地理信息系統(tǒng)知識點WORD

1、第一章1、地理信息：.是指表征地理圈或地理環(huán)境固有要素或物質的數量、質量、分布特征、聯系和規(guī)律等的數字、文字、圖像和圖形等的總稱；地理信息特征：屬于空間信息，它具有空間定位特征（按照經緯網或公里網建立的地理坐標來實現空間位置的確定）、屬性特征（多維多層次的屬性信息）和時序特征（動態(tài)變化的特征。按照時間的尺度來區(qū)分地理信息）。2、數據與信息關系：1）在詞義上的差別：數據是信息的表達，信息則是數據的內容；2）數據是客觀對象的表示，只有當數據對實體行為產生影響時才成為信息；3）信息是當代社會發(fā)展的一項重要任務。3、地理信息系統(tǒng)：是用于采集、存儲、查詢、分析和顯示地理空間數據的計算機系統(tǒng)?！镜乩硇畔⑾?/p>

2、統(tǒng)既是管理和分析空間數據的應用工程技術，又是跨越地球科學、信息科學和空間科學的應用基礎學科。其技術系統(tǒng)由計算機硬件、軟件和相關的方法過程所組成，用以支持空間數據的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規(guī)劃和管理問題?！?、GIS、MIS與CAD的區(qū)別：（1）數據對象不同：GIS：地理空間數據、屬性數據、時態(tài)數據；MIS：社會經濟、人文等屬性數據；CAD：幾何數據；（2）功能不同： GIS：空間數據管理與分析、決策服務；MIS：屬性數據管理；CAD：幾何數據制圖；5、分類:按研究內容分：1）專題GIS：具有有限目標和行業(yè)特點的GIS系統(tǒng)。如礦產資源、森林動態(tài)監(jiān)測、作物估產、水土流失等

3、信息系統(tǒng)；（2）綜合GIS：以全球、區(qū)域綜合研究和全面信息服務為目標的GIS。如城市、流域GIS。特點：數據項目多，信息齊全。2）按研究范圍分：（1）全球性GIS；（2）區(qū)域性GIS；（3）國家GIS。3）按使用的數據模型分：（1）矢量GIS；（2）柵格GIS；（3）矢柵混合型GIS。6、地理信息系統(tǒng)的構成：系統(tǒng)軟件（核心）、系統(tǒng)硬件、空間數據、應用模型、應用人員。7、地理信息系統(tǒng)的基本功能：1）數據采集與編輯：地理要素轉化坐標及屬性代碼輸入計算機。2）數據存儲與管理：圖屬一體化存儲與管理。 3）數據處理和變換：數據變換、重構、抽取。4）空間分析和統(tǒng)計：空間查詢、疊合分析、緩沖區(qū)分析、數字地形

4、分析、空間統(tǒng)計分析。5）產品制作與顯示：專題圖、統(tǒng)計表、圖像。6）二次開發(fā)和編程：組件式開發(fā)。應用功能：1）資源管理：水、土地、森林、礦產、石油、草場資源等。 2）區(qū)域規(guī)劃：城市、小區(qū)規(guī)劃。3）國土監(jiān)測：森林火災、洪水災情監(jiān)測、土地利用動態(tài)監(jiān)測等。4）輔助決策；空間決策支持系統(tǒng)。5）定位服務：位置服務系統(tǒng)。6）城市管理：地籍管理、房產管理、地下管線管理、交通消防管理、輸電配電管理、園林綠化管理等。8、發(fā)展歷程：60年代(開拓期): 第一個GIS建立;70年代(鞏固期)：相關理論、技術發(fā)展；80年代(發(fā)展期): 我國85年成立資環(huán)信息系統(tǒng)國家重點實驗室;90年代后(用戶時代): 各地區(qū)紛紛建立G

5、IS系統(tǒng)。發(fā)展態(tài)勢：GIS已成為一門綜合性技術；GIS產業(yè)化的發(fā)展勢頭強勁；GIS網絡化已構成當今社會的熱點；地理信息科學的產生和發(fā)展。第二章1、GIS 空間數據的分類：1）按照數據來源分類：地圖數據、影像數據、文本數據2）按照數據結構分類：矢量數據、柵格數據3）按照數據特征分類：空間定位數據、非空間屬性數據4）按照數據幾何特征分類：點、線、面、曲面、體5) 按照數據發(fā)布形式: 數字線畫地圖（DLG）、數字柵格地圖（DRG）、數字高程模型（DEM）、數字正射影像（DOM）。即“4D”產品3、GIS空間數據的基本特征：1）空間特征2）屬性特征3）時間特征。4、空間數據的拓撲關系：拓撲關系：拓撲關

6、系是指網結構元素（結點、弧段、面域）間的鄰接、包含、關聯等關系即要素（圖元）之間的連通性或相鄰的關系。5、拓撲關系的類型：（1）拓撲鄰接：指存在于空間圖形的相同類型元素之間的拓撲關系。（2）拓撲關聯：指存在于不同類型空間元素之間的拓撲關系。（3）拓撲包含：指存在于空間圖形的相同類型但不同等級的元素之間的拓撲關系。6、空間拓撲關系的意義拓撲關系在GIS的數據處理、空間分析以及數據庫的查詢與檢索中，具有重要的意義。（1）確定地理實體間的空間位置關系。（2）利于空間要素的查詢：某一湖泊鄰接的土地類型都有哪些。（3）重建地理實體：建立封閉多邊形，實現道路的選取，進行最佳路徑的計算等7、矢量數據結構類型

