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《城市GIS》第一章绪论第一讲教学内容：1.1城市地理信息概述1.2城市地理信息研究历史与进展教学时间：2课时教学方法：讲授法案例教学法讨论法多媒体教学法《城市GIS》第一章绪论第一讲教学目的:1、让学生掌握城市地理信息的概念及其分类；城市地理信息的地位和作用；城市地理信息研究的意义；城市地理信息的基本特征；2、让学生深入理解和城市地理信息与地理信息的关系；3、让学生进一步了解城市地理信息研究的历史和现状；城市地理信息研究的进展《城市GIS》第一章绪论第一讲教学重点：1、城市地理信息的概念及其分类；2、城市地理信息的基本特征；3、城市地理信息研究的意义及其研究进展教学难点：1、城市地理信息研究的意义及其研究进展参考资料：1、《基础地理信息要素分类与代码》GB/T13923-2006；2、《城市地理信息系统设计规范》GB/T18578-20083、《基础地理信息标准数据基本规定》GB21139-20074、《专题地图信息分类与代码》GB/T18317-2009本次课所涉及的学术前沿：城市WebGIS1.1城市地理信息概述1.1.1城市地理信息概述1、城市地理信息是指与所研究对象的城市空间地理分布有关的信息，是有关城市地理实体的性质、特征和运动状态表征的一切有用的知识，它表示地表物体及环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律。城市地理信息可分为两类：基础地理信息和专题地理信息。基础地理信息：包括各种平面和高程控制点、建筑物、道路、水系、境界、地形、植被、地名及某些属性信息等，用于表示城市基本面貌并作为各种专题信息的空间载体；简言之,作为统一的空间定位框架和空间分析基础的地理信息。基础地理信息所描述的地理要素，包括水系、居民地及设施、交通、管线、境界与政区、地貌、植被与土质、地名以及空间定位基础等（数字城市基础）。专题地理信息：是指各种专题性城市地理信息，包括城市规划、土地利用、交通、综合管网、房地产、地籍、环境等，用于表示城市某一专业领域要素的空间分布及规律（行业应用）。基础地理信息要素分类与代码基础地理信息要素分类与代码基础地理信息要素分类与代码基础地理信息要素分类与代码专题地理信息专题地理信息专题地理信息1.1.1城市地理信息概述2、地理信息是对表达地理现象的地理数据的解释，地理现象可以从不同侧面进行描述，形成不同类型的地理数据，通常可以分为几何数据、属性数据和时间数据，分别描述地理现象的空间位置、属性特征及时间特征三个侧面。空间位置、属性和时间是地理信息的三大要素。1.1.1城市地理信息概述几何数据：描述地理现象的空间位置、空间形态、空间关系等方面。地理信息总是与其地理位置联系在一起的，具有空间定位性；属性数据：有时又称非空间数据，是描述地理现象专题性质的定性或定量数据。地理信息总是反映一定的专题内容，具有专题性；时间特征：是指地理数据采集或地理现象发生的时刻、时段，以及地理现象的动态变化。时间对环境模拟分析十分重要，正受到地理信息系统研究领域的重视。地理信息的时间特征要求及时采集和更新地理信息，并分析地理现象随时间的分布和变化规律，进而对未来做出预测。地理信息(GeographicInformation)是指与空间地理分布有关的信息，它表示地表物体和环境固有的数量、质量、分布特征，联系和规律的数字、文字、图形、图象等的总称。地理信息属于三维空间信息。1.1.1城市地理信息概述3、从城市地理实体到城市地理数据，再到城市地理信息的发展，反映了人类认识的巨大飞跃。思考：为什么从城市地理实体到城市地理数据，再到城市地理信息的发展，反映了人类认识的巨大飞跃。？1.1.2城市地理信息的基本特征1)数据量大。城市地理信息既有空间特征，又有属性特征，在时态地理信息系统中还有不同时间的版本，因此其数据量很大。2)数据分布不均匀。城市地理现象在空间上分布是不均匀的，有的区域分布密集，而有的则分布相对较为稀疏，这就造成了空间数据分布的不均匀。例如，综合性的大都市，其空间数据的数据结构相当复杂，而中小城市，则相对较为简单。1.1.2城市地理信息的基本特征3）拓扑关系复杂。城市地理现象之间有复杂的空间关系，比如建筑物紧邻街道分布的相邻对象关系，公路穿越城市的关系，某城市在河流的左侧还是右侧，两条道路在城市汇聚的相交关系等，这些拓扑关系是城市空间查询和分析的重要依据，因此数据更新和概括处理中必须维护拓扑关系的一致性，避免拓扑关系的错误。4）多重属性结构。(1).同一城市地理现象具有多个方面的属性特征。例如城市的属性包括面积、人口、工业产值等。(2).多重属性结构也指不同城市地理现象占据同样的空间位置，即地理现象在空间分布上的重叠和部分重叠。1.1.2城市地理信息的基本特征5）多尺度特征。尺度是指地理数据所表示的空间范围的相对大小和时间范围的相对长短。