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第一章地理信息系统概论信息的含义：信息是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体物理设备形式的改变而改变。
信息具有以下特点：客观性：任何信息都是与客观事实紧密相关的，这是信息正确性和精确度的保证；实用性：信息对决策是十分重要的，信息系统将地理空间的巨大数据流收集、组织和管理起来，经过处理、转换和分析变为对生产、管理和决策具有重要意义的有用信息；传输性：信息可以在信息发送者和接受者之间传输；共享性：信息与实物不同，信息可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无损失。
数据：是指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能转换成的数据等形式。
与数据相比，信息具有以下特征：数据是原始事实，信息是数据处理的结果；对一个人是信息对其他人可能是数据；信息必须是有意义或有用的；使用的信息必须是完整、精确、相关和及时的。
地理数据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、图像和图形等的总称。
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，它是对地理数据的解释。
地理信息具有区域性、多维结构特性和动态变化的特性：1）区域性是通过经纬网等建立的地理坐标来实现空间位置的标识；2）多维结构特性即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构；3）地理信息的时序特征十分明显，可以按时间尺度将地理信息划分为超短期的、短期的、中期的、长期的、超长期的等。
地理数据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、属性特征及时态特征三部分。
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，如空间上的距离、邻接、重叠、包含等；属性数据又称为非空间数据，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标，即描述了信息的非空间组成部分，包括语义与统计数据等；时态特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段，时态数据对环境模拟分析非常重要，越来越受到地理信息系统学界的重视。
第一章绪论1、GIS问题的共性是什么？答：①与地理环境及其地理过程密切相关；②与空间位置相关；③需要地理空间数据和信息的支持。
2、GIS解决问题的流程（方法、步骤）是什么？这个过程和本课程的内容安排有什么关系？答：①提出地理问题；②获取地理数据；③研究地理数据（数据预处理）；④分析地理信息；⑤可视化地理结果；⑥基于地理知识解决问题。
这个过程和本课程的内容安排的先后顺序一致，便于从逻辑上逐步地学习地理信息系统，明白地理信息系统解决问题的流程。
第一章和第二章阐述GIS的基本概念，第三章讲解地理数据的获取，第四章、第五章和第六章讲解地理数据的研究，第七章讲解地理信息的分析，第八章讲解地理结果的可视化。
3、GIS的定义是什么，应如何去理解这个定义？答：①定义：地理信息系统是以采集、处理、管理、分析和描述整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的计算机空间信息系统。
②地理信息系统的类别主体是计算机空间信息系统。
所谓空间信息系统是一种十分特别而重要的信息系统，它要采集、管理、处理和更新空间信息，并且地理信息系统以计算机为基础。
③地理信息系统解决问题的流程是采集、处理、管理、分析和描述空间数据。
能在计算机软件和硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息。
④地理信息系统的研究范围是整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据。
（与自然地理相比，GIS研究范围更大，自然地理研究范围是对流层顶到沉积岩石圈的底部。
卫星在电离层）4、GIS为什么会出现？答：①以应用需求为驱动：正所谓哪里有需求哪里就会有发展，在现实世界中，人们感兴趣的很多问题，如：某类型的土壤特征、臭氧洞的变化、城乡人口分布的变化，最优路径的规划等，都与地表地理环境及其地理过程密切联系，都需要地理空间数据和信息、需要地图、需要GIS。
第一章课后习题
1.在文明早期，人类发明了哪些确定和表达地理位置的方法？
答：岩画，文字描述，经纬度。
2.答：公元2世纪托勒密在希帕库的经纬度网基础上，建立了地图投影，1利用已有的资料绘制了世界地图。
公元3世界裴秀提出了制图六体和计里画方理论，是中国古代地图制图发展的重要里程碑。
