地理信息系统教程

地理信息技术专业学习教程地理信息系统的空间数据分析与建模地理信息技术专业学习教程地理信息系统的空间数据分析与建模地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种集成处理、管理、显示、分析地理空间信息的技术系统。

在现代信息化时代，GIS已经成为了地理信息技术专业中不可或缺的重要工具。

在GIS中，空间数据分析与建模是其中的核心部分，它涉及了对地理空间数据进行处理、分析、模拟和预测的方法和技术，为我们更好地理解和利用地理空间信息提供了有力的支持。

一、地理信息系统概述地理信息系统（GIS）是一种将地理空间信息与各种数据进行关联、分析和展示的系统。

它由硬件、软件、数据和方法组成，通过数字化和集成地理信息，实现地理空间分析和管理。

GIS可以用于地理空间数据的收集、储存、查询、分析和展示等多个方面。

通过GIS，我们可以更好地理解和处理地理空间问题，对城市规划、环境保护、资源管理等领域提供有效的决策支持。

二、空间数据分析方法1. 空间数据模型地理空间数据模型是地理空间信息的数学表达方式。

常用的地理空间数据模型包括点数据模型、线数据模型、面数据模型和栅格数据模型等。

不同的数据模型适用于不同的地理空间分析需求，例如点数据模型适用于对特定地理点进行分析，而栅格数据模型适用于对连续空间进行分析。

2. 空间数据查询空间数据查询是通过特定的条件和方法来检索和筛选地理空间数据。

常用的空间数据查询方法包括属性查询、空间关系查询和拓扑查询等。

通过空间数据查询，我们可以从海量的地理空间数据中提取出满足特定条件的数据，以支持后续的分析和建模工作。

3. 空间数据分析空间数据分析是对地理空间数据进行处理和推理，揭示其中的空间关系和规律。

常用的空间数据分析方法包括缓冲区分析、叠加分析、网络分析和地理加权回归等。

通过空间数据分析，我们可以深入了解地理现象的分布规律，发现隐藏在数据背后的信息。

三、地理信息系统建模地理信息系统建模是将现实世界中的地理现象和过程以数学模型的形式进行抽象和表达的过程。

地理信息系统教程第一章概论第一节GIS概念（一）地理信息1．数据2．信息3．地理信息4．地理数据5．地理信息特征（1）空间相关性（2）空间区域性（3）空间多样性（4）空间层次性（二）信息系统1．概念2．类型（三）地理信息系统1．定义基本内涵（4）2．基本特征（1）数据的空间定位特征（2）空间关系处理的复杂性（3）海量数据管理能力，来自：1）地理数据2）空间分析（四）外延第二节GIS功能（一）基本功能需求1．位置2.条件3.趋势4.模式5.模拟（二）GIS基本功能1．数据采集功能2．数据编辑处理3．数据存储、组织与管理功能4．空间查询与空间分析功能5．数据输出功能第三节GIS组成（一）硬件系统（二）软件系统（三）网络（四）空间数据1．数据类型：（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（五）人员第四节GIS类型1（一）与相关学科关系（二）与其他信息系统区别与联系1．GIS与机助制图系统的区别与联系2．GIS与数据库系统的区别与联系3．GIS与CAD的区别与联系4．GIS与遥感图像处理系统的区别与联系（三）GIS应用范畴1．测绘、地图制图2．资源管理3．灾害监测4．环境保护5．精细农业6．电子商户7．电子政务（四）地理信息系统发展历程1．地理信息系统的开拓期（20世纪五六十年代）2．地理信息系统的巩固发展期（20世纪70年代）3．地理信息系统技术大发展时期（20世纪80年代）4．地理信息系统的应用普及时代（20世纪90年代至今）第二章地理空间数学基础第一节地球空间参考（一）三类地球表面几何模型1．地球的自然表面2．相对抽象的面:大地水准面大地体3．地球椭球面：地球椭球4．数学模型（二）坐标系统1．坐标系统的分类及基本参数2．球面坐标系统建立（1）天文地理坐标系（2）大地地理坐标系（3）空间直角坐标系3．平面坐标系（1）高斯平面直角坐标系（2）地方独立平面直角坐标系（三）高程基准1．概念高程是表示地球上一点至参考基准面的距离，就一点位置而言，它和水平量值一样是不可缺少的。

gis入门知识地理信息系统基础教程四、地理空间数据这里的地理空间数据主要是指基于文件的空间数据，即不包括数据库空间数据。

GIS直接支持的空间数据类型主要包括矢量数据文件、3D模型、影像文件等。

•矢量数据文件：SHP、SDC、、CAD、GeoJSON、XML等；•3D模型：3DMAX、SKP等；•影像文件（或被称为栅格文件）：TIF、TIFF、JPEG、GIF等。

