大學(xué)地理信息系統(tǒng)篇之地理信息系統(tǒng)專業(yè)介紹

時間：2022-12-08 03:27:38 專業(yè)介紹我要投稿

相關(guān)推薦

　　第一章

大學(xué)地理信息系統(tǒng)篇之地理信息系統(tǒng)專業(yè)介紹

　　GIS：對地理實(shí)體和地理現(xiàn)象的特征要素進(jìn)行獲取、處理、分析、應(yīng)用等的計算機(jī)空間或時空信息系統(tǒng)。

　　地理空間實(shí)體：具有地理空間參考位置的地理實(shí)體要素，具有相對固定的空間位置和關(guān)系，具有特定的屬性（靜態(tài)、動態(tài)空間對象，離散、連續(xù)特征要素）地理現(xiàn)象：發(fā)生在地理空間中的地理事件特征要素，具有空間位置、關(guān)系和屬性隨時間變化的特性。

　　空間對象：地理空間實(shí)體和地理現(xiàn)象在空間或時空信息系統(tǒng)中的數(shù)字化表達(dá)形式，具有隨表達(dá)尺度而變化的特性。（離散、連續(xù)對象）

　　聯(lián)系：空間對象是數(shù)字化表達(dá)，地理空間實(shí)體和地理現(xiàn)象在現(xiàn)實(shí)中客觀存在。GIS的五個基本特點(diǎn)：

　　1、GIS以計算機(jī)系統(tǒng)為支撐

　　2、GIS操作對象是空間數(shù)據(jù)

　　3、GIS有對地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析、評價、可視化和模擬的綜合利用優(yōu)勢

　　4、GIS具有分布特性

　　5、GIS的成功應(yīng)用更強(qiáng)調(diào)組織體系和人的因素

　　GIS以應(yīng)用需求為驅(qū)動，以技術(shù)為引導(dǎo)。

　　為什么需要GIS：

　　1、地理數(shù)據(jù)維護(hù)管理不善，修訂更新搜索不易

　　2、制圖和統(tǒng)計方法落后，分析不易

　　3、空間數(shù)據(jù)和信息不準(zhǔn)確

　　4、缺乏空間數(shù)據(jù)恢復(fù)和共享服務(wù)

　　5、可提高人員生產(chǎn)力和決策管理水平，節(jié)省時間資金

　　6、可得到更多地理信息附加產(chǎn)品

　　信息系統(tǒng)：

　　四大要素：硬件、軟件（計算機(jī)程序）、數(shù)據(jù)、用戶

　　分類：事務(wù)處理系統(tǒng)（處理日常事務(wù)，民航訂票系統(tǒng)）、管理信息系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)（用以獲得輔助決策方案），人工智能和專家系統(tǒng)（智能推理）

　　地理信息系統(tǒng)：

　　組成：硬件、軟件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)，空間分析（重要功能，為解決各類空間問題提供分析應(yīng)用工具），人員

　　硬件：

　　包括計算機(jī)主機(jī)、存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)輸入輸出設(shè)備等

　　包括

　　單機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式（一臺計算機(jī)為核心，單用戶使用，單層：一臺計算機(jī)）、GIS企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式（C/S模式，企業(yè)或組織內(nèi)部使用，兩層：服務(wù)器、客戶機(jī)）、

　　GIS因特網(wǎng)系統(tǒng)模式（B/S模式，因特網(wǎng)多用戶使用，三層：GIS服務(wù)器、WEB服務(wù)器、客戶端瀏覽器）

　　軟件：

　　下兩層系統(tǒng)軟件與硬件相關(guān)（操作系統(tǒng)，管理、工具軟件），上三層實(shí)現(xiàn)GIS功能（GIS基本功能軟件、應(yīng)用軟件、用戶接口或通信軟件），中間為標(biāo)準(zhǔn)軟件（數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等）

　　GIS基本軟件功能由六大子系統(tǒng)組成：

　　1、空間數(shù)據(jù)輸入與格式轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)

　　2、圖形與屬

　　性編輯子系統(tǒng)：符合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一參照系，嚴(yán)格編碼和分層

