第一讲GIS产生发展 王琛皓电子信箱：wangchenhaomapgis.net 武汉中地数码集团PPT仅提供学习参考，所有内容禁止在其它场合相互拷贝和使用。主要网站http:/www.mapgis.com.cn/http:/www.mapgis.com.cn/中地信息工程有限公司中地信息工程有限公司 http:/www.geostar.com.cn/http:/www.geostar.com.cn/吉奥信息工程有限公司吉奥信息工程有限公司 http:/www.gischina.com/ http:/www.gischina.com/ 地理信息论坛地理信息论坛http:/www.supermap.nethttp:/www.supermap.net / /北京超图北京超图http:/www.lizheng.com.cnhttp:/www.lizheng.com.cn理正地质地理信息系统理正地质地理信息系统 http:/www.ncg.ac.cnhttp:/www.ncg.ac.cn/ / 国家遥感工程技术中心国家遥感工程技术中心http:/gisworld.on.net.cn/http:/gisworld.on.net.cn/地理信息系统世界地理信息系统世界 http:/www.lreis.ac.cn/http:/www.lreis.ac.cn/中科院源环信息系统重点实验室中科院源环信息系统重点实验室http:/www.digitalearth.net.cnhttp:/www.digitalearth.net.cn/ /数字地球数字地球http:/triton.cms.udel.eduhttp:/triton.cms.udel.edu/ gis/ gis相关软件相关软件 http:/www.cagis.org.cn/http:/www.cagis.org.cn/中国中国GISGIS协会协会 http:/nfgis.nsdi.gov.cn/http:/nfgis.nsdi.gov.cn/国家基础地理信息中心国家基础地理信息中心http:/www.autodesk.com/mapguidehttp:/www.autodesk.com/mapguidehttp:/www.esri.comhttp:/www.esri.comhttp:/www.mapinfo.comhttp:/www.mapinfo.com/ / http:/www.ermapper.com.cnhttp:/www.ermapper.com.cn/ / http:/www.erdas.comhttp:/www.erdas.com/ / http:/www.intergraph.comhttp:/www.intergraph.com http:/www.gisky.com/http:/www.gisky.com/http:/www.gisempire.com/http:/www.gisempire.com/http:/www.digitalearth.net.cn/http:/www.digitalearth.net.cn/http:/www.digitalearth.gov/http:/www.digitalearth.gov/http:/www.othermap.com/http:/www.othermap.com/http:/www.honox.com/http:/www.honox.com/http:/www.index-site.com/gis.htmlhttp:/www.index-site.com/gis.html 第一章 GIS的产生和发展1.1 GIS概述1.2 GIS的历史1.3 主流GIS软件1.什么是地理信息系统1.1 GIS概述Geographic Information SystemGSIGeographyrelatestoallthefeaturesandprocessesthatoccuronthesurfaceoftheearth.InformationistheheartofGIS,wherevastamountsofdataarestoredandanalyzed.Systemiswhatconnectseverything-thecomputer,thedataandahumanoperator-allworkingtogethertoaskquestions,discoveranswersanddisplaytheminwaysthatpromoteunderstandingofwhatitmeanstoliveonearth. .any system of spatially referenced any system of spatially referenced information or data. Spatially referenced information or data. Spatially referenced information or data have a unifying information or data have a unifying characteristic - association