1、2019/2/8,1,地理信息系统基础,主讲教师：王卫红,2019/2/8,2,课程性质、教学目的,课程性质：专业基础必修课 教学目的(1)掌握GIS的概念，了解GIS的组成和基本功能； (2)掌握GIS的数据处理流程: 采集、编辑、组织、管理、分析、输出；(3)熟悉GIS空间分析基本技术和方法；(4)了解GIS的发展与趋势；(5)熟悉SuperMap Deskpro 的使用。,2019/2/8,3,教学要求,按时上课、积极思考、勤于动手。 缺课5次及以上者取消考试资格。 平时成绩满分30分，主要根据课堂考察和实验情况评分。 期末考试成绩满分70分。,2019/2/8,4,主要学习资料,教材
2、课件 SuperMap Deskpro 软件 SuperMap GIS应用与开发教程，张正栋等，武汉大学出版社 SuperMap Deskpro 使用技巧http:/ 地理信息系统论坛http:/ 绪论,的基本概念 的发展概况 的组成 与相关学科及技术的关系 的应用 SuperMap Deskpro 5的基本概念与应用环境 思考与练习,2019/2/8,6,第一节 基本概念,信息和数据 地理信息 地理信息的特征 信息系统 地理信息系统 地理信息系统的特征,2019/2/8,7,信息(Information),定义：用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，
3、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。 特点：（1）信息的客观性（2）信息的适用性（3）信息的传输性（4）信息的共享性,2019/2/8,8,数据：（Data）,定义：通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，是用以载荷信息的物理符号，在计算机化的地理信息系统中，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。 地理信息系统的建立，首先是收集数据，然后对数据进行处理，即对数据进行运算、排序、转换、分类、增强等，其目的就是为了得到数据中包含的信息。对同一数据每个人的解释可能不同，因而获得信息量的多少与人的知识水平
4、和经验有关。 信息与数据是不可分离的，即信息是数据的内涵，而数据是信息的表达，也就是说数据是信息的载体。,2019/2/8,9,信息系统,信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。在计算机时代，信息系统部分或全部由计算机系统支持，并由计算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成。 信息系统可分为事物处理系统和决策支持系统。事物处理系统强调的是数据的记录和操作；决策支持系统是用以获得辅助决策方案的交互式计算机系统。,2019/2/8,10,地理信息,地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。或者定义为：表征地理
5、系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称 。从另一个角度来说，一切与空间位置有关的信息都叫做地理信息。 特点 （1）空间分布性：属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的，这是地理信息区别于其它类型信息的最显著的标志。 （2）数据量大。（3）信息载体的多样性。,2019/2/8,11,什么是GIS？,地理信息系统（GIS , Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 地理信息系统处理、管理的是多种地
6、理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感影像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。,2019/2/8,12,地理信息系统的二元素结构,一万七千年前，在Lascaux附近的洞穴墙壁上，法国的Cro Magnon猎人画下了他们所捕猎动物的图案。与这些动物图画相关的是一些描述迁移路线和轨迹线条和符号。这些早期记录符合了现代地理信息系统的二元素结构：一个图形文件对应一个属性数据库。,2019/2/8,13,What is NOT GIS,GPS Global Positioning SystemA static map p
7、aper or digital Maps are often a “product” of a GIS A way to visualize the analysis A software package,2019/2/8,14,GIS能够回答的问题,1位置问题。即“在某个特定位置有什么”的问题。位置可以用多种方式描述，如名称，邮编，地理参照物等。 2条件问题。即“满足某个条件的地点在哪里”的问题。这个问题与上述相反，并且需要依据空间分析来回答。比如在某个范围内要找到一块无林地，要求是面积为2000平方米，距离公路100米以内，土壤可以支撑建筑物。 3趋势问题。即“自从以来发生了哪些变化？”的
