1、地理信息系统原理本科地理信息系统原理本科全册配套完整教学课件全册配套完整教学课件1地理信息系统原理地理信息系统原理 DeMers M N，Fundamentals of Geographical Information Systems ，Apr 4, 2008 Bolstad P，GIS Fundamentals: A First Text on Geographic Information Systems ，Jun 30, 2007 Burrough P A, McDonnell R A. ，Principles of Geographic Information Systems, 2nd
2、Ed. Worboys M., Duckham M.，GIS : a computing perspective ，Boca Raton, Fla. : CRC Press，2004. Longley P A. Geographic Information Systems and Science， Arctur D, Zeiler M, Designing geodatabases: case studies in GIS data modelling, 2004 ESRI，Modeling our World，pdf ESRI， Understanding Map Projections，p
3、df ESRI， Building a Geodatabase，pdf ESRI， Using ArcMap，pdf Geomatica 2000-至今至今 International Journal of Gepgraphic Information Science，1999-至今至今 邬伦、刘瑜，邬伦、刘瑜， 地理信息系统地理信息系统:原理方法和应用，原理方法和应用，科学出版社，科学出版社，2005 黄杏元、马劲松，黄杏元、马劲松，地理信息系统概论地理信息系统概论 ，高等教育出版社高等教育出版社, 2008 石伟，石伟，ArcGIS地理信息系统详解地理信息系统详解 ，科学出版社，科学出版社
4、， 2009 汤国安、刘学军、闾国年、盛业华等，汤国安、刘学军、闾国年、盛业华等，地理信息系统教程，地理信息系统教程， 高等教育高等教育出版社出版社, 2007 李玉龙、闫卫东等译，李玉龙、闫卫东等译， ArcGIS地理信息系统教程地理信息系统教程(第第4版，版，电子工业出电子工业出版社版社, 2009 张新长，马林兵，张青年编著张新长，马林兵，张青年编著 ，地理信息系统数据库地理信息系统数据库 ，科学出版科学出版社社, 2010 周成虎，裴韬等，周成虎，裴韬等，地理信息系统空间分析原理地理信息系统空间分析原理，科学出版社，科学出版社, 2011 吴信才，吴信才，地理信息系统原理与方法地理信息
5、系统原理与方法(第第2版版) ，电子工业出版社，电子工业出版社，2009 张康聪、陈健飞、张康聪、陈健飞、 张筱林（译），张筱林（译），地理信息系统导论地理信息系统导论(原著第原著第5版），版）， 科学出版社科学出版社 ,2010 Kang-tsung Chang、陈健飞、张筱林，、陈健飞、张筱林，地理信息系统导论地理信息系统导论(原著第原著第5版，版， 科学出版社，科学出版社，2010.07 周卫等，周卫等，基础地理信息系统基础地理信息系统，科学出版社，科学出版社，2006.09 王家耀，王家耀，地图学与地理信息工程研究地图学与地理信息工程研究，科学出版社，科学出版社，2005.10 龚健雅
6、等，龚健雅等，当代地理信息技术当代地理信息技术，科学出版社，科学出版社，2005.10 张成才张成才 编著编著 ，GIS空间分析理论与方法空间分析理论与方法 ，武汉大学出版社，武汉大学出版社， 2004 刘湘南，刘湘南，GIS空间分析原理与方法空间分析原理与方法 ，科学出版社，科学出版社， 2005 黎夏编著黎夏编著 ，GIS与空间分析：原理与方法与空间分析：原理与方法 ，科学出版社，科学出版社， 2006 唐中实译，唐中实译，地理信息系统：原理与技术地理信息系统：原理与技术，（上、下卷），电子工业出版，（上、下卷），电子工业出版社，社，2004 石伟等编著石伟等编著 ，ArcGIS地理信息系
