jù)項或統(tǒng)計，它是經(jīng)過修改、刪除和插入等一系列操作來實現(xiàn)。第四節(jié)地理信息系統(tǒng)功效新GIS原理第21頁三、數(shù)據(jù)存放與管理數(shù)據(jù)存放是將數(shù)據(jù)以某種統(tǒng)計格式存放在計算機內(nèi)部或外部存放介質(zhì)上。其存放方式與數(shù)據(jù)文件組織親密相關。數(shù)據(jù)管理是處理數(shù)據(jù)存取和數(shù)據(jù)運行各種管理控制。空間數(shù)據(jù)管理是GIS數(shù)據(jù)管理關鍵。四、空間查詢與分析

空間查詢與分析是GIS關鍵，是GIS區(qū)分于其它信息系統(tǒng)本質(zhì)特征。主要包含數(shù)據(jù)操作運算、數(shù)據(jù)查詢檢索、數(shù)據(jù)綜合分析。

綜合分析功效能夠提升系統(tǒng)評價、管理和決議能力，分析功效可在系統(tǒng)操作運算功效支持下建立專門分析軟件來實現(xiàn)，主要包含信息量測、屬性分析、統(tǒng)計分析、二維模型分析、三維模型分析和多要素綜合分析等。第四節(jié)地理信息系統(tǒng)功效新GIS原理第22頁五、數(shù)據(jù)顯示與輸出數(shù)據(jù)顯示是指中間處理過程和最終止果屏幕顯示。通慣用人機對話方式選擇顯示對象和形式，對于圖形數(shù)據(jù)可依據(jù)要素信息量和密集程度，選擇放大或縮小顯示。

輸出是將GIS產(chǎn)品經(jīng)過輸出設備（包含顯示器、繪圖機、打印機等）輸出。GIS不但能夠輸出全要素地圖，還能夠依據(jù)用戶需要，分層輸出各種專題地圖、各類統(tǒng)計圖、圖表、數(shù)據(jù)和匯報等。第四節(jié)地理信息系統(tǒng)功效新GIS原理第23頁

第五節(jié)地理信息系統(tǒng)應用一、統(tǒng)計與量算

利用GIS將各種數(shù)據(jù)源信息聚集在一起，經(jīng)過系統(tǒng)統(tǒng)計和疊置分析功效，按各種邊界和屬性條件，提供區(qū)域各種條件組合形式資源統(tǒng)計和進行原始數(shù)據(jù)快速再現(xiàn)。GIS是一個空間信息系統(tǒng)。經(jīng)過GIS相關應用程序，分別能夠在一維、二維和三維空間里實現(xiàn)對各種研究對象長度、面積和體積快速量算，為用戶提供各種有用數(shù)據(jù)。新GIS原理第24頁

第五節(jié)地理信息系統(tǒng)應用二、規(guī)劃與管理

規(guī)劃與管理是GIS應用一個主要方面。區(qū)域規(guī)劃和城市規(guī)劃中包括到很多方面和眾多原因，如人口、交通、經(jīng)濟、文化、教育、金融和基礎設施等多個地理變量和大量數(shù)據(jù)。GIS技術能夠進行多要素分析，它含有為規(guī)劃部門快速提供大量信息能力。新GIS原理第25頁

第五節(jié)地理信息系統(tǒng)應用三、預測與監(jiān)測

在GIS中，預測主要采取統(tǒng)計方法，經(jīng)過分析歷史資料和建立數(shù)學模型，對事物進行定量分析，并對事物未來作出判斷和預測，比如洪水預報模型。監(jiān)測是借助遙感遙測數(shù)據(jù)搜集，利用GIS對環(huán)境污染、森林火災、洪水災情等進行監(jiān)視推測，為環(huán)境治理和救災搶險決議提供及時準確信息。

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第五節(jié)地理信息系統(tǒng)應用四、輔助決議

GIS在其多要素空間數(shù)據(jù)庫支持下，經(jīng)過構(gòu)建一系列決議模型，并對這些決議模型進行比較分析，為各部門決議提供科學依據(jù)，輔助政府部門決議制訂。總之，伴隨社會進步，科技發(fā)展，GIS應用將越來越廣泛，必將產(chǎn)生巨大經(jīng)濟效益和社會效益。

新GIS原理第27頁一、研究內(nèi)容GIS基本理論技術系統(tǒng)應用方法第六節(jié)地理信息系統(tǒng)研究內(nèi)容概念、定義、內(nèi)涵組成、特點、功效和任務理論體系發(fā)展歷史及發(fā)展趨勢新GIS原理第28頁一、研究內(nèi)容GIS基本理論技術系統(tǒng)應用方法第六節(jié)地理信息系統(tǒng)研究內(nèi)容

硬件配置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與表示輸入輸出系統(tǒng)地理數(shù)據(jù)管理用戶界面GIS工具軟件研制新GIS原理第29頁一、研究內(nèi)容GIS基本理論技術系統(tǒng)應用方法第六節(jié)地理信息系統(tǒng)研究內(nèi)容

應用系統(tǒng)設計數(shù)據(jù)采集與校驗專題分析模型3S結(jié)合地學教授系統(tǒng)新GIS原理第30頁考古學人文地理學公共管理社會學流行病學健康護理規(guī)劃森林學土壤科學地貌學環(huán)境科學地質(zhì)學生態(tài)學水文學氣象學公共信息查詢礦產(chǎn)開發(fā)設施維護產(chǎn)業(yè)/商業(yè)市場旅游業(yè)資產(chǎn)管理計算機科學制圖學可視化符號學測量遙感攝影測量法數(shù)學數(shù)據(jù)庫計算機圖形學統(tǒng)計學地理統(tǒng)計學人工智能認知科學社會－經(jīng)濟測量地形測量環(huán)境測量二相關學科樹新GIS原理第31頁1.開拓階段（20世紀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這一術語，并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。

2.鞏固發(fā)展階段（20世紀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。1978年，ERDAS成立。一、國際發(fā)展情況第七節(jié)地理信息系統(tǒng)發(fā)展概況新GIS原理第32頁第七節(jié)地理信息系統(tǒng)發(fā)展概況3.大發(fā)展階段（20世紀80年代）重視空間決議支持分析1981年，ESRIARC/INFOGIS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，GISWorld首次發(fā)行；1989年，Ingegraph公布MGE；新GIS原理第33頁第七節(jié)地理信息系統(tǒng)發(fā)展概況4.應用普及階段（20世紀90年代）,重視GIS社會應用與服務，GIS技術迅猛發(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