地理信息系统基本概念共32页

什么是地理信息系统地理信息系统（Geographic Information System）简称GIS，它是一种利用计算机、数据处理、地理学、统计学和遥感技术等现代科技手段，对地理空间信息进行采集、存储、处理、分析和表达的一种集成化工具。

GIS是一种将地理空间信息和属性数据有机结合在一起进行管理、分析和决策支持的技术和工具。

GIS的基本原理是利用计算机将地理空间信息的各种数据（如地图、遥感影像、地理编码数据库、实时GPS定位数据等）集成到一个统一的系统中，然后通过数据共享与处理，以实现对地理空间数据的一系列操作。

GIS能够进行的操作包括数据的输入与输出、数据的查询与分析、地图的生成与维护，以及对地理分析结果进行可视化操作等。

GIS系统已广泛应用于土地、环境、交通、电力、能源、水利、农业、测绘、市政、公安等领域，同时还被用来辅助科学研究和公共服务。

GIS的数据模型主要有二维、三维和多维三种类型。

其中二维模型包括平面坐标和地理坐标两种类型，三维模型则可以用来处理高程等第三维信息，而多维模型则涵盖了时间、经济、社会等多个维度信息。

GIS的最大特点是能够将地理信息空间化，在数据分析和决策支持方面起到非常好的作用。

GIS系统的发展是IT技术与地理学、测绘学、土地资源管理学、环境科学等学科交叉融合的结果，是IT技术与装备应用切合实际的产物，更是人们对复杂地理信息处理与分析要求的必然选择。

总之，GIS系统是一种利用计算机技术处理地理空间信息的工具，它可以对地理信息进行多维度的数据采集、存储、处理、分析和表达，以实现对地理信息的更好管理和维护，为决策者和研究者提供更加准确、全面和科学的数据支持，辅助国家和地方政府的规划、管理和服务工作。

地理信息系统基本概念地理信息系统基本概念GIS原理概述3.1.1 GIS概念地理信息系统（GIS）是在计算机软硬件⽀持下，以采集、存贮、管理、检索、分析和描述空间物体的地理分布数据及与之相关的属性，并回答⽤户问题等为主要任务的技术系统。

3.1.2 GIS发展1）起始发展阶段(60年代)1963年由加拿⼤测量学家R.F.Tomlinson提出并建⽴的世界上第⼀个地理信息系统是加拿⼤地理信息系统(CGIS)。

1963年美国哈佛⼤学城市建筑和规划师Howard T.Fisher设计和建⽴了SYMAP系统软件。

1966年美国成⽴了城市和区域信息系统协会(URISA)，1968年国际地理联合会(IGU)设⽴了地理数据收集委员会(CGDSP)。

1969年，⼜建⽴起州信息系统国协会(NASIS)。

2）发展巩固阶段(70年代)70年代，GIS朝实⽤⽅向发展。

各国对GIS的研究均投⼊了⼤量⼈⼒、物⼒、财⼒。

不同规模、不同专题的信息系统得到很⼤发展。

从1970年到1976年美国地质调查局发展了50多个地理信息系统。

GIS受到政府、商业和学校的普遍重视。

3）推⼴应⽤阶段(80年代)80年代，GIS在全世界范围内全⾯推⼴应⽤，应⽤领域不断扩⼤，开始⽤于全球性的问题。

开展GIS⼯作的国家更为⼴泛，国际合作⽇益加强。

GIS软件开发具有突破性的进展，仅1989年市场上有报价的软件达70多个。

代表性的有ARC/INFO（美国）、GENAMAP（澳⼤利亚）、SPANS（拿加⼤）、MAPINFO（美国）、MGE（美国）、System9（瑞⼠/美国）、ERDAS（美国）。

4）蓬勃发展阶段(90年代以后)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，投⼊使⽤的GIS系统，每2～3年就翻⼀番，GIS市场的年增长率为35%以上，从事GIS的⼚家已超过300家。