7、统详解，地理信息系统详解，科学出版社科学出版社, 2009 周启鸣，刘学军著周启鸣，刘学军著 ，数字地形分析数字地形分析，科学出版社科学出版社, 2006 吴立新，吴立新，GIS理论与算法理论与算法，科学出版社，科学出版社，2003 王家耀，王家耀，空间信息系统原理空间信息系统原理，科学出版社，科学出版社，2002本讲内容导读本讲内容导读 空间信息科学概念空间信息科学概念 地理信息系统的基本概念地理信息系统的基本概念 GIS与相关学科间的关系与相关学科间的关系 GIS的应用领域的应用领域 GIS的发展概况的发展概况 GIS教育目标教育目标 1.1 空间信息科学概念空间信息科学概念 一、地球系统
8、科学一、地球系统科学 地球系统科学（地球系统科学（Earth System Science)是研究地球是研究地球系统的科学，是研究地球四大圈层（大气圈、岩石圈、系统的科学，是研究地球四大圈层（大气圈、岩石圈、水圈、生物圈）及其相互间的物理、化学、生物三大水圈、生物圈）及其相互间的物理、化学、生物三大过程的相互作用，并与人类活动结合起来，借以了解过程的相互作用，并与人类活动结合起来，借以了解现在、过去，并预测未来。现在、过去，并预测未来。 特点：特点：综合性、系统性综合性、系统性 研究方法：研究方法：大科学思维（系统方法、分析与综合方法、大科学思维（系统方法、分析与综合方法、模型方法），包括三个
9、方面：模型方法），包括三个方面： 科学思维方法科学思维方法 大科学思想大科学思想 自然科学理论自然科学理论 系统科学、自然科学等系统科学、自然科学等 观测和处理技术手段（对地观测系统）观测和处理技术手段（对地观测系统） 以以GPS、RS、GIS组成的对地观测系统，对地球组成的对地观测系统，对地球系统进行长期、动态、立体观测，收集、处理和系统进行长期、动态、立体观测，收集、处理和分析与地球系统变化的海量数据，建立复杂的地分析与地球系统变化的海量数据，建立复杂的地球系统数学模型，使对地球系统的研究从定性到球系统数学模型，使对地球系统的研究从定性到定量。定量。二、地球信息科学二、地球信息科学 地球信
10、息科学（Geo-informatics /Geo-information science, 简称GISi) 是地球系统科学的组成部分，是研究地球表层信息流的科学，或研究地球表层资源与环境、经济与社会的综合信息流的科学。 GISi是一门边缘、交叉或综合性科学，理论基础：地球科学、信息科学、系统论、非线性科学，以信息流作为研究的主体，或以信息流为纽带的物质流、能量流的过程。 就其特征而言， GISi可定义为： 记录、测量、处理、分析和表达地球参考数据或地球空间数据学科领域的科学。 传统的信息载体：地图地图，信息流：信息获取检索存储分析加工最终视觉产品 GISi的主要技术手段，是由的主要技术手段，是
11、由“3S”技术构成的对地观测系统；技术构成的对地观测系统； GISi特点：特点： 空间上，将地球看作一个整体；空间上，将地球看作一个整体； 时间上，长期观测时间上，长期观测 时序上，不间断时序上，不间断 时相上，同步的、协调的时相上，同步的、协调的 技术上，技术上，“3S”集成的集成的信息获取信息获取检索存储检索存储分析加工分析加工最终产品最终产品检索存储检索存储在当今信息化、网络化时代，信息更具动态性：在当今信息化、网络化时代，信息更具动态性：三、地理信息科学三、地理信息科学 地理信息科学（地理信息科学（geographic Information Science，GISc）是信息时代的地理
12、学，是关于地理信息的本质特征与运动规是信息时代的地理学，是关于地理信息的本质特征与运动规律的一门学科，研究对象是地理信息，是地球信息科学的组律的一门学科，研究对象是地理信息，是地球信息科学的组成部分。成部分。 地理信息特征：地理信息特征： 信息共有特征：信息共有特征：共享性、客观性、可传输性共享性、客观性、可传输性 特有特征：特有特征： 空间分布性空间分布性 载体多样性载体多样性 数据关系复杂数据关系复杂以人力测绘、调查为基础，以人力测绘、调查为基础，对地球表层进行描述对地球表层进行描述以数学语言对地表现象空以数学语言对地表现象空间分布特征来描述间分布特征来描述 以信息科学技术和语言描以信息科
13、学技术和语言描述和模拟地表信息机理述和模拟地表信息机理 经典地理学经典地理学数量革命数量革命信息革命信息革命计量地理学计量地理学地理信息科学地理信息科学应用领域应用领域数字世界数字世界(GIS)概念世界概念世界现实世界现实世界地理信息流地理信息流地理信息与社会地理信息与社会地理概念计算方法地理概念计算方法地理认知模型地理认知模型地理信息科学地理信息科学地理时空认知地理时空认知地理概念地理概念形式表达与形式表达与计算机实现计算机实现信息服务信息服务区域可持续发展区域可持续发展u地理信息技术系统（地理信息技术系统（RS、GIS、GPS）的集成、开发和应用）的集成、开发和应用u空间数据基础设施（空间
