5.1 地理信息系统基础理论

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第
第5
5章
章农业时空分析技术
农业时空分析技术
地理信息系统
地理信息系统基础理论
基础理论


本节
本节大纲
大纲

.
.地理信息系统
地理信息系统的
的基本
基本概念
概念与原理
与原理
.
.地理信息系统的构成
地理信息系统的构成
.
.地理信息系统的作用
地理信息系统的作用
.
.地理信息系统的数据结构
地理信息系统的数据结构
.
.地理信息系统的效益评估方法
地理信息系统的效益评估方法
.
.地理信息系统的历史与发展
地理信息系统的历史与发展趋势
趋势



.地理信息系统的基本概念与原理


地理信息系统是整个地球或部分区域的资源、环境
在计算机中的缩影。

GIS的定义

1.历史定义：地理信息系统是以地理空间数据为基础，
在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、
管理、操作、模拟、分析和显示，并采用地理模型分析
方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研
究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。地理
信息系统从外部看，它表现为计算机软硬件系统，其内
涵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。

2.现代定义：地理信息系统是空间数据的管理系统。


地理信息系统之要义

一切
一切信息都
信息都可图形化
可图形化


地理信息系统（
地理信息系统（GIS
GIS）是什么？
）是什么？

空间数据

属性数据

空间数据和属性数据的综合体

能让你轻易找到工业园5英里内和20年以上年轮属性的所有树木

Name Address Town St.
Name Address Town St.
Zip
Zip

GIS
GIS

是
是

G
G

IS
IS


GIS的数据采集功能


D:\Presentations\1999 Sales Meeting\mge_screen.bmp
用于大型GIS工程应用领域：

测绘勘测规划土地

交通管线农林水利

环保油田地质

军事……

GIS可以做什么——数据管理


GIS可以做什么

.管理海量数据



GIS可以做什么

.浏览


查询


GIS可以做什么？

.专业性分析



GIS可以做什么？

.路径分析


D:\ppts\route.bmp

GIS可以做什么？

.地图整饰



GIS可以做什么？

.动态分段



GIS可以做什么？

.断面分析



GIS可以做什么？

.格网分析



GIS可以做什么？

.生成数字地面模型



.三维地下体分析


GIS可以做什么？


人

系统实现


模型实现


数据实现

GIS

技术

学科

1. 项目GIS

2. 部门GIS

3. 企业GIS

4. 社会GIS

GIS的组成与发展阶段


逻辑维

知识维

时间维

GIS 三维结构


明确

目标系统分析

资料收集系统优化

指标设计决策制定

系统综合计划实施

逻辑维


计算机科学城市科学

地理学信息论

测绘遥感学应用数学

环境科学管理科学

知识维


时间维

意向阶段系统开发设计

研究阶段

规划阶段调查阶段

调查研究阶段安装阶段

总体方案研究阶段运行阶段


GIS的相关学科

地理学

GIS

遥感技术

摄影测量学

数学和统计学

制图技术

计算机科学

专家系统

计算机图形学

计算机辅助设计

数据库技术

软件工程


GIS
GIS的
的
应用
应用
以及
以及
相关
相关
学科
学科

数据源

应用

理论与技术

基础


GIS应用的构成

空间数据

管理

视窗

生产力

因特网

和

局域网

数据

集成

开放的

标准


GIS的构成

硬件：计算机、外设、网络设备

软件：计算机系统软件

地理信息系统软件

应用分析软件


GIS的主要应用程序及与硬件的关系

.输入、数据采集（数字化仪、扫描仪）
.建库、数据管理（服务器、工作站）
.查询、空间分析（服务器、工作站）
.决策支持、上网（服务器、工作站、）
.制作专题图（服务器、工作站）
.输出（绘图仪）



Zip Code
Zip Code

Centroid
Centroid

94102
94102

94103
94103

.空间数据结构


.点
.线
.面
.集合


.构造适用坐标
.对坐标量无限制


.矢量数据
.栅格数据



李渡区
长寿县
垫江县
渝中区
丰都县
彭水苗族土家族南岸区
沙坪坝区 江北区
九龙坡区 大渡口区
巴南区
江津市
隆昌县
安岳县
潼南县
大足县
荣昌县
永川市
武胜县
合川市
渝北区
邻水县
石柱土家族自治县
忠县
武隆县
华蓥市
铜梁县
璧山县
北碚区
双桥区
0.07.515.022.530.037.5 km
区县区划图
河流
机场
区县界线
主要公路
县区政府驻地
西苑
颐和园
西北望
玉泉山
卧佛寺
香山
八大处
西郊机场
黄庄五里坨
BEIJING1.BMP
北京街区
铁路
水域
城区边界
Labels of 主要地名
主要地名
矢量图

栅格图


空间数据

_SDOINDEX
_SDOINDEX

SDO_GID

SDO_CODE

SDO_MAXCODE

1013

T2

T2FFFF匜

1013

1013

T320

T302

T320FF匜

T302FF匜

贴片
贴片

.每个特征都由贴片索引
.基于树型结构
–存储在B+ 树型索引


.索引点、线、面
.支持通过SQL大数据量的
读取及存储



GIS的应用领域

地理逻辑
地理逻辑

绘图
绘图

绘图机构
绘图机构

地质测绘
地质测绘

环保机构
环保机构

地方政府
地方政府

人口局
人口局

税务部门
税务部门

旅游
旅游

服务业
服务业

公用事业
公用事业

公司
公司

企业
企业

教育
教育

交通运输
交通运输

部门
部门


GIS的现状（应用领域）

1、基础空间数据建设部门

传统的建设和应用GIS的部门，有近20年的数据建设历史
基于计算机和网络的应用，相互间无共享机制，数据不对公众
公开。数据格式多样化。空间与属性相关的数据分离存储。

