1、,城市与环境科学学院,地理信息系统概论,王今殊 ,GIS,Geographical Information System,地理信息系统,1）信息的巨大物化力量,2）信息资源的科学管理和充分利用,3）信息产业的形成与壮大,由于信息爆炸，人们的工作重点从单纯的物质生产转移到对信息的处理上来，因为对信息的合理管理和利用会产生巨大的经济效益。如股市信息,由于社会进步，人类开始觉悟到对资源的利用不能简单掠夺，而应当合理地管理利用，把开发和保护结合起来。其表现为：兴起城市规划，污水、环境资源管理与利用，灾害监测系统，三峡工程等。,信息产业的发展日益迅猛，已成为当代经济发展的重要特点。例如：1990年世界信
2、息产业的产值达1489亿美圆，到90年代中期已突破1万亿美圆，成为跃居传统产业之上的最大产业之一。现代发达国家信息产业的产值率占国民生产总值的40%-60%，年增长是传统产业的3-5倍。 而约80%信息与空间分布有关，使得地理信息系统的发展更为迅猛。,1、信息时代特点,课程意义,返回,2、地理信息系统发展趋势前所未有,目前，GIS 在科学界、技术界和商业界，在社会、经济和管理部门全面发展和推广应用，其标志为： -投入使用的GIS系统，每2-3年翻一翻； -GIS市场的年增长率为35%以上，目前从事GIS的厂家数目急增，主要厂家年销售量增长均在100%以上； -愈来愈多的地区性和国际性会议以GI
3、S为主题，讨论GIS理论及各种应用； -愈来愈多的学术刊物和论文采用GIS为标题； -愈来愈多的学科如地理、工程学、森林学、城乡规划、计算机科学、测量与制图学、航测与遥感学等，将GIS作为其发展方向加以强调； -愈来愈多的大学增加关于GIS的课程，对GIS感兴趣的人愈来愈多； -。 总之，包括GIS在内的信息技术正不断渗入到各行各业，并将彻底改变人们的工作方式、生活环境。,返回,3、专业要求,在上述大环境下，社会急需GIS专业人才， GIS专业需要该课程作为主干课程,第一章 地理信息系统导论第二章 空间数据模型与空间数据结构第三章 空间数据采集与处理第四章 空间数据组织与管理第五章 空间数据查
4、询与空间度量第六章 GIS 基本空间分析第七章 DEM与数字地形分析第八章 地理信息系统应用模型第九章 地理信息系统设计与标准化第十章 数字地球、WebGIS,课 程 内 容,第一章 地理信息系统导论,学习目标：理解GIS的相关概念，说明GIS和相关学科的关系掌握GIS的特点、类型与组成了解GIS的基本功能和用途了解GIS的发展概况重点：GIS的基本概念、组成及功用,地理信息系统导论,信息革命的影响，要求地理学要顺应时代的要求，跟上时代的步伐，地理学要高度现代化。计算机技术、自动化技术等的发展为GIS的形成奠定了坚实的基础；地理信息系统脱胎于地图，它们都是地理信息的载体，具有存贮、分析和显示地
5、理信息的功能。计算机制图技术的发展对GIS的产生起了有力的促进作用；海量资源信息，客观上需要GIS为之服务；由于社会的进步，人类开始觉悟到对于自然资源的利用，不能是简单的掠夺，而应当合理的管理利用，并且把开发和保护相结合。对自然资源应采取科学的管理，进行定量分析和预测，从而为宏观科学决策提供依据，这些为GIS的产生提供了应用基础。基于以上社会经济与技术发展的历史背景和原因，地理信息系统于60年代中期开始形成并逐渐发展起来。,第一节 地理信息系统的产生,基本概念,信息的特点,数据与信息的区别,第二节 地理信息系统的基本概念,数据是客观事物的属性、数量、位置及其相互关系等的抽象表示，随载荷它的物理
6、设备的形式而改变。 信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据、消息中所包含的意义。它不随载体的物理形式的改变而改变。,(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,信息的特点：,信息与数据是不可分离的，数据是信息的载体，信息是数据的内涵。数据本身并没有意义，数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。,数据与信息的关系,基本概念,地理信息的特征,地图与地理信息的关系,地理信息是指表示地理环境诸要素的数量、质量、分布特征及其相互联系和变化规律的数字、文字、图象和图形等的总称。 地图是将地理环境诸要素按照一定的数学法则，运用符号系统并经过制图综合缩绘于
7、平面上的图形，以传递各种自然和社会现象的数量与质量的空间分布和联系以及随时间的发展变化。,基本概念,(1)空间相关性： (2)空间区域性： (3)空间多样性： (4) 空间层次性：,地理信息的特征,1. 地图是地理信息载体 2. 地图是地理信息的传统数据源 3. 地图是GIS的查询与分析结果的表示方法,地图与地理信息的关系,地理系统是一个多层次的巨系统，它具有多层次的结构和泛目标的功能，需要多学科的知识结构和多种形式技术体系的支持。地理系统是认识地理圈的事物、现象和发生发展过程，理解物质迁移与能量转换内外循环的规律，认识地理规律、掌握地理信息，以调控资源与环境为目的的逻辑思维过程。地理信息系统