G IS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助⼿。

地理信息系统基础知识地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种利用计算机科学、数据库、地图学等知识来存储、分析、管理和展示地理空间数据的技术系统。

GIS系统的发展和应用，不仅在地理学领域有广泛应用，还渗透到了环境科学、城市规划、农业、能源、交通等多个领域。

本文将介绍GIS的基础知识，包括GIS的定义、组成要素、数据模型和常见应用。

一、GIS的定义地理信息系统是一种集数据、硬件、软件、网络、空间分析技术等多种技术于一体的系统，通过对地理数据的采集、处理、存储、分析和展示，实现对地理现象和空间关系的模拟和研究。

二、GIS的组成要素1. 硬件：GIS系统需要计算机和相关的外设设备，如图形显示器、扫描仪、打印机等，用于数据的输入、输出和存储。

2. 软件：GIS软件是GIS系统的核心部分，常见的GIS软件有ArcGIS、QGIS等。

它们提供了地图制作、数据编辑、空间分析等功能，使用户可以对地理数据进行处理和分析。

3. 数据：地理信息系统的数据包括地理数据和属性数据。

地理数据是指描述地理空间特征的数据，可以是地图、遥感影像、地形图等。

属性数据则是地理对象的附加信息，如人口数据、土地利用信息等。

4. 网络：GIS系统需要利用网络进行数据共享和传输，以保证数据的一致性和及时性。

三、GIS的数据模型GIS的数据模型是描述地理空间数据和属性数据之间关系的方法。

1. 栅格数据模型：栅格数据模型将地理空间划分为均匀的网格单元，并为每个单元分配属性值。

它适合于描述连续的表面数据，如高程、气温等。

但栅格数据模型会引起格网效应，使得数据存储量大且精度有限。

2. 矢量数据模型：矢量数据模型以点、线、面等基本几何要素来表示地理空间数据。

它可以精确地描述地理空间对象的形状和位置关系，适用于描述离散的地理现象。

3. 多模型数据模型：多模型数据模型是将栅格和矢量数据模型相结合，既可以描述连续数据，又可以描述离散数据。

地理信息系统的基本概念（一）数据与信息数据是一种未经加工的原始资料，是通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号。

数字、文字、符号、图像都是数据。

信息（Information）是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。

信息具有客观性、适用性、可传输性和共享性等特征。

信息来源于数据（Data）。

数据是客观对象的表示，而信息则是数据内涵的意义，是数据的内容和解释。

例如，从实地或社会调查数据中可获取到各种专门信息；从测量数据中可以抽取出地面目标或物体的形状、大小和位置等信息；从遥感图像数据中可以提取出各种地物的图形大小和专题信息。

（二）地理信息地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图象和图形的总和。

地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。

而地理数据则是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特征（简称属性）及时域特征三部分。

空间位置数据描述地物所在位置。

这种位置既可以根据大地参照系定义，如大地经纬度坐标，也可以定义为地物间的相对位置关系，如空间上的相邻、包含等；属性数据有时又称非空间数据，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标。

时域特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻/时段。

时间数据对环境模拟分析非常重要，正受到地理信息系统学界越来越多的重视。

空间位置、属性及时间是地理空间分析的三大基本要素。

地理信息除了具有信息的一般特性，还具有以下独特特性：（1）空间分布性。

地理信息具有空间定位的特点，先定位后定性，并在区域上表现出分布式特点，其属性表现为多层次，因此地理数据库的分布或更新也应是分布式。

（2）数据量大。

地理信息既有空间特征，又有属性特征，另外地理信息还随着时间的变化而变化，具有时间特征，因此其数据量很大。

地理信息系统概论讲义第一章绪论第一节gis基本概念一、地理信息系统的基本概念一、信息和数据（一）信息1.定义：信息是指以数字、文字、符号、语言、图像等媒介表达的事件、事物和现象的内容、数量或特征，为人们（或系统）提供真实世界的新事实，作为生产、建设、管理、分析和决策的依据。