14、数据基础设施（SDI）的建设技术）的建设技术u地理信息系统本质、结构、描述、分类和表达地理信息系统本质、结构、描述、分类和表达u地理信息的发生、提取、传输、重构和作用机制地理信息的发生、提取、传输、重构和作用机制u地理信息运动过程中的熵增、熵减、误导和不确定性地理信息运动过程中的熵增、熵减、误导和不确定性u地理信息运动过程的感应与行为机制地理信息运动过程的感应与行为机制u地理信息运动的计算机模拟一般性问题地理信息运动的计算机模拟一般性问题应用层应用层技技术术层层理理论论层层GISc 的研究内容，包括理论、技术和应用三个层次的研究内容，包括理论、技术和应用三个层次四、地球空间信息科学四、地球空间
15、信息科学 地球空间信息科学（地球空间信息科学（Geo-spatial Information Science/Geomatics)是以是以GPS、GIS和和RS等空间信息技术等空间信息技术为基础，以计算机、网络、通讯技术为主要技术支撑，为基础，以计算机、网络、通讯技术为主要技术支撑，用于采集、量测、存储、管理、分析、显示、传输和应用于采集、量测、存储、管理、分析、显示、传输和应用与地球和空间分布有关数据的一门综合性和集成性的用与地球和空间分布有关数据的一门综合性和集成性的信息科学和技术，是地球信息科学的重要组成部分。信息科学和技术，是地球信息科学的重要组成部分。 术语：术语：地球空间信息指各种
16、机载、星载、车载、地面测地球空间信息指各种机载、星载、车载、地面测地遥感技术所获取的地球系统各圈层物质要素存在的空地遥感技术所获取的地球系统各圈层物质要素存在的空间分布、时序变化及其相互作用的信息载体。间分布、时序变化及其相互作用的信息载体。Geomatics的基本研究内容：的基本研究内容： 地球空间信息的基准、标准化、时空变化、组织、空间地球空间信息的基准、标准化、时空变化、组织、空间认知、不确定性、解译和反演、表达与可视化等基础理认知、不确定性、解译和反演、表达与可视化等基础理论；论； 空间定位技术；空间定位技术； 航空航天遥感技术；航空航天遥感技术； GIS技术；技术； 数据通讯技术数据
17、通讯技术 地球系统科学地球系统科学地球信息科学地理信息科学地理信息科学地球空间信息科学地球空间信息科学1.2 地理信息系统的基本概念地理信息系统的基本概念一、地理信息系统一、地理信息系统 地理信息系统（地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是地理信息科学的技术系统，）是地理信息科学的技术系统，是在计算机硬软件支持下，运用系统科学是在计算机硬软件支持下，运用系统科学（工程）和信息科学的理论和方法，综合地、（工程）和信息科学的理论和方法，综合地、动态地获取、存储、传输、管理、分析和应动态地获取、存储、传输、管理、分析和应用地理信息的空间信息系统。用地理信
18、息的空间信息系统。二、地球空间信息系统二、地球空间信息系统/空间信息系统空间信息系统 地球空间信息系统地球空间信息系统/空间信息系统空间信息系统（Geospatial Information System，SIS）是地球空）是地球空间信息科学的技术系统，是基于计算机技术间信息科学的技术系统，是基于计算机技术和网络通讯技术来解决与地球空间信息有关和网络通讯技术来解决与地球空间信息有关的数据获取、存储、传输、管理、分析和应的数据获取、存储、传输、管理、分析和应用等问题的信息系统。用等问题的信息系统。 通常把通常把 GISSIS 三、三、GIS的特点的特点 外壳是计算机化的技术系统，由硬件、软件环境
19、、多功外壳是计算机化的技术系统，由硬件、软件环境、多功能软件、空间数据、用户界面、数据处理方法、相关人能软件、空间数据、用户界面、数据处理方法、相关人员组成。员组成。数据库数据库显示显示传播传播用户用户数据获取数据获取操作操作数据模型数据模型界面界面GIS的操作对象是地理空间数据，即地理实体的操作对象是地理空间数据，即地理实体的空间位置、相互关系和相应的属性数据的空间位置、相互关系和相应的属性数据GIS的技术优势在于其集成性，集地球空间数的技术优势在于其集成性，集地球空间数据采集、存储、管理、分析、制图、显示和输据采集、存储、管理、分析、制图、显示和输出一体化的数据处理流程出一体化的数据处理流
