地理信息系统第1章绪论课件.ppt
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- 地理信息系统 绪论 课件
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1、地理信息系统地理信息系统主主 讲讲 人:人:联系电话联系电话QQQQ课课 件:件:ftp:/218.87.136.94/ftp:/218.87.136.94/教学目标教学目标l地理信息系统基础地理信息系统基础课程总学时课程总学时为为3232,分理论课(,分理论课(1616)与实验课)与实验课(1616)两部分。)两部分。l通过本课程的学习,使学生掌握地通过本课程的学习,使学生掌握地理信息系统的基本概念、空间数据理信息系统的基本概念、空间数据的采集、处理与存储组织、的采集、处理与存储组织、GISGIS空空间分析的原理方法、空间数据符号间分析的原理方法、空间数据符号化方法等。化方法等。教学内容教学
2、内容 (16(16学时学时)l第一章第一章 绪论(绪论(2 2学时)学时)l第二章第二章 地理空间与空间数据基础(地理空间与空间数据基础(2 2学时)学时)l第三章第三章 空间数据结构(空间数据结构(2 2学时)学时)l第四章第四章 空间数据库(空间数据库(2 2学时)学时)l第五章第五章 空间数据采集与处理(空间数据采集与处理(3 3学时)学时)l第六章第六章 空间查询与空间分析(空间查询与空间分析(3 3学时)学时)l第七章第七章 空间数据的可视化(空间数据的可视化(2 2学时)学时)课程考核课程考核l平时成绩(平时成绩(30%30%)作业、实验作业、实验l考试成绩(考试成绩(70%70%
3、)开卷考试开卷考试缺课缺课3 3次,取消考试资格次,取消考试资格Chap.1 Chap.1 绪论绪论(2 2学时)学时)lGISGIS能干什么能干什么120120急救急救 假如有人心脏病突发时拨打了假如有人心脏病突发时拨打了120120急救电话,电话接急救电话,电话接通时工作人员马上从电脑上看到来电所显示的准确区通时工作人员马上从电脑上看到来电所显示的准确区域、楼层、房号,乃至显示最近的救援路线,那这个域、楼层、房号,乃至显示最近的救援路线,那这个人很可能就得救了;人很可能就得救了;Google MapsGoogle Maps、GoogleGoogle Earth Earth等公众地理信息服务
4、系统等公众地理信息服务系统图行天下图行天下Go2mapGo2map、E E都市、神州龙地图、我要地图、都市、神州龙地图、我要地图、MapABCMapABC等等。等等。公园选址公园选址如何为一公如何为一公园选择合理园选择合理位置?位置?交通方便,交通方便,较安静;依较安静;依山傍水;避山傍水;避免沼泽免沼泽地地要求要求方案方案2 2条件条件2 2方案方案1 1条件条件1 1处理、分析处理、分析空间分析空间分析算法算法现实世界现实世界获取获取水系信息水系信息地形信息地形信息道路信息道路信息植被信息等植被信息等+空间空间数据库数据库存储存储l公园选址条件:公园选址条件:1)1)相对安静(离主要公路相
5、对安静(离主要公路0.20.2公里之外)且交通方便公里之外)且交通方便(离主要公路(离主要公路0.80.8公里之内)公里之内)2)2)公园最好依附在大小适中的天然河流上。公园最好依附在大小适中的天然河流上。3)3)公园选址要避免沼泽地;公园选址要避免沼泽地;l相关数据,提供三层数据:相关数据,提供三层数据:交通图(公路分为主要、次要两个等级)交通图(公路分为主要、次要两个等级)-Road-Road层;层;水系图(河流分为水系图(河流分为1-31-3等)等)-Stream-Stream层,等级为层,等级为2 2的河的河流才适合建公园。流才适合建公园。沼泽地图(类型为沼泽地图(类型为1 1是沼泽地
6、,是沼泽地,9999为非沼泽地)为非沼泽地)-marshmarsh层;层;l针对公园选址的要求,列出空间操作顺序:针对公园选址的要求,列出空间操作顺序:a)a)对对RoadRoad层中的主要公路建立层中的主要公路建立0.80.8、0.20.2公里缓公里缓冲区,将两缓冲区进行空间叠置得到公园候选冲区,将两缓冲区进行空间叠置得到公园候选区域区域-zones-zones。b)b)将将MarshMarsh层和层和zoneszones进行多边形空间叠置分析,进行多边形空间叠置分析,取位于取位于zonezone内的非沼泽地区域内的非沼泽地区域ZmarshZmarsh;c)c)将将StreamStream层