3.为什么地理学者把地图称为地理学的第二语言？
答：具有数学语言的精确性和图形语言的可视性特点，实现了地理空间到形象空间的形态变换；能够准确的表达地理现象的空间位置和格局，直观反应空间分布及其变化，有很强大的表现力。
4.地理信息系统主要是哪些科学理论支撑下兴起的？
答：计算机技术和信息论、控制论、系统论
5.答：数据库技术、图形图像处理技术、数据分析与计算技术、网络通信传输技术
6.地理信息科学与地理学的关系：地理信息科学是地理学的三大分支的其中之一
7.地理信息科学与测绘学的关系：地理信息科学推动了测绘学理论和技术革命。
现代测绘学充分吸收了空间技术、计算机技术、通信技术和地理信息技术发展的成果，其理论基础、工程技术体系、研究领域和科学目标正在发生深刻的变化以适应信息社会的变化，遥感、卫星定位系统和地理信息系统已经成为测绘学非常重要的技术手段和方法。
8.地理信息科学对地球系统科学的产生和发展有什么影响？
答：地理信息科学是地球系统科学的技术支撑，只有利用地理信息科学，才能突破实验和理论科学的限制，通过建模和模拟更加深入地探索地球现象的空间分宜、演化过程、成因机制等规律。
GIS地理信息系统入门指南第一章：GIS的概念和历史发展1.1 GIS的定义地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用于管理、分析和展示地理数据的技术系统。
它通过将地理空间数据与属性数据进行关联，实现对地理空间关系的分析和展示，并支持决策制定和问题解决。
1.2 GIS的历史发展GIS的历史可以追溯到20世纪60年代。
当时，人们开始利用计算机技术处理地理数据并进行地理信息分析。
随着计算机硬件和软件的不断改进，GIS得到了快速发展，应用领域不断扩大。
第二章：GIS的基本元素2.1 空间数据GIS的核心是地理空间数据。
地理空间数据可以分为栅格数据和矢量数据两种形式。
栅格数据将地理空间划分为规则的像元格网，每个像元存储一个属性值；而矢量数据则使用点、线、面等几何图元来表示地理现象，通过拓扑关系来确定空间位置。
2.2 属性数据属性数据记录了地理空间数据的相关属性，如地名、人口、土地利用等。
属性数据常常以表格的形式存在，并与地理空间数据相互关联。
属性数据的准确性和完整性对GIS的应用具有重要影响。
2.3 空间关系GIS最重要的功能之一是对地理空间关系进行分析。
常见的空间关系包括邻近关系、包含关系、重叠关系等。
通过空间关系分析，可以更好地理解地理现象之间的联系和影响。
2.4 地图投影地球是一个球体，而地图是在平面上表示地球表面的二维平面图。
为了将地球表面的真实情况映射到平面上，需要进行地图投影。
地图投影的选择会影响地图的形状、大小和方向等特征。
第三章：GIS的应用领域3.1 自然资源管理GIS在自然资源管理中发挥着重要作用。
通过GIS技术，可以对土地利用、水资源、森林覆盖等进行评估与监测，帮助决策者进行科学决策。
3.2 城市规划与管理GIS在城市规划与管理中的应用也日益广泛。
通过GIS技术，可以进行基础设施规划、交通管理、环境保护等工作，提高城市的管理效能。
第 1 次课
日期周次星期学时 2
一、本次教学目标
掌握地理信息系统的基础知识，掌握地理信息系统组成及其功能；地理信息系统概念；地理信息系统与相关学科的关系；地理信息系统的发展。
二、内容纲要
第一章地理信息系统概论
第一节地理信息系统的基本概念
一、信息、地理信息
1、信息和数据
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。
数据是一种未经加工的原始资料。
数字、文字、符号、图像都是数据。
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。
2、地理信息
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、属性及时间是地理空间分析的三大基本要素。
3、地理信息的特征
地理信息除了具有信息的一般特性，还具有以下独特特性：
⑴空间分布性。
⑵数据量大。
⑶信息载体的多样性。
二、信息系统
1、信息系统的基本组成
信息系统（IS－Information System）是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系
统。
在计算机时代信息系统都部分或全部由计算机系统支持，并由计算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成、另外，智能化的信息系统还包括知识。
2、信息系统的类型
根据系统所执行的任务，信息系统可分为事务处理系统（Transaction Process System）和决策支持系统（DSS－Decision Support System）。
事务处理系统强调的是数据的记录和操作，民航定票系统是其典型示例之一。
