GIS设计与实现PPT课件.ppt

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,*,第一章引论,地理信息系统设计教程,1,一、什么是GIS,二、GIS构成,三、GIS用户和产品模式,四、GIS前瞻,教学提纲,退出,2,第一节 什么是GIS,一、GIS概述,二、GIS发展,三、GIS应用,返回,3,一、GIS概述,4,GIS是横断计算机科学、信息学、遥感科学、测量学、地图学、地理学、资源学、环境学等学科的一门新兴边缘学科。,地理信息系统（GIS）,5,地理信息系统（GIS）,GIS是指用于地理信息（数据）采集、处理、存储、管理、分析、表达、显示、分发、传输与共享的综合性技术系统,6,数据采集,数据存储,数据处理和分析,数据输出,数据传输与共享,纸张地图数字化,数据格式的转换,数据的实地采集,1、GIS研究内容,二维数据的存储,多维数据的存储,动态数据的存储,图幅拼接,坐标转换,要素、拓扑编辑,数理统计分析,叠加分析,缓冲区分析,网络分析,专业模型分析,数据校正,投影转换,图形整饬,7,GIS的处理对象是地理数据；,GIS提供了一系列工具；,GIS实现了地图实体与其属性数据库的关联；,GIS提供了强大的空间分析能力。,2、GIS特点,8,（1）GIS与地图学,返回,3、GIS与其他学科的关系,GIS与地图学研究对象都是地图,地图是GIS的主要数据源,地图是GIS的最终产品之一,地图学的理论方法支撑着GIS的发展,GIS是地图学的信息时代的反映,9,(2)GIS与地理学,返回,3、GIS与其他学科的关系,地理学为GIS提供了理论支撑,GIS为地理学提供了技术保障,10,（3）GIS与计算机制图,返回,3、GIS与其他学科的关系,计算机制图是GIS的雏形,制图功能是GIS的一项基本功能,GIS除制图外，还具有许多高级功能,PhotoShop,3DMax,CoreDraw,11,（4）GIS与计算机辅助设计（CAD）,返回,3、GIS与其他学科的关系,两者都对图形进行加工处理,数据存储方式不同，GIS数据量远大于CAD,GIS以数据库为核心，强调图形和属性的同步处理,CAD以辅助绘图为中心，不具备空间分析能力,12,集成式,GIS,模块式,GIS,核心式,GIS,组件式,GIS,万维网,GIS,二、GIS平台结构的发展,从第一个地理信息系统（CGIS）诞生至今，GIS已有四十多年的发展历史。软件是GIS核心内容之一，GIS软件技术经历以下五个阶段:,13,集成式GIS,在GIS发展早期，为满足某些特定需求，产生了许多的GIS功能模块。随着需求不断升级，研究人员开始将这些分散的功能模块集成为具有多种功能的综合性GIS。如早期版本的ArcInfo、MapInfo.,14,模块式GIS,研究人员着眼于系统整体结构，按功能的关联度，将GIS划分为不同的功能模块。,15,核心式GIS,集成式GIS和模块式GIS都没有解决与其它系统的集成问题，核心式GIS正是基于该背景提出来的,它将GIS功能封装成动态链接库（DLL），通过应用程序接口（API）访问，以此来实现与其它系统的集成。,如ArcInfo8.0(Arcgis8.2)、MapInfo7.0以后的产品都实现了与其他系统的集成.,16,组件式GIS,组件式GIS将GIS功能划分为不同的功能模块,这些模块之间以及与其它系统之间通过标准的通信接口实现交互，不仅解决了异构系统的交互问题，而且开发成本低、易于掌握。,如：SuperMap2000、MapX、MapObjects.,17,万维网GIS,Internet技术的发展使得网络化成为GIS发展的必然趋势，因此WebGIS应运而生，WebGIS的发展使得Internet用户可以通过万维网浏览空间数据、制作专题图以及进行各种空间检索和空间分析。,如：ESRI公司的ArcIMS、MapInfo公司的MapXtreme、Intergraph公司的GeoMedia Web Map。