[工程科技]第5章 GPS和GIS技术.ppt

第5章 GPS和GIS技术 5.1 GIS技术 5.1.1 GIS概述 1. 地理信息系统的发展过程 1）国外地理信息系统的发展 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R.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。 这一时期，地理信息系统发展的另一显著标志，是许多有关的组织和机构纷纷建立，例如1966年美国成立城市和区域信息系统协会(URISA)，1969年又建立州信息系统全国协会(NASIS)，国际地理联合会(1GU)于1968年设立了地理数据收集和处理委员会(CGDSP)。这些组织和机构的建立，对于传播地理信息系统的知识和发展地理信息系统的技术，起了重要的指导作用。 ②地理信息系统的巩固发展期（70年代） 由于计算机技术及其在自然资源和环境环境数据处理中的应用，促使地理信息系统迅速发展。 ③地理信息系统技术大发展时期（80年代）： 由于大规模和超大规模集成电路的问世，推出了第四代计算机，特别是微型计算机和远程通讯传输设备的出现为计算机的普及应用创造了条件，加上计算机网络的建立，使地理信息的传输时效得到极大的提高。 地理信息系统的应用领域迅速扩大，从资源管理、环境规划到应急反应，从商业服务区域划分到政治选举分区等，涉及到了许多的学科与领域。 ④地理信息系统的应用普及时代（90年代） 国家级乃至全球性的地理信息系统已成为公众关注的问题，例如地理信息系统已列入美国政府制定的“信息高速公路”计划，美国副总统戈尔提出的“数字地球”战略也包括地理信息系统。毫无疑问，地理信息系统将发展成为现代社会最基本的服务系统。 2）国内地理信息系统的发展 中国的地理信息系统研究与应用始于20世纪70年代末80年代初，以1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室为标志。 中国的地理信息系统研究与应用大体分3个阶段。 第一阶段，从1978～1980年为准备阶段，主要是舆论准备，队伍组建，开始GIS的启蒙研究。 第二阶段，从1981～1985年为起步阶段，主要对GIS进行理论探索和区域性实验研究，并制定国家GIS的规范，并进行信息采集、数据库模型设计。1985年国家资源与环境信息系统实验室成立。 第三阶段，是从1986年到现在，为GIS的全面发展阶段，地理信息系统的研究被列入我国“七五”攻关课题，并且作为一个全国性的研究领域，已逐步和国民经济建设相结合，并取得了重要进展和实际应用效益。 自20世纪90年代起，地理信息系统步入快速发展阶段。执行地理信息系统和遥感联合科技攻关计划，强调地理信息系统的实用化、集成化和工程化，力图使地理信息系统从初步发展时期的研究实验、局部应用走向实用化和生产化，为国民经济重大问题提供分析和决策依据。 2. 地理信息系统的基本概念 （1）地理信息的概念与特征 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。 地理信息除了具有信息的一般特性，还具有以下独特特性： （1）空间分布性。地理信息具有空间定位的特点，先定位后定性，并在区域上表现出分布式特点，其属性表现为多层次，因此地理数据库的分布或更新也应是分布式。 （2）数据量大。地理信息既有空间特征，又有属性特征，另外地理信息还随着时间的变化而变化，具有时间特征，因此其数据量很大。 （3）信息载体的多样性。地理信息的第一载体是地理实体的物质和能量本身，除此之外，还有描述地理实体的文字、数字、地图和影像等符号信息载体以及纸质、磁带、光盘等物理介质载体。对于地图来说，它不仅是信息的载体，也是信息的传播媒介。 （2）地理信息系统的概念与特征 地理信息系统（Geographical Information System或Geo－Information system，GIS，GIS）是一种决策支持系统，它具有信息系统的各种特点。有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它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。 地理信息系统具有以下三个方面的特征： 第一，具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性； 第二，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