02 第2章 地理信息系统的构成.pptx

第1页：第二章 地理信息系统的构成

• 第二章地理信息系统的构成

第2页：本章内容导览

• 地理信息系统的构成
• 地理信息系统硬件配置
• 计算机及网络设备
• 存储设备
• 输入/输出设备

第3页：地理信息系统的基本构成系统

1.地理信息系统的基本构成系统软件系统硬件空间数据用户一个实用的GIS，要支持对空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能，其基本构成--般包括以下5个主要部分:系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。

第4页：硬件包括

硬件包括：计算机、网络设备、存储设备、GIS数据输入输出设备；硬件寿命较短，计算机主机的寿命只有3-5年 软件包括：系统软件、GIS专用软件，软件寿命约为5-15年（版本更新） 应用模型：随GIS专业领域不同而不同，例如土地利用适宜性模型、公园选址模型、洪水预测模型、人口扩散模型、森林增长模型、水土流失模型

第5页：数据包括

• 数据包括：
  • 数据类型：图形（几何）数据和属性数据；
  • 空间数据组织：矢量结构、栅格结构
  • 数据寿命，短的1-2年（城镇地区），长的大5-7
  • 年（边远山区）栅格结构矢量结构

第6页：应用人员构成

• 管理咨询信息管理数据整理
  • 管理人员包括：
  • 系统管理、系统设计、系统开发、系统维护和用户

第7页：输入设备专用设备常规设备备

输入设备专用设备常规设备备GPS全数字摄影测量工作站解析和数字摄影测量仪器遥感与遥感图象处理系统全站仪扫描仪数字化仪键盘、鼠标标处理设备工作站服务器硬盘阵列存储设备活动硬盘光盘机磁带机输出设备绘图仪终端打印机2.GIS的硬件配置

第8页：单机模式硬件配置

1）硬件配置模式1——单机模式GIS硬件配置取决于经费条件、应用目的、规模以及地域分布，可以配置成单机模式、局域网模式、广域网模式

• 特点
  • 由基本外设、处理设备和输出设备构成
  • 适用于小型GIS建设
  • 数据传输与资源共享不方便

第9页：GIS硬件配置：特点

• 特点：
  • 数据量大，需要传输
  • 两大部门或单位内部GIS建设
  • 专线连接
  • 资源共享较方便输出输出用户组1输入输入…………GIS中央数据库与网管Intranet用户组n
• 2）硬件配置模式2——局域网模式

第10页：国家1:5万数据库软硬件环境

NTServerNTServerCatalyst6509Catalyst4006Catalyst4003SunE550 服务器STK9176磁盘阵列STKDL70 自动磁带库Sun1000E服务器Switch4161100M100M100M100M100M1000M光纤100M1000M光纤1000M光纤1000M光纤1000M光纤1000M光纤1000M光纤SCSI终端终端SDSDESCDLTPROLIANT8000SDProCurve8000HPJ4110A国家1:5000 数据库系统软硬件环境

第11页：GIS硬件配置：特点

• 特点
  • 用户分布地域广泛，不适合专线连接
  • 公共通讯连接
  • 资源共享方便
  • 局部范围为局域网，通过若干通道与广域网连接输入输入GIS中央数据库（服务器）图象处理系统局域网用户组输出输出多媒体系统用户用户主干网Internet
• 3）硬件配置模式3——广域网模式

第12页：计算机及网络设备

• 3.计算机及网络设备

计算机的核心部件包括：中央处理器（CPU）和主存储器（RAM)

计算机的主要性能指标：速度、字长和内存容量，网络配置和传输速度（当计算机与网络连接时）产品类别：台式机生产厂商：lenovo（联想）CPU类型：AMDAthlon64标称频率：2000MHz内存大小：512MB硬盘容量：160GB光驱类型：康宝

第13页：中央处理器

中央处理器（CentralProcessingUnit,CPU） 作用：执行程序、控制所有硬件操作 衡量标准：CPU字长，8、16、32（微机）、64位（工作站） 一台计算机可以安装多个

• 内存O被CPU直接快速访问的存储区域
  • 大小由KB ((千字节)➔MB➔GB
  • 内存和字长决定计算机的效率（处理速度）
  • 衡量处理速度的方式有多种，较为流行的有
  • MIPS ((每秒兆指令，常用图形工作站从10—200MIPS)
  • 时钟频率 ((每秒交换内存中某一单元次数，奔腾100—500MHz)

第14页：计算机及网络设备

• 网络
  • 局域网（LAN—LocalAreaNetwork）
  • 小区域内的甲酸机互连网，如：局机关、校园、工厂
  • 特点：通讯距离短、专用线、较高的数据传输率和较低的误码率

