大學地理信息系統篇之地理信息系統專業介紹

時間：2022-12-08 03:27:38 專業介紹我要投稿

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　　第一章

大學地理信息系統篇之地理信息系統專業介紹

　　GIS：對地理實體和地理現象的特征要素進行獲取、處理、分析、應用等的計算機空間或時空信息系統。

　　地理空間實體：具有地理空間參考位置的地理實體要素，具有相對固定的空間位置和關系，具有特定的屬性（靜態、動態空間對象，離散、連續特征要素）地理現象：發生在地理空間中的地理事件特征要素，具有空間位置、關系和屬性隨時間變化的特性。

　　空間對象：地理空間實體和地理現象在空間或時空信息系統中的數字化表達形式，具有隨表達尺度而變化的特性。（離散、連續對象）

　　聯系：空間對象是數字化表達，地理空間實體和地理現象在現實中客觀存在。GIS的五個基本特點：

　　1、GIS以計算機系統為支撐

　　2、GIS操作對象是空間數據

　　3、GIS有對地理空間數據進行空間分析、評價、可視化和模擬的綜合利用優勢

　　4、GIS具有分布特性

　　5、GIS的成功應用更強調組織體系和人的因素

　　GIS以應用需求為驅動，以技術為引導。

　　為什么需要GIS：

　　1、地理數據維護管理不善，修訂更新搜索不易

　　2、制圖和統計方法落后，分析不易

　　3、空間數據和信息不準確

　　4、缺乏空間數據恢復和共享服務

　　5、可提高人員生產力和決策管理水平，節省時間資金

　　6、可得到更多地理信息附加產品

　　信息系統：

　　四大要素：硬件、軟件（計算機程序）、數據、用戶

　　分類：事務處理系統（處理日常事務，民航訂票系統）、管理信息系統、決策支持系統（用以獲得輔助決策方案），人工智能和專家系統（智能推理）

　　地理信息系統：

　　組成：硬件、軟件系統，數據，空間分析（重要功能，為解決各類空間問題提供分析應用工具），人員

　　硬件：

　　包括計算機主機、存儲設備、數據輸入輸出設備等

　　包括

　　單機系統結構模式（一臺計算機為核心，單用戶使用，單層：一臺計算機）、GIS企業內部網系統結構模式（C/S模式，企業或組織內部使用，兩層：服務器、客戶機）、

　　GIS因特網系統模式（B/S模式，因特網多用戶使用，三層：GIS服務器、WEB服務器、客戶端瀏覽器）

　　軟件：

　　下兩層系統軟件與硬件相關（操作系統，管理、工具軟件），上三層實現GIS功能（GIS基本功能軟件、應用軟件、用戶接口或通信軟件），中間為標準軟件（數據庫系統等）

　　GIS基本軟件功能由六大子系統組成：

　　1、空間數據輸入與格式轉換子系統

　　2、圖形與屬

　　性編輯子系統：符合數據結構，統一參照系，嚴格編碼和分層

　　3、數據存儲與管理子系統：由特定數據模式或結構來描述，由數據庫管理，數據模型經歷了：層次模型→網絡模型→關系模型→地理相關模型（Coverage）→地理關系模型（Geodatabase）→面向對象的模型→對象-關系模型（地理關系模型）