7、：(1)實體數據結構（也稱面條數據結構）優(yōu)點：結構簡單、直觀、易實現以實體單位的運算和顯示。缺點：1）相鄰多邊形的公共邊界被數字化并存儲兩次，造成數據冗余和碎屑多邊形數據不一致，浪費空間，導致雙重邊界不能精確匹配。2）點、線和多邊形有各自的坐標數據，但沒有拓撲數據，彼此不關聯。3）島或洞作為一個單個圖形，沒有與外界多邊形聯系。不易檢查拓撲錯誤。所以，這種結構只用于簡單的制圖系統(tǒng)中，顯示圖形。 (2)拓撲數據結構點是相對獨立的，點連成線，線構成面。每條線始于節(jié)點，止于終止節(jié)點，并與左右多邊形相鄰接。8、拓撲數據結構編碼文件：弧段文件、弧段坐標文件、節(jié)點文件、多邊形文件.9、柵格數據結構定義：基于

8、柵格模型的數據結構簡稱為柵格數據結構，是指將空間分割成有規(guī)則的網格，成為柵格單元。10、柵格數據結構特點：1）柵格數據結構中：空間位置用行和列標識。網格通常是正方形，有時也采用矩形等邊三角形和正六邊形；2）數據精度取決于網格的邊長（分辨率）。柵格分辨率表示每一個方向上的像素數量，也可以同時表示成“每英寸像素”（ppi）以及圖形的長度和寬度。3）網格邊長縮小，分辨率越高，網格單元的數量將呈幾何級數遞增，存儲空間也隨之增大；4）與矢量數據結構相比，柵格數據結構表達地理要素比較直觀，容易實現多層數據的疊合操作；5）網絡分析比較困難。11、柵格數據結構獲取方法(1) 手工網格法(2) 掃描數字化法(3

9、) 分類影像輸入法(4) 數據結構轉換法12、柵格數據結構類型：柵格矩陣結構【是一種用矩陣來存儲柵格數據單元的存儲結構】、游程（行程）編碼結構、鏈碼、塊碼、四叉樹編碼結構、八叉樹編碼結構14、游程指相鄰同值網格的數量，游程編碼結構是逐行將相鄰同值的網格合并，并記錄合并后網格的值及合并網格的長度。15、游程編碼結構建立方法：將柵格矩陣的數據序列X1 X2 Xn，映射為相應的二元組序列（Ai,Pi），i1,K,且Kn。A為屬性值，P為游程，i為游程序號。(下面無損壓縮)16、鏈碼：由起點位置和一系列在基本方向的單位矢量給出每個后續(xù)點相對其前繼點的可能的8個基本方向之一表示。8個基本方向自0開始按逆

10、時針方向代碼分別為0，1，2，3，4，5，6，7。單位矢量的長度默認為一個柵格單元。17、四叉樹編碼法：將空間區(qū)域按照四個象限進行遞歸分割n次，每次分割形成2n2n個子象限，直到子象限中的屬性數值都相同為止，該子象限就不再分割。18、編碼結構比較：直接柵格編碼：簡單直觀，是壓縮編碼方法的邏輯原型（柵格文件）；鏈碼：壓縮效率較高，以接近矢量結構，對邊界的運算比較方便，但不具有區(qū)域性質，區(qū)域運算較難；游程長度編碼：在很大程度上壓縮數據，又最大限度的保留了原始柵格結構，編碼解碼十分容易，十分適合于微機地理信息系統(tǒng)采用；塊碼和四叉樹編碼：具有區(qū)域性質，又具有可變的分辨率，有較高的壓縮效率，四叉樹編碼可

11、以直接進行大量圖形圖象運算，效率較高，是很有前途的編碼方法。19、矢量與柵格數據結構的比較：矢量數據結構：優(yōu)點1）便于面向現象(土壤類、土地利用單元等)；2）數據結構緊湊、冗余度低；3）有利于網絡分析；4）圖形顯示質量好、精度高。缺點：1）數據結構復雜；2）軟件與硬件的技術要求比較高；3）多邊形疊合等分析比較困難；4）顯示與繪圖成本比較高。柵格數據結構：優(yōu)點：1）數據結構簡單；2）空間分析和地理現象的模擬均比較容易；3）有利于與遙感數據的匹配應用和分析；4）輸出方法快速，成本比較低廉。缺點：1）圖形數據量大；2）投影轉換比較困難；3）柵格地圖的圖形質量相對較低；4）現象識別的效果不如矢量方和法

12、。20、曲面數據結構定義：連續(xù)分布現象的覆蓋表面，具有這種覆蓋表面的要素有地形、溫度、降水量和磁場等。21、曲面的表達：不規(guī)則三角網、規(guī)則格網。TIN的曲面數據結構思想：將離散分布的實測數據 點連接成三角網，網中的每個三角形要求盡量接近等邊形狀，并保證由最近鄰的點構成三角形，即三角形的邊長之和最小。優(yōu)點： 便于表達連續(xù)分布、方便地形分析（坡度、坡向、填挖方計算、陰影和地形通視分析、等高線自動生成和三維顯示等）規(guī)則格網的曲面數據結構思想： 將區(qū)域空間切分為 規(guī)則的格網單元 ，每個格網單元對應于一個數值，該 屬性值為地面的高程 或其他 連續(xù)分布現象的數值。22、空間數據結構的建立過程：數據源的確定

