第一章地球表层系统与地球表层环境.ppt

地理信息系统在基础教育中的应用 张 超 中国地理学会数量地理专业委员会主任 全国高校计量地理与GIS教学研究会主任 华东师范大学终身教授、博导 目录 一、地理信息系统的产生与发展 二、地理信息系统的基本概念 三、GIS的基本组成 四、GIS功能 五、GIS教育 六、GIS应用 七、GIS发展透视 一、地理信息系统的产生与发展 1. 现代科学方法----系统论、信息论、控制论的形成与现代高新技术----计算机技术、空间技术和自动化技术的应用为信息时代地理学的发展和地理信息系统的产生提供了科学技术的条件。 2. 信息时代以信息资源的管理和科学利用为特征， 在国土整治、流域开发、区域规划、环境管理中，对地理信息的采集、管理和分析提出了更高的要求。地理决策的科学性取决于对地理信息的获取和分析的技术水平，为地理信息系统的产生提供了应用需求的背景。 3. 地理学新视角 地理学新视角通过三个方面来体现： ① 通过区域、空间和尺度这三个动态变化的透镜来观察世界； ② 地理学的综合领域：环境－社会的动态把人类活动与自然环境、环境动态与自然系统、人类社会动态与经济、社会及上层建筑系统联系起来； ③ 应用图形的、图像的、语言的、数学的、数字的和认知的进行空间表述。 4. 20世纪60年代，加拿大国家土地调查局为了处理大量的土地调查资料，开始建立GIS，这是GIS发展的起始阶段。70年代为巩固阶段。80年代为大发展阶段。其发展之快、应用之广、影响之深刻是地理学其它分支学科所无法比拟的。 二、地理信息系统的基本概念 1. 数据与信息 数据是通过数字化或被直接记录下来的可被鉴别的符号，不仅数字是数据，而且文字、符号和图像也是数据，数据本身没有意义。 信息是向人们提供关于现实世界的各种事实的知识，是数据、消息所包含的意义，它不随载体的物理形式的各种改变而改变。信息具有客观性、实用性、传输性、共享性。 信息是数据的内涵，数据是信息的表达。通常情况下，并不严格区分“信息”、“数据”两个术语。 2. 地理信息和地理信息系统 地理信息是指表征地理系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字和图像等的组成，它属于空间信息（多维）。从地理数据到地理信息的发展是人类认识事物的一次飞跃。 地理信息系统 ① 对于不同的部门和不同的应用目的，其意义也不尽相同。Parker认为“GIS是一种存储、分析和显示空间与非空间数据的信息技术” 。Goodchild把GIS定义为“采集、存储、管理、分析和显示有关地理现象信息的数字系统”。Burrough认为“GIS是属于从现实世界中采集、存储、提取、转换和显示空间数据的一组有力的工具”。俄罗斯学者把GIS定义为“一种解决各种复杂的地理相关问题，以及具有内部联系的工具集合”。这些定义有的侧重于GIS的技术内涵，有的则强调GIS的应用功能。 ② 我们认为地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。它具有以下特征：a.具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；b.以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力，并能产生高层次的地理信息；c.由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务，计算机系统的支持是GIS的重要特征，使GIS得到快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和动态分析。 三、GIS的基本组成 1. 系统硬件 GIS的硬件平台用以存储、处理、传输和显示地理信息或空间数据。计算机与一些外部设备，如图形数字化仪、打印机、扫描仪等，网络设备如局域网、广域网和因特网。 2. 系统软件 GIS软件是系统的核心，用以执行GIS功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和图形用户界面等。 专业软件指功能丰富的通用GIS软件，代表产品有：ArcInfo、MapInfo、MapGIS、GeoStar等。 数据库软件除了在GIS专业软件中用以支持复杂空间数据的管理软件以外，还包括服务于非空间数据为主的数据管理软件，代表产品有：Oracle、Informix、Sybase、SQL Server等。 系统管理软件主要指计算机操作系统，现今使用的有：UNIX