GIS工程设计与实现第一讲.ppt

1、第一讲 引论地理信息系统设计与实践教程赵前胜武汉大学 测绘学院教学提纲一、什么是GIS二、GIS用户和产品 三、GIS的应用及前瞻 一、什么是一、什么是GIS（一）（一）GIS概述概述（二）（二）GIS发展发展（三）（三）GIS构成构成（一）（一）GIS概述概述GIS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。GIS研究内容研究内容n数据采集n数据存储n数据处理和分析n数据输出GIS的特点的特点nGIS的处理对象是地理数据nGIS提供了地理数据采集、存储

2、、显示、操作、分析、建模、输出等一系列工具n实现了地图实体与其属性数据的关联n空间特性和属性特征的统一GIS与其他学科的关系与其他学科的关系GIS计算机科学计算机科学地理学地理学测绘学测绘学哲学哲学其他应用科学其他应用科学数学数学几何学几何学拓扑学拓扑学地图学地图学遥感遥感运筹学运筹学（二）（二）GIS的发展的发展n模拟地理信息系统阶段n地图（包括地形图和专题图）n学术探索阶段n50年代（CGIS）n飞速发展和推广应用阶段n70年代以后（ArcGIS）n地理信息产业的形成和社会化地理信息系统（SocialGIS）的出现n90年代后（WebGIS）GIS软件发展软件发展n集成式集成式GISn模块

3、式模块式GISn核心式核心式GISn组件式组件式GISn万维网万维网GIS计算机技术集成式集成式GIS在GIS发展早期，为满足某些特定需求，产生了许多的GIS功能模块。随着需求不断升级，研究人员开始将这些分散的功能模块集成为具有多种功能的综合性GIS。该时期即GIS发展的集成化阶段。结构过于复杂、成本较高。模块式模块式GIS研究人员着眼于系统整体结构，按功能的关联度，将GIS划分为不同的功能模块。模块化GIS不同于集成式GIS从下而上的开发思路，采用从上往下的方法进行开发，功能模块内聚性更强、划分更为合理。可视化控制符号处理放大缩小漫游图层的控制地图的操作地图显示核心式核心式GIS集成式GIS

4、和模块式GIS都没有解决与其它系统的集成问题，核心式GIS正是基于该背景提出来的,它将GIS功能封装成动态链接库（DLL），通过应用程序接口（API）访问，以此来实现与其它系统的集成。核心式GIS开发难度大，不易被开发人员掌握，不利于GIS社会化和大众化的发展组件式组件式GIS综合了模块式GIS、核心式GIS的优点，将GIS功能划分为不同的功能模块这些模块之间以及与其它系统之间通过标准的通信接口实现交互，不仅解决了异构系统的交互问题，而且开发成本低、易于掌握。万维网万维网GISInternet技术的发展使得网络化成为GIS发展的必然趋势，因此WebGIS应运而生WebGIS的发展使得Inter

5、net用户可以通过万维网浏览空间数据、制作专题图以及进行各种空间检索和空间分析。n空间数据发布n空间查询检索和联机处理n空间数据可视化n空间模型分析服务nWeb资源的共享GIS软件发展的各阶段特点软件发展的各阶段特点集成式GIS模块式GIS核心式GIS组件式GIS万维网GIS特点在一个系统中在一个系统中集成了集成了GISGIS的的各项功能各项功能 系统分成系统分成许多相对许多相对独立的功独立的功能模块能模块 从底层提供从底层提供GISGIS功能，功能，通过通过APIAPI访访问问 通过标准通通过标准通信接口实现信接口实现模块间通信模块间通信及及GISGIS与其与其它系统集成它系统集成结合结合I

6、nternetInternet，实现实现GISGIS的的共享和互操共享和互操作作功能满足了满足了GISGIS综综合应用的需要合应用的需要 用户根据用户根据需求选择需求选择功能模块功能模块 易于集成其易于集成其它系统它系统 开发成本低、开发成本低、难度小，可难度小，可以在通用语以在通用语言环境中实言环境中实现现GISGIS功能功能社会化的社会化的GISGIS，可扩，可扩展性好，跨展性好，跨平台平台 存在问题系统过于复杂，系统过于复杂，软件成本高；软件成本高；难与其它系统难与其它系统集成集成难于与其难于与其它系统集它系统集成成 开发难度高，开发难度高，不能进行可不能进行可视化程序设视化程序设计计有