with a characteristic - association with a specific place on the Earths surface. A specific place on the Earths surface. A GIS is designed to gather, process, and GIS is designed to gather, process, and provide a wide variety of geographically provide a wide variety of geographically referenced information that may be referenced information that may be relevant for research, management relevant for research, management decisions, or administrative processesdecisions, or administrative processes” NRC NRC 美全国咨询中心美全国咨询中心19831983GIS是一种获取、存储、检索、操作、分析和显示地球空间数据的计算机系统。 -英国教育部 GIS是为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统。 -美国国家地理信息与分析中心“An organised collection of An organised collection of computer hardware, software, computer hardware, software, geographic data, and personnel geographic data, and personnel designed to efficiently designed to efficiently capture, store, update, capture, store, update, manipulate, analyse and display manipulate, analyse and display all forms of geographically all forms of geographically referenced data.referenced data.” ESRI 1990 ESRI 1990 GIS GIS是由计算机硬件、软件和不同方法组成是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据采集、的系统，该系统设计用来支持空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。杂的规划和管理问题。 美国联邦数字地图协调委员会（美国联邦数字地图协调委员会（FICCDCFICCDC）由计算机系统、地理数据和用户组成的，通过由计算机系统、地理数据和用户组成的，通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析，对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为土地利用、生成并输出各种地理信息，从而为土地利用、资源管理、环境监测、交通运输、经济建设、资源管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策服务。为工程设计和规划、管理决策服务。 -陈述彭等（1999，地理信息系统导论） 地理信息系统（地理信息系统（GISGIS）是在计算机软硬件支）是在计算机软硬件支持下，以采集、存贮、管理、检索、分析和描述持下，以采集、存贮、管理、检索、分析和描述空间物体的地理分布数据及与之相关的属性，并空间物体的地理分布数据及与之相关的属性，并回答用户问题等为主要任务的技术系统。回答用户问题等为主要任务的技术系统。 吴信才吴信才GISGIS原理与方法原理与方法利用计算机来对空间数据进行管理、应用的软件系统2.GIS能干什么Where_？What_？Why_？How_？ 资源管理资源管理 城乡规划城乡规划 灾害监测灾害监测 土地调查土地调查 环境保护环境保护 城市管网城市管网 作战指挥作战指挥 公安警用公安警用 导航系统导航系统 地籍管理地籍管理 市政工程市政工程 水利电力水利电力 林业管理林业管理 交通运输交通运输 医疗保健医疗保健 邮电通讯邮电通讯 突发事件突发事件 市场营销市场营销 金融保险金融保险 石油化工石油化工 企业决策企业决策 旅游服务旅游服务 科研教育科研教育 气象服务气象服务 海洋信息海洋信息 物流配送物流配送 精准农业精准农业 计划生育计划生育 城市地价城市地价 移民管理移民管理GIS可以做什么可以做什么制作电子地图制作电子地图GIS可以做什么可以做什么地图整饰地图整饰GIS可以做什么可以做什么管理海量数据管理海量数据GIS可以做什么可以做什么浏览浏览查询查询GIS可以做什么？可以做什么？