p01第一章地理信息系統(tǒng)概論課件

地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論1地理信息系統(tǒng)的重要性GIS架起了地理學(xué)和現(xiàn)代信息科學(xué)之間的橋梁，是地理學(xué)定量化、空間化，由傳統(tǒng)走向現(xiàn)代的必要技術(shù)手段；它可以在空間尺度上，綜合處理各類地理信息，這對于彌合區(qū)域與系統(tǒng)、人文與自然之間的分裂狀態(tài)將起到很大作用;GIS具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，資源、環(huán)境、土地，農(nóng)業(yè)、城市管理和規(guī)劃等部門都需要GIS技術(shù)。是解決解決資源、環(huán)境和人口等問題的重要工具；地理信息系統(tǒng)的重要性GIS架起了地理學(xué)和現(xiàn)代信息科學(xué)之間的橋2地理信息系統(tǒng)的重要性（續(xù)）GIS是現(xiàn)代信息科學(xué)的重要研究領(lǐng)域，已經(jīng)形成和正在形成一個新的信息技術(shù)領(lǐng)域，據(jù)統(tǒng)計，80％以上的信息都和地理相關(guān)，需要GIS技術(shù)來處理；正在興起的地球信息科學(xué)和席卷全球的數(shù)字地球浪潮主要以GIS為技術(shù)依托。大規(guī)模交易處理地理信息系統(tǒng)的重要性（續(xù)）GIS是現(xiàn)代信息科學(xué)的重要研究領(lǐng)域3教材和參考資料黃杏元等，地理信息系統(tǒng)概論（面向21世紀(jì)教材）鄔倫，地理信息系統(tǒng)－－原理、方法和應(yīng)用（科學(xué)出版社）龔健雅，地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ).北京：科學(xué)出版社，2001郭達志等，地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)與應(yīng)用.北京：煤炭工業(yè)出版社，1997教材和參考資料黃杏元等，地理信息系統(tǒng)概論（面向21世紀(jì)教材）4參考網(wǎng)址/Gistutor（其中包含美國NCGIA的GIS核心課程）參考網(wǎng)址/Gistuto5本課程旨在使學(xué)生掌握地理信息系統(tǒng)的基本原理、技術(shù)方法和實際應(yīng)用，了解其主要應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展方向，并為從事GIS的地理學(xué)應(yīng)用和應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。具體要求如下：了解地理信息系統(tǒng)的基本原理，包括空間數(shù)據(jù)的語義學(xué)基礎(chǔ)、GIS的科學(xué)定義、空間關(guān)系和空間對象的表達、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和類型、空間分析原理和地學(xué)模型方法等；掌握地理信息系統(tǒng)的基本技術(shù)和方法，具有應(yīng)用ArcInfo、SuperMap軟件從事空間數(shù)據(jù)的采集、存儲與管理、處理、分析和圖形創(chuàng)造的基本技能；初步具有應(yīng)用GIS技術(shù)開展地學(xué)研究的能力，包括地學(xué)應(yīng)用模型的構(gòu)建，應(yīng)用型GIS的設(shè)計，主要GIS軟件系統(tǒng)的使用和評價等。基本要求本課程旨在使學(xué)生掌握地理信息系統(tǒng)的基本原理、技術(shù)方法和實際應(yīng)6第一章 緒論第一節(jié)

地理信息系統(tǒng)的概念第二節(jié)

GIS的構(gòu)成第三節(jié)

GIS的功能第四節(jié)

GIS的歷史發(fā)展趨勢第五節(jié)

GIS的主要應(yīng)用領(lǐng)域

第六節(jié)GIS的效益評估方法第一章 緒論第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的概念7第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)概念一、數(shù)據(jù)、信息、系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、地理信息二、地理信息系統(tǒng)的定義

三、地理信息系統(tǒng)的特征

四、地理信息系統(tǒng)的分類 五、GIS和其它相關(guān)學(xué)科的關(guān)系 第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)概念一、數(shù)據(jù)、信息、系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、地理8一、數(shù)據(jù)、信息、系統(tǒng)、

信息系統(tǒng)、地理信息1.

數(shù)據(jù)（Data）是指對某一目標(biāo)定性、定量描述的原始資料，包括數(shù)值、字符、圖像、圖形、聲音、視頻等。在計算機中數(shù)據(jù)按符號進行存儲和處理。一、數(shù)據(jù)、信息、系統(tǒng)、

信息系統(tǒng)、地理信息1.

數(shù)據(jù)（Da92.信息（Information）狹義信息論的定義：兩次不定性之差，即指人們獲得信息前后對事物認(rèn)識的差別。廣義信息論的定義：指主體（人、生物、機器）與客體（環(huán)境、其他人、生物或機器）之間相互聯(lián)系的一種形式，是主體和客體之間的一切有用的消息或知識，是表征事物性質(zhì)、特征和狀態(tài)的一種普遍形式。信息和數(shù)據(jù)不可分離，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，而數(shù)據(jù)是信息的表達方式。數(shù)據(jù)是客觀對象的表示，數(shù)據(jù)在得到解釋之后，才能變成信息。2.信息（Information）狹義信息論的定義：兩次不103.系統(tǒng)(System)相互聯(lián)系的若干要素所構(gòu)成的、具有特定功能的整體。系統(tǒng)僅指計算機信息系統(tǒng)，而且還包括其他系統(tǒng)，比如一個學(xué)校就是一個系統(tǒng)，還有生態(tài)系統(tǒng)，地理系統(tǒng)等等3.系統(tǒng)(System)相互聯(lián)系的若干要素所構(gòu)成的、具有特114.

