地理信息系统网络与数据共享
地理信息系统知识：GIS在GIS数据管理中的应用
地理信息系统知识：GIS在GIS数据管理中的应用地理信息系统（GIS）是一种能够收集、管理、处理和分析大量地理数据的技术。
这些数据包括位置、地形、资源、人口、环境等信息。
GIS数据管理是GIS技术中的一个重要环节，是使用GIS技术进行地理分析和空间决策的基础。
本文将从以下几个方面介绍GIS在GIS数据管理中的应用。
一、GIS数据管理的定义GIS数据管理是指以适当的方式收集、存储、处理、更新、查询、分析地图图形、地图属性信息和空间数据的过程。
包括数据来源的选择，数据的清理和转换，数据的存储、查询和管理等一系列工作。
二、GIS数据管理的目的GIS数据管理的目的是为了确保数据具有准确性，一致性，相容性和完整性，以便于数据能够被成功的应用于各种GIS应用中，如地图绘制、空间数据分析、决策支持等。
三、GIS数据管理的应用（一）数据采集数据采集是GIS数据管理的第一阶段。
在这个阶段中，主要是收集地理数据。
数据采集可以通过采用数据采集软件，如ArcPad、MapInfo、等，或者在现场采用GPS等硬件设备进行采集，完成数据收集。
数据采集完成后，需要对采集到的数据进行分类和整理，以便于数据更好地被管理。
（二）数据清理与转换由于不同数据的来源和采集方式不同，数据之间存在很大差异，如数据格式不同、坐标系不同、矢量数据和栅格数据间的转换等。
因此，在GIS数据管理过程中，需要对数据进行清理和转换以达到规范统一的要求。
在这个阶段中，需要使用专业的数据清理和格式转换软件。
如：Safe Software公司的FME（Feature Manipulation Engine），可以对不同数据类型进行转换，如图形数据、栅格数据、地图数据等。
（三）数据存储数据存储是GIS数据管理的重点阶段。
在数据存储阶段中，需要选择合适的数据库管理系统（DBMS）进行数据存储。
常用的DBMS有Oracle Spatial，Microsoft SQL Server，PostgreSQL等。
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
一、名词解释信息:信息是现实世界在人们头脑中的反映。
它以文字、数据、符号、声音、图象等形式记录下来，进行传递和处理,为人们的生产，建设，管理等提供依据。
具有客观性、传输性、适用性、共享性。
数据：指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、\符号、声音、图象等符号。
地理信息：指与研究对象的空间地理分布有关的信息。
它表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征，相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。
系统：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成，能完成特定功能的有机整体。
信息系统：能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统。
具有采集、管理、分析和表达数据的能力。
分事务处理系统、管理信息系统；决策支持系统：；人工智能、专家系统。
地理信息系统：是在计算机软硬件支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题为主要任务的计算机系统。
是一种获取、存储、检索、操作、分析和显示地球空间数据的计算机系统。
地理实体：指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具有概括性，复杂性，相对性的概念。
空间数据：指用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据，可以用来描述来自现实世界的目标，具有定位、定性、时间和空间关系等特征。
