地理信息系统基本概念共32页
地理信息系统(GIS)的基本概念和理论
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2. 信息系统和地理信息系统
信息系统的概念模型可由下图描述：
用户
计算机硬件
计算机软件
知识
数据
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2. 信息系统和地理信息系统
地理信息系统（GIS） 的定义：
是以采集、存储、 管理、分析和描述整个或 部分地球表面（包括大气 层在内）与空间和地理分 布有关的的数据的计算机 空间信息系统。
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2. 信息系统和地理信息系统
测绘学不但为GIS提供各种不同比例尺和精度的定
位数据，而且其理论和算法可直接用于空间数据的
变换和处理。
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3. 地理信息系统的分类
地理信息系统按存储数据的范围大小，可划分为全球的、 区域的和局部的三种。
信息的特征：
客观性 适用性 可传输性 共享性
数据的定义：
是一种未加工的原始资料。用文字、数字、符号、语言、 图象、图形等都是数据。
信息与数据的关系：
数据是信息表示的载体，信息是数据表示的内容。
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1. 信息和地理信息
地理信息的定义：
地理信息是关于地理实体、现象或关系的本质、 特征及其运动状态、规律的表征和一切有用的 知识。
数字系统。”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”。俄罗斯学者也把GIS定义为“一种解决各种
复杂的地理相关问题，以及具a有内部联系的工具集
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2. 信息系统和地理信息系统
与地理信息系统相关的角色（人）
➢ 地图的使用者：他们需要从地图上查找感兴趣的东
地理数据的定义：
各种地理特征、现象和关系的符号化表示。包 括空间位置及其关系、属性特征和时域特征三 部分。称为空间数据的基本特征。
什么是地理信息系统
什么是地理信息系统地理信息系统（Geographic Information System）简称GIS，它是一种利用计算机、数据处理、地理学、统计学和遥感技术等现代科技手段，对地理空间信息进行采集、存储、处理、分析和表达的一种集成化工具。
GIS是一种将地理空间信息和属性数据有机结合在一起进行管理、分析和决策支持的技术和工具。
GIS的基本原理是利用计算机将地理空间信息的各种数据（如地图、遥感影像、地理编码数据库、实时GPS定位数据等）集成到一个统一的系统中，然后通过数据共享与处理，以实现对地理空间数据的一系列操作。
GIS能够进行的操作包括数据的输入与输出、数据的查询与分析、地图的生成与维护，以及对地理分析结果进行可视化操作等。
GIS系统已广泛应用于土地、环境、交通、电力、能源、水利、农业、测绘、市政、公安等领域，同时还被用来辅助科学研究和公共服务。
GIS的数据模型主要有二维、三维和多维三种类型。
其中二维模型包括平面坐标和地理坐标两种类型，三维模型则可以用来处理高程等第三维信息，而多维模型则涵盖了时间、经济、社会等多个维度信息。
GIS的最大特点是能够将地理信息空间化，在数据分析和决策支持方面起到非常好的作用。
GIS系统的发展是IT技术与地理学、测绘学、土地资源管理学、环境科学等学科交叉融合的结果，是IT技术与装备应用切合实际的产物，更是人们对复杂地理信息处理与分析要求的必然选择。
总之，GIS系统是一种利用计算机技术处理地理空间信息的工具，它可以对地理信息进行多维度的数据采集、存储、处理、分析和表达，以实现对地理信息的更好管理和维护，为决策者和研究者提供更加准确、全面和科学的数据支持，辅助国家和地方政府的规划、管理和服务工作。
地理信息系统的基本概念和理论
2. 信息系统和地理信息系统
地理信息系统（GIS） 的定义：
是以采集、存储、 管理、分析和描述整个或 部分地球表面（包括大气 层在内）与空间和地理分 布有关的的数据的计算机 空间信息系统。
2. 信息系统和地理信息系统
对地理信息系统 的不同视点
GIS对于不同的部门和不同的应用目的，其定义也不尽 相同。例如，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”。 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”。加拿大的Roger Tomlinson认为“GIS是全方位分析和操作地理数据的 数字系统。”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”。俄罗斯学者也把GIS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”。
2. 信息系统和地理信息系统
地理信息系统的特点
➢ GIS的物理外壳是计算机化的技术系统。该系 统又由若干个相互关联的子系统构成，如数据 采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分 析子系统、可视化表达与输出子系统等。这些 子系统的构成直接影响着GIS的硬件平台、系 统功能和效率、数据处理的方式和产品输出的 类型。
2. 信息系统和地理信息系统
与地理信息系统相关的角色（人）
➢ 地图的使用者：他们需要从地图上查找感兴趣的东
西。
➢ 地图生产者：编辑各种专题或综合信息地图。 ➢ 地图出版者：需要高质量的地图输出产品。 ➢ 地图分析员：他们需要根据位置和空间关系完成分