信息系統(tǒng)(InformationSystem)信息系統(tǒng)指具有處理、管理和分析數(shù)據(jù)能力，能夠為決策提供有用信息的系統(tǒng)；信息系統(tǒng)不一定是計算機信息系統(tǒng)；計算機信息系統(tǒng)，是為實現(xiàn)某種特定功能，由必要的人、計算機、數(shù)據(jù)、方法或程序按一定關(guān)系聯(lián)系起來進行工作的集合體，要素之間的關(guān)系通過信息流實現(xiàn)。4.

信息系統(tǒng)(InformationSystem)信息125.地理信息(GeographicalInformation)表征地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、狀態(tài)、分布特征、相互關(guān)系和變化規(guī)律的各類信息，其基本特征是具有空間定位信息；地理信息又叫空間信息(SpatialInformation)。但空間信息和不注重信息的地理意義。5.地理信息(GeographicalInformati13地理信息的特點地理信息屬于空間定位信息，也就是說，地理信息包含著位置信息，地理信息可以在地圖上表示出來，是可地圖化的。位置信息不但具有二維空間位置的特征，還具有第三維特征。位置信息的具有精度特征，這種精度取決于輸入地圖的比例尺。專題特征，地理信息具有屬性信息，這種屬性信息在地理信息系統(tǒng)中以分層的方式表示出來，不同的專題信息往往具有不同的量度方式。多時序特征：地理要素隨時間而變化，因此作為表示地理要素特征的地理信息也具有時序特征。地理信息的特點地理信息屬于空間定位信息，也就是說，地理信息包14地理信息的特點（空間＋屬性）空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的綜合體GIS是GISNameAddressTownSt.Zip空間和屬性都隨時間而變化地理信息的特點（空間＋屬性）空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)15二、GIS的定義GIS：GeographicalInformationSystemESRI的定義：地理信息系統(tǒng)是計算機硬件、軟件、地理數(shù)據(jù)和人的有機組合，用來有效地獲取、存儲、更新、處理、分析和顯示所有與地理（空間）有關(guān)的各類信息。二、GIS的定義GIS：GeographicalInfo16黃興元的定義地理信息系統(tǒng)既是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用工程技術(shù)，又是跨越地球科學(xué)、信息科學(xué)和空間科學(xué)的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科。其技術(shù)系統(tǒng)由計算機硬件、軟件和相關(guān)的方法過程所組成，用以支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理（地理空間相關(guān)）問題。黃興元的定義地理信息系統(tǒng)既是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用工程技術(shù)17張超的定義以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計算機軟、硬件的支持下，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、管理、分析、模擬和顯示；并采用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策而建立起來的計算機技術(shù)系統(tǒng)。張超的定義以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計算機軟、硬件的支持下，18定義的比較ESRI：側(cè)重于GIS的組成和具體技術(shù)黃興元；側(cè)重GIS的學(xué)科基礎(chǔ)和實際應(yīng)用張超：提出了空間數(shù)據(jù)庫的概論，也提出了地理信息模型，即地理空間模擬的思想；定義的比較ESRI：側(cè)重于GIS的組成和具體技術(shù)19三、地理信息系統(tǒng)的特征地理信息系統(tǒng)是傳統(tǒng)科學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的邊緣學(xué)科，因此它明顯的體現(xiàn)出多學(xué)科交叉的特征，這些交叉學(xué)科的基礎(chǔ)理論同樣構(gòu)成地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論體系；地理信息系統(tǒng)通常是指計算機化的信息系統(tǒng)，需要得到計算機硬件和軟件系統(tǒng)的支持。地理信息系統(tǒng)中，信息的流動及信息流動的結(jié)果，完全由計算機程序的運行和數(shù)據(jù)的交換來仿真；三、地理信息系統(tǒng)的特征地理信息系統(tǒng)是傳統(tǒng)科學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合20三、地理信息系統(tǒng)的特征（續(xù)）處理的對象為地理空間信息。地理信息系統(tǒng)用于處理地球表層這一特定空間內(nèi)各種地理現(xiàn)象的信息。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)組織均以地理坐標(biāo)為參照系，地理信息系統(tǒng)中還必須考慮各地理要素的空間關(guān)系；地理信息系的核心組成是地理數(shù)據(jù)庫，包括屬性數(shù)據(jù)庫，圖形數(shù)據(jù)庫和遙感影像數(shù)據(jù)庫，地理信息系統(tǒng)提供在統(tǒng)一的平臺綜合處理處理這些信息的能力，這是地理信息系統(tǒng)不同于其他信息系統(tǒng)的重要一點。三、地理信息系統(tǒng)的特征（續(xù)）處理的對象為地理空間信息。地理信21三、地理信息系統(tǒng)的特征（續(xù)）地理信息系統(tǒng)具體有強大的制圖功能，完全可以代檢查傳統(tǒng)制圖和一般意義上的機助制圖技術(shù)，地理信息系統(tǒng)可以根據(jù)實際需要設(shè)計生產(chǎn)產(chǎn)各種地圖、圖表、文字等信息；地理信息系統(tǒng)必須具有空間分析功能，正是空間分析功能，是地理信息系統(tǒng)區(qū)別于機助制圖系統(tǒng)，也正是空間分析功能賦予地理信息系統(tǒng)以強大的生命力；三、地理信息系統(tǒng)的特征（續(xù)）地理信息系統(tǒng)具體有強大的制圖功能22三、地理信息系統(tǒng)的特征（續(xù)）空間模擬：地理信息系統(tǒng)是整個地球或部分區(qū)域的資源、環(huán)境在計算機中的縮影。地理信息系統(tǒng)可以依據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用模型，快速模擬自然過程的演變和過程，取得地理預(yù)測和實驗的結(jié)果；通過GIS選擇優(yōu)化方案，避免不合理的決策，解決與資源、環(huán)境、社會、經(jīng)濟和人口有關(guān)的實際應(yīng)用課題，構(gòu)成決策支持系統(tǒng)。三、地理信息系統(tǒng)的特征（續(xù)）空間模擬：地理信息系統(tǒng)是整個地球23四、地理信息系統(tǒng)的分類1.按所選數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分類Little(1978)、Tomlinson(1982)、Wiber(1979)按系統(tǒng)所選數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型將地理信息系統(tǒng)分為：l