13、數據分類和編碼確定數據模型和數據結構類型數據輸入和編輯操作（1）矢量數據輸入與編輯（方法）矢量數據（2）柵格數據輸入與編輯（方法）柵格數據。23、屏幕數字化過程：1、打開柵格圖像文件2、圖像配準3、輸入空間數據4、輸入屬性數據第三章 空間數據的處理1、空間數據處理的內容：數據變換,數據重構,數據提取.3數據變換解決如果出現坐標系不統(tǒng)一、圖紙變形不同來源的地圖，投影不相同的情況4 空間數據的變換實質：建立兩個坐標系坐標點之間的一一對應關系，包括幾何糾正和投影轉換。5 幾何糾正是指對數字化原圖數據進行的坐標系轉換和圖紙變形誤差的改正，以實現與理論值的一一對應關系；幾何糾正的方法包括仿射變換、相似變

14、換、二次變換和高次變換等。6 仿射變換幾何含義：對二維坐標數據進行平移、旋轉和不同比例（x與y方向）的縮放。特性： 平直線 平行性 不同方向上長度比變化。仿射變換公式推導：X=a0+(m1cos)x+(m2sin)y , Y=b0-(m1sin)x+(m2cos)y. 設a1=m1cos,b1=-m1sin,a2=m1sin,b2=m2cos,化簡得X=a0+a1x+a2y,Y=b0+b1x+b2y.未知參數：6個,需控制點個數：至少3對. 但在實際應用時，通常利用4個以上的點進行仿射糾正，利用最小二乘法處理來求解待定參數，以提高變換的精度。8二次變換公式為：X=a0+a1x+a2y+a11x

15、+a12xy+a22y,Y=b0+b1x+b2y+b11x+b12xy+b22y. 二次變換至少需要6對控制點坐標及其理論值求出待定系數。9 常用地圖投影：高斯-克呂格投影、墨卡托投影、UTM投影、蘭勃特投影、阿爾伯斯投影等。投影轉換是指當系統(tǒng)使用來自不同地圖投影的圖形數據時，需要將該投影的數據轉換為所需要投影的坐標數據；實質：建立兩平面之間點的一一對應關系。投影轉換的方法包括正解變換、反解變換和數值變換和解析-數值變換等10 矢量的優(yōu)點: 便于面向實體的數據表達數據結構緊湊，冗余度低拓撲結構有利于網絡分析，空間調查等。缺點：數據結構較復雜軟件實現的技術要求比較高多邊形疊合等分析相對困難。柵格

16、的優(yōu)點：數據結構相對簡單空間分析較容易實現有利于遙感數據的匹配應用和分析。缺點: 數據量較大，冗余度高，需壓縮處理定位精度比矢量低拓撲關系難以表達。11 由矢量向柵格的轉換：點的柵格化，線的柵格化，面的柵格化。其中面的柵格化方法中包括基于弧段數據的柵格化方法和基于多邊形數據的柵格化方法。12 基于圖像的矢量化方法;二值化，細化，跟蹤。13 柵格數據的矢量化方法：首先在柵格數據中搜索多邊形邊界弧段相交處的節(jié)點位置，接著從搜索出的節(jié)點里選擇一個作為起始跟蹤節(jié)點，最后將跟蹤得到的弧段數據連接組織成多邊形。14遙感與GIS數據的融合：遙感影像與數字線劃圖（DLG）的融合，遙感影像與數字高程模型（DEM

17、）的融合，遙感影像與數字柵格圖（DRG）的融合15 空間數據的壓縮分類：基于矢量的壓縮，基于柵格的壓縮。16基于矢量的壓縮：空間數據壓縮方法：1. 間隔取點法2. 垂距法3. 光欄法4. 道格拉斯佩克算法。17道格拉斯佩克算法是基于現狀實體的點壓縮算法，是對數據的簡化處理。原理; 先擬定一個閾值，然后生成一條連接折線首尾節(jié)點的直線段，并計算原始折線上的點到直線段的垂直距離。假如所有折線上的點到直線段的距離都小于預先設定的閾值，這條直線段就被用來代替原來的那條折線；假如有些點的距離大于閾值，距離最遠的那一點保留，以此點將原折線分為兩段。對兩段折線重復上述過程，最后保留下來的點就是經過數據壓縮的折

18、線。18（1）對矢量的離散點列P(x1, y1),P( x2, y2), , P(x6,y6)，設A=P(x1,y1)和B=P(x6,y6)，用線段連接AB；（2）計算線段上點到直線段AB的距離，如果都小于預先設定的閾值，這條直線段就被用來代替原來的那條折線，假如有些點距離大于閾值，則在AB范圍內的點列中，尋找與AB線段具有最大距離的點P3；（3）以P3為分界，將原折線分為兩段：AP3和P3B。（4）重復（2），直至找出整個折線所需的簡化點。19 基于柵格的壓縮：空間數據壓縮方法：1. 游程編碼2. 四叉樹編碼。20空間數據的重分類概念：當需要進行特定的數據分析時，常常需要先對從數據庫中提取的