20、程空间分析能力空间分析能力四、四、GIS的构成要素的构成要素人人 员员数数 据据硬硬 件件软软 件件方方 法（应用模型）法（应用模型）GIS组成要素之一：硬件基本配置组成要素之一：硬件基本配置输入设备输入设备专用设备专用设备常规设备常规设备GPS数字摄影数字摄影测量工作站测量工作站解析测图仪解析测图仪遥感图象遥感图象处理系统处理系统全站仪全站仪扫描仪扫描仪数字化仪数字化仪键盘、鼠标键盘、鼠标处理设备处理设备工作站工作站服务器服务器硬盘阵列硬盘阵列存储设备存储设备活动硬盘活动硬盘光盘机光盘机磁带机磁带机输出设备输出设备绘图仪绘图仪终端终端打印机打印机硬件配置模式（硬件配置模式（1）单机模式单机模
21、式： 由基本外设、处理由基本外设、处理 设设备和输出设备构成备和输出设备构成 适用于小型适用于小型GIS建设建设 数据传输与资源共享数据传输与资源共享不方便不方便硬件配置模式（硬件配置模式（2）局域网模式局域网模式： 部门或单位内部部门或单位内部GIS建设建设 专线连接专线连接 资源共享较方便资源共享较方便输输 出出用户组用户组1输输 入入GIS服务器服务器数据库服务器数据库服务器Intranet用户组用户组n硬件配置模式（硬件配置模式（3）广域网模式广域网模式： 用户分布地域广用户分布地域广泛，不适合专线泛，不适合专线连接连接 公共通讯连接公共通讯连接 资源共享方便资源共享方便 局部范围为局
22、域局部范围为局域网，通过若干通网，通过若干通道与广域网连接道与广域网连接输入输入GIS中央中央数据库数据库（服务器）（服务器）图象图象处理系统处理系统局域网局域网用户组用户组输出输出多媒体多媒体系统系统用户用户用户用户主主 干干 网网InternetGIS组成要素之二：软件组成要素之二：软件操作系统操作系统（系统调用、设备运行、网络等）（系统调用、设备运行、网络等）系统库系统库（编程语言、数学库等）（编程语言、数学库等）标准软件标准软件（图形、数据库等）（图形、数据库等）GIS基本功能软件基本功能软件GIS应用软件应用软件用户界面用户界面GIS软件软件基础软件基础软件系统软件系统软件GISGI
23、S软件基本功能软件基本功能空间数据输入空间数据输入与转换与转换空间数据库空间数据库管理系统管理系统图形与属性图形与属性数据编辑数据编辑制图制图与输出与输出空间查询空间查询与分析与分析GISGIS组成要素之三：空间数据组成要素之三：空间数据栅格结构栅格结构矢量结构矢量结构 GIS的操作对象为空间数的操作对象为空间数据据 空间数据特征：几何、属空间数据特征：几何、属性、时间数据；性、时间数据； 空间数据组织：矢量结构、空间数据组织：矢量结构、栅格结构；栅格结构； 空间数据管理：空间数据管理： 几何数据：文件几何数据：文件 属性数据：关系数据库属性数据：关系数据库GIS组成要素之四：人员组成要素之四
24、：人员咨询咨询管理管理信息管理信息管理数据整理数据整理GIS组成要素之五：方法组成要素之五：方法GIS方法方法基本方法基本方法输入输入编辑编辑投影投影缩小缩小放大放大漫游漫游拼接拼接索引索引提取提取查询查询变换变换符号化符号化制图制图报表报表扩展方法扩展方法叠置叠置缓冲区缓冲区网络分析网络分析DEM分析分析影像分析影像分析模糊逻辑模糊逻辑地图代数地图代数数据整合数据整合拓扑拓扑规则校验规则校验模型连接模型连接五、五、GIS的结构的结构地理空间数据地理空间数据获取子系统获取子系统空间数据查询与空间数据查询与分析子系统分析子系统多媒体地理空间多媒体地理空间数据库子系统数据库子系统模型库模型库知识库
25、知识库符号库符号库支持工具子系统支持工具子系统仿真与虚拟仿真与虚拟子系统子系统制图、显示与制图、显示与输出子系统输出子系统决策支持决策支持子系统子系统六、六、GIS的功能需求的功能需求 GIS的功能遍历空间数据采集采集的功能遍历空间数据采集采集分析分析决策应用决策应用的全部过程，并能回答和解决如下问题：的全部过程，并能回答和解决如下问题： 位置位置（什么地方有什么？）（什么地方有什么？） 条件条件（符合某些条件的实体在哪里？）（符合某些条件的实体在哪里？） 趋势趋势（某个地方发生的某个事件及其随时间的变化发展趋（某个地方发生的某个事件及其随时间的变化发展趋势任何？势任何？ ） 模式模式（地理对
