5.4 GIS的发展 课件(共46张PPT)

(共46张PPT)
虚拟布达拉宫
布达拉宫

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虚拟中的城市，你知道它们是怎么样制作的吗？
第四节 GIS的发展
虚拟GIS
WebGIS
知识目标：
1．了解虚拟GIS定义、组成和功能；
2．了解WebGIS的发展。

教学目标
能力目标：
1．通过学习虚拟GIS了解虚拟GIS在现实中的应用，培养综合分析能力；
2．通过学习WebGIS，了解其应用，并培养简单从网上获取WebGIS地图及其信息的能力。
情感态度与价值观：
通过学习GIS的发展，了解世界先进技术，关注科技前沿发展，培养科学研究兴趣，树立正确的人生观和价值观。
虚拟GIS的系统构成、特点和功能。
重点：
难点：
理解虚拟GIS提供的虚拟交互操作方式。

教学重难点
一、虚拟GIS
1．定义：虚拟GIS是虚拟现实技术与GIS的结合，是一种以地球为研究对象的虚拟现实技术，也是GIS的一个新兴分支。
2．特点：
（1）充分体现GIS空间表达的优势，提高空间表达、分析和查询的能力；
（2）扩大了虚拟现实技术为代表的真三维技术的应用领域。
3．虚拟现实
虚拟现实系统（virtual Reality，简称VR;又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。
虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。
虚拟现实
软件
硬件
参与者
三维物体建模
显示器
数据手套
三维鼠标



头盔式显示器
数据手套


三维鼠标
空间交互球
虚拟现实系统的主要特征是：多感知性（Multi-Sensory）、浸没感（Immersion）、交互性（Interactivity）、构想性（Imagination）。
上图是三维GIS与虚拟现实结合的实例，它既具有传统GIS的特点，又具有虚拟现实界面、空中漫游和交互功能。
4．虚拟现实系统的应用
（1）城市规划
通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理，有利于设计与管理人员对各种规划设计方案进行辅助设计与方案评审。政府规划部门、项目开发商、工程人员及公众可从任意角度，实时互动真实地看到规划效果，更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图规避设计风险。
虚拟的城市
（2）医学
建立虚拟的人体模型，人体内部各器官结构，利用虚拟现实系统可以远距离遥控外科手术，复杂手术的计划安排，手术过程的信息指导，手术后果预测及改善残疾人生活状况，乃至新型药物的研制等方面，VR技术都有十分重要的意义。
（3）军事与航天工业
美国国防部高级研究计划局DARPA致力于研究称为SIMNET的虚拟战场系统，以提供坦克协同训练，该系统可联结200多台模拟器。另外利用VR技术，可模拟零重力环境，以代替现在非标准的水下训练宇航员的方法。
（4）室内设计
虚拟现实可以构思变成看得见的虚拟物体和环境，使以往只能借助传统的设计模式提升到数字化的即看即所得的完美境界，大大提高了设计和规划的质量与效率。
运用虚拟现实技术，设计者可以完全按照自己的构思去构建装饰“虚拟”的房间，并可以任意变换自己在房间中的位置，去观察设计的效果，直到满意为止。既节约了时间，又节省了做模型的费用。
室内设计
（5）军事模拟
拟现实技术使受训者在视觉和听觉上真实体验战场环境、熟悉将作战区域的环境特征。
虚拟战场环境的实现方法可通过相应的三维战场环境图形图像库，包括作战背景、战地场景、各种武器装备和作战人员等。通过背景生成与图像合成创造一种险象环生、几近真实的立体战场环境。使演练者“真正”进入形象逼真的战场。从而可以增强受训者的临场感觉，大大提高训练质量。
军事模拟
（6）文物古迹
保存文物原有的各项型式数据和空间关系等重要资源，实现濒危文物资源的科学、高精度和永久的保存。利用这些技术来提高文物修复的精度和预先判断、选取将要采用的保护手段，同时可以缩短修复工期。
5．虚拟交互操作方式
（1）用户与虚拟世界交互
用户与由计算机创建的虚拟世界之间的交互，如军事演示的虚拟GIS。
（2）用户与用户交互
用户与用户通过虚拟世界实现交互，如利用虚拟GIS建立虚拟城市模型。
（3）虚拟世界与现实世界交互
用户通过虚拟世界与现实世界之间的交互，如远程操控机器人进行科学探险等。
6．GIS的发展
（1）地理信息系统的开拓期（60年代）
1963年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson首先提出了地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个实用的地理信息系统——加拿大地理信息系统（CGIS），用于自然资源的管理和规划。
（2）地理信息系统的巩固发展期（70年代）
这时，由于计算机技术及其在自然资源和环境环境数据处理中的应用，促使地理信息系统迅速发展。1978年FIG规定第三委员会的主要任务是研究地理信息系统。
（3）地理信息系统技术大发展时期（80年代）
　　地理信息系统的应 用领域迅速扩大，从资源管理、环境规划到应急反应，从商业服务区域划分到政治选举分区等，涉及到了许多的学科与领域，中国于1985年成立了资源与环境信息系统国家重 点实验室，美国于1987年成立了国家地理信息与分析中心（NCGIA），英国于1987年成立了地理信息协会。
（4）地理信息系统的应用普及时代（90年代）
　　地理信息系统已成为许多机构必备的工作系统，社会对地理信息系统认识普遍提高，需求大幅度增加，从而导致地理信息系统应用的扩大与深化。国家级乃至全球性的地理信息系统已成为公众关注的问题。
二、WebGIS
1．定义： WEB-GIS（网络地理信息系统）指基于Internet平台，客户端应用软件采用网络协议，运用在Internet上的地理信息系统。一般由多主机，多数据库和多个客户端以分布式连接在Internet上而组成。
2．组成：
WEB-GIS浏览器（browser）
WEB-GIS服务器
WEB-GIS编辑器（Editor）
WEB-GIS信息代理(information agent)
3．特点：
（1）全球化的客户/服务器应用；
（2）真正大众化的GIS 由于Internet的爆炸性发展，Web服务正在进入千家万户，WebGIS给更多用户提供了使用GIS的机会；
（3）良好的可扩展性 ；
（4）跨平台特性。
4．WebGIS分类
据目前的WebGIS架构来分析，主要分两种:
图片式的WebGIS
基于控件的矢量地图
中国的城市
GIS的发展
GIS与VR技术的结合
GIS与因特网技术结合
虚拟GIS
WebGIS
信息浏览
信息查询
信息发布
信息服务















