地理信息系統(tǒng)概論

1、面向21世紀課程教材研制研制 黃杏元黃杏元 馬勁松馬勁松高等教育出版社高等教育出版社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社使 用 說 明本電子教案，是為了方便教師與學生使用面向二十一世紀課程教材地理信息系統(tǒng)概論（修訂版） (黃杏元、馬勁松、湯勤編著，高等教育出版社， 2001)而制作的。電子教案按照教材的章節(jié)體系設計，并輔以圖表的形式，力圖以形象生動簡潔的方式傳達各章的教學重點、教學難點以及可供選擇的教學活動。第六章是在前面各章教學基礎上的總結(jié)，要求教師通過 12個應用模型融入前述各章所介紹的內(nèi)容、方法和相關(guān)的操作，使學生了解應用 GIS技術(shù)解決實際應用問題的原理、方法和過程。第六章的第

2、一節(jié)和第二節(jié)包含基本概念和應用范例，為必修內(nèi)容。其余各節(jié)可根據(jù)實際情況，由教師選擇作為課堂討論、上機實習或課程論文的內(nèi)容。電子教案僅提供了一個基本的思路和框架。教師在授課時可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整與修改。電子教案由黃杏元、馬勁松等設計制作。在編制過程中，還得到高等教育出版社徐麗萍副編審的鼓勵與支持。在電子教案出版之際，謹對所有關(guān)心和支持這項工作的單位和個人表示衷心的感謝！不當之處敬請廣大師生批評指正。聯(lián)絡信箱: 教學大綱簡介? 課程特點和基本要求? 教學內(nèi)容和學時分配? 考核方式與參考書目課程特點與基本要求?課程特點?GIS是一門典型的交叉性學科因此，學生要學好GIS ，首先必須要做好“GIS

3、”(Gentlemanlike, Intelligence, Smile。即博大(共建共享)、智能(開發(fā)創(chuàng)新)、微笑(微笑服務)。?GIS是一門實踐性很強的學科因此，要重視技能訓練，重點掌握ArcInfo等基礎GIS軟件的操作和使用。?GIS是一門迅速發(fā)展中的學科因此，要經(jīng)常閱讀有關(guān)的文獻資料，掌握GIS學科的發(fā)展趨勢，努力更新自己的知識，不斷提高自己的能力。?基本要求本課程旨在使學生掌握地理信息系統(tǒng)的基本原理、技術(shù)方法和實際應用，了解其主要應用領域和發(fā)展方向，并為從事GIS的地理學應用和應用型地理信息系統(tǒng)的開發(fā)奠定基礎。具體要求如下：?了解地理信息系統(tǒng)的基本原理，包括空間數(shù)據(jù)的語義學基礎、G

4、IS的科學定義、空間關(guān)系和空間對象的表達、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和類型、空間分析原理和地學模型方法等；?掌握地理信息系統(tǒng)的基本技術(shù)和方法，具有應用MapInfo或ArcInfo軟件從事空間數(shù)據(jù)的采集、存儲與管理、處理、分析和圖形創(chuàng)造的基本技能；?初步具有應用GIS技術(shù)開展地學研究的能力，包括地學應用模型的構(gòu)建，應用型GIS的設計，主要GIS軟件系統(tǒng)的使用和評價等。教學內(nèi)容與學時分配?內(nèi)容分八章，由課堂講授和上機實習兩大教學環(huán)節(jié)組成 ，總學時為80學時，具體安排如下：?課堂教學(52學時)?上機實習(28學時)課堂教學（52學時）?第1章 導論1.1 地理信息系統(tǒng)的基本概念(2學時)1.2地理信息系統(tǒng)的基

5、本構(gòu)成1.3地理信息系統(tǒng)的功能簡介1.4 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展透視?第2章 地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.1 地理空間及其表達2.2地理空間數(shù)據(jù)及其特征2.3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型2.4空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立(6學時)?第3章 空間數(shù)據(jù)的處理3.1 空間數(shù)據(jù)的坐標變換3.2空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換(6學時)3.3多源空間數(shù)據(jù)的融合3.4空間數(shù)據(jù)的壓縮與綜合3.5空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法3.6 圖幅數(shù)據(jù)邊沿匹配處理?第4章 地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫4.1空間數(shù)據(jù)庫概述(8學時)4.2空間數(shù)據(jù)庫概念模型設計：傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型4.3空間數(shù)據(jù)庫概念模型設計：語義數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型4.4空間數(shù)據(jù)庫邏輯模型設計和物理設計4.5

