IS基础知识讲义.ppt

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1、GIS基础知识-培训目标,理解GIS、地图的基础概念了解与GIS相关的基础知识了解地图操作的相关基础知识了解GIS行业相关市场情况,GIS概念-引言,在讲这个GIS到底是什么意思之前，我们了做个简单的调查。假设你们当中的某个人需要咱们昌平服务中心到中关村总部去汇报工作，请大家帮忙想想，他该如何去？方法又是怎样得来的？脑子里就知道怎么走？到网上去查询怎么走（百度地图等）？,GIS概念-引言,GIS概念-引言,我们举一个以后经常使用的例子，我们坐席服务软件，它其实就是一个广义上GIS，它主要是帮助我们来解决人们在行车过程中遇到的问题。例如：如何快速、方便地找到目的地，经济、安全的到达那里等等。,G

2、IS概念-引言,GIS概念-小结,从上述的几个例子，我们可看到，我们在日常生活中，很多时候，你可能不知不觉的使用了GIS，但你没有意识到。而据IDG统计，人们通常的信息处理中，跟地理位置，空间位置有关的占到了百分之七十到八十。出门旅游、工作学习、起居饮食、娱乐消费，哪一样不跟地理位置密不可分？由此可见，GIS其实是广泛的存在于我们日常生活中的。,GIS概念-小结,GIS是Geographic Information System的简写。首先，我们来看看geographic这个词，它字面上是“地理的”的意思，由此可见它是与位置、地图等概念密切相关的。而另外两个词，Information Syst

3、em，则是“信息系统”的意思。因此，GIS翻译成中文后，通俗的叫法就是“地理信息系统”。GIS的科学定义：是一种决策支持系统，它具有信息系统的各种特点，与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的，地理位置及与该位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。,GIS组成要素,一个完整的GIS主要由四个部分构成：1、计算机硬件系统2、计算机软件系统3、地理数据（或空间数据）4、系统管理操作人员。其核心部分是计算机系统（软件和硬件），空间数据反映GIS的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。,GIS组成要素,GIS&地图-什么是地图,通常，人们的说GIS就

4、是电子地图；这种说法其实只说对了一半，正确的说法应该是电子地图是GIS的基础组成部分。地图是按一定比例运用符号、颜色、文字注记等描绘显示地球表面的自然地理、行政区域、社会经济状况的图。简单地说地图一种记录地理信息的一种图形语言形式。地图的大概发展史，以前的地图起先因该画皮革（羊皮、牛皮等）上的，如游戏中的藏宝图；接下来，那就是绘制在纸上的纸质地图，现在也在广泛使用中；而随着科技的发展，特别是计算机图形图像技术应用于地图制作，现在的地图大多都是通过GIS工具把纸地图经过一系列处理而转换成可以在屏幕上显示的电子化地图，或者直接进行手扶跟踪数字化后，生成的矢量地图数据文件，即我们通常所说的“电子地图

5、”。,GIS&地图-地图数据,从技术的角度上将，地图数据是载荷地理信息的数字集合。它们应指被输入到某种计算机系统中进行处理，必要时可重新生成人的视觉可以感受的地理信息。在这一层意义上，地图数据可以分为：1）空间数据（或图形数据）空间数据是构成地图内容要素的几何图形，例如地图上的井、山峰、灯塔、河流、道路、等值线、湖泊、森林界线和土壤类型界线等。为表示这些要素在二维平面上空间图形的定位特征，常用一对平面直角坐标（X,Y）来表示，这种地图数据称为矢量数据；或用其通过栅格单元的左下角坐标（行和列）来表示，称此为栅格数据。地图要素图形大致可以分为点、线、面三种基本类型。面可由环绕它们的线表示；也可以由

6、其区域内的点表示；线可离散化成为点的集合；而点则能用一对平面坐标系中的坐标来确定。在实际应用中，仅有坐标数据是不够的，必须依照不同地图要素的意义，通过特别的编码加以区别。,GIS&地图-地图数据,2）语义数据(属性数据)语义数据又称为非几何数据，包括定性数据和定量数据。定性数据用来描述要素的分类或对要素进行标名。定量数据是说明要素的性质、特征或强度的，例如距离、面积、人口、产量、收人、流速，以及温度和高程等 对于语义数据，基本上是一个地理编码问题。即，以科学的分类分级系统为基础，对地理环境中各基本实体及其联系进行编码，以便唯一地对某一系统中所有地图要素进行认别和处理。简单地说，就是将属性数据与

