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第 14 讲：地理信息科学

第 14 讲：地理信息科学. 2012 年 12 月 28 日. 第 15 讲：地理信息科学. 1、地理信息科学概述 2 、 GIS 原理 3 、 GIS 基本功能 4 、常用 GIS 软件 5 、地理信息技术应用方向. （ 1 ）从地理信息、地图，到地理信息系统 ( 形成过程 ) 地理信息：与地球表面空间位置直接或间接相关的事物或现象的信息。现实世界中， 80% 左右的信息与地理空间位置有关。

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第 14 讲：地理信息科学

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Presentation Transcript

  1. 第14讲：地理信息科学 2012年12月28日

  2. 第15讲：地理信息科学 1、地理信息科学概述 2、GIS原理 3、GIS基本功能 4、常用GIS软件 5、地理信息技术应用方向

  3. （1）从地理信息、地图，到地理信息系统(形成过程)（1）从地理信息、地图，到地理信息系统(形成过程) 地理信息：与地球表面空间位置直接或间接相关的事物或现象的信息。现实世界中，80%左右的信息与地理空间位置有关。 地图：是遵循一定的数学法则，将客体（一般指地球，也包括其他星体）上的地理信息，通过科学的概括，并运用符号系统表示在一定载体上的图形，以传递它们的数量和质量在时间上的分布规律和发展变化。 1、地理信息科学概述

  4. （1）从地理信息、地图，到地理信息系统 地图：纸质地图和电子地图。 纸质地图-地图比例不能放大或缩小。 电子地图：也称数字地图，是利用计算机技术，以数字方式存储和查阅的地图。 特点：地图比例可放大、缩小或旋转而不影响显示效果。 电子地图一般利用地理信息系统来储存和传送地图数据。 电子地图的出现是基于一种用于处理和管理地理信息的系统——地理信息系统（geographic information system，GIS）出现了。 地理信息系统的出现带来了地理学的大变革。 1、地理信息科学概述

  5. （1）从地理信息、地图,到地理信息系统 地理信息系统（GIS）：陈述彭院士认为“GIS是一种采集、存储、管理、分析、显示和应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术。” 1、地理信息科学概述 中国遥感地学之父

  6. 完整的GIS主要由4个部分构成： 计算机硬件系统 计算机软件系统 地理数据 系统管理/操作人员

  7. （2）地球->地图->地理信息 地球的形状：卫星监测可知，地球是一个不规则的球状体。 参考椭球体：为了应用的方便，我们通常的做法是采用椭圆体去逼近实际的地球形状。椭球体主要通过它的长半轴和扁率来描述。P274 基准面：利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近而形成所谓的基准面。 基准面有众多种类，有些是用来进行全球范围内的测量，有些用来进行地球局部地区的测量。 全球性基准面：World Geodetic Datum 1984（WGS84）.p274 我们国家主要有两种：北京54（克拉索夫斯基椭球为基础）和西安80. 地图是平面的或者二维的。如何从球面转到平面？涉及到投影的问题。P275 投影方式：墨卡托投影。 1、地理信息科学概述

  8. （3）GIS应用 地理信息科学的主要工具是地理信息系统(GIS)。 GIS的应用总结为“5M”，分别为制图、测量、监测、建模和管理。P275 1、地理信息科学概述

  9. GIS的应用 1.地方政府部门（规划、交通、环境保护、公众安全、城市改造、经济开发、管道设施、医药卫生、福利和社会服务等 ）。 2.城市交通规划和管理中。 3.城市基础设施管理中 。 4.社会经济和人文统计及商业中。 5.零售/批发交易、运输和分布、金融和保险、公用设施和通信、广告传媒、商用和民用房地产、医疗卫生和服务等行业的应用。 。。。。。。

  10. 城市土地利用信息系统

  11. 电信资源管理

  12. 铁路地理信息系统

  13. 公安警用地理信息系统 属性查询 查询 专题图 作战指挥 地图切换

  14. 医疗机构信息查询

  15. 上海市相关信息系统（吴健平教授提供）

  16. 上海市发展与改革委员会GIS系统 • 城市发展决策 • 重大投资项目决策 • 城市功能定位 • 城市生态布局 • 多方案的投资决策 • 政府科学决策

  17. 上海市农业委员会GIS系统 • 畜牧业管理GIS系统 • 林业综合管理GIS系统 • 化肥农药GIS系统 • 农业气象动态监测GIS系统 • 建立统一的GIS信息交换平台

  18. 上海市人民政府信访办GIS系统 • 党和国家聆听百姓呼声的重要渠道 • 反映民情、监督政府的一种重要形式 • 信访数据库有60多万条记录 • 空间关系、内在关联性、与其他因素的相关性、重点事件的动态演变规律 • 空间数据挖掘（SDW）与GIS集成

  19. 上海市民防办GIS系统 • 上海市减灾综合平台 • 人防指挥决策系统 • 灾害事故应急处置 • 反映人防战备设施、防护对象、人口分布、医疗机构、疏散场所、电信枢纽等GIS信息

  20. 上海市商业信息中心GIS系统 • 提供政府权威商业信息，为各行业决策服务。 • 上海市35 万家商业企业的数据 • 建立了上海市商业信息G I S网站 • 提供餐饮、休闲娱乐、购物、服务等提供基于GIS的信息服务

  21. 外滩泵站 延安东路泵 图5. 泵站分布图、影象图和道路图的复合实例 图4. 系统调用的云图 上海市水务局GIS系统 • 防汛指挥决策 • 水资源管理 • 水务规划 • 水文监测 • 水环境管理 • 水景观管理 • 排水管理 系统化管理、实时化调度、科学化决策、网络化办事。达到国内领先水平

