01.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
空间信息系统
01 历史发展
03 实现方法 05 GIS
目录
02 产品分类 04 建模系统 06 开源软件
07 开发工具
09 普适品牌 011 社会应用
目录
08 发展空间 010 语义学 012 专业设置
地理信息系统（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有时又称为“地 学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地 球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
GIS之父：罗杰·汤姆林森60年代早期，在核武器研究的推动下，计算机硬件的发展导致通用计算机“绘图” 的应用。
1967年，世界上第一个真正投入应用的地理信息系统由联邦林业和农村发展部在加拿大安大略省的渥太华研 发。罗杰·汤姆林森博士开发的这个系统被称为加拿大地理信息系统（CGIS ），用于存储，分析和利用加拿大 土地统计局（ CLI，使用的1:50,000比例尺，利用关于土壤、农业、休闲，野生动物、水禽、林业和土地利用的 地理信息，以确定加拿大农村的土地能力。）收集的数据，并增设了等级分类因素来进行分析。
20世纪初期将图片分成层的“照片石印术”得以发展。它允许地图被分成各图层，例如一个层表示植被和另 一层表示水。这技术特别用于印刷轮廓-绘制，这是一个劳力集中的任务，但他们有一个单独的图层意味着他们可 以不被其他图层上的工作混淆。这项工作最初是玻璃板上绘制，后来，塑料薄膜被引入，具有更轻，使用较少的 存储空间，柔韧等等的优势。当所有的图层完成，再由一个巨型处理摄像机结合成一个图像。彩色印刷引进后， 层的概念也被用于创建每种颜色单独的印版。尽管后来层的使用成为当代地理信息系统的主要典型特征之一，刚 才所描述的摄影过程本身并不被认为是一个地理信息系统 -因为这个地图只有图像而没有附加的属性数据库。
地理信息科学原理与方法
地理信息科学原理与方法主要包括以下几个方面：
地理信息系统（GIS）原理：地理信息系统是一种集计算机科学、地理学和测量学等学科知识于一体的技术，能够处理、存储、分析和显示地理信息数据。
它包括硬件、软件、数据等多个部分，其基本原理是地理空间数据的数字化处理和管理。
遥感技术原理：遥感技术是通过人造地球卫星等平台，利用传感器技术获取地球表面各类信息数据的手段和方法。
其原理是利用不同地物对电磁波的辐射、反射和散射特性，实现对地球表面各类地物的感知和提取。
全球定位系统（GPS）原理：全球定位系统是利用人造地球卫星进行点位测量导航技术的一种。
其原理是利用测距交会确定点位，通过接收和处理卫星信号，计算出接收机至卫星的距离、角度等参数，从而确定地面点的位置。
地图学原理：地图学原理是研究地图的编制、应用和地图信息传输、处理的理论和技术。
其原理是利用地图符号和地图制作技术，将现实世界中的地理信息转换为地图上的图形信息，便于人们理解和使用。
空间分析方法：空间分析是地理信息科学的核心组成部分，其方法是对地理空间数据进行处理、分析和模型化，提取空间对象的属性信息和空间关系，解决复杂的空间问题。
以上是地理信息科学原理与方法的主要内容。
地理信息系统(GIS)在位置分析中的应用
位置分析的基本原理与方法
位置分析的基本原理
• 空间分布分析：分析地理现象在空间上的分布特征，如热点分析、冷点分析等 • 空间关系分析：分析地理现象之间的空间关系，如相邻分析、路径分析等 • 空间变化分析：分析地理现象在空间上的变化趋势，如动态分析、趋势分析等
位置分析的方法
• 空间统计方法：运用统计学原理分析地理空间数据，如空间自相关分析、空间回归分析等 • 空间分析方法：运用GIS技术对地理空间数据进行分析，如缓冲区分析、网络分析等 • 空间模型方法：运用数学模型描述和预测地理现象的空间分布和变化，如空间扩散模型、 空间优化模型等
位置分析的案例分析
• 城市规划与建设：通过位置分析，辅助城市规划，优化城市空间布局，提高城市运行效率 • 交通与物流：通过位置分析，优化交通网络，提高物流效率，降低运输成本 • 环境监测与保护：通过位置分析，揭示环境问题，为环境保护政策制定提供依据 • 自然资源管理：通过位置分析，合理开发利用自然资源，保护生态环境 • 公共安全：通过位置分析，提高公共安全水平，降低事故发生风险
