第九章地理信息系統(tǒng)與地圖

1、新編地圖學教程,電子教案,第 9 章 地理信息系統(tǒng)與地圖,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,§1 地理信息系統(tǒng)概述§2 地理信息系統(tǒng)的功能與軟件產(chǎn)品§3 GIS的空間分析§4 GIS應(yīng)用與地圖分析,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System,簡稱GIS）

2、，是一種專業(yè)的信息系統(tǒng)，它的對象是那些具有空間屬性特征的地理信息。地理信息系統(tǒng)與地圖學有密切聯(lián)系：地理信息系統(tǒng)脫胎于地圖，并在機助制圖基礎(chǔ)上發(fā)展起來；圖形處理是地理信息系統(tǒng)的重要內(nèi)容；地圖是地理信息系統(tǒng)中主要的空間數(shù)據(jù)來源，也是它最終輸出的一種主要形式。地圖是地理信息系統(tǒng)的主要支撐。,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,§1 地理信息系統(tǒng)概述,地理信息系統(tǒng)的定義與組成地理信息系統(tǒng)類型數(shù)字地

3、圖制圖與地理信息系統(tǒng)的關(guān)系,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,地理信息系統(tǒng)是綜合處理和分析空間數(shù)據(jù)的一種技術(shù)系統(tǒng)。它是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計算機軟硬件的支持下，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，實時提供多種空間和動態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)而建立起來的計算機技術(shù)系統(tǒng)。,1.定義,1.1 地理信息系統(tǒng)的定義與組成,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與

4、地圖,GIS基本功能與內(nèi)容,1.1 地理信息系統(tǒng)的定義與組成,(1) 數(shù)據(jù)采集與編輯,(2) 數(shù)據(jù)存儲與管理,(3) 數(shù)據(jù)處理與變換,(4) 數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計,(5) 數(shù)據(jù)顯示與輸出,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,,地理信息系統(tǒng)中表示空間實體的數(shù)據(jù)一定是空間數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)的基本特征：,GIS 信息特點,地理信息系統(tǒng)中信息的重要特點集中在空間實體及它們之間的相互關(guān)系上。,1.1 地理信息系統(tǒng)的定義與組成,新編

5、地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,(1)硬件(2)軟件(3)數(shù)據(jù)(4)操作者,2.組成,1.1 地理信息系統(tǒng)的定義與組成,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,1.2 地理信息系統(tǒng)類型,綜合性地理信息系統(tǒng)區(qū)域性地理信息系統(tǒng)專題性地理信息系統(tǒng),新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,1.3 數(shù)字地圖制圖與GIS的關(guān)系,數(shù)字地圖制圖與地理信息系統(tǒng)從它們的形成開始一直到發(fā)展至今，

6、都是緊密聯(lián)系在一起的，它們的主要區(qū)別在于最終的目的不同：,數(shù)字地圖制圖 的目的是快速、精確地編制高質(zhì)量的地圖。地理信息系統(tǒng) 的目的是為地理研究和地理決策提供服務(wù)。,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,§2 地理信息系統(tǒng)功能與軟件產(chǎn)品,地理信息系統(tǒng)的基本功能專業(yè)型GIS軟件大眾化桌面GIS軟件,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,2.1 地理信息系統(tǒng)的基本功能1.數(shù)據(jù)的采集與輸入

7、2.數(shù)據(jù)管理、分析與處理3.數(shù)據(jù)輸出,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,,2.1 地理信息系統(tǒng)的基本功能,1.數(shù)據(jù)的采集和輸入,野外測量數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),現(xiàn)有地圖,像片,遙感圖像數(shù)字信息,,,鍵盤,電子數(shù)據(jù)記錄,,數(shù)字化儀掃描儀,,攝像機,,光驅(qū)軟驅(qū)磁帶機,,,,,,,,數(shù)據(jù)輸入,,數(shù)據(jù)庫,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,GIS軟件系統(tǒng)的主要功能：,,空間數(shù)據(jù)管理自

8、動生成拓撲關(guān)系地圖概括與地圖信息提取圖幅管理及空間數(shù)據(jù)處理緩沖區(qū)生成，圖像與圖形的疊合與分離數(shù)字地形分析格網(wǎng)分析與量測計算(8)自動制圖,2.數(shù)據(jù)管理、分析和處理,2.1 地理信息系統(tǒng)的基本功能,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,數(shù)據(jù)輸出,顯示器,繪圖儀,打印機,圖像,各種地圖、專題圖,報表,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3.數(shù)據(jù)輸出,2.1 地理信息系統(tǒng)的基本功能,新編地

9、圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,彩色噴墨繪圖儀彩色激光打印機,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,2.2 專業(yè)型GIS軟件,ARC/INFOIntergraphGENAMAP,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,1.ARC/INFO,(1)PC_ARC/INFO系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)(2)PC_ARC/INFO制圖的特點(3) PC_ARC/INFO制圖模式的優(yōu)點

