地理信息系统原理讲义
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。
地理信息系统原理及应用课件
3、数据类型
几何数据（空间 数据、图形数据）
关系数据—实体 间的邻接、关联 包含等相互关系
4、数据结构
矢量、栅格、 TIN（专用于地 表或特殊造型）
属性特征—名称、 等级、类别等
时间特征
属性数据—各种 属性特征和时间
RDBMS属性表---采用MIS较成熟
测量方法、编码 方法、空间参考 系等
元数据
空间元数据
一、概述 二、八叉树结构 三、三维边界表示法
地
理
信
息
一、图形表示
系
§2-2矢量数据结 构
二、获取方式
统
三、组织
原
四、编码方式
理
GIS
返回
地
理
信
息
一、矢、栅比较
系
二、矢栅一体化概念
§2-4 矢栅一体
统 原
三、三个约定和细分 格网法
化数据结构
理
四、一体化结构设计
GIS
返回
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
第二章 GIS 数据结构
§2-1空间实体及其描述
一、地理实体（空间实体）---GIS处理对象 1、定义：
指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具体有概 括性，复杂性，相对意义的概念。
2、理解：
地理实体类别及实体内容的确定是从具体需要出发的，例如，在全国地 图上由于比例尺很小，武汉就是一个点，这个点不能再分割，可以把武汉 定为一个空间实体，而在大比例尺的武汉市地图上，武汉的许多房屋，街 道都要表达出来，所以武汉必须再分割，不能作为一个空间实体，应将房 屋，街道等作为研究的地理实体，由此可见，GIS中的空间实体是一个概括， 复杂，相对的概念。
地理信息系统原理课件
§5-1 基本算法
三、分段圆弧法
Байду номын сангаас
已知平面上有若干采样点(x1,y1),(x2,y2),…(xn,yn),在
任意两个点相邻采样点pi(xi,yi)和pi+1(xi+1,yi+1)之间，
用两条相切圆弧进行拟合，并且要求拟合曲线严格
通过该两点，同时要求它在这两个已知处的一阶导 数也等于定值。 显然，根据上面规则，一般可得出多组满足条件 的圆弧。若再加以一定的条件限制，则可得到唯一
第五章 空间数据处理
§5-1 基本算法
§5-2 图形编辑 §5-3 拓扑关系的自动建立 §5-4 图形的裁剪与合并 §5-5 图幅接边
§5-6 坐标变换
§5-7 地图投影与投影变换 §5-8 矢量栅格数据的相互转换 §5-9 三维空间数据处理
地理信息系统基础 东华理工学院 郭先春
§5-1 基本算法
xi 1 x x xi f x yi yi 1 hi hi
此时张力样条函数退化为分段线性函数。分段线
性函数可以绝对保证线段不相交。
张力样条法的缺点：计算量大。
地理信息系统基础 东华理工学院 郭先春
§5-1 基本算法
从张力样条函数优良的数学特性可以看出，对某一 地质变量分布区域，只要选择合适的张力系数 ，就可以尽量避免合乎要求的光滑曲线相交。
§5-1 基本算法
1 1 2
图：特殊情况下射线法失效
因此：点在多边形内判别的另一种方法是弧长法。 要求：多边形由有向边组成，即规定沿多边形各边 的走向其左侧(或右侧)为多边形的内部。 方法：以被测点为圆心作单位圆，将全部有向边向单位 圆作径向投影，计算该点到多边形上所有顶点的夹角和。
《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
《GIS 的基本工作原理》 讲义
《GIS 的基本工作原理》讲义一、什么是 GISGIS，全称为Geographic Information System，也就是地理信息系统。
它是一种特定的十分重要的空间信息系统。
那它到底能做什么呢？简单来说，GIS 能把地理空间数据和相关的属性数据整合在一起，然后通过各种分析和处理，为我们提供有用的信息和决策支持。
比如说，我们想要规划一个新的城市公园，GIS 就能帮助我们分析哪里的土地适合，周边的人口分布如何，交通是否便利等等。
又或者，当我们要应对自然灾害，比如洪水，GIS 可以预测洪水可能淹没的区域，帮助制定疏散计划。
二、GIS 的组成部分要理解 GIS 的工作原理，先得知道它由哪些部分组成。
一般来说，GIS 主要包括五个部分：硬件、软件、数据、人员和方法。
硬件就像是 GIS 的身体，包括计算机、服务器、存储设备、输入输出设备等等。
这些硬件为 GIS 的运行提供了基础的物理支持。
软件则是 GIS 的大脑，像 ArcGIS、SuperMap 这些都是常见的 GIS软件。
它们负责处理数据、进行分析、生成地图等各种操作。
数据是 GIS 的血液，没有数据，GIS 就无法工作。
这些数据包括地理空间数据，比如地形、地貌、河流、道路等，还有属性数据，比如土地的用途、建筑物的高度等。
人员是 GIS 中最关键的因素，因为是由人来决定如何收集数据、分析数据、使用结果。
方法则是指如何运用 GIS 来解决实际问题的流程和技术。
三、GIS 的数据获取GIS 工作的第一步就是获取数据。