多邊形，即矢量性地理信息系統(tǒng)l

格網(wǎng)，即柵格性地理信息系統(tǒng)l

兼有矢量性功能又有柵格性功能。四、地理信息系統(tǒng)的分類1.按所選數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分類24矢量圖柵格圖矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)比較圖示矢量圖柵格圖矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)25ZipCodeCentroid9410294103點線面集合矢量數(shù)據(jù)ZipCode9410294103點矢量數(shù)據(jù)262.

按照用途分類自然資源地理信息系統(tǒng)、城市地理信息系統(tǒng)、土地管理地理信息系統(tǒng)、經(jīng)濟區(qū)劃地理信息系統(tǒng)等等，亦即專題性地理信息系統(tǒng)。2.

按照用途分類自然資源地理信息系統(tǒng)、城市地理信息系統(tǒng)、273.

常用分類方法綜合性地理信息系統(tǒng)：指按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)存儲和處理國家范圍內(nèi)的各種自然和社會經(jīng)濟要素，以提供全國性的咨詢服務(wù)。如我國自然環(huán)境綜合信息系統(tǒng)等。區(qū)域性地理信息系統(tǒng)：它以某個地區(qū)，包括自然區(qū)、行政區(qū)和任意區(qū)，作為研究范圍，圍繞某個專題而設(shè)計的地理信息系統(tǒng)。主要為區(qū)域研究、管理和規(guī)劃提供服務(wù)。如城市建設(shè)與規(guī)劃地理信息系統(tǒng)。專題性地理信息系統(tǒng)：指以某一專業(yè)、任務(wù)和現(xiàn)象為研究內(nèi)容而設(shè)計的系統(tǒng)，如美國地震數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、森林管理信息系統(tǒng)。3.

常用分類方法綜合性地理信息系統(tǒng)：指按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)存儲28五、GIS和其他學(xué)科的關(guān)系地理學(xué)GIS遙感技術(shù)攝影測量學(xué)數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)地圖學(xué)計算機科學(xué)專家系統(tǒng)計算機圖形學(xué)計算機輔助設(shè)計數(shù)據(jù)庫技術(shù)軟件工程地理信息系統(tǒng)實質(zhì)是一種現(xiàn)代技術(shù)和傳統(tǒng)學(xué)科的綜合，是跨越地球科學(xué)、信息科學(xué)和空間科學(xué)的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科，其涉及的領(lǐng)域包括：五、GIS和其他學(xué)科的關(guān)系地理學(xué)GIS遙感技術(shù)攝影測量學(xué)數(shù)學(xué)29五、GIS和其他學(xué)科的關(guān)系（續(xù)）地理學(xué)：研究地理現(xiàn)象的空間分布和空間關(guān)系的傳統(tǒng)學(xué)科；地圖學(xué)：研究空間信息的顯示和輸出，地圖是目前GIS最主要的信息源，數(shù)字制圖實質(zhì)是GIS的前身；遙感：遙感是GIS的主要數(shù)據(jù)源，圖像處理的方法大多被GIS的空間分析方法所采用；測量學(xué)：獲取空間數(shù)據(jù)的必要條件。同時也奠定了GIS空間數(shù)據(jù)模型的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；五、GIS和其他學(xué)科的關(guān)系（續(xù)）地理學(xué)：研究地理現(xiàn)象的空間分30五、GIS和其他學(xué)科的關(guān)系（續(xù)）數(shù)學(xué)：主要有幾何學(xué)和圖論等；統(tǒng)計學(xué)：統(tǒng)計方法是GIS空間分析的基本方法，統(tǒng)計檢驗也利于GIS空間數(shù)據(jù)不確定性和誤差檢驗；計算機科學(xué)：包括CAD、DBMS、計算機圖形學(xué)、軟件工程、專家系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)等；其它相關(guān)應(yīng)用學(xué)科：如城市規(guī)劃，土地管理等。五、GIS和其他學(xué)科的關(guān)系（續(xù)）數(shù)學(xué)：主要有幾何學(xué)和圖論等；311.