7、与层与ZmarshZmarsh进行空间叠置,取位于进行空间叠置,取位于ZmarshZmarsh内,等级为内,等级为2 2的河流段作为公园建立的候的河流段作为公园建立的候选地址。选地址。本章内容:本章内容:1.1.GISGIS的基本概念的基本概念2.2.GISGIS的构成的构成3.3.GISGIS的基本功能的基本功能4.4.GISGIS的应用的应用 5.5.GISGIS与相关学科、技术的关系与相关学科、技术的关系6.6.GISGIS的发展概况的发展概况1.1 1.1 信息与地理信息信息与地理信息l1.1.1 1.1.1 数据和信息数据和信息数据数据(DataData)是一种未经加工的原始资料,数
8、是一种未经加工的原始资料,数字、文字、符号、图形图像等都是数据;字、文字、符号、图形图像等都是数据;信息信息(InformationInformation)来源于数据。来源于数据。数据是客观对象的表示,数据是客观对象的表示,而信息则是数据内涵而信息则是数据内涵的意义,是数据的内容和解释。的意义,是数据的内容和解释。例如,从学生考试成绩数据中可获取到有关例如,从学生考试成绩数据中可获取到有关信息;信息;从测量数据中可以抽取出地面目标或从测量数据中可以抽取出地面目标或物体的形状、大小和位置等信息;物体的形状、大小和位置等信息;从遥感图从遥感图像数据中可以提取出各种地物的图形大小和像数据中可以提取出
9、各种地物的图形大小和专题信息。专题信息。1 GIS1 GIS的基本概念的基本概念信息信息是用文字、数字、符号、语是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征,物、现象等的内容、数量或特征,并向人们(或系统)提供关于现并向人们(或系统)提供关于现实世界新的事实和知识实世界新的事实和知识,作为生,作为生产、建设、经营、管理、分析和产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。决策的依据。信息的特征:信息的特征:客观性、适用性、客观性、适用性、可传输性和共享性。可传输性和共享性。1.1.2 1.1.2 地理信息(空间信息、地理空间信息)地理信
10、息(空间信息、地理空间信息)l地理数据(空间数据、地理空间数据)地理数据(空间数据、地理空间数据)是地是地理实体及相互间关系的符号化表示,包括理实体及相互间关系的符号化表示,包括空空间特征、属性特征及时间特征间特征、属性特征及时间特征。l地理信息(地理信息(Geographic InformationGeographic Information)是是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征及一切有用的知识,征及一切有用的知识,它是对表达地理要素它是对表达地理要素与地理现象之间关系的地理数据的解释。与地理现象之间关系的地理数据的解释。l基本形式基本形式1.1
11、.3 1.1.3 地理信息的特征地理信息的特征1 1)空间特征:)空间特征:地理实体的空间位置及其相互关地理实体的空间位置及其相互关系,表现为系,表现为多维结构,多维结构,是地理信息区别于其它是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志;类型信息的最显著标志;2 2)属性特征:)属性特征:表示地理实体的名称、类型和数表示地理实体的名称、类型和数量等;量等;3 3)时间特征:)时间特征:指实体随时间而发生的相关变化指实体随时间而发生的相关变化的信息(属性数据或空间数据的变化)。的信息(属性数据或空间数据的变化)。l空间特征、属性特征、时间特征空间特征、属性特征、时间特征是地理信息是地理信息(地理数据
12、)的(地理数据)的3 3个基本特征。个基本特征。4 4)数据量大:)数据量大:地理信息既有空间特地理信息既有空间特征,又有属性特征,另外地理信征,又有属性特征,另外地理信息还随着时间的变化而变化,具息还随着时间的变化而变化,具有时间特征,因此其数据量很大。有时间特征,因此其数据量很大。尤其是随着全球对地观测技术的尤其是随着全球对地观测技术的不断发展,每天都可以获得上万不断发展,每天都可以获得上万亿兆的关于地球资源、环境特征亿兆的关于地球资源、环境特征的数据。的数据。1.2 1.2 信息系统信息系统l信息系统信息系统是具有是具有采集、管理、加工和表采集、管理、加工和表达数据能力达数据能力的系统,
13、的系统,并能回答用户一系并能回答用户一系列问题的系统列问题的系统。它是由。它是由计算机硬件、软计算机硬件、软件、数据和用户件、数据和用户四大要素组成。四大要素组成。l从从适用于不同管理层次适用于不同管理层次的角度出发,信的角度出发,信息系统分为息系统分为事务处理系统事务处理系统和和决策支持系决策支持系统。统。1.3 1.3 地理信息系统地理信息系统GISGIS-G Geographic eographic I Information nformation S SystemystemGISGIS-G Geo-eo-I Information nformation S ServiceerviceG