2、市政设施部门

均为工程应用部门。设备数据库、空间数据库。

3、公众服务部门，近5年开始进行信息化建设。

4、金融服务部门，部分数据库具有空间特征。

5、社会经济部门，多数数据库不具备空间属性。


GIS用户主要分布的行业

空间基础数据建设部门：勘测测绘、遥感等

城市市政管理部门：规划、土地、房地产、市政水电气

能源部门：石油、天然气、地质

自然利用：农林、水利、环保

公众服务部门：公安、消防、紧急救援

金融服务部门：银行、保险

社会经济部门：统计局、信息中心


GIS的效益评估方法

1、直接效益：

软件效益、工程效益、服务效益

2、间接效益：

科学决策效益、快速决策效益


成本

时间

手工操作

计算机管理

GIS的实践效益


GIS项目的投资情况分析

GIS应用产业的利润的主要来源存在于整个工程项目的过程中，一个工程项目对开发商来说大
体的利润来源可以从下列项目过程获取：
占整个项目的百分比 30% 20% 20% 15% 15%
开发商可获取的利润比 10% 5% 30% 100% 35%
数据采集
与建库
硬件集成 GIS软件
销售
培训咨
询服务
应用系
统开发
.超过70%的GIS项目资金用于数据采集
和数据管理
.数据库是GIS最主要的资产


从上可知：

地理信息系统首先是一个数据库解决方案,
其次才是一个地理化应用。

真正的数据库问题


GIS
GIS桌面
桌面
客户机
客户机

Web
Web

浏览器
浏览器

MIS
MIS

应用
应用

专用空间
专用空间

数据
数据

Records

Spatial

集中式空间信息管理

空间数据仓库


地理信息系统是IT的支柱性产业

大规模
大规模

交易
交易

处理
处理

分布式计算
分布式计算

多用户数据接口
多用户数据接口

Row Locking


地理信息系统（GIS）的传统挑战

.孤立的、各自为政的部门
.专有的数据, 程式化的编程语言
.昂贵的软硬件平台
.工具使用的艰难



地理信息系统（GIS）的发展趋势

.向非GIS用户发送空间数据
.方便地在更大的信息系统中集成空间信息
.维护准确的、无缝连接的实时数据
.提供快速的数据接入
.GIS走向网络化、云服务
.GIS、GPS、RS一体化

，空间大数据
.GIS工程化



GIS的发展趋势：超图空间数据仓库

Geo
Geo 应用
应用

OGIS API
OGIS API

RDBMS
RDBMS

无中间件

任何应用
任何应用

CHINA_IDGeometry市名面积总人数GeoMetry_SK650101长二进制数据乌鲁木齐
市
12855 21332921`vp
数字地球与GIS

数字地球就是对真实地球及其相关现象的统一性的数字
化重现和认识。数字城市是数字地球的具体实现。

巨大的数字地球由下列体系组成：

.数据采集与更新体系
.数据处理与储存体系
.信息提取与分析体系
.数据与信息传播体系
.数据库体系
.网络体系
.应用模型体系
.专用软件体系
.标准与互操作体系



数字地球需要的新理论和技术：

数据获取与更新（数据源、空间数据的采集与数据库）

网络、计算机硬件、数据与信息传播

海量数据处理、储存、数据库、信息提取与分析

GIS互操作技术、虚拟现实技术、云GIS技术等

数字地球与GIS


主要的
主要的GIS
GIS软件（
软件（1
1）
）

.ESRI ArcGIS
-全面的、完善的、可伸缩的GIS软件平台
-桌面GIS：ArcGIS Desktop
-面向开发的GIS：ArcGIS Engine、ArcObject
-服务器GIS：ArcGIS Server、ArcIMS、ArcSDE
-移动GIS：ArcPad







主要的
主要的GIS
GIS软件（
软件（2
2）
）

.MapInfo
-创建高度精密、准确的地图，更好的展现数据
-提供全面的位置服务解决方案，管理基于地理位置方面的信息，如服务设施、人
口、财产。
-提供强大的数据分析工具，数据挖掘、辅助决策、提供应急预案、增强事务管理
能力。
-提供简单方便的开发方式
-MapBasic及集成开发环境
-通用的语言嵌入开发
-Visual Basic、C++、
-Power BuilderDelphi








MapInfo
MapInfo
ScaleImage
ScaleImage

主要的
主要的GIS
GIS软件（
软件（3
3）
）

.GeoMedia
-实时数据集成：可集成所有主流GIS 厂商的格式数据
-空间分析工具：一套完整的空间分析工具
-智能绘图工具：使用GeoMedia 的智能绘图工具，简便快速地设计用户地图
-平台开放、易于使用




全球主页
全球主页

主要的
主要的GIS
GIS软件（
软件（4
4）
）

.MapGIS
-高性能的空间数据库管理
-完备的空间分析
-DTM 分析
-实用的网络分析
-多源图象分析
-方便的二次开发




clip_image002
clip_image003
clip_image004

主要的
主要的GIS
GIS软件（
软件（5
5）
）

.SuperMap
-基于统一的技术内核构建，提供了涵盖GIS应用工程建设全过程的
各种软件工具和技术
-空间数据库管理软件SuperMap SDX+
-空间数据浏览软件SuperMap Viewer
-空间数据编辑软件SuperMap Express
-空间数据分析与处理软件SuperMap Deskpro
-全组件式GIS开发平

台SuperMap Objects
-WebGIS开发平台SuperMap https://www.360docs.net/doc/c311114031.html,
-移动设备的嵌入式GIS开发平台eSuperMap






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