专业性分析专业性分析环境保护Management of long-term monitoring data Data sharing for planners and engineers Modelling & hazard prediction Fast assessment of risks and management of hazardsGIS可以做什么？可以做什么？路径分析路径分析GIS可以做什么可以做什么断面分析断面分析GIS可以做什么可以做什么交通运输交通运输GIS可以做什么可以做什么车辆导航车辆导航精准农业GIS可以做什么可以做什么三维地形显示三维地形显示GISGIS方法和多时相的遥方法和多时相的遥感数据，可以有效地感数据，可以有效地用于森林火灾的预测用于森林火灾的预测预报、洪水灾情监测预报、洪水灾情监测和淹没损失估算，确和淹没损失估算，确定泄洪区内人员撤退、定泄洪区内人员撤退、财产转移和救灾物资财产转移和救灾物资供应的最佳路线，为供应的最佳路线，为救灾抢险和防洪决策救灾抢险和防洪决策提供及时准确的信息。提供及时准确的信息。GIS可以做什么可以做什么灾害监测灾害监测GIS可以做什么可以做什么作战指挥作战指挥 GISGIS利用地理数据库，利用地理数据库，通过一系列决策模型的通过一系列决策模型的构建和比较分析，可为构建和比较分析，可为国家宏观决策提供依据。国家宏观决策提供依据。例如我国在三峡地区的例如我国在三峡地区的研究中通过利用研究中通过利用GISGIS和和机助制图的方法，建立机助制图的方法，建立环境监测系统，为三峡环境监测系统，为三峡工程的宏观决策提供了工程的宏观决策提供了建库前后环境变化的数建库前后环境变化的数量，速度和演变趋势等量，速度和演变趋势等可靠数据。可靠数据。GIS可以做什么可以做什么宏观决策宏观决策Geocoding（地址编码）Stirling Gardens Barrack St Perth 6000 *517 Hay Street Perth, WA 6000 Australia Event notification（突发事件通报）“48 Fraser Ave, West Perth 6005” Address to locationHealth and GIS（健康GIS）nView parts of the body prone to injury or disease and map associated distribution of patientsnLinks a body database to a map databaseCrime & GIS（犯罪GIS）Identify crime hot spots, targets, suspects, criminal movement, etc.Can relate crime to physical, socio and environmental factorsCrime Risk AnalysisCrime Risk Analysis1.2 GIS的历史1.2.1为什么会产生GIS?1.2.2GIS是怎样产生的？1.2.3GIS是如何发展的？应用驱动与地理因素相关的事物多80的信息与空间位置相关技术驱动计算机技术的发展数据获取技术的发展1.2.1 为什么会产生GIS？人口过剩环境污染森林破坏自然灾害流行疾病找工作寻找最合适某种作物生长的土壤查找最佳行车路线计算机技术的发展1647年，Blaise Pascal， 发明了计算机器1890年，Hermann Hollerith，设计了列表设备处理美国人口普查数据（打孔卡片）1953年，IBM，发布了650型号的计算机（电子管计算机，第I代）20世纪50年代晚期到60年代早期，晶体管计算机（第II代）1963年，CGIS开始研究20世纪60年代到70年代早期，单片机（第III代）1974年，个人电脑（第IV代）1.2.2 GIS是怎样产生的？GISGIS起源于人口普查，土地调查和自动制图起源于人口普查，土地调查和自动制图19601960年，提出把地图变成数字形式的地图年，提出把地图变成数字形式的地图19631963年，提出年，提出GISGIS这一术语这一术语19631963年，建成世界上第一个年，建成世界上第一个GISGISCGISCGIS（CANADA CANADA GISGIS）R.F.Tomlinson (1933- )1.2.3 GIS是如何发展的？国际1960s开始国内1970s开始1.1.地理信息系统的发展的四个阶段地理信息系统的发展的四个阶段：（）起始发展阶段（）起始发展阶段(60(60年代年代) )19631963年年由由加加拿拿大大测测量量学学家家R.F.TomlinsonR.F.Tomlinson提提出出并并建建立立的的世世界界上上第第一一个个地地理理信信息息系系统统是是称称为为加拿大地理信息系统加拿大地理信息系统(CGIS)(CGIS)。19631963年年美美国国哈哈佛佛大大学学城城市市建建筑筑和和规规划划师师Howard Howard T.FisherT.Fisher设设计计和和建建立立了了SYMAPSYMAP系系统统软软件。件。