遙感、全球定位系統(tǒng)與GIS的關(guān)系遙感：地理信息的獲取手段、是地理信息系統(tǒng)的重要信息源，有利于數(shù)據(jù)的快速更新，但是，遙感圖像分類中地理信息的參與可以提高分類精度。GPS：地理定位和信息采集，實時GIS的基本工具1.

遙感、全球定位系統(tǒng)與GIS的關(guān)系遙感：地理信息的獲取手322.GIS和自動制圖系統(tǒng)的關(guān)系在自動制圖系統(tǒng)(Cartography)中，地理要素的空間信息以數(shù)字化的形式存在，通過制圖要素的選擇、分類、簡化和指定符號來實現(xiàn)快速繪制地圖。但是自動制圖系統(tǒng)不能管理作為地理信息重要內(nèi)容的屬性信息。不能進行地理現(xiàn)象的空間分析。其所具有的制圖功能，通過GIS軟件完全可以實現(xiàn)。但從GIS的發(fā)展來看，GIS是在自動制圖系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。因此它們之間存在著千絲萬屢的聯(lián)系。2.GIS和自動制圖系統(tǒng)的關(guān)系在自動制圖系統(tǒng)(Cartog33

3.GIS和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，地理信息系統(tǒng)的處理對象保存在地理數(shù)據(jù)庫中，目前的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已經(jīng)演化為空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，既能處理普通的屬性信息，又能管理空間位置信息，甚至具有智能化特征。但數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)大多不具備地圖顯示的功能，更不能進行針對位置信息的空間分析。

3.GIS和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS34第二節(jié) GIS的構(gòu)成一、硬件環(huán)境二、軟件系統(tǒng)三、空間數(shù)據(jù)四、應(yīng)用模型五、人員和用戶界面

硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)應(yīng)用模型GIS用戶GUI空間數(shù)據(jù)DBMS第二節(jié) GIS的構(gòu)成一、硬件環(huán)境硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)應(yīng)用模型GI35一、硬件環(huán)境1.

計算機服務(wù)器、小型機、圖形工作站、微機等。用于輸入、數(shù)據(jù)采集、建庫、數(shù)據(jù)管理、查詢、空間分析、決策支持、上網(wǎng)、制作專題圖2.

數(shù)據(jù)輸入設(shè)備鍵盤、數(shù)字化儀（幅面、分辨率、數(shù)據(jù)格式）、掃描儀（分類：黑白與彩色、平板式與滾筒式，分辨率、數(shù)據(jù)格式）、解析和數(shù)字?jǐn)z影測量儀、GPS接收儀一、硬件環(huán)境1.

計算機36一、硬件環(huán)境（續(xù)）3.

數(shù)據(jù)存儲設(shè)備磁盤DISK（軟磁盤、硬磁盤）、磁帶Tape、光盤4.

數(shù)據(jù)輸出設(shè)備圖形圖像顯示系統(tǒng)、硬拷貝輸出設(shè)備（打印機、繪圖機）5.

交互設(shè)備鼠標(biāo)器、跟蹤球與游戲桿、VR設(shè)備、觸摸屏一、硬件環(huán)境（續(xù)）3.

數(shù)據(jù)存儲設(shè)備37GIS的主要應(yīng)用程序及與硬件的關(guān)系輸入、數(shù)據(jù)采集（數(shù)字化儀、掃描儀）建庫、數(shù)據(jù)管理（服務(wù)器、工作站）查詢、空間分析（服務(wù)器、工作站）決策支持、上網(wǎng)（服務(wù)器、工作站）制作專題圖（服務(wù)器、工作站）輸出（繪圖儀）GIS的主要應(yīng)用程序及與硬件的關(guān)系輸入、數(shù)據(jù)采集（數(shù)字化儀、38二、軟件系統(tǒng)1.

操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的功能：硬件資源的管理、承擔(dān)硬件與軟件交互和用戶接口等功能。正如所有應(yīng)用軟件必須運行在某個操作系統(tǒng)之上一樣，不同的GIS軟件也必須運行在某種操作系統(tǒng)之上：GIS運行主要操作系統(tǒng)MSDOS、Windows95/98、WindowsNT/2000、OS/2、MacSystem、UNIX二、軟件系統(tǒng)1.

操作系統(tǒng)392.

GIS軟件工具包GIS軟件需要考慮的功能基本功能支持的數(shù)據(jù)類型對網(wǎng)絡(luò)的支持用戶界面命令行接口(Commandline)文本菜單(Textmenu)圖形用戶界面(GraphicalUserInterface，GUI)網(wǎng)絡(luò)用戶界面(NetworkUserInterface，NUI)空間分析分析功能的強弱2.

