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基本要求本课程旨在使学生掌握地理信息系统的基本原理、技术方法和实际应用，了解其主要应用领域和发展方向，并为从事GIS的地理学应用和应用型地理信息系统的开发奠定基础。具体要求如下：基本要求了解地理信息系统的基本原理，包括空间数据的语义学基础、GIS的科学定义、空间关系和空间对象的表达、空间数据结构和类型、空间分析原理和地学模型方法等；掌握地理信息系统的基本技术和方法，具有应用MapInfo或ArcInfo软件从事空间数据的采集、存储与管理、处理、分析和图形创造的基本技能；基本要求初步具有应用GIS技术开展地学研究的能力，包括地学应用模型的构建，应用型GIS的设计，主要GIS软件系统的使用和评价等。一个引例：1854年8月到9月英国伦敦霍乱流行时，当局始终找不到发病的原因，后来医生约翰·斯诺(JohnSnow)说：“我们画一张图吧”。他在绘有霍乱流行地区所有道路、房屋、饮用水机井等内容的1：6500比例尺地图上，标出了每个霍乱病死者的住家位置，得到了霍乱病死者居住分布图。一个引例：斯诺博士分析了这张分布图，马上明白了霍乱病源之所在－－死者住家都集中于饮用“布洛多斯托”井水的地方及周围。一个引例：根据斯诺博士的分析和请示，当局于9月8日摘下了这个水井的泵，禁止使用该水泵吸水，从这天以后，新的霍乱病患者就再也没有出现了。在这个例子中，患者的居住地与饮用水井之间的空间位置关系提示了霍乱病的发病根源。数据和信息数据是对客观事物的符号表示。在计算机科学中是指所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的总称。它可以是字母、数字或其它符号。数据项可以按目的组织成数据结构。数据只有对实体行为产生影响时才能成为信息。例如，同样的数据“1”，“0”，在通过灰度表达空间实体存在的模型中，它就提供了有（一般用1表示）或无（一般用0表示）的信息数据和信息信息是经过加工后的数据，它对接受者有用，对决策或行为有现实或潜在的价值一般认为，信息是人们或机器提供的关于现实世界新的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理形式的改变而改变例如，某一棵树的高度数据为15米（十进制），如果以十六进制的形式存储则为F。但是，不管它的存储形式如何改变，它向人们传达的信息是唯一的：这棵树不是幼树地理数据和地理信息地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特征及时态特征三部分地理信息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信息具有区域性、多维结构特性和动态变化的特性GIS的概念地理信息系统（GeographicalInformationSystem，简称GIS）是一种决策支持系统，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的概念对地理信息系统的三种观点:对于GIS的定义，有三种观点，即地图、数据库与空间分析的观点地图观点的定义侧重于制图有关的内容，因此GIS被视为一个地图分析与处理系统GIS的概念数据库观点的GIS定义则侧重于数据库设计与实现的完美性，一个复杂的数据库管理系统被视为GIS不可分割的一部分持空间分析观点的定义侧重于分析和建模，GIS被视为一门空间信息科学而不仅是一门技术GIS一般定义GIS的定义一般从以下三个方面加以考虑：GIS使用工具：计算机硬、软件系统；GIS研究对象：空间物体的地理分布数据及属性；数据建立过程：采集、存储、管理、处理、检索、分析和显示。地理信息系统的主要特征是存储、管理、分析与位置有关的信息。GIS一般定义GIS是在计算机软、硬件(工具)支持下，采集、存储、管理、处理、检索、分析和显示(建立过程)空间物体(对象)的地理分布数据及与之相关的属性，并以回答用户问题等为主要任务的技术系统(吴信才)。如何理解GIS从字面的意义讲，“地理”意味着对象的在空间的位置，它可以是已知的(如经纬度)，也可以经计算获得(如经地图投影变换后得到的大地坐标)。“信息”意味着GIS中的数据经过加工所生产出的有用知识，这些知识既可通过图形、图像的形式表达，也可以统计图、表格和各种各样的人机交互形式来表达。如何理解GIS系统意味着GIS是有一系列相互关系和联结而功能又有所不同的部件组合。从20世纪90年代的科学与技术发展的潮流和趋势看，应从三个方面来理解地理信息系统的涵义：地理信息系统是一种计算机技术。这是人们的通常认识如何理解GIS地理信息系统是一种方法，这种方法是对大量空间数据进行管理和操作的能力，借助这种能力使人们将一系列复杂的问题统一、集成、融合为一体地理信息系统使一种思维方式，地理信息系统改变了传统的思维方式，使人们能够关注与地理现象相关联的周围事件和现象的变化以及这些变化所造成的影响，从这个意义上讲，地理信息系统是人的思想的延伸GIS为什么重要？我们当今面临世界的最主要的挑战是——人口过多，环境污染，森林破坏，自然疾病等。这些都与地理因素有关不论是从事一种新的职业，还是寻找生长香蕉的最合适的土壤，或是为救护车计算最佳的行车路线，这些问题也都有地理因素GIS为什么重要？地图制作和地理分析已经很常见，但GIS执行这些任务比传统的手工方法更好更快。而且，在GIS技术出现之前，只有很少的人具有利用地理信息来帮助做出决定和解决问题的能力。今天，GIS已是一个全球拥有数十万的人员和数十亿美元的产业。GIS已在全世界的中学、学院、大学里被讲授。在每个领域里的专家不断地意识到按地理的观点来思考和工作所带来的优越性GIS基本构成一个完整的GIS主要由5个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理数据（或空间数据）、系统管理操作人员和方法。GIS基本构成硬件硬件是GIS所操作的计算机。GIS软件可以在很多类型的硬件上运行。