地理信息系统教程
地理信息技术专业学习教程地理信息系统的空间数据分析与建模
地理信息技术专业学习教程地理信息系统的空间数据分析与建模地理信息技术专业学习教程地理信息系统的空间数据分析与建模地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种集成处理、管理、显示、分析地理空间信息的技术系统。
在现代信息化时代，GIS已经成为了地理信息技术专业中不可或缺的重要工具。
在GIS中，空间数据分析与建模是其中的核心部分，它涉及了对地理空间数据进行处理、分析、模拟和预测的方法和技术，为我们更好地理解和利用地理空间信息提供了有力的支持。
一、地理信息系统概述地理信息系统（GIS）是一种将地理空间信息与各种数据进行关联、分析和展示的系统。
它由硬件、软件、数据和方法组成，通过数字化和集成地理信息，实现地理空间分析和管理。
GIS可以用于地理空间数据的收集、储存、查询、分析和展示等多个方面。
通过GIS，我们可以更好地理解和处理地理空间问题，对城市规划、环境保护、资源管理等领域提供有效的决策支持。
二、空间数据分析方法1. 空间数据模型地理空间数据模型是地理空间信息的数学表达方式。
常用的地理空间数据模型包括点数据模型、线数据模型、面数据模型和栅格数据模型等。
不同的数据模型适用于不同的地理空间分析需求，例如点数据模型适用于对特定地理点进行分析，而栅格数据模型适用于对连续空间进行分析。
2. 空间数据查询空间数据查询是通过特定的条件和方法来检索和筛选地理空间数据。
常用的空间数据查询方法包括属性查询、空间关系查询和拓扑查询等。
通过空间数据查询，我们可以从海量的地理空间数据中提取出满足特定条件的数据，以支持后续的分析和建模工作。
3. 空间数据分析空间数据分析是对地理空间数据进行处理和推理，揭示其中的空间关系和规律。
常用的空间数据分析方法包括缓冲区分析、叠加分析、网络分析和地理加权回归等。
通过空间数据分析，我们可以深入了解地理现象的分布规律，发现隐藏在数据背后的信息。
三、地理信息系统建模地理信息系统建模是将现实世界中的地理现象和过程以数学模型的形式进行抽象和表达的过程。
《地理信息系统教程》课件
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汇报人：
地理信息系统的应用
城市规划：用于城市规划、交通规划等 自然资源管理：用于土地资源、水资源、森林资源等管理 环境监测：用于大气污染、水污染、土壤污染等监测 灾害预警：用于地震、洪水、台风等灾害预警和应急响应
02
地理信息系统的技 术基础
地理信息技术的发展历程
添加标题
1960年代：地理信息系统的萌芽阶段，主要应用于军事和资源管பைடு நூலகம்领域
04
地理信息系统应用 实例
城市规划中的应用
城市规划：利用GIS进行城 市规划设计，包括土地利用、 交通规划、环境保护等方面
城市交通：利用GIS进行城 市交通规划，包括道路网络、 公共交通、交通流量等方面
城市环境：利用GIS进行城 市环境规划，包括空气质量、 水质量、噪音污染等方面
城市安全：利用GIS进行 城市安全规划，包括消 防、防洪、防震等方面
地理信息系统的功能
数据采集： 收集、整理、 存储地理信 息数据
数据处理： 对地理信息 数据进行处 理、分析和 计算
数据可视化： 将地理信息 数据以图形、 图表等形式 展示
空间分析： 对地理信息 数据进行空 间分析，如 距离、方向、 面积等
地理决策支 持：为地理 决策提供支 持，如城市 规划、资源 管理、灾害 预警等
05
地理信息系统的发 展趋势与展望
地理信息系统的发展趋势
空间数据共享：实现不同部门、不同地 区的空间数据共享，提高数据利用率
智能化：利用人工智能、大数据等技 术，实现地理信息系统的智能化，提 高数据处理和分析能力
移动化：随着移动互联网的发展，地理 信息系统将更加注重移动化，方便用户 随时随地获取地理信息
应用领域： GRASS GIS广 泛应用于地理 科学研究、自 然资源管理、 城市规划等领
地理信息系统教程
