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1、山东科技大学 遥感科学与技术2013-1班复习资料时间：2015-5-26GIS原理与方法复习资料 Ch1名词解释：地理信息系统（GIS），地理空间数据地理空间数据组成，GIS简史，列举几款GIS产品，列举GIS功能 GIS组成地理信息系统(GIS) 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、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。地理空间数据 是用于描述地球表面空间要素的位置和特征的数据，也称地理参照数据。GIS简史地理信息系统的开拓期（20世纪5060年代）1956年，奥地利首先利用电子计算机建立了地籍数据库。1963年，加拿大测量学家T
2、omlinson首先提出GIS这一术语。1968年，IGU成立地理数据遥感和处理小组委员会； 加拿大建成全球第一个地理信息系统-CGIS ； 哈佛大学开发出一套地理信息系统软件SYMAP。 1969年，ESRI 公司建立； Intergraph公司建立。地理信息系统的巩固发展期（20世纪70年代）大容量存取设备-硬盘的使用，为空间数据的录入、存储、检索和输出提供了强有力的手段发达国家建立了不同主题，不同规模，不同类型，各具特色的地理信息系统。美国森林调查局-美国林业资源信息显示系统；日本国土地理院-数字国土信息系统法国-GITAN系统和地球物理信息系统遥感数据纳入地理信息系统1976年，美国喷
3、气推动实验室-影像信息系统IBIS1978年，ERDAS成立地理信息系统的突破时期（20世纪80年代）图形工作站和个人计算机等新一代计算机出现1981年，ESRI ARC/INFO GIS发布1985年，GPS成为可运行系统1986年，MapInfo建立1986年，SPOT卫星首次发射1987年，地理信息系统的国际杂志出版1988年，美国人口调查局第一次公开发布TIGER1988年，GIS World 首次发行1989年，Intergraph 发布MGE数据处理，数据存储和运算，数据输出，地理信息管理中国的GIS发展1980年，全国第一个地理信息系统研究室在中国科学院遥感应用研究所成立。198
4、5年，国家资源与环境信息系统实验室成立。在理论探索、硬件配制、软件研制、规范制定、局部系统建立、初步应用实验和技术队伍培养等方面积累经验，为全面开展地理信息系统的研制和应用奠定了基础。地理信息系统的应用普及时代（20世纪90年代至今）随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，地理信息系统深入到各行各业乃至各家各户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。中国地理信息系统步入快速发展阶段。力图使地理信息系统从初步发展时期的实验、局部应用走向实用化和生产化，为国民经济重大问题提供分析和决策依据。GIS主要产品：AutoDesk Map ，MapInfo ，GRASS ，C
5、ARIS system，IDRIS，ArcGIS，ArcView 3.x ，ILWIS，Geomatica，SAGA GIS（P3）GIS功能1.空间数据输入2.属性数据管理 3.数据显示4.数据探查5.数据分析6.GIS建模GIS组成：硬件、软件、专业人员、基础设施【拓】地理空间数据组成几何图形数据影像数据属性数据地形数据元数据 Ch2坐标系统：地理坐标系统与投影坐标系统的含义及其区别联系，地图投影类型有哪些，ArcGIS中定义坐标系统（P34），空间参考信息，投影文件包含哪些内容坐标系统地理空间坐标系统提供了确定空间位置的参照基准。一般情况，根据表达方式的不同，地理空间坐标系统通常分为球面
6、坐标系统和平面坐标系统（或投影坐标系统）。地理坐标系统投影坐标系统定义一种地球表面空间要素的位置参考系统，是基于经纬度值表示的地理坐标系统基于地图投影建立的的平面坐标系统。地图投影和投影坐标系统可以交替使用。区别球面坐标系统（用经纬度表示）平面坐标系统（用大地坐标加高程表示）划分不同的带，每个带都有不同的投影中心联系由球面坐标系统可以向平面坐标系统转换地图投影的实质就是按照一定的数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，建立地面点位的地理坐标（B,L）与地图上相对应的平面直角坐标（X,Y）之间一一对应的函数关系。地图投影的种类繁多，通常采用以下两种分类方法：1. 按地图投影的构成方法分类：
7、2. 按地图投影的变形性质分类正形投影保留局部角度及其形状等角投影投影前后对应的微分面积保持图形相似；等面积投影在投影平面上任意一块面积与椭球面上相应的面积相等等距投影等距投影的面积变形小于等角投影，角度变形小于等面积投影常用地图投影1.高斯克吕格投影（横轴切圆柱等角投影或横轴墨卡托投影）高斯投影的中央经线和赤道为互相垂直的直线，其他经线均为凹向，并对称于中央经线的曲线，其他纬线均是以赤道为对称轴的向两极弯曲的曲线，经纬线成直角相交。变形特征是：在同一条经线上，长度变形随纬度的降低而增大，在赤道处为最大；在同一条纬线上，长度变形随经差的增加而增大，且增大速度较快。我国规定1:1万、1:2.5万