10、(4)PC_ARC/INFO在制圖中存在的問題(5)強大的空間分析功能,易于派生新圖和更新地圖便于快速、多樣地確定地圖的表現(xiàn)形式,幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)輸入,,編輯修改,,建立空間信息的圖形描述（符號）,,輸出地圖,沒有交互式圖面配置設(shè)計功能編輯狀態(tài)與制圖狀態(tài)的分離,2.2 專業(yè)型GIS軟件,(美國環(huán)境系統(tǒng)研究所公司 ESRI Inc. 產(chǎn)品),新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,MGE(Modu

11、lar GIS Environment)模塊化GIS環(huán)境，是Intergraph典型的GIS一體化應(yīng)用產(chǎn)品。(1)MGE軟件的基本結(jié)構(gòu)(2)MGE的擴展結(jié)構(gòu),核心模塊：MGNUC基本管理模塊：MGAD基本形狀模塊：MGMAP,2. Intergraph,(Intergraph Inc.產(chǎn)品),2.2 專業(yè)型GIS軟件,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,GENAMAP 是基于UNIX、WINDOWS的GI

12、S軟件產(chǎn)品。它具有較強的功能，較好的一致性、開放性和易操作性。,3. GENAMAP,基本模塊和功能：,GENAMAPGENACELLGENAREFGENACIVILGENACOM,Australia Genasys Inc. 產(chǎn)品,2.2 專業(yè)型GIS軟件,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,2.3 大眾化桌面GIS軟件,ARCVIEWMAPGISGeostar方正智繪,新編地圖學教程 第9章

13、 地理信息系統(tǒng)與地圖,(1)軟件結(jié)構(gòu)(2)基本功能圖形顯示和信息查詢功能投影變換功能地圖概括功能熱連接數(shù)據(jù)建立、增刪、修改、派生、電子表格形式顯示、字段選擇，支持假名等功能。直觀、動態(tài)的統(tǒng)計圖表示功能。,2.3 大眾化桌面GIS軟件,1.ARCVIEW,（美國環(huán)境系統(tǒng)研究所公司ESRI Inc.產(chǎn)品）,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,MAPGIS由三部分組成：,(1) MAPGIS微機彩色地圖編輯

14、出版系統(tǒng)(2) MAP庫管理系統(tǒng)(3) 空間分析系統(tǒng),2.MAPGIS,,武漢中地信息工程有限公司,是集圖形、圖像、地質(zhì)、地理、遙感、人工智能、計算機科學等于一體的全漢字GIS軟件系統(tǒng)。,2.3 大眾化桌面GIS軟件,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,3.Geostar吉奧之星,（武漢吉奧信息工程技術(shù)有限公司）,采用面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)庫管理引擎，使檢索速度比國外同類軟件快3至5倍。,吉奧之星 GIS 軟件系統(tǒng)采用基于

15、矢量柵格一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和面向?qū)ο蠹夹g(shù)，以網(wǎng)絡(luò)化和集成化為手段，將矢量數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)高度集成為一體。使四種數(shù)據(jù)既可單獨建庫，又可進行分布式管理。,圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)結(jié)合緊密，GIS與遙感圖像處理系統(tǒng)一體化，體現(xiàn)了整體空間信息系統(tǒng)的特征。,2.3 大眾化桌面GIS軟件,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,4.方正智繪,（北大方正技術(shù)研究所）,方正智繪(Founder Mirage Map Inform

16、ation System)是北大方正集團開發(fā)的集地圖制作、出版、地理數(shù)據(jù)采集、管理、查詢于一身的專業(yè)化信息處理軟件。,可以滿足從大眾化的低端產(chǎn)品到大型GIS /WAP /GPS應(yīng)用系統(tǒng)的需要，為電子商務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域、ASP、傳統(tǒng)GIS應(yīng)用領(lǐng)域、個性化地圖應(yīng)用等提供全面的網(wǎng)絡(luò)化高性能大型地理信息系統(tǒng)解決方案。,其穩(wěn)定而精確的地圖打印與出版功能優(yōu)于國外軟件，可滿足對輸出的高質(zhì)量要求。,2.3 大眾化桌面GIS軟件,新編地圖學教程 第9章

17、 地理信息系統(tǒng)與地圖,§3 GIS的空間分析,空間分析是基于地理對象的位置和形態(tài)特征的一種空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)，其目的在于提取和傳輸空間信息，并且這種技術(shù)也提供了提取和傳輸信息的能力?？臻g分析是地理信息系統(tǒng)的核心。它包括：,幾何形態(tài)分析包 含 分 析網(wǎng) 絡(luò) 分 析地 形 分 析,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,3.1 GIS二維分析,二維分析， 是指在二維空間中幾何特征的分析，如空間度量，以及基于空間