空间数据结构：适合于计算机系统存储、管理和处理的地学图形的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。
空间数据模型：描述了数据的基本结构及其相互之间的关系和在数据上的各种操作，是数据库系统关于数据内容和数据间联系的逻辑形式的表示。
数据字典用于描述数据库的整体结构、数据内容和定义等。
是一个数据的标准规范，它可使数据库的开发者依此来实施数据库的建立、维护和更新。
地图数字化：指把传统的纸质或其他材料上的地图（模拟信号）转换为计算机可识别的图形数据（数据信号）的过程，以便进一步在计算机中进行存储、分析和输出。
地理信息系统
1 地理信息系统：由计算机硬件软件和不同方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集管理处理分析建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
2 WEBGIS：（网络地理信息系统）指基于Internet平台，客户端应用软件采用网络协议，运用在Internet上的地理信息系统。
一般由多主机，多数据库和多个客户端以分布式连接在Internet上而组成，包括以下四个部分：WEB-GIS浏览器（browser），WEB-GIS服务器，WEB-GIS编辑器（Editor）,WEB-GIS信息代理(imformation agent)。
3 拓扑关系：地理图形要素之间的各种关联、邻接以及包含等空间关系的总和就是拓扑关系。
图形保持连续状态下变形但是图形关系不变的性质4 矢量数据结构：基于矢量模型的数据结构，采用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合来描述地理空间的实体的一种数据组织方式5 栅格数据结构：基于栅格模型的数据结构，指将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示空间实体的一种数据组织形式。
6 数据模型：对客观事物及其联系的逻辑组织描述。
数据模型（Data Model）是数据特征的抽象，是数据库管理的教学形式框架。
数据库系统中用以提供信息表示和操作手段的形式构架。
数据模型包括数据库数据的结构部分、数据库数据的操作部分和数据库数据的约束条件。
7 关系数据模型：一种数学化模型，它把数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表中的元素这种表称为关系，关系的集合构成关系模型8 面向对象数据模型9地理实体、空间实体：地理实体是地理数据库中的实体，是指在现实世界中再也不能划分为同类现象的现象。
空间实体是指现实世界中地理实体的最小抽象单位,主要包括点、线和面三种类型10地理编码: 是为识别点、线、面的位置和属性而设置的编码，它将全部实体按照预先拟定的分类系统，选择最适宜的量化方法，按实体的属性特征和几何坐标的数据结构记录在计算机的存储设备上。
地理信息系统(GIS)发展现状及展望
地理信息系统（GIS）发展现状及展望地理信息系统（GIS）是指利用计算机硬件和软件技术来收集、存储、管理、分析、显示和传输地理空间数据的一种系统。
GIS系统能够帮助人们更好地理解和管理地理空间信息，对于城市规划、自然资源管理、环境保护、农业生产、应急救援等领域都具有重要意义。
随着科技的不断进步和应用范围的不断拓展，GIS系统在各行各业都得到了广泛的应用，同时也在不断发展与创新。
本文将从GIS发展现状和未来展望两个方面进行探讨。
一、GIS发展现状1. 技术水平不断提高随着计算机技术和软件技术的不断发展，GIS的技术水平也在不断提高。
目前，GIS系统已经实现了从二维到三维的空间数据表示，实现了对遥感影像、地理数据的自动化处理和分析，实现了对地理数据的实时监控和动态更新。
这些技术的不断提高，使GIS系统在数据处理和分析的效率、精度和能力方面都得到了极大的提升。
2. 应用范围不断扩大GIS系统的应用范围也在不断扩大。
除了传统的城市规划、自然资源管理和环境保护领域，GIS系统现在还被广泛应用于物流运输、市场分析、农业生产、气象预测、城市管理等多个领域。