7、图形数据建立联系。如我们经常的为一个POI点添加地址、电话等属性数据，着就是一中地理编码。还有一个常见的概念地址匹配（Geocoding），是基于空间定位技术的一种编码方法，它提供了一种把描述成地址的地理位置信息转换成可以被用于GIS(地理信息系统)的地理坐标的方式。简言之，Geocoding是通过将数据中的地址名称直接匹配或差值后，生成地图坐标的过程。,GIS&地图-地图符号,地图符号是由形状不同、大小不一和色彩有别的图形和文字组成，注记是地图符号的一个重要部分，它也有形状、尺寸和颜色之区别。下面分别是点、线、面三种图元的的一些地图符号。,GIS&地图-地图要素的空间关系,GIS&地图-常用

8、概念,专题地图，专题地图是突出地表示一种或几种自然现象和社会经济现象的地图。按内容可分为三大类：自然地图、社会经济地图和其他专题地图（中国天气网的降雨量预报图、人口图、水文图、广汽丰田4S店分布图.）；专题地图不仅要有科学性，而且也要有艺术性。图面设计包括图名、比例尺、图例、插图（或附图）、文字说明和图廓整饰等。地图比例尺，地图比例尺通常认为是地图上距离与地面上相应距离之比。地图比例尺一般采用，数字比例尺，这是简单的分数或比例，可表示为1：1000000，这意味着，地图上（沿特定线）长度1毫米、1厘米或1英寸（分子），代表地球表面上的1000000毫米、厘米或英寸（分母）。,GIS&地图-常用

9、概念,地理坐标，经度，纬度，地面上任一点的位置，通常用经度和纬度来决定。经线和纬线是地球表面上两组正交（相交为90度）的曲线，这两组正交的曲线构成的坐标，称为地理坐标系。平面坐标，地理坐标是一种球面坐标。由于地球表面是不可展开的曲面，也就是说曲面上的各点不能直接表示在平面上，因此必须运用地图投影的方法，建立地球表面和平面上点的函数关系，使地球表面上任一点由地理坐标（、）确定的点，在平面上必有一个与它相对应的点，平面上任一点的位置可以用极坐标或直角坐标表示。地图投影，就是指建立地球表面上的点与投影平面上点之间的一一对应关系。地图投影的基本问题就是利用一定的数学法则把地球表面上的经纬线网表示到平面

10、上。地图投影种类很多，选择的投影是否恰当，直接影响地图的精度和使用价值；选择时要考虑的因素也很多，如制图区域的范围、形状和地理位置，地图的用途等。目前我国采用的就是后面提及的高斯克吕格投影及分幅方案。,GIS&地图-地图制作,手扶跟踪数字化，即利用手扶跟踪数字化仪（通常讲的手持仪）可以输入点地物、线地物以及多边形边界的坐标。扫描矢量化地图，常见的地图扫描处理的过程如下图所示。由于扫描仪扫描幅面一般小于地图幅面，因此大的纸地图需先分块扫描，然后进行相邻图对接；当显示终端分辨率及内存有限时，拼接后的数字地图还要裁剪成若干个归一化矩形块，对每个矩形块进行矢量化（Vectorization）处理后生成

11、便于编辑处理的矢量地图，最后把这些矢量化的矩形图块合成为一个完整的矢量电子地图，并进行修改、标注、计算和漫游等编辑处理,GIS基本功能,GIS软件一般都提供了如下功能：数据的获取、数据的初步处理、数据的存储及检索、数据的查询与分析（常见的有：POI模糊查找、查找最近、周边查询、缓冲区计算等）、图形的显示与交互（地图操作的功能，地图的缩放、平移、拉框放大、缩小、输出地图等）。数据获取是从现实世界的观测、以及从现存文件、地图中获取数据。有些数据已经是数字化的形式，但是往往需要进行数据预处理，将原始数据转换为结构化的数据，以使其能够被系统查询和分析。查询分析是求取数据的子集或对其进行转换，并交互现实

12、结果。在整个处理过程中，都需要数据存储检索以及交互表现的支持，换言之，这两项功能贯穿了地理信息系统数据处理的始终。我们可以通过下面一个图来描述各个功能之间的关系：,GIS基本功能,GIS类型,地理信息系统按其内容可以分为三大类：1）专题地理信息系统（Thematic GIS），是具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务。例如，我们的坐席服务系统（通信导航服务），云南烟草运输监控信息系统，森林动态监测信息系统、水资源管理信息系统、矿业资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统等。2）区域信息系统（Regional GIS），主要以区域综合研究和全面