　　4、空間數據處理與分析子系統

　　5、空間數據輸出與表示子系統：地圖、表格、決策方案、模擬顯示結果等形式

　　6、用戶接口：用戶和系統交互的工具

　　數據：空間數據，屬性數據

　　地理數據：數字線劃數據，數字柵格數據，數字高程模型，數字正射影像

　　空間數據質量評定：準確度，精度，不確定性，相容性，一致性，完整性，可得性，現勢性

　　地理空間數據庫：地理數據的直接組織結果，提供數據庫管理系統進行管理。（基礎、專題數據庫）

　　空間分析：地理信息系統應用的重要因素，為計算和回答各種空間問題提供有效基本的工具集。

　　GIS的空間分析能回答五類問題：

　　1、位置問題：絕對（地理坐標確定）、相對（空間關系確定）位置，某地是什么

　　2、條件問題：尋址，面積大約1000平米且位于水邊

　　3、變化趨勢問題：城市擴張，土地沙化

　　4、模式問題：分析事件原因，某交通路口常發事故，某地犯罪率高的因果關系

　　5、模擬問題：某地會發生什么，洪水地震等

　　五類問題分為

　　科學解釋：科學解釋發生在地理空間中的現象、規律等

　　空間管理決策：對人類干預或科學開發利用地理進行宏觀和微觀決策

　　人員：系統管理人員，數據處理及分析人員，終端用戶，GIS專業人員，組織管理人員，應用領域專家

　　GIS與相關學科關系：

　　1、信息科學是方法論的源泉

　　2、3S，VR，網絡傳輸，模式識別：產生和發展的動力

　　3、資源、環境、生態科學是核心

　　4、計算機科學、圖形圖像學，測繪制圖學是表達描述的工具

　　5、經典地理學是理論基礎

　　6、數字地球理論是發展的推動力

　　GIS發展：

　　三大因素：

　　1、計算機技術發展

　　2、空間技術（遙感）發展

　　3、對海量空間數據處理管理利用的應用牽引

　　階段：

　　1、1950-60GIS開拓期：注重空間數據的地學處理。加拿大GIS

　　2、1970鞏固發展期：注重空間地理信息的管理。一是資源開發、環境保護成為政府的難題，二是計算機技術發展，數據處理加快，三是專業人才不斷增加3、1980大發展時期：注重空間決策支持分析。許多公家啟動大型科研項目，應用從解決基礎設施的管理規劃轉向區域開發，與遙感一起開始解決全球性問題4、1990用戶時代：GIS成為許多機構必備工作系統，社會對GIS的認識提高，因特網技術發展，大范圍共享地理信息成為趨勢，被列入國民經濟發展規劃5、21世紀初空間信息網格和云計算時代

　　空間信息網格（SIG）：一種匯聚和共享地理分布海量空間信息資源，對其進行一體化組織與處理，從而具有按需服務能力的空間信息基礎設施。云計算：基于互聯網的超級計算模式，把儲存于個人終端的大量信息和處理器資源集中，協同工作，可擴展信息技術能力向外部客戶作為服務來提供的一種計算。

　　云計算：一切皆服務。軟件、平臺、基礎設施既服務。

　　GIS和云計算：GIS大規模緩存、數據，高強度分析，云計算彈性存儲、計算、平行，GIS云存儲，云分析與服務，云應用

　　GIS應用：

　　自然科學：城市規劃、管理、排水，房產管理

　　社會經濟：宗教分析、警用GIS

　　地球系統科學：研究地球系統各個圈層之間的相互關系、作用機制，地球系統變化規律和控制變化的機理，為預測全球變化，解決人類面臨的問題建立

　　科學基礎，并為地球系統科學管理提供依據。

　　地球系統：大氣、水、巖石、生物圈

　　人類面臨的四大問題：人口、資源、環境、災害

　　地球系統科學的科學思維方法：

　　1、系統方法：將地球作為整體系統研究

　　2、分析與綜合法：從分析到綜合，從綜合到分析的思維方法

　　3、模型方法：建立正確的數學模型，描述過程推演、預測變化

　　地球信息科學：地球系統科學的組成部分，研究地球表層資源與環境、經濟與社會的綜合信息流，或以信息流作為紐帶的物質、能量流，包括人流、物流、資金流的科學

　　信息流程：信息獲取→存儲檢索→分析加工→最終視覺產品（→信息服務）地球空間信息科學：以3S為主要內容。并以計算機和通信技術為主要技術支撐，用于采集、分析、管理、顯示、應用與地球和空間分布有關的數據的綜合集成信息和科學的學科，地球科學的前沿領域，地球信息科學的重要組成部分，以3S技術為代表，包括通信技術、計算機技術的信息學科。概念比地理信息科學廣，包含了很多交叉學科的內容，融匯了很多計算機技術，更側重技術集成和應用，更強調空間

　　地理信息科學：信息時代的地理學，新的技術平臺、觀察視點和認識模式下的地理學的新范式，關于地理信息的本質特征和運動規律的科學，地球信息科學的重要組成部分，理論、技術、應用構成地理信息科學的內容體系，利用計算機技術對地理信息進行處理

　　地理信息科學的提出來自：

　　1、技術與應用的驅動

　　2、學科融合與地理綜合思潮的邏輯擴散

　　經典地理學（人力測繪）→計量地理學（數學語言）→地理信息科學（信息技術）

　　GIS技術基礎：

　　1、地理空間數據采集技術：信息獲取更新是關鍵、瓶頸，3S激光掃描數字測圖

　　2、計算機網絡工程技術/傳感網/物聯網：基礎

　　傳感網：集成有傳感器的微小節點組成的無線網絡

　　物聯網：物與物相連的物聯網，任何物體都可通過傳感器與互聯網連接，可在網絡間進行信息交換和通信

　　物聯網工作步驟：對物體屬性進行表示，靜態屬性直接存儲在電子標簽中，動態屬性高實施探測，通過射頻識別設備完成屬性讀取，將信息轉換為適合網絡傳輸的數據格式，將信息通過網絡傳輸到處理中心，計算后進行交換通信

　　射頻識別（RFID）：物聯網關鍵技術，利用射頻信號實現無接觸信息傳遞，達到物體識別的目的。