城市地理信息系统(中山大学gis课件》

2.具有多重属性结构
同一城市地理现象具有多方面的属性特征
例：城市属性包括面积、人口、工业产值等。
同一XY位置上具有多个专题和属性的城市信息
例：在城市繁忙街道某一地面点位上，可以取得该点 的高程、地耐力、噪声、污染、交通等多种信息。
3. 时序特征十分明显
要求及时采集和更新它们，并根据多时相的 数据和信息来寻找随时间的分布规律，进而 对未来做出预测或预报。
第三节 城市地理信息
一、城市地理信息概念 二、城市地理信息分类
三、城市地理信息的特征
四、城市地理信息的认知
五、城市地理信息的地位和作用
六、城市地理信息与信息技术结合
一、城市地理信息
城市地理信息是指与所研究对象的城市 空间地理分布有关的信息，是有关城市 地理实体的的性质、特征和运动状态表 征的一切有用知识，它表示地表物体及 环境固有的数量、质量、分布特征、联 系和规律。
二、 城市地理信息分类
1.基础地理信息
包括各种平面和高程控制点、建筑物、道路、水 系、境界、地形、植被、地名及某些属性信息等， 用于表示城市基本面貌并作为各种专题信息空间 位的载体。
2.专题地理信息
包括城市规划、土地利用、交通、综合管网、房 地产、地籍、环境等，用于表示城市某一专业领 域要素的空间分布及规律。
一、信息高速公路
1993年9月美国克林顿政府宣布了“国家信息基 础结构的行动计划”，这个计划俗称“信息高速公 路”，这一举动立即引起了全世界的瞩目。 信息高速公路是一个连接各行各业及千家万户， 能提供电话、数据、图象等综合业务的交互式宽带网 络。它是由通信网络、计算机、信息和个人四个基本 要素构成的。如将以光纤为主的传输通信网络比作 “路”的话，采集、加工、处理、存储各种信息的计 算机系统可以比作“车”，各种各样的信息就可以比 作“货”了。“路”越宽、跑的“车”就越多，“车” 越大，拉的“货”就越多。人则是运用先进技术，建 设“信息高速公路”的关键。
以上均与城市地理信息密切相关。
作为面向21世纪的支柱性信息产业，城市地 理信息产业是关系到国民经济增长、社会发 展和国家安全的战略性产业，它不仅为国家 创造直接经济效益，而且是其它众多产业的 推动力。对众多经济领域具有辐射作用，能 在国民经济的发展中起到“倍增器”的效果， 其渗透作用已深刻影响到国民经济的各个方 面。
作用：
可以把城市地理空间及其过程进行压缩
空间——”天涯若比邻，瞬间即相见“的数字城市
时间——重现过去城市，通过虚拟城市预测未来
实现信息采集、传输、预测预报和决策一体化。
真正实现宏观与微观、定性与定量的结合。
六、城市地理信息与信息技术结合
信息技术对城市地理信息最突出最直接的影响： 1.空间数据基础设施的建设
单位：资环学院 教师：付金霞
空间信息管理渗透到城市……
城市规划 城市建设 城市管理 城市服务 ……

第一章 绪论
第一节 信息时代 第二节 信息高速公路、数字地球、数字城市 第三节 城市地理信息 第四节 城市地理信息系统

第一节 我们所处的时代:信息时代

1.关联名词 –计算机 –数据、信息、信息的DNA –信息技术、信息产业 –知识经济 –Internet、全球信息高速公路 –.com、伊妹儿、QQ –“数字地球” – …...
必须是有新内容的知识； 必须是有使用价值的物质；

