《地理信息系统1.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地理信息系统1.pdf（36页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、地理信息系统地理信息系统GIS南京林业大学南京林业大学森林资源与环境学院森林资源与环境学院资源系（办公室：资源系（办公室：13211321）电话：电话：1381404332413814043324彭世揆编彭世揆编仅供学习参考仅供学习参考参考书：参考书：地理信息系统概论地理信息系统概论黄杏元等黄杏元等高教出版社高教出版社地理信息系统地理信息系统-原理、方法和应用原理、方法和应用邬伦等邬伦等科学出版社科学出版社地理信息系统教程地理信息系统教程胡鹏等胡鹏等武大出版社武大出版社地理信息系统基本原理地理信息系统基本原理 MichaelMichael等等电子工业出版社电子工业出版社地理信息系统地理信息系统
2、汤国安汤国安 等等科学出版社科学出版社地理信息系统导论地理信息系统导论陈述彭等陈述彭等科学出版社科学出版社地理信息系统导论地理信息系统导论 KangKang-tsung Chang tsung Chang 科学出版社科学出版社地理信息系统地理信息系统-基础篇基础篇 刘光刘光电力出版社电力出版社第一章第一章 地理信息系统概述地理信息系统概述1.11.1信息和数据（信息和数据（Information&DataInformation&Data）一、信息一、信息构成世界的三大要素：物质、能量和信息。构成世界的三大要素：物质、能量和信息。信息至今尚无统一的定义。信息至今尚无统一的定义。维纳（维纳（194
3、81948）：）：“信息既不是物质，又不是能量，信息就是信息信息既不是物质，又不是能量，信息就是信息”。他认为。他认为“不懂得它，就不懂得唯物主义”英文：Information is information,not matter or energy.No materialism which does not admit this can survive at the present day.在人当作人使用中中他提出“信息是我们适应外部世界，并且信息是我们适应外部世界，并且使这种适应为外部世界所感到的过程中，同外部世界进行交换的内容的名使这种适应为外部世界所感到的过程中，同外部世界进行交换的内容
4、的名称。称。”其它定义：其它定义：“信息是通信系统传输和处理的对象，泛指消息和信号的具体内容和意义，通常需通过处理和分析来提取”(辞海1989年版)。“信息就是谈论的事情、新闻和知识”(牛津辞典)；“信息，就是在观察或研究过程中获得的数据、新闻和知识”(韦氏字典)；“信息就是系统的密码，就是构成系统的元素排列组合所形成的密码，这些密码是系统组织状态的度量与反映。”辞典：辞典：是人们事先不知道的报道是人们事先不知道的报道。香农（香农（ShannonShannon）：）：“信息是使不肯定程度减小的量信息是使不肯定程度减小的量”信息信息=通信前的通信前的不确定性不确定性-通信后仍有的不确定性通信后仍
5、有的不确定性。因此信息可以度量。因此信息可以度量.总的来说“信息是指与客观事物相联系，反映客观事物的总的来说“信息是指与客观事物相联系，反映客观事物的运动状态，通过一定的物质载体被发出、传递和感受，对运动状态，通过一定的物质载体被发出、传递和感受，对接受对象的思维产生影响并用来指导接受对象的行为的一接受对象的思维产生影响并用来指导接受对象的行为的一种描述。从本质上说，信息是反映现实世界的运动、发展种描述。从本质上说，信息是反映现实世界的运动、发展和变化状态及规律的信号与消息。和变化状态及规律的信号与消息。”。”。信息是物质的一种普遍属性，是事物本质特征和运动规律信息是物质的一种普遍属性，是事物
6、本质特征和运动规律的反映。它在事前并不确知，可以度量并与一定的概率相的反映。它在事前并不确知，可以度量并与一定的概率相联系。联系。信息具有信息具有普遍性、依附性、可度量性、可识别性、可处理性、可传递性普遍性、依附性、可度量性、可识别性、可处理性、可传递性和可共享性和可共享性。二、数据二、数据数据是荷载信息的符号，是信息的表达数据是荷载信息的符号，是信息的表达。信息是它的内涵。信息是它的内涵。信息是活的，数据是死的。信息是活的，数据是死的。数据包括：文字、数字、符号和图像等。数据包括：文字、数字、符号和图像等。1.2 1.2 地理信息和地理信息系统地理信息和地理信息系统一、地理信息（一、地理信息