6、GIS空間時態(tài)數(shù)據(jù)庫?第5章 空間分析的原理與方法5.1 數(shù)字地面模型分析(10學時)5.2空間疊合分析5.3空間緩沖區(qū)分析5.4空間網(wǎng)絡分析5.5 空間統(tǒng)計分析5.6 空間數(shù)據(jù)的集合分析和查詢?第6章 地理信息系統(tǒng)的應用模型6.1 GIS應用模型概述6.2適宜性分析模型6.3發(fā)展預測模型6.4位址選擇模型(8學時)6.5 交通規(guī)劃模型6.6地學模擬模型6.7專家系統(tǒng)概述?第7章 地理信息系統(tǒng)的設計與評價7.1 GIS設計概述(6學時)7.2 地理信息系統(tǒng)的設計7.3 地理信息的標準化7.4 地理信息系統(tǒng)的評價?第8章 地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出設計(6學時)8.1 地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出形式8.

7、2 地理信息系統(tǒng)圖形輸出系統(tǒng)設計8.3 地理信息系統(tǒng)的可視化與虛擬現(xiàn)實上機實習（28學時）實習1實習2 初識MapInfo屏幕數(shù)字化2學時2學時實習3 實習4實習5數(shù)字化圖形的編輯MapInfo與數(shù)據(jù)庫:空間庫與屬性庫的建立無縫圖層的建立2學時2學時2學時實習6實習7實習8實習9實習11地理編碼地理分析功能數(shù)據(jù)庫應用:空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的雙向查詢數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計用戶界面設計2學時2學時2學時2學時2學時2學時2學時實習10專題地圖的繪制實習12模塊設計實習13MapBasic文件操作實習14MapInfo與其他程序的集成方法(OLE)2學時2學時考核方式與參考書目?考核方式?本課程的教學應堅持理論

8、與實踐相統(tǒng)一的原則，考核方式包括平時提問、期中檢查、期末考試和上機實習成果考評等；?本課程采用的結(jié)構(gòu)化考核和評分方法為：學生的總成績（100分）= 平時提問和課堂討論成績（ 20分）+ 上機實習和課程設計成績（40分）+ 期末考試成績（40分）?？己朔绞脚c參考書目?參考書目?龔健雅.地理信息系統(tǒng)基礎.北京：科學出版社，2001?郭達志等.地理信息系統(tǒng)基礎與應用.北京：煤炭工業(yè)出版社，1997?張超等.地理信息系統(tǒng)實習教程.北京：高等教育出版社，2000?吳信才等.地理信息系統(tǒng)原理與方法.北京：電子工業(yè)出版社，2002第一章 導論?第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)基本概念?第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本構(gòu)成?第

9、三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的功能簡介?第四節(jié) 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展透視第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)基本概念?數(shù)據(jù)與信息?兩者在詞義上的差別：數(shù)據(jù)是信息的表達，信息則是數(shù)據(jù)的內(nèi)容；?數(shù)據(jù)是客觀對象的表示，只有當數(shù)據(jù)對實體行為產(chǎn)生影響時才成為信息；?信息是當代社會發(fā)展的一項重要任務。第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)基本概念?地理信息?地理信息是指表征地理圈或地理環(huán)境固有要素或物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律等的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱；?地理信息屬于空間信息，它具有空間定位特征、多維結(jié)構(gòu)特征和動態(tài)變化特征。?地理信息系統(tǒng)(簡稱GIS)?GIS是跨越地球科學、信息科學和空間科學的應用基礎學科，它研究關(guān)于地理空間信息處