从中央计算机服务器到桌面计算机，从单机到网络环境。GIS基本构成软件GIS软件提供所需的存储、分析和显示地理信息的功能和工具。主要的软件部件有：输入和处理地理信息的工具数据库管理系统(DBMS)支持空间查询、分析和可视化的工具使用这些工具的图形化界面(GUI)GIS基本构成数据GIS系统中最重要的组成元素就是数据。地理数据和相关的表格数据可以自己采集或者从商业数据提供者处购买。GIS将把空间数据、属性数据和其他数据源的数据集成在一起，而且可以使用数据库管理系统来管理空间数据。GIS基本构成人员GIS技术如果没有人来管理系统和制定计划应用于实际问题，将没有什么价值。GIS的用户范围包括从设计和维护系统的技术专家，到那些使用该系统并完成他们每天工作的人员。GIS基本构成方法虽然GIS为解决各种现实问题提供了有效的基本工具，但对于某一专门应用目的的解决，必须构建专门的方法。比如土地利用适宜性、公园选址、洪水预测、水土流失等。这些方法是GIS技术产生社会经济效益的关键所在，也是GIS生命力的重要保证，因此在GIS技术中占有十分重要的地位。GIS的功能基本功能数据采集数据采集主要用于获取数据，保证GIS数据库中的数据在内容与空间上的完整性、数值逻辑一致性与正确性。一般来讲，GIS数据库的建设占整个系统建设投资的70%以上数据采集包括将现有地图、野外测量数据、遥感数据以及文本资料等s转换成数字形式。采集的设备有人机交互终端、数字化板、扫描仪、数字摄影测量仪等GIS的功能基本功能数据编辑初步的数据编辑主要包括数据格式化、转换、概括。数据的格式化是指不同数据结构的数据间变换；数据转换包括数据格式转化、数据比例尺的变化等；制图综合（Generalization）包括数据平滑、特征集结等目前地理信息系统所提供的数据概括功能极弱，与地图综合的要求还有很大差距，需要进一步发展。GIS的功能基本功能数据存储与组织这是建立GIS数据库的关键步骤，涉及到空间数据和属性数据的组织。栅格模型、矢量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组织方法空间数据结构的选择在一定程度上决定了系统所能执行的数据与分析的功能GIS的功能基本功能数据存储与组织在地理数据组织与管理中，最为关键的是如何将空间数据与属性数据融合为一体目前大多数系统都是将二者分开存储，通过公共项（一般定义为地物标识码）来连接。GIS的功能基本功能空间查询与分析空间查询与分析是GIS最重要的功能，也是GIS区别于其他信息系统的本质特征，它使地图图形信息以及各种专业信息的利用深度和广度大大增强，用户可以从中获取很多派生信息和新知识。GIS的功能基本功能空间查询与分析空间数据查询：GIS具有丰富的查询功能，既有属性查询功能，也有图形查询功能，还可以实现图形与属性之间的交叉查询空间数据分析：它实际上就是对空间数据一系列的运算和查询。不同的应用具有不同的运算和查询的内容、方式和过程。GIS一般提供基本的分析功能，包括地形分析、叠加分析、缓冲区分析、网络分析和聚类分析等GIS的功能基本功能图形与交互显示地理信息系统为用户提供了许多用于地理数据表现的工具，其形式既可以是计算机屏幕显示，也可以是诸如报告、表格、地图等硬拷贝图件GIS能提供一种良好的、交互式的制图环境，以供GIS的使用者能够设计和制作出高质量的地图GIS的功能应用功能位置(Location)：在某个特定的位置有什么?条件(Condition)：符合特定条件的地方在哪里？变化趋势(Trends)：从何时起发生了哪些变化？模式(Patterns)：对象是以何种空间模式分布的？模型(Models)：如果存在某些条件，结果将如何?GIS的功能GIS应用领域资源管理(ResourceManagement)主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场)分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题GIS的功能GIS应用领域资源配置(ResourceConfiguration)在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、能源保障、粮食供应等机构在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。GIS的功能GIS应用领域城市规划和管理(UrbanPlanningandManagement)空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等GIS的功能GIS应用领域生态环境管理与模拟(EnvironmentalManagementandModeling)区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等GIS的功能GIS应用领域应急响应(EmergencyResponse)解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题GIS的功能GIS应用领域地学研究与应用(ApplicationinGeoScience)地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成GIS的功能GIS应用领域商业与市场(BusinessandMarketing)商业设施的建立充分考虑其市场潜力例如大型商场的建立如果不考虑其他商场的分布、待建区周围居民区的分布和人数，建成之后就可能无法达到预期的市场和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构(年龄构成、性别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑GIS的空间分析和数据库功能可以解决这些问题GIS的功能GIS应用领域基础设施管理(FacilitiesManagement)城市的地上地下基础设施(电信、自来水