26、象实体和现象的空间分布之间的空间关系是（地理对象实体和现象的空间分布之间的空间关系是什么？）什么？） 模拟（模拟（某个地方如果具备某种条件会发生什么情况？）某个地方如果具备某种条件会发生什么情况？）七、七、GIS的基本功能的基本功能数据采集功能数据采集功能数据编辑与加工处理功能数据编辑与加工处理功能 数据获取数据获取 数据入库数据入库 编辑与编辑与错误剔除错误剔除地理编码地理编码数据存储、组织与管理功能数据存储、组织与管理功能 栅格数据栅格数据组织规则组织规则表格、多媒体表格、多媒体等数据等数据矢量数据矢量数据空间数据库空间数据库 空间查询、检索、统计、计算功能空间查询、检索、统计、计算功能
27、广东省在广东省在哪儿？哪儿？空间分析与模型分析功能空间分析与模型分析功能空间检索空间检索空间分析空间分析空间模拟分析空间模拟分析地形分析地形分析网络分析网络分析缓冲区分析缓冲区分析地图分析地图分析决策分析决策分析位置检索位置检索属性检索属性检索拓扑检索拓扑检索空间检索空间检索空间叠置分析空间叠置分析矢量叠置矢量叠置栅格叠置栅格叠置栅矢叠置栅矢叠置显示与制图输出功能显示与制图输出功能051015202530354045500-33-55-88-1515-2525-3535-4545坡度分级(1:5万)栅格占总数百分比（%）0-33-55-88-1515-2525-3535-4545-601：1万
28、坡度分级GIS数据流程数据流程文件图表文件图表数据获取数据获取 原始数据原始数据存储检索存储检索空间查询空间查询空间分析空间分析数据编辑数据编辑投影变换投影变换数据输出数据输出 制图、表格制图、表格 交互展示交互展示 结构化数据结构化数据空间空间数据库数据库1.3 GIS与相关科学技术间的关系与相关科学技术间的关系 地理学地理学计算机科学计算机科学与技术与技术GISGIS公共管理公共管理生生态态学学交交 通通水水文文学学旅旅游游 学学环环境境 学学学会社学会社数数 学学林林 业业土土壤壤 学学经经 济济学学测绘科学与技术测绘科学与技术GIS与相关学科的联系与区别与相关学科的联系与区别 GIS与
29、地理学与地理学 GIS与测绘学与测绘学 GIS与地学数据处理系统与地学数据处理系统 GIS与地图学及电子地图与地图学及电子地图 GIS与计算机科学与计算机科学 GIS与遥感与遥感 GIS与管理信息系统与管理信息系统1.4 GIS的应用领域的应用领域测绘、地图制图测绘、地图制图资源管理资源管理灾害监测灾害监测环境保护环境保护精细农业精细农业电子商务电子商务电子政务电子政务城乡规划与管理城乡规划与管理交通运输交通运输人口管理人口管理宏观决策宏观决策国防、军事国防、军事公安、急救公安、急救医疗、卫生医疗、卫生GIS的应用的应用无处不在的地理信息技术（无处不在的地理信息技术（1）GIS的应用的应用无处
30、不在的地理信息技术（无处不在的地理信息技术（2）GIS的应用的应用无处不在的地理信息技术（无处不在的地理信息技术（3）GIS的应用的应用无处不在的地理信息技术（无处不在的地理信息技术（4）无处不在的地理信息技术（无处不在的地理信息技术（5）GIS的应用的应用出租车调度系统出租车调度系统救护车指挥调救护车指挥调度系统度系统城市土地利用信息系统城市土地利用信息系统电信资源管理电信资源管理铁路地理信息系统铁路地理信息系统 消防管理与调度消防管理与调度移动通信网络仿真优化移动通信网络仿真优化城市信访管理城市信访管理人防工程管理人防工程管理城市安全生产监督城市安全生产监督林业火灾扑救辅助决策系统林业火灾
31、扑救辅助决策系统城市地质勘察信息管理城市地质勘察信息管理人口统计分析人口统计分析高速增长区域高速增长区域低速增长区域人口增长分析系统人口增长分析系统 交通银行网点资源分析交通银行网点资源分析 最佳路径分析及物流配送系统最佳路径分析及物流配送系统医疗机构信息查询医疗机构信息查询 疾病危险人群分布疾病危险人群分布120医疗急救指挥调度医疗急救指挥调度应急救援最优化服务区域分析应急救援最优化服务区域分析汽车定位导航应用1.5 GIS的发展的发展 地理信息系统的开拓期（地理信息系统的开拓期（20世纪世纪5060年代）年代） 地理信息系统的巩固发展期（地理信息系统的巩固发展期（ 70年代年代 80年代前