13、的信息服务为目标，可以有不同的规模，如国家级的、地区或省级的、市级和县级等为各不同级别行政区服务的区域信息系统；也可以按自然分区或流域为单位的区域信息系统。区域信息系统如加拿大国家信息系统、中国黄河流域信息系统等。许多实际的地理信息系统是介于上述二者之间的区域性专题信息系统，如北京市水土流失信息系统等。3）地理信息系统工具或地理信息系统外壳（GIS Tools），是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。它们或者是专门设计研制的，或者在完成了实用地理信息系统后抽取掉具体区域或专题的地理系空间数据后得到的，具有对计算机硬件适应性强、数据管理和

14、操作效率高、功能强且具有普遍性的实用性信息系统。,GIS应用分类,地理信息系统根据其支撑的系统环境不同，形成了一些习惯说法：Desktop GIS(桌面地理信息系统)、WebGIS(网络地理信息系统)、MobileGIS(嵌入式GIS系统)等。Desktop GIS(桌面地理信息系统)桌面地理信息系统)，这是最常见的，它主要是指基于Windows、Unix等桌面操作系统开发的GIS软件平台，以及基于这些平台开发的应用系统。,WebGIS,Web技术和GIS技术相结合，最为激动人心的产物就是WebGIS(万维网地理信息系统)。WebGIS，简言之，就是利用Web技术来扩展和完善地理信息系统的一项

15、新技术。由于HTTP协议采用基于C/S的请求/应答机制，具有较强的用户交互能力，可以传输并在浏览器上显示多媒体数据，而GIS中的信息主要是需要以图形、图像方式表现的空间数据，用户通过交互操作，对空间数据进行查询分析。这些特点，就使得人们完全可以利用Web来寻找他们所需要的空间数据，并且进行各种操作.WEBGIS的实现方式，CGI(Common Gateway Interface,通用网关接口)方法、服务器应用程序接口(Server API)方法、插件(Plug-ins)法、Java Applet方法以及ActiveX方法等等 前面我们所到过的，我们公司的坐席软件系统和各种门户网站地图，如MAP

16、BAR图吧、MAPABC、GOOGLE地图、GO2MAP等，其实都是WebGIS系统。,GIS基础操作,95190坐席系统地图操作丰田项目坐席系统软件（参考操作说明书68-77页）95190坐席系统软件（参考操作说明书第6章“目的地设置”和第7章”地图服务“）MapInfo地图一般操作参考MapInfo 使用教程.doc,GIS平台软件介绍-ArcGIS,ESRI产品系列（）ESRI公司（Environmental Systems Research Institute Inc.）于1969 年成立于美国加利福尼亚州的Redlands市，公司主要从事GIS工具软件的开发和GIS数据生产。是最老牌

17、和最有影响力的GIS技术提供商，是GIS领域事实上的领头羊和标准的制作者。它的产品种类丰富，现在都采用ArcGIS*（版本号）来打包和销售，现在应该是9.3了。Desktop GIS，桌面GIS产品，包括：ArcInfo、ArcEditor、ArcView 等三个不同应用的软件工具，同时也一些高级的空间分析拓展组件。ArcInfo主要用于地图数据的分析和建模，管理地图数据，包括最基本的GIS功能，包括数据录入和编辑、投影变换、制图输出、查询分析及其分析功能（缓冲区分析、叠加复合分析等等）。ArcEditor主要用来做桌面的地图数据的编辑，支持多人同时对某一地图进行编辑和管理图元之间的拓扑关系；

18、ArcView主要用于显示、管理和分析已有的符合某种格式的地图数据，如ArcInfo基础的shape文件。ArcGIS Engine(MapObject),是一些用于开发和部署基于ArcGIS框架的组件.Server GIS，服务端产品,ArcGIS 后台引擎，可以用于集中管理海量的地图信息，开速地发布网络地图；Mobile GIS，主要是用于移动终端上的GIS产品；当然了，还有现在应用很广泛的Online GIS，根据应用方式的不同，打包成了各种不同的产品，有ArcGIS Online Sharing;ArcGIS Online Map services;ArcGIS Web Mapping

19、 APIs 等；,GIS平台软件介绍-MapInfo,MapInfo产品系列（)全球性提供GIS产品、解决方案和服务的软件公司。MapInfo公司于1986年成立于美国特洛伊(Troy)市，成立以来，该公司一直致力于提供先进的数据可视化、信息地图化技术，其软件代表是桌面地图信息系统软件MapInfo。MapInfo Professional，是主要的软件产品，它支持多种本地或者远程数据库，较好地实现了数据可视化，生成各种专题地图。此外还能够进行一些空间查询和空间分析运算，如缓冲区等等，并通过动态图层支持GPS数据。MapBasic，是为在Mapinfo平台上开发用户定制程序的编程语言。通过Ma