对于城市空间尺度而言，常用的地理数据尺度有市区尺度、城区尺度、街区尺度等；就时间尺度而言，不同的城市地理现象有不同的城市划分。如：远期规划和近期规划。6)数据来源多样化。地理数据的来源主要有以下几个方面：地图数字化、实测数据、试验数据、遥感与GPS数据、统计普查数据、理论推测与估计数据等。对于多种来源的地理数据集成必须进行实现的预处理。7）地图表现形象化。地图是城市信息可视化的一种重要工具，它通过图形的形状、方向、颜色、纹理、数量．大小．注记．图例．标尺．图饰等表现手法形象直观地反映城市地理信息。1.1.3城市地理信息的地位和作用1、地位：在当代科学的发展和社会的进步中占据重要的地位。2、作用（1）可以把城市地理空间及其过程进行压缩——地理信息的抽象性加上技术工具的先进性，将使人们可以实现中国古人所热切期盼的“天涯若比邻，瞬间即相见”的数字城市，大大开阔了人们的空间视野。从时间上来说，既可以重现过去的城市，又可以通过虚拟城市预测未来的城市发展；（2）实现信息采集、传输、预测预报和决策一体化；（3）真正实现宏观与微观、定性与定量的结合。1.1.4城市地理信息研究意义1、城市规划、建设与管理2、城市化与城市可持续性发展3、广义建筑学4、小城镇规划与建设5、城市住宅产业发展6、社会与公众服务城市规划管理：国际上的城市规划管理信息系统研究始于20世纪70年代初期，经过30年的迅猛发展，目前发达国家已将城市规划管理信息系统作为城市现代化标志和重要基础设施之一，用于城市动态管理和规划发展，并将它作为对城市重大问题和突发性事件进行学科决策的现代化手段。城市规划管理信息系统的主要功能包括以下五个方面：（1）文档管理功能：包括数据录入、传输、案件处理、结案处理、监督处理、统计、输出等。（2）图形管理功能：包括图形数据的输入与输出、编辑、专题图生成与调用、动态更新、查询等。（3）城市管理功能：对城市各种数据实现统一管理、信息共享和办公自动化，并进行各种查询检索和可视化输出，形成以信息化为核心的城市动态管理系统。（4）评价分析功能：通过UGIS中的决策支持系统和各种模型，对城市规划、企业投资、公交网络、土地利用变更、工程投资综合评价分析，为有关部门提供决策依据。（5）规划预测功能：根据系统中现有的各种参数，对不同事件进行各种尺度、不同时期的预测。如对建设项目的预期投资效益、功能效益和城市各年份洪水水位及波及范围进行预测等。城市化与城市可持续性发展可持续发展度指标体系（DSD）可持续发展度指标体系是由中国的牛文元、美国的约纳森和阿拉伯杜拉提出的，它以区域可持续发展为目标，从时间尺度和空间尺度对生态环境的变化作出预测，从自然、社会和经济三个方面选取有关要素作为评价生态环境质量的指标因子，用资源承载力、发展稳定性、经济生产力、环境缓冲力和管理调控力开测度区域可持续发展的能力。城市规划、建设与管理城市规划、建设与管理城市规划、建设与管理社会与公众服务社会与公众服务1.2城市地理信息研究历史与进展1.2.1城市地理信息研究的历史和现状1、18世纪以来，地理数据采集技术首先应用到地籍中，使具有确定权属主的宗地能精确地定位，计算的面积也更加准确，并且可以用图形来描述地籍的内容；2、到了19世纪，城市地理数据采集和应用得以迅速发展；3、进入20世纪，发达国家已将城市地理信息作为城市的基础设施之一，用于城市动态管理和规划发展，并将它作为对城市重大问题和突发事件进行科学决策的现代化手段。4、我国对城市地理信息应用情况的调查统计表明，不同类型地理信息系统所占比例分别为：基础地理信息30%，地下管线21%，城市规划管理23%，城市土地管理6%，地籍管理12%，戡察信息管理6%，其它2%。5、城市地理信息的应用和发展也存在不少问题1.2.2城市地理信息研究进展1、地球信息科学的兴起，城市地理信息作为地球信息科学的重要组成部分，在城市的规划、建设、管理和服务领域越来越发挥了巨大的作用，促进了城市的健康发展。2、迫切需要采用“数字城市”技术解决现代城市发展遇到的种种难题。3、所谓数字城市信息，是指将有关城市的信息，包括城市自然资源、社会资源、基础设施、人文、经济等各方面的信息，以数字的形式进行获取、存贮、管理和再现，通过对城市信息的综合分析和有效利用，为提高城市管理效率、节约资源、保护环境及城市可持续发展提供决策支持的信息。4、数字城市技术与互联网技术、物联网技术融合已成为一种趋势，因为只有这样，才能实现真正意义上的信息共享，使数字城市信息不仅可以服务于专业用户，而且普通用户也可以很方便地通过互联网、物联网获取所需要的信息。当前，城市地理信息研究已趋向了城市网络GIS(分布式GIS)。课后复习1、城市地理信息的概念及其分类；城市地理信息的地位和作用；城市地理信息研究的意义；城市地理信息的基本特征；2、理解城市地理信息与地理信息的关系；3、进一步了解城市地理信息研究的历史和现状；城市地理信息研究的进展课后情况记载