大学地理信息系统篇之地理信息系统专业介绍

时间：2022-12-08 03:27:38 专业介绍我要投稿

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　　第一章

大学地理信息系统篇之地理信息系统专业介绍

　　GIS：对地理实体和地理现象的特征要素进行获取、处理、分析、应用等的计算机空间或时空信息系统。

　　地理空间实体：具有地理空间参考位置的地理实体要素，具有相对固定的空间位置和关系，具有特定的属性（静态、动态空间对象，离散、连续特征要素）地理现象：发生在地理空间中的地理事件特征要素，具有空间位置、关系和属性随时间变化的特性。

　　空间对象：地理空间实体和地理现象在空间或时空信息系统中的数字化表达形式，具有随表达尺度而变化的特性。（离散、连续对象）

　　联系：空间对象是数字化表达，地理空间实体和地理现象在现实中客观存在。GIS的五个基本特点：

　　1、GIS以计算机系统为支撑

　　2、GIS操作对象是空间数据

　　3、GIS有对地理空间数据进行空间分析、评价、可视化和模拟的综合利用优势

　　4、GIS具有分布特性

　　5、GIS的成功应用更强调组织体系和人的因素

　　GIS以应用需求为驱动，以技术为引导。

　　为什么需要GIS：

　　1、地理数据维护管理不善，修订更新搜索不易

　　2、制图和统计方法落后，分析不易

　　3、空间数据和信息不准确

　　4、缺乏空间数据恢复和共享服务

　　5、可提高人员生产力和决策管理水平，节省时间资金

　　6、可得到更多地理信息附加产品

　　信息系统：

　　四大要素：硬件、软件（计算机程序）、数据、用户

　　分类：事务处理系统（处理日常事务，民航订票系统）、管理信息系统、决策支持系统（用以获得辅助决策方案），人工智能和专家系统（智能推理）

　　地理信息系统：

　　组成：硬件、软件系统，数据，空间分析（重要功能，为解决各类空间问题提供分析应用工具），人员

　　硬件：

　　包括计算机主机、存储设备、数据输入输出设备等

　　包括

　　单机系统结构模式（一台计算机为核心，单用户使用，单层：一台计算机）、GIS企业内部网系统结构模式（C/S模式，企业或组织内部使用，两层：服务器、客户机）、

　　GIS因特网系统模式（B/S模式，因特网多用户使用，三层：GIS服务器、WEB服务器、客户端浏览器）

　　软件：

　　下两层系统软件与硬件相关（操作系统，管理、工具软件），上三层实现GIS功能（GIS基本功能软件、应用软件、用户接口或通信软件），中间为标准软件（数据库系统等）

　　GIS基本软件功能由六大子系统组成：

　　1、空间数据输入与格式转换子系统

　　2、图形与属

　　性编辑子系统：符合数据结构，统一参照系，严格编码和分层

　　3、数据存储与管理子系统：由特定数据模式或结构来描述，由数据库管理，数据模型经历了：层次模型→网络模型→关系模型→地理相关模型（Coverage）→地理关系模型（Geodatabase）→面向对象的模型→对象-关系模型（地理关系模型）