数据的来源多种多样，有通过测绘得到的，比如用全站仪、GPS 等设备进行实地测量；有从遥感图像中提取的，像卫星影像、航空照片等；还有从现有的地图数字化得到的。
获取到数据后，还需要对数据进行预处理。
这包括对数据的检查、修正错误、统一格式等。
比如说，不同来源的数据可能有不同的坐标系，需要统一转换到一个标准的坐标系下，这样才能进行后续的分析和处理。
地理信息系统原理课件
一、普通地图制图
2、地图符号的构成特点 1)符号的构成要素 地图上的形状、尺寸和颜色是构成符号的三个基本 要素。 A、符号的形状 符号的形状主要是表示事物的外形和特征，面状符 号的形状是由它所表示的事物平面图形决定的，点 状符号的形状往往与事物外部特征相联系，线状符 号的形状是各种形式的线划，如单线、双线。
的符号，如河流、居民地及边界等，地图上的符号大部 分都属于这一类；
说明符号是指为了说明事物的质量和数量特征而附 加的一类符号，它通常是依附于定位符号而存在的，如 说明森林树种的符号等。它们在图上配置于地类界范围 内，但都没有定位意义。
地理信息系统基础
一、普通地图制图
1、地图符号及其分类 2) 分类 b、按照符号所代表的客观事物分布状况分类 可以把符号分为面状符号、点状符号和线状符号。
计算机地图制图的目的是生产各种形式的地图，如普通地 形图，专题图，三维立体地图，晕渲图，坡度图和坡向图等。 地理信息系统则是以高效处理地理空间数据和非图数据并为 辅助决策提供科学依据为目的的计算机技术系统。
计算机地图制图系统与GIS的相似之处：他们都以计算机 的外围设备为工具，以数据库技术为基础，都要处理空间数 据，都具有地图制图的功能。
1、地图符号及其分类
2、地图符号的构成特点
3、地图上的注记
地理信息系统基础
一、普通地图制图
1、地图符号及其分类 1) 概念
地图符号（Symbol）是地图的语言，它是表达地图内容 的基本手段。地图符号是由形状不同、大小不一和色彩有别 的图形和文字组成，注记是地图符号的一个重要部分，它也 有形状、尺寸和颜色之区别。就单个符号而言，它可以表示 事物的空间位置、大小、质量和数量特征；就同类符号而言， 可以反映各类要素的分布特点；而各类符号的总和，则可以 表明各要素之间的相互关系及区域总体特征。
《地理信息系统概论》课件
地理信息系统概论
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目录
01 02 03 04 05 06
添加目录项标题 地理信息系统概述 地理信息系统的技术基础 地理信息系统的数据输入与处理 地理信息系统的空间分析方法 地理信息系统的发展趋势与展望
01
添加目录项标题
02
地理信息系统概述
地理信息系统的定义
地理信息系统 （GIS）是一种 用于管理、分析 和显示地理数据 的计算机系统。
GIS可以处理和 分析空间数据， 如地图、遥感图 像、地形数据等。
GIS可以用于各 种领域，如城市 规划、环境监测、 灾害管理等。
GIS的核心技术 包括空间数据管 理、空间分析、 空间查询和空间 可视化。
地理信息系统的组成
数据源：包括地图、遥感影像、 地形图等
数据处理：包括数据采集、数 据转换、数据存储等
于理解和决策
数据格式转换
地理信息系统 的数据格式： 矢量数据、栅 格数据、属性
数据等
数据格式转换 的目的：便于 数据共享、提 高数据处理效 率、满足不同
应用需求
数据格式转换 的方法：数据 格式转换工具、 编程实现、数 据格式转换服
务等
数据格式转换 的注意事项： 数据丢失、数 据精度损失、 数据格式兼容
空间插值与模拟
空间插值：根据已知数据点预测 未知区域的值
空间插值方法：包括反距离权重 法、克里金法、趋势面法等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
空间模拟：模拟地理现象的空间 分布和变化
空间模拟方法：包括地理信息系 统模型、系统动力学模型等
空间决策支持系统
概念：利用地理信息系统进行空间决策支持的系统 功能：提供空间决策支持，如选址、规划、资源管理等 特点：集成多种空间分析方法，如缓冲区分析、网络分析等 应用：广泛应用于城市规划、交通规划、环境规划等领域
《地理信息系统》讲义
第一章导论地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，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。
（美国联邦数字地图协调委员会，FICCDC）。
1.2 地理信息系统的基本构成GIS的基本构成一般包括5个部分：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。
系统硬件包括输入设备、处理设备和输出设备。
处理设备包括：个人电脑、工作站、主机系统和客户/服务器。
数据输入设备的作用是将地理数据转换成数字的形式存入计算机，以便进行处理和分析计算等工作。
主要的输入设备有：图形手扶跟踪数字化仪、工程扫描仪和数字测量设备等。
图形手扶跟踪数字化仪简称数字化仪，由3个部分组成：电磁感应板、游标和电子线路。
工程扫描仪通常采用滚筒式或平推式的方法将大幅面地图卷入扫描仪进行扫描，生成高分辨率、真彩色的数字图像。
