测绘学概论地理信息系统.pptx
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1、Geographic Information Systemu什么是什么是GISuGIS的构成的构成uGIS能干什么能干什么uGIS的发展的发展 什么是GIS一、数据与信息 1.信息 2.数据 3.信息与数据的关系定义: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:1)客观性:任何信息都是与客观事实相联系的,这是信息的正确性和精确度的保证;2)适用性:问题不同,影响因素不同,需要的信息种类是不同的。所建立的信息系统的 明确目的性所决定了信息的适用性;3)传输性:信息可在信息发送者和接受者之间进行传输信
2、息的传输网络,被形象地称为 “信息高速公路”。4)共享性:信息与实物不同,信息可传输给多个用户,为用户共享,而其本身并无损 失,这为信息的并发应用提供可能性。定义:指某一目标定性、定量描述的原始资料,包括数字、文字、符号、声音、图像等符号。特性:数据是对客观现象的表示,是用以载荷信息的物理符号,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。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。信息可以离开信息系统而独立存在,也可以离开信息系统的各个组成和阶段而独立存在;而数
3、据的格式往往与计算机系统有关,并随载荷它的物理设备的形式而改变。二、地理信息与地学信息 1.地理信息 2.地学信息 3.地理信息与地学信息的区别定义: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。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,它的这种定位特征是通过 公共的地理基础来体现的。这是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志;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
4、属性数据或空间数据的变化。可以按时间尺度将地理信息划分为超短期的(如台风、地震)、短期的(如江河洪水、秋季低温)中期的(如土地利用、作物估产)长期的(如城市化、水土流失)超长期的(如地壳变动、气候变化)实时的GIS系统要求能及时采集和更新地理信息,使得地理信息具有现势性。定义:指与人类居住的地球有关的信息都是地学信息特性: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
5、地下、大气层甚至宇宙空间。什么是GIS三、信息系统与地理信息系统 1.信息系统(InformationSystem,IS)2.地理信息系统 3.地理信息与其他系统之间的区别与联系系统:由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成,能完成特定功能的有机整体。信息系统: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。类型:a.事务处理系统、管理信息系统b.决策支持系统c.人工智能、专家系统定义: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
6、位分析和操作地理数据的数字系统”。3)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”。4)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”。8)FICCDC认为“GIS是由计算机硬件、软件和不同
7、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”理解:地理信息系统的定义是由两个部分组成的。一方面,地理信息系统是一门学科,是描述、处理、存储、分析和输出空间信息的理论 和方法的一门新兴的交叉学科;另一方面,地理信息系统是一个技术系统,是以地理空间数据库为基础,采用地理模型 分析方法,适时提供多种空间的和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服 务的计算机技术系统。地理信息系统具有以下三个方面的特征:第一,具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力,具有空间性和动态性;第二,由计算机系统支持进行空间地理数据管理,并由计算机程序模拟
8、常规的或专门的 地理分析方法,作用于空间数据,产生有用信息,完成人类难以完成的任务;第三,计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征,因而使得地理信息系统能以快 速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。什么是GIS地理信息系统与其他系统之间的区别 1).GIS与IS之间的关系从操作、管理的信息种类的不同,信息系统分为一般管理信息系统(MIS)和空间信息系统(SIS)信息系统(IS)非空间信息系统空间信息系统(SIS)如厂矿企业管理、财务等MIS非地理信息系统地理信息系统(GIS)CAD/CAM专题GIS综合信息系统地籍信息系统城市规划与管理IS区域资源与环境IS城市管线信息系