　　3、數(shù)據(jù)存儲與管理子系統(tǒng)：由特定數(shù)據(jù)模式或結(jié)構(gòu)來描述，由數(shù)據(jù)庫管理，數(shù)據(jù)模型經(jīng)歷了：層次模型→網(wǎng)絡(luò)模型→關(guān)系模型→地理相關(guān)模型（Coverage）→地理關(guān)系模型（Geodatabase）→面向?qū)ο蟮哪Ｐ汀鷮ο?關(guān)系模型（地理關(guān)系模型）

　　4、空間數(shù)據(jù)處理與分析子系統(tǒng)

　　5、空間數(shù)據(jù)輸出與表示子系統(tǒng)：地圖、表格、決策方案、模擬顯示結(jié)果等形式

　　6、用戶接口：用戶和系統(tǒng)交互的工具

　　數(shù)據(jù)：空間數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)

　　地理數(shù)據(jù)：數(shù)字線劃數(shù)據(jù)，數(shù)字柵格數(shù)據(jù)，數(shù)字高程模型，數(shù)字正射影像

　　空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評定：準(zhǔn)確度，精度，不確定性，相容性，一致性，完整性，可得性，現(xiàn)勢性

　　地理空間數(shù)據(jù)庫：地理數(shù)據(jù)的直接組織結(jié)果，提供數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行管理。（基礎(chǔ)、專題數(shù)據(jù)庫）

　　空間分析：地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的重要因素，為計算和回答各種空間問題提供有效基本的工具集。

　　GIS的空間分析能回答五類問題：

　　1、位置問題：絕對（地理坐標(biāo)確定）、相對（空間關(guān)系確定）位置，某地是什么

　　2、條件問題：尋址，面積大約1000平米且位于水邊

　　3、變化趨勢問題：城市擴(kuò)張，土地沙化

　　4、模式問題：分析事件原因，某交通路口常發(fā)事故，某地犯罪率高的因果關(guān)系

　　5、模擬問題：某地會發(fā)生什么，洪水地震等

　　五類問題分為

　　科學(xué)解釋：科學(xué)解釋發(fā)生在地理空間中的現(xiàn)象、規(guī)律等

　　空間管理決策：對人類干預(yù)或科學(xué)開發(fā)利用地理進(jìn)行宏觀和微觀決策

　　人員：系統(tǒng)管理人員，數(shù)據(jù)處理及分析人員，終端用戶，GIS專業(yè)人員，組織管理人員，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)＜?/p>

　　GIS與相關(guān)學(xué)科關(guān)系：

　　1、信息科學(xué)是方法論的源泉

　　2、3S，VR，網(wǎng)絡(luò)傳輸，模式識別：產(chǎn)生和發(fā)展的動力

　　3、資源、環(huán)境、生態(tài)科學(xué)是核心

　　4、計算機(jī)科學(xué)、圖形圖像學(xué)，測繪制圖學(xué)是表達(dá)描述的工具

　　5、經(jīng)典地理學(xué)是理論基礎(chǔ)

　　6、數(shù)字地球理論是發(fā)展的推動力

　　GIS發(fā)展：

　　三大因素：

　　1、計算機(jī)技術(shù)發(fā)展

　　2、空間技術(shù)（遙感）發(fā)展

　　3、對海量空間數(shù)據(jù)處理管理利用的應(yīng)用牽引

　　階段：

　　1、1950-60GIS開拓期：注重空間數(shù)據(jù)的地學(xué)處理。加拿大GIS

　　2、1970鞏固發(fā)展期：注重空間地理信息的管理。一是資源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)成為政府的難題，二是計算機(jī)技術(shù)發(fā)展，數(shù)據(jù)處理加快，三是專業(yè)人才不斷增加3、1980大發(fā)展時期：注重空間決策支持分析。許多公家啟動大型科研項目，應(yīng)用從解決基礎(chǔ)設(shè)施的管理規(guī)劃轉(zhuǎn)向區(qū)域開發(fā)，與遙感一起開始解決全球性問題4、1990用戶時代：GIS成為許多機(jī)構(gòu)必備工作系統(tǒng)，社會對GIS的認(rèn)識提高，因特網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，大范圍共享地理信息成為趨勢，被列入國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃5、21世紀(jì)初空間信息網(wǎng)格和云計算時代