第15页：计算机及网络设备：组成

• 组成：

  网络服务器

  管理网络系统中的共享设备，有客户/服务器模式、对等模式

  网络工作站

  分有盘、无盘工作站，可选用微机和工作站

  网络适配器

  网卡（网络资源的共享和相互通讯）

  网络传输介质

  同轴电缆（建筑物内）、光缆（建筑物内之间）

  网络附属设备

  随传输介质而定，BNC插头、T型插头、终端匹配器

  网络软件

  网络协议软件、通信软件、网络管理软件、网络操作系统

第16页：广域网

• 广域网（WAN—WideAreaNetwork）
  • 属远程网
  • 特点：
  • 计算机分布不受区域限制，城市-->全省-->全国-->世界
  • 采用公共通讯设备：电话通道、卫星通道
  • 传输效率低

第17页：网络互连技术

• 网络互连技术
  • 网络互连形式
  • 同构型局域网互连、局域网与广域网互连、两个局域网通过广局域网互连
  • 网络互连协议
  • 为计算机之间的互连通讯而指定的通讯协议或标准
  • IS
  • 指定了开放系统互连标准（ISO)、因特网中使用的传输控制协议（TCP/IP）成了网络通讯的实际使用标准
  • 网络互连设备
  • 中继器、网桥、路由器、网关

第18页：存储设备种类

• 存储设备种类
  • 磁带:PC-150
  • 机直接使用，数据不常使用、读取速度慢
  • 磁盘:5寸（1.2 MB）、3.5 寸（1.4 MB）
  • 可读光盘、可察写光盘：容量达1GB,可把几百个光盘插入一个光盘柜中形成一个容量达几百或上千GB的逻辑盘
  • 硬盘：有20GB、40GB、80GB等，可组成硬盘阵列OUSB：16MB->128MB、256MB->1GBOGIS中一幅中等密度的线划地形图需要2MB的存储空间，而一幅1024
  • 1024的遥感图象一个波段需要1MB空间，因此,GIS需要高密度的存储设备。4.存储设备

第19页：输入/输出设备

• 5.输入/输出设备
• 输入设备
  • 计算机通用输入设备：键盘、光笔、鼠标OGIS专用输入设备：数字化仪、扫描仪、解析测图仪、数字摄影测量工作站、野外数据采集设备（GPS接收机、全站仪）、卫星遥感设备与图象处理系统、激光雷达系统等

第20页：数字化仪

• 数字化仪
  • 数字化仪是一种图形输入设备，是由电磁感应板、游标和相应的电子电路组成，当使用者在电磁感应板上移动游标到指定位置，并将十字叉丝的交点对准数字化的点位时，按动的按钮，数字化仪则将此时对应的命令符号和该点的位置坐标值排列成有序的一组信息，然后通过接口 ((多用串行接口)传送到主计算机

第21页：数字化仪的主要性能

• 数字化仪的主要性能：150-1920
  • 波特率电磁感应原理工作原理10-20
  • 数据传输速率1450
  • 1150
  • 20mm尺寸31种工业标准格式和1种特定格式数据输出格式914×1219mm工作面积16键鼠标式定位器定标器±0.127 mm精度RS-232C接口类型254
  • 分辨率

第22页：手扶跟踪数字化仪示意图

通向计算机接口叉丝游标按扭电磁感应板手扶跟踪数字化仪示意图Calcomp系列数字化仪

第23页：扫描仪

• 扫描仪
  • 扫描仪是图形与影象输入的一种重要工具，将模拟形式的图形或图象转换成栅格形式的数字影象或矢量形式的坐标值
  • 扫描仪的分类
  • 辐射分辨率：二值扫描仪、灰度扫描仪、彩色扫描仪
  • 扫描仪结构：滚筒、平板、CCD摄象扫描仪
  • 扫描方式：栅格扫描仪、矢量扫描仪

第24页：大幅面扫描仪性能指标

15秒扫描速度大幅面直列扫描仪类型透明/不透明介质介质类型二组CCD扫描元件1016进纸宽度800dpi光学分辨率SCSIII接口类型8色彩位数TIP，BMP，PCX，RLC，IMG，HPG，DXF及DXB输出方式914扫描幅面mm交互方式调整参数自动消蓝消蓝功能稳定的荧光光源 扫描仪性能指标

第25页：HP与CONTEX扫描仪

HPScanjet3770c数字平板扫描仪CONTEX830 扫描仪

第26页：数字摄影测量工作站

• 数字摄影测量工作站JX-4C数字摄影测量工作站

第27页：全站型电子速测仪

• 全站型电子速测仪

第28页：GPS接收机

• GPS接收机

第29页：输出设备

• 输出设备
  • 计算机通用输出设备：图形终端、打印机、绘图仪
  • 图形显示终端：用于图形的交互式输入、编辑、分析、处理、和输出
  • 绘图仪种类：
  • 矢量绘图仪：分平台式、滚筒式，主要取决于马达的进度（<0.054 mm）、容易跑线、绘图速度慢
  • 栅格式绘图仪：打印机是最简单的绘图仪，图形质量粗糙、精度低、但速度快，分辨率可调（600-120
  • 甚至更高）