能够描述事物和现象，作为人们决策和判断的依据。
信息的测度

信息量与它的不确定性成正比 –出现一个信号i所取得的信息量与出现该信 号的概率成反比 –公式 I log ( 1 ) i 2 pi 单位:比特(bit) Ii:某一信息系统中出现i信号所取得的信 息量，pi: i信号出现的概率
9. 地图表现形象性
地图是城市信息可视化的一种重要工具。
在GIS环境下，地图新发展丰富了城市地图内容。
四、城市地理信息的认知
客观性与抽象性的认知
时空统一性的认知
可存储性与可传输性认知
可转换性与可扩充性认知
五、 城市地理信息的地位和作用
城市是国家和地域的经济、政治和文化中心，是 现代产业高度集聚的地区和国民经济持续发展的 载体，在国家经济和社会发展个起着主导和带动 的作用，创造和集聚着社会巨大的物质财富。 社会经济建设、日常生活活动等所涉及的80%
五、城市地理信息系统应用
六、城市地理信息系统发展趋势和面临问题
一、UGIS概述
1.UGIS概念 2.城市地理信息系统数据 3.城市地理信息系统的功能
指为获取、处理、存储、分发和提高使用地理空 间数据所采用的技术、政策、标准和人力资源， 旨在实现全球范围内的空间信息共享。 2.地球信息科学
包括3S技术等空间信息技术。
第四节 城市地理信息系统
一、UGIS概述 二、城市地理信息系统历史和现状
三、城市地理信息系统的框架结构体系
四、城市地理信息系统与地理信息系统
信息高速公路能带来什么？ ●远程教学──所有的学生都可以享用最好的学校、 教师和课程。 ●远程医疗──不去医院，可在家中找最好的医生 看病或保健咨询。 ●电子图书馆──不去图书馆就能读到世界上任何 一家图书馆的藏书。 ●影视点播──不去电影院就能看到自己想看的电 影。 ●电子游戏──不去电子娱乐厅就能玩自己想玩的 电子游戏。 ●电子购物──不去商店，在家中就能进行购物。 ●家中办公──不去办公室，就能在家中的计算机 网上办公。 总之，信息高速公路可以极大的改变您的生活和 工作方式。
5.空间分布不均匀
城市地理现象在空间分布上是不均匀的，有的 区域分布密集，有的区域分布稀疏。 例如综合性大城市。
6. 拓扑关系复杂
比如建筑物紧邻街道分布的相邻对象 关系，公路穿越城市的关系，某城市 在河流的左侧还是右侧，两条道路在 城市汇聚的相交的关系等。这些拓扑 关系是城市空间查询和分析的重要依 据。
–获得新知识
知识
信息
数据
（4）数据量与信息量的关系




数据量单位 –Bit, (数据——位/信息——比特) –Byte(字节):8个二进制位 数据量为1字节,信息量为8比特 KB/MB/GB/TB：1024 /1000,海量数据 一首古诗 –清明时节雨纷纷 –路上行人欲断魂 –借问酒家何处有 –牧童遥指杏花村 公式:I=D-du I-信息量,D-数据量,du-冗余量 –如口头禅 –千年问题 数据压缩技术
例:

投一次骰子,问是什么数字? –答:>3.概率为1/2,则信息量:
1 I log 2 ( ) 1(bit ) 1/ 2
–答:=6. 概率为1/6,则信息量:
1 I log 2 ( ) 2.585 (bit ) 1/ 6

买彩票,每组1,000,000,设1个特等奖

（3）数据挖掘(Data Mining）
7.多尺度特征
尺度是指地理数据集所表示的空间范围的相对大小和 时间范围的相对长短。
空间尺度：市域尺度、城区尺度、街区尺度等 时间尺度:城市的发展阶段；城市的近期和远期发展
规划。
尺度转换
8. 数据来源多样化
来源：
地图数字化
实测数据 试验数据 遥感与GPS数据 统计普查数据
理论推测与估计数据
历史纪录数据
三、数字城市
数字城市源于数字地球，城市作为信息产 生、应用、辐射最重要的枢纽，又是维系数字 地球框架的重要节点。 数字城市是一个不断发展和演绎的理念。 - 广义的数字城市 - 狭义的数字城市
广义的数字城市是指城市信息化，它涉及城 市信息化的方方面面。
“数字城市”是综合运用GIS、遥感、遥测、宽 带网络、多媒体及虚拟仿真等技术，对城市的 基础设施、功能机制进行信息自动采集、动态 监测管理和辅助决策服务的技术系统；它具有 城市地理、资源、生态环境、人口、经济、社 会等复杂系统的数字化、网络化、虚拟仿真、 优化决策支持和可视化表现等强大功能。
信息社会的特征

美国MIT多媒体实验室主任Nicholas Nagropnte 出版 “Being Digital”,《数字化生存》： –两个术语
数据（Data） 信息（Information）
–信息时代人类社会的基本要素：原子比特
–比特：信息的DNA
–具体工具：计算机
“计算机不再只和计算机有关,它决定我们
三、 城市地理信息的特征