再经过GIS软件屏幕数字化或矢量化，得到地理空间数据。
数字测量设备主要是地理数据的采集设备，通常有数字摄影测量工作站和全球定位系统（GPS）。
数据输出设备主要有：绘图仪、打印机、显示器和屏幕投影仪。
它们的作用是为GIS 软件提供用户操作的界面，并把GIS的最终成果展现给用户。
系统软件按照功能可以分为GIS功能软件、基础支撑软件和操作系统软件。
GIS基础软件平台的代表性产品，国外：ArcGIS、MGE、MapInfo、Idrisi和GRASS；国内：SuperMap、MapGIS和GeoStar等等。
基础支撑软件主要包括系统库软件和数据库软件。
系统库软件提供基本的程序设计语言以及数学函数库等用户可编程功能，如C++运行库和编译系统等。
数据库系统提供空间数据的存储和管理功能，如Oracle®、Microsoft® SQL Server、IBM® D B2和MySQL等。
操作系统是计算机系统中支撑应用程序运行环境以及用户操作环境的系统软件。
地理信息系统概论讲义
地理信息系统概论讲义第一章绪论第一节gis基本概念一、地理信息系统的基本概念一、信息和数据（一）信息1.定义：信息是指以数字、文字、符号、语言、图像等媒介表达的事件、事物和现象的内容、数量或特征，为人们（或系统）提供真实世界的新事实，作为生产、建设、管理、分析和决策的依据。
2、特点：（1）信息的客观性：与客观事实密切相关（2）信息的适用性：信息对决策非常重要（3）信息的可传输性：信息可以在信息发送者和接受者之间传输，既包括系统把有用信息送至终端设备（包括远程终端）和以某种形式或格式提供给相关用户的信息，以及系统中各子系统之间的信息流动和交换。
（4）信息的共享性：信息与实物不同，可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无丧失信息的这些特点，使信息成为当代社会发展的一项重要资源。
（二）数据（data）定义：数据是可以通过数字记录识别的符号。
它是用于负载信息的物理符号。
1、在计算机的化的地理信息系统中，数据的格式往往和具体的计算机系统有关，随载荷它的物理设备的形式而改变。
2.数据的特征：数据只有在对实体行为产生影响时才会成为信息。
3.获得的信息量与人们的知识水平和经验有关。
4、信息与数据是不可分离的，信息是数据的内涵，数据是信息的表达，即数据是信息的载体；。
信息=数据+说明二、地理信息1、定义：地理信息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，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。
或定义为：地理信息是指土地征用管理圈或地理环境的内在要素或物质的数量、质量、分布特征和联系系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。
另一方面，所有与空间位置相关的信息称为地理信息。
2.特点：（1）空间分布性：其位置的识别是与数据联系在一起的，这是地理信息区别于其他类型信息的这是最显著的标志之一。
地理信息是在定位之后定义的。
（2）多维结构的特征：在二维空间的基础上，实现多专题的第三维的信息结构，而各个专题或实体类型之间的连接是通过属性代码来实现的，这为地理系统各个循环的综合研究提供了可能。
地理信息系统原理与方法复习讲解
第一章GIS概述1、GIS的定义：GIS是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对与空间相关的数据进行采集、输入、处理、组织管理、操作、分析、模拟显示和输出，并采用地理模型分析方法，实时提供地理信息，为复杂的规划、管理和决策服务而建立起来的计算机技术系统2、地理数据、地理信息与地图：地理数据是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像、图形等的总称。
地理信息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。
具有区域性、多维结构特性和时序特征。
地图是将地理环境诸要素按照一定的数学法则，运用符号系统并经过制图综合缩绘于平面上的图形，以传递各种自然和社会现象的数量与质量的空间分布和联系以及随时间的发展变化情况。
3、地理信息系统的构成：计算机硬件系统，计算机软件系统，地理数据，人员，（系统管理操作人员，用户），应用模型计算机系统是核心，空间数据反映GIS的地理内容，管理人员和用户决定系统的工作方式和信息表达方式。
