地理信息系统(缩印).doc

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1、6第一章、一.信息与数据1 .信息 ：是对现实世界的一种映射，是现实世界在人们头脑中的反应，它以文字、数据、符号、声音等形式记录下来，进行传递和处理，为人们生产建立管理提供依据。2 信息的特征 客观性：任何信息都是与客观事实相联系的 适用性：问题不同，影响因素不同，需要的信息种类不同 传输性：信息可在用户之间进行传输 共享性：信息与实物不同，信息可传输给多个用户，为用户共享，而其本身并无损失。3 数据：指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、符号、声音、图像等符号。 数据是对客观现象的表达，数据本身并没有意义。 数据是信息的表达载体，信息是数据的内涵，是形与质的关系。二.地理信息及其特

2、征 1 地理信息 ：指与研究对象的空间地理分布有关的信息，它表示地理系统诸要素的数量、质量分布特征，相互联系和变化规律等。（GIS操作对象是空间数据，表达内容是与时空有关的地理信息。）2. 地理信息的特征： 地域性： 地理信息属于空间信息，位置的识别与数据相联系； 多维结构： 指在同一位置上可有多种专题的信息结构； 时序特征（现势性） ： 时空的动态变化引起地理信息的属性数据或空间数据的变化，因此，实时的GIS系统要求及时更新地理信息，使得地理信息具有 现势性。三 .信息系统和地理信息系统 1 信息系统：能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用于一系列问题的系统，具有采集、管理、分

3、析和表达数据的能力。 2 对GIS的理解：GIS是计算机系统，具有系统的基本功能，数据采集、管理、分析和表达。 3 .GIS与其它IS的区别：共同点：GIS离不开数据库技术，数据库中的一些基本技术，如数据模型，数据存储，数据检索等都是GIS广泛使用的核心技术。差异：GIS对空间数据和属性数据共同管理，分析和应用；而一般MIS（数据库系统）侧重于非图形数据（属性数据）的优化存储与查询，即使存储了图形，也是以文件的形式存储，不能对空间数据进行查询、检索、分析，没有拓扑关系，其图形显示功能也很有限。 4. GIS与CAD和CAM比较 管理图形数据和非空间属性数据的系统不一定是GIS，如CAD或Aut

4、oCAD，CAM（Computer Aided Map计算机地图系统计算机辅助制图）等。GIS和CAD的比较：共同点： 都有空间坐标系统； 都能将目标和参考系联系起来 都能描述图形数据的拓扑关系都能处理属性和空间数据。 不同点： CAD研究对象为人造对象规则几何图形及组合；GIS处理的数据大多来自于现实世界，较之人造对象更复杂，数据量更大；数据采集的方式多样化； CAD中图形功能特别是三维图形功能强，属性库功能相对较弱；GIS的属性库结构复杂，功能强大； CAD中的拓扑关系较为简单；GIS强调对空间数据的分析，图形属性交互使用频繁； CAD一般采用几何坐标；GIS采用地理坐标系。5 GIS构成

5、：硬件（各类计算机处理机及其输入输出和网络设备）、软件（支持信息的采集、处理、存储管理和可视化输出的计算机程序系统）、数据（包括图形和非图形数据、定性和定量数据、影像数据及多媒体数据）、用户或人员（地理信息系统所服务的对象，是地理信息系统的主人）和方法。6 .地理信息系统 是由计算机硬件、软件和不同方法组成的，具有支持空间数据的获取、管理、分析、建模和显示功能，并可解决复杂的规划和管理问题的信息系统。7 地理信息系统 基本功能 数据采集、监测与编辑； 数据处理与变换（矢栅转换、制图综合）； 数据存储与组织（矢量和栅格模型）； 空间查询与分析（空间检索、空间拓扑、叠加分析、缓冲分析、网络分析等）

6、； 图形交互与显示（各种成果表现方式）。 根据社会和用户的需求，GIS是依托基本功能利用空间分析技术模型分析技术，网络技术，数据库和数据集成技术二次开发环境等，演绎出众多的GIS应用系统。与其它信息系统相比，GIS空间分析作为核心功能是比较独特的。8 .地理信息系统的 应用前景 当前，GIS正向着集成化、产业化和社会化发展规律方向迈进，呈现以下主要发展态势： GIS成为一门综合性技术即GIS集成技术； GIS产业化的发展势头强劲； GIS网络化已构成当今社会的热点； 地理信息科学的产生和发展。目前GIS在各行各业都得到应用，如资源规划管理、全球变化、灾害预测等，具有广泛的应用前景。 9 . G

7、IS近代发展有什么特点 GIS起源于人口普查，土地调查和自动制图，1960年，加拿大测量学家提出了把地图变成数字形式的地图，1963年，又提出GIS这一术语，并建立了第一个GIS加拿大GIS，随后GIS在全世界迅速发展起来。10 地理信息系统的发展：上世纪60 年代中期，加拿大开始研究建立世界上第一个地理信息系统(CGIS)，随后又出现了美国哈佛大学的SYMAP 和GRID 等系统。在北美、西欧和日本等发达国家，现在已建立了国家级、洲际之间以及各种专题性的地理信息系统。 .国外地理信息系统(GIS) 发展的4 个阶段 （1）模拟地理信息系统阶段；（2）学术探索阶段；（3）飞速发展和推广应用阶段

8、； （4）地理信息产业的形成和社会化地理信息系统的出现。我国GIS 的发展可以划分为3 个阶段： （1）起步准备阶段（19781985 年） （2）加速发展阶段（19851995 年） （3）地理信息产业化阶段（1995）。第二章 一、数据结构 1、空间实体 ( 空间对象，地理实体 ) GIS的研究对象是地理实体。定义：指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具体概括性、复杂性、相对意义的概念。实体抽象的程度会因为研究区域的大小，规模不同而有所不同。地理实体以什么形式存储和处理反映了实体的三个特征：属性特征：对空间实体的属性定义和说明信息。空间特征：对空间实体的分布位置、几何特征