32、期）年代前期） 地理信息系统技术大发展时期（地理信息系统技术大发展时期（ 80年代后期年代后期90年年代）代） 地理信息系统的应用普及时代（地理信息系统的应用普及时代（90年代后期年代后期2000） 地理信息系统的大众化时代（本世纪初地理信息系统的大众化时代（本世纪初-至今）至今）1.6 GIS教育目标教育目标 General Public Educational Goal: Understand what GIS is and how it is used General knowledge related to understanding todays complex World Geog
33、raphy and Spatial awareness As a tool in Education Suggested Courses (may be pre-university level) Geography with GIS module Computer Basics Viewer Education Goal: A person that is aware of GIS technology and understands, accesses, views and manipulates GIS based data either professionally or person
34、ally, including: display spatial data basic data querying possible basic data entry Analysts: Educational Goals: A professional that use GIS as a tool in their work including: data acquisition, input and basemap development data transformation/conversion and metadata development database design and
35、maintenance methods of spatial analysis GIS software customization Data visualization and Cartography Advanced topics in area of specialization Specialist Educational Goals: A GIS professional that focuses on GIS across a discipline or enterprise and uses/develops advanced: spatial analysis methods
36、and modeling Oversight and design of data acquisition methodologies data transformation/conversion and metadata large scale database design and maintenance (RDBMS) Customization of GIS Software/applications Understand and sets up Computer Information Systems and Networks Manager Education Goals: A p
37、rofessional that focuses on GIS utilization across an enterprise and supervises others who perform GIS tasks. Managers have a range of possible duties from oversight of GIS functions to hands on use of GIS technology. Thus manager may be required to have a the same skill set as an Analyst or Special
38、ist but must have in depth knowledge of the “system” of GIS including: Data, Software and hardware requirements Computer Networks Database construction and maintenance Implementation and maintenance of GIS systems personnel management Researcher Education Goals: A scientist that uses GIS as a tool i