地理信息系统教程第一章概论第一节GIS概念（一）地理信息1．数据2．信息3．地理信息4．地理数据5．地理信息特征（1）空间相关性（2）空间区域性（3）空间多样性（4）空间层次性（二）信息系统1．概念2．类型（三）地理信息系统1．定义基本内涵（4）2．基本特征（1）数据的空间定位特征（2）空间关系处理的复杂性（3）海量数据管理能力，来自：1）地理数据2）空间分析（四）外延第二节GIS功能（一）基本功能需求1．位置2.条件3.趋势4.模式5.模拟（二）GIS基本功能1．数据采集功能2．数据编辑处理3．数据存储、组织与管理功能4．空间查询与空间分析功能5．数据输出功能第三节GIS组成（一）硬件系统（二）软件系统（三）网络（四）空间数据1．数据类型：（1）某个已知坐标系中的位置（2）实体间的空间相关性（3）与几何位置无关的属性（五）人员第四节GIS类型1（一）与相关学科关系（二）与其他信息系统区别与联系1．GIS与机助制图系统的区别与联系2．GIS与数据库系统的区别与联系3．GIS与CAD的区别与联系4．GIS与遥感图像处理系统的区别与联系（三）GIS应用范畴1．测绘、地图制图2．资源管理3．灾害监测4．环境保护5．精细农业6．电子商户7．电子政务（四）地理信息系统发展历程1．地理信息系统的开拓期（20世纪五六十年代）2．地理信息系统的巩固发展期（20世纪70年代）3．地理信息系统技术大发展时期（20世纪80年代）4．地理信息系统的应用普及时代（20世纪90年代至今）第二章地理空间数学基础第一节地球空间参考（一）三类地球表面几何模型1．地球的自然表面2．相对抽象的面:大地水准面大地体3．地球椭球面：地球椭球4．数学模型（二）坐标系统1．坐标系统的分类及基本参数2．球面坐标系统建立（1）天文地理坐标系（2）大地地理坐标系（3）空间直角坐标系3．平面坐标系（1）高斯平面直角坐标系（2）地方独立平面直角坐标系（三）高程基准1．概念高程是表示地球上一点至参考基准面的距离，就一点位置而言，它和水平量值一样是不可缺少的。
gis入门知识地理信息系统基础教程
gis入门知识地理信息系统基础教程四、地理空间数据这里的地理空间数据主要是指基于文件的空间数据，即不包括数据库空间数据。
GIS直接支持的空间数据类型主要包括矢量数据文件、3D模型、影像文件等。
•矢量数据文件：SHP、SDC、、CAD、GeoJSON、XML等；•3D模型：3DMAX、SKP等；•影像文件（或被称为栅格文件）：TIF、TIFF、JPEG、GIF等。
介绍最常用的SHP矢量数据类型和TIFF影像文件。
1、SHP矢量数据Esri（Arcmap的公司）的SHP（Shapefile）文件，SHP文件格式最显著特点是它由多个文件组成，有点类似CAD 文件。
至少3种文件，至多可达15种不同的文件，它必须至少由三个文件组成：.shp 要素几何、.shx 形状索引、.dbf 属性数据•.shp：图形格式，用于保存元素的几何实体；•.shx：图形索引格式，几何体位置索引，记录每一个几何体在shp 文件之中的位置，能够加快向前或向后搜索的效率；•.dbf：属性数据格式，以dBase IV的数据表格式存储每个几何形状的属性数据。
点、线、面是GIS 中的三个空间实体，且点是最基本的实体。
因为两个点可以组成一个线，多个点可以组成一个面，SHP文件可以表征点、线、面任何一种空间实体。
2、TIFF 影像文件影像文件，又被称为栅格数据文件，是由若干行或列的单元或者像素组成的，每个单元代表一个数值。
理解栅格数据最简单的方式就是将其看作图片，这也是它在软件中普遍的表现形式。
但栅格数据不一定非要以图片形式存储，它们还可以是ASCII 文本文件或者数据库中的二进制的实体。
TIFF（标记化图片文件格式，The Tagged Image ）是地理空间最常用的栅格格式，且可以为如下后缀的任何一种：.tiff，.tif和.gtif。
最近非常火的夜间灯光数据就是典型的TIFF数据，其后缀为.tif。
栅格的每一个像素都包含了信息值，一般通过聚合某个区域内的像素信息值，就可以得出某个区域内的统计特征。
gis教程
gis教程
GIS教程
GIS（地理信息系统）是一种用于收集、存储、处理、分析和
展现地理数据的技术。
它通过将地理数据与图形化表示相结合，帮助用户理解空间关系并做出合适的决策。
1. 介绍GIS概念及应用领域：
- GIS的定义和发展历程
- GIS在城市规划、环境保护、自然资源管理等领域的应用
2. GIS数据的类型及获取方式：
- 矢量数据和栅格数据的区别
- 来源于遥感、GPS、地形测量等的数据获取方法
3. 空间数据的组织与管理：
- 空间数据模型及其特点
- 空间数据索引和查询技术
4. GIS空间分析：
- 空间关系和邻域分析
- 空间插值和地理加权回归等分析方法
5. GIS数据可视化：
- 符号化和图层控制
- 空间数据的三维可视化技术
6. GIS应用开发：
- GIS软件编程基础介绍