9、和空间关系的定义。时间特征：空间实体的时间尺度。2、基本空间实体类型 点状实体（零维） 有特定位置，无长度，宽度和高度； 线状实体（一维） 具有相同属性的点的轨迹，有长度、无宽、高度，具有如下特性：弯曲度，方向性； 面状实体（二维） 在数据库中由一封闭曲线加内点来表示，特征：面积，周长，独立性； 体状实体（三维） 实体类型组合 区域包含线：计算区域内线的密度。二、空间实体的描述 1、空间实体的描述形式：空间数据 2、空间数据 是指用来描述空间实体的位置、形体、大小及其分布特征等诸多方面信息的数据。空间数据的 主要 特征： （1）空间特征；（2）非结构化特征；（3）空间关系特征；（4）分类编码特

10、征；（5）海量数据特征。 3、空间数据的基本类型 几何数据：描述空间对象的空间特征的数据（一般用经纬度坐标表达）关系数据：描述空间对象的空间关系的数据（一般通过拓扑关系表达）属性数据：描述空间对象的属性特征的数据（一般通过代码给予表达） 4、空间数据的基本特征属性：空间、时间 5. 空间实体的描述：编码、位置、类型、行为、属性、关系、说明。编码（区别不同的实体，包括分类码和识别码，编码过程：分类 分级 编码）位置（坐标形式给出空间对象的空间位置）类型（空间对象所属的实体类型或由哪些实体组成 行为（空间对象所具备行为和功能）属性（空间不可能时间与空间上关系）6 空间对象关系表达： 空间关系是GI

11、S数据和表达的重要内容7、空间关系类型 顺序空间关系 质量空间关系 拓扑空间关系 拓扑空间关系：指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。拓扑关系种类： 关联性：（不同类要素之间）结点与弧段，多边形和弧段 邻接性：（同类要素之间）连通性：指对弧段连接的判别 包含性 方向性8、GIS中引入拓扑关系的 意义 a、拓扑关系能清楚滴反映实体之间逻辑结构关系b、有助于空间要素的查询，可以解决许多实际问题 c、根据拓扑关系可重建地理实体三、地理空间的表达和空间数据结构 1、空间数据结构：指计算机系统中存储和管理的空间数据的逻辑结构，用来抽象描述地理实体数据在空间的排列及关系；强调数据的表达实现，是数

12、据模型的具体实现。数据模型：强调数据的表达概念，是数据结构的基础。两种数据结构： 矢量数据结构（面向对象）和 栅格数据结构（面向位置）2、地图表达形式 矢量数据结构：通过记录空间对象的坐标及空间关系来表达空间对象的位置 点：坐标对（X，Y） 线：坐标对系列（X1，Y2），(Xn，Yn) 面：首尾坐标相同的坐标串（X1，Y2），(X1，Y1)拓扑数据结构 面弧 弧点 点弧 弧面栅格数据结构 点：有单个栅格表达 线：由沿线走向有相同属性取值的一组相邻栅格表达 面：由沿线走向有相同属性取值的一片栅格表达。栅格概念：是以规则像元阵列表示空间对象的数据结构。 栅格数据组织：针对一个栅格单元对应多个属性值

13、的多层栅格文件 组织方法：方法 以象元为记录序列； 每层每个象元的位置，属性 一一记录； 以层位基础，每层内以多边形位序列记录多边形的属性值和多边形内各象元的坐标。3、四叉树编码四叉树的树形表示用一倒立数表示这种分割和分割结果。树叉：还需分割的块，每个树叉有4个分叉。 优点 缺点 便于面向对象 数据结构复杂矢量 结构紧凑，冗余度低 多边形叠置分析困难利于网络检索分析 不能做增强处理图形表示质量好，精度高 软硬技术要求高 结构简单，易数据交换 现象识别效果不如矢量方法 便于模拟叠置分析和地理现象 图形数据量大栅格 利于与RS的匹配应用和分析 投影转换困难 输出快速，成本价廉 图形质量转低矢量与栅

14、格数据结构比较第三章、数据库采集 GIS的数据源 地图数据：包括地形数据和人文景观数据，有图形结构和拓扑结构两种形式；遥感数据：能快速获取大范围地区的遥感影像，更新速度快，无坐标系统；实测数据：通过野外测量获取，如GPS数据；调查统计数据，已有系统的数据，文本数据，多媒体数据。其它已有的非系统化的数据。2、空间数据采集的内涵和任务 GIS中的 数据采集 主要是指将不同来源和不同类型的数据转换成GIS可以接受和处理的数据，并进行标准化和规范化的处理，这一过程通常包括数据化，规范化和数据编码几个方面。数字化：指将不同信息经过扫描数字化或跟踪数字化器，进行模数转换，坐标转换等，形成各种数据文件，存入数据库系统。空间数据 处理 主要取决于原始数据的特点和用户的具体需求。一般有数据变换、数据重构、数据提取等内容。数据处理是针对数据本身完成的操作，不涉及内容的分析。空间数据的处理也可称为数据形式的操作。空间数据库 管理 的 方式有：文件关系数据库混合管理方式， 全关系型数据库管理方式，对象关系数据库管理方式， 面向对象数据库管理方式。3、空间数据的地理空间：指物质、能量、信息的存在形式在形态、结构过程、功能关系上的分布方式和格局及其在时间上