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地理信息系统（GIS）一.地理信息系统的基本概念二.地理信息系统的基本构成三.地理信息系统的功能简介一.地理信息系统的基本概念•数据和信息•地图和地理信息•信息系统与地理信息系统一、数据和信息1、数据（Data）数据（Data）是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，不仅数字是数据，而且文字、符号和图像也是数据。ＧPS卫星定位仪甘肃农业大学图书馆北纬N36°05′26.19″东经E103°41′58.92″海拔：1528.31米2、信息（Information）信息（Information）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知识，作为生产、管理、经营、分析和决策的依据。国家重点实验室培育基地——甘肃省干旱生境作物学重点实验室：北纬N36°05′24.09″东经E103°41′56.49″海拔1527.44米信息的特征：客观性适用性可传输性共享性信息借助数据中心、交换中心、信息网络传输、交换与共享信息与数据的关系：（1）信息来源于数据，是数据的内容和解释。例如：从测量数据中可以得到地面物体的位置、形状和大小等信息；从遥感图像数据中可以得到各种地物的图形大小和专题信息。（2）数据是客观对象的性状的表示；而信息则是数据内涵的意义。数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。二、地图和地理信息地理信息系统脱胎于地图，它们都是地理信息的载体，具有存储、分析与显示地理信息的功能。地理信息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据、质量、分布特征，联系和规律的数字、文字、图形、图像等总称。地理信息除了具有信息的一般特性，还具有以下独特特性：（1）空间分布性。地理信息具有空间定位、空间分布的特点，先定位后定性，并在区域上表现出分布式特点，其属性为区域性、多维性。先定位：经纬度后定性：村庄或城镇区域性：公共地理基础多维性：面积、人口、交通、产业构成等（2）数据量大。地理信息既有空间数据，也有属性数据、时间数据。数据的分析、处理对系统带来很大压力。每天处理上万亿兆的地球环境数据！（3）信息载体的多样性地理信息的第一载体是地理实体的本身；除此之外，还有描述地理实体的文字、数字、地图和影像等符号信息载体；以及纸质、磁带、光盘等物理介质载体。磁带：信息物理载体三、信息系统与地理信息系统1、信息系统信息系统（InformationSystem）是具有采集、处理、管理和分析数据能力的系统，它能为单一的或有组织的决策过程提供各种有用信息。从系统结构及处理方法看，信息系统主要分为下列几种：（1）管理信息系统是一种基于数据库的回答系统，它主要停留在数据库上支持管理者。如人事管理信息系统、财务管理信息系统、产品销售信息系统等。（2）决策支持系统是在管理信息系统基础上发展起来的。它不仅为管理者提供数据支持，还提供方法和模型的支持，可对问题进行模拟，从而辅助决策者对问题的解决选择最佳方案。（3）智能决策支持系统是在决策支持系统中进一步引入人工智能技术。如专家决策系统，可提高系统决策的智能化程度。（4）空间信息系统空间信息系统是对空间数据进行采集、处理、管理和分析的信息系统。由于空间数据的特殊性，使空间信息系统的组织结构及处理方法有别于一般信息系统。2、地理信息系统地理信息系统（GIS-GeographicInformationSystem）是以地理空间数据库为基础，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、分析、模拟和显示，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。地理信息系统具有以下三个方面的特征：（1）具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；（2）以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素分析和动态预测的能力；并能产生高层的地理信息；•（3）由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。