19、數據作屬性的重新分類和空間圖形的簡化，以構成數據新的使用形式21空間數據的內插：通過已知點或多邊形分區(qū)的數據，推求任意點或多邊形分區(qū)數據的方法。22點的內插：是研究具有連續(xù)變化特征現象(例如地面高程等)的數值內插方法。理論基礎：空間內地理連續(xù)分布現象具有相關性。解決思路：根據未知點附近的已知數據點的數據，建立相關數學模型（逼近擬合法），推測出未知點處的數據。23點的空間內插法分類：分塊內插法線性內插法雙線性多項式內插法二元樣條函數內插法逐點內插法移動擬合法加權平均法克里金法整體內插法：N次多項式擬合法 。24點數據內插應用：以建立數字高程模型為例（Grid）過程如下：數據取樣， 數據內插， 數

20、據精度分析。25按照一定間隔的格網取樣，格網間距判定方法：高程差異數值是否在數字高程模型精度要求之內。高程差異=二次曲線內插值-線性內插值 。線性內插值：ha=1/2(h1+h2) ,二次曲線內插值;hb=1/8(6h2+3h1-h3),高程差異：=hb-ha=1/8(2h2-h1-h3).26數據內插:分塊內插法和逐點內插法。分塊內插發(fā)思想：把整個內插空間劃成若干分塊，并對各分塊求出各自的曲面函數來刻畫曲面形態(tài)。分塊內插法包括線性內插法（3個已知點數據）和雙線性多項式內插法（4個已知點數據）。27 逐點內插法包括移動擬合法和加權平均法，克里金法。移動擬合法：本法適用于由隨機分布的點的高程，求

21、出待定點的高程。對某一待定點的P，用一個多項式曲面，擬合該點附近的地面，此時取待定點作平面坐標的原點，并以待定點為圓心，以R為半徑的圓內諸數據點來定義函數的待定系數。如取二次多項式來擬合圓內的地面，則圓內的高程可寫成zp=Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F式中有6個參數，所以至少需上述圓內的6個點的數據來率定。當圓內點的數據多于6個時，可用最小二乘法的方法來率定參數。思路：從數據點的平均密度出發(fā)，確定圓內數據點n，以計算搜索圓的半徑R，其公式為：R=n(A/N) R=(nA/N). ：N為數據點總數；A為總面積.28加權平均法：方法同移動擬合法，但在計算待插值點的高程時，使用加權平均值代替

22、誤差方程求解出的曲面函數。P=1/d或p=(R-d)/d。其中：p是數據點的權重；R是搜索圓半徑；d是待插值點到數據點的距離。29 數據的內插：解決方法：（1）疊置法（2）比重法。30拓撲編輯功能：多邊形連接編輯，節(jié)點連接編輯GIS第四章1數據庫:就是為了一定的目的，在計算機系統(tǒng)中以特定的結構組織、存儲、管理和應用的相關聯的數據集合。作用：數據存儲與管理，輔助用戶的空間分析與決策。2、數據庫組成成分數據庫存儲系統(tǒng)、數據庫管理系統(tǒng)（DBMS）、數據庫應用系統(tǒng)3、空間數據管理實現方式經歷四個階段：初級式的管理模式、混合式的管理模式、擴展式的管理模式、集成式的管理模式。4、空間數據庫的設計：實質是將

23、地理空間實體以一定的組織形式在數據庫系統(tǒng)中加以表達的過程，也就是GIS中的空間實體建立數據模型的過程。5、空間數據模型的設計內容：需求分析、概念設計、邏輯設計、物理設計6、數據庫設計的過程和步驟：需求設計概念設計邏輯設計 地理現象 數據庫的 數據庫的和過程 概念模型 邏輯模型物理設計空間數據庫 數據庫的存儲模型7、當前最為普遍采用的概念模型（DBMS）：語義數據模型、面向對象數據模型8、最常用的語義模型之一：實體-聯系模型（E-R模型）E-R模型三種語義概念：實體、聯系、屬性9、建立ER模型的基本步驟：1） 確定實體類型：如客戶和銷售商。2）確定聯系類型：銷售活動或訂貨活動。3）確定實體類型和

24、聯系類型畫出ER圖。4）確定實體類型與聯系類型的屬性：對于客戶，其屬性有客戶的編號、姓名、地址等；對于聯系類型，其屬性有客戶編號、銷售編號、商品名稱、銷售量等。10、E-R模型進行數據庫概念設計的三個步驟：1、設計局部E-R模型2、設計全局E-R模型3、全局E-R模型的優(yōu)化。11、面向對象數據模型基本概念（ORM）：(1)對象：即現實世界中的事物模型表達（2）消息：對對象進行操作的請求，是連接對象與外部世界的唯一通道。（3）類：共享同一屬性和方法集的所有對象的集合構成類（4）方法：對對象的所有操作，如對對象的數據進行操作的函數、指令、例程等（5）繼承：是現實世界中對象之間的一種獨特關系，它使得