析任务。
➢ 数据录入人员：完成数据编辑。 ➢ 数据库设计者：需要实现数据的存储和管理。 ➢ 开发者：需要实现GIS的软件功能。
第一讲(地理信息系统概述)
它是对地理数据的解释，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。 如道路的 相交、行政区划的相邻、排水管道的流向等。
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地理信息的特点:
地理信息具有典型的空间分布性、多维结构性和时序性。
• 空间分布性 在地理信息中，地理要素的位置是通过地理数据（如X、 Y坐标，经纬度）进行标识的，这是地理信息区别于其它类 型信息的最显著的标志。
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GIS可以做什么? — 数字高程模型
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GIS可以做什么? — 三维沙盘模型
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地理信息系统组成
Geographic Information Systems
IDRISI ILWIS ARC/ INFO
人people
GIS
软件software
规则、流 程、模型
POLICY AND PROCEDURES FOR RESOURCE MANAGEMENT
地图是记录地理信息的一种图形语言形式，是地理
学的第二代语言。
GIS脱胎于地图，是地图信息的又一种新的载体形 式，是地理学的第三代语言。 地图学为GIS提供了地理信息符号化、可视化的基 本方法，地图仍是GIS的重要数据来源。
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地理信息系统——电子地图
电子地图侧重于空间数据的符号化与显示
地理信息系统更注重于地理信息的管理与分析
• 空间分析
事故点扩散与影响范围分析
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• 统计分析
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• 数据输出 提供良好的、交互式的制图环境，完成地图设计、 制作及高质量的地图输出、报表输出。
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GIS可以做什么? — 数据可视化
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GIS可以做什么? — 管理海量空间数据
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GIS可以做什么? — 空间数据浏览、查询
地理信息系统基本概念
地理信息系统基本概念地理信息系统基本概念GIS原理概述3.1.1 GIS概念地理信息系统（GIS）是在计算机软硬件⽀持下，以采集、存贮、管理、检索、分析和描述空间物体的地理分布数据及与之相关的属性，并回答⽤户问题等为主要任务的技术系统。
3.1.2 GIS发展1）起始发展阶段(60年代)1963年由加拿⼤测量学家R.F.Tomlinson提出并建⽴的世界上第⼀个地理信息系统是加拿⼤地理信息系统(CGIS)。
1963年美国哈佛⼤学城市建筑和规划师Howard T.Fisher设计和建⽴了SYMAP系统软件。
1966年美国成⽴了城市和区域信息系统协会(URISA)，1968年国际地理联合会(IGU)设⽴了地理数据收集委员会(CGDSP)。
1969年，⼜建⽴起州信息系统国协会(NASIS)。
2）发展巩固阶段(70年代)70年代，GIS朝实⽤⽅向发展。
各国对GIS的研究均投⼊了⼤量⼈⼒、物⼒、财⼒。
不同规模、不同专题的信息系统得到很⼤发展。
从1970年到1976年美国地质调查局发展了50多个地理信息系统。
GIS受到政府、商业和学校的普遍重视。
3）推⼴应⽤阶段(80年代)80年代，GIS在全世界范围内全⾯推⼴应⽤，应⽤领域不断扩⼤，开始⽤于全球性的问题。
开展GIS⼯作的国家更为⼴泛，国际合作⽇益加强。
GIS软件开发具有突破性的进展，仅1989年市场上有报价的软件达70多个。
代表性的有ARC/INFO（美国）、GENAMAP（澳⼤利亚）、SPANS（拿加⼤）、MAPINFO（美国）、MGE（美国）、System9（瑞⼠/美国）、ERDAS（美国）。
4）蓬勃发展阶段(90年代以后)90年代，随着地理信息产⽣的建⽴和数字化信息产品在全世界的普及，GIS已成为确定性的产业，投⼊使⽤的GIS系统，每2～3年就翻⼀番，GIS市场的年增长率为35%以上，从事GIS的⼚家已超过300家。
G IS已渗透到各⾏各业，涉及千家万户，成为⼈们⽣产、⽣活、学习和⼯作中不可缺少的⼯具和助⼿。
地理信息系统基础知识
地理信息系统基础知识地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种利用计算机科学、数据库、地图学等知识来存储、分析、管理和展示地理空间数据的技术系统。
GIS系统的发展和应用，不仅在地理学领域有广泛应用，还渗透到了环境科学、城市规划、农业、能源、交通等多个领域。
本文将介绍GIS的基础知识，包括GIS的定义、组成要素、数据模型和常见应用。
一、GIS的定义地理信息系统是一种集数据、硬件、软件、网络、空间分析技术等多种技术于一体的系统，通过对地理数据的采集、处理、存储、分析和展示，实现对地理现象和空间关系的模拟和研究。
