5.1 什么是GIS 课件(共49张PPT)

(共49张PPT)

第五章 数字时代的产物—— 地理信息系统（GIS）
什么是GIS
GIS的基本功能
GIS的数据库及其应用
GIS的发展
模拟地图
电子地图

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第一节 什么是GIS
从模拟地图到电子地图
地理信息系统
知识目标：

教学目标
1．理解GIS概念，说出它的基本构成及其各部分的功能；
2．区分模拟地图和电子地图；
3．知道数据地图的基本特征。
能力目标：
　 1．列举生活中用到的电子地图功能特点，培养归纳总结能力。
　　 2．结合定位数据的定位特征，学会在具体图中用矢量和栅格两种方法表示出，培养联系实际能力。
　　情感态度与价值观目标：

学习地理信息系统的组成，正确认识人员在GIS的构成中处于主导地位，是最活跃的因素，以及理想的操作人员的基本素质，树立正确的人生观。
重点：

教学重难点
难点：
1． GIS的基本构成及各自的作用；
2．电子地图的优点。
矢量和栅格两种方法表示地理事物的位置和分布。
1．模拟地图
制图工艺过程复杂，成图周期长，不易保存和及时更新。
一、从模拟地图到电子地图
2．电子地图优势
　 （1）三维立体的信息；
　 （2） 检索功能和大容量的信息库；
　 （3）随时进行信息的切换\缩放\补充测算等，获得更新的信息；
　 （4）景观照片和动态的影像信息；
　 （5）查询方式不同，地理信息系统通过计算机进行查询和数据更新，而地图通过肉眼进行判读,获得地理信息。地理信息系统的信息更有针对性，速度也更快。
地图数据库
图像数据库
属性数据库
浏览
查询
计算
统计
分析













电子地图的功能
传统地图制作

传统地图制作手段主要是：勘测--记录数据--手工绘制--样图--排版--印刷--成品地图，传统制作人力物力耗费很大。
用数字化仪将
图形数字化
用计算机软件
显示图形数据

地图数据库



电子地图的制作过程
读一读
电子地图的数字化表示和图形管理方法，为地理数据的输入和输出提供了依据，其制图系统是GIS输出的重要组成部分，它的原理和技术为GIS的萌芽和发展奠定了基础。
3．电子地图与GIS
二、地理信息系统
是一种以采集、储存、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。
与一般信息系统的差别是，它采集的信息是按地理空间分布特征来反映地理实体结构及其动态变化规律的。
从学科的角度，GIS是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科，具有独立的学科体系；从功能上，GIS具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能。
　1．概念
2．地理信息技术的发展
地理信息系统发展
（二十世纪）

60年代：开拓期
70年代：巩固发展期
80年代：大发展期
90年代：用户时代
加拿大诺基尔·汤姆林逊建立了世界上第一个GIS——加拿大地理信息系统（CGIS）。
3．地理信息技术的组成
地理信息系统由计算机系统、地理数据和应用人员组成。
（1）计算机系统——GIS的核心
计算机系统包括硬件系统和软件系统。
硬件系统
硬件系统用以存储、处理、传输和显示地理数据。
输入设备
处理设备
输出设备
数字化仪
扫描仪
服务站
工作站
绘图机
打印机
















输入设备
将地图或像片等模拟图形，转换成数字形式送入计算机。
输出设备
将处理后的数据制成可视化的多种模拟图像。
软件系统用于执行GIS的各种操作，包括地理数据的采集、输入、处理，数据库建立与管理，空间分析，产品制作与输出等。
地理信息系统软件
数据输入子系统
借助外围设备，将数据源进行转换、检验并送入数据库
数据预处理子系统
对获取的数据进行多种处理，使其进一步分析应用
数据的存储与管理子系统
由图形数据库、属性数据库和数据库管理系统
空间分析子系统
地理信息系统区别于计算机地图制图系统重要特征
数据输出子系统





Mapinfo是美国Mapinfo公司的桌面地理信息系统软件，是一种数据可视化、信息地图化的桌面解决方案。它依据地图及其应用的概念、采用办公自动化的操作、集成多种数据库数据、融合计算机地图方法、使用地理数据库技术、加入了地理信息系统分析功能，形成了极具实用价值的、可以为各行各业所用的大众化小型软件系统。
Mapinfo 含义是“Mapping + Information（地图+信息）”即：地图对象+属性数据。MapInfo公司已成为全球最大的100家软件公司之一。产品行销58个国家和地区，有22种语言的版本，超过30万个正式用户。该产品在1990后进入我国，经过十几年的发展，已经在诸多领域得到广泛应用。
Mapinfo
Arcinfo包括ArcView和ArcEditor的所有功能，并增加了高级的地理处理能力和数据转换能力，这些使得Arcinfo成为GIS标准。Arcinfo是一个GIS数据生成、更新、查询、制图和分析系统，重新设计之后的Arcinfo操作更容易，速度更快，并能利用流行的软件工程和GIS理论的概念。它使得任何一个熟悉桌面操作的人都可以使用复杂的GIS。
对于Arcinfo中的一个复杂的功能，通过友好的用户界面和向导告诉用户需要什么，什么时候需要使得问题变的简单。 Arcinfo中的主要组件有： * ArcCatalog * Object Editor * “Personal” SDE * ArcMap * Geoprocessing Server * Charting * ArcToolbox * VBA * Reporting。
Arcinfo

（2）地理数据——GIS的操作对象
地理数据是地球表层所有涉及地理位置的事物和现象的数字表达。它是GIS的操作对象和主要内容。
三个基本特征：定性、属性和时态。
定位特征：

