第一章05-06

地理信息系统原理和应用(1)同济大学城市规划系钮心毅22020年2月11日星期二钮心毅[e-mail]13003174465,65980398讲课教室：学院214上机安排：教学机房课内上机在学院2楼教学机房，课内上机必须出席，有教师辅导和讲解。课余时间必须自学和练习。32020年2月11日星期二第3周9月26日讲课（第一章地理信息系统的产生与发展）第4周10月3日国庆休假第5周10月10日上机（第一篇一般查询和显示）第6周10月17日上机（第二篇复杂查询、地图输出、第三篇矢量空间分析）第7周10月24日上机（第四篇栅格空间分析）第8周10月31日讲课（数据结构，属性、栅格，第二章）第9周11月7日讲课（数据结构，矢量、综合，第二章）第10周11月14日上机（第五篇不规则三角网第六篇网络分析）第11周11月21日上机（第七篇综合应用）第12周11月28日上机（第八篇空间数据输入、编辑）第13周12月5日上机（第九篇数据管理、维护）第14周12月12日讲课（数据来源、输入、转换，第三章）第15周12月19日上机考试第16周12月26日讲课（空间分析）第17周1月2日讲课（空间分析，GIS实施）元旦休假，但需要补课第18周1月9日书面考试第19周1月16日42020年2月11日星期二教材和讲义《地理信息系统及其在城市规划与管理中的应用》，宋小冬,叶嘉安,科学出版社,1995，学校教材科购买《地理信息系统实习教程ArcGIS9.X》，复印《地理信息系统原理讲课提纲》，复印52020年2月11日星期二参考书目地理信息系统基本原理（第二版），Demers,M.N.著,电子工业出版社，2001原版书FundamentalsofGeographicInformationSystems（学院图书分馆）为我们的世界建模，ZeilerM.著，人民邮电出版社，2005原版书ModelingOurWorld,TheESRIGuidetoGeodatabaseDesign62020年2月11日星期二参考书目地理信息系统(第二版)（上、下卷），LongleyP.A.等著,电子工业出版社，2004原版书GeographicalInformationSystems(SecondEdition),Volume1,2（学院图书分馆）第一章地理信息系统的产生与发展同济大学城市规划系钮心毅82020年2月11日星期二公共查询手机定位110警车的调度……92020年2月11日星期二102020年2月11日星期二名词：地理信息系统GISGeographicInformationSystem(北美)GeographicalInformationSystem(欧洲)地理信息科学GeographicalInformationScience112020年2月11日星期二传统地图在分析、表达空间信息上的局限性信息负荷量小(幅面限制、内容重叠限制)量算、统计精度低查找、分类、重新分类不方便复杂分析难以进行地图和地图、地图和其它信息之间建立联系不便。更新复杂，特别是局部更新工作量大122020年2月11日星期二地理信息系统的出现1950年代末-60年代萌发于若干相互独立的领域，早期的探索领域：土地资源分析和成果表达(TerryCoppock,CGIS，R.Tomlinson)交通问题研究(DuaneMarble)计算机地图制图(DavidBickmore&RayBoyle)景观规划、设计(McHarg)人口统计(美国人口普查DIME)遥感信息的利用奥地利地籍管理132020年2月11日星期二GIS的出现和发展1950年代末-60年代萌发于若干相互独立的领域，早期的探索领域：第一个地理信息系统CGIS（加拿大地理信息系统）-1962年…1970年代侧重技术研究。1980年代开始实用。GIS软件通用化、商品化，各种实用系统大量涌现。1990年代推广、普及。软件进一步改进。易学易用。21世纪广泛应用，走向大众化。142020年2月11日星期二地理信息系统的发展动力社会需要技术可能1.计算机主机：运算速度提高、容量增大、成本下降，体积缩小，管理维护简便。2.计算机外设：显示器、打印机、绘图仪、扫描仪、外部存储器、多媒体输入、输出设备，性能提高、成本下降。3.网络通讯：局域网轻而易举，远程网、互联网方兴末艾。4.计算机软件：图形处理、图像处理、数据库、人机界面、开发工具、应用集成、多民族语言…。5.数据获取：航测、遥感、卫星定位系统，野外现场数字化采集。政府推动1.基础数据的公益化2.美国：NationalSpatialDataInfrastructure3.欧洲：EuropeanDataInfrastructure4.人才培训与科学研究152020年2月11日星期二什么是地理信息系统？GIS信息获取与输入数据存储与管理数据查询与分析成果表达与输出GIS的组成（4个部分）以计算机为基础的综合性应用技术信息获取与输入、数据储存与管理、数据查询与分析、成果表达与输出。以GIS技术为核心的实用信息系统地理信息系统与地理信息科学有差异。162020年2月11日星期二GIS的组成信息输入和数据编辑：空间数据、属性数据输入。多种形式、多种来源信息，多种方式数据输入和编辑。数据的存储与管理：提供空间与属性数据的存储、查询检索、修改和更新的能力。数据结构。空间查询与分析：GIS的核心，是GIS有别于其他信息系统的本质特征。成果表达与输出：可视化表达。通人机交互方式显示、输出各种专题图、统计图表等。