地理信息系统(GIS)概述
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(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。
地理信息系统基础相关复习
可视化表达与
地图制作
根据应用需求，制作各种类型的 地图，如专题图、统计图、规划
图等。
可视化表达
利用图形、图像、动画等技术， 将地理信息以直观、生动的方式
呈现出来。
输出与发布
将可视化的地理信息输出为各种 格式的文件，如图片、PDF、 HTML等，便于分享和发布。
04
GIS的数据模型与数据结构
矢量数据模型
GIS的发展历程
起源
20世纪60年代，美国率先开展 GIS的研究和应用。
成熟期
20世纪80年代，随着计算机技 术的快速发展，GIS逐渐成熟并 广泛应用于各个领域。
互联网GIS
20世纪90年代，随着互联网的普及， GIS开始与互联网技术结合，实现 地理信息的在线查询和共享。
移动GIS
21世纪初，随着移动设备的普及，移 动GIS逐渐成为新的发展趋势，实现 了地理信息的移动查询和分析。
02
GIS的构成要素
硬件
01
02
03
04
计算机
GIS软件运行的平台，包括台 式机、笔记本、服务器等。
输入设备
如数字化仪、扫描仪、GPS接 收器等，用于将空间数据输入
计算机。
输出设备
如打印机、绘图仪等，用于将 GIS分析结果输出。
网络设备
如路由器、交换机等，用于实 现GIS数据的共享和传输。
软件
城市管理
GIS技术可以用于城市管理中，例如， 通过地理编码实现地址的快速定位和 信息查询，提高城市管理的效率和响 应速度。
土地资源管理
土地调查
GIS技术可以用于土地资源的调查和评估，通过地理空间数据的采集和分析，了解土地资源的分布、质量和利用 情况。
地理信息系统概述
地理信息系统概述地理信息系统（GIS）是一种用来收集、管理、处理和分析地理数据的技术工具。
它将地理信息与地理位置相结合，为用户提供空间分析和决策支持。
GIS往往由硬件、软件、数据和人员组成，可以在各种领域中应用，包括城市规划、环境管理、农业、社会科学和自然资源管理等。
GIS的基本原理是将地理信息与地理位置相结合，通过数据挖掘和分析技术来揭示地理现象的模式和趋势。
地理信息涵盖了地理数据的所有类型，包括地形、地貌、人口、气候、土壤和地质等。
通过GIS，这些地理数据可以被表示、存储、查询、分析和可视化。
GIS的应用十分广泛，可以在众多领域中提供决策支持。
在城市规划和土地利用方面，GIS可以帮助规划人员确定最佳的土地利用策略，预测人口增长和交通流量，以及评估城市基础设施的需求。
在环境管理方面，GIS可以帮助监测和评估环境质量，优化环境资源的利用，并提供空气、水和土壤的污染模型。
在农业领域，GIS可以帮助农民确定最佳的种植位置和肥料使用量，优化耕作管理，并提高农田的产量和效益。
在社会科学领域，GIS可以帮助研究人员发现社会经济现象的空间分布和关联，例如犯罪率、教育水平和收入分布等。
在自然资源管理方面，GIS可以帮助管理人员监测和评估森林、水资源和野生动物的状态，优化自然资源的利用，并提供可持续发展的策略。
虽然GIS在许多领域中应用广泛，但在实施和使用过程中也存在一些挑战。
首先，地理数据的获取和整合是一个复杂的过程，需要大量的时间、人力和资金投入。
其次，GIS分析是一项高度技术性的工作，需要专门的培训和技能才能正确地应用到实际问题中。
此外，GIS技术的发展也十分迅速，需要不断学习和跟进最新的技术和工具。
最后，GIS实施需要合适的政策和管理支持，以确保有效地利用地理数据和GIS工具来支持决策和规划。
总之，地理信息系统是一种用来收集、管理、处理和分析地理数据的技术工具。
它可以在许多领域中帮助我们理解地理现象、优化资源利用和支持决策和规划。
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）是一种通过计算机技术来捕捉、储存、管理、分析和展示地理数据的系统。
它将地理空间信息与其他属性数据相结合，帮助人们更好地理解地球和人类活动。
GIS的基本构成部分包括硬件、软件、数据和人员。
硬件是指用于收集地理数据和进行数据处理的计算机、传感器、全球定位系统等设备。
软件是用于运行GIS的应用程序，可以实现数据的处理、分析和可视化。
数据是GIS的核心，包括地理空间数据和属性数据。
地理空间数据是地球表面的几何形状和位置信息，如地图、遥感影像、地理标记等。
