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北京大学遥感与GIS研究所程承旗地理信息系统概论课程大纲•地理信息系统的概念与原理•地理信息系统的构成•地理信息系统的作用•地理信息系统的数据结构•地理信息系统的效益评估方法•地理信息系统的历史与发展趋势•地理信息系统的基本概念与原理地理信息系统是整个地球或部分区域的资源、环境在计算机中的缩影。GIS的定义1。历史定义：地理信息系统是以地理空间数据为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、模拟、分析和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。地理信息系统从外部看，它表现为计算机软硬件系统，其内涵是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的高度信息化的地理系统。信息的流动及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的交换来仿真，地理学家可以在GIS的支持下，提取地理系统的不同侧面、不同层次的空间和时间特征信息，也可以快速模拟自然过程的演变和思维过程，取得地理预测和实验的结果，选择优化方案，避免错误的决策。2。现代定义：地理信息系统是空间数据的管理系统。地理信息系统之要义…一切信息都可图形化地理信息系统（GIS）是什么？空间数据属性数据空间数据和属性数据的综合体能让你轻易找到工业园5英里内和20年以上年轮属性的所有桥梁NameAddressTownSt.ZipGIS是GISGIS的数据采集功能用于大型GIS工程应用领域：测绘勘测规划土地交通管线农林水利环保油田地质军事……GIS可以做什么——数据管理GIS可以做什么•管理海量数据GIS可以做什么•浏览查询GIS可以做什么？•专业性分析GIS可以做什么？•路径分析GIS可以做什么•地图整饰GIS可以做什么？•动态分段GIS可以做什么•断面分析GIS可以做什么•格网分析GIS可以做什么•生成数字地面模型•三维地下体分析GIS可以做什么人数据实现GIS技术学科1.项目GIS2.部门GIS3.企业GIS4.社会GIS•GIS的组成与发展阶段逻辑维知识维时间维GIS三维结构明确目标系统分析资料收集系统优化指标设计决策制定系统综合计划实施逻辑维计算机科学城市科学地理学信息论测绘遥感学应用数学环境科学管理科学知识维时间维意向阶段系统开发设计研究阶段规划阶段调查阶段调查研究阶段安装阶段总体方案研究阶段运行阶段GIS的相关学科地理学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GIS应用的构成空间数据管理视窗生产力因特网和局域网数据集成开放的标准GIS的构成硬件：计算机、外设、网络设备软件：计算机系统软件地理信息系统软件应用分析软件GIS的主要应用程序及与硬件的关系•输入、数据采集（数字化仪、扫描仪）•建库、数据管理（服务器、工作站）•查询、空间分析（服务器、工作站）•决策支持、上网（服务器、工作站、）•制作专题图（服务器、工作站）•输出（绘图仪）ZipCodeCentroid9410294103•空间数据结构•点•线•面•集合•构造适用坐标•对坐标量无限制•矢量数据•栅格数据南川市李渡区长寿县垫江县渝中区丰都县彭水苗族土家族自治县南岸区沙坪坝区江北区九龙坡区大渡口区巴南区江津市隆昌县安岳县潼南县大足县荣昌县永川市武胜县合川市渝北区邻水县石柱土家族自治县忠县武隆县华蓥市铜梁县璧山县北碚区双桥区0.07.515.022.530.037.5km区县区划图河流机场区县界线主要公路县区政府驻地西苑颐和园西北望玉泉山卧佛寺香山八大处西郊机场黄庄五里坨BEIJING1.BMP北京街区铁路水域城区边界Labelsof主要地名主要地名矢量图栅格图空间数据layer_SDOINDEXSDO_GIDSDO_CODESDO_MAXCODE1013T2T2FFFF匜10131013T320T302T320FF匜T302FF匜贴片•每个特征都由贴片索引•基于树型结构–存储在B+树型索引•索引点、线、面•支持通过SQL大数据量的读取及存储•GIS的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GIS的现状（应用领域）1、基础空间数据建设部门传统的建设和应用GIS的部门，有近15年的数据建设历史基于计算机和网络的应用，相互间无共享机制，数据不对公众公开。数据格式多样化。空间与属性相关的数据分离存储。2、市政设施部门均为工程应用部门。设备数据库、空间数据库。3、公众服务部门，近5年开始进行信息化建设。4、金融服务部门，部分数据库具有空间特征。5、社会经济部门，多数数据库不具备空间属性。GIS用户主要分布的行业空间基础数据建设部门：勘测测绘、遥感等城市市政管理部门：规划、土地、房地产、市政水电气能源部门：石油、天然气、地质自然利用：农林、水利、环保公众服务部门：公安、消防、紧急救援金融服务部门：银行、保险社会经济部门：统计局、信息中心•GIS的效益评估方法1、直接效益：软件效益、工程效益、服务效益2、间接效益：科学决策效益、快速决策效益成本时间手工操作计算机管理GIS的实践效益GIS项目的投资情况分析GIS应用产业的利润的主要来源存在于整个工程项目的过程中，一个工程项目对开发商来说大体的利润来源可以从下列项目过程获取：占整个项目的百分比30%20%20%15%15%开发商可获取的利润比10%5%30%100%35%根据一份调查资料表明，1990年我国软件销售额只有2.2亿元，1998年提高到约150亿元。