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Principles and Applications of GIS of Urban

Principles and Applications of GIS of Urban. 地理信息系统教研室 主讲：谭全元. 教 材： 《 地理信息系统导论 》Introduction to Geographic Information Systems [ 美 ]Kang-tsung Chang 著 陈健飞等译 北京 科学出版社 2010 ， 7. 课 题：第 1 章 绪论（第 1 讲） 教学内容 :1.1 GIS; 1.2 GIS 应用 目的要求： 1 、让学生理解和掌握 GIS 的定义及当前主要的 GIS 产品

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Principles and Applications of GIS of Urban

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  1. Principles and Applications of GIS of Urban 地理信息系统教研室 主讲：谭全元 教 材： 《地理信息系统导论》Introduction to Geographic Information Systems [美]Kang-tsung Chang著 陈健飞等译 北京 科学出版社 2010，7

  2. 课 题：第1章 绪论（第1讲） • 教学内容:1.1 GIS; 1.2 GIS应用 • 目的要求： • 1、让学生理解和掌握GIS的定义及当前主要的GIS产品 • 2、让学生了解和掌握GIS的组成以及GIS发展历史； • 3、让学生了解和掌握GIS的应用 • 教学重点： • 1，GIS的定义2，GIS的组成 • 教学难点： • 1，理解GIS的应用 • 教学时间：2课时 • 教学方法：讲授法 多媒体教学法 • 本次课涉及的学术前沿

  3. 课程性质：专业必修课 总学时： 48周学时： 6学 分： 3考核方式：考查 （平时成绩＋期末考查成绩）平时成绩：考勤（10%），作业（10%），参与（10%） 期末考查：成果（60%），论文或设计报告（40%） 3

  4. 教材或课外参考书：1. Kang-tsung Chang 原著，陈健飞中文导读. 地理信息系统导论（第五版）， 科学出版社，20102. 邬 伦等. 地理信息系统—原理、方法和应用，科学出版社，20013. Paull A. Longley等编，唐中实等译，地理信息系统（上卷）原理与技术（第二版），电子工业出版社，20044. Paull A. Longley等编，唐中实等译，地理信息系统（下卷）管理与应用（第二版），电子工业出版社，20045. 黄杏元等. 地理信息系统概论(修订版），高等教育出版社，20016. 张 超等. 地理信息系统实习教程，高等教育出版社，2000 7. 地理信息系统理论与应用丛书（若干册），科学出版社，20068. 21世纪高等院校教材. 地理信息系统教学丛书（20册），科学出版社，2006 4

  5. Learning GIS / Students如 何 学 好 GIS？ • Think spatially 空间思维方式 • Be comfortable with use of the computer and changes of computer technology 乐于使用计算机及适应计算机技术的变化 • Have a basic understanding of fields related to GIS development 对与GIS发展的相关领域有基本理解 • Be motivated (GET A JOB IN GIS!) 有需求有激情 5

  6. CHAPTER 1: INTRODUCTION 绪 论 （第一讲） 1.1 GIS GIS 1.2 GIS Applications GIS应用 （第二讲） 1.3 Geographically Referenced Data 地理参照数据 1.4 GIS Operations GIS 操作 6

  7. 定义 地理信息系统（GIS-Geographic Information System）是一种采集（输入）、存储、查询、分析、显示地理空间数据并可以支持决策的计算机系统。 GIS的操作对象是地理空间数据，或称为地理参照数据。GIS对地理空间数据的管理和操作，是GIS区别于其它信息系统的根本标志。 1.1 GIS 地理数据 属性特征 属性数据 数据库 地理要素 空间数据 文件或数据库 分布特征 地理学和测绘学是GIS的理论依托。地理学为GIS提供有关空间分析的基本观点和方法；测绘学为GIS提供数据定位的理论支持，其理论和算法可直接用于空间数据的变换和处理。 遥感(RS-Remote Sensing)技术和全球定位技术为GIS提供了地图以外的数据支持。

  8. GIS-Related Disciplines 与 GIS 相关的领域 Geography 地理学 Cartography制图学 RemoteSensing 遥 感 Database Management 数据库管理 GIS Photogrammetry / Surveying 摄影测量/测量 Computer Science 计算机科学 Mathematics / Statistics 数学/统计学 8

  9. 遥感分航天遥感和航空遥感等，是从远距离获得地面地物的光谱信息，并进行处理的技术。

  10. 国际上对地球空间技术的新认识 2004年1月“NATURE”刊登了弗吉尼亚•杰文（Virginia Gewin）的文章指出：美国劳动部从经济社会发展和就业的角度出发，在今年早些时候提出，地学技术（Geotechnology）（确切地说是地球空间技术-Geospatial Technology） 与纳米技术和生物技术一起成为当今最为重要的新兴和最具发展前景的三大技术领域。 —NATURE|VOL 427 | 22 JANUARY 2004，376-377 “Earlier this year, the US Department of Labor identified geotechnology as one of the three most important emerging and evolving fields, along with nanotechnology and biotechnology”.