7、（Geographic informationGeographic information）地理信息是地理信息是表征地理圈及其固有环境诸要素的数量、质量、表征地理圈及其固有环境诸要素的数量、质量、种类、联系、规律、分布及变化的数字、文字、图像和图形种类、联系、规律、分布及变化的数字、文字、图像和图形的总称的总称。地理信息的信息源：来自地球圈：地层、水、大气及人类的活动等。地理信息的信息源：来自地球圈：地层、水、大气及人类的活动等。地理信息属于空间信息，其主要特征是：地理信息属于空间信息，其主要特征是：（1 1）空间位臵的识别且与一定的数据相联系。）空间位臵的识别且与一定的数据相联系。（2 2）
8、具有多维属性结构。）具有多维属性结构。（3 3）具有时序性，是动态的。）具有时序性，是动态的。二、地理信息系统（二、地理信息系统（GISGIS）系统是系统是“相互作用的多元素的复合体相互作用的多元素的复合体”（贝塔朗菲），具有多元性（贝塔朗菲），具有多元性和相关性。地理信息系统具备了系统所需的这些基本特征。和相关性。地理信息系统具备了系统所需的这些基本特征。美国联邦数字地图协调委员会（美国联邦数字地图协调委员会（FICCDCFICCDC）的定义：）的定义：图片摘自图片摘自 张超主编的张超主编的地理地理信息系统教程信息系统教程所配光盘所配光盘“GISGIS是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统
9、，该是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解复杂的管理和规划问题建模和显示，以便解复杂的管理和规划问题”。通俗地讲地理信息系统是“通俗地讲地理信息系统是“以地理空间数据为基础，在以地理空间数据为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、模拟、分析和显示，并采用地理模型分析方理、操作、模拟、分析和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究法，适时提供多种空间和动态的地理信息
10、，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。”根据此定义有人将它称为“根据此定义有人将它称为“地理信息系统是空间数据的地理信息系统是空间数据的管理系统。”，“地理信息系统是整个地球或部分区域管理系统。”，“地理信息系统是整个地球或部分区域的资源、环境在计算机中的缩影。”的资源、环境在计算机中的缩影。”地理信息系统是集制图、数据库，空间分析和决策的功地理信息系统是集制图、数据库，空间分析和决策的功能于一身的信息系统。是地理的第三代语言。能于一身的信息系统。是地理的第三代语言。1.31.3地理信息系统的分类地理信息系统的分类地理信息按用途的不同可
11、分为多种类型。地理信息按用途的不同可分为多种类型。按内容分：专题地理信息系统按内容分：专题地理信息系统综合地理信息系统综合地理信息系统按范围分：全球地理信息系统按范围分：全球地理信息系统区域地理信息系统区域地理信息系统按用途分：通用地理信息系统按用途分：通用地理信息系统应用地理信息系统应用地理信息系统1.41.4地理信息系统的组成地理信息系统的组成GISGIS由四部分组成：由四部分组成：计算机硬件计算机硬件 计算机软件（含模型和方法）计算机软件（含模型和方法）地理空间数据库地理空间数据库 管理人员管理人员一、计算机硬件一、计算机硬件CPUCPU、硬盘、监视器、扫描仪、数字化仪，打印机等。、硬盘
12、、监视器、扫描仪、数字化仪，打印机等。二、计算机软件二、计算机软件1 1、系统软件，如、系统软件，如windowswindows等等2 2、地理信息系统软件、地理信息系统软件(ArcgisArcgis MapinfoMapinfo MapgisMapgis)含方法和模型含方法和模型3 3、用户开发的应用软件、用户开发的应用软件其中地理信息系统软件是核心。它包括：其中地理信息系统软件是核心。它包括：数据的录入和校验数据的录入和校验 数据库（存储和管理）数据库（存储和管理）数据处理和分析（含模型和方数据处理和分析（含模型和方 法）法）数据的输出显示数据的输出显示 用户接口用户接口GISGIS的硬件