2、特点：（1）信息的客观性：与客观事实密切相关（2）信息的适用性：信息对决策非常重要（3）信息的可传输性：信息可以在信息发送者和接受者之间传输，既包括系统把有用信息送至终端设备（包括远程终端）和以某种形式或格式提供给相关用户的信息，以及系统中各子系统之间的信息流动和交换。

（4）信息的共享性：信息与实物不同，可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无丧失信息的这些特点，使信息成为当代社会发展的一项重要资源。

（二）数据（data）定义：数据是可以通过数字记录识别的符号。

它是用于负载信息的物理符号。

1、在计算机的化的地理信息系统中，数据的格式往往和具体的计算机系统有关，随载荷它的物理设备的形式而改变。

2.数据的特征：数据只有在对实体行为产生影响时才会成为信息。

3.获得的信息量与人们的知识水平和经验有关。

4、信息与数据是不可分离的，信息是数据的内涵，数据是信息的表达，即数据是信息的载体；。

信息=数据+说明二、地理信息1、定义：地理信息是有关地理实体的性质特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。

或定义为：地理信息是指土地征用管理圈或地理环境的内在要素或物质的数量、质量、分布特征和联系系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。

另一方面，所有与空间位置相关的信息称为地理信息。

2.特点：（1）空间分布性：其位置的识别是与数据联系在一起的，这是地理信息区别于其他类型信息的这是最显著的标志之一。

地理信息是在定位之后定义的。

（2）多维结构的特征：在二维空间的基础上，实现多专题的第三维的信息结构，而各个专题或实体类型之间的连接是通过属性代码来实现的，这为地理系统各个循环的综合研究提供了可能。

地理信息系统（GIS）基础知识什么是地理信息系统（GIS）？地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的技术系统。

它将地理数据与属性数据相结合，通过数字化的方式呈现出来，以帮助人们更好地理解和管理地球上的空间关系。

GIS的应用范围GIS在众多领域得到广泛应用：环境保护和自然资源管理：•地质灾害评估与风险分析•森林资源监测与管理•水资源调查与规划•生态环境保护与监测市政建设和土地规划：•城市可持续发展规划•交通运输网络规划与优化•城市供水供电管网管理•土地利用和批准管理公共安全和紧急响应：•犯罪分析与预警•自然灾害风险评估与应对方案制定•突发事件响应与资源调度商业决策和市场分析：•零售商选址和竞争力分析•市场营销和客户行为分析•物流路线规划与优化GIS的基本原理和构成要素空间数据：GIS的基础是空间数据，包括点、线、面等地理要素和地图、卫星影像等地理参考数据。

这些数据通过坐标系统来描述地理位置和空间关系。

属性数据：除了空间数据，GIS还需要属性数据，也称为属性表。

属性数据以表格形式存储，并与空间数据相对应。

它用于记录每个地理要素的非空间特征，如名称、类型和各种指标。

数据获取与处理：GIS需要从多种来源获得地理信息，包括测绘、遥感和GPS定位。

然后将采集到的原始数据进行预处理、编辑和校正，以确保数据的准确性和一致性。

数据存储与管理：GIS使用数据库或文件系统来存储地理信息数据。

数据库通常是关系型数据库（如Oracle）或非关系型数据库（如MongoDB），以提供高效的查询和管理功能。

地图制作与显示：GIS可以将地理信息可视化为各种形式的地图，并支持符号化、标注、专题图制作等功能。

用户可以通过交互操作来控制地图显示内容和样式。

空间分析与建模：GIS具备丰富的空间分析和建模功能，可以进行缓冲区分析、叠加分析、路径分析等。

地理信息系统1、地理信息系统概念地理信息系统（Geographic Information System)有时又称为“地理信息系统”。

它是一种特定的十分重要的空间信息系统。

它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地理表层（包括大气层）空间中的有关地理颁数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

