地理信息系统(第一章)

地理信息系统旅游与城市管理学院马国斌（18857871636;691636）教材主要参考教材：城市地理信息系统(GIS)，黄正东，于卓，武汉大学出版社，2010数字城市，倪金生，李琦，电子工业出版社，2008地理信息系统导论，陈述彭，鲁学军，周成虎等编著，北京：科学出版社，1999地理信息系统概论，黄杏元，马劲松，汤勤等编著，北京：高等教育出版社，1999第一章绪论1.1地理信息系统基本概念1.2地理信息系统组成与功能1.3地理信息系统与相关相关学科1.4地理信息系统应用1.5常用地理信息系统软件1.6地理信息系统发展历史1.1地理信息系统(相关概念)数据（Data）：是对某一目标进行定性、定量地表达、记录或描述进所取得出来的原始资料，一种未经加工的原始资料。包括数字、符号、文字、图形、声音等都属于数据。（1.72，张三)信息（Information）：是从数据中提取出来的，能够反映目标对象的数量、质量、结构、相互关系等特征的消息。信息与数据的关系：数据是信息的表达，或称载体，是客观的。信息则是加工后的数据，是数据的内涵，即对数据进行解释后产生的含义。信息具有以下特征：客观性；实用性；传输性能；共享性；不灭性能；时效性；价值的相对性；载体的依附性；可伪性1.1地理信息系统(相关概念)地理数据（GeographicalData）：是指用来表示地理实体或现象的位置、形状、大小及其分布等诸多方面特征的数据。地理信息（GeographicalInformation）:是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对地理数据的解释。地理数据的组成：空间位置、属性、时间。地理信息的特征：空间性、数据量大、时序性强、多维性.信息系统（InformationSystem）：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称为信息系统。1.1地理信息系统(相关概念)6、地理信息系统技术（geographicalinformationsystem）定义：是计算机硬件、软件支持的对地理空间数据进行采集、存储、检索、分析处理、显示的系统。A、空间数据，空间实体在一定投影下的坐标位置。B、非空间数据，描述空间实体特征的属性。C、拓扑数据，实体之间相互联系的空间关系。用户•硬件：计算机、数字化仪、扫描仪、绘图仪•软件：操作系统软件，地理信息系统软件•数据：空间坐标、属性信息、拓扑关系•用户：系统开发、设计人员、使用管理和维护人员1.2.1地理信息系统的组成数据软件硬件用户软件结构操作系统系统库（编程语言、数学库等）标准软件（图形、数据库等）GIS基本功能软件GIS应用软件用户界面GIS软件基础软件系统软件GIS1.2.1地理信息系统的组成硬件—基本配置输入设备专用设备常规设备GPS全数字摄影测量工作站解析和数字摄影测量仪器遥感与遥感图象处理系统全站仪扫描仪数字化仪键盘、鼠标处理设备工作站服务器硬盘阵列存储设备活动硬盘光盘机磁带机输出设备绘图仪终端打印机1.2.1地理信息系统的组成空间数据•GIS的操作对象为空间数据•空间数据特征：几何、属性、时间数据；•空间数据组织：矢量结构、栅格结构；•空间数据管理：几何数据：文件属性数据：关系数据库1.2.1地理信息系统的组成用户咨询管理信息管理数据整理1.2.1地理信息系统的组成地理信息系统能够解决的主要问题？1.2.2地理信息系统的功能•某个特定位置有什么？•几何查属性•例：国家属性查询1.2.2地理信息系统组成与功能位置（Locations）合并分析GeneratenewareasfromcountiesusingcommonattributevaluesfordistrictsSumPopulationfromCountiesontoDistrictfeatures1.2.2地理信息系统的功能叠置分析(叠加分析/Overlay)：A∪BA∩BA－BB－AB∈A1.2.2地理信息系统的功能叠加分析1.2.2地理信息系统的功能缓冲区分析支持点、线、面的缓冲区分析提供单面缓冲和双面缓冲生成1.2.2地理信息系统的功能统计分析1.2.2地理信息系统的功能•路径分析1.2.2地理信息系统的功能三维立体1.2.2地理信息系统的功能1.2.2地理信息系统的功能•地理对象随时间的变化•例：人口变化趋势趋势（Trends）（1）数据采集、检验与编辑功能（2）查询、检索、统计、计算功能（4）空间分析功能（5）显示（地图输出）功能（3）数据的处理和组织1.2.2地理信息系统的功能空间检索空间分析空间分析地形分析网络分析缓冲区分析几何量测地图分析叠置分析统计分析决策分析位置查询属性查询拓扑查询空间查询检索与分析3.1.2地理信息系统的功能基本功能的实现文件图表数据获取原始数据存储检索空间查询空间分析数据编辑投影变换数据输出制图、表格交互展示结构化数据空间数据库1.2.2地理信息系统的功能数据的获取1.2.2地理信息系统的功能数据的编辑变换与处理目的：保证数据在入库时在内容上的完整性，逻辑上的一致性。方法：数据编辑与处理、错误修正：数据格式转化：矢量、栅个格转化，不同数据格式转化；数据比例转化：平移、旋转、比例、纠正投影变换：投影方式数据概化：平滑、特征集结数据重构：几何形态变换（拼接、截取、压缩、结构）地理编码：拓扑结构数据入库数据获取3.1.2地理信息系统的功能1.3地理信息系统与相关学科3S(GIS、RS、GNNS（GPS）)GIS：(Geographicinformationsystem)集采集、存储、管理、处理、检索、分析和显示空间数据的计算机硬件和软件系统总和。