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Docs
地理信息系统(GIS)在交通与物流 领域的应用
交通规划与管理
• 交通流量分析：分析交通流量，优化交 通网络布局 • 道路拥堵分析：分析道路拥堵状况，为 交通管理提供依据
物流管理
• 物流中心布局优化：分析物流中心布局， 提高物流效率 • 配送路径优化：分析配送路径，降低运 输成本
地理信息系统(GIS)在环境监测与保护中的应用
02
位置分析的基本概念与原理
位置分析的定义与重要性
位置分析的重要性
• 提高决策效率：位置分析为决策提供直观的空间信息，帮助用户快速做出决策 • 优化资源配置：位置分析有助于合理配置资源，提高资源利用效率 • 促进区域发展：位置分析为区域发展规划提供科学依据，促进区域协调发展
gis空间分析原理与方法
gis空间分析原理与方法GIS（地理信息系统）是一种以地理空间数据为基础，利用计算机技术进行数据管理、空间分析和空间可视化的系统。
GIS空间分析是GIS系统中最核心和重要的功能之一，它基于地理空间数据，通过一系列的理论和方法，揭示地理现象之间的空间关系和规律。
本文将介绍GIS空间分析的原理和方法。
一、GIS空间分析的原理GIS空间分析的原理包括空间对象和空间关系。
1. 空间对象在GIS中，地理空间数据可以表示为不同的空间对象，如点、线、面等。
每个空间对象都有其特定的几何形状和属性信息。
2. 空间关系空间关系指的是空间对象之间的相对位置和相互作用。
常见的空间关系有邻接关系、包含关系、重叠关系等。
空间关系能够帮助我们理解地理现象之间的联系和相互影响。
二、GIS空间分析的方法GIS空间分析方法包括空间查询、空间统计、空间插值和空间模型等。
1. 空间查询空间查询是根据特定的空间条件，在地理空间数据集中提取与条件匹配的数据信息。
常见的空间查询操作有点查询、线查询和面查询等。
2. 空间统计空间统计是通过对地理空间数据的属性信息进行统计和分析，揭示地理现象的空间分布和规律。
常见的空间统计方法有点密度分析、热力图和聚类分析等。
3. 空间插值空间插值是通过已知的有限样本点，推算未知位置处的属性值。
常见的空间插值方法有反距离加权插值法、克里金插值法和样条插值法等。
4. 空间模型空间模型是对地理现象和过程进行建模和模拟，从而预测和分析未来的空间变化。
常见的空间模型有流域模型、土地利用模型和城市增长模型等。
三、GIS空间分析的应用GIS空间分析在各个领域都有广泛的应用，如城市规划、环境保护、农业管理和风险评估等。
1. 城市规划GIS空间分析可以帮助城市规划师分析和评估不同用地类型之间的空间关系，进行最优用地布局和交通规划。
2. 环境保护GIS空间分析可以用于环境监测和评估，分析污染源的扩散范围和影响程度，制定环境保护措施和应急预案。
地理信息系统及其应用
发展历程
起源
现代化
20世纪60年代，地理信息系统开始萌 芽，主要用于地图制作和土地调查。
进入21世纪，GIS与互联网、人工智 能等技术结合，广泛应用于各个领域。
发展
随着计算机技术的进步，GIS逐渐应 用于资源管理、城市规划等领域。
地理信息系统的基本组成
数据输入
通过地图数字化、遥感 等技术获取地理数据。
大数据技术
利用大数据技术，地理信息系统可以处理海量地理信息数据，挖掘数据中的潜在价值， 为决策提供支持。
人工智能与机器学习在GIS中的应用
人工智能技术
人工智能技术可以应用于地理信息系统的数 据分类、识别和预测，提高系统的智能化水 平。
机器学习技术
通过机器学习技术，地理信息系统可以自动 学习和优化数据处理和分析算法，提高数据 处理效率。
数据存储与管理
使用数据库管理系统 （DBMS）存储和管理
地理数据。
数据处理与分析
通过空间分析、数据挖 掘等技术对地理数据进
行处理和分析。
数据输出
将处理后的地理数据以 地图、报表等形式呈现
给用户。
02
地理信息系统的技术基础
空间数据获取与处理
空间数据获取
通过遥感技术、全球定位系统、地图 扫描等手段获取地理信息数据。
地理信息系统可以用于环境监测，如空气质量、水质监测、噪声监测等。
环境保护
地理信息系统可以用于环境保护，如生态修复、自然保护区管理等。
交通管理与物流
交通管理
地理信息系统可以用于交通管理，如交通流量监测、交通信号控制、道路养护等。
物流管理
地理信息系统可以用于物流管理，如货物运输、仓储管理等。
公共安全与应急响应
gis01-1地理信息系统
➢教学大纲
➢考试大纲
➢教材说明
➢教学执行计划 ➢实验（实习）
第一章 绪论