,18,GIS发展的各阶段特点,集成式GIS,模块式GIS,核心式GIS,组件式GIS,万维网GIS,特点,在一个系统中集成了GIS的各项功能,系统分成许多相对独立的功能模块,从底层提供GIS功能，通过API访问,通过标准通信接口实现模块间通信及GIS与其它系统集成,结合Internet，实现GIS的共享和互操作,功能,满足了GIS综合应用的需要,用户根据需求选择功能模块,易于集成其它系统,开发成本低、难度小，可以在通用语言环境中实现GIS功能,社会化的GIS，可扩展性好，跨平台,存在问题,系统过于复杂，软件成本高；难与其它系统集成,难于与其它系统集成,开发难度高，不能进行可视化程序设计,有待于进一步发展,目前还不成熟,返回,19,计算机软件技术,组件式GIS,20,计算机软件工程方法,软件工程方法的进化,21,组件式GIS的特点,22,GIS软件发展的一大步！,传统GIS,组件式GIS(Components GIS),23,面向服务的软件工程方法,软件工程方法的进化,24,面向服务的GIS的内涵,25,GIS软件发展的又一大步！,组件式GIS(Components GIS),面向服务的,GIS(Services GIS),传统GIS,26,目前，GIS已经被成功应用于商业、国防、电信、教育、工程、环境、政府、卫生、资源、交通等行业。,返回,三、GIS应用,27,根据GIS应用的层次可以将GIS应用分为：,地图制图,空间数据管理,输入、存储、更新、维护、输出和显示,空间统计分析,空间叠加分析、缓冲区分析、网络分析等,空间分析评价与模拟预测建模,地理建模,辅助宏观决策,GIS,与,RS,的集成应用,返回,28,第二节 GIS构成,一、硬件,二、软件,三、数据,四、人员,返回,29,计算机硬件环境包括从GIS数据采集到数据处理乃至数据输出所涉及到的所有硬件设备,一、硬件,30,1、数据采集、输入设备,采集设备：,测绘仪器和遥感设备,输入设备：,数字化仪、扫描仪以及计算机的输入设备,31,2、数据存储和处理设备,存储设备：,磁盘、磁带机等磁存储介质以及一些光存储介质,处理设备：,计算机、图像处理器、网络设备等,返回,32,3、输出设备,标准的计算机外围设备：,如打印机、绘图仪,计算机外接的高分辨率显示装置：,如显示器、投影仪等,返回,33,对GIS软件有以下要求：,提供显示、操作地理数据的常用工具,提供空间数据库管理系统,提供图形与属性数据同步查询统计分析功能,简单易用的图形用户界面,二、,软件,34,GIS软件的分类,GIS软件,应用型软件,工具型软件,GIS二次开发平台软件：ArcInfo、MapInfo.,其它工具型软件:如扫描数字化软件。,制图软件,资源调查,信息管理,空间分析与预测,返回,35,1、概念,地理数据是以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文景观的数据,三、数据,36,2、GIS的数据来源,普通地图,其它图形软件的结果数据,遥感数据,GPS,数据,对于,GIS,数据，要特别注意数据的现势性和精确性。,37,3、分类,空间数据：,是表征空间实体位置的数据，一般采用以下数据结构进行管理和存储：,栅格数据结构,矢量数据结构,不规则三角网（,TIN,）,属性数据：,是表征空间实体属性信息的数据，一般用关系型数据库进行管理,返回,38,系统开发人员：,对,GIS,软件进行开发、维护和升级,数据管理员：,对,GIS,数据进行搜集、入库和管理,用户：,应用,GIS,进行生产生活实践，实现,GIS,的价值,返回,四、人员,39,第三节 GIS用户和产品模式,一、GIS用户,二、GIS产品模式,返回,40,1、GIS最终用户,使用和操作GIS软件，为其工作带来便利的人员或组织，他们不可能是GIS专家，不一定需要了解系统的运行机制或是技术内涵，而只需对系统进行简单的操作。,交付最终用户使用的,GIS,软件必须操作简单、界面友好,需要对最终用户进行简单的软件培训,一、GIS用户,41,2、GIS专业人士（一）,指的是指具有一定GIS理论和实践基础，并从事GIS行业研究的技术人员，包括学校和科研机构的GIS研究人员、GIS公司的技术人员和管理人员。