5、GIS的产生GIS起源于地图自动制图、土地调查和人口普查计算机科学的兴起和它在航空摄影测量学与地图制图学中的应用，以及政府部门对土地利用规划与资源管理的要求，使人们开始有可能用计算机来收集、存贮和处理各种与空间和地理分布有关的图形和有属性的数据，并通过对数据的分析来为管理和决策服务1960年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson 提出了把地图变成数字形式的；1963年又提出GIS这一术语，并于1971年建立了第一个GIS－－加拿大GIS（CGIS）随后GIS以燎原之势在全世界迅速发展起来6、地理信息系统的核心问题位置，条件，变化趋势，模式，模型7、GIS的发展趋势（从最终用户的角度）：8、GIS是全球影像分析卫星的缩写第二章空间数据基础和数据模型9、地理空间的定位GIS中的空间概念常用“地理空间”来表述，一般包括地理空间定位框架及其所连接的空间对象地理空间定位框架即大地测量控制，由平面控制网和高程控制网组成坐标类型：大地坐标（L,B,H）、空间直角坐标（参心和地心）（x,y,z）、平面直角坐标国内使用的三种坐标系：54北京坐标系、80国家大地坐标系、CGCS2000坐标系。
地理信息系统的原理和应用场景
地理信息系统的原理和应用场景随着信息技术的迅猛发展，地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）也逐渐成为了一个非常重要的工具。
它可以将地理信息以图形、文字、数字等多种格式呈现出来，为地理研究、城市规划、农业开发、自然资源管理等领域提供了强有力的支持。
本文将通过对GIS的原理和应用场景的讲解，为大家深入了解地理信息系统提供帮助。
一、GIS的原理GIS的核心思想是通过对空间现象的数据采集、组织、存储、分析和呈现，来反映地理信息。
GIS中包括多个要素，比如地图数据、地理数据库、地图制图、空间分析、网络分析等。
其中最核心的要素是地图数据，其包含了地理实体的几何形状和属性信息。
GIS的数据采集主要靠全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）和航空遥感技术（Remote Sensing）等手段实现。
GPS是一种通过卫星定位来获取地球表面位置信息的技术，可以对地点进行准确的测量和计算，并将位置数据储存在数据中心。
而航空遥感则采用误差极小化、图像处理、传感器数据融合等技术来获取大量的地理数据。
存储和管理方面，GIS通常需要使用地理数据库来储存和管理所采集的地理数据。
地理数据库以空间为中心，整合了地理数据的多个维度信息。
GIS中的地图制图是将数据可视化呈现的过程。
空间分析则是GIS最主要的应用之一，它利用地图数据进行地理分析和决策制定。
网络分析则是将地图和网络结构相结合，通过机器学习和预测算法来解决大数据计算的问题。
二、GIS的应用场景GIS在不同领域的应用场景非常广泛。
以下是几个例子：1.城市规划城市规划是GIS的重要应用领域之一。
GIS可以帮助城市规划师进行精准的地形分析、地貌描述，进而开展城市交通规划、房地产开发、环境管理和城市公用事业规划等工作。
例如，城市规划师可以运用GIS技术，对城市公交线路进行覆盖面分析，从而找出公共交通覆盖不够的区域，并提出改善方案。
《地理信息系统导论》课件
城市规划：利用GIS进行城市规划， 提高城市规划的科学性和准确性
交通管理：利用GIS进行交通管理， 提高交通管理的效率和准确性
环境监测：利用GIS进行环境监测， 提高环境监测的准确性和实时性
灾害预警：利用GIS进行灾害预警， 提高灾害预警的准确性和实时性
农业管理：利用GIS进行农业管理， 提高农业管理的科学性和准确性
空间数据采集： 通过遥感、
GPS、地形测 量等手段获取
地理信息
数据预处理： 对采集到的数 据进行清洗、 转换、整合等
操作
数据存储与管 理：将处理后 的数据存储在 数据库中，便 于查询和分析
数据分析与可 视化：利用 GIS软件对数
据进行分析， 并生成可视化 图表，便于理
解和决策
空间查询与分析
空间查询：根据空 间位置、属性等条 件进行查询
案例分析：结合具体案例，分析GIS技术在资源调查、开发、利用方面的应用效果和价值
交通管理与物流配送
地理信息系统在交通管理中用于实时监控、路线规划和调度。
GIS支持物流配送优化，提高运输效率并降低成本。
通过GIS定位和数据分析，实现精准配送和智能物流。 GIS在交通管理与物流配送中的应用，提高了行业的运营效率和客户 服务水平。
旅游规划：利用GIS进行旅游规划， 提高旅游规划的科学性和准确性
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GIS可以处理和 分析空间数据， 如地图、遥感图 像、地形数据等。
GIS广泛应用于 城市规划、交通 管理、环境监测、 资源管理等领域。
GIS的核心技术 包括空间数据管 理、空间分析、 空间查询和空间 可视化。
地理信息系统的组成
数据源：包括地图、遥感影像、地形图等 数据处理：包括数据采集、数据转换、数据存储等 数据分析：包括空间分析、属性分析、时间分析等 数据展示：包括地图显示、图表显示、报告生成等
地理信息系统讲义
第一章地理信息系统基本概念第一节几个基本概念1.数据（Data）数据是记录信息的符号，是信息的重要载体，是未加工的原始资料。
内涵：①数据的表达方式有数字、文字、符号、声音、图形、图像、光、电、磁信号等。
②数据一般不等同于信息，人或机器只有理解数据方可获取信息。
