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1、1、GIS 的基本概念、定义、研究内容GIS 的基本概念：信息：是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、信息中所包含的意义， 它不随载体的物理设备的改变而改变。具有客观性、实用性、传输性、共享性的特点。数据：数据是指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像 以及他们能转换成的数据等形式。数据是信息的载体但并不就是信息。数据是原始信息，信 息是数据处理的结果，对一个人事信息对其他人可能既是数据；信息必须是有意义的或者有 用的；实用的信息必须完整、精确、相关和及时的。地理数据：是指表征地理圈或地下环境固有要素或物质的数量质量、分布特征、联系和规律 的数字、文
2、字、图像和图形等的总称。地理信息：是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对地理 数据的解释。定义1： 一方面，GIS是一门学科，是描述、储存、分析和输出空间信息的理论和方法的一 门新的交叉学科；另一方面，GIS是一个技术系统，是以地理空间数据库为基础u采用地 理模型分析方法，适时提供多空空间和动态的地理信息，为地理的研究和地理决策服务的计 算机技术系统。GIS 特征：地理信息系统有三方面的特征：第一， 具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性；第二， 由计算机系统支持进行空间地理数据管理，由计算机程序模拟常规的或专门的地理 分析方法，作用于空间
3、数据，产生有用的信息，完成人类难以完成的任务。第三， 计算机系统的基础 ishi 地理信息的重要特征，因而是的地理信息系统能快速精确总和的对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。定义 2：地理信息系统（geographic information system，即 gis）一门集计算机科学、信息学、地理学等多门科学为一体的新兴学科，它 是在计算机软件和硬件支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有 空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。2、比较 gis 与 cad、 cac 间的异同。cad计算机辅助设计，规则图形的生成、编辑与显示系统
4、，与外 部描述数据无关。cac计算机辅助制图，适合地图制图的专用软件，缺乏空间分析能力。gis地理信息系统，集规则图形与地图制图于一身，且有较强的空间分析能力。GIS 的研究内容:（1）地理信息系统基本理论研究包含地理信息系统的基本概念、定义和内涵；地理信息系统的信息论研究；建立地理系息系 统的理论体系；研究地理信息系统的构成、功能、特点和任务；总结地理信息系统的发展方 向等理论问题（2）地理信息系统技术系统设计 包括地理信息系统硬件设计与配置；地理空间数据结构及表示；输入输出系统；空间数据库 管理系统；用户界面和用户工具设计；地理信息系统工具软件研制；微机地理信息系统的开 发；网络地理信息系
5、统的研制等。（3）地理信息系统应用方法研究 包括应用系统设计和实现方法：数据采集与校验；空间分析函数与专题分析模型；地理信息 系统与遥感技术结合方法；地学专家系统研发等。2、GIS 的基本组成和功能：硬件配置、软件组成、主要功能和系统的一般体系结构 地理信息系统的构成：一个完整的 GIS 主要由四部分组成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理数据（或 空间数据）和系统管理操作人员。其核心部分是计算机系统（软件和硬件）、空间数据反映 GIS 的地理内容，管理人员和用户即决定系统的工作方式和信息表达方式。计算机硬件系统 计算机硬件系统实计算机系统中的实际物理装置的总称。构成计算机硬件细茸的基本组