- GIS开发平台和常用的API
7. GIS与大数据：
- GIS数据与大数据的融合
- 基于GIS的大数据分析和可视化技术
8. GIS在实际项目中的应用案例分析：
- 城市交通规划与管理
- 自然灾害风险评估
- 地理空间数据分析与商业决策支持
通过学习本教程，您将了解GIS的基本概念和应用领域，掌
握GIS数据的获取和处理技术，熟悉GIS空间分析和数据可
视化方法，以及掌握GIS应用开发和大数据融合技术。
同时，通过实际案例的分析，您将能够将所学知识应用于解决实际问题。
地理信息系统高级教程
地理信息系统高级教程第一章概述第二章空间数据库（龚健雅）§2-1 空间数据库的概述概念内容(元数据、矢量、影像、DEM、DRG属性、专题数据)发展趋势§2-2 空间几何要素及其关系点、线、面复杂对象对象关系及表达方式§2-3 空间数据管理模式与方法元数据库管理目录管理逻辑无缝管理物理无缝管理§2-4 矢量数据库管理系统文件管理系统对象关系数据库管理系统§2-5 栅格数据管理与方法基于文件系统的栅格数据管理方法基于RDBMS的栅格数据管理方法§2-6 空间数据库的集成技术矢量、影像、DEM、属性数据的集成多尺度空间数据库管理全球无缝空间库管理技术第三章组件GIS（王艳东）§3-1 组件地理信息系统概述§3-2 组件地理信息系统概念与特点概念：内容（组件、接口、COM/DCOM/COM+、CORBA、JavaBeans/EJB）发展趋势特点：二次开发能力强、开发性、与语言无关性、成本低、分布式、多数据源集成、可视化界面设计§3-3 组件地理信息系统框架结构矢量部分（空间参考、几何对象模型、数据操纵层、框架层、表现层、编辑层、空间分析、地图制图、控件、空间数据转换）、DEM数据库部分、影像数据库部分§3-4 主要组件地理信息系统软件ArcGIS、Geostar企业版4.0、MapX、SuperMap2000第四章Web GIS（朱欣焰）§4-1 互联网地理信息系统发展概述§4-2 互联网地理信息系统概念与特点概念特征基本要求优点§4-3 互联网地理信息系统基础技术分布式系统的体系构件技术空间信息网格技术数据压缩技术空间数据仓库技术数据发布技术Agent技术§4-4 互联网地理信息系统实现模型与构建技术互联网地理信息系统应用模型互联网地理信息系统基本构架客户端实现技术服务断实现技术§4-5 研究热点主要互联网地理信息系统平台介绍第五章3-D GIS地理信息的三维表示与虚拟现实技术（朱庆）§5-1 概述地理信息的普遍服务如数字城市、虚拟地理环境等对三维表示提出了紧迫的要求，而对地观测技术和计算机技术特别是高分辨率遥感技术和计算机图形图象处理技术的进步为此提供了多种实现途径。
地理信息技术专业学习教程地理信息系统的基础知识与应用
地理信息技术专业学习教程地理信息系统的基础知识与应用地理信息技术专业学习教程地理信息系统的基础知识与应用地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用于收集、存储、管理、分析和展示地理数据的技术和工具。
在现代社会中，GIS已经成为处理空间和地理信息的重要工具。
对于地理信息技术专业的学生来说，掌握地理信息系统的基础知识和应用是非常重要的。
本篇文章将介绍地理信息系统的基础知识和应用，并为学生提供学习地理信息技术的指导。
一、地理信息系统的基础知识1. GIS的定义和组成地理信息系统是指通过计算机和相关软硬件技术来收集、存储、管理、分析和展示地理数据的系统。
它由硬件、软件、数据和人员组成。
硬件包括计算机、显示器和输入设备；软件包括GIS软件和相关的应用软件；数据包括地理数据、属性数据和拓扑数据；人员包括GIS技术人员和终端用户。
2. 地理数据的类型地理数据主要分为空间数据和属性数据两种类型。
空间数据描述地理现象的位置、形状和拓扑关系，常见的空间数据有点数据、线数据和面数据。
属性数据描述地理现象的属性特征，如人口统计数据、地质属性等。
3. 坐标系统和投影坐标系统用来描述地理要素的位置，常见的坐标系统有经纬度坐标系统和投影坐标系统。
经纬度坐标系统以地球的纬度和经度作为坐标来表示地理要素的位置，投影坐标系统将地球的表面展开为平面，使得地理要素能够用二维坐标来表示。
4. 空间数据的数据模型空间数据模型用来描述地理要素在地理空间上的位置关系和属性信息。
常见的空间数据模型有矢量数据模型和栅格数据模型。
矢量数据模型将地理要素表示为点、线、面等几何要素，栅格数据模型将地理要素表示为由像元组成的栅格网格。
