地理信息系統(tǒng)(GIS)重點整理

1、、地理信息系統(tǒng)簡介1、信息（1）定義（2）特征2、數(shù)據(jù)（1）定義（2）意義3、地理信息系統(tǒng) （GIS）（1）GIS 定義（2）GIS 特征（3）GIS 類型（4）GIS 與 CAD（5）GIS 的發(fā)展（6）GIS 的組成1、信息（ 1）定義：是向人們或機器提供關(guān)于現(xiàn)實世界各種事實的知識，是數(shù)據(jù)、消息中所包含 的意義。它不隨載體的物理形式的改變而改變（ 2）特征：客觀性、實用性、傳屬性、共享性2、數(shù)據(jù) 指輸入到計算機并能被計算機進行處理的數(shù)字、文字、符號、聲音、圖象等符號。 是通過數(shù)字化或直接記錄下的可以被鑒別的符號，是一種未經(jīng)加工的原始資料。 數(shù)據(jù)是對客觀現(xiàn)象的表示，數(shù)據(jù)本身并沒有意義。3、地

2、理信息系統(tǒng) （GIS）（1）定義： 是地理信息系統(tǒng)是在計算機軟硬件支持下，對地理空間數(shù)據(jù)進行采集、存儲、顯示、管 理和分析的技術(shù)系統(tǒng)。（2） GIS 特征公共的地理定位基礎(chǔ)； 具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力； 系統(tǒng)分析模型驅(qū)動，有極強的空間綜合分析和動態(tài)預(yù)測能力，并能產(chǎn)生高層次的地 理信息； 以提供地理信息服務(wù)為目的，是一個人機交互式的空間決策支持系統(tǒng)（3）地理信息系統(tǒng)的類型A、按內(nèi)容分類:a專題地理信息系統(tǒng)（ThematiC GIS）b 區(qū)域地理信息系統(tǒng) （Regional GIS） C 地理信息系統(tǒng)工具 （GIS Tools）B、按用途分類:a城市信息系統(tǒng)b 自然資源查詢

3、信息系統(tǒng)C 規(guī)劃與評估信息系統(tǒng) d 土地管理信息系統(tǒng)等（ 4）GIS 與 CADA、GIS與CID共同點：a有空間坐標系統(tǒng)b 能將目標和參考系聯(lián)系起來C都能描述圖形數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系d都能處理屬性和空間數(shù)據(jù)B、GIS與CID不同點:CAD研究對象為人造對象一一規(guī)則幾何圖 形及組合三維圖形功能強，屬性庫功能相對較弱GlS處理的數(shù)據(jù)較之更復(fù)雜，數(shù)據(jù)量更大；數(shù)據(jù)采集的方式多樣化GIS的屬性庫結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能強大Cad中的拓撲關(guān)系較為簡單強調(diào)對空間數(shù)據(jù)的分析，圖形屬性交互使用 頻繁采用幾何坐標系GIS采用地理坐標系（5） GIS的發(fā)展A:國際GIS的發(fā)展狀況：60年代一一探索時期；70年代一一鞏固時期80年

4、代一一實破階段：90年代一一全面應(yīng)用B:我國GIS發(fā)展：起步較晚，但發(fā)展較快70年代一一準備階段：80年代一一試驗起步階段90年代一一發(fā)展階段：96年以來一一產(chǎn)業(yè)化階段（6）GIS的組成從計算機的角度看，gis是由軟件、硬件、數(shù)據(jù)和用戶組成 用戶：GIS服務(wù)的對象軟件：支持數(shù)據(jù)采集、存儲、加工、回答用戶問題的計算機程序系統(tǒng) 硬件：各種設(shè)備-物質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：系統(tǒng)分析與處理的對象、構(gòu)成系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)二、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、地理空間數(shù)據(jù)及其特征（1）地理空間 （2）地理數(shù)據(jù)2、地理數(shù)據(jù)的基本特征（1）空間特征 （2）屬性特征 （3）時間特征3、地理空間數(shù)據(jù)的類型4、數(shù)據(jù)的測量尺度5、地理空間數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系