GIS軟件工具包GIS軟件需要考慮的功能40二、軟件系統(tǒng)（常見軟件介紹）ARCGIS：ARCGIS是美國環(huán)境系統(tǒng)研究所（EnvironmentalSystemResearchInstitute,Co.，簡稱ESRI），已連續(xù)數(shù)年穩(wěn)居GIS市場占有率的第一位。在軟件中提出的概念、思想已深刻影響著其它GIS類型后繼軟件的開發(fā)。ArcViewGIS：

ESRI桌面型GISGENAMAP：AustraliaGenesysIncMicroStation/MGE：IntergraphInc.RIS(RationalInterfaceSystem)二、軟件系統(tǒng)（常見軟件介紹）ARCGIS：ARCGIS是美國41二、軟件系統(tǒng)（常見軟件介紹續(xù)）GeoMedia：多用于市政和城市規(guī)劃部門MAPINFO：MAPINFOInc.桌面型GIS,由于其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，基本不具備空間分析功能。但由于造價低，在國內(nèi)市場占有率較高。IDRISI：美國Clerk大學(xué)GEOSTAR：武漢測繪大學(xué)GIS研究中心MAPGIS：中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）信息工程學(xué)院

SuperMap：科學(xué)院超圖公司二、軟件系統(tǒng)（常見軟件介紹續(xù)）GeoMedia：多用于市政和42不同軟件公司的市場份額不同軟件公司的市場份額43三、空間數(shù)據(jù)——空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)(SpatialData)是GIS的基礎(chǔ)和核心，是GIS的各項功能賴以實現(xiàn)的基礎(chǔ)，也是占用經(jīng)費和時間最多的一項。由數(shù)據(jù)庫實體和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)組成，用于空間數(shù)據(jù)的存儲、管理、查詢、檢索和更新等。三、空間數(shù)據(jù)——空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)(SpatialData44超過70%的GIS項目資金用于數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫是GIS最主要的資產(chǎn)從上可知：地理信息系統(tǒng)首先是一個數(shù)據(jù)庫解決方案,其次才是一個地理化應(yīng)用來自《Harlow報告》真正的數(shù)據(jù)庫問題超過70%的GIS項目資金用于數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理真正的數(shù)據(jù)45四、應(yīng)用模型由數(shù)學(xué)模型、經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃突旌夏Ｐ徒M成，用于解決某項實際應(yīng)用問題，獲取經(jīng)濟效益和社會效益。四、應(yīng)用模型由數(shù)學(xué)模型、經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃突旌夏Ｐ徒M成，用于解決某項46五、人員和用戶界面

GIS的使用比較復(fù)雜，需要具有一定的經(jīng)驗和許多專門知識；地理學(xué)、地圖學(xué)、計算機和信息科學(xué)等方面的知識；使用GIS軟件的經(jīng)驗；空間數(shù)據(jù)模型和空間數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)；能夠利用GIS進行空間分析。由菜單式、命令式或表格式的圖形用戶界面所組成，是用以實現(xiàn)人機對話的工具。五、人員和用戶界面GIS的使用比較復(fù)雜，需要具有一定的經(jīng)驗47第三節(jié)、GIS的基本功能一、數(shù)據(jù)輸入、編輯和更新二、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 三、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)庫管理四、空間信息的處理和變換五、空間信息的瀏覽和查詢六、信息顯示和輸出七、空間分析和空間模擬八、二次開發(fā)功能第三節(jié)、GIS的基本功能一、數(shù)據(jù)輸入、編輯和更新48一、數(shù)據(jù)輸入和編輯由于GIS是用來處理空間數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)，因此空間數(shù)據(jù)的輸入、編輯和更新是GIS的基礎(chǔ)，是其他功能賴以實現(xiàn)的前提。一、數(shù)據(jù)輸入和編輯由于GIS是用來處理空間數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)，49一、數(shù)據(jù)輸入、編輯和更新（續(xù)）數(shù)據(jù)輸入必須容許輸入多個數(shù)據(jù)源和多種格式的數(shù)據(jù)，如：地圖圖形數(shù)據(jù)；遙感圖像數(shù)據(jù)；柵格數(shù)據(jù)；文字、數(shù)據(jù)等屬性數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸入還必須提供多種輸入方式，常見的輸入方式有：紙介質(zhì)地圖的數(shù)字化輸入；相片的掃描輸入；鍵盤的直接輸入；GPS的數(shù)據(jù)接收等。一、數(shù)據(jù)輸入、編輯和更新（續(xù)）數(shù)據(jù)輸入必須容許輸入多個數(shù)據(jù)源50二、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)輸入、更新緊密相連，任何GIS系統(tǒng)都有其內(nèi)置的數(shù)據(jù)格式，某個系統(tǒng)所用的數(shù)據(jù)不能在其它類型的系統(tǒng)直接使用。為了利用已有的數(shù)據(jù)資源，特別是許多珍貴的商業(yè)數(shù)據(jù)，達到數(shù)據(jù)共享的目的，GIS軟件應(yīng)該提供數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的功能。為了方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，目前國際上成立了空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)委員會（SDTS），以建立公認(rèn)的空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換還包括同一系統(tǒng)中不同格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，如矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換。二、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)輸入、更新緊密相連，任何GIS系統(tǒng)51三、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)存貯和組織的重要性是由于空間數(shù)據(jù)的復(fù)雜性：數(shù)據(jù)量大、內(nèi)容的多變（分層多變）、格式多變、量度方式和比例的多變，對GIS數(shù)據(jù)的存貯和管理有兩個要求：不同位置和不同分層（屬性類別）的信息必須按其空間關(guān)系和邏輯關(guān)系很好組織，以便有效，準(zhǔn)確的提取特定位置和特定內(nèi)容的信息；同一信息的地理數(shù)據(jù)隨尺度和格式而變化，這些信息必須按邏輯地關(guān)聯(lián)起來，以便有效處理。要能存儲和處理不同格式的空間數(shù)據(jù)：矢量、柵格、圖像、和屬性等最新發(fā)展趨勢：空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)……，其核心是空間索引技術(shù)和多層邏輯關(guān)聯(lián)技術(shù)。三、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)存貯和組織的重要性是由于空間數(shù)據(jù)52管理海量數(shù)據(jù)管理海量數(shù)據(jù)53四、空間信息的處理和變換1