二、GIS的组成要素1. 硬件：GIS系统需要计算机和相关的外设设备，如图形显示器、扫描仪、打印机等，用于数据的输入、输出和存储。
2. 软件：GIS软件是GIS系统的核心部分，常见的GIS软件有ArcGIS、QGIS等。
它们提供了地图制作、数据编辑、空间分析等功能，使用户可以对地理数据进行处理和分析。
3. 数据：地理信息系统的数据包括地理数据和属性数据。
地理数据是指描述地理空间特征的数据，可以是地图、遥感影像、地形图等。
属性数据则是地理对象的附加信息，如人口数据、土地利用信息等。
4. 网络：GIS系统需要利用网络进行数据共享和传输，以保证数据的一致性和及时性。
三、GIS的数据模型GIS的数据模型是描述地理空间数据和属性数据之间关系的方法。
1. 栅格数据模型：栅格数据模型将地理空间划分为均匀的网格单元，并为每个单元分配属性值。
它适合于描述连续的表面数据，如高程、气温等。
但栅格数据模型会引起格网效应，使得数据存储量大且精度有限。
2. 矢量数据模型：矢量数据模型以点、线、面等基本几何要素来表示地理空间数据。
它可以精确地描述地理空间对象的形状和位置关系，适用于描述离散的地理现象。
3. 多模型数据模型：多模型数据模型是将栅格和矢量数据模型相结合，既可以描述连续数据，又可以描述离散数据。
地理信息系统(GIS)的基本概念和理论
武隆县
彭水苗族土家族自治县
2. 信息系统和地理信息系统
信息系统的定义： 信息系统的定义 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 息系统都部分或全部由计算机系统支持， 并由硬件、软件、数据和用户四大要素 组成。智能化的系统还应包括知识。分 为事务处理系统和决策支持系统
发展阶段（ 年代），注重空间地理信息的 年代）， 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、 管理，受到政府部门、商业公司和大学的普 遍重视。 遍重视。
1. GIS的发展概况 的发展概况
③ 推广应用阶段（80年代），注重空间决策支 推广应用阶段（ 年代），注重空间决策支 年代）， 持分析
2. 信息系统和地理信息系统
与地理信息系统相关的角色（ 与地理信息系统相关的角色（人）
地图的使用者： 地图的使用者：他们需要从地图上查找感兴趣的东
西。
地图生产者： 地图生产者：编辑各种专题或综合信息地图。 地图出版者： 地图出版者：需要高质量的地图输出产品。 地图分析员： 地图分析员：他们需要根据位置和空间关系完成分
2. 信息系统和地理信息系统
地理信息系统的特点
GIS的技术优势在于数据综合、模拟与分析评价能 力，可以得到常规方法难以得到的重要信息。独特 的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂 的查询功能、强大的图形创造和可视化表达手段， 以及地理过程的演化模拟和空间决策支持功能等。 其中，通过地理空间分析可以产生常规方法难以获 得的重要信息，实现在系统支持下的地理过程动态 模拟和决策支持，这既是GIS的研究核心，也是 GIS的重要贡献。
1981年，ESRI ARC/INFO GIS发布； 1985年，GPS成为可运行系统； 1985 GPS 1986年，MapInfo建立； 1986年，SPOT卫星首次发射； 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；
地理信息系统的基本概念
地理信息系统的基本概念（一）数据与信息数据是一种未经加工的原始资料，是通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号。
数字、文字、符号、图像都是数据。
信息（Information）是用文字、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，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。
信息具有客观性、适用性、可传输性和共享性等特征。
信息来源于数据（Data）。
数据是客观对象的表示，而信息则是数据内涵的意义，是数据的内容和解释。
例如，从实地或社会调查数据中可获取到各种专门信息；从测量数据中可以抽取出地面目标或物体的形状、大小和位置等信息；从遥感图像数据中可以提取出各种地物的图形大小和专题信息。
（二）地理信息地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图象和图形的总和。
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。
而地理数据则是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特征（简称属性）及时域特征三部分。
空间位置数据描述地物所在位置。
这种位置既可以根据大地参照系定义，如大地经纬度坐标，也可以定义为地物间的相对位置关系，如空间上的相邻、包含等；属性数据有时又称非空间数据，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标。
时域特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻/时段。
时间数据对环境模拟分析非常重要，正受到地理信息系统学界越来越多的重视。
空间位置、属性及时间是地理空间分析的三大基本要素。
地理信息除了具有信息的一般特性，还具有以下独特特性：（1）空间分布性。
地理信息具有空间定位的特点，先定位后定性，并在区域上表现出分布式特点，其属性表现为多层次，因此地理数据库的分布或更新也应是分布式。
（2）数据量大。
地理信息既有空间特征，又有属性特征，另外地理信息还随着时间的变化而变化，具有时间特征，因此其数据量很大。