GIS地理信息系统概述.ppt

,1,什么是GIS？,2,我们的地球,3,不同视角地球,一、背景：生活的地球,4,不同视角地球,一、背景：生活的地球,5,不同视角地球,一、背景：生活的地球,6,不同视角地球,一、背景：生活的地球,7,不同视角地球,一、背景：生活的地球,8,一、背景：生活的地球,9,地理信息系统,10,身边的GIS,11,12,13,14,15,三维GIS都市圈,16,全景GIS,17,Googleearth,太空看地球！,18,你是否需要寻找一份能将地球、空间和高科技之间的兴趣结合在一起的21世纪职业？如果是的话，请登入美国劳工部网站，了解关于地理空间行业的信息。 从2008年5月起，地理空间技术被美国劳工部列为三大新兴产业之一，与其并列的是纳米技术和生物技术。,学习本课程有什么用？,19,GIS能干些什么？,如何使用GIS？,20,第一章 GIS概述,21,内 容,GIS相关概念,GIS组成,常用GIS软件,GIS发展简史,地理信息 系统概述,GIS功能,了解GIS,地理信息系统是集地球科学、信息科学与计算机技术为一体的高新技术，目前已广泛应用于资源管理、环境监测、灾害评估、城市与区域规划等众多领域，成为社会可持续发展的有效的辅助决策支持工具。 以一个郊游公园选址项目为例，了解地理信息系统组成及其作用。,公园选址辅助决策,郊游公园选址项目 完成项目需要做哪些工作？ 如何进行选址？ 考虑哪些因素？,资料收集 选址 提交报告 文字报告 图件报告,交通 占地大小 风景 水 山 植被覆盖 人文环境 历史,郊游公园具体位置的选择需要满足一定的要求： 1）依山傍水，地形有一定起伏，必须靠近天然的小河流； 2）交通方便，但周围环境较安静，公园距公路的距离最远不得超过1.25km，最近不得小于0.25km； 3）空气新鲜，有一定的植被覆盖率； 4）等等其它条件；,公园选址辅助决策,公园选址辅助决策,总结： 数据获取 数据管理 数据处理和分析 方案制作、输出 地理信息系统是解决空间问题的有效的辅助决策支持工具。目前，地理信息系统还不能完全代替最终决策者。,公园选址辅助决策,27,整个过程中我们都用到了什么东西？ 数据采集工具 数据（信息） 数据分析工具 打印机,28,一、GIS相关概念,1、数据和信息 数据：对客观事物的符号表示。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、图像以及它们能转换成的数据等形式。数据是用以载荷信息的物理符号，数据本身并没有意义。 信息：用文字、数字、符号、语言、图形、图象等载体，表示事件、事物、现象等内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。,可以把数据比作原材料，而信息是对原材料处理的结果。如同一个木匠，在一些工具的帮助下，可以把木材做成有用的家具。同样，计算机专业人员应用计算机的硬件和软件把原始数据转换成信息。这种转换过程可用下图说明。,29,一、GIS相关概念,2、地理数据和地理信息 地理数据：（Geographic Data）是各种地理特征和现象之间关系的符号化表示。包括空间位置特征、属性特征及时态特征三个基本特征部分。空间位置数据描述地理实体所在的空间绝对位置以及实体间存在的空间关系的相对位置。空间位置可由定义的坐标参照系统描述。空间关系可由拓扑关系，如邻接、关联、连通、包含、重叠等来描述。 地理信息：除了具有信息的一般特性外，还具有以下独特特性：空间分布性、数据量大、多维结构和时序特征。空间分布性是指地理信息具有空间定位的特点。 【X、Y、Z】,30,特性： 1）地域性：地理信息属于空间信息，位置的识别与数据相联系。 2）多维结构：在二维空间编码基础上，实现多专题的第三维信息结构的组合，为地理系统多层次的分析和信息的传输与筛选提供方便。 3）时序特征：时空的动态变化引起地理信息的属性数据或空间数据的变化。,31,一、GIS相关概念,3、系统、信息系统和地理信息系统 系统：有相互联系、相互依存又相互协调的事物构成的统一体 信息系统：是现代管理与决策工作的重要手段，即具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统,32,一、GIS相关概念,3、系统、信息系统和地理信息系统,是以采集、贮存、管理、分析和描述整个或部分地球表面与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。(龚健雅，2001),既是一门描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的新兴交叉科学，又是一个以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间地理信息和动态地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。(邬伦，2002),33,地理信息系统(Geographical Information Systems - GIS)与其它学科关系,34,二、GIS组成,人,35,硬件系统 由主机、外设和网络组成，用于存储、处理、传输和显示空间数据。,二、GIS组成,36,数字化仪,37,扫描仪,38,绘图仪,GPS,39,GPS,40,41,42,软件系统 由系统管理软件、数据库软件和基础GIS软件组成，用于执行GIS功能的数据采集、存储、管理、处理、分析、建模和输出等操作。,二、GIS组成,43,空间数据 由数据库实体和数据库管理系统组成，用于空间数据的存储、管理、查询、检索和更新等。