地理信息系統(tǒng)概論知識點(diǎn)總結(jié)

1、地理信息系統(tǒng)概論第一章 導(dǎo)論數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系：數(shù)據(jù)：是通過數(shù)字化或記錄下來可以可以被鑒別的符號，不僅數(shù)字是數(shù)據(jù)，而且文字、符號、圖象也是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)本身沒有意義；信息：是對數(shù)據(jù)的解釋、運(yùn)用與解算，數(shù)據(jù)即使是經(jīng)過處理以后的數(shù)據(jù)，只有經(jīng)過解釋才有意義，才成為信息。數(shù)據(jù)（data）是信息(information)的表達(dá)，而信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)容。數(shù)據(jù)是未經(jīng)加工的原始材料，地理信息系統(tǒng)的設(shè)計和建立，首先是收集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)。就本質(zhì)而言數(shù)據(jù)是客觀對象的表示，而信息則是數(shù)據(jù)內(nèi)涵的意義，只有數(shù)據(jù)對實(shí)體行為產(chǎn)生影響時才成為信息。信息是用數(shù)字、文字、符號、語言等介質(zhì)來表示事件、事物、現(xiàn)象等的內(nèi)容、數(shù)量或特征，以便向人們

2、（或系統(tǒng)）提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界新的事實(shí)的知識，作為生產(chǎn)、管理和決策的依據(jù)。數(shù)據(jù)處理：是指對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、篩選、排序、歸并、轉(zhuǎn)換、存儲、檢索、計算，以及分析、模擬和預(yù)測等操作。信息的特點(diǎn)：客觀性、適用性、傳輸性、共享性。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、圖象和圖形的總稱。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)（Geographical Information System）：地理信息系統(tǒng)既是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用工程技術(shù)，又是跨越地球科學(xué)、信息科學(xué)和空間科學(xué)的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科。其技術(shù)系統(tǒng)是由計算

3、機(jī)硬件、軟件和不同的方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題。GIS的基本構(gòu)成：        GIS一般包括以下5個主要部分：系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件、空間數(shù)據(jù)、應(yīng)用人員和應(yīng)用模型。1、系統(tǒng)硬件：（1）GIS主機(jī)：包括大型、中型、小型機(jī)，工作站服務(wù)器和微型計算機(jī)，其中各種類型的工作站服務(wù)器成為GIS的主流。（2）GIS外部設(shè)備：包括各種輸入（如圖形數(shù)字化儀、圖形掃描儀、解析和數(shù)字?jǐn)z影測量設(shè)備等）和輸出設(shè)備（如各種繪圖儀、圖形顯示終端和打印機(jī)）。（3）GIS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：包括布線系統(tǒng)、網(wǎng)橋、路由器和交

4、換機(jī)等。2、系統(tǒng)軟件：按功能分為GIS專業(yè)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件和系統(tǒng)管理軟件。3、空間數(shù)據(jù)：在地理信息系統(tǒng)中，空間數(shù)據(jù)是以結(jié)構(gòu)化的形式存儲在計算機(jī)中的，稱為數(shù)據(jù)庫。4、應(yīng)用人員：包括系統(tǒng)開發(fā)人員和GIS技術(shù)的最終用戶。5、應(yīng)用模型GIS的功能：基本功能是數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析和輸出。1、基本功能：包括數(shù)據(jù)采集與編輯、數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)處理與變換、空間分析和統(tǒng)計、產(chǎn)品制作與顯示、二次開發(fā)和編程2、應(yīng)用功能：包括資源管理、區(qū)域規(guī)劃、國土監(jiān)測、輔助決策、定位服務(wù)數(shù)據(jù)庫：在地理信息系統(tǒng)中，空間數(shù)據(jù)是以結(jié)構(gòu)化的形式存儲在計算機(jī)中的，稱為數(shù)據(jù)庫。GIS數(shù)據(jù)庫：是區(qū)域內(nèi)一定地理要素特征以一定的組織方式存

5、儲在一起的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。GIS的發(fā)展概況：當(dāng)前，GIS正向著集成化、產(chǎn)業(yè)化和社會化發(fā)展方向邁進(jìn)，呈現(xiàn)以下主要發(fā)展態(tài)勢：1、GIS已成為一門綜合性技術(shù)2、GIS產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展勢頭強(qiáng)勁3、GIS網(wǎng)絡(luò)化已構(gòu)成當(dāng)今社會的熱點(diǎn)4、地理信息科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展第二章 地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)地理空間：地理空間一般包括地理空間定位框架及其聯(lián)結(jié)的特征實(shí)體。地理空間定位框架即大地測量控制，有平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)組成?？臻g實(shí)體的表達(dá)的方法：1、矢量表示法：如果采用一個沒有大小的點(diǎn)（坐標(biāo)）來表達(dá)基本點(diǎn)元素時，稱為矢量表示法；2、柵格表示法：如果采用一個有固定大小的點(diǎn)（面元）來表達(dá)基本點(diǎn)元素時，稱為柵格表示法。GIS的數(shù)

