地理信息系统原理与应用
地理信息系统原理与应用复习总结
地理信息系统原理与应用复习总结地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种通过采集、存储、管理、处理、分析和展示地理数据的技术系统。
它将地理数据与地图相结合，提供了创建、查询和分析地理信息的能力。
地理信息系统的原理与应用十分广泛，下面将对其进行复习总结。
1.地理信息系统的原理地理信息系统的原理包括数据模型、空间分析和数据处理等。
其中，数据模型是地理信息系统的核心，它定义了地理数据的组织方式和表达方式。
数据模型可以分为矢量数据模型和栅格数据模型两种形式。
矢量数据模型使用点、线和面等几何图形来描述地理现象，适用于点、线和面等离散数据的表示；而栅格数据模型将地理现象划分为等大小的网格单元进行表示，适用于连续数据的表示。
另外，地理信息系统中的空间分析是通过对地理数据的操作和分析来揭示地理现象之间的内在关系。
空间分析包括空间查询、空间关系分析、空间模式分析和空间插值等。
空间查询是通过地理位置进行数据查询，如查询其中一区域的地理现象；空间关系分析是研究地理现象之间的空间关系，如判断两个地理现象是否相邻；空间模式分析是研究地理现象的空间分布规律，如寻找一定空间尺度下的聚集现象；空间插值是通过已知数据点插值出未知数据点的值，如根据气象站数据推算整个区域的气温分布。
此外，地理信息系统的数据处理包括数据采集、数据存储、数据管理和数据展示等过程。
数据采集是指通过各种技术手段获取地理数据，如通过卫星遥感、GPS定位和传感器等设备。
数据存储是将采集到的地理数据存储到数据库中，以便于后续的数据处理和分析。
数据管理是对地理数据进行组织和管理，以确保数据的完整性和一致性。
数据展示是通过地图等形式将地理数据可视化展示出来，以便于人们理解和分析。
2.地理信息系统的应用在城市规划方面，地理信息系统可以用于分析城市的土地利用、交通流量和人口分布等，为城市规划提供科学依据。
在环境保护方面，地理信息系统可以用于监测和评估环境污染状况，提供环境保护和治理的建议措施。
地理信息系统原理-GIS工程与应用
用UML表达的线几何体类以及和其它类的关系（OpenGIS Consortium）
四、开发过程模型
软件开发模型是软件开发全部过程、活动和任务 的结构框架。软件开发模型能够清晰、直观的表 达软件开发过程，明确规定要完成的主要活动和 任务，可以作为软件项目工作的基础。
2） 需求规约
在需求获取阶段，得到了用自然语言描述的用户需 求，但是其中存在着不一致性和二义性，这些问题 要通过需求规约解决。目前有许多方法用于支持需 求规约，如功能分解方法，数据流方法，信息模型 方法（实体关系模型），面向对象方法。每种方法 都有相应的概念体系、符号表现和工具支持。
七、数据管理设计
2） 系统设计
需求分析阶段的主要任务是确定系统“做什么”，而 设计阶段则要解决“怎么做”的问题。设计阶段又划 分为总体设计和详细设计，总体设计确定系统的总体 结构框架；而详细设计要具体地描述如何具体地实现 系统，通常可以依据详细设计的结果进行编码。
3）实现阶段
将设计的结果变换成程序设计语言编写的程序。 需要确定程序设计语言； 考虑程序的质量：正确性、可读性、可移植性、程序效率 等
❖ 数据管理设计：目的是确定在数据管理系统中存储 和检索数据的基本结构。
❖ 数据管理方法： 1）普通文件管理 2）关系型数据库管理系统 3）面向对象的数据库管理系统
❖ GIS软件中，需要管理的数据主要包括：空间几何体数据、时间数 据，结构化的非空间属性数据以及非结构化的描述数据。 如地籍管理系统中的地块: ❖ 1）空间几何体数据：地块界点的坐标； ❖ 2）时间数据：地块存在的时段； ❖ 3）非空间属性数据：地块的权属，地价等等； ❖ 4）非结构化的描述数据：描述地块所需要的图像、声音数据等。
地理信息系统的原理和应用
地理信息系统的原理和应用1. 地理信息系统简介地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间信息与属性信息相结合的系统，能够对地理信息进行采集、管理、分析和展示的技术综合体。
它是利用计算机科学、测量学、地理学等学科的理论和方法，通过信息技术手段对地理信息进行处理和分析的一种应用系统。
2. 地理信息系统的原理地理信息系统的运行原理主要包括数据采集、数据管理、数据分析和数据可视化四个方面。
2.1 数据采集地理信息系统的数据采集是指对地理空间数据的获取过程。
常用的数据采集方式包括遥感技术、GPS定位技术和地面调查等方法。
通过遥感技术可以获取卫星、航空影像等遥感数据，GPS定位技术可以获取点、线、面等地理位置信息，地面调查则是通过实地勘测和数据采集设备收集数据。
2.2 数据管理地理信息系统的数据管理包括数据组织、数据存储和数据更新等过程。
数据组织是将采集到的地理信息进行分类、整理和归档，建立地理数据库。
数据存储是将数据存储在硬盘、数据库中，以便后续的查询和分析。