39、n his/her discipline and uses/develops specialized and advanced theories in: Modeling and spatial analysis methods data input, acquisition and data transformation/rectification Specialized database design Needs to know Enterprise level GIS software Advanced theories of Modeling in GIS and Computer P
40、rogramming Courses Include those for Specialist with emphasis and advanced/upper division in discipline area Thesis or Dissertation using advanced theories of GIS Scientist Education Goals: A GIS scientist that focuses on advancing the science of GIS and uses/develops GIS techniques to: develop algo
41、rithms for modeling and advanced spatial analysis methods develop new data acquisition techniques devise new data models, transformation/rectification methods develop new database models Develop new codes for computer programming and GIS functions Dissertation and post graduate work in GIS theory an
42、d applications再来看再来看GIS的概念的概念Geographic Information System Science Software Service Study Social第一讲第一讲 思考题思考题 试论试论GIS在地理学中的地位和作用。在地理学中的地位和作用。 地理信息系统由哪些部分构成，各部分的作用是什么？地理信息系统由哪些部分构成，各部分的作用是什么？ 地理信息系统应包含哪些基本功能？地理信息系统应包含哪些基本功能？ 从你的研究领域出发，深入思考如何利用从你的研究领域出发，深入思考如何利用GIS支持或支持或辅助你的工作，对你未来的研究工作有哪些帮助或应辅助你的工作，对
43、你未来的研究工作有哪些帮助或应用。用。 从对从对GIS教育目标的描述中，确定自己的学习定位，教育目标的描述中，确定自己的学习定位，并思考需要掌握哪些理论或技术方法。并思考需要掌握哪些理论或技术方法。第第2讲讲 地理空间参照系统与地图投影地理空间参照系统与地图投影 本讲导读本讲导读 地理空间地理空间 地球模型地球模型 空间坐标系统空间坐标系统 地图投影地图投影 关于空间参考若干概念的辨析关于空间参考若干概念的辨析 高程系统高程系统 坐标系统的转换坐标系统的转换 地图的分幅和编号地图的分幅和编号电离层2.1 地理空间（地理空间（Geo-space）图图2.1 固体地球表面固体地球表面地球景观地球景
44、观地球表面的形态地球表面的形态 地理空间地理空间 实质上就是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈、实质上就是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈、土壤圈交互作用的区域（地球表层）；土壤圈交互作用的区域（地球表层）； 在在GIS中，地理空间采用中，地理空间采用绝对空间绝对空间和和相对空间相对空间来定来定义：义： 绝对空间：绝对空间：具有属性描述的空间位置的集合，由具有属性描述的空间位置的集合，由一系列不同位置的空间坐标值组成；一系列不同位置的空间坐标值组成； 相对空间：相对空间：具有空间属性特征的实体的集合，由具有空间属性特征的实体的集合，由不同实体之间的空间关系构成。不同实体之间的空间关系构成。2