13、环境的硬件环境主机CPU键盘键盘显示器显示器数字化仪数字化仪扫描仪扫描仪打印机打印机绘图仪绘图仪制版印刷制版印刷RSRS数据处理器数据处理器解析测图仪解析测图仪数字摄影测量仪器数字摄影测量仪器三、地理空间数据三、地理空间数据地理空间数据是以地球表面空间位臵为参照地理空间数据是以地球表面空间位臵为参照,描述自然、描述自然、社会和人文景观的数据，包括图形、图像、文字和图表社会和人文景观的数据，包括图形、图像、文字和图表等。此外还可反映地理实体空间位臵的相互关系。地理等。此外还可反映地理实体空间位臵的相互关系。地理空间数据是空间分析的基础。空间数据是空间分析的基础。四、系统的管理的开发人员四、系统的
14、管理的开发人员1.51.5地理信息系统的功能地理信息系统的功能地理信息系统主要有以下几项功能：地理信息系统主要有以下几项功能：数据的采集检验和编辑数据的采集检验和编辑数据处理：格式化、数据转换和概化等数据处理：格式化、数据转换和概化等数据存储与组织数据存储与组织数据分析和查询数据分析和查询数据显示和输出数据显示和输出用于解决以下问题：用于解决以下问题：1.1.位臵（位臵（LocationLocation）在何处？在何处？2.2.条件（条件（ConditionCondition）具备某种条件实体在何处？具备某种条件实体在何处？3.3.趋势（趋势（TrendTrend）随时间的变化过程。随时间的变
15、化过程。4.4.模式（模式（PatternPattern）空间实体的分布模式或格局。空间实体的分布模式或格局。5.5.模拟或模型（模拟或模型（ModelModel）建立空间分析模型，进行分析预测等。建立空间分析模型，进行分析预测等。数据采集数据采集480585.5,3769234480585.5,3769234483194.1,3768432483194.1,3768432485285.8,3768391485285.8,3768391484327.3,3768565484327.3,3768565483874.7,3769823483874.7,3769823CoordinatesPaper
16、 mapsDigital dataGPSGIS Data以下部分图像引自北大 程承旗X,YX,YX,YX,Y实体实体X,YRowsColumns数据存储和转化处理数据存储和转化处理 矢量格式栅格格式浏览查询浏览查询Which parcels are within 50 feet of the road?Well type DrilledBuilding owner SmithSoil type Sandy分析分析 相邻 叠加 网络三维地下体分析三维地下体分析断面分析断面分析路径分析路径分析数字高程模型和分析数字高程模型和分析地图地图图表图表显示显示文本文本地图整饰和输出地图整饰和输出文档文档影
17、象影象输出输出Internet纸图纸图GIS Data1.61.6地理信息系统的发展概况地理信息系统的发展概况一、国外的发展概况一、国外的发展概况地理信息系统来源于地图但脱胎于地图。它是随计算地理信息系统来源于地图但脱胎于地图。它是随计算机技术发展而发展起来的。可分为几个发展阶段。机技术发展而发展起来的。可分为几个发展阶段。1.1.上世纪上世纪6060年代的起始阶段年代的起始阶段标志性成果：标志性成果：19561956年奥地利的计算机的地籍数据库（年奥地利的计算机的地籍数据库（LISLIS）19631963年加拿大年加拿大TomlinsonTomlinson的的CGISCGIS同时代哈佛大学的
18、同时代哈佛大学的SYMAPSYMAP此阶段的此阶段的GISGIS功能包括：栅功能包括：栅-矢转换、拓朴编辑和分幅矢转换、拓朴编辑和分幅连结等。其缺点：速度慢、容量小和功能较少等。连结等。其缺点：速度慢、容量小和功能较少等。2.702.70年代的巩固阶段年代的巩固阶段此时，第三代（集成电路）计算机和磁盘出现。此时，第三代（集成电路）计算机和磁盘出现。GISGIS的种类和数量迅速增加。美国、日本和瑞典等国相的种类和数量迅速增加。美国、日本和瑞典等国相继出现；人机对话；研究机构增加；学术机构和报告出继出现；人机对话；研究机构增加；学术机构和报告出现。现。3.803.80年代的大发展阶段年代的大发展阶
19、段第四代大规模集成电路出现。计算机价格下降，微机第四代大规模集成电路出现。计算机价格下降，微机的出现和应用。此时，的出现和应用。此时，GISGIS全面推向应用；商业软件的全面推向应用；商业软件的出现如出现如ArcInfoArcInfo（rcgisrcgis)和和MapinfoMapinfo等；计算机速度快、等；计算机速度快、容量大；开始致力于解决全球问题，合作加强；功能多。容量大；开始致力于解决全球问题，合作加强；功能多。4.904.90年的社会化阶段年的社会化阶段进一步普及，与进一步普及，与GPSGPS相结合。网格相结合。网格GIS(GIS(webgiswebgis),),面向对面向对象的数
