地理信息系统课程第一章.doc

PAGE  PAGE 15 第一章 绪论 地理信息系统基础 1963年，加拿大学者R.F.Tomlinson首先提出了地理信息系统这一概念，并开发出了世界上第一个地理信息系统（CGIS）。随着计算机软硬件和通讯技术的不断进步，地理信息系统的理论和技术方法已得到了飞速的发展，其研究和应用已渗透到自然科学及应用技术的很多领域，如地理学，地质学，环境监测，土地利用，城市规划，交通安全等等，并日益受到各国政府和产业部门的重视。 1.1.1地理信息系统的基本概念 1.数据 是对客观事物的符号表示。在计算机科学中是指所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的总称。它可以是字母、数字或其它符号，如$，图形、图象、声音。数据项可以按目的组织成数据结构。 数据只有对实体行为产生影响时才能成为信息。例如，同样的数据“1”，“0”，在通过灰度表达空间实体存在的模型中，它就提供了有（一般用1表示）或无（一般用0表示）的信息；当用来控制笔式绘图仪绘图笔的状态时，它就提供了抬笔或落笔的信息。 2.信息 信息是经过加工后的数据，它对接受者有用，对决策或行为有现实或潜在的价值（见图1-1）。到目前为此，对信息还没有一个确切的定义。狭义信息论把信息定义为人们获取信息前后（人、生物和机器等）与外部客体（环境、其他人、生物和机械等）之间相互联系的一种形式，是主体和客体之间一切有用的消息和知识，是表征事物的一种普通形式。一般认为，信息的定义如下：信息是人们或机器提供的关于现实世界新的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理形式的改变而改变。例如，某一棵树的高度数据为15米（十进制），如果以十六进制的形式存储则为F。但是，不管它的存储形式如何改变，它向人们传达的信息是唯一的：这棵树不是幼树。 信息 处理器 数据 数据存储 图1-1 数据到信息的转换示意图 信息具有以下一些基本属性： (1)事实性：事实是信息的中心价值，不符合事实的信息不仅没有价值，而且可能价值为负。事实是信息的第一和基本的性质。 (2)等级性：对于同一问题，处于不同的管理层次，要求不同的信息。信息和管理层一样，一般分为战略级、策略级和管理级。一般说来，战略信息来源于外部，如企业的发展方向、目标等；策略信息有内有外，如新产品品种，生产效益，与同行业的比较等；执行信息大多来源于内部，如职工的考勤记录，生产指标的完成情况等； (3)可压缩性：在不丢失信息本质的情况下，我们可以对信息进行集中、综合和概括。如对文件的压缩和解压缩。 (4)扩散性：信息的扩散是其本性，它力图冲破保密的非自然约束，通过各种渠道和手段向四方传播。 (5)传输性：信息是可以传输的，可以借助各种工具和手段（如书籍、杂志、电话、电视、卫星等）传输到很远的地方。 (6)分享性或共享性：信息的分享性或共享性有利于成为人类社会的一种资源。 (7)增殖性：用于某中目的的信息，可能随着时间的推移，价值耗尽，但对另一目的可能又显示价值。例如，对环境污染参数的处理。当前的有限信息对环境污染程度的预测可能没有多大的作用，但是，随着信息的增多，我们可以建立预测模型，从大量的可能杂乱无章的信息中得到环境变化的规律。 (8)转换性：信息、能源、材料是人类利用的三项重要的宝贵资源。它们三位一体，但可以相互转换。通过能源和材料可以换取信息，而信息的大量使用，又可以节省能源和材料。如利用遥感信息及相关处理技术调查地理地貌，可以节约大量的人力，物力。 3.地理信息 地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图象和图形等的总称。地理信息具有以下三个特征： 地理信息属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起 的，这是地理信息区别于其他信息的一个显著的标志。一般情况下，地理信息的空间位置是通过地理坐标加以表达的。 地理信息具有多维结构的特征。一般情况下，可以利用图形实 体的系统标识码实现对多专题的第三维信息的的分析和处理。这为多元信息的复合研究和探索地理现象间的内在规律奠定了基础。 (3)地理信息具有时序和动态变化的特征。根据研究对象的不同，结合时间的尺度，可以把地理信息分为超短期的（如台风、地震）、短期的（如江河洪水），中期的（如土地利用，作物估产），长期的（如中间点 城市化，水土流失），超长期的（如地理环境的变化，地壳变形）。 （b）矢量模型 (a)矢量图形 多 边 形 弧 段 结点、中间点 结点 多边形 弧段 图1-2 矢量图形及简化模型 4.数据模型 数据模型是客观事物及其联系的描述，这种描述包括数据内容和各类实体数据