③数据只有经过观察、测量、整理与加工可获取2.数据源：能提供某种所需数据的原始媒体称为数据源，目前常用的有：①观测数据：从现场获取的实测数据（野外勘测、台站记录、遥测量算）②分析测定数据：利用物理、化学分析方法测定的数据③图形数据：各种地形图、专题地图等④统计调查数据：各种统计报表、社会调查表⑤遥感数据：由地面航空或航天遥感获得的数据3.信息（Information）有狭义与广义定义：●狭义信息：信息论中将信息定为“两次不定性程度之差”，即用熵增加值度量事物的认知程度。
●广义信息：是宏观世界中主体与外部客体之间相互联系的一种方式，是主客体之间一切有用的消息或知识，是事物运动状态的一种普通反映形式。
内涵：①信息要求有载体支撑②信息需靠介质传递③信息量是可度量的④信息量多少与人的知识经验有关⑤信息是可相互转换的4.数据处理由人或机器对数据进行编码、排序、分类、运算、压缩、增涨、变换等过程通称为数据处理。
5.系统具有特定功能的相互关联的诸多要素构成的整体称为系统。
内涵：①系统的基本特征：结构性、关联性。
②系统的要素可以是子系统、子集合。
③凡涉及到数据处理功能的系统，一般都离不开计算机系统的支持。
系统举例：●社会经济系统●军事系统●地球系统及十三个子系统●资源环境信息系统●生物系统●生命循环系统6.信息系统是指具有数据信息管理、检索、分析、运算、咨询决策功能的计算机系统。
内涵：①组成：硬件、软件、数据、操作员②自动化、可视化、智能化是基本特征7.地理信息①地理数据：各种地理要素特征与现象间关系的符号化表示：A.空间位置；B.属性特征（简称属性）；C.时域特征具体定义：A.描述地物所在的大地经纬度或相对位置关系（相邻、相包）；B.属性特征又称非空间数据，描述地物特征的定性或定量指标；C.时域特征指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段。
《地理信息系统》 讲义
《地理信息系统》讲义一、地理信息系统的定义与发展地理信息系统（Geographic Information System，简称 GIS）是一种采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的技术系统。
它将地理空间位置与相关的属性数据相结合，通过计算机软件和硬件的支持，为用户提供各种空间分析和决策支持服务。
GIS 的发展可以追溯到上世纪 60 年代，随着计算机技术的不断进步，GIS 也逐渐从简单的地图数字化发展到如今功能强大、应用广泛的系统。
早期的 GIS 主要用于土地利用规划和资源管理等领域，如今已经广泛应用于城市规划、交通运输、环境保护、农业、林业、水利、地质矿产等众多领域。
二、地理信息系统的组成GIS 主要由以下几个部分组成：1、硬件包括计算机、服务器、存储设备、输入输出设备（如扫描仪、绘图仪等）。
这些硬件设备为 GIS 的运行提供了基础的计算和数据处理能力。
2、软件包括操作系统、GIS 专业软件（如 ArcGIS、SuperMap 等）、数据库管理软件等。
GIS 软件是实现地理数据处理、分析和可视化的核心工具。
3、数据数据是 GIS 的核心组成部分，包括空间数据（如点、线、面等几何图形）和属性数据（如名称、面积、人口等）。
数据的质量和准确性直接影响到 GIS 分析结果的可靠性。
4、人员包括系统开发人员、管理人员、操作人员等。
人员是 GIS 系统能够有效运行和发挥作用的关键因素。
5、方法包括 GIS 数据采集、处理、分析和应用的方法和流程。
合理的方法和流程能够提高工作效率和分析结果的准确性。
三、地理信息系统的数据采集数据采集是 GIS 应用的基础，常见的数据采集方法包括：1、数字化将纸质地图通过数字化仪或扫描仪转化为数字形式。
2、测量通过全球定位系统（GPS）、全站仪等测量设备获取地理空间数据。
3、遥感利用卫星、航空遥感等技术获取大面积的地理信息。
4、社会经济数据收集通过调查、统计等方式获取与地理相关的社会经济数据。
地理信息系统讲义3.ppt
பைடு நூலகம்）表格坐标到投影 坐标的转换 2 ）投影坐标到地理 坐标的转换
3）地理坐标到工作 投影坐标的转换
栅格数据的转换包括栅格 数据的重采样，重采样后的栅 格数据的坐标轴和像元坐标与 地理信息系统工作投影相一致。 重采样有三种方法：最近邻方 法、线性内插和三次卷积。
栅格转换与矢量转换不同， 栅格转换不只是空间坐标的转 换，而且也是像素的实际属性 值从一个栅格到另一个栅格的 转换。在新的栅格中的像素值 是根据一个或更多个相邻像素 值来确定的。
根据可展表面的形状，投影分为平面、圆锥和圆柱三种类型。表面和球 体的关系包括切（Tangent）和割(Secant)两种。在切的情况下，圆柱投影的 展开表面沿大圆与球体相切，圆锥投影沿小圆与球体相切，平面投影与球体 的某一点相切。
（1）平面投影，球体表面的点被投影到平面上，地理坐标投影转 化为极坐标。平面投影公式如下（ x余纬度，x=90-φ ）： 2
当原始数据经过解释、编辑和处理 后，它们将转化为次生数据。许多常用 的次生地球科学数据不是表现为数字形 式，而是表现为诸如地图、表格以及空 间信息的地学编码等形式。
地图投影对于数据输入和数据可视化都具有重要 意义，由于投影参数的不准确定义所带来的地图记录 误差，可以导致基于该图的地理分析失去意义。
栅格与矢量数据的比较