,42,2、GIS专业人士（二）,在GIS软件开发过程中，GIS专业人士又可以分为：,GIS项目经理,程序员,数据库管理员,系统管理员,地图制作人员,.,43,3,、GIS开发商/系统集成商,GIS,开发商,主要有：,ESRI,，,Intergraph,，,ERDAS,，,MapInfo,等公司,GIS,系统集成商：,是指利用,GIS,软件开发平台，针对应用领域的具体应用进行产品开发的公司和机构。,44,部分,GIS,软件开发商及其主要产品情况表,公司,主要GIS软件产品,ESRI Inc.,ArcGIS系列,Intergraph,GeoMedia系列,Autodesk,Autodesk MapGuide等,ERDAS,Imagine系列等,MapInfo Inc.,MapInfo系列,MicroImage,TNT系列,Genasys,Genamap,Bentley Inc,Microstation,返回,45,数字地图,数字地图是,GIS,最简单、最基本的产品之一,GIS,基础平台,如,Arcview,、,Mapinfo,、,ArcGIS,、,SuperMap,等。,应用型,GIS,根据行业的特点，采用,GIS,基础平台软件结合其它开发语言进行二次开发或自行开发的面向行业应用的,GIS,。,返回,二、GIS产品模式,46,第四节 GIS前瞻,一、GIS发展现状评述,从组织来看,许多国家都成立有关的组织和机构（如,ISO,、,OGC,）,涌现大批从事,GIS,生产研究的公司企业,从人才培养来看,建立起了从专科到博士的多层次的人才培养体系,GIS,的产业化培养出了大批高层次的工程技术人员,国内有近,150,家高等院校设立了与,GIS,相关的专业,47,第四节 GIS前瞻,从技术来看,数据结构趋于完备,空间分析操作功能日益完善,GIS,应用技术趋于成熟,从体系来看,GIS,学科体系趋于完整,48,二、GIS的发展态势,1、GIS趋于综合性发展,3S,集成技术,RS,：信息获取、动态监测,GIS,：空间信息的管理、分析,GPS,：空间定位、导航,49,S,ystem,S,cience,S,ervice,地理信息科学,地理信息技术,地理信息产业,新的“,3S,”,地理信息科学,是指研究,地理信息产生、传输与转换规律,，,地理信息系统运行规律,的科学,地理信息产业,是指从事,GIS数据、软件、硬件生产、加工与服务,的产业,50,GIS综合性发展趋势还体现在与OA、Internet、多媒体、虚拟现实等技术的集成。,51,2、GIS数据模型研究,混合数据模型,其空间数据采用拓扑数据模型进行定义,属性数据采用关系数据模型进行定义,以Arc/Info8.0以前的版本为代表,面向对象的GIS数据模型,空间数据与属性数据均采用关系数据模型进行表达,基于空间实体，具有数据结构相对简单，数据检索和处理速度快等优点,ESRI公司在Arc/Info8.0以上版本推出新的数据模型Geodatabase,52,3、GIS数据共享和互操作促进GIS社会化发展,打破当前,GIS,业各地区、各单位、各企业各自为营的局面，消除信息孤岛，促进,GIS,社会化发展,开放式,GIS,协会（,OGC,）,53,4、GIS产业化发展,GIS,产业对象主要包括,硬件,软件,数据采集与数据转换,电子数据,遥感信息获取与处理,系统开发与集成,咨询与技术服务,54,5、GIS软件向组件式GIS发展,采用面向对象技术开发组件式GIS是GIS软件发展的必然趋势，因为组件式GIS很好地解决了软件的重用问题，进行二次开发将更方便,返回,55,6、GIS大众化发展,一直以来，GIS始终为政府和科研机构、高等院校服务，而地理信息与人们的生活息息相关，GIS的大众化服务是目前GIS发展的重要方向之一。,GIS大众化途径只能是建立基于INTERNET的网络地理信息系统（WebGIS）,返回,56,