数据更新是指对已有数据进行添加、修正和删除等操作，保持数据的及时更新。
2.3 数据分析地理信息系统的数据分析是指对地理信息进行统计、空间分析、模拟和预测等处理过程。
通过数据分析可以进行空间关系分析、空间模式分析、空间插值和空间模拟等操作，进而获取地理信息的相关规律和趋势。
2.4 数据可视化地理信息系统的数据可视化是将地理信息通过图表、图形和地图等形式展示出来，使信息更具有直观性和可读性。
通过数据可视化可以将数据以地图、统计图表等形式呈现，帮助用户更好地理解和利用地理信息。
3. 地理信息系统的应用地理信息系统在许多领域都有着广泛的应用。
下面列举了几个常见的应用领域。
3.1 地理空间分析地理信息系统可以进行地理空间分析，包括距离分析、路径分析、空间关系分析等。
通过空间分析可以了解地理空间的相互联系和影响，为城市规划、交通规划等提供支持。
地理信息系统的原理与方法
地理信息系统的原理与方法地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用于收集、存储、整理、分析和展示地理空间数据的技术系统。
它结合了遥感、地图学、数据库、计算机科学等多个学科，可广泛应用于城市规划、环境保护、资源管理、农业等领域。
本文将介绍地理信息系统的原理与方法，并讨论其在实际应用中的意义。
一、地理信息系统的原理地理信息系统的原理包括数据输入、数据存储、数据处理和数据输出。
1. 数据输入地理信息系统的数据输入主要通过遥感技术和全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）获取地理空间数据。
遥感技术可利用卫星、飞机等平台获取地表特征、植被分布、地形等数据，而GPS可提供准确的地理位置信息。
这些数据经过获取和处理后，被输入到地理信息系统中。
2. 数据存储地理信息系统采用数据库管理系统存储地理空间数据。
数据库管理系统能够有效地组织和管理大量数据，并保证数据的完整性和一致性。
地理信息系统中的数据通常以矢量数据和栅格数据两种形式存储。
矢量数据以点、线、面等几何对象表示，适用于描述具体地理要素的位置和形状；栅格数据以像元（像素）形式表示，适用于描述连续变化的地理现象。
3. 数据处理地理信息系统的数据处理涉及数据编辑、数据分析、数据模型等多个方面。
数据编辑用于修正和更新地理空间数据，确保其准确性和时效性；数据分析通过空间统计、网络分析、空间插值等方法，从地理数据中提取有用的信息；数据模型则用于模拟地理现象的空间关系和动态变化。
4. 数据输出地理信息系统的数据输出通过地图制作、空间查询、专题分析等方式实现。
地图制作可将地理数据可视化展示，帮助人们更好地理解地理现象；空间查询则用于在地理数据库中检索和提取特定的地理要素；专题分析则基于地理数据进行特定的分析和研究，如土地利用评价、洪涝灾害风险评估等。
二、地理信息系统的方法地理信息系统的方法包括数据收集、数据处理、数据分析和数据可视化。
地理信息系统——原理、方法和应用
第一章地理信息系统概论信息的含义：信息是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体物理设备形式的改变而改变。
信息具有以下特点：客观性：任何信息都是与客观事实紧密相关的，这是信息正确性和精确度的保证；实用性：信息对决策是十分重要的，信息系统将地理空间的巨大数据流收集、组织和管理起来，经过处理、转换和分析变为对生产、管理和决策具有重要意义的有用信息；传输性：信息可以在信息发送者和接受者之间传输；共享性：信息与实物不同，信息可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无损失。
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、图像以及它们能转换成的数据等形式。
与数据相比，信息具有以下特征：数据是原始事实，信息是数据处理的结果；对一个人是信息对其他人可能是数据；信息必须是有意义或有用的；使用的信息必须是完整、精确、相关和及时的。
地理数据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、图像和图形等的总称。
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，它是对地理数据的解释。
地理信息具有区域性、多维结构特性和动态变化的特性：1）区域性是通过经纬网等建立的地理坐标来实现空间位置的标识；2）多维结构特性即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构；3）地理信息的时序特征十分明显，可以按时间尺度将地理信息划分为超短期的、短期的、中期的、长期的、超长期的等。
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、属性特征及时态特征三部分。