栅格数据结构类型具有：“属性明显、位置隐含”的特点，操作简单， 但它的数据表达精度不高，工作效率较低。对于基于栅格数据结构的应用 来说，需要根据应用及其精度要求来恰当地平衡栅格数据的表达精度和工 作效率两者之间的关系。 矢量数据结构类型具有“位置明显、属性隐含”的特点，它操作起来 复杂，但它的数据表达精度较高，且工作效率较高。
由于线和结点的不正确连接所造成的五个常见的数字化错误
图课件——地理信息系统(GIS)原理及应用概论(页)
动极动极轴航臂
动极式数字求积仪
描迹放大镜显示窗
动极轴臂功能键
描迹镜
航臂
测轮
n1— 整方格数n2— 不足一整方格的方格数a—每个方格的面积M— 比例尺分母
方格网法
几何图形法将多边形分成若干几何图形（如三角形、矩形、梯形等）
②解析法当多边形面积很大 ， 可求出各顶点坐标直接计算面积。
ⅢⅣ
ⅡⅠ
② 变成折线分段量算
6. 在地形图上量某直线坡度（有三种方法）
7. 在地形图上进行面积量算（如计算工程面积、土石方量、库容量等）① 图解法◆ 求积仪法 →操作方法：铺开图纸 ， 描迹镜置于图形中央 。选择单位（cm2 、m2 、km2 ）和比例尺 。再选择图形一 个点为起始点 ， 描迹镜中心对准此点 ， 按起动 键 ， 拉推描迹镜 ， 沿轮廓顺时针方向远行到起 始点 ， 即可得到图行面积。
第八章地理信息系统（GIS） 原理及应用概论地形图应用的基本知识地理信息系统的产生及发展
地形图是包含丰富的自然地理 、人文地理和社会经济信息的载体 。它是进 行土木工程建设项目可行性研究的重要 资料 ， 是土木工程规划 、设计和施工的 重要依据 。正确地应用地形图 ， 是土木 工程技术人员必须具备的基本技能。
二 、地形图应用基本知识
3. 在地形图上量算某直线的坐标方位角
2. 在地形图上量算线段的长度
1. 在地形图上确定点位坐标
4. 在地形图上量算某点高程
5. 在地形图上量测曲线长度① 用曲线量算 一般是用曲线计 ， 其构造是在圆管手柄上安一个圆形计算盘, 一周为100格, 每10格为一大格, 在计数盘的下端安有一个转轮, 转轮在图上滚动, 计数盘便计数。
一 、地理信息系统（GIS） 概述 地理信息系统概念是60年代加拿大测绘学家结合 计算机发展趋势 ， 提出的利用机算机和数据库技 术结合管理地球空间信息的概念体系 ， 并于1971 年建成第一个地理信息系统（GIS） 。地理信息系统（Geographic Information Systems） 地理信息系统（GIS） 是在计算机软硬件支持下 ， 运用信息科学 ， 管理科学 ， 对空间地理信息进行 综合处理、分析和应用的系统。
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3S集成移动测量（制图）系统
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路面检测与测量系统（RTM）
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车载测量系统应用领域
车辆导航 公路及铁路等道路网的测绘 建筑物的测绘 交通事故现场勘查与测量 流动交通监测车和移动作战 环境监测 智能化交通
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加强交通建设管理，确保工程建设质 量。21:28:5621:28:5621:28Fri day, October 16, 2020
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安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.1620.10.1621:28:5621:28:56October 16, 2020
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踏实肯干，努力奋斗。2020年10月16日下午9时28分 20.10.1620.10.16
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14.2.6 GIS与多媒体技术集成
• 多媒体地理信息系统（MGIS）将文字、图形（图 像）、声音、色彩、动画等技术融为一体，为 GIS应用开拓了新的领域和广阔前景。
• 它不仅能为社会经济、文化教育、旅游、商业、 决策管理和规划等提供生动、直观、高效的信息 服务，而且将使电脑技术真正走进人类社会生活。
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LBS
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中国联通推出 “GPS one”手机 定位已达到5-10
米
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14.4 嵌入式GIS
• 嵌入式设备的优点是小巧灵活、便携性好。但受到其硬件 的限制，传统的运行于PC机上的GIS软件的某些功能在嵌 入式环境下难以实现，如可视化，嵌入式设备的显示屏通 常较小，传统GIS软件中图形和注记等的可视化方式可能 就不适合于嵌入式设备。
