地理信息系统GIS的基本概念和理论.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,地理信息系统（GIS）概述,深圳永泰软件工程企业北京分企业,-02-29,1/47,结构组织,GIS基本概念,GIS基本组成,GIS软件功效,GIS相关学科,GIS与其它系统区分,GIS发展及趋势,2/47,GIS基本概念,3/47,信息和地理信息,信息定义,：,是用文字、数字、符号、语言、图象、图形等介质来表示事件、事物或现象等内容、数量和特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新事实和知识。,信息特征,：,客观性,适用性,可传输性,共享性,数据定义,：,是一个未加工原始资料。用文字、数字、符号、语言、图象、图形等都是数据。,信息与数据关系,：,数据是信息表示载体，信息是数据表示内容。,信息,4/47,信息和地理信息,地理信息定义：,地理信息是关于地理实体、现象或关系本质、特征及其运动状态、规律表征和一切有用知识。,地理数据定义：,各种地理特征、现象和关系符号化表示。包含空间位置及其关系、属性特征和时域特征三部分。称为空间数据基本特征。,地理信息特征除了具备信息普通特征外，还有以下,特征,：,空间分布性,数据量大,信息载体多样性,时序性,地理信息,5/47,信息和地理信息,矢量数据,栅格数据,Zip Code,Centroid,94102,94103,地理数据类型,6/47,栅格数据,矢量数据,信息和地理信息,7/47,信息系统和地理信息系统,信息系统定义,：,信息系统是含有采集、管理、分析和表示数据能力系统。在计算机时代，信息系统都部分或全部由计算机系统支持，并由硬件、软件、数据和用户四大要素组成。智能化系统还应包含知识。分为事务处理系统和决议支持系统,8/47,用 户,计算机硬件,计算机软件,知 识,数 据,信息系统概念模型可由下列图描述：,信息系统和地理信息系统,9/47,信息系统和地理信息系统,地理信息系统（GIS）定义：,是以采集、存放、管理、分析和描述整个或部分地球表面（包含大气层在内）与空间和地理分布相关数据计算机空间信息系统。,10/47,GIS对于不一样部门和不一样应用目标，其定义也不尽相同。比如，美国学者Parker认为“GIS是一个存贮、分析和显示空间与非空间数据信息技术”。Goodchild把GIS定义为“采集、存贮、管理、分析和显示相关地理现象信息综合系统”。加拿大Roger Tomlinson认为“GIS是全方位分析和操作地理数据数字系统。”Burrough认为“GIS是属于从现实世界中采集、存放、提取、转换和显示空间数据一组有力工具”。俄罗斯学者也把GIS定义为“一个处理各种复杂地理相关问题，以及含有内部联络工具集合”。,对地理信息系统 不一样视点,信息系统和地理信息系统,11/47,地图使用者：,他们需要从地图上查找感兴趣东西。,地图生产者：,编辑各种专题或综合信息地图。,地图出版者：,需要高质量地图输出产品,。,地图分析员：,他们需要依据位置和空间关系完成份析任务。,数据录入人员：,完成数据编辑。,数据库设计者：,需要实现数据存放和管理。,开发者：,需要实现GIS软件功效。,与地理信息系统相关角色（人）,信息系统和地理信息系统,12/47,GIS物理外壳是计算机化技术系统。该系统又由若干个相互关联子系统组成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、可视化表示与输出子系统等。这些子系统组成直接影响着GIS硬件平台、系统功效和效率、数据处理方式和产品输出类型。,地理信息系统特点,信息系统和地理信息系统,13/47,GIS操作对象是地理实体或空间数据。所谓地理实体指是在人们生存地球表面附近地理图层(大气图、水图、岩石图、生物图)中可相互区分事物和现象，即地理空间中事物和现象。在地理信息系统中，所操作只能是实体数据，它们都有描述其质量、数量、时间特征属性数据，也有其非属性数据空间数据，即以点、线、面方式编码并以(X、Y)坐标串储存管理离散型空间数据，或者以一系列栅格单元表示连续型空间数据。地理实体数据最根本特点是每一个数据都按统一地理坐标进行编码，实现对其定位、定性、定量和拓扑关系描述，即空间特征数据和属性特征数据统称为地理数据。,地理信息系统特点,信息系统和地理信息系统,14/47,GIS技术优势在于数据综合、模拟与分析评价能力，能够得到常规方法难以得到主要信息。独特地理空间分析能力、快速空间定位搜索和复杂查询功效、强大图形创造和可视化表示伎俩，以及地理过程演化模拟和空间决议支持功效等。其中，经过地理空间分析能够产生常规方法难以取得主要信息，实现在系统支持下地理过程动态模拟和决议支持，这既是GIS研究关键，也是GIS主要贡献。,地理信息系统特点,信息系统和地理信息系统,15/47,GIS与测绘学和地理学亲密相关。,地理学是一门研究人地相互关系科学，研究各自然界面生物、物理、化学过程，以及探求人类活动与资源环境间相互协调规律，这为GIS提供了相关空间分析基本观点与方法，成为GIS基础理论依靠。,测绘学不但为GIS提供各种不一样百分比尺和精度定位数据，而且其理论和算法可直接用于空间数据变换和处理。,地理信息系统特点,信息系统和地理信息系统,16/47,地理信息系统按存放数据范围大小，可划分为全球、区域和局部三种。,地理信息系统按表示空间维数，分为2维和3维。通常GIS研究地球表层若干要素分布，属22.5 维GIS，充满整个三维空间建立GIS，才是真三维GIS。