课堂小结
（1）60年代为地理信息系统开拓期，注重于空间数据的地学处理。
地理信息系统的发展
（2）70年代为地理信息系统的巩固发展期，注重于空间地理信息的管理。
（3）80年代为地理信息系统大发展时期，注重于空间决策支持分析。
（4）90年代为地理信息系统的用户时代。
下图为“某工程应用地理信息系统(GIS)选址工作流程图”。

针对性练习
1．最有可能采用图示流程进行选址的工程是（ ）
A．汽车加油站
B．地下水天然下渗补给区
C. 大型游乐园
D．放射性废弃物储存场
D
2．图示GIS处理与分析流程中，a环节所示功能为（ ）
A．趋势分析 B．叠图分析
C．风险分析 D．模式分析
B
1．虚拟现实系统一般是由_____ 、 ______、 ______共同组成的一个人机交互系统。
软件
硬件
参与者
2．虚拟现实系统的主要特征________ 、 _________ 、 __________ 、 __________。
多感知性
浸没感
交互性
构想性

巩固训练
一、填空：
　 3．第一个地理信息系统诞生于______，由测量学家__________提出并建立。
加拿大
Tomlinson


1．如果将GIS用来监测森林火灾，可以( )
A．用来分析、判断引起火灾的原因??????
D．及时知道火灾地点、范围、分析火势蔓延方向，制定灭火方案
B．预测森林火灾的发生地点
C．预测森林火灾所造成的后果
D
二、选择：
2．GIS工程中，被称之为GIS的“血液”是（ ）
A．硬件　B．软件　
C．数据　D．人
C
3．GIS目前尚未应用到以下哪一领域（ ）
A．交通运输 　B．环保　
C．国防　　　 D．遗传学
D
1．简述虚拟GIS的特点。
答案：（1）充分体现GIS空间表达的优势，提高空间表达、分析和查询的能力；
（2）扩大了虚拟现实技术为代表的真三维技术的应用领域。
三、解答：
2．简述GIS的发展过程。
答案：（1）地理信息系统的开拓期（60年代）；
（2）地理信息系统的巩固发展期（70年代）；
（3）地理信息系统技术大发展时期（80年代）；
（4）地理信息系统的应用普及时代（90年代）。