空間信息的重分類和分級2.空間信息的復(fù)合和分割3.空間信息的投影和坐標(biāo)變換4.屬性信息的處理

四、空間信息的處理和變換1

空間信息的重分類和分級541.空間信息的重分類和分級對空間信息進行分類、分級，以便于信息顯示和信息分析。1.空間信息的重分類和分級對空間信息進行分類、分級，以便于552.空間信息的復(fù)合和分割將空間信息進行復(fù)合和分割，以產(chǎn)生新的可用信息和便于分析處理。2.空間信息的復(fù)合和分割將空間信息進行復(fù)合和分割，以產(chǎn)生新563.空間信息的投影和坐標(biāo)變換在進行制圖和空間分析之前，需要將各相關(guān)專題轉(zhuǎn)換為相同的投影；支持動態(tài)投影是面前的發(fā)展趨勢3.空間信息的投影和坐標(biāo)變換在進行制圖和空間分析之前，需要574.屬性信息的處理屬性數(shù)據(jù)NameAddressTownSt.Zip屬性信息的顯示、分析（統(tǒng)計分析、統(tǒng)計圖形）以及查詢等等4.屬性信息的處理屬性數(shù)據(jù)NameAddre58五、信息的瀏覽和查詢空間信息的查詢已知屬性查位置已知位置查屬性根據(jù)屬性信息進行條件查詢根據(jù)空間關(guān)系，用某一專題查詢另一專題的內(nèi)容五、信息的瀏覽和查詢空間信息的查詢59六、信息顯示和輸出GIS軟件提供空間數(shù)據(jù)顯示的功能，空間信息在計算機中以數(shù)據(jù)的形式存儲，經(jīng)過處理后以以下方式顯示:表格；文字報告；統(tǒng)計圖表；電子地圖；圖像；三維動態(tài)輸出是目前GIS的研究方向；WEB方式輸出代表了目前GIS的又一發(fā)展方向。六、信息顯示和輸出GIS軟件提供空間數(shù)據(jù)顯示的功能，空間信息60一切信息都可以可視化一切信息都可以可視化61地圖整飾地圖整飾62七、空間分析和空間模擬空間分析功能使GIS的生命力所在。GIS中空間分析是目前GIS界最熱門的研究領(lǐng)域，有許多工作可作。目前成熟的GIS軟件具有以下空間分析功能?？臻g分析因所使用的數(shù)據(jù)模型而不同（矢量數(shù)據(jù)模型或者柵格數(shù)據(jù)模型）七、空間分析和空間模擬空間分析功能使GIS的生命力所在。GI631、基于矢量數(shù)據(jù)模型的空間分析功能疊置分析緩沖區(qū)分析相鄰性分析網(wǎng)絡(luò)分析1、基于矢量數(shù)據(jù)模型的空間分析功能疊置分析64動態(tài)分段動態(tài)分段65路徑分析路徑分析662、基于柵格數(shù)據(jù)模型的空間分析功能柵格計算數(shù)字地面模型流域模型擴散模型2、基于柵格數(shù)據(jù)模型的空間分析功能柵格計算67格網(wǎng)分析格網(wǎng)分析68生成數(shù)字地面模型生成數(shù)字地面模型69斷面分析斷面分析70三維地下體分析三維地下體分析71八、GIS二次開發(fā)功能大多數(shù)GIS軟件都支持二次開發(fā)，開發(fā)方式包括：采用其內(nèi)置的開發(fā)語言通用開發(fā)語言八、GIS二次開發(fā)功能大多數(shù)GIS軟件都支持二次開發(fā)，開發(fā)方72第四節(jié) GIS的發(fā)展和發(fā)展趨勢一、國際GIS的發(fā)展階級二、GIS在中國的發(fā)展三、GIS的發(fā)展趨勢第四節(jié) GIS的發(fā)展和發(fā)展趨勢一、國際GIS的發(fā)展階級73一、國際GIS的發(fā)展階級1.

