地理信息系统软件工程概论_精品文档优质PPT.ppt
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5地理信息：
与空间地理分布有关的信息，具有空间定位和多维结构的性质。
信息系统：
具有对数据进行各种处理功能并可向用户提供辅助预决策信息的计算机系统。
与信息有关的概念与信息有关的概念6GIS的定义的定义地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）是用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统。
作为一种通用技术，GIS针对特定的应用任务，存储事物的空间数据和属性数据，记录事物之间的关系和演变过程。
它可根据事物的地理坐标对其进行管理、检索、评价、分析、结果输出等处理，提供决策支持、动态模拟、统计分析、预测预报等服务。
其应用覆盖工业、农业、交通运输、环保、国防、公安等诸多领域，其应用几乎涉及人类生活的各个方面。
7地理信息系统的类型与特点地理信息系统的类型与特点地理信息系统的类型地理信息系统按其内容可以分为三类：
专题地理信息系统（ThematicGIS）区域信息系统（RegionalGIS）地理信息系统工具或地理信息系统外壳（GISTools）8地理信息系统具有以下三个方面的特征：
具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性。
由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。
计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征，因而使得地理信息系统能以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。
地理信息系统的特征地理信息系统的特征9GIS的发展的发展地理信息系统的发展是与地理学、地图学、摄影测量学、遥感技术、数学和统计科学、计算机科学以及一切与处理和分析空间数据有关的学科发展分不开。
以时间发展为序列，可分为60年代起始发展阶段、70年代发展巩固阶段、80年代推广应用阶段、90年代蓬勃发展阶段、21世纪走向大众化阶段。
101963年加拿大测量学家RogerF.Tomlinson提出了世界上第一个地理信息系统，称为加拿大地理信息系统（CGIS），主要用于自然资源的管理和规划。
70年代，由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，尤其是大容量存储设备的使用，促进了GIS朝实用方向发展，不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统在世界各地纷纷研制，美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对GIS的研究均投入了大量人力、物力财力。
GIS的发展的发展1180年代，GIS逐步走向成熟，并在全世界范围内全面推广应用，GIS与卫星遥感技术结合，开始用于全球性的问题，如全球变化和全球监测、全球沙漠化、全球可居住区评价及酸雨、核扩散及核废料等。
90年代，随着地理信息产生的建立和数字化信息产品在全世界的普及，GIS已成为确定性的产业，市场的年增长率为35%以上，GIS已渗透到各行各业，涉及千家万户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和帮手。
GIS的发展的发展12地理信息系统的研制与应用在我国起步较晚，但是发展势头迅猛。
GIS在中国的发展可分为三个阶段。
第一个阶段（1978-1980）,为准备阶段，主要进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍，培训人才，组织个别实验研究。
机助制图和遥感应用，为GIS的研制和应用作了技术上和理论上的准备。
第二个阶段（1980-1985），为起步阶段，完成了技术引进，研究数据规范和标准，空间数据库建立，数据处理和分析算法及应用软件的开发等，对GIS进行理论探索和区域性实验研究。
第三个阶段（1986-现在）,为初步发展阶段，我国GIS的研究和应用进入有组织、有计划、有目标的阶段，逐步建立了不同层次、不同规模的组织机构、研究中心和实验室。
GIS在我国的发展在我国的发展13地理信息系统的组成地理信息系统的组成14构成计算机硬件系统的基本组件包括输入/输出设备、中央处理单元、存储器（包括主存储器、辅助存储器硬件）等，这些硬件组件协同工作，向计算机系统提供必要的信息，使其完成任务；
保存数据以备现在或将来使用；
将处理得到的结果或信息提供给用户。
图1-2表示了常见的实现输入输出功能的计算机外部设备。
系统硬件系统硬件15GIS软件是系统的核心，用于执行GIS功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和图形用户界面等。
按照其功能分为：
GIS专业软件，数据库软件和系统管理软件等（如图1-3所示）。
1.GIS专业软件2.数据库软件3.系统管理软件系统软件系统软件16根据地理实体的空间图形表示形式，它们的数据表达可以采用矢量和栅格两种组织形式，分别称为矢量数据结构和栅格数据结构。
地理信息系统中的数据包括两大类型：
1.空间数据用来确定图形和制图特征的位置，这是以地球表面空间位置为参照的。
2.非空间的属性数据用来反映与几何位置无关的属性，即通常所说的非几何属性，它是与地理实体相联系的地理变量或地理意义，一般是经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、统计等方法得到。
空间数据空间数据17人是GIS中的重要构成因素，GIS不同于一幅地图，而是一个动态的地理模型。
