大学遥感与地理信息系统概论教案

815地理信息系统概论

《815 地理信息系统概论》

地理信息系统，这个听起来有些高大上的名词，其实在我们的日常生活中发挥着越来越重要的作用。或许您还不太了解它到底是什么，别急，让我们一起揭开它神秘的面纱。

简单来说，地理信息系统（GIS）就是一种专门用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的技术系统。它就像是一个超级大脑，能够把地球上各种与位置相关的信息整合起来，并进行深入的分析和处理，为我们提供有价值的决策支持。

想象一下，当您在手机上使用地图导航软件寻找去目的地的最佳路线时，背后就有地理信息系统在默默工作。它不仅知道道路的位置和走向，还能考虑实时的交通状况，为您规划出最快、最便捷的路径。这只是地理信息系统众多应用中的一个小例子。

在城市规划领域，地理信息系统更是大显身手。城市规划师们可以利用它来分析土地利用情况、人口分布、基础设施布局等。通过对这些地理数据的综合分析，他们能够更科学地规划城市的发展，比如确定商业区、住宅区、工业区的合理位置，规划交通网络，以及安排公共服务设施，从而让城市的运行更加高效、舒适。

在环境保护方面，地理信息系统也功不可没。它可以帮助监测和分析环境污染的分布情况，预测自然灾害的发生，比如洪水、滑坡等。通过对地形、气候、植被等地理因素的综合考量，制定出有效的应对措施，减少灾害带来的损失，保护我们的生态环境。

农业领域同样离不开地理信息系统。农民们可以借助它来了解土壤的肥力、作物的生长状况以及病虫害的分布等信息。根据这些数据，精准地进行施肥、灌溉和病虫害防治，提高农作物的产量和质量。

地理信息系统的核心组成部分包括硬件、软件、数据、人员和方法。硬件就像是它的身体，包括计算机、服务器、网络设备等，为系统的运行提供基础支持。软件则是它的灵魂，负责处理和分析数据。而数据则是地理信息系统的血液，包括地图、遥感影像、统计数据等各种地理相关的信息。人员则是操作和管理这个系统的关键，他们需要具备专业的知识和技能。方法则是指如何有效地利用这个系统来解决实际问题的策略和流程。

3s技术概论

3S技术是指遥感技术（Remote Sensing）、地理信息系统（Geographic Information Systems）和全球定位系统（Global

Positioning Systems），是现代信息技术与空间科学的重要结合。以下是对这些技术的详细介绍：

1.遥感技术

遥感技术是一种通过飞机、卫星等远距离手段对地球表面进行感测，获取地表信息的技术。遥感技术可以获取大量的地球表面信息，包括地形、地貌、水文、气象、土壤、植被等多种信息。这些信息对于环境监测、资源调查、城市规划、农业管理、军事侦察等方面具有重要的作用。

2.地理信息系统

地理信息系统是一种专门用于地理信息管理的计算机系统，它可以将遥感图像、地图等地理信息数据进行处理、存储、分析和表达。地理信息系统可以实现对地理信息的快速查询、更新、统计和分析，为各领域的决策提供依据。

3.全球定位系统

全球定位系统是一种利用卫星导航技术来确定地球上某一位置的系统。全球定位系统可以提供高精度的位置信息，对于军事、交通、测量等领域具有重要的作用。随着智能手机、车载导航等应用的普及，全球定位系统的应用越来越广泛。

4.遥感图像处理

遥感图像处理是利用计算机技术对遥感图像进行处理和分析的技术。遥感图像处理的主要方法包括图像增强、图像分类、目标检测与识别等。遥感图像处理可以改善图像质量、提高图像分辨率，从而更好地利用遥感数据进行环境监测和资源调查等应用。

5.地理信息分析

地理信息分析是利用计算机技术对地理信息进行处理和分析的技术。地理信息分析的主要方法包括空间分析、网络分析、时空分析等。地理信息分析可以实现对地理信息的空间关系分析、空间格局分析、路径分析等，从而为各领域的决策提供依据。

6.空间数据挖掘

空间数据挖掘是利用计算机技术从大量的地理空间数据中发现有用的信息和知识的过程。空间数据挖掘的主要方法包括空间关联规则挖掘、空间聚类分析、空间分类等。空间数据挖掘可以发现隐藏在空间数据中的有用信息，从而为各领域的决策提供依据。