地理信息系统是一门综合性学科，结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学，已经广泛的应用在不同的领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统，随着GIS的发展，也有称GIS为“地理信息科学”。

近年来，也有称GIS为“地理信息服务”。

GIS是一处基于计算机的工具，它可以对空间信息进行分析和处理。

GIS技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作集成在一起。

2、历史发展古往今来，几乎人类所有活动都发生在地球上，都与地球表面位置息息相关，随着计算机技术的发展和普及，地理信息系统以及在此基础上发展起来的“数字地球”，“数字城市”在人们的生产和生活中起着越来越重要的作用。

GIS可以分为以下五部分：人员,是GIS中最重的组成部分。

开发人员必须定义GIS中被执行的各种任务，开发处理程序。

熟练的操作人员通常可以克服GIS软件功能的不足，但是相反的情况就不成立。

最好的软件也无法弥补操作人员对GIS的一无所知所带来的负作用。

数据，精确的可用的数据可以影响到查询和分析的结果。

硬件，硬件的性能影响到软件对数据的处理速度，使用是否方便及可能的输出方式。

软件，不仅包含GIS软件，还包括各种数据库，绘图、统计、影像处理及其它程序。

过程，GIS要求明确定义，一致的方法来生成正确的可难的结果。

GIS属于信息系统的一类，不同在于它能动作和处理地理参照数据。

地理参照数据描述地球表面空间要素的位置和属性，在GIS中的两种地理数据成分：空间数据，与空间要素几何特性有关；属性数据，提供空间要素的信息。

地理信息系统的基本概念地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将空间数据（地理数据）与属性数据相结合，用于存储、管理、分析和展示地理信息的技术系统。

以下是GIS的一些基本概念：1. 地理信息（Geographic Information）：地理信息是指与地球表面有关的各种空间数据，包括地理位置、地形、地质、土地利用、气候等。

这些数据可以用坐标系统来描述，使其能够在地图上准确表示。

2. 空间数据（Spatial Data）：这是GIS的核心数据，描述了地球表面上的位置、形状和特征。

空间数据可以分为矢量数据和栅格数据两种类型。

矢量数据使用点、线、面等几何对象表示地理特征，而栅格数据以像元（像素）的形式表示地理特征。

3. 属性数据（Attribute Data）：除了空间数据外，GIS还涉及与地理实体相关的属性信息。

属性数据描述了地理特征的非空间特性，例如人口、温度、土地所有权等。

这些数据与空间数据结合起来，使得GIS可以进行更为全面的分析。

4. 地图（Map）：地图是GIS输出的一种表达形式，是将地理信息可视化的方式之一。

地图可以显示矢量或栅格数据，以及相关的属性信息。

5. 地理数据库（Geodatabase）：这是GIS用于存储和组织地理信息的数据库系统。

地理数据库支持空间数据和属性数据的存储、查询和管理。

6. 空间分析（Spatial Analysis）：这是GIS的一项核心功能，涉及对地理数据进行统计、查询、模型构建和模拟等操作，以提取有用的信息并做出决策。

7. 坐标系统（Coordinate System）：为了准确表示地球上的位置，GIS使用坐标系统来引用地理数据。

常见的坐标系统包括经纬度坐标系统和投影坐标系统。

8. 地理信息系统软件（GIS Software）：这是用于创建、编辑、分析和可视化地理信息的软件工具，如ArcGIS、QGIS等。

地理信息系统基本知识1. 什么是地理信息系统地理信息系统，简称GIS（Geographic Information System）。

顾名思义，地理信息系统是处理地理信息的系统。

地理信息是指直接或间接与地球上的空间位置有关的信息，又常称为空间信息。

GIS作为对地球空间数据进行采集、存储、检索、建模、分析和表示的计算机系统，不仅可以管理以数字、文字为主的属性信息，而且可以管理以可视化图形图像为主的空间信息。

它通过各种空间分析方法对各种不同的空间信息进行综合分析解释，确认空间实体之间的相互关系，分析在一定区域内发生的各种现象和过程。

GIS 提供了在计算机辅助下对信息进行集成管理的能力、灵活的查询检索能力。

从GIS系统应用由计算机系统、地理数据和用户组成，通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为水利利用、资源评价与管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策服务。