普通也将数字位置模型（2维）和数字高程模型（1维）结合称为2+1维或2.5 维GIS。,按是否直接存放时间尺度，分为静态和动态。假如考虑时间维度，也称为时态GIS或动态GIS。不然为静态。,按事件处理内容和方式，分为事务处理或管理GIS和决议支持GIS。,地理信息系统分类,17/47,GIS基本组成,18/47,单机模式硬件组成,主要由高档计算机（高档微机、工作站或小型机）、数据输入设备、数据输出设备和数据存放设备组成。,计算机,数字化仪,扫描仪,手写笔,光 笔,输入设备,绘图仪,打印机,刻录机,磁盘阵列,磁带机,活动硬盘,输出设备,存放设备,19/47,网络模式GIS硬件组成（多用户模式）,网络模式GIS 主要在单机模式基础上增加网络设备，如服务器、客户机、路由器、交换机、集线器、传输介质等。,20/47,GIS软件组成,主要由系统软件（操作系统、网络软件等）、数据库软件（如Oracal、Sybase、SQL Server等）、GIS软件平台（如Arc/Info、MapInfo等）、应用软件（GIS 二次开发软件、GIS组件库等）组成。,GIS平台软件 数据库软件,系统软件,GIS应用软件,计算机硬件,21/47,GIS软件功效,22/47,GIS,能够做什么,管理海量数据,23/47,GIS,能够做什么,浏览,查询,24/47,GIS能够做什么,专业性分析,25/47,GIS,能够做什么,路径分析,26/47,GIS,能够做什么,地图整饰,27/47,GIS能够做什么,动态分段,28/47,GIS,能够做什么,断面分析,29/47,GIS,能够做什么,格网分析,30/47,GIS,能够做什么,生成数字地面模型,31/47,三,维,地,下,体,分,析,GIS,能够做什么,32/47,数据存放与管理,数据输入与转换,数据分析与处理,图形与属性编辑,数据输出与表示,用户接口,GIS软件系统组成,33/47,各模块功效,（1）,数据输入模块：,将系统外部原始数据（各种起源、各种形式数据）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内部格式。主要由手扶跟踪数字化矢量跟踪数字化、扫描数字化光栅扫描数字化、以及键盘输入等方式。,34/47,各模块功效,（2）,图形与属性编辑模块：,数据输入完成后，对数据分层、分类和编码、编辑、坐标转换、剪裁、接边、属性输入和属性联接等。,（3）,数据存放与管理模块：,主要将地理要素（通常是点、线、面）位置、空间拓扑关系和属性数据进行组织和管理。包含对数据无缝图层连接、分区、建立空间索引、设置数据访问机制等。,35/47,各模块功效,（4）,数据分析与处理模块,：主要是对数据执行空间分析运算和预处理运算。包含查询和提取等操作、栅格叠加分析和矢量叠加分析、空间聚类、路径分析、资源分配、地址匹配等基本空间操作功效。,（5）,数据输出与表示模块：,主要是数据专题制图输出、统计报表输出、方案选择、可视化表示等。,（6）,用户接口模块：,主要提供用户界面、程序接口、数据接口和开发环境等。,36/47,GIS相关学科,37/47,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,教授系统,计算机图形学,计算机辅助设计,数据库技术,软件工程,38/47,GIS与其它系统区分,39/47,（1）,与MIS系统区分,管理信息内容不一样,（2）与制图系统区分,GIS强调数据分析，制图系统强调数 据表示,（3）与CAD 区分,信息分类和编码系统。空间关系重视,40/47,GIS发展及趋势,41/47,.,起步阶段（60年代），重视空间数据地学处理,。,1963年，加拿大测量学家R.T.Tomlinson首先提 出GIS这一术语，建立加拿大地理信息系统（CGIS）；,1969年，ESRI（环境系统研究所）建立；,1969年，Integraph企业建立；,发展阶段（70年代），重视空间地理信息管理，受到政府部门、商业企业和大学普遍重视。,GIS发展概况,42/47,推广应用阶段（80年代），重视空间决议支持分析,1981年，ESRI ARC/INFO GIS公布；,1985年，GPS成为可运行系统；,1986年，MapInfo建立；,1986年，SPOT卫星首次发射；,1987年，地理信息系统国际杂志出版；,1988年，美国人口调查局第一次公开公布TIGER；,1988年，GIS World 首次发行；,1989年，Ingegraph 公布MGE；,GIS发展概况,43/47,用户时代（90年代后），重视GIS社会应用与服务，GIS技术迅猛发展,控件式GIS成为GISTools发展方向；,WebGIS蓬勃发展；,三维GIS崭露头角；,国外主流GIS软件,ARC/INFO（ArcView、ArcObject、ArcIMS）,GENAMAP,MGE（Modular GIS Environment）（GeoMedia）,MapInfo（Mapinfo Proserver、MapX、MapXtreme、SpatialWare）,ERDAS,GIS发展概况,44/47,准备阶段（70年代）,试验阶段（80年代）,全方面发展阶段（90年代）,国产主流GIS软件,GeoStar,MapGIS,SuperMap,CityStar,我国GIS发展,45/47,GIS与遥感和全球定位系统深入结合，组成日趋完善技术体系；,空间数据结构与数据管理研究愈加深入；,GIS应用模型开发日趋加强；,GIS智能化；,GIS网络化；,三维GIS研究不停深入；,宏观与微观应用深入加强，并形成新产业；,GIS发展趋势,46/47,谢谢！请提出宝贵意见！,47/47,