10、理和分析過程中提出一系列基本問題，如空間對象表達與建模、空間關(guān)系及推理機制、空間信息的控制基準、空間信息的認知與分析、 GIS系統(tǒng)設計與評價GIS應用模型與可視化、空間信息的政策與標準等；?GIS的操作對象是空間數(shù)據(jù) ,空間數(shù)據(jù)的主要特點是按統(tǒng)一的地理坐標編碼，并實現(xiàn)對其定位、定性、定量和拓撲關(guān)系的描述 ,由此而形成GIS的技術(shù)優(yōu)勢是有效的地理實體表達、獨特的時空分析能力、強大的圖形創(chuàng)造手段和可靠的科學預測與輔助決策功能等；?GIS是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應用工程技術(shù)，該工程技術(shù)系統(tǒng)由六個子系統(tǒng)組成；?GIS為地理學解決復雜的規(guī)劃與管理問題提供了有效的手段，而地理學則為 GIS提供了重要的基礎理

11、論依托；?GIS的科學定義： 地理信息系統(tǒng)既是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應用工程技術(shù)，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(shù)系統(tǒng)由計算機硬件、軟件和相關(guān)的方法過程所組成，用以支持空間數(shù)據(jù)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。第二節(jié) GIS的基本構(gòu)成?系統(tǒng)硬件由主機、外設和網(wǎng)絡組成，用于存儲、處理、傳輸和顯示空間數(shù)據(jù)。?系統(tǒng)軟件由系統(tǒng)管理軟件、數(shù)據(jù)庫軟件和基礎 GIS軟件組成，用于執(zhí)行GIS功能的數(shù)據(jù)采集、存儲、管理、處理、分析、建模和輸出等操作。?空間數(shù)據(jù)庫由數(shù)據(jù)庫實體和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)組成，用于空間數(shù)據(jù)的存儲、管理、查詢、檢索和更新等。?應用模型由數(shù)

12、學模型、經(jīng)驗模型和混合模型組成，用于解決某項實際應用問題，獲取經(jīng)濟效益和社會效益。?用戶界面由菜單式、命令式或表格式的圖形用戶界面所組成，是用以實現(xiàn)人機對話的工具。? GIS基本構(gòu)成的結(jié)構(gòu)圖GIS用戶GUI軟件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)應用模型第三節(jié) GIS的功能簡介?基本功能?數(shù)據(jù)采集與編輯；?數(shù)據(jù)存儲與管理；?數(shù)據(jù)處理和變換；?空間分析和統(tǒng)計；?產(chǎn)品制作與顯示；?二次開發(fā)和編程。第三節(jié) GIS的功能簡介?應用功能?資源管理；?區(qū)域規(guī)劃；?國土監(jiān)測；?輔助決策；?定位服務。第四節(jié) GIS的發(fā)展透視?發(fā)展概況?發(fā)展簡史；?發(fā)展態(tài)勢：?GIS已成為一門綜合性技術(shù)；?GIS產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展勢頭強勁；?GIS網(wǎng)絡化已

13、構(gòu)成當今社會的熱點；?地理信息科學( geoinformatics )的產(chǎn)生和發(fā)展。?基礎理論?地理信息系統(tǒng)是傳統(tǒng)科學與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的邊緣學科，因此它明顯的體現(xiàn)出多學科交叉的特征，這些交叉學科的基礎理論同樣構(gòu)成地理信息系統(tǒng)的基礎理論體系；?各國政府設立相應的組織機構(gòu)來引導 GIS理論研究，如美國國家自然科學基金委員會（NSF）支持成立了國家地理信息與分析中心（ NCGIA）等，研究重點包括空間關(guān)系、空間數(shù)據(jù)模型、空間認知、空間推理、地理信息機理和地理信息不確定性等；?李德仁院士在空間信息系統(tǒng)的集成與實現(xiàn)一書中，扼要敘述了地球空間信息學的七大理論問題：?地球空間信息學的基準；?地球空間信