近几年系统集成商获得的利润当中将有50%来自于应用软件的销售。数据采集与建库硬件集成GIS软件销售培训咨询服务应用系统开发地理信息系统是IT的支柱性产业大规模交易处理分布式计算多用户数据接口RowLocking地理信息系统（GIS）的传统挑战•孤立的、各自为政的部门•专有的数据,程式化的编程语言•昂贵的软硬件平台•工具使用的艰难地理信息系统（GIS）的发展趋势•向非GIS用户发送空间数据•方便地在你更大的信息系统中集成空间信息•维护准确的、无缝连接的实时数据•提供快速的数据接入•GIS走向网络化•GIS、GPS、RS一体化•GIS工程化•Tools(工具)•Centralized(集中式)•Standalone(孤立的)•GISData(GIS数据)•MappingSystem•Legacydatamigration•Isolatedspatialanalysis•Integratedtechnology•Distributed(分布式)•Embedded(嵌入式的)•Spatiallyenableddata•DatabaseSystem•Legacydataaccess•EnterprisespatialanalysisGIS的发展趋势：从专业应用融入IT潮流(制图系统)(现有数据的转换)(现有数据的访问)(数据库系统)(空间相关的数据)（基于集成技术）(独立的空间分析)(企业级的空间分析)GIS的发展趋势：OPENGIS15方大科技GIS的发展方向-开放的GIS目标?多源数据的集成与分析无需转换，GIS应用能与任何GIS数据格式进行连接和相互集成目标多源数据的集成与分析无需转换，GIS应用能与任何GIS数据格式进行连接和相互集成GIS的发展趋势：超图空间数据仓库Geo应用OGISAPIRDBMS无中间件任何应用CHINA_IDGeometry市名面积总人数GeoMetry_SK650101长二进制数据乌鲁木齐市1285521332921`vp数字地球与GIS数字地球就是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现和认识。数字城市是数字地球的具体实现。巨大的数字地球由下列体系组成：•数据采集与更新体系•数据处理与储存体系•信息提取与分析体系•数据与信息传播体系•数据库体系•网络体系•应用模型体系•专用软件体系•标准与互操作体系数字地球与GIS数字地球需要的新理论和技术：数据获取与更新（数据源、空间数据的采集与数据库）网络、计算机硬件、数据与信息传播数据处理、储存、数据库、信息提取与分析GIS互操作技术、虚拟现实技术、WEBGIS技术等主要的GIS产品供应商ESRI19%Intergraph20%LandmarkGraphics11%SiemensNixdorfInfosysteme9%SmallworldSystems4%Autodesk6%BentleySystems4%MapInfo4%Other23%DataQuest1997GISMarketShareWorldwide,S/WOnly,AllOperatingSystemsSource:DataQuest,Dec.1998•INTERGAPH•ESRI•AutoDesk•BSI•Smallworld•MapInfo•Seimens•Landmark•OtherDeLorme,Maptitude,PrecisionMapping,etc.GIS的现状（软件领域）主要的GIS产品供应商INTERGRAPHESRI?AutoDesk?MapInfo?Simens?MapGISGeoStarRDBMS(NTorUNIX)数据服务器GISOffice(Client1)GeoMediaProfessional(Clientn)InternetInternetExplorerNetscapeorGeoMediaWebMap+RDBMS(NTServer)Web服务器IntranetGeoMediaGeoMediaProfessionalGeoMediaGeoMediaNetwork客户端的浏览查询（规划，管线，交通，社会经济信息等查询…）各专业的分析应用GIS的标准应用流程图数据更新，编辑及制图GeoVecOffice(Clientn)GeoVecOffice(Client1)数据采集，建库（地形管网及规划图纸扫描矢量化）市区规划管理系统地下管线管理系统道路交通管理系统(Client1)(Client2)(Clientn)(Clientn+1)GeoVecOfficeClientn)GIS数据库的管理MTA三维地形分析•超过70%的GIS项目资金用于数据采集和数据管理•数据库是GIS最主要的资产从上可知：地理信息系统首先是一个数据库解决方案,其次才是一个地理化应用–来自《Harlow报告》真正的数据库问题实现空间数据仓库的目标GIS桌面客户机Web浏览器MIS应用专用空间数据RecordsSpatial集中式空间信息管理为他人传送数据的需要•制造和维护数据•GIS部门•专业用户•GIS的近30年历史开发者用户浏览者101001000如何与GIS的用户沟通1、了解他们的真正需求（需求软件的功能、解决方案的成效、其它）2、了解用户的GIS应用背景（客户现有的数据情况、对数据库的要求、GIS的应用情况）3、了解客户做项目的方式4、了解客户的项目投资情况5、了解客户的项目与技术决策人