地理信息系统ppt课件

地理信息系统,地理信息系统背景知识 地理信息系统原理 常用地理信息系统软件操作 地理信息系统应用实例,1,第一章 绪论,2,什么是地理信息系统?,Geographic Information Systems GIS 20世纪60年代开始迅速发展起来的一门新技术， 以采集、存储、管理、描述、分析地球表面及空间和地理分布有关的数据的信息系统 分析和处理地理数据的通用技术 地理学、测量学、地图学 计算机科学,3,1 我们所处的时代:信息时代,关联名词 计算机、网络 数据、信息、信息的DNA 知识经济 Internet、全球信息高速公路 .com、伊妹儿、QQ “数字地球” .,4,1.1 人类社会的发展阶段,人类文明始于100万年前 经历 采集-渔猎社会,1,000,000 B.C.8,000 B.C.,98% 农业社会,8,000 B.C.1780,1% 工业社会,17811945,瓦特发明蒸汽机,0.22% 信息社会,1946,第一台电子计算机诞生 我们处在信息社会(或边缘) 数据、信息、知识,5,1.2 信息社会的特征,美国MIT多媒体实验室主任Nicholas Nagropnte 出版 “Being Digital”,数字化生存： 两个术语 数据（Data） 信息（Information） 信息时代人类社会的基本要素：原子比特 比特：信息的DNA 具体工具：计算机 “计算机不再只和计算机有关,它决定我们的生存”,6,1.2.1 什么是比特?,比特(Bit),信息的基本单位 开/关;真/假;出/入;黑/白;大/小;上/下;高/低; 0/1 计算机运行的基础二进制 数字化 .,7,1.2.2 信息的测度,信息量与它的不确定性成正比 出现一个信号i所取得的信息量与出现该信号的概率成反比 公式 单位:比特(bit) Ii:某一信息系统中出现i信号所取得的信息量 pi: i信号出现的概率,8,例:,投一次骰子,问是什么数字?,答:=6. 概率为1/6,则信息量:,答:3.概率为1/2,则信息量:,买彩票,每组1,000,000,设1个特等奖,9,1.2.3 数据,数据 是指客观实体的属性值，是一组描述客观现实世界（如数量、行动、目标等）的非随机的可鉴别的符号。 信息是经过加工后的数据 数据、信息和知识,10,数据量与信息量的关系,数据量单位 Bit, (数据位/信息比特) Byte(字节):8个二进制位 数据量为1字节,信息量为8比特 KB/MB/GB/TB：1024 /1000,海量数据 公式:I=D-du I-信息量,D-数据量,du-冗余量 如口头禅 千年问题 数据压缩技术,11,1.2.4 技术与知识的作用,硅 原始石英料成品电路硅 价值: 110 000 000 知识贡献率 采集-渔猎社会,35% 农业社会,1015% 工业社会,2030% 信息社会,6080%,12,1.3 信息高速公路/数字地球,国家信息基础设施(NII) www:World Wide Web GGG:Great Global Grid 数字地球(Digital Earth) 国家空间信息基础设施 空间概念的凸现 地球观测系统 空间数据仓库与数据挖掘 地球信息圈(Infosphere),13,2 计算机中的信息表示,ASCII字符的表示 汉字的表示 声音的表示 图像的表示,14,2.1 ASCII字符的表示,西文计算机内码 1字节 7位二进制编码+最高位为0 27=128个字符 1:0 011 0001 A :0 100 0001 回车符: 0 000 1101 chr$(13) 制表符：chr$(9),15,2.2 汉字(国标码GB2312-80)的表示,连续的2字节 最高位为1 128*128=16384个汉字 我 1 1001110 1 1000010 啊 1 0110000 1 0100001 为什么出现乱码?,16,2.3 声音(32KBps)的表示,采样频率: 记录每次采样数据所用的位数,每次采样用16位保存(2字节) 一分钟立体声（两条音波曲线）音乐的存贮空间为： 2*32*60*2=7860(KB)=7864320(B),17,2.4 图像(200dpi彩图)的表示,4in*8in的照片，每inch有200个点，每个点用3个字节(RGB)表示颜色，则存贮空间为(1in=25.3995mm,): 4*200*8*200*3=3,840,000(B),18,3 地球空间信息科学,地球空间位置表示 (经度/纬度/高程),(x,y,z) 地球空间信息采集 如何获取空间坐标及其目标属性 地球空间信息表达 与人沟通 地球空间信息处理 空间数据管理、知识发现,19,3.1 地球空间位置表示,地球表面模型 空间信息分布在不规则的类椭球体的表面（或地下/上空） 地理坐标/地图投影 三维位置的二维表示 地面点高程（加以补充）,20,3.1.1 地球表面模型,地球自然面 包括平原表面、高山轮廓、海洋底部的固体地球表面。 