1、地理信息系统概论,GIS基本概念 一信息革命与GIS的产生 1信息革命： 人类社会发展进程 计算机的应用（第一次信息革命） 信息产业的兴起与发展 信息高速公路与数字地球（第二次信息革命）,信息时代的特性：对海量信息的科学管理和充分利用 “瓶颈”问题：具有地理坐标的空间数据 GIS的产生背景：数字地球的雏形,2GIS是信息时代地学科学的必然产物,3.与信息有关的概念,信息：客观事物在人脑中的反映 数据：对客观事物进行定性，定量描述的原始材料，是信息的符号表示。 数据与信息的关系： 数据是信息的载体，信息是数据的内涵，二者不可分离 数据处理的目的：为获取信息,地理信息：与空间地理分布有关的信息，具
2、有空间定位和多维结构的性质。 信息系统：具有对数据进行各种处理功能并可向用户提供辅助预决策信息的计算机系统。,4.GIS的定义：,能够处理各种地理空间信息并能以多种形式输出的计算机系统。 外观表现：计算机硬软件系统。 内涵：计算机程序和地理空间数据组织成的地理空间信息模型。,以地理信息世界模拟表达地理现实世界，通过信息联系反映客观实体之间联系，对客观世界中各种具有空间特征的事物、关系和过程进行描述，分析和仿真。,5GIS的工作模式：,6.GIS的发展,(1)国外：已进入商品化生产阶段。 (2)国内：（大体分为三个阶段）： 起步阶段 试验阶段 全面发展阶段 (3) GIS发展趋势：集成化、网络化
3、、智能化的数字地球基础框架 MODULA-GIS,OPEN-GIS,WEB-GIS,7.GIS的基本特征,具有公共的地理定位基础和多维结构（空间性、动态性） 为信息管理和决策服务,二.GIS的基本构成,1.软硬件环境： GIS硬件环境：计算机主机外围设备 计算机主机： 处理速度、字长、内存 数据存贮设备：硬盘、软盘、光盘、磁带 数据输入设备：键盘、数字化仪、扫描仪、数据电缆 数据输出设备：硬拷贝、软拷贝、电子输出,2. GIS的软件模块:,软件系统： 计算机系统软件：OS、汇编程序、库程序等 GIS基础软件：输入、编辑、管理、分析、输出 GIS二次开发软件：,基础软件模块:,数据输入与编辑 数
4、据库管理系统软件 空间查询，分析软件 用户接口 输出软件,3.地理空间数据,空间数据：具有公共地理定位基础的数据（如经纬度），如：地理空间实体的点、线、面表示。 空间关系：邻接、距离、包含、重叠等。 地理空间数据构成：参考系确定的空间位置；空间拓扑关系；属性；,在某参考系中的空间位置（用坐标来标识，用分类码，识别码描述） 点实体（Node）：（Xa Ya）有特定位置，零维物体 线实体（Arc）： （X1 Y1）（X2 Y2）（Xn Yn），用坐标对序列标识，一维物体 面实体（Polygon）：（X1 Y1）（Xn Yn）（X1 Y1），封闭线加内点表示多边形，二维物体,4.空间实体的拓扑关系,
5、区域定义：采用一组封闭线定义多边形。称ArcNode结构 邻接性：多边形弧段拓扑，PolyArc结构，确定多边形相互之间的邻接关系，既确定公共边左右多边形信息。 连通性：对线段连接的判别。采用在每个结点上汇集的线段列表来表示 方向性：采用线段起终点来表示线段的方向 包含性：多边形内嵌套多边形的关系。,5.与几何位置无关的属性,定性属性：名称，类型，特性等 定量属性：数量，等级等 属性与空间数据的连接：给属性数据赋于一个公共识别符,6.数据的标准化和数字化,数字化：数据经过扫描或手工数字化仪进行模数转换、坐标变换等形成数据文件存入数据库中 标准化：对不同比例尺，不同投影系统，不同精度的数据，统一
6、其坐标，统一记录格式以便在同一基础上进一步工作,三.系统运行环境,硬件运行环境：客户机服务的体系 软件运行环境：操作系统、数据库软件、GIS软件 网络环境： 局域网（LAN） 广域网（WAN） 网络拓扑结构：网络中各个结点相互连接的方法和形式。,基于因特网/企业网,分布式因特网体系结构-DNA 直接联通信息高速公路 各级管理业务融为一体 数据共享、集中控制、分布处理,属性数据 图形数据,Web服务器,因特网/局域网,查询/绘图,查询/绘图,查询/绘图,图形/属性统一的关系数据库模式,支持并发控制 支持事务处理,Windows DNA 体系结构,四.GIS数据结构,1.数据结构概念 数据逻辑结构
7、（抽象结构） 数据物理结构（存贮结构）,2.空间数据库的概念：除管理属性数据以外，还要管理空间定位和拓扑关系的地理空间数据 3.属性的作用：通过相应的编码、指针与图形数据连接，使图形数据成为具有地理意义的地理实体,4.GIS数据模型,DBMS的概念 文件处理系统 采用DBMS的数据库 GIS数据库管理的发展类型,关系模型：用表格数据表示实体间的模型 关系：二维数据表格 关系应满足的条件： 每列为基本字段，各列名字不同 各行相异，行列次序无关 关系模型不分层，也无指针,五.GIS空间数据编码：,矢量结构编码 栅格结构编码,常用空间数据编码方式, 矢量结构编码方式 栅格结构编码方式 -坐标序列编码
8、 -链码 -层次索引编码 -直接栅格编码 -拓扑结构编码 -游程长度编码 -块码 -四叉树码 ,六.GIS的基本功能,数据输入功能 数据输入：对数据编码和写入数据库的过程 1.统一的地理基础 北京市基本图比例尺： 1：500城区 1：2000规范市区 1：10000全市区域,2空间数据的输入,数字化仪输入（产生矢量结构数据） 扫描仪输入（主要产生栅格数据） 3属性数据输入及连接,4.图形与文本编辑功能,编辑功能：查错、纠错、修正、整饰（图形合并、分割、线划整理等） 对空间数据编辑 对属性数据编辑,5.数据存贮与管理功能,GIS数据库特点：数据量大，管理空间与非空间数据，数据应用面广 GIS数据
9、库要求：数据集中管理，冗余小，独立性强，分布式管理,属性数据,文件服务器,GIS软件包,GIS软件包,GIS软件包,图形数据,文件格式转换,GIS 方式,属性数据,Web服务器,GIS软件包,专用浏览器,浏览器,图形数据,文件格式转换,GIS 方式,因特网/局域网,6.空间查询与空间分析功能,(1)空间查询： 双向查询 查询派生信息,(2)空间分析：依赖于分析对象位置信息才能得出分析结果的技术 叠置分析：（ Overlay）亦被称为拓扑叠加，多边形叠置等 缓冲区分析：（Buffer） 对实体周边区域进行的空间接近度或邻近性操作 拓扑空间查询：（6种关系）,(3)空间集合分析（以叠置分析和逻辑运算为基础）,逻辑交运算 逻辑并运算 逻辑差运算,(4)地学分析,数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM） 不规则三角网法（Triangulation Irregular Net，TIN） 地形分析,(5)数据输出与表达功能,屏幕显示 打印机 绘图仪,再见,