第30页：绘图仪与打印机规格

规格．分辨率1200dpi．打印机内存标配64MB；．256MB，2GB硬盘驱动器．最佳/照片打印时间：45秒（线条图）．快速/经济打印时间20 平方英尺/小时 ((彩色图像)．介质尺寸单页：宽度：8.3 英寸到36英寸；．卷筒：宽度：24英寸，36英寸，长度：最大30 英尺．最小线条宽度：0.08 mm．彩色：彩色．外设家族HPdesignjet．号1050cplus大幅面打印机．准确度规定页面长度的+/-0.2%．……HPdesignjet1050c绘图仪

第31页：GIS软件层次

1）GIS软件层次6.地理信息系统软件构成操作系统（系统调用、设备运行、网络等）标准软件（图形、数据库等）系统库（编程语言、数学库等）GIS基本功能软件GIS应用软件用户界面GIS软件基础软件系统软件GIS

第32页：计算机系统软件与基础软件

• 2）计算机系统软件与基础软件
  • 为用户开发和使用的计算机提供的程序系统，它包括：
  • 操作系统、汇编程序、编译程序、数据库系统程序、图形库、可编程序软件（C++，VB等）
  • 系统软件和基础软件是系统开发的一切软件基础，是GIS日常工作所必须的

第33页：GIS基础软件五大子系统

3）GIS基础软件的五大子系统空间数据输入与转换空间数据库管理系统图形与属性数据编辑制图与输出空间查询与分析GIS

第34页：地理信息系统软件构成：0

• 0(1)数据输入与编辑软件
  • 包括将现有的地图、外业观测数据、传感器获得的数据转换成计算机兼容的数字形式的各种处理转换软件，以及能对输入的图形和属性数据进行编辑的编辑软件 ((设置符号、线型、颜色、建立拓扑关系、图幅接边等)0(2)地理数据的存贮与管理软件（空间数据库管理系统）
  • 采用数据库技术管理地理数据（包括空间定位数据、属性数据），如目前流行扩展关系数据库系统 ((Oracle)
  • 主要包括：空间数据库的定义、数据访问和提取、从空间位置检索空间物体及其属性、从属性条件检索空间物体及其位置；开窗和接边操作、数据更新和维护等

第35页：地理信息系统软件构成：0

• 0(3)空间数据查询、处理与分析软件
  • 提供数据库查询语言（SQL）,支持空间查询的地理扩展查询语言（缓冲区查询、穿越查询）
  • 空间数据处理包括：
  • 数据变换（投影变换、比例尺缩放、误差改正和处理等）；数据重构（数据拼接、数据截取、数据压缩、数据转换等）；；数据抽取（从全集合到子集的条件提取，包括类型选择、窗口提取、布尔提取和空间内插等）
  • 空间分析包括：
  • 拓扑叠合；缓冲区建立；数字地形分析（包括坡度、坡向、地表粗糙度、日照强度、库容量、表面积、通视分析等）；空间集合分析（按照两个逻辑子集给定的条件进行布尔逻辑运算）

第36页：地理信息系统软件构成：0

• 0(4)地图制图与输出软件
  • 是对GIS内的原始数据或经系统分析和处理所得到的新数据（表格）或制图结果（地图）传输给用户
  • 内容包括：
  • 属性表设计、符号配置、地图注记、图幅整饰、专题图制作、图例与图幅布局等
  • 输出设备硬件驱动程序0(5)用户接口程序
  • 用于接收用户的指令、程序或数据，是用户和系统进行交互的工具
  • 主要包括：用户界面、程序接口与数据接口（二次开发控件，如ArcObject，MapX等）

第37页：应用分析软件

• 4）应用分析软件
  • 系统开发人员或用户根据某地理专题或区域分析模型编制的用于某种目的的应用程序，是系统功能的延伸和扩充
  • 用户进行系统开发的大部分工作是开应用分析程序，而应用分析程序的水平在很大程度上决定系统的实用性优劣和成败

第38页：常见GIS软件

• 5）常见GIS软件
  • GIS软件类型
  • 专业GIS（ProfessionalGIS）
  • 桌面GIS（DesktopGIS）
  • 手持GIS（Hand-HeldGIS）
  • 组件GIS（ComponentGIS）
  • GISViewer
  • 网络GIS（InternetGIS）
  • 其它（基于CAD的GIS）