6、建包 括输入/输出设备、中央处理单元、储存器（包括主储存器、辅助储存器硬件）等，这些硬 件组件协同工作，向计算机系统提供必要的信息。计算软件系统（1）计算机系统软件（2）地理信息系统软件和其他支持软件。包括通用的 GIS 软件包，也可以包括数据库管理系统、计算机图形软件包、计算机图像处 理系统、cad的等，用于支持对空间数据输入、储存、转换、输出和用户接口。（3）应用分析程序 是系统开发人员或用户根据地理专题或区域分析模型编制的用语某种特定应用任务的程序， 是系统功能的扩充和延伸。系统开发、管理和使用人员空间数据：在 GIS 中，空间数据主要包括：（1）某个已知坐标系中的位置（2）实体间的空间
7、关系（3）与几何位置无关的属性GIS 主要的功能1）数据采集、监测与编辑2）数据处理3）数据储存与组织4）空间查询与分析空间检索空间拓扑叠加分析 空间模型分析（5） 图形交互与显示3、GIS与其他学科或技术的关系（与测绘、地图学、CAD等） 地理信息系统是多种学科交叉的产物。地理信息系统为各种涉及空间数据分析的学科提供新 的方法，而这些学科的发展在不同程度上构成gis的技术与方法。与地图学的关系:Gis 的产生、发展与制图系统存在着密切的关系；两者的相同之处事给予空间数据库表达、 显示和处理。从系统构成和功能上看， gis 具有机助制图系统所有组成和功能，并且地理信 息系统还有数据处理的功能。
8、4、GIS的应用领域5、GIS相关的输入输出储存设备Gis 专用的输入输出设备： 数字化仪、解析测图仪、扫描仪、测绘仪器、遥感图像处理系统、绘图仪、打印机 储存设备：硬盘、磁带机6、信息和数据的概念7、坐标系类型、经度、纬度的概念 坐标系的类型：地理坐标系 投影平面直角坐标系 平面极坐标系 地心大地直角坐标系经度：过某一点的子午面与通过英国格林尼治太难稳态的子午面所夹的二面角，叫p点的地 理经度。纬度：过椭球面上某一点作椭球面的垂线，即这一点的法线，法线与赤道面的交角叫做该店 的地理纬度。8、我国常用的地图坐标系统： 大地坐标系和平面直角坐标系。北京 54、西安 80，新北京 54、wgs84
9、 坐标系9、地图比例尺的含义、作用及表示方法 编制地图时，需要把地球或制图区域按照一定的比率缩小表示，这种缩小的比率就是地图的 比例尺。地图比例尺的形式1. 数字比例尺 数字比例尺是指用阿拉伯数字形式表示的比例尺。一般是用分子为1 的分数形式表示，如1:1OOOO, 1 : 5万，1/250000等。数字比例尺的优点是：简单易读、便于运算、有明确的 缩小概念。2. 文字比例尺文字式比例尺也叫说明式比例尺，是指用文字注释方式表示的比例尺，如“五万分之一”， “图上一厘米相当于实地一公里”等。在使用英制长度单位的国家，常见地图上注有“一英寸等于一英里(1 inch to mile)”等。文字比例尺
10、单位明确、计算方 便、较大众化。3. 图解比例尺图解比例尺是以图形的方式来表示图上距离与实地距离关系的一种比例尺形式。它又分为直 线比例尺、斜分比例尺和复式比例尺三种。地图比例尺的作用1. 比例尺决定着地图图形的大小同一地区，比例尺越大，地图图形越大，反之，则小。如图2-11所示，地面上1km2,在1 :5万地图上为4cm2，在1 ： 10万地图上为1cm2，在1 ： 25万地图上为0.16cm2，在1 : 50万地图上为0.04cm2，在1 ： 100万地图上仅为0.01cm2。2. 反映地图的量测精度正常人的视力只能分辨出地图上不小于 0.1mm 的两点间的距离，因此，地面上水平长度按 比