2．GIS发展趋势本世纪中叶，计算机的发明与应用标志着第一次信息革命的开始，人类社会随之进入信息时代。

信息的巨大物化力量使得它逐渐成为一种重要的社会资源和社会动力源，从而引起社会职能、模式、结构、价值及人们工作、生活方式的变革，人们工作的重点从单独的物质生产转移到对信息的采集、处理、分析和利用上来。

另外，由于社会的进步，人们开始觉悟到对赖以生存的地球资源的利用，不能是简单地掠夺，而应将开发和保护结合起来进行科学管理和充分利用。

于是兴起国土规划、各种资源清查、环境监测等大型工程。

然而，面对这些大型工程所获取的海量资源环境信息，传统的调查报表、统计图表和手工制图的方式已远远不能满足时代需求，如何利用计算机有效地处理相关信息是地理信息系统产生和发展的原动力。

地理环境信息是人类生存、生产、生活、发展的基础信息，随着信息时代的到来，信息的社会化的潮流，这比人们所设想的迅猛得多，信息产生的物化力量已被越来越多的人们所认识，地理信息作为一个事业已经形成，并正在发展壮大，据统计1991年世界范围内GIS的收入为70亿美元，其中软硬件为24亿美元，并且以15%~40%的年增长率高速增长。

第一章地理信息系统基本概念第一节几个基本概念1.数据（Data）数据是记录信息的符号，是信息的重要载体，是未加工的原始资料。

内涵：①数据的表达方式有数字、文字、符号、声音、图形、图像、光、电、磁信号等。

②数据一般不等同于信息，人或机器只有理解数据方可获取信息。

③数据只有经过观察、测量、整理与加工可获取2.数据源：能提供某种所需数据的原始媒体称为数据源，目前常用的有：①观测数据：从现场获取的实测数据（野外勘测、台站记录、遥测量算）②分析测定数据：利用物理、化学分析方法测定的数据③图形数据：各种地形图、专题地图等④统计调查数据：各种统计报表、社会调查表⑤遥感数据：由地面航空或航天遥感获得的数据3.信息（Information）有狭义与广义定义：●狭义信息：信息论中将信息定为“两次不定性程度之差”，即用熵增加值度量事物的认知程度。

●广义信息：是宏观世界中主体与外部客体之间相互联系的一种方式，是主客体之间一切有用的消息或知识，是事物运动状态的一种普通反映形式。

内涵：①信息要求有载体支撑②信息需靠介质传递③信息量是可度量的④信息量多少与人的知识经验有关⑤信息是可相互转换的4.数据处理由人或机器对数据进行编码、排序、分类、运算、压缩、增涨、变换等过程通称为数据处理。

5.系统具有特定功能的相互关联的诸多要素构成的整体称为系统。

内涵：①系统的基本特征：结构性、关联性。

②系统的要素可以是子系统、子集合。

③凡涉及到数据处理功能的系统，一般都离不开计算机系统的支持。

系统举例：●社会经济系统●军事系统●地球系统及十三个子系统●资源环境信息系统●生物系统●生命循环系统6.信息系统是指具有数据信息管理、检索、分析、运算、咨询决策功能的计算机系统。

内涵：①组成：硬件、软件、数据、操作员②自动化、可视化、智能化是基本特征7.地理信息①地理数据：各种地理要素特征与现象间关系的符号化表示：A.空间位置；B.属性特征（简称属性）；C.时域特征具体定义：A.描述地物所在的大地经纬度或相对位置关系（相邻、相包）；B.属性特征又称非空间数据，描述地物特征的定性或定量指标；C.时域特征指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段。