5.2 GIS的基本功能 课件(共55张PPT)

(共55张PPT)

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下表表示首批国家地质公园，你能在下面地图中找出吗？你知道这里面用到了GIS吗？
序号 国家地质公园
名 称 主要地质特征
地质遗迹保护对象 主要人文景观
1 云南石林国家地质公园 碳酸盐岩溶峰丛地貌，溶洞 哈尼族民族风情，歌舞
2 云南澄江国家地质公园 寒武纪生物大爆发，数十个生物种群同时出现 湖旅游区
3 湖南张家界国家地质公园 砂岩峰林地貌，柱、峰、塔锥上植物奇秀， 土家族民族风情
4 河南嵩山国家地质公园 华北地台地层剖面，三个前寒武纪的角度不整合 七千年华夏文化，文物，寺庙集中，少林寺，嵩阳书院
5 江西庐山国家地质公园 断块山体，江南古老地层剖面，第四纪冰川遗迹 白鹿洞书院，中国近代史重大历史事件发生地
6 江西龙虎山国家地质公园 丹霞地貌景观 古代道教活动中心之一，并有悬棺群和古崖葬遗址
7 黑龙江五大连池国家地质公园 火山岩地貌景观、温泉 中国最近的火山喷发（1719－1712年）
8 四川自贡恐龙国家地质公园 恐龙发掘地 恐龙化石密集埋藏 世界最早的超千米盐井
9 四川龙门山国家地质公园 四川盆地西缘巨大推复构造，飞来峰 寺庙
国家首批国家地址公园分布示意图
第二节 GIS的基本功能
数据输入与编辑
数据存储与管理
空间查询与分析
制图与产品输出

教学目标
知识目标：
1．知道GIS的四项基本功能，以及各部分的组成；
2．根据实际应用目标，说出每项功能的作用。
能力目标：
1．结合GIS的基本功能，知道如何建立一个应用型GIS系统，培养深刻理解能力。
2．理解GIS空间查询与分析功能，学会具体的信息查询，锻炼实际应用能力。
　情感态度与价值观：

通过学习GIS的功能，逐渐认识科学价值与人文价值的统一，不仅关注人类的价值，更关注人类价值与自然价值的协调，从而内心确立起对真、善、美价值的追求以及人与自然可持续发展的理念。

教学重难点
重点：
1．GIS的基本功能，理解每项功能的构成；
2．地理信息系统的工作过程。
难点：
1．理解空间查询的基本类型；
2．GIS的常见空间分析方法。
一、 数据输入与编辑
1．数据输入即指用数据输入设备将系统外部的原始数据传输给系统内部，并将这些数据将外部格式转换为系统便于处理的内部格式的过程。
内容：图形数据输入、栅格数据输入、测量数据输入和属性数据输入。
原稿
图像信息采集
分光分色
光电转换
模\数（A\D）转换
计算机
平台扫描仪





数字化工作站
图形屏幕
键盘
数字化菜单
计算机




2．数据编辑（data edit）是将输入系统的数据进校验、检查、修改、重新编排、处理、净化、组织成便于内部处理的格式的过程。主要包括图形编辑、属性编辑和标准化处理。
包括拓扑关系建立、图形编辑、图幅拼接、图形变换、投影变换、误差校正等。
数据编辑过程
图形编辑
改正在数据输入过程中产生的各类错误
图形变换
对获取的不同类型的地理数据进行标准化处理
属性编辑
检验空间数据和属性数据的对应关系


①对数据进行校验检查，包括检查遗漏数据、多余数据和错误数据，进行增加、删除和修改操作；
②把数据重新编排组织成便于内部处理的格式。在地理信息系统中，因处理对象为空间实体，故图形编辑是数据编辑的主要方式。通常在图形显示，人机交互环境下进行点、线段的增删和属性数据修改等操作，为下一步分析处理建立符合要求的数据基础。
数据编辑的主要任务
地理投影转换
比例变换






A
B
C
A
B
C
误差消除






+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
数据输入与编辑
小归纳
数据输入
数据编辑
地图数字化
数字摄影测量
野外数据采集
遥感图像判读
图形编辑
图形变换
属性编辑













