地理信息系统(GIS)的基本概念和理论
地理信息系统(名词解释)
1、地理信息系统（geographic information system ， 即gis ）——一门集计算机科学、 信息学、地理学等多门科学为一体的新兴学科， 它是在计算机软件和硬件支持下， 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，以提供对规划 、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。
2．栅格——栅格结构是最简单最直接的空间数据结构， 是指将地球表面划分为大小均匀 紧密相邻的网格阵列， 每个网格作为一个象元或象素由行、列定义， 并包含一个代码表示 该象素的属性类型或量值， 或仅仅包括指向其属性记录的指针。
因此， 栅格结构是以规则 的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。
特点：属性明显， 定位隐含， 即数据直接记录属性本身， 而所在的位置则根据行列号转换为相应的坐标，即定位是根据数据在数据集中的位置得到的，在栅格结构中，点用一个栅格单元表示；线状地物用沿线走向的一组相邻栅格单元表示，每个栅格单元最 多只有两个相邻单元在线上；面或区域用记有区域属性的相邻栅格单元的集合表示，每个 栅格单元可有多于两个的相邻单元同属一个区域。
3.矢量——它假定地理空间是连续， 通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、 多边形等地理实体， 坐标空间设为连续， 允许任意位置、长度和面积的精确定义。
对于点实体， 矢量结构中只记录其在特定坐标系下的坐标和属性代码；对于线实体， 用一系列坐标对的连线表示；多边形是指边界完全闭合的空间区域，用一系列坐标对的连线表示。
4. “拓扑”（topology）一词来源于希腊文，它的原意是 “形状的研究”。
拓扑学是 几何学的一个分支，它研究在拓扑变换下能够保持不变的几何属性——拓扑属性（拓扑属 性：一个点在一个弧段的端点， 一个点在一个区域的边界上；非拓扑属性：两点之间的距离， 弧段的长度， 区域的周长、面积） 。
地理信息系统知识点
地理信息系统知识点1.引言1.1 概述地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种集成多种地理数据、进行空间分析和地理问题解决的技术系统。
它利用计算机科学、地理学和地图学等学科知识，通过数据采集、数据存储、数据管理、数据处理和数据展示等功能，实现对地理现象的描述、分析和解释。
地理信息系统在各个领域中得到了广泛的应用，例如城市规划、资源管理、环境保护、农业决策等。
概括而言，地理信息系统是一种以地理位置为核心的信息处理系统，它能够将地理数据与属性数据相结合，实现对地理现象的综合分析和空间关系的可视化呈现。
通过地理信息系统，我们可以有效获取、管理和分析大量的地理数据，为决策提供科学的支持和参考。
本篇文章的主要目的是介绍地理信息系统的基本原理、组成和功能，以及它在不同领域的应用前景和发展趋势。
在接下来的内容中，我们将深入探讨地理信息系统在实际应用中的作用和意义，以及它为我们带来的各种便利和发展机遇。
通过对地理信息系统的全面了解，我们能够更好地认识和运用这一技术，推动地理信息技术的发展，并为实现可持续发展和智慧城市建设做出贡献。
1.2 文章结构文章结构部分的内容将介绍本文的整体架构和章节安排。
本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分首先概述了地理信息系统的重要性和应用场景，并介绍了本文的目的。
接下来，文章结构部分将详细阐述本文的章节安排。
正文部分将分为两个主要章节：地理信息系统的定义和基本原理以及地理信息系统的组成和功能。
在第一个章节中，将介绍地理信息系统的定义和基本原理，包括地理信息系统的概念、特点以及其在地理学、测绘学和遥感等领域的应用。
在第二个章节中，将详细探讨地理信息系统的组成和功能，包括地理数据、地理信息系统的硬件和软件组成等内容。
此外，还会介绍地理信息系统在农业、城市规划、环境保护等领域的具体应用案例。
最后，结论部分将展望地理信息系统的应用前景和发展趋势。
第一讲GIS概论
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GIS可以做什么
管理海量数据
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技术
学科
唆瞎藻赂陶除祷湍吓委笨多圃芯贫添捶扫群嗓疑起夯疙糖渔里访瞳堂债宋第一讲GIS概论第一讲GIS概论程效益、服务效益 2、间接效益： 科学决策效益、快速决策效益
藏玉助啄熬醛舱皱甚作拦霄召枯蔑则贾拽晴及轿蘸某郧言浑造淀旋悦坡园第一讲GIS概论第一讲GIS概论
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
gis的基本概念
gis的基本概念1. GIS的发展历史GIS（地理信息系统）是一种将地理空间信息与属性数据进行整合、存储、分析和展示的技术系统。
它的发展历史可以追溯到20世纪60年代。
当时，GIS主要用于军事和国防领域，用于进行地图制作和军事情报分析。
随着计算机技术的发展，GIS逐渐应用于各个领域，并取得了显著的进展。
2. GIS的基本概念与组成GIS是由硬件、软件、数据和人员组成的系统。