60年代GIS處于起步階段2.

70年代GIS處于發(fā)展階段3.

80年代GIS普及和推廣4.90年代GIS產(chǎn)業(yè)化，理論體系逐步形成5.本世紀(jì)地理信息科學(xué)產(chǎn)生一、國際GIS的發(fā)展階級1.

60年代GIS處于起步階段741.

60年代GIS處于起步階段地理信息系統(tǒng)是在北美首先發(fā)展起來的。1963年，加拿大R.F.Tomlinson首次提出GIS這一術(shù)語,并建立了世界上第一個地埋信息系統(tǒng)——CGIS，用于處理大量土地調(diào)查資料；稍后,美國哈佛大學(xué)計算機圖形學(xué)與空間分析實驗室研制出SYMAP系統(tǒng)，這是一個通用的地圖制圖軟件包，但竭力發(fā)展空間分析模型和的及開發(fā)相應(yīng)的軟件；1968年國際地理聯(lián)合會(IGU)成立了地理數(shù)據(jù)收集和處理委員會，對促進地理信息系統(tǒng)的發(fā)展起了很大作用。1.

60年代GIS處于起步階段地理信息系統(tǒng)是在北美首先發(fā)752.

70年代GIS處于發(fā)展階段70年代不同規(guī)模、不同專題和不同類型的地理信息系統(tǒng)在發(fā)達國家紛紛研制成功。美國、加拿大、英國等發(fā)達國家對GIS的研究投入大量的人力、物力、財力，地理信息系統(tǒng)開始走向?qū)嵱没＿@一階段，GIS的功能并沒有得到很大發(fā)展，數(shù)據(jù)庫的規(guī)模還比較小。2.

70年代GIS處于發(fā)展階段70年代不同規(guī)模、不同專題763.

80年代GIS普及和推廣資源環(huán)境問題的日益嚴(yán)重性、城市化的步伐加快，信息化社會的來臨，特別是由于計算機的迅速普及，高性能的微機開始問世，GIS技術(shù)開始走向成熟，并在全球范圍內(nèi)開始走向普及和全面推廣。在發(fā)達國家，如加拿大、日本、英國開始將地理信息系統(tǒng)用于國土規(guī)劃，支持資源和環(huán)境管理決策；在發(fā)展中國家，開始引進、應(yīng)用和發(fā)展自己的GIS系統(tǒng)。GIS軟件的功能得到很大發(fā)展，并開始應(yīng)用專家系統(tǒng)知識，向智能化的方向發(fā)展。3.

80年代GIS普及和推廣資源環(huán)境問題的日益嚴(yán)重性、城774.90年代GIS產(chǎn)業(yè)化，理論體系逐步形成GIS開始走向產(chǎn)業(yè)化的道路。而且其。GIS理論體系開始形成，GIS已不單是傳統(tǒng)學(xué)科的一個分支，而成為綜合分析和解決全體人類所共同面臨的資源、環(huán)境、人口和發(fā)展問題的公共學(xué)科。4.90年代GIS產(chǎn)業(yè)化，理論體系逐步形成GIS開始走向產(chǎn)785.數(shù)字地球浪潮帶動了GIS的發(fā)展，地理信息科學(xué)產(chǎn)生5.數(shù)字地球浪潮帶動了GIS的發(fā)展，地理信息科學(xué)產(chǎn)生79二、GIS在中國的發(fā)展GIS在我國的起步比較晚，從70年代末開始引進，80年代逐步趕上。GIS在我國雖然發(fā)展較晚，但發(fā)展很快。分為以下幾個階段：1.

1978-1980年的準(zhǔn)備階段2.

1981-1985年為起步階段3.

1985-1995年為初步發(fā)展階段4.

90年代大發(fā)展5.本世紀(jì)GIS成為一個專門的研究領(lǐng)域二、GIS在中國的發(fā)展GIS在我國的起步比較晚，從70年代末801.

1978-1980年的準(zhǔn)備階段輿論準(zhǔn)備、組建隊伍，開始進行個別實驗研究。1.

1978-1980年的準(zhǔn)備階段輿論準(zhǔn)備、組建隊伍，812.

1981-1985年為起步階段開始對GIS進行理論探索和區(qū)域性實驗研究。1981年四川渡口二灘進行實驗，采用航片進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)庫設(shè)計;1984年國家測繪局測繪科學(xué)研究所開始建立中國國土基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng);1985年國家資源與環(huán)境信息系統(tǒng)實驗室成立。2.

1981-1985年為起步階段開始對GIS進行理論探823.

1985-1995年為初步發(fā)展階段在這一階段，GIS列入“七五”科技攻關(guān)課題，逐步和國民經(jīng)濟相結(jié)合，取得了很大的效益。制定了資源與環(huán)境信息系統(tǒng)的規(guī)范，以解決信息共享和系統(tǒng)兼容問題。3.

1985-1995年為初步發(fā)展階段在這一階段，GIS列834.

90年代大發(fā)展開發(fā)完成了許多城市GIS和專業(yè)GIS;開發(fā)出了幾個具有自主版權(quán)的GIS軟件。4.

