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地理信息系统概论GeographicalInformationSystems黄杏元马劲松汤勤编著高等教育出版社，2003《地理信息系统》课程简介《地理信息系统》是一门综合性较强的课程，知识点多，具有学科与技术的统一性、发展与内容更新的快速性、多学科集成（地理学、地图学、测绘学、遥感科学、计算机科学、数据库、信息科学等）、渗透性较强、空间抽象性强、研究对象的空间尺度变化大，应用范围广等特点。课程讲述的主要内容包括空间信息基础、空间数据结构、空间数据库、空间数据采集与处理、GIS空间分析原理与方法、地理信息系统产品输出、地理信息系统设计与标准化、GIS新技术等。其中，空间数据结构、空间数据处理、GIS空间分析原理与方法和地理信息系统产品输出等为课程的中心内容。《地理信息系统》课程特点要掌握相关学科的知识。要重视技能训练，重点掌握ArcInfo等基础GIS软件的操作和使用要经常阅读有关的文献资料，掌握GIS学科的发展趋势，努力更新自己的知识，不断提高自己的能力。GIS是一门典型的交叉性学科1GIS是一门实践性很强的学科2GIS是一门不断发展的学科3《地理信息系统》课程的要求掌握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：具有应用相关软件从事空间数据的采集、存储与管理、处理、分析和图形创建的基本技能；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。陆守一，地理信息系统，高等教育出版社，2004陈健飞译，地理信息系统导论，科学出版社，2003陈述彭，地理信息系统导论，科学出版社，2002吴信才，地理信息系统设计与实现，电子工业出版社，2000龚健雅，地理信息系统基础，科学出版社,1998张超，地理信息系统，高等教育出版社，1995邬伦，地理信息系统教程，北京大学出版社，1994汤国安，ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程，科学出版社，2006《地理信息系统》课程主要参考书第一节GIS的基本概念第二节GIS的基本构成第三节GIS的功能第四节GIS研究内容第五节GIS与相关学科第六节GIS发展透视本章重点：地理信息系统的定义、构成及功能。第一章导论本章内容数据是指某一目标定性、定量描述的原始资料。包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能够转换成的数据等形式。1、数据数据的特点：数据格式依赖计算机系统，可以进行转换，是用以载荷信息的物理符号，本身并无意义。第一节GIS基本概念一、数据与信息一、数据与信息2、信息信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理和决策的依据。第一节GIS基本概念信息的特点：客观性实用性共享性传输性(1)信息与数据是不可分离的；(2)信息是内涵，数据是载体；(3)数据的形式多样，但其中包含的信息内容不变；(4)信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开信息系统的各个组成和阶段而独立存在；而数据的格式往往与计算机系统有关，并随载荷它的物理设备的形式而改变；(5)数据是原始事实，而信息是数据处理的结果；(6)不同知识、经验的人，对于同一数据的理解，可得到不同信息。3.信息与数据的联系与区别第一节GIS基本概念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，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。4地理信息与GIS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、属性特征及时域特征三部分。第一节GIS基本概念英文名称：GeographicInformationSystem，简称GIS由于研究和应用领域的不同，人们对地理信息系统的定义仍存在分歧。一般可分为3种观点：二、地理信息系统定义第一节GIS基本概念地图学观空间分析观数据库观1、地图观：来自于制图学派，强调GIS是一个地图处理和显示系统。在系统中，每个数据集被看成一张地图，或者一个图层（Layer），或者一个专题（Theme），或者覆盖（Coverage），利用GIS的相关功能对数据集进行操作和运算，就可以得到新的地图。第一节GIS基本概念第一节GIS基本概念2、数据库观来自于计算机学派，强调数据库理论和技术方法对GIS设计、操作的重要性。第一节GIS基本概念3、空间分析观来自于地理学派，强调空间分析和模拟的重要性。实际上，GIS空间分析功能是它与CAD、MIS系统的主要区别之一，也是GIS理论和技术方法发展的动力。定义：GIS是由计算机硬软件、地理数据和用户组成，通过对地理数据的采集，输入、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理数据，从而为工程设计、土地利用、资源管理、城市管理、环境监测、管理决策等应用服务的计算机系统。第一节GIS基本概念其他参考定义……GIS概念框架第一节GIS基本概念GIS概念框架硬件系统软件系统GIS用户GUI三、地理信息系统分类第一节GIS基本概念区域性地理信息系统全球性地理信息系统综合地理信息系统专题地理信息系统工具型地理信息系统应用型地理信息系统按研究区域分按研究内容分按功能分四、GIS与一般信息系统的区别信息系统非空间信息系统空间信息系统管理信息系统非地理信息系统地理信息系统综合地理信息系统专题地理信息系统CAD第一节GIS基本概念管理信息系统：只有属性数据的管理，既使存储了图形，也往往以文件形式来存储，不能进行有关的空间数据操作，如空间查询、检索、相邻分析等，更无法进行复杂的空间分析。非地理信息系统：具有处理空间信息的能力，但仍然不能进行复杂的空间分析。