仅有系统软硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。
一个周密规划的地理信息系统项目应包括负责系统设计和执行的项目经理、信息管理的技术人员、系统用户化的应用工程师以及最终运行系统的用户。
系统管理和操作人员系统管理和操作人员18地理信息系统的功能地理信息系统的功能由计算机技术和空间数据相结合而产生的GIS这一高新技术，它包含了处理地理信息的各种高级功能，但是它的基本功能是数据的采集、管理、处理、分析和输出。
1.数据采集与编辑2.数据存储与管理3.数据处理与变换4.空间查询与分析5.数据显示与输出19地理信息系统与其他学科的关系地理信息系统与其他学科的关系许多不同的学科，包括地理学、地图制图学、测量学、数学、统计学、计算机科学以及一切与处理和分析空间数据有关的学科与技术。
GIS的相关学科技术如图1-4所示。
20地理信息系统的发展历史地理信息系统的发展历史纵观GIS发展，可将地理信息系统发展分为以下几个阶段：
1.20世纪60年代地理信息系统的开拓期2.20世纪70年代地理信息系统的巩固发展期3.20世纪80年代地理信息系统技术大发展时期4.20世纪90年代地理信息系统的应用普及时代21地理信息系统的应用地理信息系统的应用随着信息技术的发展和GIS理论、技术方法的进步，GIS的应用早已渗透到人类生活的许多方面。
到目前为此，GIS在如下几个方面得到了普遍的应用，取得了明显的经济效益和社会效益。
专题地图制图矿产资源评价环境评价与监测土地、水资源调查与管理22资源开采管网、交通模拟模型导航系统城市规划教练与模拟辅助决策23地理信息系统的发展趋势地理信息系统的发展趋势GIS发展趋势网络GISWebGIS开放式GISOpenGIS组件式GISComGIS虚拟GISVGIS多媒体GISMGIS三维GIS3DGIS时态GISTGIS无线通讯与GIS24GIS的未来趋势的未来趋势智能化智能化GISGIS将将不不断断的的发发展展和和变变化化。
它它的的发发展展不不仅仅基基于于一一系系列列基基本本的的GIS的的特特性性，而而且且还还依依赖赖于于计计算算机机和和Internet技技术术的的不不断断发发展展。
下下面面是是一一些些重重要的影响因素：
要的影响因素：
vGIS已经从数据库和数据共享的方式发展成为一种已经从数据库和数据共享的方式发展成为一种知知识方法。
识方法。
v基于基于GIS数据集，数据集，GIS用户的工作还要涉及到地图和用户的工作还要涉及到地图和全球视图，空间处理和工作流模型以及多领域的全球视图，空间处理和工作流模型以及多领域的GIS数据库模型（数据模型）。
所有这些都可以通数据库模型（数据模型）。
所有这些都可以通过元数据管理发布和共享地理知识。
过元数据管理发布和共享地理知识。
25GIS的未来趋势的未来趋势智能化智能化GISvGIS系统越来越相互关联，地理知识正在网络上共享。
系统越来越相互关联，地理知识正在网络上共享。
用户可以在系统间共享和复制更新，用户可以在系统间共享和复制更新，InternetGIS将将会更加成熟和被广泛使用。
日益增强的分布式会更加成熟和被广泛使用。
日益增强的分布式GIS的功能将被看作是一个完整的的功能将被看作是一个完整的GIS平台的重要组成平台的重要组成部分。
部分。
v在过去的几年里，在过去的几年里，GIS门户已经被用于许多机构，提门户已经被用于许多机构，提供对分布信息的集中式访问。
随着时间的推移，供对分布信息的集中式访问。
随着时间的推移，GIS门户将会有助于分布式门户将会有助于分布式GIS数据管理和使用。
数据管理和使用。
26GIS的未来趋势的未来趋势智能化智能化GISv独立独立GIS系统将会基于网络以一种系统将会基于网络以一种松散耦合松散耦合的方式相的方式相互连接。
互连接。
vInternet很快将成为统一访问地理知识的框架。
很快将成为统一访问地理知识的框架。
v这些地理知识依然由许多独立的这些地理知识依然由许多独立的GIS结点创建、维护结点创建、维护和发布。
和发布。
v在过去的十年里，这个远景曾被作为国家或全球空在过去的十年里，这个远景曾被作为国家或全球空间基础设施（间基础设施（SDI）详细描述过。
）详细描述过。
v实施这个远景的技术正在成熟。
实施这个远景的技术正在成熟。
27GIS的未来趋势的未来趋势智能化智能化GISvGIS系统具有固有的系统具有固有的分布式分布式的特性。
用户相互依靠彼的特性。
用户相互依靠彼此的信息共享和使用。
此的信息共享和使用。
v分布式分布式GIS的内涵远不只是分布式的的内涵远不只是分布式的GIS数据库和数数据库和数据复制，而是所有据复制，而是所有GIS任务的分布式协作。
任务的分布式协作。
v除了除了GIS发布和数据共享之外，用户还可以通过发布和数据共享之外，用户还可以通过Internet来编辑、应用和管理地理知识。
来编辑、应用和管理地理知识。
28GIS的未来趋势的未来趋势智能化智能化GIS智能化智能化GISv“GIS正在从数据库方法向知识方法演变。
正在从数据库方法向知识方法演变。
”ESRI总裁总裁JackDangermond，2003年年7月。
月。
v历史上，人们通常用历史上，人们通常用抽象化的方式抽象化的方式来表达和共享知来表达和共享知识。
这些抽象化的方式，汇总了大量知识，用于表识。
这些抽象化的方式，汇总了大量知识，用于表达人类的经验和理解。
达人类的经验和理解。
v这些抽象化的结果如：
文字、象形文字、语言、这些抽象化的结果如：
文字、象形文字、语言、数学、音乐，以及艺术品、绘画、肖像、地图等数学、音乐，以及艺术品、绘画、肖像、地图等被用来一代一代地进行文化和文明的记录与交流。
被用来一代一代地进行文化和文明的记录与交流。
29GIS的未来趋势的未来趋势智能化智能化GIS人类通过抽象化的方式人类通过抽象化的方式表达和交流人们对地球表达和交流人们对地球以及整个
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