1、第一讲GIS原理与应用 (专升本 )主要内容第 1章 地理信息系统的科学基础第 2章 地理信息系统的基础理论第 3章 地理信息系统概论第 4章 地理信息系统的技术基础第 5章 地理空间信息基础地球系统科学 （ Earth System Science）是研究地球系统的科学。地球系统，是指由大气圈、水圈、岩石圈和生物圈（包括人类自身）等四大圈层组成的作为整体的地球。它包括了自地心到地球的外层空间十分广阔的范围，是一个复杂的非线性系统。研究内容： 研究组成地球系统的各个圈层之间的相互关系、相互作用机制、地球系统变化规律和控制变化的机理。研究方法： 系统方法，是地球系统科学的主要科学思维方法；分析与
2、综合统一的方法，从地球系统科学的概念和所要解决的问题来看，这也是地球系统科学的科学思维方法；模型方法，针对地球系统科学所要解决的问题及其特点，建立正确的数学模型，或地球的虚拟模型、数字模型，是地球系统科学的主要科学思维方法之一。第 1章 GIS的科学基础地球信息科学 （ Geo-Informatics, 或 Geo Information Science, 简称 GISci）是地球系统科学的组成部分，是研究地球表层信息流的科学，或研究地球表层资源与环境、经济与社会的综合信息流的科学。就地球信息科学的技术特征而言，它是记录、测量、处理、分析和表达地球参考数据或地球空间数据学科领域的科学。研究问题
3、 ：研究地球表层的资源、环境和社会经济等一切现象的信息流过程，或以信息作为纽带的物质流、能量流，包括人流、物流、资金流等等的过程。研究方法 ：遥感（ RS）、地理信息系统（ GIS）、和全球定位系统（ GPS）等高新技术的综合集成，即 “3S”技术。GIS的科学基础地理信息科学 （ Geographic Information Science）是信息时代的地理学，是地理学信息革命和范式演变的结果。它是关于地理信息的本质特征与运动规律的一门科学，研究对象是地理信息，是地球信息科学的重要组成成分。主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存贮、提取以及管理和分析过程中所提出的一系列基本理论和技术
4、问题。地球空间信息科学 (Geo Spatial Information Science 简称 Geomatics)是以全球定位系统（ GPS）、地理信息系统 (GIS)、遥感 (RS)为主要内容，并以计算机和通信技术为主要技术支撑，用于采集、量测、分析、存贮、管理、显示、传播和应用与地球和空间分布有关数据的一门综合和集成的信息科学和技术。GIS的科学基础地理信息系统 （ Geographic Information Systems）是地球空间信息科学的重要内容之一。它更多地强调在技术层面对地球空间信息的存储、处理和空间分析利用。因而人们认为将地理信息系统称之为一门空间信息管理和分析的技术更为
5、合适。GIS的科学基础GIS 以采集、存贮、管理、分析和描述整个或部分地球表面以采集、存贮、管理、分析和描述整个或部分地球表面 (含大含大气层在内气层在内 )与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。GIS作为集计算机、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学作为集计算机、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科。、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科。GIS 研究计算机技术与空间地理分布数据的结合，通过一系列空研究计算机技术与空间地理分布数据的结合，通过一系列空间操作和分析方法，为地球科学、环境科学和工程设计乃至
6、企间操作和分析方法，为地球科学、环境科学和工程设计乃至企业经营提供对规划、管理和空间决策有用的信息。业经营提供对规划、管理和空间决策有用的信息。第 2章 GIS的基础理论2.1 地理系统理论 地理系统 是指某一个特定 时间 和特定 空间 的，由两个以上相互区别又相互联系、相互制约的地理要素或过程所组成的，并具有特定的功能和行为，与外界环境相互作用，并能自动调节和具有自组织功能的整体。地理系统是一种宏观范围的时空有序结构，具有 自组织功能 。地理系统的自组织，是指系统在无外界的强迫（制）条件下，系统自发形成的有序行为，能自身调节功能的行为。地理系统发展经历了从 混沌 到 平衡状态。混沌 可用混沌
7、理论研究；平衡状态可用协同论、人与自然相互作用理论 /人地系统论、整体性与分异性理论 /地带性规律、地理空间结构与空间功能 /区位理论等来描述。地理信息理论地理信息理论 ：地理科学理论与信息科学理论相结合的产物。研究地理信息熵、地理信息流、地理空间场、地理实体电磁波、地理信息关联等。地理信息熵 ：用来度量地理信息载体的信息能量，即地理信息载体的信息与燥声之比，简称 “信燥比 ”，是评价地理信息载体的质量标准。地理信息流 ：由于物质和能量在空间分布上存在着不均衡现象所产生的，它依附于物质流和能量流而存在，也是物质流、能量流的性质、特征和状态的表征和知识。地理空间场理论 ：地理能量场信息理论，不同
8、的地理实体可形成不同的地理空间或地理空间场；不同地理实体的地理空间可以形成某些特殊的地理空间或地理空间场；不同的地理空间或地理空间场具有不同的能量信息的空间分布特征。地理信息理论地理信息关联性理论 ，是从事物间的联系、依存和制约的普遍性原则出发，研究地理信息间的内在联系和机理，把握庞杂和瞬间变化的信息之间的相互关系，发挥地理信息综合集成的优势，更全面、客观、及时地认识世界，以次作为指导可持续发展研究种进行模拟、评估和预测，以及指导高水平的地理信息共相的基础理论。 GIS相关理论问题 ：空间数据的计算机中表示，地理空间数据的采集，空间数据的精度和质量，海量数据的存储和网络传输，数据分析，空间数据的表达与显示，变化的检测与空间数据的更新，数据的共享与交换、数据的安全性， GIS的应用与管理。地理 (地球 )空间认知理论地理（地球）空间认知 是研究人们怎样认识自己赖以生存的环境，包括其中的诸事物、现象的相互位置、空间分布、依存关系，以及它们的变化规律。这里之所以强调 “空间 ”这一概念，是因为认知的对象是多维的、多时相的，它们存在于地球空间之中。 地理（地球）空间认知包括感知过程、表象过程、记忆过程和思维过程等基本过程。