地理信息系统是一门多技术交叉的空间信息科学，它依赖于地理学、测绘学、统计学等基础性学科，又取决于计算机硬件与软件技术、航天技术、遥感技术和人工智能与专家系统技术的进步与成就，如下图：遥感和全球定位系统数据源地理学输入输出地图信息摄影测量学获取信息计算机科学硬件软件基础GIS人工智能专家系统提供逻辑思维模型数学基础工具及数学模型统计学、运筹学、统计模型、优化决策地学、空间科学空间分析方法地理信息系统按其内容可以分为三大类：（1）专题地理信息系统：是具有有限目标和专业特点的地理信息系统。（2）区域地理信息系统：主要以区域综合研究和全面信息服务为目标。（3）地理信息系统工具：它是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。如：ARC/INFO、Mapinfo、CityStar、Geostar、MAPGIS等。二.地理信息系统的基本构成一个完整的地理信息系统主要由四个部分组成：计算机硬件系统计算机软件系统地理空间数据系统开发、管理和使用人员1、计算机硬件系统•GIS硬件配置一般包括四个部分•1、GIS主机•2、数据采集与输入设备数字化仪、图像扫描仪、解析和数字摄影测量设备、电子速测仪、GPS接收机、手写笔、光笔、键盘、通讯端口等；•3、数据存贮设备光盘刻录机、磁带机、光盘塔、活动硬盘、磁盘阵列等；•4、数据输出设备笔式绘图仪、喷墨绘图仪（打印机）、激光打印机等。2、计算机软件系统操作系统（系统调用、设备运行、网络等）系统库（编程语言、数学库等）标准软件（图形、数据库等）GIS基本功能软件GIS应用软件用户界面GIS软件基础软件系统软件GIS•GIS软件按功能可分为以下几类：•（1）数据输入将系统外部的原始数据(多种来源、多种形式的信息)传输给系统内部，并将这些数据从外部格式转换为便于系统处理的内部格式的过程。•（2）数据存贮与管理数据存储和数据库管理涉及地理元素（表示地表物体的点、线、面）的位置、连接关系及属性数据如何构造和组织等。•（3）数据分析与处理指对单幅或多幅图件及其属性数据进行分析运算和指标量测。•（4）数据输出与表示模块输出与表示是指将地理信息系统内的原始数据或经过系统分析、转换、重新组织的数据以某种用户可以理解的方式提交给用户。•（5）用户接口模块该模块用于接收用户的指令、程序或数据，是用户和系统交互的工具，主要包括用户界面、程序接口与数据接口。3、地理空间数据地理信息系统中的数据包括两大类型：1.空间数据用来确定图形和制图特征的位置，这是以地球表面空间位置为参照的。2.非空间的属性数据用来反映与几何位置无关的属性，即通常所说的非几何属性，它是与地理实体相联系的地理变量或地理意义，一般是经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、统计等方法得到。地理空间数据定位拓扑关系属性系统开发、管理和使用人员咨询管理信息管理数据整理三.地理信息系统的功能简介•数据采集与编辑•数据存储与管理•数据处理和变换•查询与空间分析•产品制作与显示•二次开发和编程基本功能应用功能一、基本功能1、数据采集与编辑地理信息系统的数据通常抽象为不同的专题或层，如图。数据采集与编辑功能就是保证各层实体的地物要素按顺序转化为x、y坐标及对应的代码输入到计算机中。GIS的数据采集功能2、数据存储与管理空间数据的管理技术主要包括：空间数据库的定义数据访问和提取从空间位置检索空间物体及其属性从属性条件检索空间物体及其位置开窗和接边操作数据更新和维护等矢量图栅格图3、数据处理和变换数据处理的任务和操作内容有：(1)数据变换。指对数据从一种数学状态转换为另一种数学状态，包括投影变换、辐射纠正、比例尺缩放、误差改正和处理等；(2)数据重构。指对数据从一种几何形态转换为另一种几何形态，包括数据拼接、数据截取、数据压缩、结构转换等；(3)数据抽取。指对数据从全集合到子集的条件提取，包括类型选择、窗口提取、布尔提取和空间内差等。4、查询与空间分析主要方法：拓扑叠合缓冲区建立数字地形分析空间集合分析5、产品制作与显示GIS产品的输出GIS的多维可视化6、二次开发和编程用于大型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……二、应用功能GIS的应用功能•管理海量数据GIS的应用功能•浏览查询GIS的应用功能•专业性分析GIS的应用功能•路径分析GIS的应用功能•动态分段GIS的应用功能•断面分析GIS的应用功能•格网分析GIS的应用功能•生成数字地面模型•三维地下体分析GIS的应用功能GIS的应用功能•地图整饰请提出宝贵意见