二、 数据存储与管理
1．数据存储即将数据以某种格式记录在计算机内部或外部存储介质上，关键在确定存储的地址，以便提高数据存储的速度。
2．数据管理分属性数据管理和空间数据管理两部分。
数据存储与管理
数据库定义
数据库建立
数据库维护




其中每项功能对应特定的程序
???? 用数据库的数据描述语言DDL来定义概念模式、外模式和内模式，具有给出数据库框架的功能。如定义数据库的逻辑结构、数据库的结构框架、定义数据项、建立记录类型、定义记录间的关系指定安全控制要求等。
数据库定义功能
数据库的系统结构
数据库建立功能
建立地理空间数据库是地理信息系统建立的首要任务。由于空间数据的空间特性，在建立空间数据库时，一方面应遵循和应用通用的数据库的原理和方法；另一方面又必须采取一些特殊的技术和方法来解决其他数据库所没有的问题。
数据库维护功能
数据入库需要维护，通常包括如下工作：
a．改善系统的性能：及时掌握数据库的性能变化，性能下降时应进行干预，对数据进行重新整理和组织。
b．受损后的复原：一方面应能防止各种伤害数据库的行为，另一方面当数据库受损后，应具有复原的手段。
c．用户管理：对用户应统一管理，分配使用权限，防止非法使用。
d．拓宽数据库用户的要求：根据用户要求，修改数据模式，根据新模式重新组织数据。
1．IBM的DB2
　　作为关系数据库领域的开拓者和领航人，IBM在1983年推出DB2 forMVSV1 ，DB2 Universal Database 6.1则是通用数据库的典范，是第一个具备网上功能的多媒体关系数据库管理系统，支持包括Linux在内的一系列平台。
2．Oracle
　　Oracle 前身叫SDL，由Larry Ellison 和另两个编程人员在1977创办，他们开发了自己的拳头产品，在市场上大量销售，1979 年，Oracle公司引入了第一个商用SQL 关系数据库管理系统。目前Oracle关系数据库产品的市场占有率名列前茅。
3．SQL Server
　　1987 年，微软和IBM合作开发完成OS/2，IBM 在其销售的OS/2 ExtendedEdition 系统中绑定了OS/2Database Manager，而微软产品线中尚缺少数据库产品，同Sybase 签订了合作协议，使用Sybase的技术开发基于OS/2平台的关系型数据库。1989年，微软发布了SQL Server 1.0 版。
三、 空间查询与分析

　 1．空间查询是通过查找GIS数据库来回答GIS用户提出的地理问题。包括定位数据查询、空间关系查询和属性数据查询三种。
　　2．空间分析是通过对地理数据的计算来获取新的地理信息，主要包括缓冲区分析、叠加分析、数字地形模型分析。
　　空间查询与分析是GIS的核心功能，也是GIS区别于其他信息系统的本质特征之一。
定位数据查询
给定一个点、线或面，检索该图形范围内某类地理事物或现象及其属性特征。
属性数据查询
给定属性特征，查询具有该属性特征的某类地理事物或现象。
空间关系查询
给定空间关系，查询与某地理事物或现象有某种空间关系的某类地理事物或现象。
点对点查询
点对线查询
面对面查询
缓冲区分析
缓冲区分析是指以点、线、面实体为基础，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形图层，然后建立该图层与目标图层的叠加，进行分析而得到所需结果。
包括点的缓冲区分析、线的缓冲区分析和面的缓冲区分析。
点的缓冲区
线的缓冲区
面的缓冲区
指在统一空间参考系统下，通过对两个数据进行的一系列集合运算，产生新数据的过程。数据可以是图层对应的数据集，也可以是地物对象。叠加分析的目的就是通过对空间数据的加工或分析，提取用户需要的新的空间几何信息。
叠加分析
在叠加分析中至少涉及到三个数据，其中一个数据的类型可以是点、线、面等，被称作输入数据（Demo 中称作被操作图层/物）；
另一个数据是面数据被称作叠加数据（Demo 中称作操作图层/地物）；还有一个数据就是叠加结果数据，包含叠加后数据的几何信息和属性信息。
影像与矢量数据叠加分析
数字地形模型分析
数字地形模型简称DTM，是用一系列地面点空间坐标值描述地表形态的一种方式。采用格网结构进行数据组织，构成地形特征值数据矩阵以表示连续的地表面。由绝对高程数据组成的地形特征矩阵称数字高程模型（digital elevation model，即DEM）。
空间查询与分析
空间查询
空间分析
定位数据查询
空间关系查询
属性数据查询
缓冲区分析
叠加分析
数字地形模型分析