6、據(jù)來源：地圖數(shù)據(jù)；影像數(shù)據(jù)；地形數(shù)據(jù)；屬性數(shù)據(jù)；元數(shù)據(jù)。空間數(shù)據(jù)類型：類型數(shù)據(jù)；面域數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；樣本數(shù)據(jù)；曲面數(shù)據(jù)；文本數(shù)據(jù)；符號數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)的基本特征： 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?fù)潢P(guān)系屬性特征是指空間對象的專題屬性空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系包括：拓?fù)溧徑樱煌負(fù)潢P(guān)聯(lián)；拓?fù)浒?。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?？臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型：（一）矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：基于矢量模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡稱為矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上利用歐幾里得（Euclid）幾何學(xué)中的點(diǎn)、線、面及其組合體來表示地理實(shí)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)的主要類型：1

7、、簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2、拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3、曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（二）柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：基于柵格模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡稱為柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，指將空間分割成有規(guī)則的網(wǎng)格，在各個網(wǎng)格上給出相應(yīng)的屬性值來表示地理實(shí)體的一種數(shù)據(jù)組織形式。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相比較，用柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表達(dá)地理要素比較直觀，容易實(shí)現(xiàn)多元數(shù)據(jù)的疊合操作，便于與遙感圖象及掃描輸入數(shù)據(jù)相匹配建庫和使用等。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型：1、柵格矩陣結(jié)構(gòu)2、游程編碼結(jié)構(gòu)3、四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4、八叉樹和十六叉樹結(jié)構(gòu)（三）適量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、適量與柵格一體化的基本概念：2、適量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計：點(diǎn)狀目標(biāo)和結(jié)點(diǎn)只有位置，沒有形狀和面積；線狀目標(biāo)只要將其通過的柵格

8、地址全部記錄下來即可；面狀目標(biāo)應(yīng)包含邊界和邊界所保衛(wèi)的整個區(qū)域。矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較： 優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(luò)分析；4.圖形顯示質(zhì)量好、精度高。1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；2.軟件與硬件的技術(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.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(yīng)用和分析；4.輸出方法快速，成本比較低廉。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?？臻g數(shù)據(jù)

9、結(jié)構(gòu)的建立：是指根據(jù)確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型，形成與該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的GIS空間數(shù)據(jù)，為空間數(shù)據(jù)庫的建立提供物質(zhì)基礎(chǔ)。空間數(shù)據(jù)的分類：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(biāo)準(zhǔn)，將具有不同屬性或特征的要素區(qū)別開來的過程，以便從邏輯上將空間數(shù)據(jù)組織為不同的信息層。首先根據(jù)圖形原則，將空間數(shù)據(jù)分為點(diǎn)、線、面三種類型；其次是對象原則?？臻g數(shù)據(jù)的編碼：指將數(shù)據(jù)分類的結(jié)果用一種易于被計算機(jī)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。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(biāo)，然后按照確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加入到線段或標(biāo)示點(diǎn)的計算機(jī)

10、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(jìn)行拓?fù)潢P(guān)系檢查等而進(jìn)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(diǎn)，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。第三章 空間數(shù)據(jù)的處理數(shù)據(jù)處理一般包括數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)重構(gòu)、數(shù)據(jù)提取等內(nèi)容。數(shù)據(jù)變換：指數(shù)據(jù)從一種數(shù)學(xué)狀態(tài)到另一種數(shù)學(xué)狀態(tài)的變換，包括幾何糾正、投影轉(zhuǎn)換和輻射糾正等，以解決空間數(shù)據(jù)的幾何配準(zhǔn)。數(shù)據(jù)重構(gòu)：指數(shù)據(jù)從一種格式到另一種格式的轉(zhuǎn)換，包括結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換、格式

11、變換、類型替換等，以解決空間數(shù)據(jù)在結(jié)構(gòu)、格式和類型上的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)多源和異構(gòu)數(shù)據(jù)的聯(lián)接與融合。數(shù)據(jù)提?。褐笇?shù)據(jù)進(jìn)行某種有條件的提取，包括類型提取、窗口提取、空間內(nèi)插等，以解決不同用戶對數(shù)據(jù)的特定需求?？臻g數(shù)據(jù)坐標(biāo)變換的實(shí)質(zhì)是建立兩個平面點(diǎn)之間的一一對應(yīng)關(guān)系，包括集合糾正和投影轉(zhuǎn)換，它是空間數(shù)據(jù)處理的基本內(nèi)容之一。幾何糾正：是為了實(shí)現(xiàn)對數(shù)字化數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換和圖紙變形誤差的改正。幾何糾正是指對數(shù)字化原圖數(shù)據(jù)進(jìn)行的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換和圖紙變形誤差的改正，以實(shí)現(xiàn)與理論值的一一對應(yīng)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。投影轉(zhuǎn)換：是指當(dāng)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