定位特征指地理数据描述地理事物或现象所在的绝对位置或相当位置。常有两种表达方法，一种是矢量数据表达法，一种是栅格数据表达法。
矢量数据表达法：地理事物和现象的位置和分布采用点、线、面表达，这些坐标数值就是地理事物和现象的定位数据。
合肥彩色旅游地图
　矢量化后的合肥市地图
　 栅格数据表达法： 地理事物和现象的位置和分布用它们占据的网格单元来定义。
栅格数据结构 矢量数据结构
优点 ①数据结构简单；
②空间数据的叠置和组合十分方便；
③各类空间分析都很易于进行；
④数学模拟方便；
⑤技术开发费用低。 ①表示地理数据的精度较高；
②严密的数据结构，数据量小；
③用网络连接法能完整地描述拓扑关系；
④图形输出精确美观；
⑤图形数据和属性数据的恢复、更新、综合都能实现。
缺点 ①图形数据量大；
②用大像元减少数据量时，可识别的现象结构将损失大量信息；
③地图输出不精美；
④难以建立网络连接关系；
⑤投影变换花的时间多。 ①数据结构复杂；
②矢量多边形地图或多边形网很难用叠置方法与栅格图进行组合；
③显示和绘图费用高，特别是高质量绘图、彩色绘图和晕线图等；
④数学模拟比较困难；
⑤技术复杂，多边形内的空间分析不容易实现。
属性特征：
属性特征即是地理事物和现象的定性和定量指标。

美国河流集水范围显示
时态特征：
时态特征即是地理事物和现象发生变化的时刻或时段。
（3）应用人员——GIS最活跃的因素
GIS应用人员主要有以下几种：

系统分析员：调查GIS用户需求，确定GIS功能，为系统设计提供依据。
系统设计员：确定系统的开发目标、任务、总体结构和功能，完成GIS设计方案。
系统开发员：根据GIS设计方案，开发出GIS软件。
　　数据生产者：调查选择GIS数据源，进行数据的采集、处理，最后提供符合质量标准的地理数据。
　　应用分析员：分析具体地理问题，提出GIS的应用方案，解决地理问题。
　　系统管理员：管理维护GIS计算机系统，更新GIS数据库。

课堂小结
什么是GIS
模拟地图
电子地图
地理信息系统
计算机系统
地理数据
应用人员









组成 功能 包括的内容
硬件 用于数据和信息的采集、处理、加工、分析和输出
软件 提供储存分析、显示地理数据的功能 包括数据输入与编辑、数据管理、数据操作以及数据显示和输出等
地理数据 是GIS建立的基础 包括基础数据和专题数据
人员 GIS是一个动态的地理模型，仅有系统的软硬件和数据，还不能构成完整的地理信息系统，需要人员进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善以及应用程序并开采用空间分析模型提取模型提取多种信息 包括GIS系统开发的专业人员和采用GIS完成工作的用户
应用模型 应用模型是在对专业领域的具体对象过程进行大量研究的基础上总结出的规律表示，GIS应用就是利用这些模型对大量空间数据进行综合分析解决实际问题 包括人口扩散模型、商业选址模型、路径分析模型

针对性练习

GIS即地理信息系统，在国民经济各部门得到了广泛的应用。据此完成下列题。
1．下列课题中，主要应用GIS进行研究的有（ ）
①近50年某省粮食总产量与人均产量变化趋势分析
②近20年来，某市市区人口分布变化特征与城市建设相关性分析
③某市郊区土地利用状况与农业结构变化特征分析
④某市市区主要道路交叉点交通流量状况分析及公交线路、站点分布的方案设计
A．①②③ B．①③④ 　　　C．②③④ D．①②④
C
2．图示数据库最有可能用来进行（ ）
A．农业布局规划　 B．工业布局规划　　　　C．商场选址规划 D．学校选址规划
A
1．GIS技术与普通地图共同的特点是（ ）
A．信息量一样大
B．都便于查询各种信息
C．都进行空间分析
D．都利于数据化处理各种信息

巩固训练
一、选择：
B
　 2．在南斯拉夫，尽管美国空军飞行员多次飞低，但由于地面目标确认不好导致最初的轰炸效果不好。原因不是（ ）
　　A．南斯拉夫地形复杂，便于目标隐蔽
　　B．地中海式气候，冬半年天气多为阴雨天
　　C．飞行员技术水平和传感器的质量不高
　　D．南斯拉夫地下军事防御工事多
C
3．对南斯拉夫大规模轰炸的信息资料主要应用了（ ）
①全球定位技术
②遥感技术
③地理信息技术
A．①②③ B．①②
C．②③ D．①③
B
二、填空：
1．_______________________，是区别于其他信息系统的主要标志。
2．地理信息技术系统由__________、___________ 、__________。
将地理数据作为操作对象
计算机系统
地理数据
应用人员
三、解答题：

　 1．电子地图与模拟地图相比较，有哪些优点？
答案：(1) 三维立体的信息；
　 (2) 检索功能和大容量的信息库；
　 (3)随时进行信息的切换、缩放、补充测算等，获得更新的信息；
　 (4) 景观照片和动态的影像信息；
　 (5)查询方式不同，地理信息系统通过计算机进行查询和数据更新，而地图通过肉眼进行判读,获得地理信息。地理信息系统的信息更有针对性，速度也更快。
答案：地理信息技术是一种以采集、储存、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。
与一般信息系统的差别是，它采集的信息是按地理空间分布特征来反映地理实体结构及其动态变化规律的。
从学科的角度，GIS是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科，具有独立的学科体系；从功能上，GIS具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能。
2．试述地理信息系统。