5、（1）拓撲的概念 （2）空間數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系（3）拓撲關(guān)系的重要意義6、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念和類型（1）空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) （2）柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（3）矢量結(jié)構(gòu)與柵格結(jié)構(gòu)的比較1、地理空間數(shù)據(jù)及其特征（1）地理空間：指物質(zhì)、能量、信息的形式形態(tài)、結(jié)構(gòu)過程、功能關(guān)系上的分布方 式和格局及其在時間上的延續(xù)，地球表層構(gòu)成了地理空間（2）地理數(shù)據(jù) ：地理空間內(nèi)事物的數(shù)量、 質(zhì)量、分布、 內(nèi)在聯(lián)系和變化規(guī)律的圖形、 圖像、符號、文字和數(shù)據(jù)等統(tǒng)稱為地理（空間）數(shù)據(jù)2、地理數(shù)據(jù)的基本特征（ 1）空間特征： 又稱定位特征或幾何特征。是指這些數(shù)據(jù)反映現(xiàn)象的空間位置及空間位置 關(guān)系。通常以坐標數(shù)據(jù)形式來表示空間位置，以拓撲關(guān)系

6、來表示空間位置關(guān)系。（ 2）屬性特征： 是指描述實體的特征，如實體的名稱、類別等。屬于非空間數(shù)據(jù)，但它是 空間數(shù)據(jù)中的重要數(shù)據(jù)成分（ 3）時間特征 ：a 空間特征和屬性特征隨時間而化b 可同時隨時間變化，可分別獨立隨時間變化c 實體隨時間的變化具有周期性d 空間特征是地理信息區(qū)別于其他信息的最重 要特征之一3、地理空間數(shù)據(jù)的類型（1）類型數(shù)據(jù)：居民點、交通線、土地類型分布等。（2）面域數(shù)據(jù)：多邊形中心點、行政區(qū)域界限。（3）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)：道路交叉點、街道和街區(qū)等。（4）樣本數(shù)據(jù)：氣象站、野外樣方的分布區(qū)等。（5）曲面數(shù)據(jù) ：高程點、等高線和等值區(qū)域。（6）文本數(shù)據(jù)：如地名、河流名和區(qū)域名稱。（7）

7、符號數(shù)據(jù)：點狀符號、線狀符號和面狀符號等4、數(shù)據(jù)的測量尺度1、定名量：定性而非定量地對眾多地理事物進行區(qū)分和標識2、順序量：通過排序來區(qū)分和標識地理現(xiàn)象的量稱為順序量3、間隔量：用標準單位作為間隔量來表示不同的量 較精確4、比率量：是間隔量的精確化。它提供的定量值是具有真零值而且測量單位的間隔是相等 的數(shù)據(jù)5、地理空間數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系（1）拓撲的概念 拓撲學(xué)是研究圖形在連續(xù)變形下（拓撲變換）的那些不變的幾何屬性。 組成一個圖形各元素（結(jié)點、弧段、面域）間都存在著二元關(guān)系，即鄰接關(guān)系和關(guān) 聯(lián)關(guān)系。在計算機中這種關(guān)系需用拓撲關(guān)系加以定義 是明確定義空間結(jié)構(gòu)關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法（2）空間數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系

8、拓撲鄰接：同類元素之間的拓撲關(guān)系。 拓撲關(guān)聯(lián)：不同類元素之間的拓撲關(guān)系。 拓撲包含：同類不同級元素之間的拓撲關(guān) 系（3）拓撲關(guān)系的重要意義 根據(jù)拓撲關(guān)系可以確定地理實體間的相對空間位置，而無需利用坐標和距離；利用拓撲關(guān)系有利于空間要素的查詢；可以利用拓撲數(shù)據(jù)重建地理事體。如建立封閉多邊形，實現(xiàn)道路的選取，進行最佳路徑的計算等6、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念和類型(1) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：也稱為圖形數(shù)據(jù)格式，是指適用于計算機系統(tǒng)存貯、管理和處理的地理圖形數(shù)據(jù)的邏輯 結(jié)構(gòu)，是地理實體的空間排列方式和相互關(guān)系的抽象描述。常用的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有兩種，即柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這兩種不同形式的數(shù)據(jù)被稱為計算機的兩種