二、地理信息系统的应用1. 地图制图与可视化地理信息系统可以将收集到的地理数据进行轻松的制图和可视化。
通过GIS软件，可以制作各种类型的地图，如道路交通图、土地利用图等。
制作地图不仅可以直观地展示地理现象，还可以帮助人们更好地理解和分析地理问题。
地理信息系统教程课后答案
第一章1、什么是GIS？它具有什么特点？答：地理信息系统（GIS , Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统特点有：○1具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；○2以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力；并能产生高层次的地理信息。
○3具有公共的地理定位基础，所有的地理要素，要按经纬度或者特有的坐标系统进行严格的空间定位。
○4由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。
○5地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软硬件系统；而其内涵确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。
信息的流动及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的交换来仿真2、GIS与其它信息系统有什么区别答：第一，GIS有别于DBMS（数据库管理系统），GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。
第二，GIS有别于MIS（管理信息系统），GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备要复杂、系统功能要强；MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。
管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。
第三，GIS有别于地图数据库，地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来，不注重分析和查询，不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息，它只是GIS的一个数据源。
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一般可分为3种观点： 1、地图观：
来自于制图学派，强调GIS是一个地图处理和显示系统。在系统中，每 个 数 据 集 被 看 成 一 张 地 图 ， 或 者 一 个 图 层 （ Layer ） ， 或 者 一 个 专 题 （Theme），或者覆盖（Coverage），利用GIS的相关功能对数据集进行操 作和运算，就可以得到新的地图。
第一节 GIS基本概念
不同信息系统之间的关系
✓ 管理信息系统：只有属性数据的管理，既使存储了图形，也往往以 文件形式来存储，不能进行有关的空间数据操作，如空间查询、检 索、相邻分析等，更无法进行复杂的空间分析。
地理信息系统概论
黄杏元 马劲松 汤 勤 编著 高等教育出版社，2003
《地理信息系统》课程简介
《地理信息系统》是一门综合性较强的课程，知识点多，具有学科与技术 的统一性、发展与内容更新的快速性、多学科集成（地理学、地图学、测 绘学、遥感科学、计算机科学、数据库、信息科学等）、渗透性较强、空 间抽象性强、研究对象的空间尺度变化大，应用范围广等特点。
三、地理信息系统分类
按研究区域分 按研究内容分
按功能分
区域性地理信息系统 全球性地理信息系统
综合地理信息系统 专题地理信息系统 工具型地理信息系统 应用型地理信息系统
第一节 GIS基本概念
四、GIS与一般信息系统的区别
信息系统
非空间信息系统
空间信息系统
管理信息系统
非地理信息系统
地理信息系统
CAD
综合地理信息系统 专题地理信息系统
采集，输入、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理数据， 从而为工程设计、土地利用、资源管理、城市管理、环境监测、管理 决策等应用服务的计算机系统。
第一节 GIS基本概念
GIS概念框架
用户界面 系统和数据库管理