14、息標準；?地球空間信息的時空變化理論；?地球空間信息的認知；?地球空間信息的不確定性；?地球空間信息的解譯與反饋；?地球空間信息的表達與可視化。第二章 地理信息系統(tǒng)的數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu)?第一節(jié) 地理空間及其表達?第二節(jié) 地理空間數(shù)據(jù)及其特征?第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型?第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立第一節(jié) 地理空間及其表達?地理空間的概念?GIS中的概念常用“地理空間” (geo-spatial)來表述，一般包括地理空間定位框架及其所連接的空間對象；?地理空間定位框架即大地測量控制，由平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)組成；?GIS的任何空間數(shù)據(jù)都必須納入一個統(tǒng)一的空間參照系中，以實現(xiàn)不同來源數(shù)據(jù)的融合、連接與統(tǒng)

15、一；?目前，我國采用的大地坐標系為 1980年中國國家大地坐標系，現(xiàn)在規(guī)定的高程起算基準面為 1985國家高程基準。?空間實體的表達?在計算機中，現(xiàn)實世界是以各種數(shù)字和字符形式來表達和記錄的；?對現(xiàn)實世界的各類空間對象的表達有兩種方法，分別稱為矢量表示法（矢量數(shù)據(jù)模型）和柵格表示法（柵格數(shù)據(jù)模型） ,如下圖。道河湖泊路流居民地第二節(jié) 地理空間數(shù)據(jù)及其特征?GIS的空間數(shù)據(jù)?空間數(shù)據(jù)可以按照數(shù)據(jù)項、空間對象和圖形特征的不同分為各種不同的類型；?空間、屬性和時間特征空間對象的三大基本特征：? 空間特征是指空間對象的位置及與相鄰對象的空間關(guān)系或拓撲關(guān)系；? 屬性特征是指空間對象的專題屬性；第二節(jié) 地

16、理空間數(shù)據(jù)及其特征? 時間特征是指空間對象隨著時間演變而引起的空間和屬性特征的變化。第二節(jié) 地理空間數(shù)據(jù)及其特征?空間數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系包括拓撲鄰接、拓撲關(guān)聯(lián)和拓撲包含，它們在 GIS的數(shù)據(jù)處理、空間分析以及數(shù)據(jù)庫的查詢與檢索中，具有重要的意義。第二節(jié) 地理空間數(shù)據(jù)及其特征?空間數(shù)據(jù)的計算機表示指通過利用確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型來表達空間對象的空間位置、拓撲關(guān)系和屬性信息。第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型?矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是利用歐幾里得幾何學中的點、線、面及其組合體來表示地理實體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式；?矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（也稱面條數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）、拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；?拓撲數(shù)

17、據(jù)結(jié)構(gòu)最重要的技術(shù)特征和貢獻是具有拓撲編輯功能，包括多邊形連接編輯和結(jié)點連接編輯。第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型拓撲數(shù)據(jù)舉例N1C1C3P1N2C2C9N3C10P5P2C5C6C4N4C8P3N5N7P4C7N6第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型弧段號弧段號C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10起結(jié)點起結(jié)點N1N3N1N1N2N4N5N4N7N3終結(jié)點終結(jié)點N2N2N3N4N5N5N6N6N7N6左多邊形左多邊形P2P1P1?P2P3P3?P4P4右多邊形右多邊形P1P4?P2P4P2P4P3P5?第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型?柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指將空間分割成各個規(guī)則的網(wǎng)格單元，然后在各個格網(wǎng)

18、單元內(nèi)賦以空間對象相應的屬性值的一種數(shù)據(jù)組織方式；?柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為柵格矩陣結(jié)構(gòu)、游程編碼結(jié)構(gòu)、四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、八叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和十六叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型柵格結(jié)構(gòu)矢量結(jié)構(gòu)?矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?矢量與柵格一體化的基本概念；?矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設計。?矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較優(yōu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點缺點1.便于面向現(xiàn)象 (土壤類、土地利用單元等)；2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊、冗余度低；3.有利于網(wǎng)絡分析；4.圖形顯示質(zhì)量好、精度高。1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單；2.空間分析和地理現(xiàn)象的模擬均比較容易；3.有利于與遙感數(shù)據(jù)的匹配應用和分析；4.輸出方法快速，成本比較低廉。1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜；2.軟件與硬件