• 地理信息系统基本概念 • 地理信息系统的形成和发展 • 地理信息系统的基本组成和功能 • 地理信息系统的应用领域
教学目的
• 掌握GIS基本概念: 信息与数据 信息社会与信 息技术 地理信息与地理信息系统 数字地球
• 专线连接
• 资源共享较方便
GIS中央 数据库与网管
输入
GIS的组成—硬件—应用模式
输入
GIS中央 数据库 （服务器）
局域网 用户组
主干 网
图象 多媒体 处理系统 系统
输出
Internet
用户
用户
广域网模式：
• 用户分布地域广 泛，不适合专线 连接
• 公共通讯连接
• 资源共享方便
• 局部范围为局域 网，通过若干通 道与广域网连接
贡献。
• GIS与地理学、测绘学联系紧密
地理学是GIS的理论依托，为GIS提供有关空间分析的基本 观点和方法。测绘学为GIS提供各种定位数据，其理论和算 法可直接用于空间数据的变换和处理。
GIS引入地学界，如同Fortran语言引入计算机科学界一样
重要。
美国学者 K. I.兰菲尔
GIS定义—GIS在信息系统中的位置
GIS的组成—软件—GIS软件
空间数据输入 与转换
空间查询 与分析
空间数据库 管理系统
制图 与输出
图形与属性 数据编辑
GIS
GIS的组成—空间数据
• GIS的操作对象为空间数据 • 空间数据特征：几何、属性、时间数据
；
• 空间数据组织：矢量结构、栅格结 构；
地理信息系统原理与方法
地理信息系统原理与方法
地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用来收集、管理、分析和展示地理空间数据的系统。
其原理和方法主要包括数据采集、数据组织、空间分析和地图制作等。
1. 数据采集：GIS系统需要收集各种地理数据，包括地理位置、地形地貌、气候等信息。
数据采集方法包括遥感技术（如卫星遥感、航空摄影等）和地面调查（如GPS测量等）。
2. 数据组织：采集到的地理数据需要进行组织和存储，以便于后续的分析和查询。
数据组织方法包括数据库设计、数据模型建立和数据格式转换等。
3. 空间分析：GIS系统可以对地理数据进行空间分析，包括空间关系分析、空间统计分析等。
通过分析地理数据之间的空间关系，可以发现地理现象的规律和趋势。
4. 地图制作：GIS系统可以将地理数据可视化为地图，以展示地理空间信息。
地图制作方法包括地图设计、地图制作软件的使用等。
GIS系统的原理和方法在地理学、城市规划、环境保护、交通运输等领域具有广泛的应用。
通过GIS系统，可以更好地理解和管理地理空间信息，为社会发展
和环境治理提供支持。
地理学原理与地理信息系统
地理学原理与地理信息系统
地理学是研究地球表面上的自然环境和人类活动的学科，是一个综合
性的学科，涉及自然地理学、人文地理学和社会地理学等各个方面。
地理
信息系统（Geographic Information System，GIS）是一种通过计算机系
统来收集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的工具。
地理学原理和
地理信息系统是地理学研究和应用中的重要组成部分，两者结合起来可以
更好地理解地球表面的特征和变化，为各种研究和决策提供支持。
地理信息系统是一种综合了地理学原理、地图学、计算机科学、数据
库管理等知识的新型技术工具，它将地理空间数据与非空间数据结合起来，通过地图、表格、统计图等形式展现在计算机屏幕上。
GIS可以用来收集、存储、管理、分析和展示地理数据，帮助人们更好地理解地球表面的特征
和变化。
GIS可以应用在许多领域，如环境保护、城市规划、资源管理、
农业生产等。
它为决策者提供了一个直观、全面的视角，帮助他们做出基
于客观数据和科学分析的决策。
总之，地理学原理与地理信息系统的结合，为我们提供了一个更强大
的工具去理解和改变地球。
通过不断的研究和应用，我们可以更好地保护
地球环境，利用地球资源，实现可持续发展。
希望地理学原理和地理信息
系统在未来的发展中能够取得更大的成就，为人类的未来带来更多的机遇
和希望。
地理信息系统概论复习重点黄杏元
地理信息系统概论复习重点黄杏元地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）是一种将地理信息与数据库管理系统相结合的技术手段，以地理空间数据为核心，进行数据的输入、存储、查询、分析和展示等操作，以获得对地理现象和空间关系的综合性认识和认识方法的一门技术学科。