RS：(RemoteSensing)，遥远的感知，是指依据地球上每一类物体在吸收、发射和反射电磁波特性的不同，从远处感知目标反射或自身发射的电磁波探测与识别的技术.GNNS:(Satellitepositioningandnavigationsystem)全球卫星定位系统，可以为全球用户提供实时，全天候全球性的导航服务。地理学GIS遥感技术摄影测量学数学和统计学制图技术计算机科学专家系统计算机图形学计算机辅助设计数据库技术软件工程1.4GIS应用领域测绘灾害监测与环境保护城乡规划资源管理国防农业城市管理1.4GIS应用领域地理逻辑绘图绘图机构地质测绘环保机构地方政府人口局税务部门旅游服务业公用事业公司企业教育交通运输部门【临灾洪涝灾害危险性评估】【临灾洪涝灾害危险性评估成果验证】昨日灾情日危险性等级图建立灾情库确定发灾范围时段综合危险等级图综合危险行政区范围拓扑叠加提取高危险等级行政区划图日危险性等级图。。。有危险有灾情(正确)无危险有灾情(错误)有危险无灾情(虚警)正确率错误率按行政区数量验证按行政区面积验证【临灾洪涝灾害危险性评估成果验证】基于地级市的评估结果验证84.2%18.5%15.8%89.0%33.1%11.0%0.0%20.0%40.0%60.0%80.0%100.0%有风险有灾情有风险无灾情无风险有灾情百分比个数面积基于县的评估结果验证67.7%8.9%32.3%65.6%15.8%34.4%0.0%20.0%40.0%60.0%80.0%有风险有灾情有风险无灾情无风险有灾情百分比个数面积【2000~2011年5月至10月综合最高危险等级分布图】5月6月7月8月9月10月【2000~2011年5月至10月发灾总天数分布图】【基于临灾评估成果的洪涝灾害危险性区划方法】【基于临灾评估成果的洪涝灾害危险性区划方案】(=f临灾洪涝灾害危险度区划发灾总天数，最高危险等级，最大危险指数，累计危险指数，地形地貌，流域地区）I东部高危险区I1、、珠江流域高危险区I2、浙闽地区高危险区I3、长江中下游高危险区I4、四川盆地高危险区I5、淮河流域高危险区I6、黄海流域高危险区I7、辽河流域高危险区II中部中危险区II1、西南地区中危险区II2、黄土高原中危险区II3、东北地区中危险区III西部低危险区III1、蒙甘地区低危险区III2、西北地区低危险区III3、青藏高原低危险区【部分应用项目展示】按范围大小分：全球、区域、局部按应用性质分：综合系统与专题系统按数据结构分：二维、三维、四维3.1.3地理信息系统的分类公司名称桌面产品组件产品网络GIS数据库ESRIArcView,ArcEditor,ArcInfoArcObject,MapObject,ArcIMSArcSDEMapInfoMapInfoProfessionalMapInfoMapBasic,MapInfoMapXMapInfoMapXtremeMapInfoSpatialwareIntergraphGeoMediaProfessionalGeoMediaObjectGeoMediaWebMapGeoMediaOracleGDOServer北京超图SuperMapDeskpro,Editor,SurveySuperMapObject,SuperFormSuperMapISSuperMapSDX+武汉吉奥GeoStarGeoMapGeoSurfGeoSurf2DforOracle武汉中地MapGISMapGISMapGIS-IMSSpatialDataEngine1.5常用地理信息系统软件•目前常用GIS软件系统：国外地理信息系统的发展阶段起步阶段飞速发展和推广应用阶段地理信息产业的形成1.6地理信息系统的发展历史与趋势起步阶段50年代，由于电子技术的发展及其在测量与制图学中的应用，人们开始有可能用电子计算机来收集、存贮和处理各种与空间和地理分布有关的图形和属性数据。1956年，奥地利测绘部门首先利用电子计算机建立了地籍数据库，随后这一技术被各国广泛应用于土地测绘与地籍管理。1963年，加拿大测量学家最先提出地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个地理信息系统——加拿大地理信息系统（CGIS），用于资源与环境的管理和规划。此后美国、加拿大、日本，西欧先后建立许多专业GIS软件。1.6地理信息系统的发展历史与趋势飞速发展和推广应用阶段A）GIS应用领域与范围不断扩大B)GIS与RS结合，开始进行全球性研究。C)关于GIS软件、硬件和项目开发的商业公司篷勃发展。到1989年，国际市场上有报价的GIS软件达70多个，并出现一些有代表性的公司和产品，如美国环境系统研究所(ESRI)的ARC/INFO，Intergraph公司的MGE，及Genasys公司的Genamap等等。1.6地理信息系统的发展历史与趋势•GISIn1990’sGIS的用户年代标志：GIS成为一种通用的地理信息技术工具；“数字地球”战略，为GIS的应用带来契机。地理信息产业的形成1.6地理信息系统的发展历史与趋势1）起步阶段（20世纪80年代）中科院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统实验室。2）快速发展阶段（20世纪90年代）在强调地理信息系统和遥感联合科技攻关的同时，强调地理信息系统的实用化、集成化和工程化。我国地理信息系统应用发展状况1.6地理信息系统的发展历史与趋势发展趋势：3D&4DGISWebGISVRGISComGISDigitalEarth1.6地理信息系统的发展历史与趋势ESRI杯大赛