,时间数据：时间分辨率 空间数据：空间分辨率 比例尺 误差 不确定性 专题属性数据,二、GIS组成,44,用户界面 由菜单式、命令式或表格式的图形用户界面所组成，是用以实现人机对话的工具。,二、GIS组成,45,基本功能 数据采集与编辑 * 数据存储与管理 * 数据处理和变换 空间分析和统计 * 产品制作与显示 * 二次开发和编程,应用功能 资源管理 区域规划 国土监测 辅助决策 定位服务 ,三、GIS功能,46,数据采集与编辑 (重点),编辑： 矢量数据编辑 (Vector Data) 栅格数据编辑 (Raster / Grid / Image Data),采集：,三、GIS功能,47,数据存储与管理,DBMS：Data Base Management System (数据库管理系统) 空间数据存储形式： 点：Point, Node 线：Arc, Line, Polyline 面：Area, Polygon, Region 空间关系：拓扑,DBMS,三、GIS功能,48,数据处理和变换,处理： 弧段、多边形外接矩形 点、线、面捕捉和判断 弧段求交 点、弧段、多边形位置 拓扑关系建立 变换： 空间坐标变换：平移变换、比例变换、反射变换、旋转变换、几何纠正、投影变换 结构转换：栅格转矢量、矢量转栅格,三、GIS功能,49,空间分析和统计,空间数据量算： 长度； 面积； 分布中心 空间数据查询： 基于属性查询； 基于空间查询； 联合查询 空间查询方法： 基于SQL查询； 基于空间SQL查询； 基于可视化图形查询,三、GIS功能,50,叠置分析(叠加分析/Overlay)：,AB AB AB BA BA,基于栅格的叠加分析 基于矢量的叠加分析,三、GIS功能,51,邻域分析： 缓冲区分析(Buffer) 泰森多边形(Thissen Polygon) Voronoi图，Delauny三角网,空间网络分析： 网络图 路径分析 定位与配置分析,三、GIS功能,52,地形分析： 数字高程模型(Digital Elevation Model: DEM) 数字地形模型(Digital Terrain Model: DTM) 不规则三角网(Triangulated Irregular Network: TIN) 数字地形： 坡度 坡向 地表辐照度,空间统计分析： 主成分分析(PCA) 层次分析(Hierachy) 聚类分析(Cluster) 判别分析(Distinguish),三、GIS功能,53,产品制作与显示,空间信息可视化 地图 图像 统计图表 数字数据 三维可视化 虚拟现实(Virtual Reality: VR) 专题信息、专题地图 电子地图,三、GIS功能,54,二次开发和编程,三、GIS功能,55,四、常用GIS软件,软件系统 目前常用GIS软件系统：,56,五、GIS发展简史,(一)萌芽阶段 (20世纪60年代之前) 计算机图形学；图形显示器；滚筒式绘图仪 (二)开拓阶段 (20世纪60-70年代) 计算机辅助制图；地图综合；地图输出；栅格-矢量转换； 自动拓扑；图形和属性分离；图幅拼接；数据管理系统； 1971年，投入使用的“加拿大地理信息系统”(CGIS)，被认为是世界上最早大量投入使用的较完善的地理信息系统。,57,五、GIS发展简史,(三)巩固阶段 (20世纪70-80年代) 计算机技术飞速发展；图形图像卡；美国森林资源信息系统； USGS；GIRAS；GITAN；IBIS；ELAS (四)突破阶段 (20世纪80-90年代) 图形工作站；PC；栅格数据处理；实体识别；影像增强； 专家分析系统；DBMS；多种形式地图输出；国际合作加强； 进入多学科领域；分析、预报、决策功能加强 (五)社会化阶段 (20世纪90年代至今) 平台成熟【国外（ESRI；InterGraph；MapInfo），国内（SuperMap；MapGIS；GeoStar）】 地理信息产业（交通、水利、气象、银行、保险、电力,春笋发芽，气势磅礴发展),58,六. GIS技术进展 6.1空间数据库管理,关系型数据库+空间数据引擎 SDE，SDX 多尺度海量栅格数据组织与管理 数据分块、影像金字塔 空间数据仓库 特征、结构、数据分析和数据挖掘,六. GIS技术进展 6.2GIS体系结构及其软件,集中式地理信息系统软件 组件化的地理信息系统软件 网络地理信息系统 网格地理信息系统 时态GIS平台,8. GIS发展展望,GIS集成化和智能化发展趋势 图形数据和属性数据的结合。 GIS与RS的集成 GIS与GPS、RS技术的集成。 GIS与GPS、CCD技术的集成 3S与移动通信的集成 GIS与专家系统（Expert System）的结合。,8. GIS发展展望,GIS软件中发展的热点 GIS中面向对象技术研究 时空系统 地理信息建模系统（GIMS-Geographic Information Modeling System） 三维地理信息系统的研究,63,五、GIS发展简史,GIS的发展趋势 GIS网络化、GIS标准化、数据商业化 系统专门化、GIS企业化、GIS全球化 GIS大众化、开源化,64,课堂总结,地理信息系统概念 地理信息系统组成 地理信息系统功能 常用GIS软件,作业1：地区经济分析,目的： 让初学GIS同学对该课程有一个初步、直观的感受。 情景设置： 一名大学学生需要对比研究黄河流域和长江流域的经济情况，请利用GIS帮助其分析2011年黄河流域和长江流域的经济情况（黄河、长江穿越省份的地区经济发展区域差异情况）。 成果： 实验分析报告,65,作业1：地区经济分析,提供数据： 中国的行政区划图；长江、黄河水系。 要求： 制图，简要分析经济发展的空间区域性。 成果： 实验分析报告 提交方式：直接提交至网络教学平台 时间要求：本周六之前,66,67,结 束,