90年代大發(fā)展開發(fā)完成了許多城市GIS和專業(yè)GIS;845.本世紀(jì)GIS成為一個專門的研究領(lǐng)域與國外的對比數(shù)據(jù)庫建設(shè)方面（數(shù)據(jù)缺乏、數(shù)據(jù)精度不夠）GIS軟件開發(fā)方面（超圖和ESRI）應(yīng)用在逐漸展開，但西部相對落后5.本世紀(jì)GIS成為一個專門的研究領(lǐng)域與國外的對比85三、GIS的發(fā)展趨勢（1)1.多維空間數(shù)據(jù)模型的研究二維的矢量數(shù)據(jù)模型，雖然還沒有公認(rèn)為“高效”的數(shù)據(jù)模型，基本上能滿足二維GIS的要求。但是，三維、時態(tài)維GIS的數(shù)據(jù)模型的研究和運用情況則不同，目前還沒有一個成熟的GIS系統(tǒng)能管理真三維、四維的空間數(shù)據(jù)。因此多維數(shù)據(jù)模型的研究是個重要熱點。三、GIS的發(fā)展趨勢（1)1.多維空間數(shù)據(jù)模型的研究862、多源空間數(shù)據(jù)的集成——OPENGIS將矢量數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)有機結(jié)合起來，使系統(tǒng)的功能更加全面。OPENGIS要求不同GIS系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)無須轉(zhuǎn)換而可以互操作2、多源空間數(shù)據(jù)的集成——OPENGIS將矢量數(shù)據(jù)、屬性數(shù)873.

InternetGIS當(dāng)代GIS重要的發(fā)展方向是開發(fā)基于Internet的GIS，即向非GIS用戶發(fā)送空間信息。目前Internet上有關(guān)電子地圖服務(wù)的網(wǎng)頁。一些軟件廠商開始建立有關(guān)地理信息的服務(wù)網(wǎng)站，但由于技術(shù)不太成熟，因此效果不太理想。InternetGIS不僅僅是地圖和屬性的顯示，而且包括通過互聯(lián)網(wǎng)進行基本的空間分析工作。數(shù)據(jù)服務(wù)地圖服務(wù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)數(shù)據(jù)處理服務(wù)3.

InternetGIS當(dāng)代GIS重要的發(fā)展方向是開88GIS桌面客戶機Web瀏覽器MIS應(yīng)用專用空間數(shù)據(jù)RecordsSpatial集中式空間信息管理空間數(shù)據(jù)庫服務(wù)GIS桌面客戶機MIS專用空間RecordsSpatial894.

高度集成化的GIS采用面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計技術(shù)，在更大的信息系統(tǒng)中集成空間信息GIS的發(fā)展趨勢：從專業(yè)應(yīng)用融入IT潮流4.

高度集成化的GIS采用面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計技術(shù)，在更905.

數(shù)字地球與GIS數(shù)字地球是對真實地球及其相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)一性的數(shù)字化重現(xiàn)和認(rèn)識；1998年以來，數(shù)字地球的炒作達到了白熱化的程度，GIS是數(shù)字建設(shè)的基礎(chǔ)，數(shù)字地球也為GIS的發(fā)展提供了前所未有的發(fā)展契機。5.

數(shù)字地球與GIS數(shù)字地球是對真實地球及其相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)91

數(shù)字地球的組成體系數(shù)據(jù)采集與更新體系數(shù)據(jù)處理與儲存體系信息提取與分析體系數(shù)據(jù)與信息傳播體系（虛擬現(xiàn)實技術(shù)、WEBGIS）數(shù)據(jù)庫體系網(wǎng)絡(luò)體系應(yīng)用模型體系專用軟件體系標(biāo)準(zhǔn)與互操作體系數(shù)字地球的組成體系數(shù)據(jù)采集與更新體系926、地理信息科學(xué)的產(chǎn)生地理信息系統(tǒng)技術(shù)上的巨大進步對地理信息系統(tǒng)的理論提出了新的要求，各國政府設(shè)立相應(yīng)的組織機構(gòu)來引導(dǎo)GIS理論研究，產(chǎn)生了地理信息科學(xué)，這標(biāo)志著地理信息系統(tǒng)理論上的進步。地理信息科學(xué)（GeographicalInformationScience）是一門從信息流的角度研究地球表層人地關(guān)系系統(tǒng)的地理學(xué)科。其目的在于揭示地理信息發(fā)生、采集、傳輸、表達和應(yīng)用的機理,研制開發(fā)各種地理信息技術(shù)系統(tǒng),為人地系統(tǒng)的認(rèn)知、研究與調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)和手段,促進人地系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。6、地理信息科學(xué)的產(chǎn)生地理信息系統(tǒng)技術(shù)上的巨大進步對地理信息93NCGIA針對地理信息科學(xué)的研究重點美國國家自然科學(xué)基金委員會（NSF）支持成立了國家地理信息與分析中心（NCGIA）針對地理信息科學(xué)的研究重點包括：空間關(guān)系；空間數(shù)據(jù)模型；空間認(rèn)知；空間推理；地理信息機理；地理信息不確定性等。NCGIA針對地