地理信息系统ppt课件《武汉大学》.ppt

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1、(Course of Geographic Information System),地理信息系统教程,前 言,一、课程意义,二、课程安排,三、可选教材,1、当前时代特点要求,3、专业要求,开始学习,2、GIS发展势头迅速,前言,1）信息的巨大物化力量 由于信息爆炸，人们的工作重点从单纯的物质生产转移到对信息的处理上来，因为对信息的合理管理和利用会产生巨大的经济效益。如股市信息,2）信息资源的科学管理和充分利用 由于社会进步，人类开始觉悟到对资源的利用不能简单掠夺，而应当合理地管理利用，把开发和保护结合起来。其表现为：兴起城市规划，污水、环境资源管理与利用，灾害监测系统，三峡工程等。,3） 信息

2、产业的形成与壮大 信息产业的发展日益迅猛，已成为当代经济发展的重要特点。例如：1990年世界信息产业的产值达1489亿美圆，到90年代中期已突破1万亿美圆，成为跃居传统产业之上的最大产业之一。现代发达国家信息产业的产值率占国民生产总值的40%-60%，年增长是传统产业的3-5倍。 而约80%信息与空间分布有关，使得地理信息系统的发展更为迅猛。,1、信息时代特点,返回,2、地理信息系统发展趋势前所未有,前言,目前，GIS 在科学界、技术界和商业界，在社会、经济和管理部门全面发展和推广应用，其标志为：-投入使用的GIS系统，每2-3年翻一翻；-GIS市场的年增长率为35%以上，目前从事GIS的厂家

3、数目急增，主要厂家年销售量增长均在100%以上；-愈来愈多的地区性和国际性会议以GIS为主题，讨论GIS理论及各种应用；-愈来愈多的学术刊物和论文采用GIS为标题；-愈来愈多的学科如地理、工程学、森林学、城乡规划、计算机科学、测量与制图学、航测与遥感学等，将GIS作为其发展方向加以强调；-愈来愈多的大学增加关于GIS的课程，对GIS感兴趣的人愈来愈多；-。总之，包括GIS在内的信息技术正不断渗入到各行各业，并将彻底改变人们的工作方式、生活环境。,返回,3、专业要求,前言,在上述大环境下，社会急需GIS专业人才， GIS专业需要该课程作为主干课程；,接触GIS的程度不同，对GIS的理解不同；为了

4、正确理解GIS，掌握GIS基本理论和方法，共同学习本课程。,返回,1地理信息系统教程，胡鹏等，武汉大学出版社 2地理信息系统基础 ，龚健雅，科学出版社 3地理信息系统原理与方法，吴信才，电子工业出版社 4 地理信息系统原理与方法, 边馥苓 ,测绘出版社,前言,三、参考教材,返回,二、课程安排,前言,什么是GIS？,GIS能作什么？,如何实现？,如何发展？,第一章 绪论 :GIS概念,与相关学科关系,GIS组成,GIS的功能与应用等,第二至八章：GIS数据结构、数据输入、数据处理、数据管理和空间分析等,第九章：GIS发展热点,返回,第一章 绪论,二、信息与数据,三、地理信息与地学信息,四、信息系

5、统和GIS,一、国际GIS的发展,二、我国GIS的发展,一、GIS组成,二、硬件配置,三、软件配置,一、GIS功能,二、GIS应用,一、例子,一、GIS构成,一、例子,如何为一公园选择合理位置？,第一章 绪论,1-1 GIS概念,返回,二、信息与数据,第一章 绪论,1、信息,1）定义： 信息是现实世界在人们头脑中的反映。它以文字、数据、符号、声音、图象等形式记录下来，进行传递和处理,为人们的生产，建设，管理等提供依据。,2）信息的特性：A、客观性：任何信息都是与客观事实相联系的，这是信息的正确性和精确度的保证。B、适用性：问题不同，影响因素不同，需要的信息种类是不同的。信息系统将地理空间的巨大