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，如空间上的距离、邻接、重叠、包含等；属性数据又称为非空间数据，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标，即描述了信息的非空间组成部分，包括语义与统计数据等；时态特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段，时态数据对环境模拟分析非常重要，越来越受到地理信息系统学界的重视。
地理信息系统原理方法和应用
地理信息系统原理方法和应用地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种结合地理数据、地理信息展示和空间分析的技术系统。
通过采集、存储、管理和分析地理空间数据，GIS能够提供基础地理信息，支持决策制定和资源管理，促进各行业的发展。
一、GIS的原理GIS的原理基于地理空间数据的获取、存储、处理和分析。
它包括以下核心要素：1. 地理空间数据：GIS以地理对象和属性数据为基础，通过地理空间数据的采集和整理建立地理数据库。
这些数据可以是点、线、面等，描述了地理要素在空间中的位置、属性和拓扑关系。
2. 地理数据建模：通过对地理空间数据进行建模，将实际地理要素与其数字表达相对应。
这些模型包括点、线、面等地理对象，以及拓扑、关系和属性数据。
3. GIS分析：GIS具备空间和属性分析能力，可以进行空间拓扑分析、空间查询、空间统计等，帮助用户获取更多的地理信息和洞察。
4. 地图制图：GIS能够将地理数据可视化展现在地图上，通过各种符号、颜色和渐变等方式直观地传达地理信息。
二、GIS的方法GIS的应用离不开一系列的方法。
以下是几种常见的方法：1. 数据采集：通过GPS、遥感、测绘等手段获取地理空间数据，包括地形、地貌、土地利用、气象等信息。
2. 数据管理：建立地理数据库，包括数据的存储和更新，以及数据的索引和分类。
3. 空间分析：运用空间统计、缓冲区分析、网络分析等方法，探索地理要素之间的空间关系和空间分布规律。
4. 决策支持：利用GIS技术进行空间模拟、场景分析等，为决策制定提供科学依据。
5. 地图制图：通过地图制图技术，将地理数据可视化展示在纸质或电子地图上，方便用户获取地理信息。
三、GIS的应用领域GIS在各个领域都得到了广泛的应用。
以下是几个主要的应用领域：1. 城市规划：GIS可以用于城市的土地利用规划、交通路网规划、交通拥堵分析等，帮助城市合理发展。
2. 自然资源管理：GIS可以对森林、水资源、土地等进行监测和管理，帮助实现可持续利用。
地理信息系统原理与应用PPT课件
向、流速流向等海况数据,模拟事故的发生和发展过程,以便
采取有效的救助打捞或防范措施。
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第一章 海洋GIS概述
地理信息系统原理与应用
§1.2 海洋GIS的发展历程
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§1.2 海洋GIS的发展历程
地理信息系统原理与应用
探索阶段（20世纪60年代至90年代初）
GIS在海洋中的探索始于20世纪60年代初，以美国国家海洋测 量局的航海图自动化制图为发端，但此后的几十年的海洋应 用，GIS并未引起人们的重视
§1.1 地理信息系统与海洋GIS
空间数据
地理信息系统原理与应用
地理信息系统的操作对象是地理数据，它具体描述地理实体的空间 特征、属性特征和时间特征。
空间特征：是指地理实体的空间位置及相互关系；
属性特征：表示地理实体的名称、类型和数量等；
时间特征：指实体随时间而发生的相关变化。
根据地理实体的空间图形表示形式，可将空间数据抽象为点、线和 面三类元素，它们的数据表达可以采用矢量或者栅格两种组织形式， 分别称为矢量数据结构和栅格数据结构。
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§1.1 地理信息系统与海洋GIS
决策管理功能
地理信息系统原理与应用
当前 ,沿海地区出现经济多元化发展趋势 ,管理 方式也从单一的经济目标管理向社会、资源、环 境、文化等多目标管理模式转变 。MGIS通过一 般决策模型 、多目标决策模型、模糊决策模型 等不同的决策模型,为海岸带综合管理分析自然 和社会各种因素提供多目标辅助决策支持 ,以减 少决策的盲目性和片面性,同时,也为海岸带管理 实现标准化、可视化、计算机化的统一管理提供 了技术手段 ,从而达到信息资源共享、提高管理 效率、节约管理经费的目的
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§1.1 地理信息系统与海洋GIS
地理信息系统原理及应用-地图制图与可视化
1.1、单一符号
采用大小、形状、颜色都统一的点状，线状或者 面状符号来表达制图要素。
特点：单一符号设置方法忽略了要素在数量，大 小等方面的差异，只能反映制图要素的地理位置 而不能反映要素的定量差异。
