什么是GIS

复习GIS基础GIS建库GIS分析GIS开发一、GIS基础1、什么是GIS？GIS的特点。2、GIS在信息系统中的地位？3、GIS与CAD的区别？4、GIS的组成、功能5、GIS的发展趋势、相关学科。6、国家在GIS层面的要求。7、常见的GIS系统平台GIS与计算机●地理信息系统（GIS）GeographicInformationSystem●关键词：地理信息系统地理信息信息系统地理信息系统计算机技术GeographicInformationScience地理信息系统及特点空间信息系统地理信息系统是能进行空间数据的采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的计算机信息系统。1、GIS重视对拓扑结构的管理，重视拓扑关系的自动生成，强调与空间相关的查询统计，强调空间分析，强调三维模型分析。2、地理信息系统中“地理”的概念并非指地理学，而是广义地指地理坐标参照系统中的坐标数据、属性数据以及以此为基础而演义出来的知识。3、地理信息系统是一种以地理(空间)坐标为骨干的信息系统。GIS在信息系统中的位置信息系统非空间信息系统专题地理信息系统地理信息系统非地理信息系统管理信息系统综合地理信息系统CAD/CAM空间信息系统地籍GIS交通GIS资源与环境GIS规划与管理GIS数据模型矢量GIS栅格GIS矢-栅GIS研究范围全球GIS区域GIS研究内容GIS与CADGIS与CAD共同点GIS与CAD不同点都有空间坐标系统；都能将目标和参考系联系起来；都能描述图形数据的拓扑关系；都能处理属性和空间数据●CAD研究对象为人造对象—规则几何图形及组合；●图形功能特别是三维图形功能强，属性库功能相对较弱；●CAD中的拓扑关系较为简单；●一般采用几何坐标系。●GIS处理的数据大多来自于现实世界，较之人造对象更复杂，数据量更大；数据采集的方式多样化；●GIS的属性库结构复杂，功能强大；●强调对空间数据的分析，图形属性交互使用频繁；●GIS采用地理坐标系。GIS的组成1、系统硬件2、系统软件3、空间数据4、系统开发、管理和使用人员5、完整的GIS组成及内容GIS的功能及应用GIS的功能分为基本功能和应用功能。缓冲区分析叠加分析空间查询网络分析地形分析。。。4、空间查询与分析GIS能作什么？1、数据采集与输入3、数据编辑与更新2、数据存储与管理5、数据显示与输出可视化表达方式GIS的发展方向GIS发展趋势网络GIS——WebGIS开放式GIS——OpenGIS组件式GIS——ComGIS虚拟GIS——VGIS多媒体GIS——MGIS三维GIS——3DGIS时态GIS——TGIS无线通讯与GIS数学运算研究统计学地理统计学认知科学计算机科学测量遥感摄影测量学制图学可视化符号学信息存储数据库模式识别计算几何计算机图形学人工智能旅游业航运市场资产管理产业/商业矿产开发设施维护公共信息查询公共管理考古学人文地理学社会科学健康护理规划流行病学环境科学地貌学土壤科学森林学地质学生态学水文学气象学地形测量环境测量社会、经济测量社区服务地理学NSDI国家空间数据基础设施●国家空间数据基础设施是国家信息基础设施的一部分，是连接信息高速公路和数字地球的桥梁，主要包括空间数据协调、管理和分发体系和机构、空间数据交换网、空间数据交换标准以及数字地球空间数据框架。●数字地球空间数据框架(DigitalGeo-SpatialDataFramework)是国家空间数据基础设施的核心，它包括了最基本的空间数据集。框架的内容一般包括三种类型的数据：数字正射影像、数字高程模型、数字线划图(道路、水系、境界以及大地控制点和地理数据库等内容)。常见的系统平台国内（主要由高校和科研院所开发）：Geo-Union（北大）、MapGIS（地质大学）、GeoStar（武汉大学）、CityStar（北大）、SuperMap（地理所）、GeoBeans（遥感所）、……国外（公司）：Arc/Info、MapInfo、AutoDesk、SmallWorld、Intergarph、……二、GIS建库1、GIS与DB2、GIS中的数据库与数据仓库3、GIS中创建数据库空间数据的组织分层区域分块空间数据库GIS应用大范围地理区域合理组织面向对象组织矩形分块经纬度分块引自武汉大学胡鹏教授PPTGIS与数据库数据库系统空间数据属性数据数据精度坐标配准特征点确认数据库设计数据内容字段设计数据模型、数据结构数据分类、编码软件平台元数据关联数据库数据仓库目的：事务处理特点：量小、简单（琐碎、同构）、易失、短期目的：决策支持特点：量大、复杂（综合、异构）、稳定、长期系统化管理数据模型（实体抽象）关系数据模型元数据（二次抽象）数据挖掘空间数据库空间数据仓库分析决策查询选择空间数据引擎SDEGIS建库•空间数据库的建立－－数字化•属性数据库的建立•空间数据库与属性数据库的关联•数据维护空间数据的采集和质量控制１、GIS的数据源２、GIS的空间数据采集①、空间数据采集的一般方法②、数字化中的物理坐标、用户坐标③、MAPGIS数字化(或MapInfo数字化)④、数字化精度分析３、GIS的属性数据采集——属性数据库的建立４、数据的维护与管理数字化过程中的质量控制1）数字化预处理工作包括对原始地图、表格等的整理、清绘。