19、的技術(shù)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1.圖形數(shù)據(jù)量大；2.投影轉(zhuǎn)換比較困難；3.柵格地圖的圖形質(zhì)量相對較低；4.現(xiàn)象識別的效果不如矢量方法。第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立?系統(tǒng)功能與數(shù)據(jù)間的關(guān)系?現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)模式的一個重要特征是數(shù)據(jù)與功能之間具有密切的聯(lián)系 (見下表)，因此，在確定數(shù)據(jù)內(nèi)容時，首先必須明確系統(tǒng)的功能；?對開發(fā)的GIS系統(tǒng)的功能，是通過用戶需求調(diào)查來確定的，因此，在開發(fā)GIS系統(tǒng)之前，首先要進行系統(tǒng)分析。?空間數(shù)據(jù)的分類和編碼?空間數(shù)據(jù)的分類，是指根據(jù)系統(tǒng)功能及國家規(guī)范和標準，將具有不同屬性或特征的要素區(qū)別開來的過程，以便從邏

20、輯上將空間數(shù)據(jù)組織為不同的信息層 (見下圖)；系統(tǒng)功能與數(shù)據(jù)間的關(guān)系(據(jù)Jack Dangermond等)信息層示意圖?空間數(shù)據(jù)的編碼：是指將數(shù)據(jù)分類的結(jié)果，用一種易于被計算機和人識別的符號系統(tǒng)表示出來的過程，編碼的結(jié)果是形成代碼。代碼由數(shù)字或字符組成。例如，我國基礎地理信息數(shù)據(jù)的分類代碼由六位數(shù)字組成，其代碼結(jié)構(gòu)如下所示：大類碼 小類碼 一級代碼 二級代碼 識別位大類碼、小類碼、一級代碼和二級代碼分別用數(shù)字順序排列。識別位由用戶自行定義，以便于擴充。國土基礎信息數(shù)據(jù)分類與代碼舉例1：測量控制點11：平面控制點1101：三角點11011：一等11012：二等11013：三等11014：四等11

21、02：導線點12：高程控制點13：其他控制點?矢量數(shù)據(jù)的輸入與編輯?矢量數(shù)據(jù)的輸入，是指將分類和編碼的空間對象圖形轉(zhuǎn)換為一系列x、y坐標，然后按照確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加入到線段或標示點的計算機數(shù)據(jù)文件中去；?空間數(shù)據(jù)編輯的目的是為了消除數(shù)字化過程中引入的各類錯誤和對數(shù)據(jù)進行拓撲關(guān)系檢查等而進行的操作。?柵格數(shù)據(jù)的輸入與編輯?柵格數(shù)據(jù)的輸入方法包括透明格網(wǎng)采集輸入、掃描數(shù)字化輸入及其它數(shù)據(jù)傳輸或轉(zhuǎn)換輸入等；?柵格數(shù)據(jù)編輯的目的同樣是為了消除數(shù)字化過程中引入的各類錯誤，根據(jù)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點，其編輯的內(nèi)容還包括數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)組織方式的變換等,如下圖?？臻g數(shù)據(jù)的不同組織方式第三章 空間數(shù)據(jù)的處理?第一節(jié)

22、空間數(shù)據(jù)的坐標變換?第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換?第三節(jié) 多源空間數(shù)據(jù)的融合?第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的壓縮與綜合?第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法?第六節(jié) 圖幅數(shù)據(jù)邊沿匹配處理第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)的坐標轉(zhuǎn)換?幾何糾正?幾何糾正是指對數(shù)字化原圖數(shù)據(jù)進行的坐標系轉(zhuǎn)換和圖紙變形誤差的改正，以實現(xiàn)與理論值的一一對應關(guān)系；?幾何糾正的方法包括仿射變換、相似變換、二次變換和高次變換等。第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)的坐標轉(zhuǎn)換仿射變換舉例第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)的坐標轉(zhuǎn)換?投影轉(zhuǎn)換?投影轉(zhuǎn)換是指當系統(tǒng)使用來自不同地圖投影的圖形數(shù)據(jù)時，需要將該投影的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所需要投影的坐標數(shù)據(jù)；?投影轉(zhuǎn)換的方法包括正解變換、反解變換和數(shù)值變換等。第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)

