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1、农业信息技术农业信息技术第五章地理信息系统第五章地理信息系统3& 地理信息系统的基本概念& GIS的构成& GIS的基本原理& GIS的软件系统& 3S集成与农业应用第一节 地理信息系统的基本概念一、地理信息系统的定义二、GIS 的产生与发展三、GIS的基本特征四、GIS的类型五、GIS的主要用途一、地理信息系统的定义第一节 地理信息系统的基本概念地理信息系统地理信息系统(Geographical Information System，简称，简称GIS)，是是20世纪世纪60年代开始迅速发展起来的集地理空间数据处理与年代开始迅速发展起来的集地理空间数据处理与计算机技术于一体的一门边缘技术学科，
2、是以地理空间数据库计算机技术于一体的一门边缘技术学科，是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，实现空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显的理论，实现空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。示等功能，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。二、 GIS 的产生与发展起步阶段起步阶段 发展阶段发展阶段 应用阶段应用阶段 成熟阶段成熟阶段 普及阶段普及阶段 1960 美美 R.F.Tomlinson 数字地图数字地图1965 W.L. Garrison 提
3、出提出GIS术语术语 加拿大土地管理局加拿大土地管理局 CGIS 信息论信息论系统论系统论控制论控制论 硬件技术硬件技术 软件技术软件技术 未被广泛认可未被广泛认可 从事的人员有限从事的人员有限 项目的投资强度非常小项目的投资强度非常小 少数专家左右着少数专家左右着GISGIS的发展的发展 地学地学第一节 地理信息系统的基本概念成立了一些和成立了一些和GIS相关的组织相关的组织一些企业开始涉足一些企业开始涉足GIS市场市场 计算机技术计算机技术地图交互编辑技术地图交互编辑技术地图数字化地图数字化 得到一定的发展得到一定的发展 理论和技术上没有什么突破理论和技术上没有什么突破 1970s起步阶段
4、起步阶段 发展阶段发展阶段 应用阶段应用阶段 成熟阶段成熟阶段 普及阶段普及阶段 二、 GIS 的产生与发展第一节 地理信息系统的基本概念计算机技术广泛应用计算机技术广泛应用数据库技术推广数据库技术推广 GIS数据处理能力、空间分析功能、人数据处理能力、空间分析功能、人机交互对话、地图的输入、编辑和输出机交互对话、地图的输入、编辑和输出技术均有了较大发展技术均有了较大发展大批商业化大批商业化GIS软件软件1980s起步阶段起步阶段 发展阶段发展阶段 应用阶段应用阶段 成熟阶段成熟阶段 普及阶段普及阶段 二、 GIS 的产生与发展第一节 地理信息系统的基本概念起步阶段起步阶段 发展阶段发展阶段
5、应用阶段应用阶段 成熟阶段成熟阶段 普及阶段普及阶段 计算机软硬件技术迅速发展计算机软硬件技术迅速发展GIS已成为支持多种硬件平台的高技术已成为支持多种硬件平台的高技术产品，并利用产品，并利用Windows开发工具与多开发工具与多媒体技术，为用户提供了多窗口环境媒体技术，为用户提供了多窗口环境与更为良好用户界面与更为良好用户界面空间技术发展新阶段（需求应用）空间技术发展新阶段（需求应用） 1990s二、 GIS 的产生与发展第一节 地理信息系统的基本概念起步阶段起步阶段 发展阶段发展阶段 应用阶段应用阶段 成熟阶段成熟阶段 普及阶段普及阶段 1990s后期到后期到21世纪初世纪初 应用领域已达
6、应用领域已达100多个多个广义的地理空间性质的自然资源管理、广义的地理空间性质的自然资源管理、国土整治及生态建设、土地及房地产管国土整治及生态建设、土地及房地产管理、市政工程及城市管理等理、市政工程及城市管理等 社会治安、消防、运输、商业网点、通社会治安、消防、运输、商业网点、通讯、环境保护、石油、气象、水利、地讯、环境保护、石油、气象、水利、地质、农林业等质、农林业等 向数据挖掘、模型模拟、预报与预测、向数据挖掘、模型模拟、预报与预测、智能化决策分析、虚拟现实地理信息系智能化决策分析、虚拟现实地理信息系统、统、WebGIS方向发展方向发展二、 GIS 的产生与发展第一节 地理信息系统的基本概
7、念三、GIS的基本特征地图是地理学的第二地图是地理学的第二代语言，而代语言，而GISGIS将成为将成为地理学的第三代语言地理学的第三代语言陈述彭陈述彭影像表示的形体模型影像表示的形体模型（如遥感影像）（如遥感影像）地图表示的地理模型地图表示的地理模型数表展示的人文经济数表展示的人文经济社会统计数据社会统计数据GISGIS模型模型区域研究综合区域研究综合思维工具思维工具地理空间地理空间数据库数据库适时提供多种空间的适时提供多种空间的和动态的地理信息，和动态的地理信息，用于决策服务用于决策服务第一节 地理信息系统的基本概念三、GIS的基本特征第一节 地理信息系统的基本概念1.地理信息系统是一个空间