8、、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万比例尺地形图，均采用高斯投影。1:2.5至1:50万比例尺地形图采用经差6分带，1:1万比例尺地形图采用经差3分带。2.通用横轴墨卡托投影（UTM）UTM投影是一种横割圆柱等角投影，圆柱面在84N和84S处与椭球体相割，它与高斯克吕格投影十分相似，也采用在地球表面按经度每6分带。其带号是自西经180由西向东每隔6一个编号。3.兰勃特等角投影(Lambert Conformal Conic)在双标准纬线下是“正轴等角割圆锥投影”。设想用一个正圆锥割于球面两标准纬线，应用等角条件将地球面投影到圆锥面上，然后沿一母线展开，即为兰勃特投影平面。墨卡托(Me
9、rcator)投影是它的一个特例。4.阿伯斯等积圆锥投影（了解）P285.等距圆锥投影（了解）P28【拓】投影坐标系统（美国）：1.通用横轴墨卡托格网系统（UTM）2.通用极射格网系统（UPS）3.国家平面坐标系统（UPS）投影文件包含的信息包含三部分：1.定义地理坐标系统：大地基准面、椭球体、本初子午线、椭球体参数、度与弧度的转换系数2.列明个投影参数：名称、横坐标东移假定值、纵坐标北移假定值、中央经线、比例系数、纬度原点3.定义线单位：部分定义线单位为米【拓】投影文件用途：识别数据集坐标系统，用于数据集的投影和重投影，可输出到基于相同坐标系统的其他数据集空间参考信息：ArcGIS中定义坐标
10、系统包含预定义和自定义两组预定义意味着参数已知或者GIS软件中已被编码，如Clarke1866，SPC83（基于兰伯特正形投影定义）自定义要求用户指定参数值，如IDTM预定义的坐标系统World（世界投影坐标系统）WGS 84是世界坐标系统 墨卡托投影Continent（大地投影坐标系）兰伯特正形圆锥投影，阿伯斯等积圆锥投影Polar（极地投影坐标系）UPS是极地投影National grids（国家投影坐标系统）Gauss Kruger （高斯克吕格） Ch3矢量模型的概念，两种文件格式的对比（Shapfile和Coverage）拓扑概念及其重要性，拓扑工具栏 规则 编辑，矢量具体的结构形式
11、及其编码形式，TIN矢量数据模型：一种空间数据模型，采用点及其x，y坐标来构建点、线和面空间要素两种文件格式的对比区别优点缺点矢量数据结构拓扑格式矢量数据最重要的是向图，包括点和向线 数据结构严密，冗余度小，数据量小； 空间拓扑关系清晰，易于网络分析； 面向对象目标的，不仅能表达属性编码，而 且能方便地记录每个目标的具体的属性描述 信息； 能够实现图形数据的恢复、更新和综合； 图形显示质量好、精度高。 数据结构处理算法复杂 叠置分析与栅格图组合比较难； 数学模拟比较困难； 空间分析技术上比较复杂，需要更复杂的软、硬件条件； 显示与绘图成本比较高。栅格数据结构非拓扑格式，不含有描述几何对象空间关
12、系的文件。 数据结构简单，易于算法实现； 空间数据的叠置和组合容易，有利于与遥感数据的匹配应用和分析； 各类空间分析，地理现象模拟均较为容易； 输出方法快速建议，成本低廉。 图形数据量大，用大像元减小数据量时，精度和信息量受损失； 难以建立空间网络连接关系； 投影变化实现困难； 图形数据质量低，地图输出不精美。拓扑：研究几何对象在弯曲或拉伸等变换下仍然保持不变的性质拓扑的重要性：空间数据的拓扑关系，对数据处理和空间分析具有重要的意义：1.拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何坐标关系有更大的稳定性，不随投影变换而变化。2.利用拓扑关系有利于空间要素的查询。3.可以根据拓扑关系重建
13、地理实体。例如根据弧段构建多边形，实现道路的选取，进行最佳路径的选择等。矢量数据的具体结构形式:点数据文件 多边形数据文件 多边形文件拓扑空间数据结构主要有：索引式双重独立编码结构链状双重独立编码结构等。 【拓】地理空间数据的概念模型:对象模型场模型网络模型 Ch4栅格数据模型概念，要素有哪些？栅格数据类型及其编码形式栅格数据模型：栅格数据模型要素：像元值 像元大小 栅格波段 空间参照1.栅格单元的定义:一个完整的栅格模型需要以下几个参数：栅格形状；栅格单元尺寸大小/分辨率；栅格原点 ；栅格的倾角； 2.栅格单元大小3.单元值确定栅格数据类型1、完全栅格数据结构2、多通道/多波段影像完全数据结
14、构3、压缩栅格数据结构：游程长度编码结构 四叉树结构 二维行程编码结构 链码结构 影像金字塔数据结构栅格数据编码：逐个像元编码 游程编码 四叉树 Ch5GIS数据获取（重点）：数据获取类型数据获取途径数据处理元数据概念及其作用空间数据采集的基本内容数据获取类型地图数据（扫描矢量化）遥感影像数据（摄影测量、遥感图像处理）实测数据（全站仪数据采集、GPS测量等）统计数据（键盘输入、扫描仪输入等）共享数据（数据交换等）多媒体数据（数据交换）文本资料数据（键盘直接输入）数据采集运用各种技术手段，通过各种渠道收集数据的过程。服务于地理信息系统的数据采集工作包括两方面内容：空间数据的采集和属性数据的采集。
15、空间数据采集的方法：野外数据采集、现有地图数字化、摄影测量方法、遥感图像处理方法等属性数据采集的方法：从相关部门的观测、测量数据、各类统计数据、专题调查数据、文献资料数据等渠道获取此外，遥感图像解译也是获取属性数据的重要渠道。 数据的编辑与处理各种方法所采集的原始空间数据，都不可避免地存在着错误或误差，属性数据在建库输入时，也难免会存在错误，所以对图形数据和属性数据进行一定的检查、编辑是很有必要的。要求不同，方法也不同，常用方法有：数学基础、数据结构的转换图形拼接、拓扑生成数据压缩元数据概念 ：提供空间数据信息的数据元数据的作用：1.帮助用户了解和分析数据 2.空间数据质量控制 3.在数据集成中
