地理信息系统基础结课报告.docx
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地理信息系统基础结课报告
《地理信息系统基础》结课报告
班级：
学号：
姓名：
二○一○年十一月××日
一、地理信息系统简介
1.地理信息系统的基本概念
2.地理信息系统的基本构成
3.地理信息系统的主要功能
4.地理信息系统的相关学科体系
5.地理信息系统的应用领域
6.地理信息系统的主流软件
7.地理信息系统的发展
二、地理信息系统的基本原理
1.地理信息系统的学科基础
2.地理信息系统的数据结构
3.地理信息系统的数据处理
4.空间数据库
5.地理信息系统的空间分析
三、Mapinfo软件的操作应用
1.表的建立
2.数据的输入与输出
3.数据格式的转换
4.空间数据的编辑与管理
5.空间数据与属性数据的链接
6.空间分析
7.专题地图的制作
四、地理信息系统在工程勘察领域的应用
结语
一、地理信息系统简介
1.地理信息系统的基本概念
地理信息系统简称GIS。
GIS作为信息技术的一种，是以计算机技术为依托，以具有空间内涵的地理数据为处理对象，运用系统工程和信息科学的理论，采集、存储、显示、处理、分析、输出地理信息的计算机系统，为规划、管理和决策提供信息来源和技术支持。
简单地说，GIS就是研究如何利用计算机技术来管理和应用地球表面的空间信息，它是由计算机硬件、软件、地理数据和人员组成的有机体，用于高效地采集、存储、更新、处理、分析和显示各种类型的地理信息。
2.地理信息系统的基本构成
一个完整的地理信息系统由5部分组成：
地理信息系统硬件、地理信息系统软件、空间数据、应用系统与操作人员。
系统的硬件与软件是地理信息系统的物质基础，是需要慎重考虑选择和开发的重要部分。
（1）系统硬件
地理信息系统系统硬件的基本配置如图所示，用以储存、处理、传输、和显示地理或空间数据。
数据处理设备与数据输入、输出设备连接构成地理信息系统的硬件环境。
数据处理设备是地理信息系统硬件的主体，作为系统硬件的核心，它包括从服务器到图形工作站、微机等各种形式的计算机，可用作数据的处理、管理、与计算。
数据的输入设备及数字化仪、扫描仪和数字测量设备等。
数据输出设备有绘图仪、打印机和高分辨率显示装置等。
（2）系统软件
地理信息系统的软件是整个系统的核心，用于执行地理信息系统功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和数据输出等。
系统软件按照功能可以分为：
地理信息系统功能软件、基础支撑软件和操作系统软件等。
（3）空间数据
地理信息系统的操作对象是地理数据，根据描述地理现象的空间、属性、时间特征可分为空间数据、属性数据和时态数据。
根据地理现象在空间上的几何图形表示形式，可将地理现象抽象为点、线、面三种类型，把它们表达成地理数据通常在逻辑上可以采用矢量和栅格数据结构。
（4）应用人员
地理信息系统应用人员包括系统开发人员地理信息系统的最终用户。
（5）应用模型
地理信息系统应用模型是为某一特定的实际工作而建立的运用地理信息系统的解决方案，其构建和选择也是系统应用成败至关重要的因素。
例如：
土地利用适宜性评价模型、选址模型、洪水预测模型等。
3.地理信息系统的主要功能
不同用途的地理信息系统其功能并不完全一致，如偏重管理与规划的地理信息系统，从应用的角度，应具有管理功能、评价分析功能和规划与预测功能等。
（1）基本功能
①数据采集编辑；②数据存储与管理；③数据处理与变换；④空间分析和统计；⑤产品制作与显示；⑥二次开发与编程。
（2）应用功能
①资源管理；②区域规划；③国土监测；④辅助决策；⑤产品制作与显示；⑥二次开发与编程。
4.地理信息系统的相关学科体系
地理信息系统在发展过程中，以自己的理论与方法为基础，不断地吸取相临领域的先进技术与方法，作到兼容并蓄，使之功能越来越强大，影响越来越深刻，范围越来越广阔，发展越来越迅速。
这些领域包括数据库与信息系统技术、系统工程方法、决策科学、专家系统技术、地图学、图像处理技术、计算机图形学、测绘遥感学、管理科学等。
与地理信息系统有相似功能的或部分有相似功能的系统主要有：
数据库管理系统（DBMS）、计算机辅助设计（CAD）、管理信息系统（MIS）、遥感图像处理系统（RS）与计算机系统等。
5.地理信息系统的应用领域
GIS的应用领域：
资源管理，资源配置，城市规划和管理，土地信息系统和地籍管理，生态和环境管理与模拟，应急响应，地学研究与应用，商业与市场，基础设施管理，选址分析，网络分析，可视化应用，分布式地理信息应用。
地理信息系统作为一个新工具，应用领域还是很广的，只要和地理位置相关就有应用前景。
发展趋势主要是：
3S集成，3维GIS,时态GIS等，这主要取决于基础学科计算机科学和地理绘学的发展成果。