一、GIS技术基础1.地理信息的概念和特点2.GIS的概念和发展历程3.GIS的基本原理和技术体系4.地理信息系统的组成和功能5.矢量数据和栅格数据的概念和特点6.坐标系统和地理坐标的转换二、空间数据存储与查询1.空间数据的组织和存储2.数据查询与检索技术3.空间数据索引和数据压缩技术4.空间数据质量控制三、地图投影与坐标转换1.地图投影的基本概念和分类2.地图投影的原理和选择方法3.坐标系的概念和分类4.坐标转换的方法和技术四、空间数据分析与模型1.空间数据分析的基本原理和方法2.空间数据模型和空间关系模型3.空间属性数据与空间分析方法4.空间数据中的空间统计方法五、地理数据可视化与地图制图1.地理数据的可视化与图形表达2.GIS中的地图制图方法和技术3.地图设计的基本原则和技巧4.地图输出和地图制图软件六、地理数据库管理与GIS应用1.地理数据库的基本概念与体系结构2.GIS数据库管理系统的特点与功能3.GIS应用领域和案例分析4.GIS的发展趋势和未来展望总的来说，地理信息系统的学习和应用需要掌握基本的地理知识、计算机技术和数据处理方法，同时需要具备空间思维和地理思维能力，在实际应用中能够灵活运用地理信息系统技术解决空间分析和决策问题。
参考资料：1.《地理信息系统原理与方法》2.《GIS原理与技术》。
地理信息系统原理与方法课程内容大纲
《地理信息系统原理与方法》--课程内容大纲1、绪论1.地理信息系统的基本功能空间数据的获取空间数据的组织与管理空间数据的空间编辑与处理空间数据的查询统计与空间分析空间数据的制图输出2.地理信息系统的应用全球环境变化动态监测、预测自然资源调查与管理城市、区域规划和地籍管理军事应用提供地理信息服务3.地理信息系统的基本概念地理信息系统的定义如何理解地理信息系统地理信息系统的相关学科和技术4.地理信息系统的构成与分类地理信息系统的构成地理信息系统的分类常用的地理信息系统商业软件5.地理信息系统的发展地理信息系统产生的背景地理信息系统发展的概况2、地理空间数据1.数据特征与数据类型2.GIS的数据源3.GIS数据质量数据质量的基本概念研究数据质量的常用方法研究数据质量的主要理论GIS数据质量的评价4.空间元数据空间元数据的定义及其作用空间元数据的分类空间元数据的内容3、地理空间数据模型1.从现实世界到GIS对现实世界的地理认知对现实世界建模2.模拟离散要素----矢量数据模型几何对象模型网络模型路径和事件（线性参考）3.模拟影像和抽样数据-----栅格数据模型栅格数据结构编码方法4.模拟表面-----TIN、DEMTINDEM5.高级模型：三维数据模型、时空数据模型三维数据模型时空数据模型4、空间数据获取1.空间数据获取方法野外直接获取摄影测量和遥感地图数字化数据交换2.野外直接获取空间数据3.摄影测量和遥感获取空间数据4.地图数字化5.属性数据输入手工输入连接数据库5、空间数据的组织1.空间数据组织的原由通过举1个用GIS解决实际问题的实例（重点放在详细的操作过程上），指出地理空间数据在GIS中的数据流向及所缓存的位置，指明地理数据为什么需要缓存在不同图层？为什么不加载全国的数据进行处理等等问题？以此来说明空间数据的一般组织方法：纵向分层横向索引。
2.空间数据分层组织分层组织的目的分层组织的方法通过举例提问巩固分层方法的应用3.空间数据图幅组织图幅组织的依据图幅组织的基本方法（通过MGIS软件演示我国图幅图层组织数据的方法）4.空间索引的概念基本概念索引的优势举例说明建立索引的性能优劣对比情况（主要是对比内存变化）5.空间索引的类型及比较6.常用空间索引的算法7.介绍并演示MGIS建立索引的方法及步骤6、空间数据管理1.介绍空间数据库相关内容演示GIS软件加载数据，提问系统中所加载的数据存在哪里？导出空间数据库的概念空间数据库的概念空间数据库的特点空间数据库与一般数据库的异同2.以MGIS或ArcGIS（其他自开发的软件也行）为例，演示介绍怎么管的问题（20分钟）数据采集的管理，演示SDB中增加了一条记录新建一个图层，看看SDB中的变化从外部导入一副图，看看SDB中的变化3.总结空间数据管理的功能4.介绍空间数据的管理方法7、空间分析空间查询与空间分析11.空间数据查询定义方式语言表示2.空间分析概念、内容与分类定义内容分类3.叠置分析1）叠置分析概念2）基于矢量叠置分析3）基于栅格叠置分析4）意义和应用4.缓冲区分析1）概念2）建立过程3）意义和应用空间查询与空间分析25.泰森多边形分析（标准无）概念特性用途6.网络分析网络图论基础最短路径分析概念、过程及应用最小生成树及应用7.地形分析概念类型基于DEM的信息提取高程、距离、面积、体积坡度坡向基于DEM的可视化分析剖面分析通视分析电子沙盘8.