14、ISGIS-G Geo-eo-I Information nformation S Sciencecience1.3 1 1.3 1 地理信息系统概念地理信息系统概念l地理信息系统是一种特定的十分重要的地理信息系统是一种特定的十分重要的空间信息系统空间信息系统。l不同领域、不同专业对不同领域、不同专业对GISGIS的理解不同,的理解不同,目前没有完全统一的被普遍接受的定义:目前没有完全统一的被普遍接受的定义:1 1)美国学者)美国学者ParkerParker认为认为“GISGIS是一种是一种存贮、分析和显示空间与非空间数据存贮、分析和显示空间与非空间数据的信息技术的信息技术”。2 2)加拿大的
15、)加拿大的Roger TomlinsonRoger Tomlinson认为认为“GISGIS是全方位分析和操作地理数据的数字系是全方位分析和操作地理数据的数字系统统”。3 3)GoodchildGoodchild把把GISGIS定义为定义为“采集、存贮、采集、存贮、管理、分析和显示有关地理现象信息的管理、分析和显示有关地理现象信息的综合系统综合系统”。4 4)BurroughBurrough认为认为“GISGIS是属于从现实世是属于从现实世界中采集、存储、提取、转换和显示空界中采集、存储、提取、转换和显示空间数据的一组有力的工具间数据的一组有力的工具”。5 5)俄罗斯学者也把)俄罗斯学者也把G
16、ISGIS定义为定义为“一种解决一种解决各种复杂的地理相关问题,以及具有内部各种复杂的地理相关问题,以及具有内部联系的工具集合联系的工具集合”。6 6)美国国家地理信息与分析中心给出的定)美国国家地理信息与分析中心给出的定义:义:“GISGIS为了获取、存储、检索、分析和为了获取、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显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统据库管理系统”。7 7)英国教育部认为:)英国教育部认为:“GISGIS是一种获取、是一种获取、存储、检索、操作、分析和显示地球空间存储、检索、操作、分析和显示地球空间数据的计算机系统数据的计算机系统”。8 8)美国
17、联邦数字地图协调委员会认为:)美国联邦数字地图协调委员会认为:“GISGIS是由计算机硬件、软件和不同的方法是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统,该系统设计用来支持空间数组成的系统,该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显据的采集、管理、处理、分析、建模和显示,以便解决复杂的规划和管理问题示,以便解决复杂的规划和管理问题”。l我们认为:我们认为:地理信息系统地理信息系统是一种采是一种采集、存储管理、处理、分析、显示和集、存储管理、处理、分析、显示和应用应用地理数据地理数据的计算机系统。的计算机系统。1.3.2GIS1.3.2GIS与其它信息系统的区别和联系与其它信息系
18、统的区别和联系 信息系统(信息系统(IS)IS)非空间信息系统非空间信息系统空间信息系统(空间信息系统(SISSIS)如厂矿企业管理、如厂矿企业管理、财务等财务等MISMIS非地理信息系统非地理信息系统CAD/CAMCAD/CAM地理信息系统(地理信息系统(GISGIS)专题专题GISGIS综合信息系统综合信息系统地籍信息系统地籍信息系统城市管线信息系统城市管线信息系统城市规划城市规划与管理与管理ISIS区域资源区域资源与环境与环境ISIS(1 1)GISGIS与一般与一般MISMISlGISGIS区别于其它信息系统的一个区别于其它信息系统的一个显著标志是具有空间分析功能。显著标志是具有空间分
19、析功能。lGISGIS离不开数据库技术。数据库离不开数据库技术。数据库中的一些基本技术,如数据模型、中的一些基本技术,如数据模型、数据存储、检索等都是数据存储、检索等都是GISGIS广泛广泛使用的核心技术。使用的核心技术。lGISGIS对空间数据和属性数据共同管理、分析对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用,和应用,而一般而一般MISMIS(数据库系统)侧重于(数据库系统)侧重于非图形数据(属性数据)的优化存储与查非图形数据(属性数据)的优化存储与查询,不能对空间数据进行查询、检索、分询,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析,没有拓扑关系,其图形显示功能也很