25、某類對象可以自然的擁有另外一類對象的某些特征和功能（6）重載;實現特定功能的方法不僅以名稱來區(qū)分，而且用它所帶的參數來區(qū)別。（7）多態(tài)：同一個消息可以根據發(fā)送消息對象的不同采用多種不同的行為方式。（8）概括：把一組具有相同特征和操作的類歸納在一個更一般的超類中（9）聚集：反映了潛逃對象的概念12、ORM圖：即對象角色建模（Object Role Modeling），是運用面向對象的原理進行數據庫概念建模的軟件工程方法。13、實體對象類型：由實際事物組成的對象類型。用實線橢圓表示。值對象類型：由數字或字符串組成的數字類型，用來說明實體對象類型，用虛線橢圓表示。14、謂詞：描述由對象類型扮演的角色

26、的事實的一部分。表示為一個或多個角色框的序列。唯一性約束，用雙向箭頭表示，強制性約束用圓點表示。15、空間數據庫邏輯模型設計目的：是從概念模型導出特定的數據庫管理系統(tǒng)可以處理的數據庫的邏輯結構。16、關系數據庫模型以紀錄組或數據表的形式組織數據，便于利用各種地理實體與屬性之間的關系進行存儲和變換，不分層也無指針，是建立空間數據和屬性數據之間關系的一種非常有效的數據組織方法。17、關系數據庫模型種類：邊界關系、邊界-結點關系、節(jié)點坐標關系18、關系數據庫模型規(guī)范化：第一、二、三范式19、概念模式做華為邏輯模式的方式：E-R模型向關系數據模型的轉換、ORM模型向IDEF1X模型的轉換20、空間數據

27、查詢功能大致分為三類（1）針對空間關系的查詢，例如，查詢一條公路途徑的所有城鎮(zhèn)（2）針對非空間屬性的查詢，例如，查詢一個城市的人口數量（3）結合空間關系和非空間屬性的查詢21、空間關系查詢類型（實體間拓撲、順序、距離、方位等關系的查詢）簡單的點、線、面實體相互關系的查詢包括：（1）點點查詢（2）線點查詢（3）面點查詢（4）點線查詢（5）線線查詢（6）面線查詢（7）點面查詢（8）線面查詢（9）面面查詢22、屬性數據查詢：結構化查詢語言(SQL)23、空間屬性聯合查詢：查詢條件既包括空間位置關系，又包括屬性信息的查詢24、空間查詢語言：是指從空間數據庫中查找出所有滿足空間約束條件和屬性約束條件的地

28、理實體的算法語言。25、空間數據可索引目的：快速地在空間數據庫中找到所需要的空間信息。26數據庫一維索引組成關鍵字、存儲地址27、空間索引原理：依據空間實體的位置和形狀或空間實體之間的某種空間關系按一定的順序排列的一種數據結構，其中包含空間實體的概略信息，如標識碼、最小外接矩形以及存儲地址。28、常見的空間索引方法：一、范圍索引二、格網空間索引三、四叉樹空間索引29、格網空間索引：將區(qū)域劃分成大小相等的網格，記錄每個網格內所包含的空間實體在數據庫中的地址。30、元數據：關于數據的數據。31、空間元數據：在空間數據庫中用于描述空間數據的內容、質量、表示方式、空間參考和管理方式等特征的數據。32、

29、空間元數據的作用：幫助空間數據的使用者查詢所需的空間信息，進行空間數據共享，并進一步處理空間數據33、使常規(guī)的關系數據庫支持GIS空間數據類型和空間操作功能：空間數據庫引擎（SDE）34、時空一體化數據模型：時間片快照模型、底圖疊加模型、時空合成模型35、空間實體的時態(tài)特征信息實體從產生到消亡的時間信息，有效時間或生命期。36、時空GIS（四維）核心：時空數37、時空數據庫系統(tǒng)空間時態(tài)數據表達、空間時態(tài)數據更新、空間時態(tài)數據查詢第五章 空間分析的原理與方法1. 空間分析概念：基于空間數據的分析技術，它以地球科學原理為依托，通過分析算法，從空間數據中獲取有關地理對象的空間位置、空間分布、空間形態(tài)

30、、空間構成、空間演變等信息。目的：(1)描述與認知空間數據分布特征，如點線面的空間分布狀況；(2)解釋空間現象與空間模式的形成機理，如城市土地利用變化研究；(3)調控在地理空間上發(fā)生的事件，如水資源的合理配置；(4)預測預報，如洪水的預測預報。主要方法：(1) 基于地圖的空間圖形分析，如GIS中的緩沖區(qū)、疊加分析、數字高程模型,數字地面模型等；(2) 空間動力學分析，有城市擴張模型(驅動力等)、空間價格競爭模型(區(qū)位優(yōu)勢)、空間擇位模型（中心地等）；(3) 空間信息分析，是指根據數據或統(tǒng)計方法建立的模型，如空間聚類、空間自相關、回歸模型等。4. 空間分析模型及方法：疊置分析模型：疊置分析緩沖區(qū)

31、分析模型：緩沖區(qū)分析統(tǒng)計分析模型：主成分分析、聚類分析、關鍵變量分析、相關分析、層次分析網絡分析模型：最短、最佳路徑分析、資源分配、流分析三維地形分析模型：地形因子分析、剖面分析、可視化分析。小波分析應用模型：小波壓縮、放大5DEM、DTM概念及關系：DEM是地表單元上高程的集合，是地貌形態(tài)的離散表示。DEM通常用地表規(guī)則網格單元構成的高程矩陣表示，廣義的DEM還包括等高線、三角網等所有表達地面高程的數字表示。DTM數字地形模型是地形表面形態(tài)屬性信息的數字表達，是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數字描述。數字地形模型中地形屬性為高程時稱為數字高程模型。關系：DEM是建立DTM的基礎數據，其它的