45、.2 地球模型地球模型地球表面地球表面水准面水准面大地水准面大地水准面铅垂线铅垂线地球椭球面地球椭球面地球模型地球模型地球模型：三级近似地球模型：三级近似地球自然表面地球自然表面极不规则，无法用数学表面进行描述极不规则，无法用数学表面进行描述水准面所包围的球体水准面所包围的球体大地水准面所包围的球体大地水准面所包围的球体旋转椭球体旋转椭球体不规则性、动态性、不唯一性不规则性、动态性、不唯一性不规则性、相对唯一性不规则性、相对唯一性标准数学曲面标准数学曲面1906：海福特椭球：海福特椭球1940：克拉索夫斯基椭球：克拉索夫斯基椭球1978：1975年国际椭球年国际椭球aba旋转轴旋转轴abae2
46、2椭圆的第二偏心率：椭圆的第二偏心率： 椭圆的长半轴：椭圆的长半轴： a a椭圆的短半轴：椭圆的短半轴： b b椭圆的扁率：椭圆的扁率： bbae22 椭圆的第一偏心率：椭圆的第一偏心率： 椭球名称椭球名称年代年代长半径长半径 m m扁率分母扁率分母采用国家、地区采用国家、地区海福特椭球海福特椭球1906190663782836378283297.8297.8美、阿根廷、比利美、阿根廷、比利时、大洋洲时、大洋洲克拉索夫斯基椭球克拉索夫斯基椭球1940194063782456378245298.3298.3俄罗斯、东欧、中、俄罗斯、东欧、中、朝鲜等朝鲜等19751975国际椭球国际椭球（1616
47、届届IUGGIUGG会议）会议）1975197563781406378140298.257298.25719751975年国际第三个年国际第三个推荐值推荐值WGS-84WGS-84椭球椭球1984198463781376378137298.25722298.25722GPSGPS定位系统定位系统20002000国家大地坐标国家大地坐标系（系（CGCS2000CGCS2000）椭球椭球200063781376378137298.257222298.257222101101中国中国参考椭球举例参考椭球举例 一个国家或地区在建立大地坐标系时，为使地球椭一个国家或地区在建立大地坐标系时，为使地球椭球面
48、更切合本国或本地区的自然地球表面，往往需要选球面更切合本国或本地区的自然地球表面，往往需要选择合适的椭球参数、确定一个大地原点的起始数据，并择合适的椭球参数、确定一个大地原点的起始数据，并进行椭球的定位进行椭球的定位(大地原点）和定向（由此得到基准面）。大地原点）和定向（由此得到基准面）。局部地理局部地理坐标基准坐标基准地心地理地心地理坐标基准坐标基准2.3 空间坐标系统空间坐标系统 地球上的任何一点都有其相应的空间位置地球上的任何一点都有其相应的空间位置,对对该位置进行度量该位置进行度量,则需要建立坐标系统。坐标系统则需要建立坐标系统。坐标系统是以地球参考椭球面为依据建立的是以地球参考椭球面
49、为依据建立的,一般采用以下一般采用以下方式方式:大地坐标大地坐标(地理坐标地理坐标)系统系统空间直角坐标系统空间直角坐标系统投影坐标系统投影坐标系统线性参照系统线性参照系统 地理坐标系是以地理极地理坐标系是以地理极(北北极、南极极、南极)为极点。为极点。 通过通过A点作椭球面的垂线，点作椭球面的垂线，称之为过称之为过A点的法线。点的法线。 法线与赤道面的交角，叫法线与赤道面的交角，叫做做A点的点的纬度纬度B。 过过A点的子午面与通过原英点的子午面与通过原英国格林尼治天文台的子午国格林尼治天文台的子午面所夹的二面角，叫做面所夹的二面角，叫做A点点的的经度经度L。 大地大地/地理坐标系统地理坐标系
50、统N NS SE E 赤赤道道纬纬线线本本初初子子午午线线W WA ABL空间直角坐标系统空间直角坐标系统1954北京空间直角坐标系北京空间直角坐标系l参考椭球：参考椭球：Krassovsky椭球椭球l大地原点：大地原点：前苏联普尔科沃前苏联普尔科沃天文台天文台lZ轴：轴：平行于地球质心指向平行于地球质心指向地极原点地极原点JYD1968的方向的方向lX轴：轴：在大地起始子午面内在大地起始子午面内与与Z轴垂直指向经度轴垂直指向经度0方向方向lY轴：轴：与与Z、X轴构成右手直轴构成右手直角坐标系角坐标系ZXY地球地球质心质心赤道赤道空间直角坐标系统空间直角坐标系统1980西安空间直角坐标系西安空
