1、第一章 绪论n教师：杨勇n华中农业大学 资源与环境学院2022-11-111n本课程共40个学时，其中讲课26个学时，实验14个学时。教授教材中的1，2，3，4，5，6，7章的部分内容。n 课程考核方式为实验报告检查和课程考试，成绩评定方法为n 平时成绩占40%n 期末考试成绩占60%。2022-11-1122022-11-113GIS的相关学科的相关学科GISGIS计算机科学计算机科学数据库数据库理论理论软件工软件工程程计算机计算机图形学图形学图象处图象处理理人工智人工智能能网络计网络计算算数学数学几何学几何学拓扑学拓扑学统计分析统计分析地理学、测地理学、测绘学、地学绘学、地学地图学地图学R
2、SRS、GPSGPS其他应用科学其他应用科学2022-11-116 数学数学运算研究运算研究 统计学统计学地理统计学地理统计学认知科学认知科学计算机科学计算机科学测量测量遥感遥感摄影测量学摄影测量学制图学制图学可视化可视化符号学符号学信息存储信息存储数据库数据库模式识别模式识别计算几何计算几何计算机图形学计算机图形学人工智能人工智能旅游业旅游业航运航运市场市场资产管理资产管理产业产业/商业商业矿产开发矿产开发设施维护设施维护公共信息查询公共信息查询公共管理公共管理考古学考古学人文地理学人文地理学社会科学社会科学健康护理规划健康护理规划流行病学流行病学环境科学环境科学地貌学地貌学土壤科学土壤科学
3、森林学森林学地质学地质学生态学生态学水文学水文学气象学气象学地形测量地形测量环境测量环境测量社会、经济社会、经济测量测量社区服务社区服务地理学地理学2022-11-117GIS在信息系统中的位置在信息系统中的位置信息系统非空间信息系统专题地理信息系统地理信息系统非地理信息系统管理信息系统综合地理信息系统CAD/CAM空间信息系统地籍GIS交通GIS资源与环境GIS规划与管理GIS数据模型矢量GIS栅格GIS矢-栅GIS研究范围全球GIS区域GIS研究内容2022-11-118GIS的组成的组成地理信息系统应用人员 GUI空间数据 SDBMS系统硬件系统软件应用模型2022-11-119系统硬件
4、系统硬件输入设备输入设备专用设备常规设备GPS全数字摄影测量工作站解析和数字摄影测量仪器遥感与遥感图象处理系统全站仪扫描仪数字化仪键盘、鼠标处理设备处理设备工作站服务器硬盘阵列存储设备存储设备活动硬盘光盘机磁带机输出设备输出设备绘图仪终端打印机2022-11-1110系统软件系统软件GISGIS应用软件应用软件GISGIS硬件硬件操作系统操作系统GISGIS专业平台软件专业平台软件GISGIS用户界面用户界面GISGIS数据库数据库2022-11-1111GIS软件类型软件类型0专业GIS（Professional GIS）0桌面GIS（Desktop GIS）0手持GIS（Hand-Held
5、 GIS）0组件GIS（Component GIS）0GIS Viewer0网络GIS（Internet GIS）0其它（基于CAD的GIS）2022-11-1112主要主要GIS软件软件2022-11-1113空间数据空间数据栅格结构矢量结构定位定位拓扑关系拓扑关系属性属性2022-11-1114应用人员应用人员咨询管理信息管理数据整理2022-11-1115应用模型应用模型n解决某一问题的方法、算法、过程集合选址模型洪水预测模型人口扩散模型森林增长模型水土流失模型空间数据结果2022-11-1116GIS的功能的功能n1、数据采集与编辑n2、数据存储与管理n3、数据处理和变换n4、空间分析
6、和统计n5、产品制作与显示n6、二次开发和编程2022-11-11171、数据采集与编辑、数据采集与编辑现实世界现实世界文字报告、文字报告、遥感图象遥感图象等等数字化仪数字化仪扫描仪扫描仪解析测图仪解析测图仪键盘键盘 等等编辑、接边、分层、图形与编辑、接边、分层、图形与属性连接、加注记等属性连接、加注记等空间数据库空间数据库2022-11-11182、数据存储与管理、数据存储与管理新数据2022-11-11193、数据处理和变换、数据处理和变换n数据变换：数学状态的改变n数据重构：几何形态的改变n数据抽取：条件提取2022-11-11204、空间分析和统计、空间分析和统计空间数据库空间数据库
7、为某工厂选址，首先找为某工厂选址，首先找出地价出地价1万元万元m;且地形起伏较小的区域且地形起伏较小的区域?地价地价1万元万元m坡度小于坡度小于3 3度度的地形信息的地形信息空间检索空间检索满足两条件的满足两条件的区域区域+叠置分析2022-11-11214、空间分析和统计、空间分析和统计空间数据库空间数据库道路的噪音影响范道路的噪音影响范围围?街道中心线街道中心线空间检索空间检索城市环境评价城市环境评价缓冲区分析2022-11-11225、产品制作与显示、产品制作与显示空间数据库空间数据库各种需求各种需求?各种信息各种信息空间检索空间检索2022-11-11236、二次开发和编程、二次开发和
8、编程基本GIS功能二次开发工具+开发语言（环境）专业需求定制的GIS系统2022-11-1124GIS应用流程应用流程文件图表数据获取 原始数据存储检索空间查询空间分析数据编辑投影变换数据输出 制图、表格 交互展示 结构化数据空间数据库2022-11-1125GIS应用功能应用功能二、GIS 主要 应用领域 资源管理资源管理区域和城乡区域和城乡规划规划灾害监测灾害监测 环境评估环境评估 作战指挥作战指挥 交通运输交通运输 宏观决策宏观决策 商业金融、通讯商业金融、通讯邮电、日常生活邮电、日常生活等各领域等各领域2022-11-1126资源管理 GIS GIS最初就是起源于资源清查，最初就是起源