  22. 上海市公共设施GIS系统 • 上海市电力公司全市20个单位统一开发 • 上海市天然气公司 • 上海浦东然气公司 • 上海市北然气公司 • 上海市北自来水公司 • 上海市排水公司 • 上海市自来水模型分析系统

  23. 上海大唐移动无线网络规划优化系统 • 网络规划、移动场强优化 • GSM和CDMA标准 • 将向全国各移动电信公司推广

  24. （1）地理表达 人们在认识地理问题的过程中，一方面人们希望GIS包含充足的数据，另一方面又期望从中能方便地选择所需要的相关数据而撇开其他兴趣不大的数据。 如何实现呢？ GIS按照专题形成专题的数据库，这种特殊的数据库被称为“层”或者“图层”。单独的图层合成在一起形成GIS专题信息。 举例：上海基础信息数据库 2、GIS原理

  25. （1）地理表达 GIS数据以数字数据的形式表现了现实世界客观对象（公路、地块、山、湖泊、河流等）。 在GIS中存储数据主要有两种方法：栅格和矢量。 栅格数据是以二维矩阵的形式来表示空间地物或现象分布的数据组织方式．每个矩阵单位称为一个栅格单元（cell）。 矢量数据一般通过记录坐标的方式来尽可能将地理实体的空间位置表现的准确无误。矢量数据利用几何图形来表现客观对象，包括点、线、面等。 2、GIS的原理

  26. 栅格数据-SPOT5样例数据－北京2.5米彩色

  27. 现实世界到矢量数据的转化

  28. 线 值 列 栅格 =0 =1 =2 =3 行 矢量数据 面 矢量数据到栅格数据的转化 栅格数据

  29. （2）数据采集 数据采集过程可以被理解为数据获取、数据自动化、数据转换、数据传输、数字化。 数据采集的本质是将地理数据添加到GIS数据库中。 地理数据采集时要根据应用需求确定各类数据的要求，包括确定数据的内容、格式和精度。 在GIS开发初期，数据采集是其主要任务，数据采集的成本占整个GIS成本的85%。在完成基础数据采集之后，工作的重点将是数据维护。 P282,地理数据获取方式。 2、GIS的原理

  30. （3）地理数字建模 通过数据采集，获得的数据是零散的，不连续的。而真实的世界是连续的。这就需要利用零散的数据来进行数字建模。 举例：DEM的构建（数字高程模型） 2、GIS的原理

  31. 黄河部分岸段DEM

  32. 照片 3D景像

  33. （1）查询功能 空间查询、属性显示、条件查询、区域查询 （2）空间分析 缓冲区分析、叠加分析 （3）地理计算 利用复杂数学模型进行计算，如地统计分析、元胞自动机等 3、GIS基本功能

  34. 空间查询是GIS的基本功能。通过查询，可以选中记录，并在此基础上，进行统计分析。空间查询是GIS的基本功能。通过查询，可以选中记录，并在此基础上，进行统计分析。 空间查询有如下几种形式： 属性显示； 条件查询； 区域查询； 空间拓扑查询。 (1)查询功能-空间查询

  35. 在地图上选中对象，并显示所查询对象的属性列表，一般地理信息系统软件都提供“INFO”工具。在地图上选中对象，并显示所查询对象的属性列表，一般地理信息系统软件都提供“INFO”工具。 此类查询通常分为两步，首先借助空间索引，在地理信息系统数据库中快速检索出被选空间实体；然后根据空间实体与属性的连接关系即可得到所查询空间实体的属性列表。 (1)查询功能-属性显示

  36. 在开发系统时，我们可以根据用户的要求，定制属性信息的显示形式，包括表格、图片及多媒体。在开发系统时，我们可以根据用户的要求，定制属性信息的显示形式，包括表格、图片及多媒体。

  37. GIS软件通常支持标准的SQL查询语言。标准的SQL查询语言是：Select 需要显示的属性项From 属性表Where 条件Or 条件And 条件 进一步复杂的查询还可以进行嵌套，即Where的条件中可以进一步嵌套Select语句。 (1)查询功能-条件查询

  38. 用户在地图上利用图形工具确定区域，区域内的空间对象将被选中。可以按矩形、圆形、多边形等图形进行查询。用户在地图上利用图形工具确定区域，区域内的空间对象将被选中。可以按矩形、圆形、多边形等图形进行查询。 举例：ArcView-北美。 (1)查询功能-区域查询

  39. GIS的空间分析是指以地理事物的空间位置和形态特征为基础，通过一系列空间分析技术，来提取和产生新的空间信息。GIS的空间分析是指以地理事物的空间位置和形态特征为基础，通过一系列空间分析技术，来提取和产生新的空间信息。 GIS与一般的计算机辅助制图（CAC/CAD）系统的主要区别在于GIS具有空间分析功能，因此，空间分析功能是GIS的主要特征和评价GIS软件的主要指标之一。 (2) 空间分析

  40. 空间分析的方法主要有： 基于地图的空间分析技术 基于数据的空间分析，也称空间统计分析； 基于事件机理的分析，有水文模型、空间价格竞争模型、空间选址模型等。

  41. 基于地图的空间分析技术 基于数据的空间分析

  42. 以图形操作为主，主要有 缓冲区分析 叠置分析 网络分析等 在现有的GIS软件中比较成熟。 基于地图的空间分析

  43. 缓冲区分析是对一组或一类地物按缓冲的距离条件，建立缓冲多边形，常用于分析地理空间目标的影响范围或服务范围。缓冲区有点缓冲区、线缓冲区和面缓冲区等3种类型。 缓冲区分析

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