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• 2.开放式地理信息系统（OGIS）及其特点 – （1） 互操作性 OGIS提供地理数据和地理操作的标准接口，这些接口
支持孤立系统和网络，以完成应用程序之间的地理数据访问和交换；分 布式的客户/ 服务器结构的地理操作和分布式对等实体的地理操作。 – （2）支持信息团体性 具有不同的应用背景的用户可以方便地交换地理 数据而不会造成语义的误解和损失。 – （3）普适性 通过OGIS定义的标准接口和协议，所有的应用程序，无论 是属于哪个专业领域，都可以方便地处理地理数据。 – （4）兼容性 由于OGIS并不定义地理数据的存储格式和处理方法，因此 基于OGIS的应用程序将能够与旧有的地理数据保持兼容。 – （5）可移植性 OGIS独立于软件、硬件及网络环境，因此，它不需修改 便可在不同的计算机上运行。 – （6）可扩展性 硬件方面，可在不同软件、不同档次的计算机上运行， 其性能和硬件平台的性能成正比；软件方面，可以随着新的地理数据类 型和处理方法的发展而发展，它具有容纳新的地理数据处理技术和新的 分布计算平台技术的能力。 – （7）可伸缩性 基于OGIS的应用程序通常由相对独立的软件组件构成， 这些组件可以为各种计算环境重新配置，而不必考虑数据量的大小。
75% Data Conversion:
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Spatial Analysis
Attribute Tagging
Data
Conversion
14 地理信息系统的发展趋势
• 14.1 互操作GIS • 14.2 GIS的集成化 • 14.3 GIS的大众化和信息服务 • 14.4 嵌入式GIS • 14.5 网格GIS
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14.2.3 GIS与应用模型集成
• GIS与应用模型的集成，既可以发挥GIS空间操作 方面的优势，又可以提高GIS应用系统的分析功 能，弥补GIS在专业应用领域的分析功能的不足。
• 现有的几种集成方法如下：
– （1）源代码集成方式 – （2）函数库集成模式 – （3）可执行程序集成方式 – （4）DDE和OLE集成 – （5）基于组件的集成方式 – （6）搭建式（插件式）的集成方式
14.2.2 GIS多源空间数据集成
• 1．多源数据的特点
– （1）多语义性 – （2）多时间尺度 – （3）多分辨率 – （4）多比例尺 – （5）多数据格式 – （6）多空间维数 – （7）多精度水平 – （8）多参考系统 – （9）多表达形式
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• 2．多源数据的集成模式
– （1）数据格式转换模式 – （2）数据互操作模式 – （3）直接数据访问模式
GIS是空间信息集成、分析、处理的有力武器；
RS是空间信息覆盖面最大最迅速的采集手段， 三者的结 合简称3S集成。
GIS
定点查询 专题信息
几何配准、 辅助分类等
提供或更新 提供或更新 空间定位 区域信息
GPS 几何校正、训练区选择及分类验证等 RS 提供定位遥感信息查询
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各种卫星定位系统比较
14.2.1 GPS、RS与GIS的集成
• 虽然GIS在其理论和应用技术上有了很大的 发展，但单靠传统GIS的使用却不能满足目 前社会对信息快速、准确更新的要求。而 与GIS独立、平行发展的全球定位系统 （GPS）和遥感（RS）为GIS适应社会发 展的需求提供了可能性。
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GPS是空间实体快速、精密定位的现代化工具；
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14.2.5 GIS应用平台集成
• 企业GIS需要和办公自动化系统、材料管理 系统、工程档案管理系统等进行紧密集成。 企业应用GIS和其他系统进行集成，从而形 成以GIS为核心的Intranet企业级地理信息 系统集成平台。通过GIS系统，也使管理部 门一些相对封闭的数据真正走向开放，从 而节约了企业的投资，推动了行业的信息 化建设进程（闾国年，2003）。
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14.2.4 GIS与专家系Байду номын сангаас的集成
• GIS与专家系统的结合是建立智能化空间决策支持系统 （Spatial Decision Support Systems，SDSS）的重要 途径。它为决策者提供分析问题、建立模型、模拟决策过 程和方案的环境，调用各种信息资源和分析工具，帮助决 策者提高决策水平和质量。