决策支持系统是用以获得辅助决策方案的交互式计算机系统，一般是由语言系统、知识系统和问题处理系统共同构成。
三、地理信息系统
地理信息系统（GIS－Geographic Information System），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，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
第二节GIS的发展概况
一、国际发展状况
综观GIS发展，可将地理信息系统发展分为以下几个阶段：
1、地理信息系统的开拓期（60年代）
1963年，加拿大测量学家Roger F. Tomlinson首先提出了地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个实用的地理信息系统——加拿大地理信息系统（CGIS），用于自然资源的管理和规划。
2、地理信息系统的巩固发展期（70年代）
3、地理信息系统技术大发展时期（80年代）
大名鼎鼎的ESRI Arc Info / GIS在1981年首次发布，MapInfo于1986年成立。
4、地理信息系统的应用普及时代（90年代）
1998年1月31日美国副总统戈尔在加利福尼亚州提出的“数字地球”战略也包括地理信息系统。
二、国内发展状况
第三节地理信息系统的构成
完整的GIS主要由四个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员，其核心部分是计算机软硬件系统，空间数据库反映了GIS的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息的表现方式
一、计算机硬件系统
1、计算机主机；
2、数据输入设备：数字化仪、图像扫描仪、手写笔、光笔、键盘、通讯端口等；
3、数据存贮设备：光盘刻录机、磁带机、光盘塔、活动硬盘、磁盘阵列等；
4、数据输出设备：笔式绘图仪、喷墨绘图仪（打印机）、激光打印机等。
二、计算机软件系统
1、计算机系统软件
2、地理信息系统软件和其他支撑软件
可以是通用的GIS软件也可包括数据库管理软件、计算机图形软件包、CAD、图像处理软件等。
GIS软件按功能可分为以下几类：
⑴数据输入，数据输入方式与使用的设备密切相关，常有三种形式：①手扶跟踪数字化仪的矢量跟踪数字化。
②扫描数字化仪的光栅扫描数字化，主要输入有关图像的网格数据。
③键盘输入，主要输入有关图像、图形的属性数据(即代码、符号)，在属性数据输入之前，须对其进行编码。
⑵数据存贮与管理
⑶数据分析与处理
⑷数据输出与表示模块
⑸用户接口模块
3、应用分析程序
是系统开发人员或用户根据地理专题或区域分析模型编制的用于某种特定应用任务的程序，是系统功能的扩充与延伸。
三、地理空间数据
地理空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等，由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他通讯系统输入GIS，是系统程序作用的对象，是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。
1、某个已知坐标系中的位置
2、实体间的空间相关性
3、与几何位置无关的属性
四、系统开发、管理和使用人员
第四节GIS与相关学科与技术的关系
遥感技术可以为资源检测和环境检测提供丰富、实时的宏观信息，并为计算机制图系统和GIS的数据更新提供可靠、快速的数据源。
但遥感对浩如烟海的社会经济统计数据，人类活动的大量信息却无力获取。
计算机制图技术可为地理信息的时空分布和产品输出提供先进的手段，但它本身无区域综合、分析和决策的功能。
GPS技术、数字摄影测量和遥感技术可成为GIS数据采集和及时更新的主要技术手段和有力支撑；而GIS既能提供信息查询、检索服务，又能提供综合分析评价，它在资源和技术方面的博才与运筹帷幄的优势，是遥感、GPS和自动制图技术所不及的。
第五节地理信息系统的应用
地理信息系统的一些主要应用方面：
一、测绘与地图制图
二、资源管理
三、城乡规划
四、灾害监测
五、环境保护
六、国防建设
七、宏观决策支持
重点、难点：
地理信息系统组成及其功能。
三、教学设计
1、教学步骤：
1）总体介绍课程性质，总的要求
2）概述本次课的主要内容提纲
3）逐个教学要点讲解
4）综合本次内容，提出课后学习要求。
按照重点突出，详略得当，难点详细讲解的原则进行课堂时间分配，把地理信息系统的概念，理解地理信息系统组成作为一个小单元，地理信息系统与相关学科的关系及其功能，地理信息系统的发展作为一个小单元。
教学方法以讲解和示例为主，联系实际应用，启发学生掌握基本概念，
了解系统机制和发展过程。
教学手段采用多媒体（计算机、投影仪）课件及相关软件演示结合的方式，一方面详细说明理论概念，一方面用于示例图表展示及相关软件结构的展示。
2、作业：
P13名词解释2、3、5；简答题第1、2、3题。