地理信息系统：在分析处理问题中使用了空间数据与属性数据，并通过数据库管理系统将两者联系在一起共同管理、分析和应用；不同信息系统之间的关系第一节GIS基本概念第一节GIS基本概念系统硬件系统软件空间数据应用人员应用模型GIS的基本构成GIS的基本构成第二节地理信息系统的基本构成存储设备网络主机数字化仪扫描仪图象处理设备GPS测绘仪打印机显示器绘图仪输入设备管理设备输出设备1、系统硬件第二节地理信息系统的基本构成第二节地理信息系统的基本构成2、系统软件操作系统数据库软件GIS专业软件主要指计算机操作系统，包括Windows、Unix和Linux系列；空间数据库管理软件；属性数据库管理软件：Oracle，Sybase，SQLSever；数据输入和编辑、空间数据管理、数据处理和分析、数据输出、用户界面、系统二次开发能力、系统管理软件以及分析软件。系统软件常用的GIS软件公司名称桌面产品组件产品网络GIS数据库ESRIArcView,ArcEditor,ArcInfoArcObject,MapObject,ArcIMSArcSDEMapInfoMapInfoProfessionalMapInfoMapBasic,MapInfoMapXMapInfoMapXtremeMapInfoSpatialwareIntergraphGeoMediaProfessionalGeoMediaObjectGeoMediaWebMapGeoMediaOracleGDOServer北京超图SuperMapDeskpro,Editor,SurveySuperMapObject,SuperFormSuperMapISSuperMapSDX+武汉吉奥GeoStarGeoMapGeoSurfGeoSurf2DforOracle武汉中地MapGISMapGISMapGIS-IMSSpatialDataEngine第二节地理信息系统的基本构成空间特征：是指地理实体的空间位置及相互关系；属性特征：表示地理实体的名称、类型和数量等；时间特征：指实体随时间而发生的相关变化。3、空间数据地理信息系统的操作对象是地理数据，它具体描述地理实体的空间特征、属性特征和时间特征。根据地理实体的空间图形表示形式，可将空间数据抽象为点、线和面三类元素，它们的数据表达可以采用矢量或者栅格两种组织形式，分别称为矢量数据结构和栅格数据结构。包括系统开发人员，GIS技术的最终用户。应用模型的构建和选择是系统应用成败的重要因素，虽然GIS为解决各种现实问题提供了有效的基本工具，但对于某一个专门应用问题的解决，仍然必须通过构件专门的应用模型。如：土地利用适宜性模型，公园选址模型，洪水预测模型，森林增长模型等。第二节地理信息系统的基本构成5、应用模型4、应用人员第三节地理信息系统的功能GIS基本功能数据采集与编辑数据存储与管理数据处理与变换空间分析与统计产品制作与显示二次开发与编程GIS功能GIS应用功能城乡规划灾害监测...环境管理辅助决策定位服务1、数据采集与编辑第三节地理信息系统的功能一、GIS基本功能文本数据地图野外测量数据航空像片遥感数据交互式终端GIS软件空间数据库DBMS第三节地理信息系统的功能2、数据存储与管理第三节地理信息系统的功能3、数据处理与变换1数据变换2数据重构3数据抽取第三节地理信息系统的功能4、空间分析GIS产品制作与显示地图图像统计图表虚拟现实电子地图5、产品制作与显示第三节地理信息系统的功能6、二次开发与编程为使GIS技术广泛应用于各个领域，满足各种不同的应用需求，它必须具备二次开发功能。第三节地理信息系统的功能二、GIS应用功能国土监测资源清查管理城乡规划定位导航辅助决策GIS地理信息系统第四节GIS研究内容GIS基本理论GIS技术问题GIS应用方法概念、定义、内涵理论体系、特点、功能、任务发展历史、发展方向硬件配置，数据结构GIS工具，输入输出系统空间数据库管理系统，用户界面应用系统设计，专题分析模型数据采集与校验地学专家系统第四节GIS研究内容序号研究方向1空间数据库的准确性研究2空间关系语言研究，海量空间数据库的结构体系研究3空间数据的多种表达方式研究4GIS空间分析研究，空间数据的可视化研究，空间决策支持系统5地理信息数据共享研究，GIS互操作研究6GIS中时空关系研究7遥感和GIS的集成研究8地图制图的规范化研究9法律、信息政策和空间数据库关系研究GIS研究方向地理学遥感技术地图学GIS计算机科学计算机图形学软件工程数据库技术专家系统CADGIS与相关学科与技术第五节GIS与相关学科一、与地理学地理学是一门研究人类生存空间的学科，为GIS提供了一些空间分析的方法和观点，成为GIS的理论依托。（1）研究基础和手段地理学研究中的空间分析理论为GIS提供了有关空间分析的基本方法，成为地理信息系统的基础理论依托；地理信息系统的发展也为地理问题的解决提供了全新的技术手段。（2）数据处理用地学处理方法得到的数据是GIS的数据源；GIS内部数据处理(分析)功能是地理学研究的主要技术方法。第五节GIS与相关学科二、与地图学地理信息系统脱胎于地图，地图学理论与方法对地理信息系统的发展有着重要的影响。计算机制图为地图特征的数字表达、操作和显示提供了一系列方法，为地理信息系统的图形输出提供技术支持。地图也是GIS的重要数据源。地图是GIS发展的根源之一。地图强调数据载体、符号化；GIS则注重于信息分析。第五节GIS与相关学科三、与计算机科学为地理空间信息的表达、存储、处理、分析和应用提供了有利的工具。数据库技术提供数据的管理、更新、查询和维护功能；计算机图形学提供算法基础；CAD对于辅助设计提供支持；软件工程对于GIS的系统设计提供科学的方法;网络技术为GIS发展成为社会信息设施的重要组成部分奠定了基础。第五节GIS与相关学科四与遥感、摄影测量遥感作为空间数据采集手段，已成为GIS的主要信息源和更新途径。大地测量为GIS提供了精确定位的控制信息，特别是GPS技术可快速、廉价地获取地表特征的数字位置信息，更具发展潜力。航空航天数字立体摄影测量技术是GIS主要的地形数据来源。第五节GIS与相关学科从古代文明到现代社会，地理工作者、测绘工