1. 空间特征 2.具有多重属性结构 3.时序特征十分明显 4.具有丰富的信息，数据量大 5.数据分布不均匀 6.拓扑关系复杂 7.多尺度特征 8.数据来源多样化 9.地图表现形象性
1.空间特征
描述地理实体的地理位置、空间几何特征以及相互关系； 地球上的每一种物体，如河流、山脉、城市及建筑物、 桥梁等都有一定的坐落位置，不可能漂浮在空中，站在 更高的地方，能够描绘出一定范围内的概貌，俗话说 “欲穷千里日，更上一层楼”。如果站在空中离地球表 面更远的地方来观察，就更能准确地给出一个明确的定 位和描述，也就是说地球上的任何一种物体从空间来看 都有其特定的地理位置，大到地球本身，小到一个人、 一座山峰，无论是现在、过去和将来，在此基础上我们 都可以真实地了解和反映这个五彩摈纷的世界。
3.信息和信息技术的作用
（1）产业结构转变（知本化 消费化）
硅 - 原始石英料成品电路硅 - 价值: 110 000 000
Leabharlann Baidu
（2）管理现代化 （网络化 自动化） （3）加快国际化进程（全球一体化） （4）社会结构变化（城市分散化）
第二节 信息高速公路/数字地球/数字城市
一、信息高速公路 二、数字地球 三、数字城市
世界夜间灯光分布图
由美国军用气象卫星图像镶嵌而成。显示城市、人口 密集于沿海地带；北美、欧洲、东南亚最为密集；陆地上 尚有20%以上属荒芜地区。
数字地球产生的背景 （1）科学背景：地球表层系统科学的发展，地球表层 系统是复杂巨系统。地理信息的内容是丰富的，数据量是 巨大的，地理信息技术已经发展到较高的水平。地理信息 科学的发展，地理概念空间表达、地理空间认知、信息时 代的地理学的发展，为国家空间信息基础设施和数字地球 的诞生奠定了理论基础。 （2）技术背景：遥感、遥测、全球定位系统及地理信 息系统等空间信息科学技术已成为研究自然、社会、经济 的重要手段。 （3）社会背景：人类科学技术的发展和社会经济进步 除了产生巨大的财富外，也产生了人类面临的社会可持续 发展问题。在资源短缺、环境恶化、人口膨胀以及经济的 可持续发展和经济全球化背景下，社会发展对于全球信息 的需求更加迫切。 （4）政治背景
4. 具有丰富的信息，数据量大
城市地理信息既有空间特征，又有属性特征，在 时态GIS中还有不同时间的版本，因此其数据量很 大。 例如，NASA的EOS计划中，其城市GIS处理的数据 量预期将达到百万GB（Arge，1996）。
尤其全球对地观测系统，我们每天可以获得上万 亿兆的地球资源、环境特征数据。
的生存”
2. 数据、信息、数据挖掘

（1）数据(Data) –是指客观实体的属性值
–是一组描述客观现实世界（如数量、行动、 目标等）的非随机的可鉴别的符号
（2）信息(Info) –信息是经过加工后的数据。 –信息是数据内涵的意义，是数据的内容和解释。
信息的共性


必须通过数字、图像、文字等物质载体传递、存储和显示；
二、数字地球
Al Gore在其1998年的报告中指出：数字地球是指一个以 地理坐标（经纬网）为依据的、具有多分辨率海量数据的、 立体显示地球的技术系统。 数字地球的概念，可以归纳为以下三个方面： （1）数字地球指数字化的三维显示的虚拟地球，或指 信息化的地球，包括数字化、网络化、智能化与可视化的 地球技术系统。 （2）实施数字地球计划，需要有政府、企业和学术界 共同齐心协力参加。实施数字地球计划是社会的行为，需 要全社会来关心和支持。 （3）数字地球是一次新的技术革命，将改变人类的生 产和生活方式，进一步促进科学技术、经济发展和推动社 会的进步。
狭义的数字城市是指空间信息为基础的城 市地理信息系统。
狭义的数字城市是指空间信息为基础的城市 地理信息系统。指利用“数字地球”理论， 基于”3S”技术等关键技术，建设服务与城 市规划、建设、管理；服务于政府、企业、 公众；服务于人口、资源环境、经济社会的 可持续发展的信息基础设施和信息系统。
美国田纳西州数字地理信息系统