2）数字化设备的选用根据手扶数字化仪、扫描仪等设备的分辨率和精度等有关参数的进行挑选，这些参数不应低于设计的数据精度要求。3）数字化对点精度（准确性）数字化时数据采集点与原始点的重合程度，一般要求对点误差小于0.1mm。4）数字化限差包括：采点密度（0.2mm）、接边误差（0.02mm）、接合距离(0.02mm)、悬挂距离(0.007mm)等。5）数据的精度检查输出图与原始图之间的点位误差，一般要求对直线地物和独立地物，误差小于0.2mm，对曲线地物和水系，误差小于0.3mm，对边界模糊的要素应小于0.5mm。为什么要进行地图投影？☺将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为地图投影。1、地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算。2、地球椭球体为不可展曲面。3、地图为平面，符合视觉心理，并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析。地图投影与坐标系所谓坐标系，包含两方面的内容：第一方面：是把大地水准面上的测量成果化算到椭球体面上的计算工作中，所采用椭球体的大小。第二方面：椭球体与大地水准面的相关位置不同，对同一点的地理坐标所计算的结果将有不同的值。结论：所以，选定了一个一定大小的椭球体，并确定了它与大地水准面的相关位置，就确定了一个坐标系。控制测量测量学地图学图示数据结构—矢量•矢量数据结构是另一种常见的图形数据结构，它是用一系列有序的x、y坐标对表示地理实体的空间位置•矢量结构的特点：属性隐含，定位明显•矢量型数据结构按其是否明确表示各地理实体的空间相互关系可分为实体型和拓扑型两大类。数据结构—栅格•栅格结构是将地理空间划分成若干行、若干列，称为一个象元阵列，其最小单元称为象元或象素。每个象元的位置由行列号确定，其属性则以代码表示。•以栅格数据结构表示的地理空间关系称为图象。•栅格数据的特点：属性明显，位置隐含•栅格数据的编码方法栅格编码方法总结AAAAARAAARAAARAARAAAAAAAAAGGAAGGGGGGGAGGGAGGAAAAAARAAAARAAARRAAA143258761234567801234567起点行列号，单位矢量R:(1,5),3,2,2,3,3,2,3链式编码游程长度编码逐行编码数据结构:行号,属性,重复次数1,A,4,R,1,A,4块状编码正方形区域为记录单元数据结构:初始位置,半径,属性(1,1,3,A),(1,5,1,R),(1,6,2,A),…NESWNWSEGGGGAGGAAGAAA四叉树编码基本的拓扑关系拓扑邻接和拓扑关联是用来描述网结构元素（比如结点、弧段、面域）之间的两类二元关系。基本拓扑关系分为拓扑邻接关系、拓扑关联关系和拓扑包含关系。拓扑邻接关系存在于同类型元素之间（注意是“偶对集合”）。一般用来描述面域邻接。拓扑关联关系存在于不同类型元素之间。一般用来描述结点与边、边与面的关系。拓扑包含关系用来说明面域包含于其中的点、弧段、面域的对应关系。包含关系有同类的，也有不同类的。三、空间分析空间分析基本的空间分析包括以下方面：空间查询空间量算缓冲区分析叠加分析网络分析空间统计分析空间插值数字高程模型（数字地形模型）空间建模与空间决策支持系统面向应用的分析简单的空间分析复杂的空间分析空间插值空间插值常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，它包括内插和外推两种算法。前者是通过已知点的数据计算同一区域内其他未知点的数据，后者则是通过已知区域的数据，求未知区域的数据。通常，在以下几种情况下要做空间插值：●现有数据的分辨率不够，如遥感图象从一种分辨率转换到另一种分辨率。●现有数据的结构与所需结构不同，如将栅格数据转换到TIN数据。●现有数据没有完全覆盖整个区域，如只有一些离散点数据。需要进行空间插值处理的原始数据包括：航片/卫片、野外测量采样数据、等值线图等。数字高程模型一、DEM概述二、DEM建立1、DEM的数据获取2、DEM的建立方法三、DEM应用3S集成（3SIntegration）——3S的集成GISGPSRS提供定位遥感信息查询几何纠正、训练区域选择以及分类验证等3S技术为科学研究、政府管理、社会生成提供了新的观测手段、描述语言和思维工具。3S结合应用，三者相互作用形成了“一个大脑，两只眼睛”的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新区域信息及空间定位，GIS进行相应的空间分析，提取有用的信息，进行综合集成，为决策提供科学的依据。四、GIS开发数据采集数据管理数据分析处理数据显示输出数据库系统系统（功能）设计编程实现可视化表达图、表数据统计、信息提取、空间量算、数据建模、空间分析开发系统现代测绘科技产品4DDLG(数字线划图，DigitalLineGraphic)DEM(数字高程模型，DigitalElevationModel)DOM(数字正射影像图，DigitalOrthophotoMap)DRG(数字栅格地图，DigitalRasterGraphic)4D产品