其中，硬件包括计算机设备、显示器、打印机等；软件包括操作系统、数据库管理系统等；数据包括地理空间数据和属性数据；人员则是使用和管理GIS技术的专业人员。
3. 地理空间数据地理空间数据是GIS的核心内容，它包括点、线、面等要素以及与之相关联的属性信息。
点可以代表一个位置或一个事件，线可以代表道路或河流，面可以代表土地利用类型或行政区划等。
这些要素及其属性信息被存储在数据库中，并通过各种操作进行管理和分析。
4. 属性数据除了地理空间数据外，GIS还需要属性数据来描述要素及其特征。
属性数据可以是数字、字符、日期等类型的数据，用于表达要素的属性特征，如房屋的面积、人口数量等。
属性数据可以与地理空间数据进行关联，从而进行更深入的分析和应用。
5. GIS的应用领域GIS在各个领域都有广泛应用。
在城市规划领域，GIS可以帮助规划师进行土地利用分析、交通规划和市政设施布局等工作；在环境保护领域，GIS可以进行自然资源管理、环境监测和生态保护等工作；在农业领域，GIS可以帮助农民进行土壤肥力评估、作物生长监测和农田管理等工作。
6. GIS的分析功能GIS具有强大的空间分析功能。
通过GIS技术，我们可以进行空间查询、缓冲区分析、路径分析和空间插值等操作。
这些功能使得我们能够更好地理解地理现象，并做出科学决策。
7. GIS与遥感技术遥感技术是一种通过航空器或卫星获取地球表面信息的技术手段。
与遥感技术结合使用，可以获取大范围的高质量地理空间数据，并实现对地表特征的监测和分析。
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。
地理信息系统(GIS)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
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. 我国GIS的发展
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） 国产主流GIS软件
①
GeoStar MapGIS SuperMap CityStar
3. GIS的发展趋势
①
②
③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
GIS与遥感（RS）和全球定位系统 （GPS）进一步结合，构成日趋完 善的技术体系； 空间数据结构与数据管理的研究更 加深入； GIS应用模型开发日趋加强； GIS智能化； GIS网络化； 三维GIS的研究不断深入； 宏观与微观应用进一步加强，并形 成新的产业；
地理信息系统(GIS)在位置分析中的应用
位置分析的基本原理与方法
位置分析的基本原理
• 空间分布分析：分析地理现象在空间上的分布特征，如热点分析、冷点分析等 • 空间关系分析：分析地理现象之间的空间关系，如相邻分析、路径分析等 • 空间变化分析：分析地理现象在空间上的变化趋势，如动态分析、趋势分析等
位置分析的方法
• 空间统计方法：运用统计学原理分析地理空间数据，如空间自相关分析、空间回归分析等 • 空间分析方法：运用GIS技术对地理空间数据进行分析，如缓冲区分析、网络分析等 • 空间模型方法：运用数学模型描述和预测地理现象的空间分布和变化，如空间扩散模型、 空间优化模型等
位置分析的案例分析
• 城市规划与建设：通过位置分析，辅助城市规划，优化城市空间布局，提高城市运行效率 • 交通与物流：通过位置分析，优化交通网络，提高物流效率，降低运输成本 • 环境监测与保护：通过位置分析，揭示环境问题，为环境保护政策制定提供依据 • 自然资源管理：通过位置分析，合理开发利用自然资源，保护生态环境 • 公共安全：通过位置分析，提高公共安全水平，降低事故发生风险
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Docs
地理信息系统(GIS)在交通与物流 领域的应用
交通规划与管理
• 交通流量分析：分析交通流量，优化交 通网络布局 • 道路拥堵分析：分析道路拥堵状况，为 交通管理提供依据
物流管理
• 物流中心布局优化：分析物流中心布局， 提高物流效率 • 配送路径优化：分析配送路径，降低运 输成本
地理信息系统(GIS)在环境监测与保护中的应用
02
位置分析的基本概念与原理
位置分析的定义与重要性
位置分析的重要性
• 提高决策效率：位置分析为决策提供直观的空间信息，帮助用户快速做出决策 • 优化资源配置：位置分析有助于合理配置资源，提高资源利用效率 • 促进区域发展：位置分析为区域发展规划提供科学依据，促进区域协调发展
GIS介绍1
灾害管理
利用GIS进行灾害管理，可以实现灾 害监测、预警、应急响应等方面的决 策支持。
公共卫生
GIS在公共卫生领域的应用包括疾病 监测、健康风险评估、医疗资源布局 等。
05
GIS发展趋势与挑战
WebGIS、移动GIS等新型技术应用前景
WebGIS应用前景
随着互联网的普及和Web技术的发展，WebGIS作为一种基 于网络的地理信息系统，具有跨平台、易共享、可交互等优 点，将在城市规划、环境保护、灾害监测等领域发挥越来越 重要的作用。
交通管理
利用GIS实现交通实时监控、路况信息发布、应急调度等，提高交 通管理效率和安全性。
案例分析
某城市利用GIS建立智能交通管理系统，实现了对交通拥堵、交通事 故等问题的实时监测和快速响应，提高了城市交通运行效率。
农业领域应用
01
农业资源管理