栅格分析？（标准有）8、空间数据可视化1．GIS空间信息可视化1、GIS空间信息可视化的基本概念GIS空间信息的可视化GIS空间信息的可视化目的2、GIS空间信息可视化的形式地图多媒体信息动态地图三维仿真地图虚拟现实3、GIS中空间信息可视化的流程GIS中地图制图的流程GIS的地图产品2.GIS符号库的设计1、地图语言与符号系统地图语言地图语言的构成2、地图符号库地图符号库的概念地图符号库的功能地图符号库设计思想3、地图符号设计与管理普通地图符号的设计3.GIS中的地图输出1、GIS中地图输出的形式GIS中地图输出的形式屏幕显示输出硬拷贝输出2、GIS中地图输出的特点9、常用软件介绍主要内容：通过本次课程接好国内著名的地理信息系统软件及其特点，重点介绍两款国外软件（ArcGIS，MapInfo），两款国内软件（SuperMap、MapGIS，军队生可增加MGIS）的体系结构和功能，并结合实例进行演示。
地理信息系统工程设计原理与方法教程教案
大数据在GIS中的应用
大数据技术为GIS提供了海量 的数据来源，可以涵盖更广 泛的空间和时间范围，提高 GIS的数据精度和覆盖面。
大数据技术还可以实现GIS数 据的快速处理和分析，挖掘 出更多有价值的信息，为决 策提供科学依据。
人工智能技术还可以提高GIS的可解 释性，通过模型解释技术将复杂的 机器学习模型与地理信息结合起来， 提高GIS的应用价值和可信度。
THANKS
感谢观看
可靠性原则
地理信息系统工程设计应保证系 统的可靠性和稳定性，确保系统 在各种情况下都能正常运行，不 出现重大故障或问题。
可扩展性原则
地理信息系统工程设计应考虑系 统的可扩展性，以便在未来进行 系统升级和功能扩展，保持系统 的先进性和适应性。
地理信息系统工程设计的步骤
需求分析
通过与用户沟通、调查研究和文献资料收 集，明确系统的需求和目标，为后续设计 提供依据。
系统工程实践
系统工程实践是将系统工程理论应用于地理信息系统工程设计的具体过程，包括需求分析、系统设计、 系统实施、系统测试和维护等阶段，确保系统的顺利开发和运行。
地理信息系统工程设计的原则
实用性原则 地理信息系统工程设计应注重其 实用性，以满足用户的需求和期 望，提高系统的使用价值和效益。
可维护性原则 地理信息系统工程设计应注重系 统的可维护性，方便对系统进行 维护和更新，降低维护成本和难 度。
原型法
总结词
详细描述了原型法的概念、特点、应用和优缺点。
详细描述
原型法是一种以用户需求为导向的地理信息系统开发方法，其核心思想是通过快速构建原型来不断获 取用户反馈，并根据反馈进行迭代和优化。原型法具有开发周期短、灵活性高、用户参与度高等优点 ，但同时也存在系统维护困难、不适合大型复杂系统等缺点。
gis课件
数据来源及类型分类
地图数据
包括纸质地图、数字地图等，是GIS数 据的主要来源之一。
遥感数据
通过卫星、无人机等遥感设备获取的影 像数据，具有大范围、高精度的特点。
测量数据
通过GPS、全站仪等测量设备获取的地 理坐标数据。
调查数据
通过社会调查、人口普查等途径获取的 属性数据。
数据采集方法与技术手段
01
和共享。
02
数据标准化
03
GIS空间数据库构建与管 理
空间数据库概念及特点
空间数据库概念
空间数据库是GIS系统中用于存储 和管理空间数据的数据库。
空间数据库特点
空间数据库具有存储空间数据、 支持空间查询和空间分析、提供 地图可视化等功能。
空间数据库设计原则和方法
设计原则
空间数据库设计应遵循规范化、模块 化、可扩展性等原则。
GIS可视化输出通常以图像文件（如JPEG、PNG等）或矢量文件（如SVG、DXF 等）的形式输出。
输出格式标准化
为了方便不同系统之间的数据交换和兼容性，需要制定统一的输出格式标准和规 范。
05
GIS应用领域拓展与案例 分析
城市规划与管理领域应用案例
城市规划
利用GIS技术对城市空间布局、土 地利用、交通网络等进行规划， 提高城市规划的科学性和合理性 。
0手段
空间信息可视化原理
空间信息可视化是利用计算机图形学、图像处理等技术，将地理 空间信息呈现为图像或图形的过程。
可视化表达技术手段
包括地图符号设计、色彩与纹理选择、图形绘制等，以及三维可视 化技术。
可视化表达的意义
提高空间信息传递的效率和效果，促进GIS应用的发展。
手工采集
地理信息系统原理与方法
（1）拓扑邻接
–拓扑邻接指存在于空间图形的同类元素之间的 拓扑关系。结点邻接关系有N1/N4，N1/N2···等； 多边形邻接关系有P1/P3，P2/P3 ···等。