19661966年年美美国国成成立立了了城城市市和和区区域域信信息息系系统统协协会会(URISA)(URISA)，19681968年年国国际际地地理理联联合合会会(IGU)(IGU)设设立立了地理数据收集委员会了地理数据收集委员会(CGDSP)(CGDSP)。19691969年年，又又建建立立起起州州信信息息系系统统 国国协协会会(NASIS)(NASIS)。（）发展巩固阶段（）发展巩固阶段(70(70年代年代) ) 7070年年代代，GISGIS朝朝实实用用方方向向发发展展。各各国国对对GISGIS的的研研究究均均投投入入了了大大量量人人力力、物物力力、财财力力。不不同同规规模模、不不同同专专题题的的信信息息系系统统得得到到很很大大发发展展。从从19701970年年到到19761976年年美美国国地地质质调调查查局局发发展展了了5050多多个个地地理理信信息息系系统统。GISGIS受受到到政政府府、商商业业和和学学校校的的普普遍重视。遍重视。（）推广应用阶段（）推广应用阶段(80(80年代年代) ) 8080年年代代，GISGIS在在全全世世界界范范围围内内全全面面推推广广应应用用，应应用用领领域域不不断断扩扩大大，开开始始用用于于全全球球性性的的问问题题。开开展展GISGIS工工作作的的国国家家更更为为广广泛泛，国国际际合合作作日日益益加加强强。GISGIS软软件件开开发发具具有有突突破破性性的的进进展展，仅仅19891989年年市市场场上上有有报报价价的的软软件件达达7070多多个个。代代表表性性的的有有ARC/INFOARC/INFO（美美国国）、ArcView ArcView （美美国国） 、GENAMAPGENAMAP（澳澳大大利利亚亚）、SPANSSPANS（拿拿加加大大）、MAPINFOMAPINFO（美美国国）、MGEMGE（美美国国）、System9System9（瑞瑞士士/ /美国）、美国）、ERDASERDAS（美国）。（美国）。（）蓬勃发展阶段（）蓬勃发展阶段(90(90年代以后年代以后) ) 9090年年代代，从从美美国国的的 “国国家家信信息息基基础础设设施施行行动动计计划划（ National National Information Information Infrastructure Infrastructure , ,简简 称称NIINII）” 建建设设到到数数字字地地球球的的提提出出，由由“数数字字地地球球”细细化化到到“数数字字中中国国”、“数数字字省省区区”、“数数字字城城市市” 、“虚虚拟拟现现实实”等等众众多多的的信信息息化化领领域域的的工工作作已已全全面面铺铺开开。随随着着地地理理信信息息产产生生的的建建立立和和数数字字化化信信息息产产品品在在全全世世界界的的普普及及，GISGIS已已成成为为确确定定性性的的产产业业，投投入入使使用用的的GISGIS系系统统，每每2 23 3年年就就翻翻一一番番，GISGIS市市场场的的年年增增长长率率为为35%35%以以上上，从从事事GISGIS的的厂厂家家已已超超过过300300家家。GISGIS已已渗渗透透到到各各行行各各业业，涉涉及及千千家家万万户户，成成为为人人们们生生产产、生生活活、学学习和工作中不可缺少的工具和助手。习和工作中不可缺少的工具和助手。By By 2005 2005 the the Geospatial Geospatial market market is is estimated estimated to to be in the order of 180 billion, 300 billion.be in the order of 180 billion, 300 billion.140,000 140,000 organisations organisations using using GIS GIS at at present present (2004).(2004).2.市场市场前景根根据据统统计计，在在经经济济建建设设、日日常常生生活活活活动动所所涉涉及及的的信信息息中中，有有80%80%与与地地理理信信息息密密切切相相关关。如如今今，GISGIS已已经经深深入入到到人人们们的的日日常常生生活活领领域域中中。GISGIS被被公公认认为为是是2121世世纪纪的的支支柱柱性性产产业业，是是信信息息产产业业的的重重要要组组成部分。成部分。 “GISGIS产产业业是是关关系系到到国国民民经经济济增增长长、社社会会发发展展和和国国家家安安全全的的战战略略性性产产业业，它它不不仅仅为为国国家家创创造造直直接接经经济济利利益益，而而且且是是其其他他众众多多产产业业的的推推动动力力，对对众众多多经经济济领领域域具具有有辐辐射射作作用用，能能在在国国民民经经济济的的发发展展中中起起到到倍倍增增器器的的效效果果，其其渗渗透透作作用用已已深深刻刻影影响响到到国民经济的各个方面。国民经济的各个方面。”科技部长徐冠华科技部长徐冠华 据据统统计计，目目前前国国内内GISGIS市市场场总总额额（包包括括软软件件、应应用用和和服服务务）约约1010亿亿1515亿亿元元人人民民币币，到到成成熟熟期期将将超过超过200200亿。国际市场就更不用说了。亿。国际市场就更不用说了。