6、数据流收集，组织和管理起来，经过处理、转换和分析变为对生产、管理和决策具有重要意义的有用信息，这是由建立信息系统的明确目的性所决定的。 如股市信息，对于不会炒股的人来说，毫无用处，而股民们会根据它进行股票的购进或抛出，以达到股票增值的目的。C、传输性：信息可在信息发送者和接受者之间进行传输信息的传输网络，被形象地称为“信息高速公路”。D、共享性：信息与实物不同，信息可传输给多个用户，为用户共享，而其本身并无损失，这为信息的并发应用提供可能性。,1-1 GIS概念,2、数据,第一章 绪论,1-1 GIS概念,指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、符号、声音、图象等符号。 数据是对客观现

7、象的表示，数据本身并没有意义。数据的格式往往和具体的计算机系统有关，随载荷它的物理设备的形式而改变。,3、两者关系（有人认为，输入的都叫数据，输出的都叫信息，其实不然）。数据是信息的表达、载体，信息是数据的内涵，是形与质的关系。只有数据对实体行为产生影响才成为信息，数据只有经过解释才有意义，成为信息。例如“1、”“0”独立的1、0均无意义。 当它表示某实体在某个地域内存在与否，它就提供了“有”“无”信息，当用它来标识某种实体的类别时，它就提供了特征码信息。,返回,三、地理信息与地学信息,第一章 绪论,1-1 GIS概念,1、地理信息,1）定义： 指与研究对象的空间地理分布有关的信息。它表示地理

8、系统诸要素的数量、质量、分布特征，相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。,2）特点： A、地域性：（是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志）。 地理信息属于空间信息，位置的识别与数据相联系，它的这种定位特征是通过公共的地理基础来体现的。B、多维结构： 指在同一位置上可有多种专题的信息结构。如某一位置上的地理信息包括（例图）C、时序特征： 时空的动态变化引起地理信息的属性数据或空间数据的变化。因此，一实时的GIS系统要求能及时采集和更新地理信息，使得地理信息具有现势性。以免过时的信息造成决策的失误或因为缺少可靠的动态数据，不能对变化中的地理事件或现象作出合理的预测预报和科学论证。例如98

9、年龙王庙特大洪水险情正是武汉勘测设计院利用先进的摇感、GPS技术测得实时数据为抗洪决策提供可靠依据。显然，如果用过时数据，这将造成多大的损失，这就是地理信息的时序特征。,第一章 绪论,1-1 GIS概念,2、地学信息,与人类居住的地球有关的信息都是地学信息。,地理信息的信息源是地球表面的岩石圈、水圈、大气圈和人类活动等；地学信息所表示的信息范围更广泛，不仅来自地表，还包括地下、大气层甚至宇宙空间。它是人们深入认识地球系统、适度开发资源、保护环境的前提和保证。,3、两者信息源不同,返回,四、信息系统和地理信息系统,第一章 绪论,1-1 GIS概念,1、信息系统( Information Syst

10、em ,IS )1）系统： 由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成，能完成特定功能的有机整体。2）信息系统： 能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统。具有采集、管理、分析和表达数据的能力。 3）类型：从适用于不同管理层次角度出发、信息系统分为下列不同类型。 事务处理系统、管理信息系统：主要支持操作层人员的日常事务处理，图书管理，借还书。 决策支持系统：从MIS中获取信息，进行推测，以辅助决策。 人工智能、专家系统：用计算机模仿人类思维过程进行推理，在医学上应用较成功。为有效地对信息流进行控制，组织、管理、充分利用，就需要建立某种信息系统，那么对地理信息进行管

11、理、利用就需要建立地理信息系统。,返回,2、地理信息系统( Geographic Information System ,GIS),第一章 绪论,1-1 GIS概念,1）定义：不同领域、不同专业对GIS的理解不同，目前没有完全统一的被普遍接受的A、GIS是对地理环境有关问题进行分析和研究的一门学科，它将地理环境的各种要素，包括它们的空间位置形状及分布特征和与之有关的社会、经济等专题信息以及这些信息之间的联系等进行获取、组织、存储、检索、分析，并在管理、规划与决策中应用。B、 为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统。-美国国家地理信息与分析中心C、 是在计算

12、机软硬件支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题为主要任务的计算机系统。D、GIS是一种获取、存储、检索、操作、分析和显示地球空间数据的计算机系统。-英国教育部,2）理解a GIS是一计算机系统，既然是系统，就要具有系统的基本功能，数据采集、管理、分析和表达，所以每个GIS系统都是由若干具有一定功能的模块组成。b GIS的处理对象是有关的地理分布数据，也就是空间数据，为了能对这些空间数据进行定位，定性和定量的描述，决定了GIS要对空间数据按统一地理坐标进行编码，这是GIS与其他信息系统不同的根本所在。,返回,第一章 绪论,1-1 GIS