　　空間信息網(wǎng)格（SIG）：一種匯聚和共享地理分布海量空間信息資源，對其進(jìn)行一體化組織與處理，從而具有按需服務(wù)能力的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施。云計算：基于互聯(lián)網(wǎng)的超級計算模式，把儲存于個人終端的大量信息和處理器資源集中，協(xié)同工作，可擴(kuò)展信息技術(shù)能力向外部客戶作為服務(wù)來提供的一種計算。

　　云計算：一切皆服務(wù)。軟件、平臺、基礎(chǔ)設(shè)施既服務(wù)。

　　GIS和云計算：GIS大規(guī)模緩存、數(shù)據(jù)，高強(qiáng)度分析，云計算彈性存儲、計算、平行，GIS云存儲，云分析與服務(wù)，云應(yīng)用

　　GIS應(yīng)用：

　　自然科學(xué)：城市規(guī)劃、管理、排水，房產(chǎn)管理

　　社會經(jīng)濟(jì)：宗教分析、警用GIS

　　地球系統(tǒng)科學(xué)：研究地球系統(tǒng)各個圈層之間的相互關(guān)系、作用機(jī)制，地球系統(tǒng)變化規(guī)律和控制變化的機(jī)理，為預(yù)測全球變化，解決人類面臨的問題建立

　　科學(xué)基礎(chǔ)，并為地球系統(tǒng)科學(xué)管理提供依據(jù)。

　　地球系統(tǒng)：大氣、水、巖石、生物圈

　　人類面臨的四大問題：人口、資源、環(huán)境、災(zāi)害

　　地球系統(tǒng)科學(xué)的科學(xué)思維方法：

　　1、系統(tǒng)方法：將地球作為整體系統(tǒng)研究

　　2、分析與綜合法：從分析到綜合，從綜合到分析的思維方法

　　3、模型方法：建立正確的數(shù)學(xué)模型，描述過程推演、預(yù)測變化

　　地球信息科學(xué)：地球系統(tǒng)科學(xué)的組成部分，研究地球表層資源與環(huán)境、經(jīng)濟(jì)與社會的綜合信息流，或以信息流作為紐帶的物質(zhì)、能量流，包括人流、物流、資金流的科學(xué)

　　信息流程：信息獲取→存儲檢索→分析加工→最終視覺產(chǎn)品（→信息服務(wù)）地球空間信息科學(xué)：以3S為主要內(nèi)容。并以計算機(jī)和通信技術(shù)為主要技術(shù)支撐，用于采集、分析、管理、顯示、應(yīng)用與地球和空間分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的綜合集成信息和科學(xué)的學(xué)科，地球科學(xué)的前沿領(lǐng)域，地球信息科學(xué)的重要組成部分，以3S技術(shù)為代表，包括通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的信息學(xué)科。概念比地理信息科學(xué)廣，包含了很多交叉學(xué)科的內(nèi)容，融匯了很多計算機(jī)技術(shù)，更側(cè)重技術(shù)集成和應(yīng)用，更強(qiáng)調(diào)空間

　　地理信息科學(xué)：信息時代的地理學(xué)，新的技術(shù)平臺、觀察視點(diǎn)和認(rèn)識模式下的地理學(xué)的新范式，關(guān)于地理信息的本質(zhì)特征和運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)，地球信息科學(xué)的重要組成部分，理論、技術(shù)、應(yīng)用構(gòu)成地理信息科學(xué)的內(nèi)容體系，利用計算機(jī)技術(shù)對地理信息進(jìn)行處理

　　地理信息科學(xué)的提出來自：

　　1、技術(shù)與應(yīng)用的驅(qū)動

　　2、學(xué)科融合與地理綜合思潮的邏輯擴(kuò)散

　　經(jīng)典地理學(xué)（人力測繪）→計量地理學(xué)（數(shù)學(xué)語言）→地理信息科學(xué)（信息技術(shù)）

　　GIS技術(shù)基礎(chǔ)：

　　1、地理空間數(shù)據(jù)采集技術(shù)：信息獲取更新是關(guān)鍵、瓶頸，3S激光掃描數(shù)字測圖

　　2、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)/傳感網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)：基礎(chǔ)