属性数据是与地理空间数据相关的非空间属性信息，如人口统计数据、气候数据等。
人员是使用GIS技术进行数据管理和分析的专业人员，他们具备地理信息系统的专业知识和技能。
地理信息系统可以广泛应用于各个领域。
在城市规划中，GIS可以帮助规划师分析土地利用、道路布局和基础设施建设等问题，提高规划的精度和效率。
在环境保护方面，GIS可以用来分析地表水污染、植被分布和土地退化等问题，为环境管理提供科学依据。
在农业领域，GIS可以用来评估土地适宜性、选择农作物种植和优化农田布局，提高农业生产的效益。
在交通运输方面，GIS可以用来分析道路交通流量、选择最佳路径和优化交通信号系统，提高交通运输的效率。
通过地理信息系统，人们可以更深入地了解地球表面的空间模式和地理现象。
利用GIS技术，可以进行地理数据的可视化，将复杂的地理空间关系呈现为直观的地图，帮助人们更好地理解和解读地理信息。
同时，GIS可以对大量的地理数据进行高效的处理和分析，通过空间统计和空间建模等方法，揭示地理现象的规律和变化趋势。
这为决策者提供了科学依据，帮助他们制定更合理和有效的决策。
然而，GIS也面临一些挑战和问题。
首先，地理数据的质量和准确性对GIS的应用至关重要，但现实中地理数据的收集和管理往往存在一定的困难。
什么是地理信息系统
什么是地理信息系统地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）是指通过数字化技术，对地球表面的各种地理要素进行收集、存储、管理、分析和展示的一种综合性技术系统。
GIS的起源可以追溯到20世纪60年代，随着计算机技术和遥感技术的发展，GIS得以迅速发展壮大。
地理信息系统是由硬件设备、软件系统、数据和人员组成的。
硬件设备包括计算机、显示设备、打印设备等，软件系统主要是GIS软件，数据则是地理数据和属性数据，人员则是负责使用GIS进行分析和决策的专业人员。
GIS的核心功能是数据的采集、存储、分析和展示。
数据采集可以通过现场测量、遥感技术、全球定位系统（GPS）等方式获取地理数据，这些数据包括地形地貌、行政区划、交通网络、气候、土地利用等信息。
数据存储是将采集到的各种地理数据存储到数据库中，以便后续的查询和分析。
数据分析是GIS的重点和难点，通过对地理数据进行统计分析、空间分析等，可以帮助用户发现规律、预测趋势、支持决策。
数据展示则是将分析结果以图形的形式进行展示，可以通过地图、图表、报告等形式呈现。
GIS的应用非常广泛，涉及到自然资源管理、城市规划、环境保护、交通运输、农业、地质勘查等多个领域。
例如，在自然资源管理方面，可以通过GIS对土地的利用情况进行分析，帮助对土地资源进行合理规划和保护；在城市规划中，可以利用GIS分析城市的交通拥堵情况，优化道路规划，提高交通效率；在环境保护方面，可以利用GIS监测和分析污染源的分布情况，为制定环境保护策略提供科学依据。
总之，地理信息系统是一种重要的信息技术工具，它的出现和发展为我们更好地认识和利用地理空间信息提供了有效的手段。
通过GIS 的分析与应用，我们可以更好地理解地球上的各种地理现象、规律及其相互关系，为人类社会的发展和决策提供支持和指导。
随着科技的进步与应用的不断深入，GIS在各个领域的应用前景将会更加广阔，为我们创造更美好的未来。
GIS的应用及组成
环境监测： 用于大气 污染监测、 水质监测、 土壤污染 监测等
灾害预警： 用于地震 预警、洪 涝灾害预 警、地质 灾害预警 等
商业分析： 用于市场 分析、客 户分析、 竞争对手 分析等
教育科研： 用于地理 教育、地 理研究、 地理信息 科学等
PRT TWO
计算机：用于处理和存储地理信息数据 显示器：用于显示地理信息数据和地图 打印机：用于打印地理信息数据和地图
城市规划：利用GIS进行城市空间布局、交通规划、土地利用规划等 城市设计：利用GIS进行城市景观设计、建筑设计、城市风貌设计等
城市管理：利用GIS进行城市基础设施管理、城市环境管理、城市安全管理等
城市发展：利用GIS进行城市经济发展、城市社会发展、城市文化发展等
GIS在灾害监测中的应用实时监测和预警 GIS在应急响应中的重要性快速响应和决策支持 GIS在灾害评估和恢复中的作用评估灾害损失和制定恢复计划 GIS与其他应急响应系统的集成提高响应效率和协同工作能力
MpInfo等
编程语言： Python、Jv、
C++等
开发工具： Visul
Studio、 Eclipse、 PyChrm等
网络环境：局 域网、互联网