地理信息系统原理与方法
（2）拓扑关联
• 拓扑关联指存在于空间图形的不同类元素之间的 拓扑关系。结点与弧段关联关系有N1/C1、C3、C6， N2/C1、C2、C5 ···等。多边形与线段的关联关系 有P1/C1、C5、C6，P2/C2、C4、C5、C7等。
x16,y16; x17,y17; x18,地y1理8;信x息24,系y2统4;原x理23,与y2方3;法x27,y27; x26,y26; x25,y25; x16,y16
2.2.4 DIME结构
• 双重独立地图编码，简称DIME结构（Dual • Independent Map Encoding）。它是由美国人口调查 • 局建立起来的为人口调查目的而设计的一种拓扑编码方法， • 是一种把几何量度信息（直角坐标）与拓扑逻辑信息结 • 合起来的系统。 • DIME文件的基本元素是连接两个端点（结点）的一条线段 • （街段）、线段始结点和终结点标识符、伴有这两个结点 • 的坐标及线段两侧的区域代码（左区号和右区号）。根据 • 结点标识符和结点坐标建立结点坐标文件。根据结点、线段、 • 多边形间的拓扑关系建立拓扑结构文件。在这种结构中， • 线段通常被认为是直线型的，复杂的曲线由一系列逼近曲线 • 的直线段来表示。结点与结点或者面域与面域之间为邻接关 • 系，而结点与线段或面域与线段之间为关联关系,。
关系，用数字式表达这
种关系就是：
x y
f1 (, ) f2 (, )
为平面坐标，为球面地理坐 标
地理信息系统原理与方法
地理信息系统(报告)PPT
2
通过机器学习技术，可以自动优化GIS的分析模 型，提高GIS的精度和可靠性。
3
人工智能和机器学习技术还可以实现自动化的地 理信息提取和分类，提高GIS的生产效率和应用 范围。
移动GIS的发展
01
随着移动互联网的普及，移动GIS的应用越来越广泛，可以实现 随时随地的地理信息查询和服务。
02
移动GIS可以提高地理信息的可见性和可用性，为公众提供更加
便捷的地理信息服务。
移动GIS还可以实现实时的地理信息采集和处理，提高地理信息
03
的时效性和准确性。
全球定位系统与GIS的结合
全球定位系统可以提供高精度 的位置信息，与GIS结合可以 实现更加精准的地理信息分析
和应用。
通过全球定位系统，可以实 时监测地理信息的变化情况， 提高地理信息的时效性和准
确性。
技术更新与人才培养
技术研发
持续关注地理信息系统技术的最新发展动态，积极开展技术研发和 创新。
培训与交流
定期组织培训和交流活动，提高GIS从业人员的技能和素质。
学科建设
加强地理信息系统相关学科建设，培养更多具备专业知识和技能的 GIS人才。
06 GIS案例研究
城市规划案例：智慧城市的建设
01
02
农业灾害监测与预警
GIS可以实时监测农业灾害情况，为 农业灾害预警提供支持。
农业产量预测
GIS可以根据历史数据和气象数据预 测农业产量，为农业生产决策提供支 持。
04 GIS的未来发展趋势
云计算与大数据的融合
01
云计算为GIS提供了强大的计 算能力和存储空间，可以处理 大规模的地理数据，提高GIS 的性能和效率。
THANKS FOR WATCHING
地理学与地理信息系统教程
公共卫生
分析疾病的空间传播和影响因 素，为公共卫生政策制定提供 依据。
城市规划
利用空间数据分析城市发展趋 势，优化城市布局和交通规划 。
灾害管理
评估灾害风险，制定应急响应 计划，提高灾害防范和应对能 力。
商业分析
研究消费者行为和市场分布， 为企业选址、市场分析和营销 策略提供支持。
05
地理信息系统设计与开发
THANKS
地理信息系统的功能与应用
功能
GIS具有数据采集与编辑、数据存储与管理、空间查询与分析、地图制作与输出等基本功能。
应用
GIS在资源管理、城市规划、环境保护、灾害监测、交通运输等领域具有广泛的应用。例如，利用GIS可以对森林 、水资源等自然资源进行监测和管理，为城市规划提供空间数据和决策支持，对环境质量进行评估和预测等。
02
地理信息系统基础
地理信息系统的概念与组成
概念
地理信息系统（GIS）是一种基于计算机技术的空间信息系统，用于采集、存储 、管理、分析和表达地理空间数据。
组成
GIS由硬件、软件、数据、人员和方法五个基本组成部分。其中，硬件和软件是 GIS的物理基础，数据是GIS的核心，人员是GIS的关键，方法是GIS的技术支撑 。
空间数据质量控制与评价
01
数据质量检查
对处理后的空间数据进行质量检 查，包括位置精度、属性精度、 逻辑一致性等方面的检查。