8、是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说，地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。地理系统是地理信息系统的科学依据；地理信息系统是研究地理系统的科学技术保证。,地理信息系统的分类,地理信息系统的功能,地理信息系统的应用,第三节 地理信息系统的特点和功能,地理信息系统的特点,公共的地理定位基础； 2. 具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力 3. 系统以分析模型驱动，具有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息； 4. 以地
9、理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统。,一、地理信息系统的特点,二、地理信息系统的分类,1. 位置 2. 条件 3. 趋势 4. 模式 5. 模拟,三、地理信息系统的功能,（一） 基本功能需求,1. 数据输入、编辑与处理 2. 数据的存储、组织与管理 3. 数据查询、检索 4. 空间分析与应用 5. 图形显示和结果输出,三、地理信息系统的功能,（二） 基本功能,四、地理信息系统的应用,1. 统计与量算； 2. 规划与管理； 3. 预测与监测； 4. 辅助决策。,第四节 地理信息系统的组成,数据输入,数据存储,信息输入,系统操作,系统支持,地理分析,硬件系统,地理数据,软件
10、系统,地 理 数 据 库,用户,一、GIS 的 硬 件 系统,计算机主机,二、GIS的软件系统,应用分析软件,三、地理数据,四、用 户,系统组织、管理、维护和数据更新、应用程序开发、信息提取、地理决策,一、研究内容,第五节 地理信息系统的研究内容,概念、定义、内涵 构成、特点、功能和任务 理论体系 发展历史及发展趋势,一、研究内容,第五节 地理信息系统的研究内容,硬件配置 数据结构与表示 输入输出系统 地理数据管理 用户界面 GIS工具软件研制,一、研究内容,第五节 地理信息系统的研究内容,应用系统设计 数据采集与校验 专题分析模型 3S结合 地学专家系统,二 相关学科树,1.起步阶段（60年
11、代），注重空间数据的地学处理。1963年，加拿大测量学家R. T. Tomlinson首先提出GIS这一术语，建立加拿大地理信息系统（CGIS）；1969年，ESRI （环境系统研究所）建立；1969年， Integraph公司建立。2.发展阶段（70年代），注重空间地理信息的管理，受到政府部门、商业公司和大学的普遍重视。1978年，ERDAS成立。,一、地理信息系统的发展概况,第六节 GIS发展趋势,3.推广应用阶段（80年代），注重空间决策支持分析。1981年，ESRI ARC/INFO GIS发布；1985年，GPS成为可运行系统；1986年，MapInfo建立；1986年，SPOT卫星
12、首次发射；1987年，地理信息系统的国际杂志出版；1988年，美国人口调查局第一次公开发布TIGER；1988年，GIS World 首次发行；1989年，Ingegraph 发布MGE；,4.用户时代（90年代后）, 注重GIS社会应用与服务，GIS技术迅猛发展。控件式GIS成为GISTools的发展方向;WebGIS蓬勃发展;三维GIS崭露头角。 5.国外主流GIS软件ArcGISMGE（Modular GIS Environment）（GeoMedia）MapInfo（Mapinfo Proserver、MapX、MapXtreme、SpatialWare）ERDAS ENVI,二、我国
13、GIS的发展1.准备阶段（70年代）2.试验阶段（80年代）3.全面发展阶段（90年代）4.国产主流GIS软件GeoStar MapGISSuperMap CityStar,(1)GIS与遥感和全球定位系统进一步结合，构成地理学日趋完善的技术体系； (2) 空间数据结构与数据管理的研究更加深入； (3) GIS应用模型开发日趋加强； (4) GIS智能化； (5) GIS网络化； (6) 三维GIS的研究不断深入； (7) 宏观与微观应用进一步加强，并形成新的产业。,三、地理信息系统的发展趋势,主要参考文献,核心教材：汤国安等，地理信息系统，2000，科学出版社 参考文献： 龚健雅 地理信息系统基础，2001，科学出版社 王家耀 空间信息系统原理，2001，科学出版社 乌伦等，地理信息系统-原理、方法与应用，2001，北京大学出版社 黄杏元，地理信息系统概论，第三版，2007，高等教育出版社,主要网站,http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/www.digitalearth.gov/ http:/