32、地形要素可由DEM直接或間接導出，稱為“派生數據”，如坡度、坡向、曲面面積。顯然，DEM的質量好壞直接決定著DTM的精確性。6數字地形分析及研究內容：是指在數字高程模型上進行地形屬性計算和特征提取的數字信息處理技術。研究內容：提取描述地形屬性和特征的因子，并利用各種相關技術分析解釋地貌形態(tài)、劃分地貌形態(tài)等DTM的可視化分析。7數字地形分析的方法: 1.提取坡面地形因子：即表面積、體積、坡度、坡向、曲率、分維、地表粗糙度、高程變異系數、面元凹凸系數等。2.提取特征地形要素（1）流域分析（2）可視域分析3）谷脊特征分析（4）地形剖面分析（5）等值線分析（6）日照分析8.DEM的表示方法：等高線法，

33、等高線是一條帶有高程值屬性的簡單多邊形或多邊形弧段。需要用插值方法來計算落在等高線以外的其他點的高程。規(guī)則格網法，規(guī)則格網法是把DEM表示成高程矩陣，DEM來源于直接規(guī)則矩形格網采樣點或由不規(guī)則離散數據點內插產生。結構簡單，計算機對矩陣的處理比較方便，成為DEM最通用的形式。不規(guī)則三角網法，TIN利用所有采樣點取得的離散數據，按照優(yōu)化組合的原則，把這些離散點連接成相互連續(xù)的三角面。4.航片立體像對法，通過航空或航天遙感立體像對，根據視差模型，自動選配左右影像的同名點，建立數字高程模型。9 D E M 建立方法與過程：數據采集包括：地形圖數字化采集（選點采集）、航空相片采集（隨機采集）、地面測量

34、采集（沿等高線采集）、機載測高儀采集（沿斷面采集） 數據處理：格式轉換、坐標系變換、數據編輯、數據分快、數據內插DEM生成:人工網格法、三角網法、格網插值法、等值線插值法、立體像對法10 D E M應用：地球科學分析中，自動提取各種地形因子，制作地形剖面圖和劃分地表形態(tài)類型等；線路選線（鐵路、公路、輸電線）的設計、水庫堤壩選址；工程土方、庫容和淹沒損失的自動估算；任意兩點間的通視判斷及任意斷面圖繪制；遙感影像地形畸變的自動糾正11地形因子包括：坡度、坡向、曲面面積、地表粗糙度、高程變異，以及谷脊特征等12坡度和坡向：是一個既有大小又有方向的矢量，從數學上來講，:坡度矢量的模等于地表曲面函數在該

35、點的切平面與水平面夾角的正切，其方向等于在該切平面上沿最大傾斜方向的某一矢量在水平面上的投影方向也即坡向。坡度和坡向的計算空間矢量法：通過格網單元四個點的矢量，采用雙線性擬合函數，建立每一個格網單元的法矢量，來計算該格網單元的坡度和坡向。坡度反映地表面的傾斜程度擬合曲面法：采用二次曲面來擬合局部（窗口）的地形表面，通常采用3*3（窗口）的格網來計算中心格網點14. DEM的通視分析：通視分析是指以某一點為觀察點，研究某一區(qū)域通視情況的地形分析。視線通視分析：判斷任意兩點之間能否通視。視域通視分析：從任意點出發(fā)，判斷整個區(qū)域內所有其他點的通視狀況。判斷方法：任意兩點間直線與其剖面線是否有交點來判

36、斷。分析結果：二值圖（0值代表不可見區(qū)域，1值代表可見區(qū)域）15空間疊合分析的概念及類型：空間疊合分析是指在相同的空間坐標系統(tǒng)條件下，將同一地區(qū)兩個不同地理特征的空間和屬性數據重疊相加，以產生空間區(qū)域的多重屬性特征，或建立地理對象之間的空間對應關系。疊合分析類型：矢量數據疊合分析、柵格數據疊合分析16基于矢量數據的疊合分析：點與多邊形的疊合：確定某圖層上的點落入到另一圖層的哪些多邊形內，以建立每個點的新的屬性。如查詢某市所有水井（郵局）的分布。實質：點層與面層的疊置。核心算法：判斷點是否在多邊形內。線與多邊形的疊合：確定某圖層上的弧段落入到另一圖層的哪些多邊形內，以建立每個弧段的新的屬性。如道

37、路層與縣界層疊加，可得各縣內道路的里程。實質：線層與面層的疊置。核心算法：線的多邊形裁剪（計算交點，截斷弧段并重新編號，建立歸屬關系）多邊形與多邊形的疊和：是指不同圖幅或不同圖層多邊形要素之間的疊置，根據兩組多邊形邊界的交點來建立具有多重屬性的多邊形（合成疊置）或進行多邊形范圍內的屬性特性的統(tǒng)計分析（統(tǒng)計疊置）。合成疊置（Union）：得到一張新的疊置圖，產生了許多新的多邊形，每個多邊形內都具有兩種以上的屬性，通過區(qū)域多重屬性的模擬，尋找和確定同時具有幾種地理屬性的分布區(qū)域，例如確定商業(yè)區(qū)內地址結構穩(wěn)定的區(qū)域；統(tǒng)計疊置：是統(tǒng)計計算一種要素在另一種要素中的分布特征，例如統(tǒng)計某種城市功能區(qū)內所包含