6.地理信息系统的主流软件
对于国外软件来说，由于GIS技术研究起步早，软件产品已经相当成熟。
美国环境研究所（ESRI）的ArcGIS、MIS公司的MapInfo等都是有名的国外GIS软件。
对于国内软件来说，最具影响力的GIS软件主要有中地公司的MapGIS、吉奥公司的GeoStar和超图公司的SuperMAP。
7.地理信息系统的发展
GIS起源于20世纪60年代的北美，到80年代末，特别是随着计算机技术的飞速发展，地理信息的处理，分析手段EI日臻成熟，目前已成功应用于资源、环境、土地、交通、教育、军事、灾害研究、自动制图领域。
GIS在全世界范围内以发展成为一个可观的行业，并进入大学乃至中学的课堂。
在我国，GIS几乎进入所有与空间信息相关的领域，GIS作为一门独立的产业已经成熟。
我国GIS市场需求旺盛，软件迅速发展，应用不断成熟，专业公司快速增长。
政府部门是我国GIS的主要应用领域，国家鼓励高新技术的发展。
随着新技术的发展，GIS正在融入IT的主流，它与其他技术的结合，90将拓展信息技术的应用与合作。
2、地理信息系统的基本原理
1.地理信息系统的学科基础
计算机科学（计算机基础及应用），测绘科学（测量，地图制图，遥感，航测），地理学，信息科学（信息管理、加工、应用）等学科。
2.地理信息系统的数据结构
数据结构即数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理、处理的数据逻辑表达。
空间数据结构可以划分为基于矢量模型和基于栅格模型的数据结构，即矢量数据结构和栅格数据结构。
除此还有曲面数据结构。
（1）矢量数据结构又可分为：
a.实体数据结构b.拓扑数据结构
（2）栅格数据结构又可分为:
a.栅格矩阵结构b.游程（行程）编码结构c.四叉树结构
（3）曲面数据结构：
a.TIN的曲面数据结构b.规则格网的曲面数据结构
3.地理信息系统的数据处理
数据处理一般包括数据变换，数据重构，数据提取等，数据变换指数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换，包括几何纠正和地图投影转换等，以实现空间数据的几何配准。
数据重构指数据从一种格式到另一种格式的转换，包括结构转换，格式转换，类型替换等，以实现空间数据对在结构，格式和类型上的统一，多源和异构数据的联接和融合。
数据提取指对数据进行某种条件的取舍，包括类型提取，窗口提取，空间内插等，以适应不同用户对数据的特定要求。
4.空间数据库
空间数据库主要是为GIS提供空间数据的存储和管理办法。
空间数据库的存储和管理办法通常有两种方式：
空间数据文件存储管理和空间数据库存储和管理。
一个完整的数据库系统应该包括数据库存储系统、数据库管理系统和数据库应用系统三个组成部分。
5.地理信息系统的空间分析
地理信息系统的空间分析是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成、空间演变等信息。
三、Mapinfo软件的操作应用
1.表的建立
（1）新建表
在MapInfo中创建新的表，首先在“快速启动”中选择“打开表”对地图进行配准，使其具有简单的地理坐标。
如图所示
操作步骤为1）选择“文件>新建表”命令，打开“新建表”对话框2）在“新建表”对话框中，选择合适的选项；在“创建新表并且：
”选项组中，各选项的作用为：
a.打开新的浏览窗口：
创建一个新表并且在新的浏览窗口中打开；b.打开新的地图窗口：
创建一个新表并且在新的地图窗口中打开；c.添加到当前地图窗口。
选择后两项如图所示
3）点击“创建按钮，打开“新表结构”对话框，如图所示；4）在“字段信息”选项组中，填写字段信息：
名字、类型、宽度，并设定该字段是否被索引；5）点击“创建”按钮，一个新的记录添加在列表框中，一个字段被创建完成；6）创建第二个字段的信息“增加字段”；7）点击“上”、“向下”按钮，调整字段在列表框的顺序；8）如果想删除某个字段，可以选中要删除的字段，然后点击“删除字段”
（2）打开表
1）选择“文件>打开”命令，打开“打开”对话框2）在“打开”对话框中选择合适选项
（3）保存表
表在创建或者修改完毕以后，都需要保存。
保存的操作步骤如下：
1）点击“文件>保存表”命令，弹出“保存表”对话框；2）在“保存表”对话框中选择需要保存的表名，然后点击“保存”按钮。
（4）关闭表
如果用户想关闭窗口中的一个表或所有表，可以执行下面的操作：
1）点击“文件>关闭表”命令，打开“关闭表”对话框；2）在对话框中选择一个要关闭的表；3）点击“关闭”按钮，所选的表被关闭；4）点击“文件>全部关闭”命令，关闭所有打开的表。
如果被关闭的表处于当前编辑状态，关闭以前系统会提示用户是否保存。
