地理信息系统导论 第一讲 GIS概述

主要内容 走进GIS世界 什么是GIS？ GIS能干什么？ GIS应用 MapInfoGIS的基本操作

1.走进GIS世界

从地图到GIS 对现实世界的认识 1000年认识地球的轮廓 300年对30％的大陆探险和测量 50年用传统的航空摄影技术测绘了陆地70％的面积 －卫星遥感等新技术的应用增加了我们观测世界、认识世界的速度、深度、广度

地图－表达和研究现实世界的传统工具 地图－悠久的使用历史 关于自然和人文景观的符号表达 地图符号建立客观世界的空间模型 地图记载了沧海桑田、世界变迁 地图是认识世界，解释世界的语言 地图－悠久的使用历史

地图中浓缩的 上海历史变迁

800年前的地图

500年前的地图 300年前的地图

地图模式 地理现象和事物的空间表达：点、线、面 空间尺度： 坐标 长度 面积 体积… 空间关系（邻近、包含、相交、距离等）

我们对地图使用的经验？ 查找一个地方？指导旅行线路？探险寻宝？ 指挥抢险？ 管理？ 布局网点？ 分析？ …

经典的例子：Snow‘s Cholera Maps（1853年） http://www.msu.edu/~ashton/classes/466/lectures/lect1/Snow.html

观点 地图是客观世界的符号表示 地图是客观世界的抽象模型 －地图是研究分析客观世界的工具

但是：这个世界变化快 制图过程复杂：简化、分类、综合，信息损失 地图制作周期长 地图修改困难 地图时效差

计算机出现－ “第三元素”－物质、能量、信息 信息社会－Bit世界 世界由0和1构成

地理信息系统（GIS）出现： 用计算机管理地球： 计算机实现现实世界表达、管理、和分析 1960年代Tomlinson：把地图变为数字化，第一个GIS在加拿大诞生 计算机实现现实世界表达、管理、和分析

GIS与地图 地图是GIS的原型 GIS以计算机技术为基础 GIS中地理要素和描述它的属性相联系 地理要素与属性间的联系是动态的

2.什么是GIS？

地理信息系统（GIS）是： 能够采集、存储、分析、和显示地理参考信息的计算机系统。 －地理参考信息：数据与空间位置密切相关联 －功能定义：告诉我们GIS能干什么

分析：G.I.S的排列组合 GIS=GI+S 空间位置：（x,y,z）or (Topo) 时间过程：（t） 各种属性： a（x,y,z,t） 地理信息系统 地理 信息 系统 数据存储、管理、处理、分析、显示与分发

GIS=G+IS

数据和使用GIS的人员也经常作为系统的一部分 没有”人”会如何？ －GIS构成的“五元素” 人员 GIS 软件 硬件 模型 数据

GIS&T S－科学 T－技术 深入的理解 地理信息系统是关于空间信息的理论和方法的科学-重地理信息理论和方法的研究 地理信息系统是技术:表现为软件的形式,工具性.应用领域广泛 GIS&T S－科学 T－技术

相关的概念 数据、空间数据、属性数据 空间信息：空间数据与属性数据的结合,即数据与对象的结合 数据：是关于客观或抽象的事物或现象的定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像等形式。具有的特点： 格式依赖计算机系统，可以转换形式，是荷载信息的物理符号，本身并无意义。 任何形式的数据在计算机内最终为 0，1 空间数据：记录空间实体位置，拓扑关系，和几何特征的数据。是关于地理实体和现象的几何特征和位置关系的描述 属性数据：描述地理实体或现象性质的数据。 空间信息：空间数据与属性数据的结合,即数据与对象的结合

GIS与CAD都是图形系统 应用领域不同：后者以工程设计为主，前者应用于所有设计空间数据应用的领域 目的不同：后者以准确表达形状和位置关系为主，前者重分析和决策应用 技术实现不同：后者只需几何形状，前者需要几何特征和属性特征共同描述。 GIS具有CAD所没有的空间分析功能

GIS与数据库 GIS是空间数据库 传统意义上：数据库缺少空间性，一般与GIS属性数据相对应 都可使用SQL，但不能对数据库实施空间查询分析

3. GIS能做什么？ 如何工作

组织来源不同的数据进行分析 GIS的强大能力表现：在空间环境下对不同来源的信息的关联实施空间关系的分析。 空间位置的重要性：我们关于世界的绝大多大多数信息都与位置有着丰富的联系。 －GIS俗语：80%的数据与空间相关 － 把信息与地球上的点关联起来吧 ！

道路 水系 等高线 DEM

扫描地图 正射影像 人口普查 Landsat7卫星图像 水文数据报告

数据集成分析

GIS基本功能： 数据的获取（Data Acquisition） 数据的处理（ data Processing） 数据的存储及关联（Storage and Retrieval） 数据的查询与分析（query and Analysis） 图形的显示与交互（Display and Interaction）。

数据采集：GIS中使用的地图信息需转化为数字形式－即计算机能够认识的形式。 数据采集的方法与技术 手扶跟踪数字化仪； 自动化扫描输入； 屏幕 数字化； 遥感数据集成。 －扫描数据的自动化编辑与处理仍是地理信息系统数据获取研究的主要技术关键。

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数据处理 数据格式化、转换、概括。 数据的格式化：不同数据结构的数据间变换，耗时、易错、需要大量计算量的工作 数据转换：数据格式转化、数据比例尺的变化等。 数据格式的转换：矢量到栅格的转换 数据比例尺的变换：缩放、平移、旋转等方面，其中最为重要的是投影变换；

建立地理信息系统数据库的关键步骤：如何进行空间数据和属性数据的组织。 数据存储与组织 建立地理信息系统数据库的关键步骤：如何进行空间数据和属性数据的组织。 －GIS数据模型 存储方式：目前大多数系统都是将二者分开存储，通过公共项（一般定义为地物标识码）来连接。 空间数据：图层文件 属性数据：关系数据库 缺点：数据的定义与数据操作相分离，无法有效记录地物在时间域上的变化属性

空间查询GIS最基本的分析功能：SQL，空间工具 空间查询与分析－地理对象具有可计算性 空间查询GIS最基本的分析功能：SQL，空间工具 空间分析：GIS的核心功能，区别于其它的计算机系统。 缓冲区 叠加分析 网络分析 实体对象的运算…… 模型集成分析：在GIS环境中的功能扩展，实现领域决策支持的关键。

图形与交互显示：可视化 地理数据表现的工具： 屏幕显示； 报告、表格、地图等硬拷贝图件 地理信息系统的地图输出功能

地理信息系统的类型 专题地理信息系统 区域信息系统 地理信息系统工具或地理信息系统外壳

4.GIS应用

需求是GIS发展的动力 GIS是管理世界的平台

GIS能解决的问题 定位(Location)：对象在何处？ 条件(Condition)：哪些地方符合……特定的条件？ 趋势(Trends)：从何时起发生了哪些变化？ 模式(Patterns)：对象的分布存在何种空间模式？ 模拟(Modeling)：如果……将如何？

领域广泛 政府决策 城市规划、智能交通 精准农业 企业与市场管理 预警与风险 安全保卫 教育。。。。

气象灾害预警

环境部门

客户关系与市场域 NYC ZIP Codes by customer count

流域分析

城市规划决策

人口分析

犯罪分析 3D 表达的对出租车的犯罪分析

精准农业

社会服务

科学计算可视化与虚拟现实

美国城市

GIS与工程管理

GIS与中学地理教育 素质教育 愉快教育 ……

More and more ……

6. MapInfoGIS基本操作