13、概念,3、GIS与其它IS之间的关系和区别,G,IS,空间数据和属性数据的联合体,返回,图片摘自 张超主编的地理信息系统教程所配光盘,1）GIS与其它IS之间的关系（信息系统分类）,第一章 绪论,1-1 GIS概念,信息系统（IS),非空间信息系统,空间信息系统（SIS）,如厂矿企业管理、财务等MIS,非地理信息系统,CAD/CAM,地理信息系统（GIS）,专题GIS,综合信息系统,地籍信息系统,城市管线信息系统,城市规划与管理IS,区域资源与环境IS,返回,2）GIS与其它IS的区别,第一章 绪论,1-1 GIS概念,A、GIS与一般MIS：GIS离不开数据库技术。数据库中的一些基本技术，如

14、数据模型、数据存储、数据检索等都是GIS广泛使用的核心技术。 GIS对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用，而一般MIS（数据库系统）侧重于非图形数据（属性数据）的优化存储与查询，即使存储了图形，也是以文件的形式存储，不能对空间数据进行查询、检索、分析，没有拓扑关系，其图形显示功能也很有限。如电话查号台是一个一般MIS，只能回答用户询问的电话号码，而通信信息系统除了可查询电话号码外，还提供用户的地理分布、空间密度、最近的邮局等空间关系信息。,返回,B、GIS与CAD/CAM,第一章 绪论,1-1 GIS概念,管理了图形数据和非空间属性数据的系统不一定是GIS，如，,返回,GIS与CAM,CA

15、M（Computer Adid Map)-计算机地图系统计算机辅助制图,第一章 绪论,1-1 GIS概念,返回,1-2 GIS发展,第一章 绪论,GIS起源于人口普查，土地调查和自动制图，1960年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson 提出了把地图变成数字形式的地图，1963年，又提出GIS这一本术语，并建立了第一个GIS_加拿大GIS，随后GIS以燎原之势在全世界迅速发展起来。,诺基尔。汤姆林逊,1、60年代，探索时期（GIS思想和技术方法的探索）人们关注什么是GIS，GIS能干什么。2、70年代，巩固时期，（这时由于计算机技术及其在自然资源和环境数据处理的应用，促进 GIS迅速发展）

16、。这期间，发展研究的重点是空间数据处理的算法，数据结构和数据库管理这三个方面。3、80年代，实破阶段，也是GIS普遍发展和推广应用阶段，人们把GIS与RS解决全球性问题，如全球沙漠化，全球可居住地评价，核扩散问题等。4、90年代，全面应用，产业化阶段，对GIS进一步研究，研究的内容集中在：空间信息分析的新模式和新方法，空间关系和数据模型，人工智能引入等。,一、国际GIS的发展状况,返回,二、我国GIS发展,我国GIS起步较晚，但发展较快，分为以下几个阶段：1、 70年代，准备阶段：一些知名人士GIS先驱看到GIS的广阔前景和GIS的重要性，进行极积呼吁，为GIS在我国的发展奠定了与论准备基础并

17、做了一些可行性实验。2、 80年代，试验起步阶段:这期间，我国在GIS理论探索，规范探讨，软件开发，系统建立等方面取得了突破和进展，进行了一些典型，试验专题试验软件开发工作。3、 90年代，我国GIS发展阶段： 我国改革开放以来，沿海，治江经济开发区的发展土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务，这也推动GIS在我国的全面发展。4、 96年以来，是我国GIS产业化阶段。近几年来，我国经济信息化的基础设施和重大信息工程已纳入国家计划，一批国家级和地方级的GIS相继建立并投入运行，一批专业遥感基地已建立，并进入了产业化运行，一批综合运用“3S”技术的重点项目已实施，并在自然灾害监测和图土资源