重点一 空间数据库模型

1．空间数据库

空间数据库是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。

2．空间数据库模型

空间数据库模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念，为描述空间数据组织和设 计空间数据库模式提供了基本的方法。

一般而言，GIS 空间数据模库型由概念数据库模型、逻辑数据库模型和物理数据库模型三个有机联系的层次所组成。

3．数据库概念模型：( conceptual model)概念模型为了把现实世界中的具体事物抽象、组织为某一数据库管理系统支持的数据模型。

人们常常首先将现实世界抽象为信息世界，然后将信息世界转换为机器世界。也就是说，首先把 现实世界中的客观对象抽象为某一种信息结构，这种信息结构并不依赖于具体的计算机系统，不是某一个数据库管理系统(DBMS)支持的数据模型，而是概念级的模型，称为概念模型。

4．逻辑模型

逻辑模型，是指数据的逻辑结构。

在数据库中，逻辑模型有关系、网状、层次，可以清晰表示个个关系。

在管理信息系统中，逻辑模型：是着重用逻辑的过程或主要的业务来描述对象系统，描述系统要 “做什么”，或者说具有哪些功能。

1)关系数据模型是把数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表格，每个二维表格称为一个 关系。

关系模型以记录组或数据表的形式组织数据，便于利用各种地理实体与属性之间的关系进行存 储和变换，不分层也无指针，是建立空间数据和属性数据之间关系的一种非常有效的数据组织方法。

2)关系数据库：是建立在关系数据库模型基础上的数据库，借助于集合代数等概念和方法来处理 数据库中的数据。

目前主流的关系数据库有 oracle 、SQL、access 、db2 等。

3)对象—关系管理模式是指在关系型数据库中扩展，通过定义一系列操作空间对象(如点、线、 面)的 API 函数，来直接存储和管理非结构化的空间数据的空间数据库管理模式。

重庆交通大学硕士研究生入学复试

《遥感与地理信息系统》考试大纲

一、考试性质

遥感与地理信息系统是我校地图学与地理信息系统专业硕士生选考的专业课。考生必须熟练掌握遥感和地理信息系统的基本理论和基本知识，以适应硕士生专业学习的需要。考试对象为参加2014年全国硕士研究生入学复试的准考考生。

二、考试形式与试卷结构

（一）答卷方式：闭卷，笔试，满分100分。

（二）答题时间：120分钟

（三）考试内容：遥感与地理信息系统各50%

（四）题型比例：

选择题20分

判断题10分

名词解释20分

简答题30分

分析论述题20分

三、考察要点与要求：

（一）遥感

1、遥感的基本概念

理解并掌握遥感的基本概念、特点、类型，了解遥感过程及其技术系统；了解遥感的发展与前景。

2、遥感的物理基础

理解并掌握电磁波、电磁波谱及电磁辐射等基本概念与专业术语；理解黑体辐射、太阳辐射、大气窗口概念的意义；理解并掌握太阳辐射及大气对太阳辐射的影响；理解并掌握地球辐射与地物波谱；掌握反射率及反射波谱等基本概念，掌握常见地物反射波谱特征，了解影响地物光谱特性的因素。

3、遥感平台与遥感成像

了解遥感平台的种类及目的用途；理解并掌握光学遥感和微波遥感的成像机理；了解目前常用的传感器及其主要应用范围；熟悉遥感图像的特征。

4、遥感信息提取

掌握光学和数字图像的基础知识；了解遥感图像的目视解译；理解遥感图像的几何畸变与辐射畸变因素，掌握遥感图像校正与增强处理的基本方法与步骤；理解多源信息复合的目的、意义和方法；掌握遥感图像的分类过程及主要方法。

5、遥感的应用

对遥感在植被、水体、土壤及地质、环境等方面的应用及3S技术有一定的认识和实际经验。

（二）地理信息系统

1、基本概念

掌握地理信息系统的基本概念、地理信息系统的功能和应用、地理信息系统的组成，了解地理信息系统的类型、与相关学科及技术的关系以及地理信息系统的发展历程。

2、地理空间数学基础