在全球范围内，GIS系统也被越来越多的国家和地区所采用，用于国土测绘、国土规划、国土安全等国家重大项目的实施。
3. 数据共享和开放在GIS系统的发展过程中，数据共享和开放的趋势也日益明显。
越来越多的地理空间数据和地理信息资源得到了数字化和电子化，并通过各种网络平台进行了共享和开放。
这种趋势不仅方便了用户获取和使用地理空间信息，也促进了地理信息资源的整合和利用，推动了GIS系统的发展和应用。
1. 人工智能与GIS的融合未来，人工智能技术将会与GIS系统相结合，实现空间大数据的深度挖掘和分析。
通过人工智能技术，GIS系统将能够更准确地识别和分析地理空间数据，为城市规划、交通管理、自然灾害预警、环境保护等提供更有效的决策支持。
2. 虚拟现实技术与GIS的整合随着虚拟现实技术的不断进步，GIS系统也将会与虚拟现实技术进行整合。
测绘技术中的地理信息系统的数据获取与处理
测绘技术中的地理信息系统的数据获取与处理地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用来获取、存储、处理、分析、展示和管理地理信息的技术系统。
它综合了测绘、地理、遥感、计算机和信息科学等多个学科的知识和技术，广泛应用于地理空间数据的获取与处理。
一、地理信息数据的获取在测绘技术中，地理信息系统的数据获取是至关重要的一环。
常见的数据获取方法包括现场测量、卫星遥感和地理信息数据交换等。
现场测量是指通过实地勘察、测量仪器和设备等手段，采集地理信息数据。
例如，测绘工程师可以使用全站仪、GPS定位仪等设备对地面上的点进行测量，获取其坐标和高程等信息。
这些数据通过数字化处理，可以构建出真实的三维地理模型。
卫星遥感是指通过卫星对地球表面进行观测和记录，获取地理信息数据。
卫星遥感技术可以获得大范围、连续的地表覆盖信息，如地貌、土地利用、植被分布等。
遥感数据不仅能提供大范围的地理信息，还能监测环境变化、预测自然灾害等。
卫星遥感数据的获取通常需要专业的遥感仪器和数据处理软件。
地理信息数据交换是指通过互联网等方式，将地理信息数据从一个系统传输到另一个系统。
在地理信息系统中，不同数据源的数据可以通过标准化的格式进行交换，从而实现不同地理信息系统之间的数据共享和集成。
数据交换的方式包括文件传输、数据库共享和Web服务等。
通过数据交换，各地理信息系统可以获取到多源、多种类的地理数据，为地理信息分析和应用提供了基础。
二、地理信息数据的处理地理信息系统的数据处理是保证数据质量和实现空间分析的重要环节。
常见的数据处理方法包括数据预处理、数据清洗、数据转换和空间分析等。
数据预处理是指对原始数据进行去噪、去重、畸变校正等预处理操作，以保证数据的准确性和一致性。
例如，通过插值算法对地理信息数据进行填充或补充，使得数据具有连续性和完整性。
数据清洗是指对数据中的错误、缺失、冗余等问题进行识别和修正的过程。
地理信息系统概论(2012)
地理信息系统概论（2012）地理信息系统（GIS）是一种集成了地理学、计算机科学、遥感技术和统计学等多学科技术的综合性系统。
它主要用于采集、存储、管理、分析和展示与地理空间位置相关的数据。
自20世纪60年代诞生以来，GIS技术不断发展，如今已成为我国国民经济和社会发展的重要支撑。
一、地理信息系统的基本概念1. 地理信息：地理信息是指与地球表面位置相关的自然、人文现象的信息。
它包括地形、地貌、气候、水文、土壤、植被、人口、交通、建筑等各种类型的数据。
2. 空间数据：空间数据是描述地理现象位置、形状、大小及其分布特征的数据。
它包括矢量数据和栅格数据两种类型。
3. 属性数据：属性数据是与空间数据相对应的，用于描述地理现象特征的文字、数字和符号等信息。
4. 空间分析：空间分析是地理信息系统的核心功能，通过对空间数据进行处理和分析，揭示地理现象的分布规律、时空变化和相互关系。
二、地理信息系统的组成1. 空间数据采集与输入：空间数据采集是GIS的基础，主要包括野外调查、地图数字化、遥感影像处理等方法。
2. 数据存储与管理：GIS数据存储与管理采用数据库技术，实现对空间数据和属性数据的统一管理。