9、兼容數(shù)據(jù)(2) 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1定義：矢量結(jié)構(gòu)是通過記錄坐標的方式來表示點、線、面等地理實體2特點：定位明顯，屬性隱含。3獲取方法：(1) 手工數(shù)字化法；(2) 手扶跟蹤數(shù)字化法；(3) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換法(3) 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1定義：是一種簡單直觀的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將地球表面劃分為大小相等的網(wǎng)格陣列,每個網(wǎng)格作為一個像元或像素由行、列定義，包含一個代碼表示該像素的屬性類型 或量值，或僅僅包含指向其屬性記錄的指針2特點：屬性明顯，定位隱含。3獲取方法：(1) 手工網(wǎng)格法；(2)掃描數(shù)字化法；(3) 分類影像輸入法；(4)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換法(4)矢量結(jié)構(gòu)與柵格結(jié)構(gòu)的比較比較內(nèi)容矢 量 結(jié) 構(gòu)柵格 結(jié) 構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)

10、構(gòu)復(fù)雜簡單數(shù)據(jù)量小大圖形精度高低圖形運算、搜索復(fù)雜、咼效簡單、低效軟件與硬件技術(shù)不一致一致或接近遙感影像格式要求比較高不咼圖形輸出顯示質(zhì)量好、精度咼，但成本比較咼輸出方法快速，質(zhì)量低，成本比較低廉?dāng)?shù)據(jù)共享不易實現(xiàn)容易實現(xiàn)拓撲和網(wǎng)絡(luò)分析容易實現(xiàn)不易實現(xiàn)三、空間數(shù)據(jù)的采集、質(zhì)量控制及管理1、地理空間的定義2、地理參照系3、地圖投影：（1） gis與地圖投影的關(guān)系（2）我國GIS常用的地圖投影配置4、 地理數(shù)據(jù)的分層:（1）方法（2）目的5、 邏輯誤差：（1）定義（2）產(chǎn)生原因（3）具體來源（4）矢量數(shù)據(jù)柵格化的誤差6、波段組合等7、數(shù)據(jù)層次與文件組織（1）數(shù)據(jù)層次：（2）數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系：（3）常

11、用數(shù)據(jù)文件：（4）數(shù)據(jù)庫的特點8、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫模型：（1）網(wǎng)狀模型（2）層次模型（3）關(guān)系模型1、地理空間的定義指物質(zhì)、能量、信息的存在形式在形態(tài)、結(jié)構(gòu)過程功能關(guān)系上的分布方式和格局及其在 時間上的延續(xù)，具體包括地球上大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈和土壤圈交互作用的區(qū)域地理空間具體被描述為：絕對空間和相對空間。2、地理參照系：（1）經(jīng)緯度坐標系（地理坐標）（2） 高程坐標系：1956黃海，1985國家高程基準（3）笛卡兒平面坐標系3、地圖投影（1） gis與地圖投影的關(guān)系數(shù)據(jù)獲取IL數(shù)據(jù)標準化預(yù)處理（不同投影的地圖）（按某一參照系數(shù)字化）數(shù)據(jù)輸出（具有相應(yīng)投影的地圖）地理基礎(chǔ)（地圖投影）數(shù)據(jù)存儲（