介绍最常用的SHP矢量数据类型和TIFF影像文件。

1、SHP矢量数据Esri（Arcmap的公司）的SHP（Shapefile）文件，SHP文件格式最显著特点是它由多个文件组成，有点类似CAD 文件。

至少3种文件，至多可达15种不同的文件，它必须至少由三个文件组成：.shp 要素几何、.shx 形状索引、.dbf 属性数据•.shp：图形格式，用于保存元素的几何实体；•.shx：图形索引格式，几何体位置索引，记录每一个几何体在shp 文件之中的位置，能够加快向前或向后搜索的效率；•.dbf：属性数据格式，以dBase IV的数据表格式存储每个几何形状的属性数据。

点、线、面是GIS 中的三个空间实体，且点是最基本的实体。

因为两个点可以组成一个线，多个点可以组成一个面，SHP文件可以表征点、线、面任何一种空间实体。

2、TIFF 影像文件影像文件，又被称为栅格数据文件，是由若干行或列的单元或者像素组成的，每个单元代表一个数值。

理解栅格数据最简单的方式就是将其看作图片，这也是它在软件中普遍的表现形式。

但栅格数据不一定非要以图片形式存储，它们还可以是ASCII 文本文件或者数据库中的二进制的实体。

TIFF（标记化图片文件格式，The Tagged Image ）是地理空间最常用的栅格格式，且可以为如下后缀的任何一种：.tiff，.tif和.gtif。

最近非常火的夜间灯光数据就是典型的TIFF数据，其后缀为.tif。

栅格的每一个像素都包含了信息值，一般通过聚合某个区域内的像素信息值，就可以得出某个区域内的统计特征。

gis教程
GIS教程
GIS（地理信息系统）是一种用于收集、存储、处理、分析和
展现地理数据的技术。

它通过将地理数据与图形化表示相结合，帮助用户理解空间关系并做出合适的决策。

1. 介绍GIS概念及应用领域：
- GIS的定义和发展历程
- GIS在城市规划、环境保护、自然资源管理等领域的应用
2. GIS数据的类型及获取方式：
- 矢量数据和栅格数据的区别
- 来源于遥感、GPS、地形测量等的数据获取方法
3. 空间数据的组织与管理：
- 空间数据模型及其特点
- 空间数据索引和查询技术
4. GIS空间分析：
- 空间关系和邻域分析
- 空间插值和地理加权回归等分析方法
5. GIS数据可视化：
- 符号化和图层控制
- 空间数据的三维可视化技术
6. GIS应用开发：
- GIS软件编程基础介绍
- GIS开发平台和常用的API
7. GIS与大数据：
- GIS数据与大数据的融合
- 基于GIS的大数据分析和可视化技术
8. GIS在实际项目中的应用案例分析：
- 城市交通规划与管理
- 自然灾害风险评估
- 地理空间数据分析与商业决策支持
通过学习本教程，您将了解GIS的基本概念和应用领域，掌
握GIS数据的获取和处理技术，熟悉GIS空间分析和数据可
视化方法，以及掌握GIS应用开发和大数据融合技术。

同时，通过实际案例的分析，您将能够将所学知识应用于解决实际问题。

地理信息系统高级教程第一章概述第二章空间数据库（龚健雅）§2-1 空间数据库的概述概念内容(元数据、矢量、影像、DEM、DRG属性、专题数据)发展趋势§2-2 空间几何要素及其关系点、线、面复杂对象对象关系及表达方式§2-3 空间数据管理模式与方法元数据库管理目录管理逻辑无缝管理物理无缝管理§2-4 矢量数据库管理系统文件管理系统对象关系数据库管理系统§2-5 栅格数据管理与方法基于文件系统的栅格数据管理方法基于RDBMS的栅格数据管理方法§2-6 空间数据库的集成技术矢量、影像、DEM、属性数据的集成多尺度空间数据库管理全球无缝空间库管理技术第三章组件GIS（王艳东）§3-1 组件地理信息系统概述§3-2 组件地理信息系统概念与特点概念：内容（组件、接口、COM/DCOM/COM+、CORBA、JavaBeans/EJB）发展趋势特点：二次开发能力强、开发性、与语言无关性、成本低、分布式、多数据源集成、可视化界面设计§3-3 组件地理信息系统框架结构矢量部分（空间参考、几何对象模型、数据操纵层、框架层、表现层、编辑层、空间分析、地图制图、控件、空间数据转换）、DEM数据库部分、影像数据库部分§3-4 主要组件地理信息系统软件ArcGIS、Geostar企业版4.0、MapX、SuperMap2000第四章Web GIS（朱欣焰）§4-1 互联网地理信息系统发展概述§4-2 互联网地理信息系统概念与特点概念特征基本要求优点§4-3 互联网地理信息系统基础技术分布式系统的体系构件技术空间信息网格技术数据压缩技术空间数据仓库技术数据发布技术Agent技术§4-4 互联网地理信息系统实现模型与构建技术互联网地理信息系统应用模型互联网地理信息系统基本构架客户端实现技术服务断实现技术§4-5 研究热点主要互联网地理信息系统平台介绍第五章3-D GIS地理信息的三维表示与虚拟现实技术（朱庆）§5-1 概述地理信息的普遍服务如数字城市、虚拟地理环境等对三维表示提出了紧迫的要求，而对地观测技术和计算机技术特别是高分辨率遥感技术和计算机图形图象处理技术的进步为此提供了多种实现途径。