第39页：国外GIS软件产品

国外GIS软件产品SmallworldMapInfoIntergraphESRIAutodeskSmallworldInternetAppServerMapXtremeMapXSiteGeoMediaWebMapArcIMSMapGuidInternetProViewerGeoMediaViewerArcExplorerAutoCADLTViewerSmallworldMapXMapJGeoMediaMapObjectsComponentScoutMapXtendArcPadOnsITEHand-heldSpatialIntelligenceMapInfoProGeoMediaArcViewDesktopSmallworldGISMapInfoProGeoMediaProArcInfoAutocadProfessionalSmallworldGISSpatialWareArcSDEDBserver

第40页：国内软件产品公司名称产品名称

国内软件产品公司名称产品名称武汉大学吉奥公司Geostar中科院超图公司SuperMap中国地大中地公司MapGIS北大遥感所CityStar…………

第41页：地理信息系统功能

• 7.地理信息系统功能
  • GIS软件由于应用领域的不同而在功能上存在较大的差异，有的侧重制图、有的侧重网络分析、有的侧重叠置分析、有的侧重数字高程模型、有的侧重遥感影象处理，等等。
  • 各种GIS软件所具有的基本功能与GIS基础软件系统相对应

第42页：地理信息系统功能：位置

• 位置（Locations）
  • 条件（Conditions）
  • 趋势（Trends）
  • 模式（Patterns）
  • 模型（Models）

1）GIS提供服务方式举例模式：十分钟内甲乙双方的服务区域模型：区域规划模型比较趋势：流行病病人人口趋势位条置件：：查一找定澳距大离利内亚可在以世提界供地服图务上的的客位户置

第43页：GIS功能

• 2）GIS功能
  • 空间数据获取
  • 数据编辑与处理
  • 数据组织与管理功能
  • 空间检索与分析功能
  • 数据输出与可视化功能
  • 用户界面
  • 二次开发功能

第44页：GIS功能实现过程

3）GIS功能实现过程文件图表数据获取原始数据存储检索空间查询空间分析数据编辑投影变换数据输出制图、表格交互展示结构化数据空间数据库

第45页：空间数据获取

• 4）空间数据获取

第46页：数据编辑与处理

• 5）数据编辑与处理数据获取数据入库

  目的

  保证数据在入库时在内容上的完整性，逻辑上的一致性

  方法

  数据编辑与处理、错误修正；

  数据格式转化

  矢量、栅个格转化，不同数据格式转化；

  数据比例转化

  平移、旋转、比例、纠正

  投影变换

  投影方式

  数据概化

  平滑、特征集结

  数据重构

  几何形态变换（拼接、截取、压缩、结构）

  地理编码

  拓扑结构

第47页：空间数据组织与管理功能

• 6）空间数据组织与管理功能
  • 数据的集成过程
  • 几何数据与属性数据组织
  • 数据结构
  • 矢量结构、栅格/矢量结构
  • 决定着GIS的数据分析能力、效率和精度
  • 数据管理
  • 层次模型、网络模型、关系模型、混合管理模式

第48页：空间检索与分析功能

7）空间检索与分析功能空间检索空间分析空间分析地形分析网络分析缓冲区分析几何量测地图分析叠置分析统计分析决策分析地形分析网络分析缓冲区分析几何量测地图分析叠置分析统计分析决策分析位置查询属性查询拓扑查询空间查询

第49页：数据输出与可视化功能

• 8)数据输出与可视化功能
  • 数据交换
  • 统计表格
  • 制图：专题地图、影象地图、统计地图、地形图
  • 三维可视化

第50页：Google Maps网络地图

• http://maps.google.com/

第51页：卫星影像与倾斜视图

Satelliteimageswith45-degree-angleviewsofbuildingsandneighborhoods...http://virtualearth.msn.com/

第52页：多尺度数据表达

• Multiscalerepresentation

第53页：地形图

• 地形图

第54页：三维数码小区

• 三维数码小区

第55页：用户界面

• 9）用户界面

第56页：二次开发功能

• 10）二次开发功能
  • GIS的空间分析技术与手段是有限的，而实际应用模型是无可枚举的，任何GIS都应提供二次开发工具
  • 定制菜单、程序与可视化界面等
  • GIS二次开发环境：
  • 专用工具：如Arc/Info的AML语言；
  • 通用语言：如VC++、VB、Delphi等
  • 组件开发：如MapInfo的MapX、ArcGIS的ArcObject；

第57页：本章重点与作业

• 本章重点与作业
• 重点
  • 掌握GIS的基本组成、GIS软件模块、GIS基本功能
  • 了解GIS各种硬件设备与组网情况
• 作业
  • 1、阐述GIS组成，并说明GIS组网方案的几种形式。
  • 2、简述GIS的基本功能。