3. 数据处理与分析：数据处理与分析是GIS的核心，包括空间查询、叠加分析、缓冲区分析、网络分析等功能。
4. 地图制作与输出：地图制作是GIS的重要应用，通过地图展示地理信息的空间分布特征。
5. 软件与硬件平台：GIS软件是系统的运行环境，硬件平台包括计算机、服务器、网络设备等。
三、地理信息系统的应用领域1. 国土资源管理：GIS在国土资源调查、评价、规划等方面具有广泛应用，有助于提高国土资源利用效率。
2. 城市规划与管理：GIS为城市规划、建设、管理提供空间数据支持，实现城市可持续发展。
3. 环境保护：GIS在环境监测、污染源分析、生态保护等方面发挥重要作用。
4. 交通规划与管理：GIS为交通规划、道路设计、交通管理提供技术支持。
《地理信息系统》课件
20世纪70年代，GIS开始广泛应用于资源调查和环境 监测等领域。
成熟阶段
20世纪80年代至今，GIS技术不断成熟，应用领域不 断扩大，成为多学科交叉的重要领域。
02
GIS的组成与功能
GIS的硬件设备
计算机主机
用于处理GIS数据和执行GIS应用程序。
输入设备
如鼠标、键盘、触摸屏等，用于输入数据和 指令。
显示器
显示GIS地图和相关信息给用户。
输出设备
如打印机、绘图仪等，用于输出地图和报告 。
GIS的软件系统
GIS软件
用于创建、编辑、分析和显示地理信息。
数据库软件
用于存储、管理和查询地理数据。
办公软件
用于编辑和展示GIS相关的文档和报告。
编程软件
用于开发GIS应用程序和插件。
GIS的数据
地图数据
包括地形图、交通图、水系图等基础 地图数据。
原型化
快速构建GIS的原型，通过迭代方式完善系 统功能。
模块化
将GIS划分为多个模块，独立进行设计和开 发。
敏捷开发
采用敏捷开发方法，快速响应需求变化，提 高开发效率。
GIS的开发流程与工具
1 2
开发流程
需求分析、设计、编码、测试、部署、维护
需求分析
深入了解用户需求，明确系统的功能和性能要求 。
3
可扩展性
确保系统能够适应未来需求的变化和发展。
GIS的设计原则与方法
易用性
提供直观的用户界面和操作 方式，降低用户的学习成本 。
数据安全性
采取有效的数据加密和备份 措施，确保数据的安全与完 整性。
设计方法
面向对象、原型化、模块化 、敏捷开发
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OpenGIS 规 范 是 由 开 放 地 理 信 息 系 统 协 会 （OpenGIS Consortium，简称OGC），OGC由 商业部门、政府机构、用户以及数据提供商组 成。
OGC的任务
（1） 无障碍地访问地理信息资源； （2） 无障碍地访问地理信息处理资源； （3） 把先进的信息技术结合到地理信息科学中； （4） 通过技术协作，支持国家或全球空间数据基础设施的建立； （5） 进行地理数据、地理信息处理功能的市场开发。 OpenGIS项目开始于1993年，OGC于1994年8月便宜宣告成立，以
作为一个专门发展该规范的机构。 OGC用“OpenGIS”作为其产品的商标，100多个机构的代表组成。
GOC属于免税机构。
开放地理数据模型（OGM）
OpenGIS规范的开放地理数据模型（OGM）包 含一个众所周知的类型和结构集合，这些类型 和结构被确定为接口的方式。
OGM提供了一种描述几何特征和属性的唯一可 行的统一的方法，该方法是实现不同系统间通 信接口的关键。
地理信息系统互操作及
OpenGIS规范
GIS互操作的定义：
“互操作地理信息处理”（Interoperable geoprocessing）：
（1）自由地交换有关地球的信息，即所有关于Байду номын сангаас表上的、空中的、 地球表面以下的对象和现象的信息；
（2）通过网络协作运行能够操作这些信息的软件。概括为自由交 换地理空间信息以及协作运行地理空间信息处理的软件。
GIS系统间的互操作可以概括为
4种情况：
（1） 相同领域采用相同的GIS软件，但是对地理信息的数据
