地理信息系统概论复习资料.doc

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1、目录第一章 导论1第二章 地理信息系统的数据结构2第三章 空间数据处理3第五章 空间分析的原理与方法4第七章 地理信息系统的设计与评价5第一章 导论1， 数据时通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。2， 信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、现象等的内容、数量或特征，以便向人们提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理或决策的依据。（信息是指主体与外部客体之间相互联系的一种形式，是主体与客体之间的一切有用的消息或知识，是表征事物特征的一种普遍形式。）（特点：客观性、适用性、传输性、共享性）3， 数据与信息的关系：数据时信息的表达形式，是信息的

2、载体；而信息则是数据中蕴含的事物的含义，是数据的内容。数据只有通过解译才有意义，才成为信息。4， 地理数据时地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。5， 地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理含义。6， 地理信息的特征：空间特征（地理信息数据是与确定的空间位置联系在一起的）；属性特征（在二维空间的定位基础上，按专题来表达多维即多层次的属性信息）；时序特征（按照时间尺度来区分地理信息）7， 地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、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。8， 地理

3、信息按其使用的数据模型分为矢量系统、栅格系统、矢栅混合系统。9， 空间特征是指地理现象的空间位置及其相互关系，其数据为属性数据。10， 属性特征是表示地理现象的名称、类型和数量等，其数据称为属性数据。11， 地理信息系统的功能：数据采集与编辑；数据存储与管理；数据处理与变换；空间分析和统计；产品制作与演示；二次开发与编程。12， 叠合分析：通过将同一地区若干个不同数据层相叠合，建立新的空间数据，二期能将输入的属性数据予以合并，易于进行多条件的查询检索，地图裁剪，地图更新和统计分析等。13， 缓冲区分析是点，线或面等不同实体周围建立一定宽度的缓冲多边形，以确定不同地理要素的空间邻近性或其影响范围

4、。14， 应用功能：资源管理，区域规划，国土监测，辅助决策。第二章 地理信息系统的数据结构1，地理空间：一般之上至大气电离层，下至地壳与地幔交界的莫霍面之间的空间区域。2，平面控制网：用以确定物体在地球表面的平面位置，通常是地理经纬度坐标。3，高程：指空间某点高于或低于基准面的垂直距离，主要用来提供地理信息。4，GIS空间数据分类 数据来源（地图数据、影像数据、文本数据）；按数据结构（矢量数据、栅格数据）；按数据特征（空间数据、非空间属性数据）；按几何特征（点、线、面，曲面、体）按数据发布形式（数字线划图、数字栅格图、数字高程模型、数字正射影图）5，矢量数据：是用欧式空间的点、线、面等几何元素

5、来表达空间实体的几何特征的数据。6，栅格数据：是将空间分割成有规则的的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表达空间实体的一种数据组织形式。7，空间数据的拓扑关系，拓扑邻接：指存在于空间图形的相同类型元素之间的拓扑关系。拓扑关联：指存在于不同类型空间元素之间的拓扑关系。拓扑包含：指存在于空间图形的相同类型但不同等级的元素之间的拓扑关系。8，空间拓扑关系的意义：（1）根据拓扑关系，不需要利用坐标或者计算距离，就可以确定一定的地理实体相对于另一种地理实体的空间位置关系。（2）；利用拓扑数据有利于空间要素的查询。（3）可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。9，空间数据计算机表示的基本方法是：空间分幅

6、；属性分层；时间分段。10，矢量数据结构：基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据结构。矢量数据结构是利用欧几里德几何学中的点、线、面以及组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。包括实体数据结构和拓扑数据结构。11，拓扑数据结构包括DIME（对偶独立地图编码法0、POLYVBT（多边形转换器）、TIGER（地理编码和参照系统的拓扑集成）等。12，栅格数据结构：是一种用来存储栅格数据单元的存储结构。是指将空间分割成有规则的网格，称为栅格单元，在各个栅格单元上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。主要存储类型有：栅格矩阵结构；游程编码结构；四叉树结构。13，游程（行程）：指栅格矩阵

7、一行内相邻同值栅格的数量。游程编码结构是逐行将相邻同值的栅格合并，记录合并后栅格的值及栅格的数量，其目的是压缩栅格数据量，降低数据冗余度。14，TIN不规则三角网它是将离散分布的实测数据点连成三角网，网中的每个三角形要求尽量接近等边形状，并保证由最近邻的点构成三角形，即三边之和最小。14，空间数据的分类：指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组织为不同的数据层，为数据采集、存储、管理、查询和共享提供依据。 16，空间数据的编码也称为特征码，是指将数据分类结果用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程。17, 数据输入操作过程：1