18、度量分析的緩沖區(qū)分析、包含分析、空間距離結(jié)合空間連通性的網(wǎng)絡(luò)分析等。,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,二維地圖中，地理基本要素(點、線、面)本身具有的空間特征：(1) 點的大小(2) 線的長度(3) 多邊形的周長(4) 多邊形的面積,空間量度在二維地圖中地理基本要素之間的關(guān)系：點到點的距離點到線的最短距離點到多邊形邊的最短距離線與線的最短距離,3.1 GIS二維分析,1.空間量度,新編地圖學教程

19、 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,緩沖區(qū)分析：根據(jù)地理要素中的點、線、多邊形等實體，在實體周圍或內(nèi)部建立一定寬度范圍的緩沖多邊形，這是GIS空間分析的基本功能之一。,2.緩沖區(qū)分析,具體操作需注意的幾個問題： (1) 線狀要素做緩沖時，內(nèi)外角連接的問題 (2) 緩沖區(qū)發(fā)生重疊時的處理 (3) 特征要求緩沖區(qū)寬度不同時的處理,3.1 GIS二維分析,新編地圖學教程

20、第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,3.包含分析,包含分析主要是指點、線、多邊形之間的關(guān)系分析。,結(jié) 點 nn = ( xi , yi ), i = 1,2, …n ; nn = n1多邊形 F = ( n1 , n2 , … nn )點狀要素 pt = ( xt , yt ),,判斷 pt 是否在多邊形 F 內(nèi)部,3.1 GIS二維分析,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,網(wǎng)絡(luò)是一系列相互連接

21、且具有方向性的弧段，形成物質(zhì)、信息流通的通道?；疽亟M成：(1) 節(jié)點(2) 連通路線或鏈(3) 中心(4) 障礙,3.網(wǎng)絡(luò)分析,3.1 GIS二維分析,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,3.網(wǎng)絡(luò)分析,三個重要概念：開銷：指在網(wǎng)絡(luò)中為完成從一個結(jié)點到達另一個結(jié)點所需要付出的花費。資源需求：指網(wǎng)絡(luò)中與連通路線或鏈、中心等相聯(lián)系的資源數(shù)量。資源容量：指網(wǎng)絡(luò)中的各連通路線或弧段為滿足

22、各中心的需求，能夠容納或允許通過的資源量。,3.1 GIS二維分析,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,3.2 GIS三維分析,數(shù)字地形模型的生成坡度分析坡向分析地形剖面分析其他,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,3.3 GIS四維分析,自動補償?shù)姆€(wěn)定過程分析城市規(guī)模發(fā)展趨勢分析,地理現(xiàn)象的時間序列變量可分為三種類型：長期趨勢；周期波動；隨機波動。在 GIS 分析中以前兩種為主，體現(xiàn)在

23、四維分析中即是趨勢分析：,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,§4 GIS應(yīng)用與地圖分析,GIS應(yīng)用對地圖的作用GIS數(shù)學模型與地圖表示GIS中的產(chǎn)品輸出系統(tǒng),新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,4.1 GIS應(yīng)用對地圖的作用,(1) 解決了地圖數(shù)據(jù)的存貯和可視化的矛盾(2) 解決了大容量數(shù)據(jù)與高速查詢之間的矛盾(3) 大大提高了地圖分析的靈活性，縮短了地圖更新的周期(4)

24、 擴大了地圖的應(yīng)用范圍及研究領(lǐng)域,地理信息系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，使地圖學正面臨著從概念設(shè)計、工藝程序到實際應(yīng)用的根本性變革，表現(xiàn)在以下幾個方面：,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,4.2 GIS數(shù)學模型與地圖表示,1. 主成分分析與地圖表示2. 聚類分析與地圖表示3. 判別分析與地圖表示,GIS地學模型是在對系統(tǒng)所描述的具體對象與過程進行大量研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)出描述地學要素間相互關(guān)系和客觀規(guī)律信息的、語言的或數(shù)學及其他的

25、表達方式。,地圖表示和地圖概括相關(guān)的模型中幾種分析方法：,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,4.3 GIS中的產(chǎn)品輸出系統(tǒng),地圖符號系統(tǒng)的設(shè)計地圖空間數(shù)據(jù)輸出地圖非空間數(shù)據(jù)輸出,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,4.3 GIS中的產(chǎn)品輸出系統(tǒng).,1.地圖符號系統(tǒng)的設(shè)計,,地圖符號庫的設(shè)計，需遵循下列原則：,(1) 盡可能地符合國家規(guī)定的各種專題地圖圖式。(2) 遵循圖案化、精確性、邏輯性、對

26、比性、統(tǒng)一性、色彩象征性、制圖和印刷可能性等一般原則。(3) 符號庫的可擴充性。,新編地圖學教程 第9章 地理信息系統(tǒng)與地圖,2.地圖空間數(shù)據(jù)輸出,在GIS系統(tǒng)分析處理后，地圖空間數(shù)據(jù)一般有以下幾種輸出形式： (1) 短暫顯示輸出主要指電子屏幕顯示。 (2) 永久保存輸出,打印輸出、繪圖儀輸出、膠片制版、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換輸出等。,4.3 GIS中的產(chǎn)品輸出系統(tǒng),新編地圖學教程