定义用不同句法，不同的分类等级，包括不同的数据项及其编码。 可以通过制定行业内的标准加以解决。
（2） 相同领域采用不同的GIS软件。采用的不同的空间数据结 构，需要制定空间数据转换标准。
（3） 不同领域采用相同的GIS软件。通过建立基础空间信息框 架，对各领域共用的基础信息的给予永久标识代码，在此基础上 建立各专业领域信息，在集成中语义上的互操作。
OGC是根据以下需要建立的
（1） 用户需要把不同存储环境中的地理信息集成
在一起，然而它们的格式和数据结构的不兼容性阻碍 了互操作的发展。 （2） 大型机构需要在不改变其数据模式的情况下， 改善访问私有和公有地理数据源方式。 （3） 销售商和代理机构需要一种统一的标准化方法， 以规范信息获取系统中的地理处理需求。 （4） 产业部门希望将地理数据和地理处理资源纳入 国家和企业信息基础设施之中，以便它们能够和其他 网络数据和处理资源一样很容易地被使用。 （5） 用户希望在集成其他新的地理处理功能和地理 数据资源时，能够保护其原有数据和地理处理系统。
所谓互操作，就是指异构环境下两个或两个以上的实 体，尽管它们实现的语言、执行的环境和基于的模型 不同，但它们可以相互通信和协作，以完成某一特定 任务。这些实体包括应用程序、对象、系统运行环境 等。
地理信息的认知表示
空间区域框架只有一个，但其上的各种 自然、社会、经济和人类思维信息是无 穷的。思维模式是无穷的，建模方式也 是无穷的。
OGC的技术开发过程
最早的非常有效的接口是不同GIS系统间基本的“简单 对象”模式的接口系统，请求一旦被批准，该成员拥 有的技术规范便成为标准，与此同时，OGC的一致性 测试项目将为该产品发放“OpenGIS标准标签”，以 确保该软件与其他拥有该标签的软件可以共享，上述 工作被称为“核心技术”。
OpenGIS Simple Features
Specification For SQL/ODBC
OpenGIS Simple Features Specification For SQL/ODBC（Revision 1.0）发布于 1998年3月13日。规程在OpenGIS抽象 规 范 的OGM基础上 ， 设 计 了 一 套 标 准 SQL体系，通过调用ODBC API以支持对 简单地物空间几何特征集的存贮，获取， 查询和更新。
地理信息系统信息共享
程承旗 北京大学遥感所
网络GIS技术构成
计算机网络技术 数据共享技术 Web-GIS技术
空间信息共享的原因及重要性
为什么说空间信息共享有意义，最简单 的原因就是：我们共有一个地球。
空间信息共享主要涉及空间信息的获取、 空间信息框架、空间信息的集成、融合 以及互操作等。
开放式地理数据模型(如图示)，是“通用的”地理数据 模型，支持互操作接口定义。它提供了一个公共空间 语言，是一个数学地、概念地以数字化形式表现地物 和地球现象的公共的手段。OpenGIS规范的混合语， 是建立在公共地理数据类型词典的基础上的，依照所 有编程语言中的基础数据类型来定义。如果没有公共 类型的词典，我们将无法解决互操作问题。在OGC中， “开放式地理数据模型”指的是这个公共地理数据类 型的词典。
GIS互操作的实现
构件技术用于实现互操作，用新的互操作构件代替部 分传统的GIS。新的构件能逐渐替代旧的孤立的系统， 并改进新的客户端、新的服务体系结构和新的服务器 功能。经过一步一步统一的过程，OpenGIS规范将被 实现。
1997年GIS/LIS展览会（美国）上首次展出了基于OpenGIS规范的产品， 这 个 示 范 产 品 能 在 Inetrnet/Intranet 环 境 下 ， 实 现 来 自 BENTLEY 、 ESRI （美国环境系统研究所）、INTEGRAPH、ORACLE等不同地学处理系统 之间数据获取的互操作。
（4） 不同的领域要用不同的GIS软件，需要数据转换和语义上 的转换。
目前，OGC协会正在制定OpenGIS规范，以实现不同的GIS软件间的互操 作。如果成功，则以上的第二种和第四种情况中的互操作问题将部分地 得到解决，但仍然存在学科数据标准、共享的空间信息框架和语义上的 互操作等问题。
OpenGIS规范