9、统什么是GIS地理信息系统与其他系统之间的区别 1).GIS与IS之间的关系从操作、管理的信息种类的不同,信息系统分为一般管理信息系统(MIS)和空间信息系统(SIS)GISGISGISGIS空间数据和属性数据的联合体什么是GIS地理信息系统与其他系统之间的区别 2).GIS与一般MIS的区别GIS对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用;GIS的处理对象是有关的地理分布数据,也就是空间数据一般MIS(数据库系统)侧重于非图形数据(属性数据)的优化存储与查询。什么是GIS地理信息系统与其他系统之间的区别 3).GIS与CAD/CAM的区别管理了图形数据和非空间属性数据的系统不一定是GIS,如C
10、AD、CAM GIS与CAD共同点GIS与CAD不同点都有空间坐标系统;都能将目标和参考系联系起来;都能描述图形数据的拓扑关系;都能处理属性和空间数据CAD研究对象为人造对象规则几何图形及组合;图形功能功能较强,属性库功能较弱;CAD中的拓扑关系较为简单;一般采用几何坐标系。GIS处理的数据很复杂,数据量更大;数据采集的方式多样化;GIS的属性库结构复杂,功能强大;强调对空间数据的分析,图形属性交互使用频繁;GIS采用地理坐标系。GIS与CAM共同点GIS与CAM不同点都有地图输出、空间查询、分析和检索功能CAM侧重于数据查询、分类及自动符号化;它强调数据显示而不是数据分析,地理数据往往缺乏拓
11、扑关系;它与数据库的联系通常是一些简单的查询。CAM是GIS的重要组成部分;综合图形和属性数据进行深层次的空间分析,提供辅助决策信息。什么是GISu什么是什么是GISuGIS的构成的构成uGIS能干什么能干什么uGIS的发展的发展 一、GIS的构成 一个实用的GIS系统,要支持对空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能,其基本组成一般包括以下五个主要部分:系统软件系统硬件空间数据应用人员应用模型应用人员,GIS服务的对象,分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户软系统件,支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统硬件系统,各种设备-物质基础数据,系统分析与处理的
12、对象、构成系统的应用基础应用模型,解决某一专门应用的应用模型,是GIS技术产生社会经济效益的关键所在GIS的构成二、系统硬件基本配置 输入设备输入设备专用设备常规设备GPS全数字摄影测量工作站解析和数字摄影测量仪器遥感与遥感图象处理系统全站仪扫描仪数字化仪键盘、鼠标处理设备处理设备工作站服务器硬盘阵列存储设备存储设备活动硬盘光盘机磁带机输出设备输出设备绘图仪终端打印机GIS的构成二、系统硬件应用模式 单机模式:由基本外设、处理设备和输出设备构成适用于小型GIS建设数据传输与资源共享不方便GIS的构成二、系统硬件应用模式 输 出用户组1输 入GIS中央数据库与网管Intranet用户组n局域网模
13、式部门或单位内部GIS建设专线连接资源共享较方便GIS的构成二、系统硬件应用模式 广域网模式用户分布地域广泛,不适合专线连接公共通讯连接资源共享方便局部范围为局域网,通过若干通道与广域网连接输入GIS中央数据库(服务器)图象处理系统局域网用户组输出多媒体系统用户用户主主 干干 网网InternetGIS的构成二、系统软件软件结构 操作系统(系统调用、设备运行、网络等)系统库(编程语言、数学库等)标准软件(图形、数据库等)GIS基本功能软件GIS应用软件用户界面GIS软件基础软件操作系统GISGIS的构成二、系统软件操作系统 操作系统主要是计算机的操作系统以及各种标准外设的驱动软件,目前流行的有
14、DOS、Windows98/NT/2000/XP、UNIX等。操作系统关系到GIS软件和开发语言使用的有效性,是GIS软硬件环境的重要组成部分。GIS的构成二、系统软件基础软件 数据库软件,用来管理空间数据(包括图形数据和属性数据)流行数据库软件主要有Oracle、Sybase、Informix、DB2、SQLServer、Ingress等。目前GIS软件中采用商用数据库管理属性数据,一个有发展前景的模型是面向对象数据模型,可实现图形和属性数据的联合管理。Oracle、Informix、Ingress等关系数据库管理软件都相继增加了空间数据类型。ESRI公司的SDE(SpatialDataba
15、seEngine)是基于关系数据库的空间数据管理平台。图形平台,某些GIS软件中图形处理平台如AutoDesk公司开发的基于AutoCAD的AutoMapGIS软件、Intergraph公司的基于MicroStation的MGEGIS软件 GIS的构成二、系统软件GIS软件 空间数据输入与转换空间数据库管理系统图形与属性数据编辑制图与输出空间查询与分析GISGIS的构成二、系统软件GIS软件类型 0专业GIS(ProfessionalGIS)0桌面GIS(DesktopGIS)0手持GIS(Hand-HeldGIS)0组件GIS(ComponentGIS)0GISViewer0网络GIS(In