改变符号类型、大小、 颜色
注意：这里只保存显示效果，下次打开文件 时仍然是默认显示（将文件移除后重新添加 查看效果），所以在作图时要将文件作为 ArcMap文档的一部分保存；
（一）图面尺寸设置
ArcMap窗口包括数据视图（Data View）和版面视图 （Layout View），在正式输出地图之前，首先应该进入版 面视图，并按照地图的用途、比例尺、打印机或绘图机的 型号，设置图面的尺寸，也就是纸张的大小。
如果没有设置，系统将应用默认的打印机或绘图机， 以及相应的默认纸张尺寸。
地理空间数据制图与可视化
可视化 制图
可视化
制图
可视化的意义
从这里出发，向东走500米，到一个十字路 口，然后向左转，再向东北走300米，穿过 一个小桥，再向西北走400米左右，再……， 就可以到达目的地了
问路
魏格纳大陆漂移理论
约翰。斯诺
可视化
可视化的基本含义是将科学计算中产生的大量 非直观的，抽象的或者不可见的数据，借助计 算机图形学和图像处理等技术，以图形图像信 息的形式，直观，形象地表达出来，并进行交 互处理。
喷墨绘图仪 矢量绘图仪 高分辨率彩显
打印机
胶片输出仪 虚拟现实与仿真系统
产品输出软件系统
普通地图
专题地图
影像地图
解决方案
统计报表
三维数字模型或虚拟环境 决策方案
可视化
地图制图
第一节 地图制图的一般原则
地图语言的三要素 ✓ 地图符号 ✓ 色彩 ✓ 文字注记
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地理信息系统原理与应用
地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用于收集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的技术系统。
它将地理位置信息与属性数据相结合，可以帮助人们更好地理解和管理地理现象和问题。
本文将介绍地理信息系统的基本原理和应用。
一、地理信息系统的原理
1. 数据采集：地理信息系统需要收集地理空间数据，包括地理位置数据和属性数据。
地理位置数据可以通过全球定位系统（GPS）、卫星遥感、测量仪器等手段获取，而属性数据则可以通过调查问卷、统计数据等途径获取。
数据采集是地理信息系统的基础，数据的质量和准确性对系统的应用至关重要。
2. 数据存储：地理信息系统将采集到的地理空间数据存储在数据库中，采用空间数据库管理系统（Spatial Database Management System，简称SDMS）来管理和存储数据。
空间数据库采用矢量数据模型或栅格数据模型来表示地理对象，通过建立拓扑关系和索引，实现对地理数据的高效存储和查询。
3. 数据管理：地理信息系统需要对数据进行管理，包括数据的组织、维护、更新和共享。
数据管理涉及数据的分类、命名、版本控制、权限管理等方面，保证数据的完整性和一致性。
此外，数据管理还需要考虑数据的安全性和保密性，防止未经授权的访问和使用。
4. 数据分析：地理信息系统可以对地理空间数据进行分析和处理，提取有用的信息和知识。
数据分析包括空间分析和属性分析两个方面。
空间分析可以通过空间关系、缓冲区分析、路径分析等方法，揭示地理现象的空间分布和相互关系；属性分析可以通过统计分析、空间插值、多元分析等方法，探索地理现象的规律和因果关系。
5. 数据展示：地理信息系统可以将数据以地图、图表、报告等形式进行展示，帮助人们更直观地理解和交流地理信息。
数据展示可以通过地图制作软件、数据可视化工具等实现，使地理信息更具有可视化和交互性，方便用户进行探索和决策。
二、地理信息系统的应用
1. 地理空间分析：地理信息系统可以应用于城市规划、环境保护、农业生产等领域的空间分析。
例如，通过空间分析可以确定最佳的城市交通布局，优化农田的灌溉方案，评估环境污染的分布情况等。
2. 地理资源管理：地理信息系统可以用于管理和保护地理资源，包括土地、水资源、矿产资源等。
通过地理信息系统可以实现对资源的调查、监测和评估，制定合理的资源利用规划和管理措施，促进资源的可持续利用。
3. 灾害管理：地理信息系统可以应用于灾害风险评估、灾害监测和灾后救援等方面。
通过地理信息系统可以分析灾害的空间分布和影
响范围，预测灾害的发生概率和损害程度，指导灾害应对和救援工作。
4. 地理决策支持：地理信息系统可以为决策者提供空间信息和分析工具，帮助其做出科学、合理的决策。
通过地理信息系统可以对不同方案进行模拟和比较，评估其对地理环境和社会经济的影响，为决策者提供决策依据和参考。
5. 公共服务：地理信息系统可以应用于公共服务领域，如交通导航、地理信息查询等。
通过地理信息系统可以提供交通路线规划、地点搜索等服务，方便人们出行和获取所需信息。
地理信息系统是一种重要的技术工具，可以帮助人们更好地理解和管理地理空间数据。
通过地理信息系统的原理和应用，可以实现对地理现象和问题的深入分析和有效解决，促进地理学与其他学科的交叉融合，推动社会经济的可持续发展。