20、据库象的数据库,软件更加成熟软件更加成熟,完善。完善。二、我国二、我国GISGIS的发展概况的发展概况我国我国GISGIS的起步较晚。的起步较晚。1.1.起步阶段（起步阶段（7070年代）年代）由遥感计算机制图开始。由遥感计算机制图开始。2.802.80年代的试验阶段年代的试验阶段由模仿开始。由模仿开始。19811981年二滩遥感地理信息系统试验。年二滩遥感地理信息系统试验。19851985年国家资源与环境信息实验室成立。年国家资源与环境信息实验室成立。3.903.90年代的发展巩固阶段年代的发展巩固阶段通用通用软件出现软件出现，国内目前影响较大的国产，国内目前影响较大的国产gisgis软件为
21、软件为 Super Super map(map(超图超图),),MapgisMapgis(中地公司中地公司),),GeostarGeostar(吉奥公司吉奥公司)等等1.61.6地理信息系统的应用领域和发展前景地理信息系统的应用领域和发展前景一、主要应用领域一、主要应用领域（1 1）地理测量和制图）地理测量和制图.（2 2）资源监测：国土、地质、森林、海洋）资源监测：国土、地质、森林、海洋（2 2）城乡规划）城乡规划（3 3）灾害监测）灾害监测（4 4）宏观决策：政府各部门）宏观决策：政府各部门（5 5）环境管理）环境管理（6 6）交通网络）交通网络（8 8）旅游管理）旅游管理地理逻辑地理逻辑
22、绘图绘图绘图机构绘图机构地质测绘地质测绘环保机构环保机构地方政府地方政府人口局人口局税务部门税务部门旅游旅游服务业服务业公用事业公用事业公司公司企业企业教育教育交通运输交通运输部门部门二、发展趋势二、发展趋势 更普及更普及，更开放，更开放,可可向非向非GISGIS用户发送空间数据用户发送空间数据 在更大的信息系统中集成空间信息在更大的信息系统中集成空间信息 面向对象的数据库面向对象的数据库技术技术,分布式的数据库分布式的数据库 提供提供 快速的数据接入快速的数据接入 更为丰富的应用模型更为丰富的应用模型,智能化智能化 可视化三维可视化三维gisgis和虚拟和虚拟现实现实 GISGIS走向走向网
23、络化网络化,webgiswebgis 时间维作为与空间因素加入到GIS中来-时态gis GISGIS、GPSGPS、RSRS一体化一体化 GISGIS工程化工程化地理学地理学GIS遥感技术遥感技术摄影测量学摄影测量学数学和统计学数学和统计学制图技术制图技术计算机科学计算机科学专家系统专家系统计算机图形学计算机图形学计算机辅助设计计算机辅助设计数据库技术数据库技术软件工程软件工程1.7 GIS1.7 GIS的相关学科和数字地球的相关学科和数字地球一、相关学科一、相关学科二、数字地球二、数字地球(Digital Earth)(Digital Earth)1998.11998.1年年由美国副总统由美
24、国副总统戈尔戈尔在加利福尼亚科学中心开幕典礼上发表的题为“数字地球新世纪人类星球之认识”演说时，提出的一个与GIS、网络、虚拟现实等高新技术密切相关的概念。是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，并利用它作为工具来支持和改善人类活动和生活质量。简单讲数字数字地球地球就是对真实地球及其相就是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现和认识。关现象的统一性的数字化重现和认识。数字城市是数字地球在数字城市是数字地球在城市的具体实现城市的具体实现。巨大的数字地球由下列体系组成：巨大的数字地球由下列体系组成：多分辨率多时相的数据源：数据采集与更新体系多分辨率多时相的数据源：数据采集与更新体系 海量数量：数据处理与储存体系海量数量：数据处理与储存体系 空间信息技术及技术的综合应用：信息提取空间信息技术及技术的综合应用：信息提取与分析体系，数据与信息传与分析体系，数据与信息传 播体系，数据库体系播体系，数据库体系 网络化体系网络化体系.信息高速公路和计算机宽带高速网信息高速公路和计算机宽带高速网 可视化三维和虚拟现实等应用模型体系可视化三维和虚拟现实等应用模型体系 科学的计算方法和专用软件体系科学的计算方法和专用软件体系 规范的数据标准与互操作体系规范的数据标准与互操作体系