　　4、空间数据处理与分析子系统

　　5、空间数据输出与表示子系统：地图、表格、决策方案、模拟显示结果等形式

　　6、用户接口：用户和系统交互的工具

　　数据：空间数据，属性数据

　　地理数据：数字线划数据，数字栅格数据，数字高程模型，数字正射影像

　　空间数据质量评定：准确度，精度，不确定性，相容性，一致性，完整性，可得性，现势性

　　地理空间数据库：地理数据的直接组织结果，提供数据库管理系统进行管理。（基础、专题数据库）

　　空间分析：地理信息系统应用的重要因素，为计算和回答各种空间问题提供有效基本的工具集。

　　GIS的空间分析能回答五类问题：

　　1、位置问题：绝对（地理坐标确定）、相对（空间关系确定）位置，某地是什么

　　2、条件问题：寻址，面积大约1000平米且位于水边

　　3、变化趋势问题：城市扩张，土地沙化

　　4、模式问题：分析事件原因，某交通路口常发事故，某地犯罪率高的因果关系

　　5、模拟问题：某地会发生什么，洪水地震等

　　五类问题分为

　　科学解释：科学解释发生在地理空间中的现象、规律等

　　空间管理决策：对人类干预或科学开发利用地理进行宏观和微观决策

　　人员：系统管理人员，数据处理及分析人员，终端用户，GIS专业人员，组织管理人员，应用领域专家

　　GIS与相关学科关系：

　　1、信息科学是方法论的源泉

　　2、3S，VR，网络传输，模式识别：产生和发展的动力

　　3、资源、环境、生态科学是核心

　　4、计算机科学、图形图像学，测绘制图学是表达描述的工具

　　5、经典地理学是理论基础

　　6、数字地球理论是发展的推动力

　　GIS发展：

　　三大因素：

　　1、计算机技术发展

　　2、空间技术（遥感）发展

　　3、对海量空间数据处理管理利用的应用牵引

　　阶段：

　　1、1950-60GIS开拓期：注重空间数据的地学处理。加拿大GIS

　　2、1970巩固发展期：注重空间地理信息的管理。一是资源开发、环境保护成为政府的难题，二是计算机技术发展，数据处理加快，三是专业人才不断增加3、1980大发展时期：注重空间决策支持分析。许多公家启动大型科研项目，应用从解决基础设施的管理规划转向区域开发，与遥感一起开始解决全球性问题4、1990用户时代：GIS成为许多机构必备工作系统，社会对GIS的认识提高，因特网技术发展，大范围共享地理信息成为趋势，被列入国民经济发展规划5、21世纪初空间信息网格和云计算时代

　　空间信息网格（SIG）：一种汇聚和共享地理分布海量空间信息资源，对其进行一体化组织与处理，从而具有按需服务能力的空间信息基础设施。云计算：基于互联网的超级计算模式，把储存于个人终端的大量信息和处理器资源集中，协同工作，可扩展信息技术能力向外部客户作为服务来提供的一种计算。

　　云计算：一切皆服务。软件、平台、基础设施既服务。

　　GIS和云计算：GIS大规模缓存、数据，高强度分析，云计算弹性存储、计算、平行，GIS云存储，云分析与服务，云应用

　　GIS应用：

　　自然科学：城市规划、管理、排水，房产管理

　　社会经济：宗教分析、警用GIS

　　地球系统科学：研究地球系统各个圈层之间的相互关系、作用机制，地球系统变化规律和控制变化的机理，为预测全球变化，解决人类面临的问题建立

　　科学基础，并为地球系统科学管理提供依据。

　　地球系统：大气、水、岩石、生物圈

　　人类面临的四大问题：人口、资源、环境、灾害

　　地球系统科学的科学思维方法：

　　1、系统方法：将地球作为整体系统研究

　　2、分析与综合法：从分析到综合，从综合到分析的思维方法

　　3、模型方法：建立正确的数学模型，描述过程推演、预测变化

　　地球信息科学：地球系统科学的组成部分，研究地球表层资源与环境、经济与社会的综合信息流，或以信息流作为纽带的物质、能量流，包括人流、物流、资金流的科学

　　信息流程：信息获取→存储检索→分析加工→最终视觉产品（→信息服务）地球空间信息科学：以3S为主要内容。并以计算机和通信技术为主要技术支撑，用于采集、分析、管理、显示、应用与地球和空间分布有关的数据的综合集成信息和科学的学科，地球科学的前沿领域，地球信息科学的重要组成部分，以3S技术为代表，包括通信技术、计算机技术的信息学科。概念比地理信息科学广，包含了很多交叉学科的内容，融汇了很多计算机技术，更侧重技术集成和应用，更强调空间

　　地理信息科学：信息时代的地理学，新的技术平台、观察视点和认识模式下的地理学的新范式，关于地理信息的本质特征和运动规律的科学，地球信息科学的重要组成部分，理论、技术、应用构成地理信息科学的内容体系，利用计算机技术对地理信息进行处理

　　地理信息科学的提出来自：

　　1、技术与应用的驱动

　　2、学科融合与地理综合思潮的逻辑扩散

　　经典地理学（人力测绘）→计量地理学（数学语言）→地理信息科学（信息技术）

　　GIS技术基础：

　　1、地理空间数据采集技术：信息获取更新是关键、瓶颈，3S激光扫描数字测图

　　2、计算机网络工程技术/传感网/物联网：基础

　　传感网：集成有传感器的微小节点组成的无线网络

　　物联网：物与物相连的物联网，任何物体都可通过传感器与互联网连接，可在网络间进行信息交换和通信

　　物联网工作步骤：对物体属性进行表示，静态属性直接存储在电子标签中，动态属性高实施探测，通过射频识别设备完成属性读取，将信息转换为适合网络传输的数据格式，将信息通过网络传输到处理中心，计算后进行交换通信

　　射频识别（RFID）：物联网关键技术，利用射频信号实现无接触信息传递，达到物体识别的目的。