GIS概论

一、对当前GIS的理解近年来，科技进步呈现出加速度的增长势头，云计算方兴未艾，大数据的技术浪潮又汹涌而至。

以极低成本采集到的各类数据，经过分析挖掘提炼出有价值的信息，推动以机器学习、精准营销、商业智能等领域的迅猛发展，并逐步扩展到各个行业。

数据正在成为发展的源动力，成为第四次工业革命的“煤炭”和“石油”。

而我们也即将从信息技术时代步入数据技术时代。

在大数据时代，以空间数据管理和分析为己任的GIS，又该何去何从呢？龚健雅院士认为大数据给GIS带来了三个方面的改变：1.要处理的数据来源从测绘4D数据为主变为以手机信令、导航、移动互联网等这些新的数据来源；2.新的数据来源尤其是实时数据，对空间索引和数据存储等技术方面提出新的要求；3.空间分析的算法也要改变，以适应新数据和新应用的需要。

周成虎院士从数据、计算和服务三个维度提出引领第四代GIS发展的要点，分别是：1.从相对静态的量测数据为主体发展到以动态异构、时空密集、非结构化的“大数据”为主体；2.从组件式功能计算发展到高性能环境支持下的空间处理与分析工具计算；3.从根据应用需求的软件开发发展到个性化服务模式及庞大的地理信息服务网络。

陶闯博士更是提出“GIS已死”的说法，强调实时数据将取代静态数据，成为数据的主流。

我的理解是：支持大数据将成为GIS的标配。

1．GIS 就是空间数据库：GIS 是一个包含了用于表达通用GIS 数据模型（要素、栅格、拓扑、网络等等）的数据集的空间数据库。

2．GIS 就是地图：从空间可视化的角度看：GIS 是一套智能地图，同时也是用于显示地表上的要素和要素间关系的视图。

底层的地理信息可以用各种地图的方式进行表达，而这些表现方式可以被构建成“数据库的窗口”，来支持查询、分析和信息编辑。

3．GIS 是空间数据处理分析工具集：从空间处理的角度看，GIS 是一套用来从现有的数据集获取新数据集的信息转换工具。

这些空间处理功能从已有数据集提取信息，然后进行分析，最终将结果导入到数据集中。

1.数据：是通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。

包括数字、文字、符号、图像、声音。

数据本身并没有意义。

2.信息：狭义：两次不定性之差，即指人们获得信息前后对事物认识的差别。

广义：信息是指主体与外部客体之间相互联系的一种形式，是主体和客体之间的一切有用的消息或知识，是表征事物特征的一种普遍形式。

GIS中的信息即是广义的信息概念，它不随数据形式的改变而改变。

3.数据与信息的关系：数据的信息的表达形式，是信息的载体；而信息则是数据中蕴含的事物的含义，是数据的内容。

数据只有通过解释才有意义，才成为信息。

4.数据处理：是指对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算，以及分析、模拟和预测等操作。

数据处理的目的在于：1）把数据转换成便于观察、分析、传输或进一步处理的形式。

2）把数据加工成对正确管理和决策有用的数据。

3）把数据编辑后存储起来，以供后续使用。

5.信息的特点：1）信息的客观性。

2）信息的适用性。

3）信息的传输性。

4）信息的共享性。

6.地理信息：是地理数据所蕴含和表达的地理含义。

7.地理数据：是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。

8.地理信息的特征：1）空间特征。

2）属性特征。

3）时序特征。

9.地理信息系统（GIS）：地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

10.地理信息系统的基本概念：1）地理信息系统首先是一种计算机系统2）地理信息系统的操作对象：地理数据或空间数据（spatial data） 3）地理信息系统的技术优势：在于它的空间数据结构和有效的数据集成、独特的地理空间分析功能力、快速的空间定位搜索和复杂的空间查询功能、强大的图形生成和可视化表达手段，以及地理过程的演化模拟和空间决策支持功能等。