• 嵌入式GIS可应用于国防、测绘、导航等领域。
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14.5 网格GIS
• 网格地理信息系统(GridGIS)是指实现广域 网络环境中空间信息共享和协同服务的分 布式GIS软件平台和技术体系（方金云， 2003）。将地理上分布、系统异构的各种 计算机、空间数据服务器、大型检索存储 系统、地理信息系统、虚拟现实系统等， 通过高速互连网络连接并集成起来，形成 对用户透明的虚拟的空间信息资源的超级 处理环境就是网格GIS。
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End！
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树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.1620.10.16Friday, October 16, 2020
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。21:28:5621:28:5621:2810/16/2020 9:28:56 PM
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安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.1621:28:5621:28Oc t-2016- Oct-20
• 多媒体技术在GIS领域的深入应用，乃至出现具 有良好集成能力的MGIS是技术发展的必然。
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14.3 GIS的大众化和信息服务
• 人类所接触的信息中有80%以上都与空间相关， 随着人类对空间信息需求的快速增加已经让越 来越多的人认识并了解GIS，GIS正在成为普通 公众解决空间位置问题的有力工具，GIS走向大 众已成为GIS发展的必然趋势。当前，GIS正逐 步融入IT主流，已成为IT产业重要的组成部分。 GIS正随着计算机和网络的普及为越来越多人的 使用，如Google Earth的普及和位置信息服务 都是GIS大众化的例证。
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14 地理信息系统的发展趋势
GIS的总体发展
• 栅格数据结构、矢量数据结 构
• 传统的GIS系统
• 空间分析
• 面向对象的数据模型和多库一体 化
• 大型关系数据库为后台的数据管 理
• 数据挖掘和知识发现、数据融合
Spatial 5% Analysis
10-15% Attribute Tagging
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相信相信得力量。20.10.162020年10月 16日星 期五9时28分56秒20.10.16
谢谢大家！
地理信息系统原理
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GIS 原理与方法
• 1 绪论 • 2 空间数据结构 • 3 地理信息系统的地理数学基础 • 4 地理信息系统的数据输入 • 5 地理信息系统的数据处理 • 6 空间数据管理 • 8 空间分析 • 9 数字高程模型 • 12 GIS输出与数字地图 • 13 地理信息系统工程 • 14 地理信息系统的发展趋势
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追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年10月16日星期 五下午9时28分 56秒21:28:5620.10.16
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严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 下午9时 28分20.10.1621:28Oc tober 16, 2020
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作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月16日星期 五9时28分56秒 21:28:5616 October 2020
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14.１互操作GIS
• 1. GIS互操作的概念
– GIS互操作是具有不同数据结构和数据格式的GIS系统的集成。以 互操作标准开发的不同GIS应用系统之间能动态地进行相互间的 功能调用，数据集之间可以透明地访问，从而允许用户通过网络 实时获取不同系统中的地理信息，避免了冗余数据存储，这是实 现地理空间数据共享的一次深刻的技术革命。