7、待于进一有待于进一步发展步发展 目前还不成目前还不成熟熟 （三）（三）GIS的构成的构成n硬件硬件n软件软件n数据数据n人员人员n方法方法硬件硬件n数据采集、输入设备数据采集、输入设备n数据存储和处理设备数据存储和处理设备n输出设备输出设备软件软件n操作系统软件操作系统软件n数据库管理软件数据库管理软件n系统开发软件系统开发软件nGIS软件软件n工具型软件工具型软件n应用型软件应用型软件数据数据n地理数据是以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文景观的数据，主要包括数字、文字、图形、图像和表格等。nGIS的数据来源n普通地图n地面测量数据 n影像n其它图形软件的结果数据或相关的数据资料n

8、遥感数据数据数据n应该选择何种（或哪些）比例尺的数据？n已有数据现势性如何？n数据精度是否能满足要求？n数据格式是否能被已有的GIS软件集成？n应采用何种方法进行处理和集成？n采用何种方法进行数据的更新和维护？方法、人员方法、人员n方法n方法指系统需要采用何种技术路线，采用何种解决方案来实现系统目标n人员nGIS系统的能动部分二、二、GIS用户和产品用户和产品nGIS用户用户n最终用户最终用户nGIS平台软件用户平台软件用户nGIS应用软件用户应用软件用户nGIS专业人员专业人员nGIS开发商开发商/系统集成商系统集成商部分部分GIS软件开发商及其主要软件开发商及其主要产品情况表（国外）产品情

9、况表（国外）公司公司主要主要GIS软件产品软件产品 ESRI Inc.ArcGIS系列系列 IntergraphGeoMedia系列系列 Autodesk Autodesk MapGuide等等 ERDAS（Leica）Imagine系列等系列等 MapInfo Inc.MapInfo系列系列 GoogleGoogle EarthMicro SoftVirtual Earth 3DBentley Inc Microstation 部分部分GIS软件开发商及其主要软件开发商及其主要产品情况表（国内）产品情况表（国内）公司公司主要主要GIS软件产品软件产品武汉大学吉奥信息中心武汉大学吉奥信息中心G

10、eoStar中国地质大学中地信息中国地质大学中地信息中心中心MapGIS中科院地理所超图公司中科院地理所超图公司SuperMAP2000北京灵图软件技术有限北京灵图软件技术有限公司公司51ditu开源开源GISnGRASS（综合（综合）nPostgreSQL/PostGISn空间数据库空间数据库nGeoToolsnGIS中间件中间件nMapServernWebMapServernWorldWindn三维三维产品比较产品比较nArcGISn是目前功能最为完善、性能最为稳定的专业地理信息系统软件平台之一，也是最庞大的GIS软件。nSuperMapn具有完全自主知识产权的大型地理信息系统软件平台。包

11、括组件式GIS开发平台（SuperMapObjects）、服务式GIS开发平台（SuperMapIS，SuperMapiServer）、嵌入式GIS开发平台、桌面GIS平台（SuperMapViewer、SuperMapExpress、SuperMapDeskpro）、导航应用开发平台以及相关的空间数据生产、加工和管理工具。ArcGIS产品家族产品家族三、三、GIS的应用及前瞻的应用及前瞻资源管理n农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场如土地、森林、草场)分布、分级、统计、制图分布、分级、统计、制图等问题。等问题。资源配置n各种

12、公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供应等机构在各地的配置等都是资源配置问题。城市规划和管理城市规划和管理n在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。土地信息系统和地籍管理土地信息系统和地籍管理n土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。生态、环境管理与模拟生态、环境管理与模拟n区域生态规划n环境现状评价n环境影响评价n污染物削减分配的决策支持n环境与区域可持续发展的决策支持n环保设施的管理、环

13、境规划等GIS前瞻前瞻n从组织来看从组织来看n许多国家都成立有关的组织和机构许多国家都成立有关的组织和机构n涌现大批从事涌现大批从事GIS生产研究的公司企业生产研究的公司企业n从技术来看从技术来看n数据结构趋于完备数据结构趋于完备n空间分析操作功能日益完善空间分析操作功能日益完善nGIS应用技术趋于成熟应用技术趋于成熟n从体系来看从体系来看nGIS已经发展成为一门学科，有其自身的理论基础、技术规已经发展成为一门学科，有其自身的理论基础、技术规范、应用领域、组织结构等，体系上趋于完整。范、应用领域、组织结构等，体系上趋于完整。GIS的发展态势的发展态势nGIS趋于综合性发展nGIS数据模型研究nGIS数据共享和互操作促进GIS社会化发展nGIS产业化发展nGIS软件向服务式GIS发展n网络化方向发展