38、的土地類型數，各類土地的面積等，疊置的結果是統(tǒng)計報表。17多邊形的六種疊合方式：1）Union：保留原所有多邊形2）intersect：保留共有多邊形要素。:3）Identity：保留以一多邊形為控制邊界內的所有多邊形要素。4）Erase：保留以一多邊形為控制邊界外的所有多邊形要素5）Update:刪除重疊的部分6）Clip：一圖層的邊界對另一圖層內容的截取18基于柵格數據的疊合分析：參與分析的多個圖層均為柵格數據。:優(yōu)點：運算過程比較簡單缺點：數據量大條件：具備兩個或多個相同地區(qū)的相同行列數的柵格數據，柵格單元大小相同。19柵格疊合分析方法常用種類：數學運算、函數運算、統(tǒng)計運算20疊置分析的

39、作用：類型疊置：獲取新的類型數量統(tǒng)計: 即計算某一區(qū)域內的類型和面積動態(tài)分析：進行不同時段動態(tài)對比分析益本分析：效益成本分析幾何提取：提取符合條件的地物21空間鄰近度及方法：描述地理空間中兩個地物距離相近的程度。如研究道路沿線的廢氣污染或河流沿線的供水能力，公共設施的服務區(qū)域劃分，確定工程建設引起的搬遷范圍等。方法：空間緩沖區(qū)分析、泰森多邊形分析22空間緩沖區(qū)分析：空間緩沖區(qū)：地理空間實體的一種影響范圍或服務范圍。:空間緩沖區(qū)分析：是圍繞空間的點、線、面實體，自動建立其周圍一定寬度范圍內的多邊形，用以識別這些實體對周圍對象的輻射范圍或影響度。23空間緩沖區(qū)類型：矢量緩沖區(qū)：基于點特征的緩沖區(qū)、

40、基于線特征的緩沖區(qū)、基于面特征的緩沖區(qū)柵格緩沖區(qū)，柵格緩沖區(qū)的建立的核心問題是距離變換。對緩沖區(qū)的柵格單元作距離擴散，即計算其他柵格到需要做緩沖區(qū)的柵格距離。 按照設定的緩沖區(qū)距離提取出符合要求的柵格單元24泰森多邊形分析：根據離散分布的已知數據點對研究區(qū)域進行劃分，使得劃分成的多邊形覆蓋整個研究區(qū)域，形成一個Voronoi圖，且每一個多邊形中僅包含一個已知的數據點，則可以用該已知數據點的數據來表達和分析該多邊形內的所有其他數據點?？芍阂阎c所在的Voroni多邊形就是由到該點的距離最小的所有點的集合。相鄰Voronoi多邊形的邊界是相鄰的已知點距離相等的點組成的，也就是相鄰已知點的連線的垂

41、直平分線。所有的相鄰已知點的連線構成了Voronoi多邊形的對偶圖，即Delaunay三角網。25Voronoi多邊形特征： 所有Voronoi多邊形都是凸多邊形。 Voronoi多邊形的頂點是相鄰已知點構成的三角形外接圓的圓心。 所有外接圓的內部不包含已知點。26泰森多邊形的生成：矢量數據算法：半平面求交法柵格數據算法：先使用柵格距離擴散計算出各個柵格單元的距離數值，然后將柵格距離數據看做是數字地形數據，提取出數字地形的山脊線，就形成了Voronoi多邊形的邊界線。27網絡：是一個由點、線的二元關系構成的系統(tǒng)，通常來描述某種資源或物質沿著路徑在空間上的運動。例如：城市的道路系統(tǒng)、各類地下管網

42、系統(tǒng)、流域的水網等。空間網絡分析問題：1.公共交通運營的線路選擇和緊急救援行動線路的選擇等，與網絡最佳路徑選擇有關；2.當估計排水系統(tǒng)在暴雨期間是否溢流及河流是否泛濫時，需要進行網流量分析或負荷估計；3.城市消防站分布和醫(yī)療保健機構的配置等，可以看成是利用網絡和相關數據進行資源的分配等。29圖的定義：抽象表達事物及其事物之間某種特定關系的數學系統(tǒng)或邏輯模型。28GIS的網絡分析：是依據網絡的拓撲關系，通過考察網絡元素的空間及屬性數據，以數學理論模型為基礎，對網絡的性能特征進行多方面的一種分析計算。網絡的數據結構（網絡分析的基礎是圖論）： 幾何結構網絡的地理分布；拓撲結構網絡元素的連接關系，用圖