16、ternetGIS)0其它(基于CAD的GIS)GIS的构成三、空间数据 栅格结构矢量结构空间数据是指描述地球表层一定范围内的地理事物及其关系的数据,又称地理数据。是GIS的操作对象,是地理信息的载体,是系统应用的基础空间数据特征:几何、属性、时间数据;空间数据组织:矢量结构、栅格结构;空间数据管理:几何数据文件属性数据关系数据库GIS的构成四、应用人员 GIS的开发是以人为本的系统工程业务素质与专业知识是GIS工程及应用成功的关键不但对GIS的技术和功能有足够的了解,而且要具备组织管理的能力技术培训、硬件维护与更新、系统升级、数据更新、文档管理、数据共享建设等。咨询信息管理数据整理GIS的构
17、成四、应用人员 缺少决策者的支持缺少专业知识缺乏远见缺少用户介入缺少长期规划缺少系统分析失败的GIS个人冲突个人冲突没有协作精神没有协作精神错误的选择错误的选择错误的使用错误的使用没有进行咨询没有进行咨询没有培训没有培训没有手册没有手册没有用户的参与没有用户的参与没有总体目标没有总体目标没有任务目标没有任务目标没有应用目标没有应用目标没有软件版本升级没有软件版本升级没有数据的更新没有数据的更新没有模型的改进没有模型的改进没有使用系统方法没有使用系统方法没有反复试验修改没有反复试验修改GIS的构成五、应用模型 应用模型是 客观世界中相应系统经由观念 世界到信息世界的映射,反映了人类对 客观世界利
18、用改造的能动作用 并且是GIS技术产生社会经济效益的 关键所在,也是GIS生命力的重要 保证,因此在GIS技术中占有十分 重要的地位 需要解决的问题多源数据收集规划定义过程应用操作过程问题的定义分解/联合问题的实质证据/数据/假设问题的概念概念/要素/方法解决问题的数据数据源/数据集 问题答案 验证/解释/表达问题求解统计计算/模型分析/空间分析问题数据子集提取/综合数据库建立数据输入/格式化GIS的构成u什么是什么是GISuGIS的构成的构成uGIS能干什么能干什么uGIS的发展的发展 一、GIS功能概述 GIS的核心问题可归纳为五个方面内容:位置、条件、变化趋势、模式和模型 1)位置(Lo
19、cations)即在某个特定的位置有什么。首先,必须定义某个物体或地区信息的具体位置,常用的定义方法有:通过各种交互手段确定位置,或者直接输入一个坐标;其次,指定了目标或区域的位置后,可以获得预期的结果以及其所有或部分特 性,例如当前地块所有者、地址、土地利用情况、估价等。2)条件(Conditions)即什么地方有满足某些条件的东西。首先,可以用下列方式指定一组条件,如:从预定义的可选项中进行选取;填写逻辑表达式;在终端上交互地填写表格。其次,指定条件后,可以获得满足指定条件的所有对象的列表,如:在屏幕上以高亮度显示满足指定条件的所有特征。3)变化趋势(Trends)综合现有数据,以识别已经
20、发生或正在发生变化的地理现象 首先,确定趋势,当然趋势的确定并不能保证每次都正确,一旦掌握了一个特 定的数据集,要确定趋势可能要依赖假设条件、个人推测、观测现象或 证据报道等 其次,针对该趋势,可通过对数据的分析,对该趋势加以确认或否定。地理信 息系统可使用户快速获得定量数据以及说明该趋势的附图等。4)模式(Patterns)分析与已经发生或正在发生事件有关的因素。首先,确定模式,模式的确定通常需要长期的观察、熟悉现有数据、了解数据 间的潜在关系。其次,模式确定后,可获得一份报告,说明该事件发生在何时何地、显示事件 发生的系列图件。5)模型(Models)该类问题的解决需要建立新的数据关系以产
21、生解决方案。首先,建立模型,如选择标准、检验方法等。其次,建立了一个或多个模型后,能产生满足特定的所有特征的列表,并着重 显示被选择特征的地图,且提供一个有关所选择的特征详细描述的报表GIS能干什么一、GIS功能概述 GIS能作什么?缓冲区分析 叠加分析 空间查询 网络分析 地形分析。数据采集与输入 数据编辑与更新数据存储与管理空间查 询与分析数据显示与输出 GIS能干什么二、基本功能实现 文件图表数据获取原始数据存储检索空间查询空间分析数据编辑投影变换数据输出制图、表格交互展示结构化数据空间数据库GIS能干什么二、基本功能实现数据获取 现实世界文字报告、遥感图象等数字化仪扫描仪解析测图仪键盘
22、 等编辑、接边、分层、图形与属性连接、加注记等空间数据库GIS能干什么二、基本功能实现编辑、变换与处理 数据获取数据入库目的:保证数据入库时在内容上的完整性,逻辑上的一致性。方法:数据编辑与处理、错误修正:数据格式转化:矢量、栅个格转化,不同数据格式转化;数据比例转化:平移、旋转、比例、纠正 投影变换:投影方式 数据概化:平滑、特征集结 数据重构:几何形态变换(拼接、截取、压缩、结构)地理编码:拓扑结构GIS能干什么二、基本功能实现数据组织与管理 数据的集成过程:几何数据与属性数据组织 数据结构:矢量结构、栅格结构、栅格/矢量结构 决定着GIS的数据分析能力、效率和精度 数据管理:层次模型、网
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