地理信息系统概论地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种利用计算机技术来捕获、存储、管理、分析和展示地理空间数据的系统。

它与地理学和地理信息科学紧密相连，为我们提供了一种有效的方式来理解和解释地球上的现象和问题。

本文将就地理信息系统的概念、应用范围以及未来发展进行探讨。

地理信息系统是一个包含软件、硬件、数据和人员的综合系统。

它可以通过空间分析、建模和可视化等方式，帮助我们更好地理解和掌握地球上的事物和现象。

地理信息系统是一种跨学科的领域，涉及到地理学、计算机科学、地图学、统计学等多个学科的知识。

它的基本原理是将地理空间数据与属性数据进行关联和整合，通过空间分析来揭示其中的关联和规律。

地理信息系统的应用范围十分广泛。

从城市规划到环境保护，从农业管理到交通规划，从资源管理到灾害预警，地理信息系统都发挥着重要的作用。

在城市规划方面，地理信息系统可以帮助规划师们更好地了解城市的地理特征和人口分布，为城市的合理布局和发展提供科学依据。

在环境保护方面，地理信息系统可以监测环境污染、物种迁徙等现象，为环保决策提供数据支持。

在农业管理方面，地理信息系统可以帮助农民根据土地特征选择合适的农作物种植，并进行水资源和气候的管理。

在交通规划方面，地理信息系统可以辅助分析交通拥堵状况，并提供最佳路线规划。

未来，地理信息系统的发展前景十分广阔。

随着5G技术的发展和数据采集技术的不断改进，地理信息系统将更加强大和智能化。

例如，借助高分辨率遥感技术，我们可以对地球表面进行更加详细的观测和测量。

同时，随着人工智能和机器学习技术的应用，地理信息系统可以对大数据进行更精确和快速的处理，从而为决策者提供更准确的决策支持。

此外，地理信息系统还可以与其他技术进行深度融合，如物联网、区块链等。

通过与物联网的结合，地理信息系统可以获取更精确的实时数据，实现更精细化的管理。

而通过与区块链的结合，地理信息系统可以实现数据的去中心化、不可篡改和共享，提高数据的安全性和可信度。

地理信息系统概论（2012）地理信息系统（GIS）是一种集成了地理学、计算机科学、遥感技术和统计学等多学科技术的综合性系统。

它主要用于采集、存储、管理、分析和展示与地理空间位置相关的数据。

自20世纪60年代诞生以来，GIS技术不断发展，如今已成为我国国民经济和社会发展的重要支撑。

一、地理信息系统的基本概念1. 地理信息：地理信息是指与地球表面位置相关的自然、人文现象的信息。

它包括地形、地貌、气候、水文、土壤、植被、人口、交通、建筑等各种类型的数据。

2. 空间数据：空间数据是描述地理现象位置、形状、大小及其分布特征的数据。

它包括矢量数据和栅格数据两种类型。

3. 属性数据：属性数据是与空间数据相对应的，用于描述地理现象特征的文字、数字和符号等信息。

4. 空间分析：空间分析是地理信息系统的核心功能，通过对空间数据进行处理和分析，揭示地理现象的分布规律、时空变化和相互关系。

二、地理信息系统的组成1. 空间数据采集与输入：空间数据采集是GIS的基础，主要包括野外调查、地图数字化、遥感影像处理等方法。

2. 数据存储与管理：GIS数据存储与管理采用数据库技术，实现对空间数据和属性数据的统一管理。

3. 数据处理与分析：数据处理与分析是GIS的核心，包括空间查询、叠加分析、缓冲区分析、网络分析等功能。

4. 地图制作与输出：地图制作是GIS的重要应用，通过地图展示地理信息的空间分布特征。

5. 软件与硬件平台：GIS软件是系统的运行环境，硬件平台包括计算机、服务器、网络设备等。