不适合数字建模：长度、面积、体积等几何测量困难。 大地水准面 水准面：海洋占地表的71%，假设海水处于静止时，在地球引力影响下，一个处处与重力方向垂直的连续曲面。即海平面延伸到所有大陆下部，构成连续、闭合曲面。 大地水准面：平均静止的水准面 旋转椭球体 大地水准面表面起伏,是一个复杂的曲面 以大地水准面为基础建立旋转椭球体,接近于大地水准面,容易数学表达,21,克拉索夫斯基椭球体模型,长半径 a=6378140m 极地扁率 f=(a-b)/a=1/298.257 将地球视为球体时 地球半径,22,3.1.2 地理坐标:经度/纬度,地理坐标系：用经度、纬度度量地面点平面位置的坐标系统，规定： 经度 首子午线（通过原英国格林尼治天文台）的经度为0，与首子午面的夹角称为经度，向东0180为东经；向西0180为西经 纬度 赤道的纬度为0，与赤道面的夹角称为纬度，向北090为北纬；向南090为南纬 我国领土位于东半球/北半球，地理坐标表示为东经/北纬，例如： 北京地理坐标：东经11628/北纬3954,23,3.1.3 地图投影,平面直角坐标系具有良好的空间视觉，而且易于进行距离、面积等空间参数量算 在GIS中，空间数据处理和分析多基于平面直角坐标系。 独立平面直角坐标 当测量区域较小时,半径R10km,曲面近似于平面,可以测区中心点的切平面代替曲面,地面点的投影位置可以用平面直角坐标来确定 高斯平面直角坐标 当测量区域较大时,如何将地球椭球体的点位展绘到平面上，必须有适当的投影方法 如1:10,000采用3度带,24,3.1.4 地面点高程,空间点的属性信息之一 由高程基准面起算的地面点高度。,地面点沿铅垂线方向至大地水准面的距离，称为正高 ，亦称为海拔或称为高程。,25,3.2 地球空间信息技术,传统 采集 位置:经纬仪/测尺 高程:水准仪 表达 地形图 处理 面积量算:方格网/求积仪,现代 采集 全站仪 GPS/RS 表达 基于GIS的专题地图 处理 基于GIS的空间分析，数据发掘和知识发现,两者区别于两个方面：精度与效率,26,信息系统分类,27,GIS的组成,信息系统是指输入的是数据，经过处理，输出的是信息，并具有反馈和控制功能的系统。随着计算机技术的发展，信息系统一般都以计算机系统为基础。 现代意义上的信息系统四大要素组成: 计算机硬件（Hardware） 计算机软件（Software） 系统操作人员（Lifeware） 数据（Data）,28,GIS基本组成图示,29,GIS特色：实体与属性,采用（普通地图+数据卡）难以满足工作效率与精度的要求。 图形数据与地面上所代表的含义是相联系的 实体(entity) 属性(attribute) 加拿大地理信息系统（CGIS） 1962年提出，1972年投入使用，成为第一个GIS 任务：土地资源分类与绘制专题地图 常用的GIS软件 ARC/INFO MapInfo,30,为什么需要GIS?,如果你在国土资源部门工作： 如何清查可利用的耕地、森林、矿产资源，水体可利用程度以及数量，野生动物的栖息地需求？ 如果要开发这些资源，怎样评价哪些资源是短缺的？ 如何预测这些资源在未来10年、20年乃至第七代以后，其可利用性的和数量的改变？,31,GIS的用途,一般来说，一个完整地理信息系统至少能回答或解决以下三类问题位置、条件和模拟。 对于指定的空间位置，给出该位置的基本表述，如某一实体（点、线或多边形）的地图编码、地理坐标、地类（或地类代码）等； 回答符合一定条件的实体在哪里的问题。例如查询某个地区内面积不小于667m2的所有耕地图斑； 模拟某个地方如果具备一定条件会发生什么的问题。例如要修建一条从甲地到乙地宽50m的公路，在一定目标下如何修建：如果给出公路绕道付出的经济效益、占用耕地失去的社会效益、占用林地失去的生态效益等函数关系，模拟如何修建是最优化的。显然，模拟必须是基于特定模型的分析。 实际上，随着地理信息系统的发展，时间因素将会被越来越重视（时域地理信息系统，Temporary GIS),32,GIS应用领域,资源管理 如耕地数量及分布 区域规划 如土地利用与人口分布相协调 国土监测 如结合遥感数据实现灾害预警和评估 辅助决策 消防部门提高路线选择 移动电话公司发射塔的选址 .,33,几个问题需注意和思考的问题,二维平面表示了三维椭球面 地图比例尺的大小 如何拼接两幅邻接地图 如何将土地利用图与土壤地图叠加 计算机软件的综合运用,34,作业1,在(0,0)-(100,100)区域内输出一个距离为1的点阵文件 第1个点坐标（0.5,0.5） 点阵信息自下往上和自左往右依次赋于序号i 以制表符相隔 右图为距离为10的点阵,35,参考界面,36,