数据输入和 数据库建立
空间数据处 理和Biblioteka 析GIS概念框架产品生成 和输出
第一节 GIS基本概念
第一节 GIS基本概念
2、数据库观 来自于计算机学派，强调数据库理论和技术方法对GIS设计、操作的重要
性。 3、空间分析观
来自于地理学派，强调空间分析和模拟的重要性。实际上，GIS空间分析 功能是它与CAD、MIS系统的主要区别之一，也是GIS理论和技术方法发展的 动力。
第一节 GIS基本概念
定义： GIS是由计算机硬软件、地理数据和用户组成，通过对地理数据的
内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实的 知识，作为生产、管理和决策的依据。 信息的特点： 客观性：信息与客观事实紧密相关 实用性：经过信息系统处理可以变为对生产、管理和决策具有重要意义的 有用信息； 传输性：可以在发送者和接收者之间传播； 共享性：可为多个用户共享而本身无损失。
❖GIS是一门典型的交叉性学科 要掌握相关学科的知识。
❖GIS是一门实践性很强的学科 要重视技能训练，重点掌握ArcInfo等基础GIS软件的操作和使用
❖GIS是一门迅速发展中的学科 要经常阅读有关的文献资料，掌握GIS学科的发展趋势，努力更新自
己的知识，不断提高自己的能力。
《地理信息系统》课程的要求
课程讲述的主要内容包括空间信息基础、空间数据结构、空间数据库、 空间数据采集与处理、GIS空间分析原理与方法、地理信息系统产品输出、 地理信息系统设计与标准化、GIS新技术等。其中，空间数据结构、空间数 据处理、GIS空间分析原理与方法和地理信息系统产品输出等为课程的中心 内容。
《地理信息系统》课程特点
❖掌握地理信息系统的基本原理： 包括空间数据的语义学基础、GIS的科学定义、空间关系和空间对象的
表达、空间数据结构和类型、空间分析原理和地学模型方法等； ❖掌握地理信息系统的基本技术和方法：
具有应用相关软件从事空间数据的采集、存储与管理、处理、分析和 图形创建的基本技能； ❖初步具有应用GIS技术开展地学研究的能力：
第一节 GIS基本概念
2、数据
数据是指某一目标定性、定量描述的原始资料。包括数字、文字、 符号、图形、图像以及它们能够转换成的数据等形式。
数据的特点： 数据格式依赖计算机系统，可以进行转换，是用以载荷信息的物
理符号，本身并无意义。
第一节 GIS基本概念
3. 信息与数据的联系与区别
(1)信息与数据是不可分离的； (2)信息是内涵，数据是载体。信息由与物理介质有关的数据表达，数据 中所包含的意义就信息； (3)数据是记录下来的某种可以识别的符号，具有多种多样的形式，也可 以加以转换，但其中包含的信息内容不会改变。 (4)信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开信息系统的各个组成 和阶段而独立存在；而数据的格式往往与计算机系统有关，并随载荷它 的物理设备的形式而改变； (5)数据是原始事实，而信息是数据处理的结果； (6)不同知识、经验的人，对于同一数据的理解，可得到不同信息。
第一节 GIS基本概念
4 地理信息与GIS
地理数据 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
征及时域特征三部分。
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。
第一节 GIS基本概念
二、 地理信息系统定义
包括地学应用模型的构建，应用型GIS的设计，主要GIS软件系统的使 用和评价等。
《地理信息系统》课程主要参考书
陆守一，地理信息系统，高等教育出版社，2004 陈健飞译，地理信息系统导论，科学出版社，2003 陈述彭，地理信息系统导论，科学出版社，2002 吴信才，地理信息系统设计与实现，电子工业出版社，2000 龚健雅，地理信息系统基础，科学出版社,1998 张超，地理信息系统，高等教育出版社，1995 邬伦，地理信息系统教程，北京大学出版社，1994
第一章 导论
本章内容
第一节 GIS的基本概念 第二节 GIS的基本构成 第三节 GIS的功能 第四节 GIS研究内容 第五节 GIS与相关学科 第六节 GIS发展透视
本章重点：地理信息系统的定义、构成及功能。
第一节 GIS基本概念
一、 数据与信息
1、信息 信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的