小归纳
四、制图与产品输出
制图与产品输出是指将GIS得空间查询或空间分析结果，在输出设备上输出。
创建专题地图
过程：
（1）打开地理底图；
（2）选择专题地图类型，如直方图、饼图等；
（3）选择地图的专题变量；
（4）设置图例样式；
（5）输出专题地图。
创建专题地图过程
1．根据GIS的基本功能，试设想GIS能解决那些问题，可以应用于哪些领域。
答案：GIS具有四项基本功能，通常设计为GIS系统的四大子系统，即数据输入与编辑系统、空间数据库管理系统、空间查询与分析系统、制图与产品输出系统。GIS依托这些基本功能，经过第二次开发，可以建成满足专门用户解决一类或多类实际问题的应用GIS，广泛应用于土地管理、城市规划、交通规划、环境监测、公共安全和服务行业等领域。
小归纳
制图与产品输出
制图设计
产品输出
符号设计
色彩设计
注记设计
排版设计
专题图
普通图
摄像图
统计图














信息源
（地图、遥感图象、实验数据、GPS数据）
采集

数据处理
（即建立空间模型和数据模型）

储存
数据库
（关于某一研究区域的若干图层的总和）

分析
数据分析
（使各类数据之间的关系，以直观的形式表现出来，如图形、地图或表格）

输出
表达
（将系统分析的结果形成地图、图象、图表、数字等产品）

课堂小结
GIS的基本功能
数据输入与编辑
数据存储与管理
空间查询与分析
制图与产品输出
GIS 基础软件系统
GIS应用建模
解决复杂的规划与管理问题
GIS
数据源















1、示意为某专题研究建立的地理信息系统（GIS）图层。

针对性练习
A．耕地分类和评价
B．工业分布与交通的关系
C．商业分布和规划
D．学校分布
1．该专题研究可能是（ ）
　 2．若利用该地理信息系统进行深埋垃圾场的选址，在下列图层中应增加（　　）
　　①大气污染 ②区域规划
　　③造纸厂、印刷厂分布 ④水文地质
A．①② B．①③　
C． ②③ D．②④
A
D
　　2、地理信息系统(GIS)技术可应用于鲁尔区煤矿整治研究。

1． GIS技术的（ ）
A．关键装置是传感器　　　　　　B．数据模型用点、线、面表达
C．主要功能是空间定位
D．数据库由若干图层组成
D
2．图中城市（ ）
A．①位于规划区
B．②位于非矿区
C．③位于现矿区
D．④位于原矿区
C
3．图示地区采矿业向西、向北迁移，主要是趋向（ )
A．原料地
B．消费地
C．水资源
D．交通线
A
解析：该题结合GIS的特点与基本功能回答。
　　 1．要对环境和自然灾害进行动态检测及评估预测，需要使用的地理信息技术有（ )
①遥感 ②全球定位系统 ③地理信息系统 ④地图测绘
A． ① ② 　 B． ① ② ③
C．③④　 D．① ④
B

巩固训练
一、选择：
　　在GIS中，不同类型的地理空间信息储存在不同的图层上。叠加不同的图层可以分析不同要素间的相互关系。据此分析2——3题：
2.城市交通图层与城市人口分布图层的叠加，可以（ ）
A．为珊瑚鱼网点选址 B．分析建筑设计的合理性
C．计算城市水域面积 D．估算工农业生产总值
A
3．对1985年与2000年城市土地利用图层进行叠加分析，能够（ ）
A．计算交通流量的变化
B．预测洪涝灾害的发生
C．了解城市地域结构变化
D．预测城市降水变化趋势
C
1 ．简述GIS的基本功能？
答案：数据输入与编辑；数据存储与管理；空间查询与分析；制图与产品输出。
二、解答：