8、问题。可以观察某地区随时间的变化。 4格局问题。比如要确定核电站附近的居民，其死亡是否主要由癌症所致。 5模型问题。即“如果，会发生什么？”的问题。例如如果一条新道路加入网络，或一种有毒物质渗漏至当地水源供应的地方时，会发生什么事情。回答这些问题需要有关地理学以及其他的信息。,2019/2/8,15,地理信息系统的特点,具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力；并能产生高层次的地理信息。 具有公共的地理定位基础，所有的地理要素，要按经纬度或者特有的坐标系统进行严格的空间定位，才能使具有时序性
9、、多维性、区域性特征的空间要素进行复合和分解，将隐含其中的信息变为显示表达，形成空间和时间上连续分布的综合信息基础，支持空间问题的处理与决策。 地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软硬件系统；而其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。,2019/2/8,16,地理信息系统按其内容分为三大类： 专题地理信息系统（Subject GIS）：是具有有限目标和专业特点的地理信息系统。为特定的专门的目的服务，如水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统、环境管理信息系统等。 区域地理信息系
10、统（Regional GIS）：主要以区域综合研究和全面信息服务为目标。如国家级、地区级、市级或县级等。 地理信息系统工具(GIS Tools）：它是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。,2019/2/8,17,GIS与其它系统的区别,GIS有别于DBMS（数据库管理系统），GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。 GIS有别于地图数据库，地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来，不注重分析
11、和查询，不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息，它只是GIS的一个数据源。 GIS有别于CAD系统，二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只处理规则的几何图形，属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。 GIS有别于MIS（管理信息系统），GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备复杂、系统功能强；MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。,2019/2/8,18,地理信息系统（GIS）与管理信息
12、系统（MIS）,2019/2/8,19,GIS在信息系统中的位置,信息系统,非空间信息系统,专题地理 信息系统,地理信息系统,非地理信息系统,管理信息系统,综合地理 信息系统,CAD/CAM,空间信息系统,地籍GIS 交通GIS,资源与环境GIS 规划与管理GIS,数据模型,矢量GIS,栅格GIS,矢-栅GIS,研究范围,全球GIS,区域GIS,研究内容,本节结束,2019/2/8,20,第二节 GIS的发展概况,国外不少人认为，19世纪以来普遍应用的地图和专题图就是一种模拟式的地理信息系统。照此定义，我国的地理信息系统的产生可追溯到宋代的地理图碑，它刻绘了山脉、长江、黄河、长城以及全国各级行
13、政机构，是宋代的中国地图。 到二十世纪50年代，随着电子计算机科学的兴起和它在航空摄影测量学与地图制图学中的应用以及政府部门对土地利用规划与资源管理的要求，使人们开始有可能用电子计算机来收集、存贮和处理各种与空间和地理分布有关的图形和有属性的数据，并通过计算机对数据的分析来直接为管理和决策服务，这才导致了现代意义上的地理信息系统的问世。,2019/2/8,21,地理信息系统发展的四个阶段,60年代起源于北美 70年代是GIS发展的巩固阶段 80年代为地理信息系统的大发展阶段 90年代至今为地理信息系统的应用普及时代,2019/2/8,22,GIS在我国的发展,准备阶段：1978年到1980年，
14、进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。 起步阶段：1981年到 1985年，理论探索和区域性实验研究。并在此基础上制定国家地理信息系统规范。 初步发展阶段：1986年到90年代。地理信息系统的研究被列入我国“七五”攻关课题，并且作为一个全国性的研究领域，已逐步和国民经济建设相结合，并取得了重要进 展和实际应用效益。 快速发展阶段： 90年代末到现在。理论日趋成熟，应用日益广泛，三维GIS、WEBGIS走向应用，GIS市场逐步形成并成熟。,本节结束,2019/2/8,23,第三节 地理信息系统的构成,用户,2019/2/8,24,计算机硬件系统,2019/2/8,25,计算
15、机软件系统,2019/2/8,26,地理空间数据,定位 拓扑关系 属性,2019/2/8,27,系统开发、管理和使用人员,数据整理,本节结束,2019/2/8,28,第四节 GIS与相关学科与技术的关系,地理信息系统的发展，明显地体现出多学科交叉的特点，这些交叉的学科包括地理学、测量学、地图制图学、摄影测量与遥感学、计算机科学、数学、统计学以及一切与处理和分析空间数据有关的学科。 目前数据库技术(DBMS)、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制图(CAM)和计算机图形学(Computer Graphics)软件包已被许多GIS研究者所采用，但这些系统不是为地理意义而设计的，无法取代GIS的作