地理信息技术专业学习教程地理信息系统的基础知识与应用地理信息技术专业学习教程地理信息系统的基础知识与应用地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用于收集、存储、管理、分析和展示地理数据的技术和工具。

在现代社会中，GIS已经成为处理空间和地理信息的重要工具。

对于地理信息技术专业的学生来说，掌握地理信息系统的基础知识和应用是非常重要的。

本篇文章将介绍地理信息系统的基础知识和应用，并为学生提供学习地理信息技术的指导。

一、地理信息系统的基础知识1. GIS的定义和组成地理信息系统是指通过计算机和相关软硬件技术来收集、存储、管理、分析和展示地理数据的系统。

它由硬件、软件、数据和人员组成。

硬件包括计算机、显示器和输入设备；软件包括GIS软件和相关的应用软件；数据包括地理数据、属性数据和拓扑数据；人员包括GIS技术人员和终端用户。

2. 地理数据的类型地理数据主要分为空间数据和属性数据两种类型。

空间数据描述地理现象的位置、形状和拓扑关系，常见的空间数据有点数据、线数据和面数据。

属性数据描述地理现象的属性特征，如人口统计数据、地质属性等。

3. 坐标系统和投影坐标系统用来描述地理要素的位置，常见的坐标系统有经纬度坐标系统和投影坐标系统。

经纬度坐标系统以地球的纬度和经度作为坐标来表示地理要素的位置，投影坐标系统将地球的表面展开为平面，使得地理要素能够用二维坐标来表示。

4. 空间数据的数据模型空间数据模型用来描述地理要素在地理空间上的位置关系和属性信息。

常见的空间数据模型有矢量数据模型和栅格数据模型。

矢量数据模型将地理要素表示为点、线、面等几何要素，栅格数据模型将地理要素表示为由像元组成的栅格网格。

二、地理信息系统的应用1. 地图制图与可视化地理信息系统可以将收集到的地理数据进行轻松的制图和可视化。

通过GIS软件，可以制作各种类型的地图，如道路交通图、土地利用图等。

制作地图不仅可以直观地展示地理现象，还可以帮助人们更好地理解和分析地理问题。

第一章1、什么是GIS？它具有什么特点？答：地理信息系统（GIS , Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统特点有：○1具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；○2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。

○3具有公共的地理定位基础，所有的地理要素，要按经纬度或者特有的坐标系统进行严格的空间定位。

○4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。

○5地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软硬件系统；而其内涵确是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。

信息的流动及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的交换来仿真2、GIS与其它信息系统有什么区别答：第一，GIS有别于DBMS（数据库管理系统），GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。

第二，GIS有别于MIS（管理信息系统），GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备要复杂、系统功能要强；MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。

管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。

第三，GIS有别于地图数据库，地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来，不注重分析和查询，不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息，它只是GIS的一个数据源。

地理信息系统教程第一章绪论1．信息系统：能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统。

具有采集、管理、分析和表达数据的能力。

2．地理信息系统：GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题3．GIS与IS之间的区别：GIS是空间数据和属性数据的联合体。

4．GIS系统五个基本组成部分：⑴硬件系统，各种设备-物质基础；⑵软件系统，支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统；⑶数据，系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础；⑷应用人员，GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户；⑸应用模型，解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术产生社会经济效益的关键所在5．地理信息系统基本功能：⑴数据采集与编辑；⑵数据存储与管理；⑶数据处理和变换；⑷空间分析和统计；⑸产品制作与显示；⑹二次开发和编程6．地理信息系统应用功能：资源管理；区域规划；国土监测；辅助决策第二章地理信息系统的空间数据结构和数据库1．地理实体：指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具有概括性，复杂性，相对性的概念。

2．地理实体的特征：⑴属性特征——用以描述事物或现象的特性；⑵空间特征——用以描述事物或现象的地理位置以及空间相互关系；⑶时间特征——用以描述事物或现象随时间的变化3．地理实体数据的类型：⑴属性数据——描述空间对象的属性特征的数据；⑵几何数据——描述空间对象的空间特征的数据；⑶关系数据——描述空间对象之间的空间关系的数据4．点：有特定位置；线：具有相同属性的点的轨迹，由一系列的有序坐标表示；面：对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。

由封闭曲线加内点来表示；体：用于描述三维空间中的现象与物体，它具有长度、宽度及高度等属性5．空间数据结构：是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，也就是指空间数据以什么形式在计算机中存储和处理。