等
空间数据的定 义：描述地理 空间位置、形 状、大小、属 性等信息的数
据
空间数据的类 型：矢量数据、 栅格数据、影
像数据等
空间数据的来 源：遥感数据、 地图数据、实 地测量数据等
土地资源管理： 利用GIS进行土 地利用规划、土 地权属管理、土 地调查等
水资源管理：利 用GIS进行水资 源监测、水资源 规划、水资源调 度等
森林资源管理： 利用GIS进行森 林资源调查、森 林资源规划、森 林资源保护等
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1992年城市化范围
2.区域生态环境治理
GIS可以将RS（遥感）与GPS（全球定位系统） 获取的数据从定量、动态和机制等方面进行综 合集成，建立具有实时、空间表达详尽等特点 的区域生态环境时空变化模型。通过对遥感图 像的分析，了解过去若干年内该区域生态环境 的变化过程，并将其与驱动因子联系起来，建 立解释生态环境当前和未来变化的经验性诊断 模型，为区域生态环境治理提供科学的依据。
第1章 GIS概述
• 一.GIS（Geographical Information System，简称GIS） 基本概念
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，是分析和处 理地理数据的通用技术。
第一章 GIS概述
• 二.GIS组成
地理信息系统的五个主要组成部分：系统 硬件，系统软件，空间数据，应用人员和 应用模型。
• 五.GIS的主要应用领域
第一章 GIS概述
第一章 GIS概述
1.资源管理
运用GIS有关软件可以输出不同土地利用 类型的分布和面积，按照不同高程带划分 的土地利用类型，不同坡度的土地利用现 状，以及不同时期的土地利用变化等，这 为资源的合理利用、开发和科学管理提供 依据。
2.灾害监测
3.环境保护
第一章 GIS概述
第一章 GIS概述
• 四.GIS基本功能
第一章 GIS概述
GIS数据采集功能:包括图形数据采集与编辑和属性 数据编辑与分析
第一章 GIS概述
数据获取
数据入库
数据编辑与处理
第一章 GIS概述
• 数据存储、组织与管理
第一章 GIS概述
第一章 GIS概述
第一章 GIS概述
第一章 GIS概述
• 硬件是指操作GIS所需的一切计算机资源。目前的 GIS软件可以在很多类型的硬件上运行，从中央计 算机服务器到桌面计算机，从单机到网络环境。 一个典型的GIS硬件系统除计算机外，还包括数字 化仪、扫描仪、绘图仪、磁带机等外部设备。
第一章 GIS概述
• 软件是指GIS运行所必须的各种程序。通常包括以 下GIS系统支撑软件、GIS系统平台软件和GIS系 统应用软件三类。其中GIS支撑软件是指GIS系统 运行所必需的各种软件环境，如操作系统、数据 库管理系统、图形处理系统等；GIS系统平台软件 包括GIS系统功能所必需的各种处理软件，一般包 括空间数据输入与转换、空间数据编辑、空间数 据管理、空间查询与空间分析、制图与输出等五 部分，称之为GIS五大子系统 ; GIS应用软件一般 是在GIS平台软件基础上，通过二次开发所形成的 具体的应用软件，一般是面向（做给）应用部门 的。
第一章 GIS概述
第一章 GIS概述
• 人是GIS中的重要构成因素。地理信息系统 从其设计、建立、运行到维护的整个生命 周期，处处都离不开人的作用。仅有系统 软硬件和数据还构不成完整的地理信息系 统，需要人进行系统组织、管理、维护和 数据更新、系统扩充完善、应用程序开发， 并灵活采用地理分析模型提取多种信息， 为研究和决策服务。
三维GIS——3D GIS
发
展
趋
势
时态GIS——TGIS
虚拟GIS——VGIS
无线通讯与GIS
地理信息系统与其他学科的关系
• 许多不同的学科，包括地理学、地图制图 学、测量学、数学、统计学、计算机科学 以及一切与处理和分析空间数据有关的学 科与技术。
地理信息系统的发展趋势
网络GIS——Web GIS
多媒体GIS——MGIS
开放式GIS——Open GIS 组件式GIS——Com GIS
GIS
第一章 GIS概述
• 四.GIS在区域生态环境研究中的应用
1.生态环境监测与生态环境演变的动态模拟
GIS 技术通过对多源、多时相遥感图像 的分析，能对过去历史过程进行近似的 再现与模拟，并对未来的生态环境演变 进行模拟和演示，对预警生态环境灾难 的发生具有非常现实的意义。
不同时相土地利用变化
1972年城市化范围