20、有限。有限。l如电话查号台是一个一般如电话查号台是一个一般MISMIS,只能回答用,只能回答用户询问的电话号码,户询问的电话号码,而通信地理信息系统而通信地理信息系统除了可查询电话号码外,还提供用户的地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理分布、空间密度、最近的邮局等空间关系信息。系信息。(2 2)GISGIS与与CADCADl管理了图形数据和属性数据的系统不管理了图形数据和属性数据的系统不一定是一定是GISGIS,如计算机辅助设计,如计算机辅助设计(Computer Adided DesignComputer Adided Design,CADCAD)表表
21、1-1 GIS1-1 GIS与与CADCAD的异同点的异同点GISGIS与与CADCAD共同点共同点GISGIS与与CAD CAD 不同点不同点u都有坐标系统;都有坐标系统;u都能将目标和都能将目标和参考系联系起来参考系联系起来;u都能描述图形都能描述图形数据的拓扑关系数据的拓扑关系;u都能处理属性都能处理属性和空间数据和空间数据uCADCAD研究对象为研究对象为人造对象人造对象-规则几规则几何图形及组合;何图形及组合;u图形功能特别是图形功能特别是三维图形功能强,三维图形功能强,属性库功能相对较属性库功能相对较弱;弱;uCADCAD中的拓扑关中的拓扑关系较为简单;系较为简单;u一般采用几何坐
22、一般采用几何坐标系标系 。uGISGIS处理的数据大多处理的数据大多来自于现实世界,较来自于现实世界,较之人造对象更复杂,之人造对象更复杂,数据量更大;数据采数据量更大;数据采集的方式多样化;集的方式多样化;uGISGIS的属性库结构复的属性库结构复杂,功能强大;杂,功能强大;u强调对空间数据的强调对空间数据的分析,图形属性交互分析,图形属性交互使用频繁;使用频繁;uGISGIS采用地理坐标系采用地理坐标系 。2 GIS2 GIS的构成的构成 l完整的完整的GISGIS主要由四个部分构成主要由四个部分构成计算机硬件系统计算机硬件系统计算机软件系统计算机软件系统地理空间数据地理空间数据系统管理、
23、操作人员系统管理、操作人员2.1 2.1 硬件系统硬件系统输入设备输入设备专用设备专用设备常规设备常规设备GPSGPS全数字摄影全数字摄影测量工作站测量工作站解析和数字解析和数字摄影测量仪器摄影测量仪器遥感与遥感遥感与遥感图象处理系统图象处理系统全站仪全站仪扫描仪扫描仪数字化仪数字化仪键盘、鼠标键盘、鼠标处理设备处理设备工作站工作站服务器服务器硬盘阵列硬盘阵列存储设备存储设备活动硬盘活动硬盘光盘机光盘机磁带机磁带机输出设备输出设备绘图仪绘图仪终端终端打印机打印机2.2 2.2 软件系统软件系统l GISGIS软件是系统的核软件是系统的核心,用于执行心,用于执行GISGIS功功能的各种操作,包括
24、能的各种操作,包括数据输入、处理、数数据输入、处理、数据库管理、空间分析据库管理、空间分析和图形用户界面和图形用户界面(GUI)(GUI)等。按照其功能分为:等。按照其功能分为:GISGIS专业软件、数据专业软件、数据库软件、系统管理软库软件、系统管理软件件等等 GISGIS应用软件应用软件GISGIS硬件硬件操作系统操作系统GISGIS专业平台软件专业平台软件GISGIS用户界面用户界面GISGIS数据库数据库GISGIS软件层次软件层次2.2 1 GIS2.2 1 GIS专业软件专业软件l GISGIS专业软件一般指具有丰富功能的专业软件一般指具有丰富功能的通用通用GISGIS软件,它包含
25、了处理地理信息软件,它包含了处理地理信息的各种高级功能,可作为其他应用系的各种高级功能,可作为其他应用系统建设的平台。统建设的平台。其代表产品有其代表产品有ArcGISArcGIS、MAPINFOMAPINFO、MAPGISMAPGIS、GEOSTARGEOSTAR等。等。2.2 2 2.2 2 数据库软件数据库软件l数据库软件数据库软件除了在除了在GISGIS专业软件中用于专业软件中用于支持复杂空间数据的管理软件以外支持复杂空间数据的管理软件以外,还包括服务于以非空间属性数据为主还包括服务于以非空间属性数据为主的的数据库系统,如数据库系统,如ORACLEORACLE、SYBASESYBASE
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