12、統(tǒng)一的坐標基礎(chǔ)）數(shù)據(jù)應(yīng)用H數(shù)據(jù)處理（檢索杳詢、覆蓋分析等）1（投影轉(zhuǎn)換）（2）我國GIS常用的地圖投影配置 常用的地圖投影的情況為：1： 100 萬、1 : 50 萬、1：25 萬、1： 10 萬、1:5 萬、1 :2.5、1:1 萬、1 : 5000,除1: 100萬外均采用高斯 一克呂格投影為地理基礎(chǔ)4、地理數(shù)據(jù)的分層空間數(shù)據(jù)可按某種屬性特征形成一個數(shù)據(jù)層，通常稱為圖層（1）空間數(shù)據(jù)分層方法：專題分層、時間序列分層、地面垂直高 度分層（2）空間數(shù)據(jù)分層的目的便于空間數(shù)據(jù)的管理、查詢、顯示、分析等5、邏輯誤差（1）定義:對數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控或質(zhì)量保證評價，一般先從數(shù)據(jù)的邏輯性檢查入手。（2）誤差

13、產(chǎn)生的主要原因：a、空間現(xiàn)象自身存在的不穩(wěn)定性b、空間現(xiàn)象的表達c、空間數(shù)據(jù)處理、使用中的誤差（3）誤差的具體來源階段誤差來源數(shù)據(jù)采集實測誤差，地圖制圖誤差（制作地圖的每一過程都有誤差），航測遙感數(shù)據(jù)分析誤差（獲取、判讀、轉(zhuǎn)換、人工判讀（識別 要素）誤差）數(shù)據(jù)輸入數(shù)字化過程中操作員和設(shè)備造成的誤差，某些地理屬性沒有明顯邊界引起的誤差（地類界）數(shù)據(jù)存貯數(shù)字存貯有效位不能滿足（由計算機字長引起，單精度、雙精 度類型）空間精度不能滿足數(shù)據(jù)操作類別間的不明確、邊界誤差（不規(guī)則數(shù)據(jù)分類方法引起） 多層數(shù)據(jù)疊加誤差多邊形疊加產(chǎn)生的裂縫（無意義多邊形） 各種內(nèi)插引起的誤差數(shù)據(jù)輸出比例尺誤差、輸出設(shè)備誤差、媒

14、質(zhì)不穩(wěn)定（如圖紙伸縮）成果使用用戶錯誤理解信息、不正確使用信息（4）矢量數(shù)據(jù)柵格化的誤差有屬性誤差和幾何誤差兩種。在矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)后，柵格數(shù)據(jù)中的每個 象元只含有一個屬性數(shù)據(jù)值，它是象元內(nèi)多種屬性的一種概括。象元越大，屬性誤差越大。幾何誤差是指在矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)后所引起的位置的誤差，以及由位置誤差引起的長度、面積、拓撲匹配等的誤差。幾何誤差的大小與象元的大小成正比6、波段組合：不同波段出現(xiàn)不同的地物效果 7、圖像分幅剪切： （規(guī)則非規(guī)則）保存模板&幾何校正 9、圖像融合及增強 :輻射、光譜、灰度增強10、圖像解譯； 建立解譯標志11、圖像分類 :監(jiān)督和非監(jiān)督分類12、數(shù)據(jù)層次與文

15、件組織（1）數(shù)據(jù)層次：數(shù)據(jù)項、記錄、文件、數(shù)據(jù)庫（2）數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系：一對一、一對多、多對多（3）常用數(shù)據(jù)文件：順序、直接、索引、到排文件（4） 數(shù)據(jù)庫的特點：a實現(xiàn)集中管理和共享b.減小冗余c數(shù)據(jù)的獨立性d.復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型e.數(shù)據(jù)保護特性13、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫模型關(guān)系模型層次模型網(wǎng)狀模型概念是一種數(shù)學(xué)化的模型， 是將數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu) 歸結(jié)為滿足一定條件 的二維表是一對多的關(guān)系，或者當(dāng) 實體具有父子關(guān)系時，它 把數(shù)據(jù)按其自然的層次 關(guān)系組織起來，以反映數(shù) 據(jù)之間的隸屬關(guān)系是在記錄之間沒有明確 的主從關(guān)系，任何一個記 錄可與任意其他多個記 錄建立聯(lián)系優(yōu)點 八、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)靈活、清晰， 可以通過數(shù)學(xué)運算進