准准备备阶阶段段：19781978年年到到19801980年年，进进行行舆舆论论准准备备，正正式式提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。 起起步步阶阶段段：19811981年年到到 19851985年年，理理论论探探索索和和区区域域性性实实验验研研究究。并并在在此此基基础础上上制制定定国国家家地地理理信信息息系系统统规规范。范。 初初步步发发展展阶阶段段：19861986年年到到9090年年代代。地地理理信信息息系系统统的的研研究究被被列列入入我我国国“七七 五五”攻攻关关课课题题，并并且且作作为为一一个个全全国国性性的的研研究究领领域域，已已逐逐步步和和国国民民经经济济建建设设相相结结合，并取得了重要进合，并取得了重要进 展和实际应用效益。展和实际应用效益。快快速速发发展展阶阶段段： 9090年年代代末末到到现现在在。理理论论日日趋趋成成熟熟，应应用用日日益益广广泛泛，三三维维GISGIS、WEBGISWEBGIS走走向向应应用用，GISGIS市市场开始形成。场开始形成。3.GIS在我国的发展在我国的发展1.3主流主流GIS软件软件1.3.1GIS GISGIS软件类型软件类型1.3.2GIS平台简介平台简介1.3.3GIS平台分析平台分析 1.3.1 GISGIS软件类型软件类型专业专业GIS（Professional GIS）桌面桌面GIS（Desktop GIS）手持手持GIS（Hand-Held GIS）组件组件GIS（Component GIS）GIS Viewer网络网络GIS（Internet GIS）其它（基于其它（基于CAD的的GIS）1.3.2GIS平台简介平台简介目前，GIS平台产品众多，而每一个产品又都由一系列不同规模、不同环境下使用的具体产品所组成。国内外的GIS平台，大大小小，超过百种，比较有代表性的包括： 国外GIS平台：Arc/Info、MapInfo 、Intergraph、SmallWorld、AutoDesk等。 国内GIS平台：MapGIS、GeoStar、CityStar、SuperMap等。1.Arc/Info平台平台客户端服务端数据库DBMSDBMSArcIMSArcIMSFilesFilesArcSDEArcSDEArcInfo ProfessionalArcView 8ArcInfo EditorArcIMSArcGIS扩展模块：q 空间分析模块(Spatial Analyst)q 3D分析模块(3D Analyst)q 地理统计分析(Geostatistical Analyst)q MrSID编码器扩展模块q ArcPress扩展模块桌面软件开发平台面向服务数字制图MAPCADMAPGIS SuperMap2000MAPGIS7.0组件式MAPGIS嵌入式MAPGIS III2.MAPGIS平台平台19911991年年中中地地公公司司承承担担了了部部“八八五五”攻攻关关项项目目“第第二二代代图图示示技技术术在在地地学学上上的的应应用用研研究究”，成成功功研研制制出出了了第第一一套套彩彩色色地地图图编编辑辑出出版版系系统统 MAPCADMAPCAD，荣荣获获国国家家科科技技进步二等奖；进步二等奖；19961996年年中中地地公公司司承承担担了了部部“九九五五”攻攻关关项项目目及及国国家家“九九五五”重重中中之之重重科科技技攻攻关关项项目目，成成功功开开发发出出大大型型的的GISGIS软件软件MAPGISMAPGIS，再次荣获国家科技进步二等奖；再次荣获国家科技进步二等奖；20012001年年中中地地公公司司承承担担部部“十十五五”攻攻关关项项目目及及国国家家“十十五五” 863863项项目目，首首家家成成功功的的开开发发出出以以国国际际最最新新的的“第第四四代代GISGIS技技术术”为为特特征征的的“分分布布式式超超大大型型的的GISGIS软软件件”平台；平台；三座里程碑：三座里程碑：数据中心与电数据中心与电子政务阶段子政务阶段科学计算与数科学计算与数字制图阶段字制图阶段数据库与单一数据库与单一系统建设阶段系统建设阶段中地软件产品中地软件产品 设计思想设计思想 软件技术软件技术 体系结构体系结构 空间信息技术发展阶段空间信息技术发展阶段结构化设计面向对象设计单机式面向业务设面向业务设计思想计思想( (个体经济个体经济) )地图编辑出版MAPCAD组件化软件技术网络式GISC/S B/S面向系统设面向系统设计思想计思想( (计划经济计划经济) )大型GIS平台MAPGIS分布式服务组件技术面向服务设面向服务设计思想计思想( (市场经济市场经济) )分布式GIS多层 网格分布式超大型GIS“ “八五八五八五八五” ”“ “九五九五九五九五” ”“ “十五十五十五十五” ”三个时期的三代产品三个时期的三代产品三个时期的三代产品三个时期的三代产品3.SuperMap平台SuperMap GIS是北京超图地理信息技术有限公司开发的具有完全自主知识产权的大型地理信息系统软件平台。包括组件式GIS开发平台、服务式GIS开发平台、嵌入式GIS开发平台、桌面GIS平台、导航应用开发平台以及相关的空间数据生产、加工和管理工具。