9、于资源清查，是是GISGIS的最基本的职能，目前趋于的最基本的职能，目前趋于成熟的主要应用领域。资源清查包成熟的主要应用领域。资源清查包括土地资源，森林资源和矿产资源括土地资源，森林资源和矿产资源的清查、管理、土地利用规划，野的清查、管理、土地利用规划，野生动物的保护等。生动物的保护等。GISGIS的主要任务的主要任务是将各种来源的数据和信息有机地是将各种来源的数据和信息有机地汇集在一起，并通过统计，叠量分汇集在一起，并通过统计，叠量分析等功能，按多种边界和属性条件，析等功能，按多种边界和属性条件，提供区域多种条件组合形式的资源提供区域多种条件组合形式的资源统计和资源现状分析，从而为资源统计和
10、资源现状分析，从而为资源的合理开发、利用提供依据。的合理开发、利用提供依据。GISGIS在国际上在国际上典范典范中有：中有：A A、加拿大应用、加拿大应用GISGIS完成全国土地完成全国土地资源潜力和估算资源潜力和估算B B、利用、利用GISGIS进行世界小麦大面积进行世界小麦大面积估产的高准确率估产的高准确率-这些说明这些说明GISGIS在资源清查方面的应用趋于成熟。在资源清查方面的应用趋于成熟。2022-11-1127 在进行区域和城镇规划的过程中，在进行区域和城镇规划的过程中，要处理许多不同性质和不同特点的问要处理许多不同性质和不同特点的问题，涉及多方面要素，如资源、环境、题，涉及多方面
11、要素，如资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金人口、交通、经济、教育、文化和金融等，融等，GISGIS将这些数据信息归算到城将这些数据信息归算到城市的统一系统之中，最后进行城市和市的统一系统之中，最后进行城市和区域多目标的开发和规划，包括城镇区域多目标的开发和规划，包括城镇总体规划，城市建设用地适宜性评价，总体规划，城市建设用地适宜性评价，城市环境选质量评价，道路交通规划，城市环境选质量评价，道路交通规划，公共设施配置及城市环境动态监测等，公共设施配置及城市环境动态监测等，这些功能的实现是以这些功能的实现是以GISGIS的一些数据的一些数据处理和分析算法加以保证的，如处理和分析算法加以保
12、证的，如GISGIS的空间搜索方法，多信息叠加处理和的空间搜索方法，多信息叠加处理和一系列的分析软件，回归分析，投入一系列的分析软件，回归分析，投入产出计算，模糊加权评价等。产出计算，模糊加权评价等。区域和城乡规划2022-11-1128灾害监测GISGIS方法和多时相的遥方法和多时相的遥感数据，可以有效地用感数据，可以有效地用于森林火灾的预测预报、于森林火灾的预测预报、洪水灾情监测和淹没损洪水灾情监测和淹没损失估算，确定泄洪区内失估算，确定泄洪区内人员撤退、财产转移和人员撤退、财产转移和救灾物资供应的最佳路救灾物资供应的最佳路线，为救灾抢险和防洪线，为救灾抢险和防洪决策提供及时准确的信决策提
13、供及时准确的信息。息。2022-11-1129环境评估2022-11-1130作战指挥2022-11-1131交通运输2022-11-1132GIS发展简史发展简史nGIS起源于人口普查，土地调查和自动制图，1960年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson 提出了把地图变成数字形式的地图，1963年，又提出GIS这一本术语，并建立了第一个GIS_加拿大GIS，随后GIS以燎原之势在全世界迅速发展起来。2022-11-1133GIS国际发展状况国际发展状况n1、60年代，探索时期（GIS思想和技术方法的探索）人们关注什么是GIS，GIS能干什么。n2、70年代，巩固时期，（这时由于计算机技术
14、及其在自然资源和环境数据处理的应用，促进 GIS迅速发展）。这期间，发展研究的重点是空间数据处理的算法，数据结构和数据库管理这三个方面。n3、80年代，实破阶段，也是GIS普遍发展和推广应用阶段，人们把GIS与RS解决全球性问题，如全球沙漠化，全球可居住地评价，核扩散问题等。n4、90年代，全面应用，产业化阶段，对GIS进一步研究，研究的内容集中在：空间信息分析的新模式和新方法，空间关系和数据模型，人工智能引入等。2022-11-1134GIS在我国的发展在我国的发展n我国GIS起步较晚，但发展较快，分为以下几个阶段：n1、70年代，准备阶段：一些知名人士GIS先驱看到GIS的广阔前景和GIS
15、的重要性，进行极积呼吁，为GIS在我国的发展奠定了与论准备基础并做了一些可行性实验。n2、80年代，试验起步阶段:这期间，我国在GIS理论探索，规范探讨，软件开发，系统建立等方面取得了突破和进展，进行了一些典型，试验专题试验软件开发工作。2022-11-1135GIS在我国的发展在我国的发展n3、90年代，我国GIS发展阶段：沿海，治江经济开发区的发展土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务，这也推动GIS在我国的全面发展。n4、96年以来，是我国GIS产业化阶段。一批国家级和地方级的GIS相继建立并投入运行，一批专业遥感基地已建立，并进入了产业化运行，一批综合运用“3S”技术的重点项目已实施，并在自然灾害监测和图土资源调查中发挥效益，一批高等院校开设了与GIS相关的新专业，培养了一大批从事GIS研究与开发的高层次人才，具有我国自主版权的GIS基础软件的研制逐步进入了产业化轨道，等等这些都标志我国GIS产业已进入新的发展阶段。2022-11-1136