16、行各種查詢、計算和修 改;數(shù)據(jù)描述具有較強 的一致性和獨立性模型層次分明、結(jié)構(gòu)清 晰，較容易實現(xiàn)實體的多種關(guān)系更為靈 活，對確定的數(shù)據(jù)表示效 率咼，冗余小，表示關(guān)系 復(fù)雜的地理數(shù)據(jù)和具有 網(wǎng)絡(luò)特征的地理實體效 果較好缺 點八、當(dāng)關(guān)系很復(fù)雜時，計算 機需執(zhí)行一系列的數(shù) 據(jù)操作，比較費時數(shù)據(jù)的冗余度大，不適于 表示數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系數(shù)據(jù)指針比較復(fù)雜，數(shù)據(jù) 更新較為繁瑣五、空間信息的查詢與分析1、點線面相互關(guān)系；（1）空間關(guān)系的類型（ 2）圖文互訪（3）點、線、面相互關(guān)系的查詢2、空間分析的方法（1）緩沖區(qū)分析（ 2）拓撲疊加分析（3）邏輯關(guān)系分析：（ 4）關(guān)系操作：3、執(zhí)行空間分析的步驟4、數(shù)字高程模

17、型（ DEM ） （1）定義（ 2） DEM 的表示方法（3） DEM 的作用5、數(shù)字地形模型（ DEM ） （1）定義（2）表示方法（3） DEM 應(yīng)用1、點線面相互關(guān)系（ 1）空間點線面的六種關(guān)系 ：（點點） （點線）（點面） （線線）（線面）（面面）關(guān)系（2）圖文互訪圖文互訪是最常用的查詢，主要有兩類： 第一類：按屬性信息的要求來查詢空間位置“文查圖” 。 第二類：按空間位置來查詢屬性信息，稱“圖查文”（3）點、線、面相互關(guān)系的查詢 面面查詢：與某個多邊形相鄰的多邊形是哪些； 面線查詢：某個多邊形的邊界是哪些線（鏈） ； 面點查詢：某個多邊形內(nèi)有哪些點狀要素； 線面查詢：某條線經(jīng)過（或穿

18、過）哪些多邊形 線線查詢：某條河流相連的支流是哪些， 線點查詢：某條道路上有哪些橋梁 線點查詢：某條道路上有哪些橋梁，某條輸電線路上有哪些變電站； 點面查詢：某個點落在哪個多邊形內(nèi)； 點線查詢：某個結(jié)點由哪些線（鏈）相交而成?！伴_窗 ”查詢：在圖形顯示屏幕上用光標臨時劃定一個不規(guī)則的多邊形，好像在背景地圖上開了一個 “窗 ”，然后查出和該窗口有關(guān)的點、線、 面及其屬性 信息2、空間分析的方法 （1）緩沖區(qū)分析：根據(jù)數(shù)據(jù)庫中事物的點、線、面實體，自動建立其周圍一定寬度 范圍內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形 。（2）拓撲疊加分析： 是把分散在不同層上的空間屬性信息按相同的空間位置加到一 起，合為新的一層（3）邏輯關(guān)系分析：用邏輯表達式來分析處理重合點的非幾何特性間的邏輯關(guān)系， 實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)復(fù)合、提取、刪除等操作常用邏輯運算包括：邏輯交 、并、非運算（4）關(guān)系操作：相關(guān)是利用一個公共項，在兩個表的相對應(yīng)記錄中建立起聯(lián)系；連 接是利用一個公共項，將兩個表在物理上組合在一起的相關(guān)操作3、執(zhí)行空間分析的步驟(1) 建立分析目的和標準(2) 準備空間操作的數(shù)據(jù)(3) 進行空間操作(4) 準備表格分析的數(shù)據(jù)(5) 進行表格分析(6) 結(jié)果的評價和解釋(7) 如有需要，改進分析(8) 產(chǎn)生結(jié)果的最終地圖和表格報告4、數(shù)字高程模型(DEM )(1) 定義：是給二維的點、線、面賦予特殊的屬性：高程，使其變?yōu)槿S