地理信息系统概论(全套课件587P)PPT文档格式.pptx
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课堂教学(42学时)上机实习(18学时),课堂教学(42学时),(6学时),上机实习(18学时),考核方式与参考书目,考核方式本课程的教学应坚持理论与实践相统一的原则,考核方式包括平时提问、上机实习成果考评和期末考试等;
本课程采用的结构化考核和评分方法为:
学生的总成绩(100分)=平时提问和课堂讨论成绩(20分)+上机实习和课程设计成绩(30分)+期末考试成绩(50分)。
考核方式与参考书目,参考书目,龚健雅.地理信息系统基础.北京:
科学出版社,2001郭达志等.地理信息系统基础与应用.北京:
煤炭工业出版社,1997张超等.地理信息系统实习教程.北京:
高等教育出版社,2000吴信才等.地理信息系统原理与方法.北京:
电子工业出版社,2002,第1章绪论,地理信息系统的概念地理信息系统的组成地理信息系统的功能和应用地理信息系统的发展,1.1地理信息系统的概念,一、日常生活中的GIS二、数据与信息三、地理信息与地学信息四、信息系统与地理信息系统,在电子地图中查找湖北师范学院黄石火车站,一、日常生活中的GIS例子一、出行路线选择,查询:
黄石火车站到湖北师范学院的路线,例子二、公园选址辅助决策,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;
GIS用于郊区公园选址,二、数据与信息,
(一)数据指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、符号、声音、图像等符号。
数据是对客观现象的表示,数据本身并没有意义。
数据的格式往往和具体的计算机系统有关,随载荷它的物理设备的形式而改变。
(二)信息,定义:
信息是现实世界在人们头脑中的反映。
它以文字、数据、符号、声音、图像等形式记录下来,进行传递和处理,为人们的生产,建设,管理等提供依据。
特性:
客观性适用性传输性共享性,(三)两者关系,有人认为,输入的都叫数据,输出的都叫信息,其实不然。
数据是信息的表达、载体,信息是数据的内涵,是形与质的关系。
只有数据对实体行为产生影响才成为信息,数据只有经过解释才有意义,成为信息。
例如独立的“1”、“0”均无意义。
当它表示某实体在某个地域内存在与否,它就提供了“有”“无”信息;
当用它来标识某种实体的类别时,它就提供了特征码信息。
三、地理信息与地学信息,
(一)地理信息定义:
地理信息是指与研究对象的空间地理分布有关的信息,它表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征,相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。
空间特征属性特征时序特征,
(二)地学信息,指与人类居住的地球有关的信息都是地学信息,具有无限性、多样性、灵活性等特点。
地学信息是人们深入认识地球系统、合理开发资源、净化能源、保护环境的前提和保证。
地理信息与地学信息的区别主要在于信息源的范围不同,地理信息的信息源是地球表面的岩石圈、水圈、大气圈和人类活动等;
地学信息所表示的信息范围更广泛,不仅来自地表,还包括地下、大气层甚至宇宙空间。
四、信息系统与地理信息系统,
(一)信息系统为了有效对信息流进行控制、组织管理,实现双向传递,需要通过某种信息系统。
它能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现,并能回答用户一系列问题的系统,具有采集、管理、分析和表达数据的能力。
由计算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成。
(二)地理信息系统,1、地理信息系统的定义
(1)美国学者Parker认为“GIS是一种存贮、分析和显示空间与非空间数据的信息技术”。
(2)加拿大的RogerTomlinson认为“GIS是全方位分析和操作地理数据的数字系统”。
Goodchild把GIS定义为“采集、存贮、管理、分析和显示有关地理现象信息的综合系统”。
Burrough认为“GIS是属于从现实世界中采集、存储、提取、转换和显示空间数据的一组有力的工具”。
(5)俄罗斯学者也把GIS定义为“一种解决各种复杂的地理相关问题,以及具有内部联系的工具集合”。
(6)美国国家地理信息与分析中心给出的定义:
“GIS为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统”。
(7)英国教育部认为:
“GIS是一种获取、存储、检索、操作、分析和显示地球空间数据的计算机系统”。
GIS定义:
是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统,该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示,以便解决复杂的规划和管理问题。
GIS概念框架与构成,2、GIS的内涵,
(1)GIS的物理外壳是计算机化的技术系统该系统又由若干个相互关联的子系统构成,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、可视化表达与输出子系统等。
这些子系统的构成直接影响着GIS的硬件平台、系统功能和效率、数据处理的方式和产品输出的类型。