23、的坐標轉(zhuǎn)換等面積偽圓錐投影地圖投影轉(zhuǎn)換第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)的坐標轉(zhuǎn)換斜軸等面積方位投影第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換?由矢量向柵格的轉(zhuǎn)換?當數(shù)據(jù)采集采用矢量數(shù)據(jù)，而空間分析采用柵格數(shù)據(jù)時，需要將矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)；?由矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換方法，根據(jù)原數(shù)據(jù)文件的不同，可以分別應用：? 基于弧段數(shù)據(jù)的柵格化方法；? 基于多邊形數(shù)據(jù)的柵格化方法。?由柵格向矢量的轉(zhuǎn)換?當由柵格數(shù)據(jù)分析的結(jié)果通過矢量繪圖機輸出，或者將柵格數(shù)據(jù)加入矢量數(shù)據(jù)庫時，都需要將柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)；?由柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)文件和再生柵格數(shù)據(jù)文件的不同，可以分別采用：? 基于圖像數(shù)據(jù)的矢量化方法；? 基于再生柵

24、格數(shù)據(jù)的矢量化方法。柵格矢量化舉例（柵格數(shù)據(jù)）柵格矢量化得到的弧段數(shù)據(jù)弧段數(shù)據(jù)自動生成多邊形第三節(jié) 多源空間數(shù)據(jù)的融合?遙感與GIS數(shù)據(jù)的融合?遙感圖像與數(shù)字地圖數(shù)據(jù)的融合；?遙感圖像與DEM數(shù)據(jù)的融合；?遙感圖像與地圖掃描數(shù)據(jù)的融合。?不同格式數(shù)據(jù)的融合?基于轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)融合；?基于數(shù)據(jù)標準的數(shù)據(jù)融合；?基于公共接口的數(shù)據(jù)融合；?基于直接訪問的數(shù)據(jù)融合。第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的壓縮與綜合?空間數(shù)據(jù)的壓縮? 空間數(shù)據(jù)的壓縮，即從所取得的數(shù)據(jù)集合S中抽出一個子集A，這個子集作為一個新的信息源，在規(guī)定的程度范圍內(nèi)最好地逼近原集合，而且具有最大的壓縮比aa ?m? 1n式中：m為曲線的原點數(shù)；n為曲線經(jīng)壓

25、縮后的點數(shù)。? 曲線上點的壓縮方法：?道格拉斯-普克法(Douglas-Peucker)；?Li-openshaw的自然綜合法則法；?垂距法 。?面域柵格數(shù)據(jù)的壓縮方法：?游程編碼法；?四叉樹編碼壓縮法。?空間數(shù)據(jù)的綜合?空間數(shù)據(jù)的綜合是針對存貯在 GIS數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)因?qū)傩詳?shù)據(jù)的重新分類而進行的操作；?空間數(shù)據(jù)的綜合內(nèi)容包括相同屬性的刪除和相同屬性公共邊界線的刪除等。第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法?點的內(nèi)插?點的內(nèi)插是研究具有連續(xù)變化特征現(xiàn)象（如地形、氣溫、氣壓等）的數(shù)值內(nèi)插方法；?點的內(nèi)插方法可以采用：?移動擬合法；?局部函數(shù)法；?克里格（Kriging）內(nèi)插法。?區(qū)域的內(nèi)插?區(qū)域的內(nèi)插是研究

26、根據(jù)一組分區(qū)的已知數(shù)據(jù)來推求同一地區(qū)另一組分區(qū)未知數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法；?區(qū)域的內(nèi)插方法可以采用：?疊置法；?比重法?？死锔瘢↘riging）內(nèi)插法舉例高程數(shù)據(jù)第六節(jié) 圖幅數(shù)據(jù)邊沿匹配處理?圖幅數(shù)據(jù)邊沿匹配的概念?圖幅數(shù)據(jù)邊沿匹配的任務?識別和檢索相鄰圖幅的數(shù)據(jù)；?相鄰圖幅邊界點坐標數(shù)據(jù)的匹配；?相同屬性多邊形公共界線的刪除；?連續(xù)圖幅數(shù)據(jù)文件的建立。第四章 GIS空間數(shù)據(jù)庫?第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概述?第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概念模型設計:傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型?第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概念模型設計:語義數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型?第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫邏輯模型設計和物理設計?第五節(jié) GIS空間時態(tài)數(shù)據(jù)庫時態(tài)數(shù)據(jù)庫第一節(jié) 空