• 随堂练习必须认真，进行抽查，算入平时 成绩；
• 平时的测验态度要认真，算入平时成绩； • 课程结束时以考查的方式进行上机操作，
算入最后的成绩。 • 最终成绩=出勤+平时+最终考查（按照一定
的比例） • 注意：有问题及时和老师沟通。
课程的重要性
• 短期目标：完成本学期课程要求 • 中期目标：进行和专业相关的毕业设计 • 长期目标：就业能力，使自己真正的成为
生态景观制图
MapInfo/MapGIS 制图应用技术
课程要求
• 人，心，笔记。 • 上课时关掉所有通讯工具，或将手机调成
震动。 • 上课时不得讲话，不得低声耳语。 • 上课时不得迟到早退。 • 上课时严格考勤。 • 关键注意:没有教材，根据自己的掌握情况
记录，做笔记，或者和老师要参考教案
考核要求
课程简介
• 课程目标
–掌握最基本的GIS知识和相关的地理知识 –熟练掌握GIS软件的使用方法
• 课程重点
–GIS软件的使用技巧——包括MAPINFO、 MAPGIS（以后还要学习ARCGIS等）
• 课程难度
–体现在英语上 –涉及知识面太广
• 加油 • 努力
第一章 GIS概述
• GIS概念 • GIS主要应用领域 • GIS发展趋势
第一章 GIS概述
• 三.常用GIS软件
国外：ArcView, ARC/INFO, ArcGIS ； GENAMAP；
国内：MAPGIS，Geostar，CITYSTAR
第一章 GIS概述
第一章 GIS概述
Intergraph产品
第一章 GIS概述
第一章 GIS概述
第一章 GIS概述
第一章 GIS概述
制定出该区域的生态环境规划策略。
区域生态环境元素背景图
5.生物多样性研究
✓植被类型调查 ✓野生珍稀动物的调查研究 ✓生物多样性分析与评价
6.水土保持
✓水土流失普查 ✓水土流失数据更新 ✓水土流失动态分析 ✓水土流失预测预报
• 总结
GIS地理信息系统经过近三十多年的发展， 在诸多行业当中已经到达了一个相当重要 的地位，特别是在生态环境研究方面的应 用，更是大大提高了在生态环境监测、保 护与治理研究、生态环境分析评价、环境 规划决策以及环境管理等方面的效率，为 生态环境研究提供了功能强大的辅助工具 和操作平台，开拓出更加广阔的发展空间。
环境信息管理专业的人才，立足社会。
课程简介
➢本课为“环境信息管理专业”的主干专业 课。
➢课时分配：108学时；理论+实践
➢模块化设计：整个专业能力是按照模块来 设计的。这门课属于“环境地理信息系统 能力模块”。课内部也分成若干模块，各 个模块都对应独立的能力单元，每个能力 都可以胜任一个GIS工作岗位。这是在研究 了企业生产线的运行情况设计的。
课程简介
➢ 教、学、做一体化设计
–Step1:老师讲基础理论、示范基本操作
–Step2:同学模仿基本操作——验证性实践
–Step3:项目式课程设计，课程一开始就要求同 学们选一个项目，按照软件工业的标准来做 课程设计。
–Step4:毕业设计：强烈建议同学的毕业设计选 择GIS方面的题目，把课程设计完善为商业软 件级的毕业设计。本课帮同学们建立设计GIS 应用软件的基础。
地下水脆弱性评价
3.生态环境评价
生态环境的评价、管理是建立在生态环境监测数 据的基础上的。在生态环境数据采样时，首先获取 需采样的生态环境指标的定性信息，然后制定出合 理的采样方案和重点采样区。采样完成后将预处理 的信息输入到GIS中，得到有关生态环境因子的分 布图，然后利用GIS进行全区域生态环境的综合评 价，再将评价指标输入到生态环境管理规划模型中，
第一章 GIS概述
• 地理空间数据是指以地球表面空间位置为 参照的自然、社会和人文景观数据，可以 是图形、图像、文字、表格和数字等，由 系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键 盘、磁带机或其他通讯系统输入GIS，是系 统程序作用的对第象一章，G是ISG概I述S所表达的现实世 界经过模型抽象的实质性内容。不同用途 的GIS其地理空间数据的种类、精度都是不 同的
第一章 GIS概述
第一章 GIቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ概述
• 这里的方法主要是指空间信息的综合分析 方法，即常说的应用模型。它是在对专业 领域的具体对象与过程进行大量研究的基 础上总结出的规律的表示。GIS应用就是利 用这些模型对大量空间数据进行分析综合 来解决实际问题的。如基于GIS的矿产资源 评价模型、灾害评价模型等。