  11. 1.1.1 GIS的组成 GIS可以分为如下四个部分 （1）硬件。硬件包括计算机系统，如个人计算机、工作站和操作系统。其他设备还包括用于显救援显示器，用于空间数据数字化的数字化仪和扫描仪，全球定位系统（GPS）接收器和野外工作的移动设备，以及用于硬拷贝数据显示的打印机和绘图仪。 （2）软件。GIS软件包括源代码和用户界面。源代码可能会用C++、VS.NET或Python等语言编写。公共用户界面包括菜单、图标、命令行和脚本。 （3）专业人员。由GIS专业人员确定使用的目的和目标，提供使用GIS的动机和理由 （4）基础设施。基础设施是指维持GIS运作所需的物理的、组织的、行政和文化环境，基本设施包括必备的技能、数据标准、数据交换中心（clearinghouse)和通用组织模式。

  12. 计算机硬件系统 GPS 磁带机 光盘机 活动硬盘 硬盘阵列 全站仪 解析和数字 摄影测量仪器 存储设备 专用设备 全数字摄影 测量工作站 绘图仪 遥感 图象处理系统 输入设备 处理设备 输出设备 打印机 数字化仪 终端 扫描仪 服务器 工作站 常规设备 键盘、鼠标

  13. （1）专题地图叠置GIS 部分起源于制图学家的专题地图。专题地图是GIS的支柱，因为专题地图提供了存储大量特定主题内容的方法，以供随后的比较。20世纪50年代英国城市规划师Jacqueline Tyrwhitt用透明图纸叠置的方法将 4 幅专题地图（地形、地质、水文、耕地）构成1幅地图，提供了在一个地理范围内同时看到多幅专题地图的简单而通用技术。美国景观建筑师Ian McHarg在其里程碑著作《Design with Nature 》(1967), 阐述了地图叠置（overlay)作为都市和环境规划的一种工具。 1.1.2 GIS的发展历史

  14. （2）机助制图实现20世纪50年代计算机的出现为GIS 的诞生提供了另一基本条件。1959年美国地理学家Waldo Tobler开发了简单模型实现计算机制图， 其 MIMO (“map in–map out”)系统将地图转为计算机可用形式、可处理文件并可输出新地图，即“机助制图” 。爱丁堡大学Terry Coppock 最早认识到 GIS 在土地利用数据采集、管理和应用方面的重要性，并于20世纪80年代中期主编“GIS国际期刊”。 （3）GIS之父 加拿大地理学家Roger Tomlinson于20世纪60年代为监控和管理加拿大自然资源而开发了第一个真正的GIS。

  15. （4）GIS 的快速发展和普及 GUI (graphical user interface) 图形用户界面 Affordable hardware 可供硬件 Public digital data 公共数字化数据 促进 了GIS 融入 IT 主流 15

  16. （5）WebGIS：GIS进入普通人的生活

  17. 1.ESRI(美国环境系统研究所)的GIS产品。包括Arc/Info 、ArcView、 ArcGIS等。具有强大的地理信息处理能力和二次开发环境。Workstation版本支持多种操作系统。 1.1.3 GIS软件产品

  18. 2.Intergraph公司的MGE和Geomedia。曾经是与ERSI的GIS地位相当的产品。桌面制图背景。3.Mapinfo公司的Mapinfo。相当于前二者的desktop产品。2.Intergraph公司的MGE和Geomedia。曾经是与ERSI的GIS地位相当的产品。桌面制图背景。3.Mapinfo公司的Mapinfo。相当于前二者的desktop产品。

  19. 4.中国科学院地理研究所的超图(SuperMap)，国内应用较广的GIS产品。4.中国科学院地理研究所的超图(SuperMap)，国内应用较广的GIS产品。 5.中国地质大学的MapGIS。国土行业应用比较广泛。 其它：IDRISI，Maptitude，GeoStar，GRASS <

  20. 1.2 GIS Applications GIS 应用 一开始，主要在自然资源管理领域：土地利用规划、自然灾害评估、野生生物栖息地分析、河滨带监控和木材管理等。 近年来, GIS已被用于犯罪分析、编制救急计划、地籍管理、市场分析和交通应用。 GIS与全球定位系统（GPS）、无线技术和互联网的结合已导致新的可喜的应用。 20

  21. 城市规划管理 • http://www.ozp.tpb.gov.hk • 数字化基础地形数据的采集、建库及管理； • 规划、用地、选址、市政管理、管线等专题数据的建库及管理； • 规划方案设计辅助决策； • 规划用地管理及划拨； • 规划选址分析； • 市政道路规划与管理； • 市政管线规划与管理； • 建筑规划管理； • 城市设计辅助方案； 21

  22. 数字城市概念模型 虚拟城市 城市信息 城市实体

  23. eCity Software / Paris / Hotels 23

  24. Landuse Depth to Water 地下水污染脆弱性评价 Soils Groundwater Contamination Vulnerability 24

  25. 25

  26. 26

  27. 仿真烟云 追踪石棉, 多氯联苯和其它物质的活动 27

  28. 农作物长势监测

  29. 农作物遥感估产 单位: (总产:万吨;面积:千公顷;单产:公斤/公顷) 夏粮 冬小麦

  30. 水灾监测 (By Radarsat, August 27,1998)

  31. 3D景观重建示意图

  32. 作业布置 1．何谓GIS？ 2、GIS由哪几部分组成？谈谈你对GIS地理空间数据的理解 3、通过本讲的学习，你认为GIS能从事哪些方面的操作、可做哪些方面的应用？ 4、预习题 1）名词解释：地理相关数据模型，基于对象的数据模型，投影，栅格数据模型，矢量数据模型。 2）解释矢量数据和栅格数据之间的不同； 3）解释地理相关数据模型和基于对象的数据模型之间的不同？

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