11、例尺缩绘到地图上时，不可避免地存在0.1mm的误差。这种相当于图上0.1mm的地面水 平长度，叫比例尺精度。由于 0.1mm 是将地物按比例尺缩绘成图形时可以达到的精度的极 限，故称比例尺精度又称极限精度。根据比例尺精度，可以确定在实地测量时所能达到的准 确程度，比如在测制1 ： 10000地形图时，实际水平长度的量测精度只有lm,即小于1m的 地物就不能正确表示。同样，在使用地图时，根据精度的要求，可以确定选用何种比例尺的 地图，如要求实地长度准确到5m,则地图比例尺不应小于1:50000。由此可见，比例尺越 大，地图的量测精度越高。3. 比例尺决定着地图内容的详细程度 在同一区域或同类的地
12、图上，内容要素表示的详略程度和图形符号的大小，主要取决于地图 比例尺。比例尺愈大，地图内容愈详细，符号尺寸亦可稍大些；反之，地图内容则愈简略， 符号尺寸相应减小。一幅地图上若未注明比例尺，用图者亦无法从图上获取信息的数量特征。9、GIS数字制图的基本流程为GIS与数字地图制图有着密切关系，所以我们很有必要知道数字地图制图的基本流程， 主要分为以下四个阶段：1、编辑准备阶段这一阶段的工作与传统的制图过程基本相同，包括收集、分析评价和确定编图 资料，根据编图要求选定地图投影、比例尺、地图内容、表示方法等，并按自动制图的要求 做些编辑准备工作。2、数字化阶段将具有模拟性质的图形和具有实际意义的属性转
13、化为计算机可接受的数字，成 为数字化。它是进行计算机存储、识别和处理所必须的工作。数字化的方法有手扶数字化和 扫描数字化两种。数字记录的结构可分为矢量格式和栅格格式。3、数据处理和编辑阶段这是数字制图的核心工作。数字化信息输入计算机后要进行两方面的处理：一 是对数字化信息本身做规范化处理，主要有数据的检查、纠正，重新生成数字化文件，转换 特征码，统一坐标原点，进行比例尺的变换，不同资料的数据合并归类等；另一方面是为实 施地图编制而进行的数据处理，包括专门符号、图形和注记的绘制处理。4、图形输出阶段图形输出是将经计算机处理后的数据转换为图形，可以在显示器的屏幕上显示，可以存储在 磁盘上，也可以通
14、过绘图仪或打印机以纸质输出。10、地图投影的概念以及我国地图常用的几种投影地图投影的概念：图投影的概念球面上任一点的位置是用地理坐标（申、入）表示的，而平面上点的位置 是用直角坐标（纵坐标是x,横坐标是y）表示的，所以要将地球球面上的点转移到平面上， 必须采用一定的数学方法来确定地理坐标与平面坐标之间的关系。这种在球面和平面之间建 立点与点之间函数关系的数学方法，称为地图投影。中国全国地图投影：斜轴等面积方位投影、斜轴等角方位投影、彭纳投影、伪方位投影、正 轴等面积割圆锥投影、正轴等角割圆锥投影。中国分省（区）地图的投影：正轴等角割圆锥投影、正轴等面积割圆锥投影、正轴等圆柱投 影、高斯-克吕格
15、投影 中国大比例尺投影：高斯克吕格投影（解放以后）11、投影分带的方法（3、6 度带）、图幅分幅与编号6 度带是从 0 子午线七，自西向东每隔经差 6 为一投影带，全球共分 60 带3 度带，是指从东经 1 度 30 分的经线开始，每隔 3 度为一带，全球划分为 120 个投影带我国基本比例尺的地形图包括 1：5000、1：1 万、1：2.5 万、1：5 万、1：10 万、1： 25 万、1：50万、1：100 万共8 种不同比例尺的图框。分幅是按照1：100 万的地形图为基 准，按照相同的经差和纬差定义更大比例尺地形图的分幅。12、地图投影与GIS的关系GIS中的坐标系定义是GIS系统的基础，正确定义GIS系统的坐标系非常重要。GIS中的坐 标系定义由基准面和地图投影两组参数确定，确定地图投影才能确定 gis 坐标系13、像元、灰度值、矢量数据、栅格数据的基本概念像元是组成数字化影像的最小单元。在遥感数据采集，如扫描成像时，它是传感器对地 面景物进行扫描采样的最小单元栅格栅格结构是最简单最直接的空间数据结构，是指将地球表面划分为大小均匀紧 密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元或象素由行、列定义，并包含一个代码表示该象 素的属性类型或量值，或仅仅包括指向其属性记录的指针。因此，栅格结构是以规则的阵