8、、原图准备 2 链接数字化仪器 3、输入变换数据 4、输入空间实体坐标数据 5检查和修改数字化错误 6输入属性数据 7、检查和修改属性错误。屏幕数字化过程：1打开栅格图像文件 2图相配准 3输入空间数据 4输入属性数据。第三章 空间数据处理1，空间数据处理一般包括数据变换（指数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换，包括几何纠正和地图投影转换等，以实现空间数据的几何配准），数据重构（指数据从一种格式到另一种格式的转换），数据提取（指对数据进行某种条件的取舍）3，几何纠正是为了实现对数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的纠正。常见的GIS软件一般都有仿射变换、相似变换和二次变换等集合纠正功能。4

9、，矢量与栅格数据结构比较，矢量优点：a,便于面向实体的数据表达；b，数据结构紧凑、冗余度低；c，拓扑结构有利于网络分析、空间查询等。缺点：a，数据结构较复杂；b，软件实现的技术要求比较高；c，多边形叠合等分析相对困难。栅格优点：a，数据结构相对简单；b，空间分析较容易实现；c，有利于遥感数据的匹配应用和分析。缺点：a，数据量较大，冗余度高，需要压缩处理；b，定位精度比矢量低；c拓扑关心难以表达。5，空间数据压缩，即从空间坐标数据集合中抽取一个子集，使这个子集在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。基于矢量的压缩最常用的是道格拉斯-佩克算法。6，空间数据的内插：通过已知点或

10、多边形分区的数据，推求任意点或多边形分区数据的方法就称为空间数据的内插。空间数据的内插分为点的内插和多边形分区的内插。7，点的内插是用来建立具有连续变化特征现象的数值方法。点的空间内插：a，分块内插法（线性内插法，双线性多项式内插法，二元样条函数内插法）;b,逐点内插法（移动拟合法，加权平均法，克里金法）；c，整体内插法（N次多项式拟合法）。8，区域的内插是根据一组多边形分区的已知数据来推求同一地区另一组多边形分区未知数，据的内插方法。可以采用叠置法和比重法。9，栅格数据矢量化目的：一是将扫描仪获取的图像栅格数据存入矢量形式的空间数据库；二是将栅格数据进行数据压缩，将面状栅格数据转换为矢量数据

11、表示的多边形边界。10，不同格式数据的融合方法：1基于转换器的融合 2基于数据标准的数据融合 3基于公共接口的数据融合 4基于直接访问的数据融合11，道格拉斯-佩克算法：先拟定一个阈值，然后生成一条连接折线首尾节点的直线段，并计算原始折线上的点到直线段的垂直距离，假如所有折线上的点到直线段的距离都小于阈值，距离最远的那一点保留，并将原始折线分成两段。重复上述过程，最后保留下来的就是经过数据压缩的折线。第五章 空间分析的原理与方法1，空间分析是基于空间数据的分析技术，它是以地球科学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间构成、空间演变等信息。2，

12、按照空间数据的形式可以把空间分析分为两种类型：矢量数据空间分析和栅格数据空间分析。3，按照Goodchild提出的空间分析框架，可以将空间分析方法分别归纳到两种类型中：a，产生式分析，主要有数字地形模型分析、叠合分析、空间临近性分析、网络分析和空间统计分析等；b，查询式分析，主要有空间几何分析和空间数据查询等。4，数字地形模型DTM，用数字化的形式表达的地形信息。DTM在形式上可以分为：规则格网Grid；不规则三角网TIN；数字等高线，等深线，地形特征线。5，DTM可以分为：a，数字高程模型DEM；b，派生的地形模型。6，数据高程模型DEM，它是用一组有序数值阵列形式表示地 面高程的一种实体地

13、面模型；派生的地形模型主要是指由DEM经过计算得到的地形因子数据，如坡度、坡向、曲面面积等。 7，空间叠合分析指在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。 8，基于矢量数据的叠合分析：a，点与多边形的叠合；b，线与多边形的叠合；c，多边形与多边形的叠合（union，intersect，identity，erase，update五种叠合方式）。9，空间邻近度描述了地理空间中两个地物距离相近的程度。空间邻近度分析通常有空间缓冲区分析和Voronoi多边形分析两种方法。空间缓冲区就是地理空间实体的一

14、种影响范围或服务范围。10，Voronoi多边形分析其原理是根据离散分布的已知数据点对研究区域进行划分，使得划分成德多边形覆盖整个研究区域，形成一个Voronoi图，且每一个多边形中仅包含一个已知的数据点。第七章 地理信息系统的设计与评价1，应用性GIS根据应用层次的高低可分为空间事物处理系统STPS，空间管理信息系统SMIS和空间决策支持系统SDSS2，应用性GIS的设计大致可分为四个主要阶段即系统分析、系统设计、系统实施、系统运行与维护。3系统实施是在系统设计的原则指导下，按照详细设计方案的目标、内容和方法，分阶段、分步骤完成系统开发的过程。1系统硬件和软件的引进及调试 2系统数据库建立 3应用管理系统开发 4系统测试和联调 5实验验收和鉴定。4，地理信息系统的评价：系统效率；系统可靠性；可扩展性；可移植性；系统的效益。