8、型的信息系统，具有采集、管理、分析和地理信息系统是一个空间型的信息系统，具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力，具有空间性和动态性。输出多种地理空间信息的能力，具有空间性和动态性。2. 以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有区域以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有区域空间分析和动态预测的能力。空间分析和动态预测的能力。3. GIS的操作对象是地理数据，既有空间数据，又有属性数据，并通过的操作对象是地理数据，既有空间数据，又有属性数据，并通过数据库管理系统将二者联系在一起共同管理、分析和应用，从而提数据库管理系统将二者联系在一起共同管理、分析和应用，从
9、而提供了认识地理现象的一种新的方式方法。供了认识地理现象的一种新的方式方法。三、GIS的基本特征第一节 地理信息系统的基本概念4. 在计算机系统支持下，利用空间分析模型，完成空间地理数据管在计算机系统支持下，利用空间分析模型，完成空间地理数据管理、地理分析、地理决策。计算机支持是地理信息系统的重要特理、地理分析、地理决策。计算机支持是地理信息系统的重要特征。征。5. 能够对空间信息数据进行图形化输出，表达形象直观，便于决策能够对空间信息数据进行图形化输出，表达形象直观，便于决策应用。应用。6. 与地球科学、环境科学、管理科学、应用数学、遥感、与地球科学、环境科学、管理科学、应用数学、遥感、GP
10、S、空间、空间数据库、图形图像处理及各种应用技术有着不可分割的密切关系。数据库、图形图像处理及各种应用技术有着不可分割的密切关系。四、GIS的类型第一节 地理信息系统的基本概念n 大致分为应用型地理信息系统和工具型地理信息系统。n 根据研究范围，分为全球信息系统、区域信息系统和国家信息系统；n 根据其研究内容，分为专题信息系统和综合信息系统；n 按照使用的数据模型，分为矢量信息系统、栅格信息系统和矢栅混合系统等。 四、GIS的类型（一）专题信息系统（一）专题信息系统（Thematic Information SystemThematic Information System）l 森林动态监测信
11、息系统森林动态监测信息系统l 水资源管理信息系统水资源管理信息系统l 矿产资源信息系统矿产资源信息系统l 农作物估产信息系统农作物估产信息系统l 草场资源管理信息系统草场资源管理信息系统l 水土流失信息系统等水土流失信息系统等 具有有限目标和专业特点的具有有限目标和专业特点的GISGIS，为特定的专门目的服务。，为特定的专门目的服务。第一节 地理信息系统的基本概念（二）区域信息系统（二）区域信息系统（Regional Information SystemRegional Information System）以区域综合研究和全面的信息服务为目标以区域综合研究和全面的信息服务为目标四、GIS的类
12、型第一节 地理信息系统的基本概念l 加拿大国家信息系统加拿大国家信息系统l 美国橡树岭地区模式信息系统美国橡树岭地区模式信息系统l 美国圣地亚哥县信息系统美国圣地亚哥县信息系统l 我国黄河流域信息系统等我国黄河流域信息系统等自然分区或流域为单位自然分区或流域为单位l 国家级的区域信息系统国家级的区域信息系统 l 地区或省级地区或省级l 市级和县级等市级和县级等行政分区行政分区l 北京市水土流失信息系统北京市水土流失信息系统l 海南岛土地评价信息系统海南岛土地评价信息系统l 河南省冬小麦估产信息系统等河南省冬小麦估产信息系统等 区域性专题信息系统区域性专题信息系统四、GIS的类型第一节 地理信息
13、系统的基本概念许多实际的地理信息系统是介于上述二者之间许多实际的地理信息系统是介于上述二者之间 （三）地理信息系统工具（三）地理信息系统工具（GIS ToolGIS Tool）一组具有图形图像数字化、存贮管理、查询检索、分析运算一组具有图形图像数字化、存贮管理、查询检索、分析运算和多种输出等和多种输出等GISGIS基本功能的软件包基本功能的软件包 l 专门设计研制的专门设计研制的l 在完成了实用在完成了实用GIS后抽取掉具体区域或专题的地理空间数据后抽取掉具体区域或专题的地理空间数据后得到的后得到的四、GIS的类型第一节 地理信息系统的基本概念五、GIS的主要用途信息查询信息查询绘制图件绘制图
14、件预测预报预测预报模拟分析模拟分析管理与决策管理与决策特定位置存在什么、周边环境如何特定位置存在什么、周边环境如何查找满足一定条件的地方所处位置查找满足一定条件的地方所处位置地图：数据来源地图：数据来源 / 一种成果一种成果过去及现在空间格局变化分析过去及现在空间格局变化分析 未来变化过程未来变化过程假设数据假设数据GIS进行模拟进行模拟分析可能结果分析可能结果与专家系统相结合，开发空间决策支持系统与专家系统相结合，开发空间决策支持系统第一节 地理信息系统的基本概念第二节 GIS的构成 一、硬件系统二、软件系统三、地理空间数据四、系统开发、管理和使用人员一、硬件系统（一）硬件系统构成（一）硬件系统构成1.数据输入设备数据输入设备： 图形手扶跟踪数字化仪、大幅面图形图像扫描仪、图形手扶跟踪数字化仪、大幅面图形图像扫描仪、各种类型的数字测量设备、键盘、通讯端口等。各种类型的数字测量设备、键盘、通讯端口等。 第二节 GIS的构成