　　傳感網(wǎng)：集成有傳感器的微小節(jié)點(diǎn)組成的無線網(wǎng)絡(luò)

　　物聯(lián)網(wǎng)：物與物相連的物聯(lián)網(wǎng)，任何物體都可通過傳感器與互聯(lián)網(wǎng)連接，可在網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)行信息交換和通信

　　物聯(lián)網(wǎng)工作步驟：對物體屬性進(jìn)行表示，靜態(tài)屬性直接存儲在電子標(biāo)簽中，動態(tài)屬性高實(shí)施探測，通過射頻識別設(shè)備完成屬性讀取，將信息轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式，將信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)教幚碇行模嬎愫筮M(jìn)行交換通信

　　射頻識別（RFID）：物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，利用射頻信號實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞，達(dá)到物體識別的目的。

　　3、現(xiàn)代通信技術(shù)

　　通信技術(shù)：傳遞信息的技術(shù)，通過傳輸系統(tǒng)和交換系統(tǒng)將大量用戶終端連接起來的數(shù)據(jù)傳遞網(wǎng)絡(luò)。包括光纖、衛(wèi)星、數(shù)字微波通信。

　　4、軟件工程技術(shù)

　　軟件工程：指導(dǎo)計算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)的工程學(xué)科，把經(jīng)過時間考驗，證明正確的管理技術(shù)和當(dāng)前最好的開發(fā)技術(shù)結(jié)合起來的工程

　　軟件開發(fā)方法：生命周期方法（瀑布模型，凍結(jié)需求）、快速原型方法（螺旋模式，迭代，加入風(fēng)險分析）、面對對象方法（面對對象分析、設(shè)計、編程）、組件對象方法（組件對象模型，基于程序開發(fā)部件集成）

　　演化模型：先給出核心需求，需求實(shí)現(xiàn)后用戶提出反饋噴泉模型：多次重復(fù)

　　5、信息安全技術(shù)：應(yīng)滿足信息（數(shù)據(jù)）的保密性、認(rèn)證、不可否認(rèn)性、完整性，信息安全技術(shù)：公鑰基礎(chǔ)設(shè)施、防火墻技術(shù)、信息偽裝技術(shù)

　　6、網(wǎng)絡(luò)空間信息傳輸技術(shù)

　　7、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）與仿真技術(shù)：VR通過系統(tǒng)生成虛擬環(huán)境，用戶通過計算機(jī)進(jìn)入虛擬的三維環(huán)境，身臨其境地與虛擬世界交互，來完成用戶需要的各種虛擬過程，VR可用于數(shù)字工程，其發(fā)展必須有大容量的數(shù)據(jù)存儲，快速地數(shù)據(jù)處理和寬帶信息通道的技術(shù)支撐

　　第二章

　　地理學(xué)：研究地表地理環(huán)境的結(jié)構(gòu)分布、發(fā)展變化的規(guī)律性以及人地關(guān)系的學(xué)科自然地理學(xué)：研究自然環(huán)境及其變化規(guī)律

　　人文地理學(xué)：研究人地關(guān)系

　　系統(tǒng)地理學(xué)：研究地理環(huán)境的整體或某一地理要素的規(guī)律性

　　區(qū)域地理學(xué)：以一區(qū)域為研究對象

　　應(yīng)用地理學(xué)：研究某一特殊問題的地理因素

　　現(xiàn)代地理學(xué)的發(fā)展階段：

　　1、地理學(xué)定量分析為特點(diǎn)

　　2、以圖形學(xué)為特點(diǎn)，注重數(shù)量的空間關(guān)系，3S融入發(fā)展到地球空間信息學(xué)

　　3、引入GIS，產(chǎn)生地理信息科學(xué)

　　提出地理信息科學(xué)的三種觀點(diǎn)：

　　1、信息社會：地理信息科學(xué)是信息社會的地理學(xué)思想