三、地理信息系统的应用领域1. 国土资源管理：GIS在国土资源调查、评价、规划等方面具有广泛应用，有助于提高国土资源利用效率。

2. 城市规划与管理：GIS为城市规划、建设、管理提供空间数据支持，实现城市可持续发展。

3. 环境保护：GIS在环境监测、污染源分析、生态保护等方面发挥重要作用。

4. 交通规划与管理：GIS为交通规划、道路设计、交通管理提供技术支持。

第一章导论：1.GIS基本概念：数据、信息、数据与信息的关系、信息的特点、地理信息的定义与特征、地理信息系统定义。

2.GIS基本构成：五个组成部分及每个组成部分具体包含的内容。

3.GIS功能简介：基本功能、应用功能。

4.GIS发展概况：国内外发展概况、未来发展态势。

第二章 GIS的数据结构1.地理空间及其表达：地理空间概念、空间实体的表达。

2.地理空间数据及其特征：分类（4D）、基本特征、拓扑关系、计算机表示。

3.空间数据结构的类型：矢量数据结构的定义、实体数据结构、拓扑数据结构——数据记录格式和拓扑编辑功能；栅格数据结构的定义、栅格矩阵结构、链式编码、游程编码结构、块码、行程编码结构、四叉树结构；曲面数据结构。

4.空间数据结构的建立：系统功能与数据源的关系、空间数据的分类与编码、矢量数据的输入与编辑、栅格数据的输入。

第三章空间数据处理数据变换、数据重构、数据提取（概念）1.空间数据的变换：几何纠正（仿射变换）、投影变换。

2.空间数据结构的转换：矢量——栅格：栅格单元的确定、点的栅格化、线的栅格化、面的栅格化（基于弧段的栅格化方法、基于多边形的栅格化方法——内部点扩散算法、射线算法与扫描算法、边界代数算法、边界点跟踪算法、复数积分算法）栅格——矢量：基于图像数据的矢量化（二值化、细化：剥皮法与骨架法、跟踪、去除多余点及曲线光滑、拓扑关系的生成）、栅格数据的矢量化。

3.多元空间数据的融合：RS与GIS的融合、不同格式的融合（转换器、数据标准、公共接口、直接访问）4.空间数据的压缩与重分类：基于矢量的压缩（间隔取点法、道格拉斯-普克法、垂距法、偏角法、光栏法）5.空间数据的内插方法：定义、点的内插、区域的内插（叠置法、比重法）6.开窗处理：点、线、面7.图幅边沿的匹配处理：逻辑一致性检验、识别和检索相邻图幅、相邻图幅边界点坐标数据的匹配、相同属性多边形公共边界的删除。

第四章 GIS空间数据库1.空间数据库概述：数据管理模式及发展、空间数据库的概念（空间数据存储和管理发展的阶段）、空间数据库设计的过程和步骤、空间数据库的实现和维护。

一、名词解释
1. 地理信息系统
2．矢量数据结构
3．应用型GIS
4．空间分析
5．栅格数据结构
6．空间数据库
7．数字地图
8．游程编码结构
二、简答题
1．地理信息系统的基本功能有哪些？
2．简述GIS应用模型建模的步骤。

3．以数字高程模型（DEM）为基础可以进行哪些分析与应用？
4．应用型GIS系统开发过程中，系统分析阶段的主要工作内容和成果是什么？
5．试述地理信息系统产品的输出形式。

6．简述地理信息系统的基本构成。

7．比较栅格数据结构与矢量数据结构的优缺点？
8．应用型GIS系统的开发可分为哪几个阶段，各阶段的主要工作是什么？
9．GIS的主要空间分析功能有哪些？
10．矢量数据的空间叠置分析分为哪几类？分别举例说明其应用。

三、问答题
1.论述地理信息系统发展的新进展及其技术背景。

2.在土地资源管理领域，地理信息系统可发挥那些作用？试举例说明。

3.简述GIS的一种空间分析功能，并试以实例说明其在城市规划中的应用。

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