20、pbasic进行二次开发，能够扩展MapInfo功能，并与其它应用系统集成.MapX，是MapInfo提供的OCX控件。MapXtreme，是基于Internet/Extranet的地图应用服务器，它可以用于帮助配置企业的Internet。SpatialWare，是在对象关系数据库环境下基于SQL进行空间查询和分析的空间信息管理系统，在SpatialWare中，支持简单的空间对象，从而支持空间查询，并能产生新的几何对象。在实际应用中，一般使用SpatialWare作为数据服务器，而MapInfo Professional作为客户端，可以提高系统开发效率。,国内主要GIS平台,SuperMap（

21、），超图软件是中国和亚洲领先的地理信息系统平台软件企业，主要从事GIS基础平台和应用平台软件的研究、开发、推广和服务。它是中国科学院地理所旗下的软件公司。SuperMap GIS系列，SuperMap desktop(SuperMap Viewer、SuperMap Express和SuperMap Deskpro)、SuperMap Objects、SuperMap IS.NET、空间数据库引擎SuperMap SDX+等。MapGIS,是中国地质大学开发的地理信息系统软件。GeoStar（吉奥之星）是武汉测绘科技大学开发的、面向大型数据管理的地理信息系统软件。Citystar（城市之星）地

22、理信息系统软件由北京大学开发研制，是一个面向桌面应用的GIS平台。,国内主要地图厂家介绍,四维图新，主要提供导航地图和动态交通信息服务，以前没有自己的导航引擎和软件服务（互联网地图）。今年将在国内的创业板上市。市场的情况：前装市场的50%左右，主要是日系的丰田，本田，韩国现代，美国通用等，后装市场三洋、松下等；手机导航，Nokia等是它的客户。我公司的使用情况：丰田项目服务系统使用的就是四维的地图和技术服务。高德，主要提供导航地图和相同技术服务。准备在美国Nasdak上市。市场的情况：前装市场的50%，欧美的奥迪，宝马，奔驰、大众，日系的本田，尼桑等；后装市场新科、万利达等；互联网和技术服务方

23、面做的比较好。我公司的使用情况：我公司的通导仪产品的终端地图和软件，服务端的地图都是使用高德提高的地图和技术服务。瑞图万方/易图通/城际高科/灵图数据显示，中国2009 年中国车载导航产业电子地图市场依旧处于寡头垄断的局面，绝大多数份额被高德软件和四维图新所占有，市场份额分别为 51.28%和47.06%，其余的易图通、瑞图万方和城际高科等三家共占有不到2%。,全国行政区划,中华人民共和国宪法 第二十九条中华人民共和国的行政区域划分如下：(一)全国分为省、自治区、直辖市；(二)省、自治区分为自治州、县、自治县、市；(三)县、自治县分为乡、民族乡、镇。直辖市和较大的市分为区、县。自治州分为县、自

24、治县、市。自治区、自治州、自治县都是民族自治地方。全国行政区划的统计情况（大陆地区）至2008年底，全国共有34个省级行政区（其中：4个直辖市、23个省、5个自治区、2个特别行政区），333个地级行政区划单位（其中：283个地级市、17个地区、30个自治州、3个盟），2859个县级行政区划单位（其中：856个市辖区、368个县级市、1463个县、117自治县、49个旗、3个自治旗、2个特区、1个林区），40828个乡级行政区划单位（其中：3个区公所、6524个街道、19234个镇、13872个乡、1096个民族乡、98个苏木、1个民族苏木）。（省以下行政区划单位统计不包括港澳台）参考网站：中国行政区划网（）参考网站：行政区划标准表areacode-200907071.xls,全国道路介绍,概况到2008年底，全国公路总里程达368万公里，公路通车总里程和公路密度比1978年增长3倍多，高速公路从无到有，达6.03万公里；建成公路桥梁总量是1978年的近5倍，一批施工难度大、科技含量高的世界级公路桥梁和长大隧道建成通车；农村公路总里程达321万公里，是改革开放前的5倍多。公路分类按技术指标分（高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路和等外公路等6级）按在路网的地位和作用分（国道、省道、县道、乡道和村道等5级）参考地图册：中国公路行车地图集成,