(2)GIS的对象是地理实体地理实体数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码,实现对其定位、定性、定量和拓扑关系的描述。
GIS以地理实体数据作为处理和操作的主要对象,这是它区别于其他类型信息系统的根本标志,也是其技术难点之所在。
(3)GIS的技术优势GIS的优势在于它的混合数据结构和有效的数据集成、独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形创造和可视化表达手段,以及地理过程的演化模拟和空间决策支持功能等。
其中,通过地理空间分析可以产生常规方法难以获得的重要信息,实现在系统支持下的地理过程动态模拟和决策支持,这既是GIS的研究核心,也是GIS的重要贡献。
(4)GIS的相关学科地理信息系统虽然是信息技术发展的成果,但它与地理学和测绘学有着密切的关系。
地理学研究人地相互关系,它为GIS提供了有关空间分析的基本方法,是GIS的基础理论依托之一;
测绘学是研究对地球上各种物体的地理空间分布信息进行采集、处理、管理、更新和利用的科学,它为GIS提供各种不同比例尺和精度的数据。
(三)GIS与其它系统的区别和联系,从操作、管理的信息种类的不同,信息系统又可分为企业、事业管理信息系统、财务管理信息系统等非空间信息系统和空间信息系统。
空间信息系统采集、管理和分析的对象是空间信息,而地理信息系统就是一种十分重要的空间信息系统。
信息系统构成,信息系统构成,一般的信息系统,地理信息系统(GIS),GIS与CAD的异同,GIS与CAM的异同,第1章绪论,1.1地理信息系统的概念1.2地理信息系统的组成1.3地理信息系统的功能和应用1.4地理信息系统的发展,1.2地理信息系统的组成,模型:
解决问题的方案,是与其他专业相联系的纽带。
(五)应用模型,第1章绪论,1.1地理信息系统的概念1.2地理信息系统的组成1.3地理信息系统的功能和应用1.4地理信息系统的发展,1.3地理信息系统的功能和应用,一、基本功能,包括:
数据采集与编辑,数据存储与管理,数据处理和变换,空间查询和分析和数据显示、输出功能。
GIS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。
数据采集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数据分层概念,GIS数据采集,2、数据存储与管理GIS数据库是区域内一定地理要素特征以一定的组织方式存储在一起的相关数据的集合。
由于GIS数据库具有数据量大,空间数据与属性数据具有不可分割的联系,以及空间数据之间具有显著的拓扑结构等特点,因此,GIS数据库管理功能除了与属性数据有关的DBMS功能之外,对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。
3、数据处理和变换,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、布尔提取和空间内插等。
4、空间查询和分析,1)空间查询:
空间查询是GIS最基本的功能,包括已知属性查图形,已知图形查属性及多种条件的综合查询;
2)拓扑叠加:
通过将同一地区两个不同图层的特征相叠加,不仅建立新的空间特征,而且能将输入的特征属性予以合并,易于进行多条件的查询检索、地图裁剪、地图更新和应用模型分析等;
3)缓冲区:
它是研究根据数据库的点、线、面实体,自动建立各种类型要素的缓冲多边形,用以确定不同地理要素的空间接近度或邻近性。
它是GIS重要的和基本的空间分析功能之一。
-5)数字地形分析:
GIS提供了构造数字高程模型及有关地形分析的功能模块,包括坡度、坡向、地表粗糙度、山谷线、山脊线、日照强度、库容量、表面积、立体图、剖面图和通视分析等,为地学研究、工程设计和辅助决策提供重要的基础性数据。
二、主要应用领域,由于GIS具有许多功能和优点,目前被广泛地应用资源管理、区域和城乡规划、灾害监测和环境评估等各领域.,GIS主要应领域,1、资源管理,资源的清查、管理和分析是GIS应用最广泛的领域,也是目前趋于成熟的主要应用领域,包括森林和矿产资源的管理、野生动植物的保护、土地资源潜力的评价和土地利用规划以及水资源的时空分布特征研究等。
系统的主要任务是将各种来源的数据和信息有机地汇集在一起,GIS软件能在一个连续无缝的方式下管理大型的地理数据库,这种功能强大的数据环境允许集成各种应用,最终用户通过GIS的客户端软件可直接对数据库进行查询、显示、统计、制图以及提供区域多种组合条件的资源分析,为资源的合理开发利用和规划决策提供依据。
2、区域规划,城市与区域规划具有高度的综合性,涉及资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金融等因素,但是要把这些信息进行筛选并转换成可用的形式并不容易,规划人员需要切实可行的、实时性强的信息,而GIS能为规划人员提供功能强大的工具。
例如规划人员利用GIS对交通流量、土地利用和人口数据进行分析,预测将来的道路等级;
工程技术人员利用GIS将地质、水文和人文数据结合起来,进行路线和构造设计;
GIS软件帮助政府部门完成总体规划、分区、现有土地利用、分区一致性、空地、开发区和设施位置等分析工作,是实现区域规划科学化和满足城市发展的重要保证。
第1章绪论,1.1地理信息系统的
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