27、間數(shù)據(jù)庫概述?空間數(shù)據(jù)庫的概念?GIS存儲空間和屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。?空間數(shù)據(jù)庫的設計?設計過程；數(shù)據(jù)模型設計；原則、步驟和技術(shù)方法。?空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)和維護第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概念模型設計:傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型?層次數(shù)據(jù)模型?網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型?關(guān)系數(shù)據(jù)模型?基本概念：?關(guān)系；關(guān)鍵字；關(guān)系模式；關(guān)系數(shù)據(jù)庫；關(guān)系完整性。第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概念模型設計: 語義模型與對象模型?語義數(shù)據(jù)模型?E-R模型。?面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型?面向?qū)ο蟮幕靖拍睿?對象、類；繼承；重載；?概括與聚集。第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫邏輯模型設計和物理設計?邏輯設計?步驟和內(nèi)容；E-R模型向關(guān)系數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。?物理設計第五節(jié) GIS空間時態(tài)數(shù)據(jù)庫?

28、空間時態(tài)數(shù)據(jù)庫概述?空間時態(tài)數(shù)據(jù)的表達；空間時態(tài)數(shù)據(jù)的更新；?空間時態(tài)數(shù)據(jù)的查詢；?時空一體化數(shù)據(jù)模型?時間片快照模型；底圖疊加模型；時空合成模型；全信息對象模型。第五章 空間分析的原理和方法?第一節(jié) 數(shù)字地面模型分析?第二節(jié) 空間疊合分析?第三節(jié) 空間緩沖區(qū)分析?第四節(jié) 空間網(wǎng)絡分析?第五節(jié) 空間統(tǒng)計分析?第六節(jié) 空間數(shù)據(jù)的集合分析和查詢第五章 空間分析的原理和方法?空間分析的概念空間分析是基于空間數(shù)據(jù)的分析技術(shù)，它以地學原理為依托，通過分析算法，從空間數(shù)據(jù)中獲取有關(guān)地理對象的空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間形成和空間演變等信息。?空間分析的一般分類?產(chǎn)生式分析(product mode)

29、 ；?咨詢式分析(query mode) 。第一節(jié) 數(shù)字地面模型分析?地形因子的自動提取?坡度計算；?坡向分析；?曲面面積計算；?地表粗糙度計算；?高程及變異分析；?谷脊特征分析；?日照強度的分析；?淹沒邊界的計算。?地表形態(tài)的自動分類?擬定地形分類決策表；?建立地形類型分類系統(tǒng)；?輸出地形類型圖。?地學剖面的繪制和分析?建立數(shù)字高程模型；?確定地形剖面線的位置；?剖面線交點的內(nèi)插計算；?地形剖面線及相關(guān)地理信息（地質(zhì)、土壤、土地利用等）的疊加表示和輸出。第二節(jié) 空間疊合分析?空間疊合分析的概念?空間疊合分析是指在統(tǒng)一空間參照系統(tǒng)條件下，每次將同一地區(qū)兩個地理對象的圖層進行疊合，以產(chǎn)生空間區(qū)域

30、的多重屬性特征，或建立地理對象之間的空間對應關(guān)系；?空間疊合分析根據(jù)疊合對象圖形特征的不同，分為點與多邊形的疊合、線與多邊形的疊合和多邊形與多邊形的疊合三種類型。?多邊形與多邊形的疊合分析?多邊形與多邊形的疊合分析是指將兩個不同圖層的多邊形要素相疊合，產(chǎn)生輸出層的新多邊形要素，用以解決地理變量的多準則分析、區(qū)域多重圖幅要素更新、相鄰圖幅拼接和區(qū)域信息提取等；?多邊形與多邊形疊合分析的功能：?union；?intersect；?identity；?erase；?update；?clip。?空間疊合分析的方法?基于矢量數(shù)據(jù)的疊合分析；?基于柵格數(shù)據(jù)的疊合分析；第三節(jié) 空間緩沖區(qū)分析?空間緩沖區(qū)分析