GIS可用于农业土地资源、水资源、气候资源等的调查、评价和管理，
GIS介绍1
汇报人：XX
目 录
• GIS基本概念与原理 • GIS应用领域与案例分析 • 空间数据采集与处理技术 • GIS空间分析方法与实践 • GIS发展趋势与挑战
01
GIS基本概念与原理
GIS定义及发展历程
GIS定义
地理信息系统（GIS）是一种采集 、存储、管理、分析、显示与应 用地理信息的计算机系统。
空间数据编辑、转换和整合技术
空间数据编辑
对采集的空间数据进行检查、 修改和完善，确保数据质量和
准确性。
空间数据转换
将不同格式或类型的空间数据 进行转换，实现数据共享和互 操作。
空间数据整合
将不同来源、不同比例尺、不 同投影的空间数据进行整合， 形成统一的空间数据库。
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a
8
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
a
9
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。
a
10
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。
a
16
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。
a
4
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。
地理信息的特征除了具备信息的一般特征外，还 有以下特征：
空间分布性
数据量大
信息载体多样性
时序性
a
5
1. 信息和地理信息
地理数据的类型
矢量数据 栅格数据
94102
Zip Code Centroid
a
14
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
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Байду номын сангаас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a 功能。
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2. 信息系统和地理信息系统
地理信息系统的特点
地理信息系统的特点
➢ GIS的操作对象是地理实体或空间数据。所谓地理实体指 的是在人们生存的地球表面附近的地理图层(大气图、水图、 岩石图、生物图)中可相互区分的事物和现象，即地理空间 中的事物和现象。在地理信息系统中，所操作的只能是实 体的数据，它们都有描述其质量、数量、时间特征的属性 数据，也有其非属性的数据——空间数据，即以点、线、 面方式编码并以(X、Y)坐标串储存管理的离散型空间数据， 或者以一系列栅格单元表达的连续型空间数据。地理实体 数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行 编码，实现对其定位、定性、定量和拓扑关系的描述，即 空间特征数据和属性特征数据统称为地理数据。
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。
a
15
2. 信息系统和地理信息系统
地理信息系统的特点
➢ GIS与测绘学和地理学密切相关。
地理学是一门研究人—地相互关系的科学，研究各 自然界面的生物、物理、化学过程，以及探求人类 活动与资源环境间相互协调的规律，这为GIS提供 了有关空间分析的基本观点与方法，成为GIS的基 础理论依托。
94103
a
6
1. 信息和地理信息
矢量数据
西北望
主要地名 Labels of 主要地名 城区边界 水域 铁路 北京街区
BEIJING1.BMP
五里坨
卧佛寺
香山
安岳县
玉泉山
潼南县
武胜西苑县
颐和园
合川市
华蓥县邻市区水政县府驻地垫江县 主要公路 区县界线 机场 河流 区县区划图
八大处
西郊机场
铜梁县 黄庄北碚区
地理信息系统（GIS）概述
深圳永泰软件工程公司北京分公司
2008-02-29
a
1
结构组织
GIS的基本概念 GIS的基本组成 GIS软件功能 GIS的相关学科 GIS与其他系统的区别 GIS的发展及趋势
a
2
GIS的基本概念
a
3
1. 信息和地理信息
信息的定义：
是用文字、数字、符号、语言、图象、图形等介质来表 达事件、事物或现象等的内容、数量和特征，从而向人 们（或系统）提供的关于现实世界新的事实和知识。
长寿县
大足县
渝北区
李渡区
栅格数据 双桥区 隆昌县 荣昌县 永川市
璧山沙县坪坝渝区中南江区岸北区区 九龙大坡巴渡区南口区区
江津市
a 0.0 7.5 15.0 22.5 30.0 37.5 km 南川市
忠县
丰都县
石柱土家族自治县
武隆县
彭水苗族土家族自 7
2. 信息系统和地理信息系统
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
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
➢ 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。
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2. 信息系统和地理信息系统