172020年2月11日星期二GIS所处理的数据•GIS处理的数据包括：•空间数据（图）：空间位置、几何特性•属性数据（文）：文字属性、表格、其他非几何数据（声音、动画、影像等等）182020年2月11日星期二301学校编号名称班级性质301405279125城中小学上群中学中心小学实验中学24142228普通小学初中重点小学高中4052791251012031877778598746324519219320179............路段编号类型路面材料宽度101203187...主干道次干道支路沥青水泥沥青402416.........地块编号土地使用建筑密度容积率77798746...住宅商业办公工业...0.40.80.70.3...1.52.13.00.8...192020年2月11日星期二GIS的数据构成空间事物类型典型对象典型属性图形图象表达形式1）点学校、环保监测站规模、有关监测指标点状符号2）线道路、电缆、水系交通量、电压、水质线型3）面（多边形）地块、行政区土地使用、人口填充符号、边界线4）网络交通系统交通量、交叉口延误结点符号、线段线型5）三维表面地形、土壤高程、土壤成分彩色图像、立体网状图辅助地图注记地名、高程制图参数文字、辅助线、点符号202020年2月11日星期二GIS和其他相关系统的区别GIS与CAD的区别CAD不具备空间查询和分析功能GIS与一般的管理信息系统（MIS）区别MIS一般只处理属性数据，对图形数据以文件形式进行管理，图形要素不能分解、查询，图形与数据之间没有联系GIS对图形和属性数据共同管理、分析和应用212020年2月11日星期二GIS的基本功能——数据储存和管理空间数据属性数据输入编辑、修改储存管理、更新222020年2月11日星期二GIS的基本功能——查询某个特定位置有什么？（空间位置查属性）某个特定要素在哪里？（属性查空间位置）满足给定条件的空间对象分布232020年2月11日星期二GIS的基本功能——制图与输出(可视化表达)Visualization制图二维地图、查询分析的结果三维输出与虚拟现实技术VR结合242020年2月11日星期二GIS的基本功能——分析空间对象的分布模式问题揭示空间对象的空间关系例：公共设施的服务范围解决问题方案，寻求最佳的方案预测空间对象随时间的变化252020年2月11日星期二GIS的功能—基本功能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262020年2月11日星期二实用系统的常见类型系统软件系统硬件空间数据用户软件硬件数据人员管理应用对象以GIS技术为核心的实用信息系统272020年2月11日星期二硬件—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282020年2月11日星期二硬件—应用模式单机模式：•由基本外设、处理设备和输出设备构成•适用于小型GIS建设•数据传输与资源共享不方便292020年2月11日星期二硬件—应用模式局域网模式：•部门或单位内部GIS建设•专线连接•资源共享较方便输出用户组1输入……GIS中央数据库与网管Intranet用户组n302020年2月11日星期二硬件—应用模式广域网模式：•用户分布地域广泛，不适合专线连接•公共通讯连接•资源共享方便•局部范围为局域网，通过若干通道与广域网连接输入GIS中央数据库（服务器）图象处理系统局域网用户组输出多媒体系统用户用户主干网Internet312020年2月11日星期二软件—软件结构操作系统（系统调用、设备运行、网络等）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GIS322020年2月11日星期二常用的GIS软件主要的国外系列软件ESRI——ArcGIS、ArcViewMapInfo——MapInfoAutodesk——AutodeskMap…主要国内系列软件武汉中地——MapGIS武汉吉奥——GeoStar北京超图——SuperGIS332020年2月11日星期二GIS的组成—数据•GIS处理的数据包括：•空间数据（图）：空间位置、几何特性•属性数据（文）：文字属性、表格、其他非几何数据（声音、动画、影像等等）342020年2月11日星期二管理与人员咨询管理信息管理数据整理352020年2月11日星期二GIS和城市规划在城市规划中，GIS是规划师的数据库、工具箱。数据库管理，可视化表达，空间分析、建模（SpatialAnalysisandmodeling）应用：资源调查(resourceinventory)现状分析(analysisofexistingsituations)建模和预测(modelingandprojection)建立规划方案(developmentofplanningoptions)规划方案选择(selectionofplanningoptions)规划实现(planimplementation)规划评价、监督、反馈(planevaluation,monitoringfeedback)362020年2月11日星期二阅读：《地理信息系统及其在城市规划与管理中的应用》，宋小冬,叶嘉安,科学出版社,1995，第一章《地理信息系统基本原理（第二版）》，Demers,M.N.著,电子工业出版社，2001，第一章安装ArcGIS，完成《地理信息系统实习教程》第一篇练习。372020年2月11日星期二McHarg,DesignwithNature坡度地面排水土壤排水岩层地基承载力土壤地基承载力侵蚀叠合结果