31、的概念?空間緩沖區(qū)分析是指根據(jù)分析對象的點、線、面實體，自動建立它們周圍一定距離的帶狀區(qū)，用以識別這些實體或主體對鄰近對象的輻射范圍或影響度，以便為某項分析或決策提供依據(jù)；?空間緩沖區(qū)的三大要素，即主體、鄰近對象和作用條件。?空間緩沖區(qū)分析的模型?線性模型；?二次模型；?指數(shù)模型。?空間緩沖區(qū)分析的方法方案一計算模型參數(shù)f0和d0設定di方案二計算模型參數(shù)f0和d0設定Fi計算ri和Fi緩沖區(qū)圖形表達計算di緩沖區(qū)圖形表達第四節(jié) 空間網(wǎng)絡分析?網(wǎng)絡圖論的基本概念?圖及其構(gòu)成元素；?有向圖和無向圖；?鄰接矩陣和關(guān)聯(lián)矩陣。?空間網(wǎng)絡的類型和構(gòu)成?空間網(wǎng)絡的拓撲分類；?空間網(wǎng)絡的構(gòu)成元素。?空間網(wǎng)絡

32、分析方法?路徑分析；?定位-配置分析。第五節(jié) 空間統(tǒng)計分析?變量篩選分析?變量篩選分析的概念；?變量篩選分析的方法。?變量聚類分析?變量聚類分析的概念；?變量聚類分析的方法。第六節(jié) 空間數(shù)據(jù)的集合分析和查詢?空間數(shù)據(jù)的集合分析?空間集合分析的概念；?空間集合分析的方法。?空間數(shù)據(jù)的查詢?基于關(guān)系查詢語言擴充的空間查詢方法；?可視化空間查詢方法；?基于自然語言的查詢方法；?超文本查詢方法。第六章 地理信息系統(tǒng)的應用模型?第一節(jié) GIS應用模型概述?第二節(jié) 適宜性分析模型?第三節(jié)* 發(fā)展預測模型?第四節(jié)* 位址選擇模型?第五節(jié)* 交通規(guī)劃模型?第六節(jié)* 地學模擬模型?第七節(jié)* 專家系統(tǒng)概述*第三至

33、第七節(jié)供選擇使用第一節(jié) GIS應用模型概述?GIS應用模型的分類?理論模型；?經(jīng)驗模型；?混合模型。?GIS應用模型的構(gòu)建?GIS環(huán)境內(nèi)的模型構(gòu)建；?GIS外部的模型構(gòu)建；?混合型的模型構(gòu)建。第二節(jié) 適宜性分析模型?模型的一般形式?模型的應用實例?選擇評價對象；?確定評價方法；?評價過程和操作；?輸出評價結(jié)果。第三節(jié)第七節(jié)(供選擇使用)第七章 地理信息系統(tǒng)的設計與評價?第一節(jié) GIS設計概述?第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的設計?第三節(jié) 地理信息的標準化?第四節(jié) 地理信息系統(tǒng)的評價第一節(jié) GIS設計概述?系統(tǒng)設計的目的?這里的系統(tǒng)設計是指應用型或業(yè)務型地理信息系統(tǒng)的設計；?應用型地理信息系統(tǒng)設計的目的是為了建立業(yè)務化的運行系統(tǒng)，以實現(xiàn)業(yè)務操作的手工模式向信息化模式的根本轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)管理和決策的高效率和科學化。?系統(tǒng)設計的模式?結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)設計模式；?軟件工程理論的應用。?系統(tǒng)設計的流程?系統(tǒng)分析；系統(tǒng)設計；系統(tǒng)實施；系統(tǒng)運行與維護。第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的設計?系統(tǒng)分析?系統(tǒng)分析的任務是對系統(tǒng)用戶進行需求調(diào)查和可行性分析，最后提出新系統(tǒng)的目標和結(jié)構(gòu)方案；?系統(tǒng)分析的內(nèi)容包括：?who 誰使用該系統(tǒng)；what 新系統(tǒng)需要具有哪些功能和條件；why 為什