02
数据质量评价
03
数据质量改进
根据检查结果，对空间数据的质 量进行评价，确定数据是否满足 应用需求。
针对检查中发现的问题，采取相 应措施进行数据质量改进，如重 新采集、修正错误等。
04
空间数据分析与应用
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所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统在投 影带中应保持完整。
地理信息系统(GIS)挑战
孤立的、各自为政的部门；
专有的数据, 程式化的编程语言；
昂贵的软硬件平台；
工具使用的艰难。
真正的问题是数据库问题！
超过 70%的GIS项目资金用于数据采集 和数据管理； 数据库是GIS最主要的资产。
从上可知： 地理信息系统首先是一个数据库解决方案, 其次才是 一个地理化应用。
属性数据
Address Town St. Zip
G
GIS
能让你轻易找到工业园5英里内 和20年以上年龄属性的所有桥梁
I
是 空间数据和属性数据的综合体
空间数据结构
点 线 面 集合
构造适用坐标 对坐标量无限制 矢量数据
栅格数据
94102
Zip Code Centroid
94103
地图投影与GIS
地图投影与GIS之间的关系
统一的坐标系统是GIS建立的基础 GIS所采用的投影系统与该国的基本地图系列所用的投影系统一致； 各比例尺的GIS中的投影系统与其相应比例尺的主要信息源地图所 用的投影一致； 各地区的GIS中的投影系统与其所在区域适用的投影系统一致；
各种GIS一般以一种或两种投影系统为其投影坐标系统，以保证地 理定位框架的统一。
企业
教育
GIS的现状(应用领域)
1、基础空间数据建设部门
传统的建设和应用GIS的部门，有近15年的数据建设历史和基于 计算机和网络的应用，但是相互间无共享机制，数据不对公众公开。 数据格式多样化。空间与属性相关的数据分离存储。
2、市政设施部门
均为工程应用部门。设备数据库、空间数据库。
3、公众服务部门，近些年开始进行信息化建设。 4、金融服务部门，部分数据库具有空间特征。 5、社会经济部门，多数数据库不具备空间属性。
T320FF匜
T302FF匜
T2
T320 T302
GIS的相关学科
地理学
制图技术
数学和统计学
GIS
摄影测量学
遥感技术
计算机科学
软件工程
数据库技术
计算机辅助设计
计算机图形学
专家系统
GIS的应用领域
地理逻辑 绘图 人口局 交通运输 部门 绘图机构
税务部门
旅游 பைடு நூலகம்务业 公用事业 公司
地质测绘
环保机构
地方政府
GIS用户主要分布的行业
空间基础数据建设部门：勘测测绘、遥感等
城市市政管理部门：规划、土地、房地产、市政水电气 能源部门：石油、天然气、地质
自然利用：农林、水利、环保
公众服务部门：公安、消防、紧急救援 金融服务部门：银行、保险 社会经济部门：统计局、信息中心
主要的GIS产品供应商
GIS的标准应用流程图
GIS的效益评估方法
1、直接效益：软件效益、工程效益、服务效益
2、间接效益：科学决策效益、快速决策效益
成本
计算机管理
GIS的实践效益
手工操作
O
时间
GIS项目的投资情况分析
GIS应用产业利润的主要来源存在整个工程项目的过程 中，一个工程项目对开发商来说大体的利润来源可以从下 列项目过程中获取：
GIS Office
(Client 1) RDBMS (NT or UNIX)
GeoMedia Professional
Intranet
数据更新，编辑及制图
数据服务器
GeoMedia Web Map + RDBMS (NT Server)
分各 析专 应业 用的
(Client n)
GeoMedia
地下管线管理系统
0.0 7.5 15.0 22.5 30.0 37.5 km
武隆县
彭水苗族土家族
空间数据
瓦片(tiles)
每个特征都由瓦片索引 基于树型结构存储
B+树型索引
<layer>_SDOINDEX
SDO_GID 1013 1013 1013 SDO_CODE SDO_MAXCODE T2FFFF匜
索引点、线、面 支持通过SQL大数据量的 读取及存储
我国GIS常用的地图投影配置与计算