2.数据的输入与输出
在MapInfo中，数据的输入，数据的编辑与维护，数据的转出，点、线、区对象的建立，以及查询、分析等操作，都是对表的操作。
我们常用的都是数据表，每一行为一个记录，表示一个特定的地理特征或事件等信息；每一列为一个字段，描述了数据表中数据项的特定类型的信息。
在GIS中，经常遇到数据格式之间的转换操作，这样有利于各种GIS软件共享数据。
MapInfo系统也可以将数据表转换成多种数据格式，如ASCII、DXF、MIF、DBF等，下面就以ASCII为例，介绍MapInfo的表数据转出的方法。
点击“表>转出”命令，打开“转出表”对话框；
（2）在对话框中选择一个转出的数据表，点击“转出”按钮；（3）打开“转出表到文件”对话框；（4）在“文件名”下拉框中，输入新文件名，在“文件类型”下拉框中选择转出的文件类型ASCII（或者DXF、MIF、DBF 等其他类型）。
（5）点击“保存”按钮，完成将MapInfo的表文件转换成ASCII 文件的操作。
对于图形的输入和输出，MapInfo也提供了强有力的支持。
使用MapInfo软件可处理通过扫描仪、数字化仪输入的数据信息
3.数据格式的转换
空间数据转换格式是空间数据存在的一种特定的编排格式。
该格式用于当两个空间数据处理系统在使用不同的计算机硬件、操作系统和空间数据管理软件时，能容易地、完整无损地将空间数据从一个系统转换到另一个系统。
空间数据转换格式通常以描述数据逻辑结构与逻辑关系的模型表达。
4.空间数据的编辑与管理
首先应将图层调为可编辑，右击页面打开“图层控制”，将对应可编辑图层“笔”下打勾，即可对图层进行绘制符号、对象样式、填充图案、对象整形、移动、区域与折线样式转化等操作。
可以用“绘图”工具栏对图层进行编辑，也可以右击页面选择“获取信息”，在“区域对象”中修改样式，如图所示
5.空间数据与属性数据的链接
选择“主”工具栏中的“i”,再将光标移到所要标明属性的空间数据。
在“信息工具”中填入相应属性。
也可以选择“菜单栏”中的“窗口”，选择“新建浏览窗口”，选择所要编辑的图层，如图所示。
打开浏览窗口，进行属性编辑。
6.空间分析
空间分析能力是GIS的主要功能，也是GIS与计算机制图软件相区别的主要特征。
空间分析是从空间物体的空间位置、联系等方面去研究空间事物，以及对空间事物做出定量的描述。
空间分析需要复杂的数学工具，其中最主要的是空间统计学、图论、拓扑学、计算几何等，其主要任务是对空间构成进行描述和分析，以达到获取、描述和认知空间数据；理解和解释地理图案的背景过程；空间过程的模拟和预测；调控地理空间上发生的事件等目的。
7.专题地图的制作
专题地图是MapInfo的用于分析和表现数据的一个强有力的形式，用户利用专题地图，将数据图形化，使数据以更直观的形式在地图上表现出来。
MapInfo提供了7种不同的专题地图制作类型，包括范围值图、直方图、饼图、等级符号图、点密度图、独立值图和网格图。
用户可以根据实际需要制作不同类型的专题地图。
（1）点击“文件>打开表”命令，选择需要打开的地图表；
（2）点击“地图>创建专题地图”命令，打开“创建专题地图——步骤1/3”；（3）在“类”选项组中选择专题地图类型，在“模板”列表框中选择模板；（4）点击“下一步”按钮，打开“创建专题地图—步骤2/3”对话框;（5）选择创建专题图所需的表和字段（或表达式）;（6）点击“下一步”按钮，打开“创建专题地图—步骤3/3”对话框，在此对话框 中定义符号样式及图例。
（7）点击“确定”按钮，完成等级符号专题地图的创建,如图所示
结语
通过对地理信息系统基础这门课的学习，我对地理信息系统这项科学技术有了更加全面的认识和了解。
理论课的学习让我对地理信息系统的概念、数据处理、空间数据库、与其它相关学科的关系、空间分析等有了一定的了解，随后的上机实验课更是让我们将之前的理论用于实际，更加体会到地理信息系统的的功能，并掌握了基本的MapInfo软件的操作方法。
在信息技术日益发展的时代，作为全球信息化浪潮重要组成部分的地理信息系统的建设与应用，越来越受到科技界、企业界和政府部门的广泛关注。
地理信息系统是管理和分析空间数据的科学技术，它及时而又准确地向地球科学工作者、各类管理与生产部门提供有关区域分析、方案优选、战略决策等方面可靠的空间信息，同时它还广泛的应用于我们的日常生活中，例如：
交通运输、通讯邮电、地图与卫星影像查询等等，极大地方便了我们的生活。
所以，我们要紧跟信息时代的脚步，多多学习新的科学技术，并将它应用于自己的专业生活中。
在这里，我还要感谢隋志龙老师给我们的理论讲解以及上机操作指导，让我们更全面更高效地学习和掌握这门科学技术。
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