43、的形式來表達。30最短路徑Dijkstra算法（迪杰斯特拉算法）最短路徑問題：設網絡中從一個頂點出發(fā)到另一個頂點之間有多條路徑聯通，則求這些路徑中最短的一條路徑的問題。核心算法：求兩點間的權數最小路徑第6章 地理信息系統(tǒng)的應用模型 1.GIS應用模型概述：GIS應用模型：對具體的應用問題，借助GIS技術，把概念模型具體化為信息世界可操作的機理和過程。 作用：用一定程度的演化和抽象，通過邏輯演繹，把握各地理要素間的本質特征、相互關系及可視化顯示。常用的GIS應用模型：土地適宜性評價模型、選址模型、洪水預測模型、人口擴散模型、森林增長模型、水土流失模型、最優(yōu)化模型和影響模型。2.GIS應用模型的分

44、類：按照所表達的空間對象不同（模型分類-理論依據-應用領域-模型）：理論-半物理或化學原理-地表徑流-運動方程；混合-半經驗性-資源分配-運輸方程；經驗-啟發(fā)式或統(tǒng)計關系-水土流失-統(tǒng)計回歸。按照研究對象的瞬時狀態(tài)和發(fā)展過程-靜態(tài)：分析地理現象及要素相互作用的格局；半靜態(tài)：評價應用目標的變化影響；動態(tài)：預測研究目標的時空動態(tài)演變及趨勢。3.GIS應用模型建模的步驟：明確分析的目的和評價準則；準備分析數據；空間分析操作；結果分析；解譯、評價結果；結果輸出。例1：道路拓寬改建中的拆遷指標計算：拆遷建筑面積和房產價值，道路拓寬改建的標準；現狀道路圖及建筑物分布圖及相關屬性；道路緩沖區(qū)、緩沖區(qū)與建筑物

45、層疊加分析；統(tǒng)計分析結果：建筑物選擇、拆遷指標計算；解譯、評價結果；地圖和表格形式輸出。例2：輔助建筑項目選址：建立分析的目的和標準【目的：確定一些具體的地塊，作為一個輕度污染工廠的可能建設位置?！繌臄祿熘刑崛∮糜谶x址的數據：A、全市所有地塊信息的數據層；B、全市公共設施的分布圖。進行特征提取和空間拓撲疊加：從地塊圖中提取滿足條件的地塊，并與公共設施層數據進行疊加。進行鄰域分析：對疊加結果進行鄰域分析和特征提取，去掉周圍有幼兒園、學校等公共設施的地塊，選擇滿足要求的地塊。將選擇的地塊及相關信息以地圖和表格的形式打印輸出。4.應用模型建模的途徑：利用GIS 系統(tǒng)內部的建模工具；利用GIS 系統(tǒng)

46、外部的建模工具；獨立開發(fā)實現一個GIS應用系統(tǒng)；5.應用模型建模的方法-制圖建模：通過作用于原始數據和派生數據的一組順序的、交互的空間分析操作命令，對一個空間分析過程實現模擬。是對空間分析過程及其數據的一種圖形或符號表示；目的是幫助分析人員組織和規(guī)劃所要完成的分析過程，并逐步指定完成這一分析過程所需的數據。結果是應用模型；制圖建模的實現方法：空間分析流程的逆過程?？梢暬茍D建模工具：ModelBuilder6.空間分析與應用模型的關系：空間分析是基本的，解決一般問題的理論和方法；而一般應用模型是不可枚舉的，是復合、復雜的，解決專門問題的理論和方法，它的解決應以空間分析的基本方法和算法模型為基礎

47、。（局部與整體的關系）。7.GIS應用模型的意義：GIS應用模型是聯系GIS應用系統(tǒng)與專業(yè)領域的紐帶，必須以廣泛、深入的專業(yè)研究為基礎；GIS應用模型是綜合利用GIS中大量數據的工具，數據的綜合分析和應用主要通過模型來實現；GIS應用模型是分析型和輔助決策型GIS區(qū)別于管理型GIS的一個重要特征，是解決空間分析和輔助決策問題的核心。8.地球科學模擬模型：是應用計算機、數字模擬技術及綜合分析的方法來模擬地理過程或現象，如沙漠化過程、河道沖淤、沙嘴發(fā)育、土壤侵蝕等），使得受幾個因素共同影響，要經過若干年才能完成的地理過程，采用計算機模擬模型，只需幾分鐘就能得出類似結果，為資源開發(fā)、水土保持、工程論

48、證等提供依據。9.以土壤侵蝕的模擬模型為例：確定影響土壤侵蝕的因子。這些因子要反應不同土壤性質、坡面形態(tài)、植被條件等；選定格網尺寸，建立各個影響因子的柵格數據文件；多種信息復合，確定土壤侵蝕量的不同等級。10.確定土壤侵蝕的數值分析模型(隨具體區(qū)域而不同)：A=0.2224*R*K*L*S*C*P，公式中：A為土壤流失量kg*(m2*a)-1，R為降雨侵蝕力，K為土壤可蝕性，L為坡長，S為坡度，C為植被覆蓋度，P為土壤侵蝕控制措施。12.水土流失量：t*(km2*a)-1微度5000。13.GIS應用模型的分類：數學模型、經驗模型、混合模型14.GIS應用模型建模的步驟：分析數據空間分析與評價結果分析成果輸出第七章1、GIS按其功能和內容，可分為基礎型GIS和應用型GIS。區(qū)別：基礎型GIS：ArcGIS等的GIS軟件平臺；應用型GIS：在基礎型GIS基礎上，經過二次開發(fā)，建成滿足專門用戶、解決特定實際問題的GIS?！緫眯虶IS主要特點：