我国基本比例尺地形图(1:100万、1:50万、1:25万、 1:10万、1:5万、1:2.5万、1:1万、1:5000万)除1:100 万外均采用高斯-克吕格投影为地理基础； 我国1:100万地形图采用了Lambert投影，其分幅原则 与国际地理学会规定的全球统一使用的国际百万分之 一地图投影保持一致； 我国大部分省区图以及大多数这一比例尺的地图也多 采用Lambert投影和属于同一投影系统的Albers投影； Lambert投影中，地球表面上两点间的最短距离表现为 近于直线，这有利于地理信息系统中的空间分析和信 息量度的正确实施。
高 斯 克 吕 格 投 影 示 意 图
—
正轴圆锥投影
Lambert投影（正轴等角割圆锥投影）
用一个正圆锥切于或割于球面，应用等角条件将地球 面投影到圆锥面上，然后沿一母线展开成平面。投影后纬 线为同心圆圆弧，经线为同心圆半径。没有角度变形，经 线长度比和纬线长度比相等。适于制作沿纬线分布的中纬 度地区中、小比例尺地图。
地理信息系统软件
应用分析软件
GIS的主要软件与硬件的关系 输入、数据采集（数字化仪、扫描仪） 建库、数据管理（服务器、工作站） 查询、空间分析（服务器、工作站） 决策支持、上网（服务器、工作站、） 制作专题图（服务器、工作站） 输出（绘图仪）
地理信息系统的基本概念
空间数据
Name
(Client n+1)
GeoMedia Professional
(Client n)
GIS数据库的管理
Web 服务器
道路交通管理系统
GeoMedia Network
Internet
三维地形分析
MTA
Internet Explorer
or
Netscape
客户端的浏览查询（规划，管线，交通，社会经济信息等查询…）
GIS走向网络化；
GIS、GPS和RS一体化；
GIS工程化。
GIS的发展趋势：从专业应用融入IT潮流。
GIS的发展趋势：OpenGIS
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GIS
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地理信息系统的原理和方法
蒋耿明
jianggengming@
地理信息系统的原理和方法
地理信息系统概述
地理基础 数据输入 数据处理 空间数据管理 空间分析 数字高程模型 数据输出
地理信息系统的基本概念
地理信息系统(GIS, Geographic Information System)是一门
国内有：GeoStar、SuperMap和MapGIS等。
(Client 1)
GeoVec Office
(Client 1)
GeoVec Office
(Client n)
GeoVec Office （地形管网及规划图纸扫描矢量化） Client n)
数据采集，建库
GeoMedia
市区规划管理系统
(Client 2)
地理信息系统的原理和方法
地理信息系统概述 地理基础
数据输入
数据处理 空间数据管理 空间分析 数字高程模型 数据输出
数据源和数据输入
GIS数据源
地图数据是地理信息系统的主要的数据来源； 遥感数据为地理信息系统的重要信息源； 各种数据形式的原始资料，包括社会经济数据、人口普查数据、 野外调查或监测数据等； 文字说明资料。
Other 23% MapInfo 4% Bentley Systems 4% Smallworld Systems Autodesk 4% 6% ESRI 19% Siemens Nixdorf Info systeme 9% Landmark Graphics 11%
Source: DataQuest, Dec. 1998
高斯—克吕格投影
高斯投影是一种横轴等角切椭圆柱投影，其条件为： 中央经线和地球赤道投影成为直线且为投影的对称轴；
等角投影；
中央经线上没有长度变形。 高斯投影变形具有以下特点： 中央经线上无变形 同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大； 同一条经线上，纬度越低，变形越大； 等变形线为平行于中央经线的直线。
数据：精确的可用的数据可以影响到查询和分析的结果。
硬件：硬件的性能影响到处理速度，使用是否方便及可能的输出方式。 软件：不仅包含GIS软件，还包括各种资料库，绘图、统计、影像处
理及其它程序。
过程：GIS 要求明确定义，一致的方法来生成正确的可验证的结果。
GIS系统软硬件之间的关系
硬件：计算机、外设、网络设备 软件：计算机系统软件
栅格图
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安岳县
华蓥市 邻水县 垫江县 县区政府驻地 主要公路 区县界线 机场 河流 区县区划图 丰都县 长寿县 李渡区 渝北区
忠县