18、调查中发挥效益，一批高等院校开设了与GIS相关的新专业，培养了一大批从事GIS研究与开发的高层次人才，具有我国自主版权的GIS基础软件的研制逐步进入了产业化轨道，等等这些都标志我国GIS产业已进入新的发展阶段。,第一章 绪论,1-2 GIS发展,返回,1-3 GIS 构成,第一章 绪论,从计算机的角度看，GIS是由软件、硬件、数据和用户组成。,用户,软件,硬件,地理空间数据,数据（系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础）,硬件（各种设备-物质基础）,软件（支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统）,用户（GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户）,由

19、于计算机的飞速发展和地理信息的时序特征，硬件寿命3-5年，软件（5-15年），数据（1-2年，5-70年不等）GIS需要不断维护、更新，所以用户要不断进行知识更新。,一、GIS组成,返回,第一章 绪论,1-3 GIS 构成,二、硬件配置,数字化、解析测图仪、扫描仪 遥感处理设备等,前面说过，GIS作为技术系统必须具备数据的采集、管理、分析、表达和显示功能，一定功能必须由一定的软件、硬件实现，所以GIS的硬件配置为：,计算机 硬盘 光盘 等存储设备,存贮处理,打印机 绘图仪 显示终端 等,输出,服务器、网络适配器、传输介质、调制解调器等网络设备。,网络,随着网络普及，信息共享成为时代要求，GIS

20、要有网络功能,输入,功能,硬件配置,返回,第一章 绪论,1-3 GIS 构成,三、软件配置,GIS应用软件,GIS硬件,操作系统,GIS专业平台软件,GIS用户界面,GIS数据库,有了计算机硬件之后，首先需要OS,DOS,WINDOWS,UNIIX等。裸机，没装任何OS的机子，是不能工作的。,GIS应用软件在GIS软件层次的外层，外层以内层软件为基础，共同完成用户指定的任务。,1、GIS软件层次,返回,2、GIS基础软件主要模块,第一章 绪论,1-3 GIS 构成,返回,第一章 绪论,1-4 GIS 功能和应用,GIS能作什么？,一、GIS 功能,返回,数据采集与输入,第一章 绪论,1-4 G

21、IS 功能和应用,现实世界,返回,空间查询,第一章 绪论,1-4 GIS 功能和应用,返回,叠加分析,第一章 绪论,1-4 GIS 功能和应用,返回,缓冲区分析,第一章 绪论,1-4 GIS 功能和应用,返回,城市环境评价,第一章 绪论,1-4 GIS 功能和应用,返回,网络分析,地形分析,第一章 绪论,1-4 GIS 功能和应用,航道淤积, 挖槽方案比较?,返回,数据显示与输出,第一章 绪论,1-4 GIS 功能和应用,返回,第一章 绪论,1-4 GIS 功能和应用,二、GIS 主要 应用领域,返回,资源管理,第一章 绪论,1-4 GIS 功能和应用,返回,图片摘自 张超主编的地理信息系统教

22、程所配光盘,区域和城乡规划,第一章 绪论,1-4 GIS 功能和应用,返回,图片摘自 张超主编的地理信息系统教程所配光盘,灾害监测,第一章 绪论,1-4 GIS 功能和应用,返回,图片摘自 张超主编的地理信息系统教程所配光盘,环境评估,第一章 绪论,1-4 GIS 功能和应用,返回,图片摘自 张超主编的地理信息系统教程所配光盘,第一章 绪论,1-4 GIS 功能和应用,返回,作战指挥,图片摘自 张超主编的地理信息系统教程所配光盘,交通运输,第一章 绪论,1-4 GIS 功能和应用,返回,图片摘自 张超主编的地理信息系统教程所配光盘,宏观决策,第一章 绪论,1-4 GIS 功能和应用,返回,图片摘自 张超主编的地理信息系统教程所配光盘,1-5 GIS 相关学科,第一章 绪论,返回,二、GIS学科树,数学,运算研究,统计学,地理统计学,认知科学,计算机科学,测量,遥感,摄影测量学,制图学,可视化,符号学,信息存储,数据库,模式识别,计算几何,计算机图形学,人工智能,旅游业,航运,市场,资产管理,产业/商业,矿产开发,设施维护,公共信息查询,公共管理,考古学,人文地理学,社会科学,健康护理规划,流行病学,环境科学,地貌学,土壤科学,森林学,地质学,生态学,水文学,气象学,地形测量,环境测量,社会、经济测量,返回,