16、用.,2019/2/8,29,本节结束,2019/2/8,30,第五节 地理信息系统的应用,GIS的功能 应用领域 实例,2019/2/8,31,空间数据获取与集成,空间数据组织与管理,空间编辑与处理,输出,查询统计与空间分析,GIS系统的主要功能,2019/2/8,32,应用领域,测绘与地图制图 资源调查与管理 城乡规划 灾害监测 环境保护 国防 精细农业 公众服务,2019/2/8,33,2019/2/8,34,城市土地利用信息系统,2019/2/8,35,电信资源管理,2019/2/8,36,铁路地理信息系统,2019/2/8,37,公安警用地理信息系统,属性查询,查询,专题图,作战指挥
17、,地图切换,2019/2/8,38,医疗机构信息查询,本节结束,2019/2/8,39,第六节 SuperMap Deskpro 5的基本概念 与应用环境,基本概念 工作空间、数据源、数据集、图层、地图、布局、资源等。 应用环境 基本操作,2019/2/8,40,工作空间(Workspace),工作空间用于管理用户的当前工作环境，即用户在工作环境和工作过程中操作和处理的所有数据，包括数据源、地图、布局、资源和三维场景等内容。 文件方式存储:工作空间文件的扩展名为.smw（系统默认）或.sxw （XML格式）。 数据库方式存储 任何时候不能同时打开多个工作空间。,基本概念,2019/2/8,41
18、,基本概念,2019/2/8,42,数据源(Datasource),空间数据的来源，即存储空间数据的场所。一个数据源可以包含一个或多个各种类型的数据集。 文件方式存储 数据库方式存储 一个工作空间中可以有多个数据源。 工作空间和数据源对应不同的物理存储。,基本概念,2019/2/8,43,数据集(Dataset),数据集是一组数据对象的集合，在SuperMap Deskpro 5中有18种类型的数据集，如：点数据集、线数据集、多边形数据集、TIN数据集、复合数据集、文本数据集等。 数据集是空间数据的基本组织单位。多个具有相同坐标系、不同专题、内容相关的数据集被组织在同一个数据源中。 数据源是其
19、物理存储媒介。,基本概念,2019/2/8,44,图层(Layer),添加到地图中的数据集被赋予了显示属性，如显示风格、专题地图等，称为图层。 一幅地图由一个或多个图层组成。一般而言，一个图层对应着一个数据集；同一个数据集可以被多次添加到不同地图窗口中，此时，多个图层对应着同一个数据集。 图层是数据集的显示方式。显示数据集的实质是将数据集中的对象以一定的风格添加到地图窗口的图层中。,2019/2/8,45,地图(Map),一个或多个数据集显示在一个地图窗口中，成为地图。 存储多个图层的内容、显示状态、显示风格、显示比例的窗口。 地图的物理存储媒介是工作空间。,基本概念,2019/2/8,46,
20、布局(Layout),布置和注释一个或多个窗口的内容以供排版打印的窗口。 地图和布局都保存在工作空间文件（或数据库）中，保存地图和布局后，如没有保存工作空间，结果将不被保存。 如果工作空间中没有数据源，则相应的地图和布局将没有数据。,基本概念,2019/2/8,47,资源,符号库 线型库 填充库,基本概念,2019/2/8,48,三维场景,用于保存三维窗口显示状态。,基本概念,2019/2/8,49,SuperMap Deskpro 5的应用环境,基本工作界面 菜单与工具栏 基本操作,2019/2/8,50,基本工作界面,工作空间管理器,图例管理器,结果输出窗口,状态条,图层设置工具栏,地图操
21、作工具栏,标准工具栏,工作空间管理操作工具栏,工作区域,2019/2/8,51,菜单与工具栏,在没有打开任何文件的情况下，菜单栏只有文件、编辑、视图、数据集、分析、查询、工具、窗口、帮助等菜单。菜单栏的内容会根据打开窗口类型（如地图窗口、属性窗口、布局窗口和三维窗口）的不同，作出不同的变化。 在“视图-工具栏”中，可打开、关闭各种工具栏。,2019/2/8,52,基本操作,打开工作空间 打开数据源 打开数据集 新建数据集 复制数据集 导入数据集 图层控制 保存地图,2019/2/8,53,导入数据集,2019/2/8,54,图层控制（1）,通过地图-图层控制对话框可以对当前地图窗口中的各个图层
22、进行以下操作： 控制各图层是否为可显示、可编辑、可选择、可捕捉以及符号是否随图缩放。 调整各图层在地图窗口中的层叠顺序。 增加或移除地图窗口中的某一个或多个图层。 设置各图层的最大最小显示比例。 设置被过滤对象尺寸的大小以及栅格图层的不透明度。,2019/2/8,55,图层控制（2）,2019/2/8,56,保存地图,保存地图只是在工作空间中保存一个地图数据集的索引，而不是生成一个文件。 由于地图保存在工作空间文件中，所以保存地图后还必须要保存工作空间，否则地图会在关闭工作空间时丢失。,2019/2/8,57,思考与练习,什么是地理信息？地理信息有什么特性？ 什么是GIS？它具有什么特点？ GIS与其它信息系统有什么区别？ 简述GIS的构成。 简述GIS的发展。 举例说明GIS可应用的行业。 熟悉SuperMap Deskpro 5的界面。 练习将校园地形图.dwg以各种方式导入数据集，并比较它们在导入后在图层、数据量等方面的差别。,2019/2/8,58,
