地理信息系统

张俊峰

目录

  • 1 第1章 绪论
    • 1.1 GIS的基本概念
    • 1.2 GIS的组成与功能
    • 1.3 GIS的研究内容
    • 1.4 GIS与相关学科的关系
    • 1.5 GIS的应用领域
    • 1.6 常用的GIS软件
    • 1.7 实验01
  • 2 第2章 空间数据基础
    • 2.1 地理空间
    • 2.2 空间数据模型
    • 2.3 空间数据组织与编码
    • 2.4 空间数据质量
    • 2.5 空间数据的元数据
    • 2.6 实验02-07
  • 3 第3章 空间数据的输入与处理
    • 3.1 空间数据的输入
    • 3.2 空间数据的编辑
    • 3.3 空间数据的处理
    • 3.4 空间数据的压缩与编码
    • 3.5 空间数据库
    • 3.6 空间查询
    • 3.7 实验08-15
  • 4 第4章 空间分析
    • 4.1 空间分析概述
    • 4.2 矢量数据的分析方法
      • 4.2.1 统计分析
      • 4.2.2 量算分析
      • 4.2.3 邻近性分析
      • 4.2.4 叠加分析
      • 4.2.5 空间网络分析
    • 4.3 栅格数据的分析方法
      • 4.3.1 数据的分析环境
      • 4.3.2 栅格数据的重采样
      • 4.3.3 聚合与聚类分析
      • 4.3.4 叠加分析
      • 4.3.5 简单表面分析
      • 4.3.6 统计分析
      • 4.3.7 距离量测
    • 4.4 DTM与三维分析
      • 4.4.1 创建表面
      • 4.4.2 表面分析
      • 4.4.3 三维分析
    • 4.5 空间分析建模
    • 4.6 实验16-25
  • 5 第5章 空间数据的可视化与输出
    • 5.1 空间数据的可视化
    • 5.2 地理信息系统与地图制图
    • 5.3 电子地图
    • 5.4 地理信息系统产品的输出
    • 5.5 实验26-27
  • 6 第6章 地理信息系统的开发与应用
    • 6.1 地理信息系统的开发
    • 6.2 地理信息系统的应用
    • 6.3 实验28-30
  • 7 第7章 地理信息系统的发展
    • 7.1 GIS的发展历程
    • 7.2 GIS的发展动力
    • 7.3 GIS的未来
GIS的基本概念

1.1.1 数据与信息

数据(Data):对某一目标进行定性、定量地表达、记录或描述时所取得的原始资料。

数据的存在形式:数字、文字、符号、图形、图像、音频、视频等。

信息Information):从数据中提取出来的,能够反映目标对象的数量、质量、结构、相互关系等特征的消息。

信息与数据关系:

   数据是信息的表达,或称载体;信息则是一种加工后的数据,是数据的内涵,即对数据进行解释后产生的含义

   只有当数据与对象发生联系,或者将人的知识作用到数据上时才可以获得信息。例如,将万分之一(数据)与地图比例尺(对象)相联系时,可以得到这样的信息:图上1厘米相当于实际距离100。表1.1列出了部分数据及其所反映的信息。

数据可用不同的形式表示,而信息不会因数据形式的不同而改变。例如,某一河流水位上涨就是一个信息,它不会因为这个信息的表达形式是数字、文字或图表而改变。

信息的特征:

1)客观性:任何信息都是与客观事物或现象紧密相关的;

2)实用性:信息往往具有一定的价值,它可以作为决策的依据;

3)传输性:信息可以在系统内部或各系统之间以一定形式或格式进行流转和交换;

4)共享性:信息的可以为多个用户共享,而它本身并无损失;

5)不灭性:信息产生后,其载体可以变换,但信息本身不会消灭;

6)时效性:信息的价值随时间的变化而变化,一般时间越久,信息的价值越小;

7)价值的相对性:同一信息对不同的人(单位、国家等)具有不同的价值;

8)载体的依附性:信息必须依赖一定的载体才能体现出来;

9)可伪性:信息可以是虚假的。虚假信息可以让对方作出错误的决策。


1.1.2  地理数据与地理信息

1. 地理数据与地理信息

地理数据(Geographical Data)是指用来表示地理实体或现象的位置、形状、大小及其分布等诸多方面特征的数据。

地理信息(Geographical Information)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

2. 地理数据的组成

1)空间位置

2)属性

3)时间

3. 地理信息的特征

地理信息除了具有信息的一般特征外,还具有其独特之处:

1)空间性

2)数据量大

3)时序性强

4)多维性

1.1.3 信息系统

系统是由具有特定功能、相互有机联系的多要素构成的整体,要素间通过信息流联系。

信息系统(Information System)是指由硬件、软件、数据、用户四大要素构成的,具有数据采集、管理、分析和表达能力的系统。

信息系统可以分为两大类型:

   事务处理系统:强调对数据的记录和操作

   决策支持系统:提供决策支持,强调对问题的解答

1.1.4  地理信息系统

地理信息系统:在计算机硬件、软件系统支持下,对空间数据进行采集、操作、储存与管理、分析、输出的技术系统。简而言之,地理信息系统是综合处理和分析空间数据的一种技术系统。

对于GIS,通常有以下三种不同的理解:

1GIS(GeographicalInformation System)从系统的角度看,地理信息系统是以空间数据库(Spatial Database)为基础,采用地理模型分析方法,适时提供多种空间的和动态的信息,为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。

2GIS(GeographicalInformation Sciences):从学科的角度看,地理信息系统已经超越了技术与工具的范畴而成为一门科学。它是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科,属于空间信息科学,跨越地理学、计算机科学、数学等学科。

3GIS(GeographicalInformation Services):从应用的角度,地理信息系统也被认为是一种服务。它包括的范围很广,涉及所有基于位置的各种服务。从最简单的为用户获取和处理数据,到较为复杂的空间分析和应用系统开发,从常规的测绘与制图、资源管理领域,到商业、城市管理等领域,只要与位置有关,均可成为地理信息系统的服务对象。

1.1.5 地球信息科学

1. 地球信息科学的内涵

地球信息科学(Geo-information Sciences)是基于信息科学和地球系统科学,集成了地理信息系统、遥感、全球定位系统、数字通讯网络、计算机制图与电子制图、虚拟技术和多媒体技术等于一体的新兴交叉学t科

2. 地球信息科学的研究内容

地球信息科学的研究包括了其理论基础研究和应用技术研究两方面。前者包括信息场、信息流、空间结构、承载力等方面的内容,后者包括地球信息获取、集成、应用等技术

 3. 地球信息科学在地学中的应用

资源清查与管理、经济与社会可持续发展的规划决策与管理、城市规划与现代化管理、农业规划决策与生产管理、灾害预测与灾情评估、环境污染与生态变化监测、全球变化监测与研究等诸多领域。


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