12、影的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所需要投影的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。投影轉(zhuǎn)換的方法包括：正解變換、反解變換、數(shù)值變換等。數(shù)據(jù)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)定的精度范圍內(nèi)最好地逼近原集合，而又取得盡可能大的壓縮比。第四章 地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫：是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的簡稱，一個完整的據(jù)庫系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)等三個部分組成。數(shù)據(jù)庫：是按照一定的結(jié)構(gòu)組織在一起的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：是提供數(shù)據(jù)庫建立、使用和管理工具的軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)：是為了滿足特定的用戶數(shù)據(jù)處理需求而建立起來的、具有數(shù)據(jù)庫訪問功能的應(yīng)用軟件，它提供給用戶一個訪問和操作特定數(shù)據(jù)庫

13、的用戶界面?？臻g數(shù)據(jù)庫的概念：一個完整的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括空間數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和空間數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)等三個部分組成。空間數(shù)據(jù)庫：是指地理信息系統(tǒng)在計算機(jī)物理存儲介質(zhì)上存儲的與應(yīng)用相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總和，一般是以一系列特定結(jié)構(gòu)的文件的形式組織在存儲介質(zhì)上。空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：是指能夠?qū)ξ锢斫橘|(zhì)上存儲的地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行語義和邏輯上的定義，提供必要的空間數(shù)據(jù)查詢檢索和存儲功能，以及能夠?qū)臻g數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地維護(hù)和更新的一套軟件系統(tǒng)?？臻g數(shù)據(jù)庫設(shè)計的原則、步驟和技術(shù)方法：（1）原則 § 數(shù)據(jù)壓縮，減少冗余 § 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 § 方便用戶訪問、查詢 § 盡

14、量反映空間數(shù)據(jù)的復(fù)雜性 § 支持多種數(shù)據(jù)類型 （2）數(shù)據(jù)庫設(shè)計技術(shù) § 數(shù)據(jù)分析技術(shù) § 技術(shù)設(shè)計技術(shù) （3）數(shù)據(jù)庫設(shè)計內(nèi)容 包括數(shù)據(jù)模型的三個方面即：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作、完整性約束。 § 靜態(tài)特性設(shè)計 § 動態(tài)特性設(shè)計 § 物理設(shè)計 （4）步驟 § 需求分析 § 概念設(shè)計 § 邏輯設(shè)計 § 物理設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)和維護(hù)：（1）空間數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn) § 建立實(shí)際的空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) § 裝入試驗(yàn)性的空間數(shù)據(jù)對應(yīng)用程序調(diào)試 § 裝入實(shí)際空間數(shù)據(jù) （2）相關(guān)的其他設(shè)計

15、67; 空間數(shù)據(jù)庫的再組織設(shè)計 § 故障恢復(fù)方案設(shè)計 § 安全性考慮 § 事務(wù)控制 （3）空間數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行與維護(hù) § 維護(hù)空間數(shù)據(jù)的安全性和完整性 § 監(jiān)測并改善數(shù)據(jù)庫性能 § 增加新的功能 § 修改錯誤關(guān)系數(shù)據(jù)模型：是一種數(shù)學(xué)化的模型，它把數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)歸結(jié)為滿足一定條件的二維表中的元素，這種表就稱為關(guān)系。關(guān)系的集合就構(gòu)成為關(guān)系模型。第五章 空間分析的原理與方法空間分析：是基于空間數(shù)據(jù)的分析技術(shù)，它以地學(xué)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、空間演變等信息。空間疊合

16、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(jìn)行疊合，以產(chǎn)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(yīng)關(guān)系?？臻g緩沖區(qū)分析：是指根據(jù)分析對象的點(diǎn)、線、面實(shí)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(shí)體或主體對鄰近對象的輻射范圍或影響讀，以便為某項(xiàng)分析或決策提供依據(jù)空間集合分析：是按照兩個邏輯子集給定的條件進(jìn)行邏輯運(yùn)算，其基本原理是布爾代數(shù)，他的運(yùn)算符號或算子包括AND、OR、XOR、NOT及其組合等，邏輯運(yùn)算的結(jié)果為“真”或“假”?？臻g數(shù)據(jù)查詢：是指從數(shù)據(jù)庫中找出所有滿足屬性約束條件和空間約束條件的地理對象?？臻g數(shù)據(jù)的查詢方法：基于關(guān)系查詢語言擴(kuò)充的空

17、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、超文本查詢方法變量篩選分析：在研究空間對象時，在同一個取樣點(diǎn)上可能收集到幾十種原始變量。根據(jù)統(tǒng)計學(xué)原理，這些復(fù)雜的多變量之間有許多是相互關(guān)聯(lián)的，可以通過尋找一組相互獨(dú)立的變量，使多變量數(shù)據(jù)得到簡化，這就叫變量篩選分析。變量聚類分析：是指將一組數(shù)據(jù)點(diǎn)或變量按照其在性質(zhì)上親疏遠(yuǎn)近的程度進(jìn)行分類?？臻g數(shù)據(jù)的查詢：一般定義為從數(shù)據(jù)庫中找出所有滿足屬性約束條件和空間約束條件的地理對象?？臻g數(shù)據(jù)的查詢方法：1、基于關(guān)系查詢語言擴(kuò)充的空間查詢方法；2、可視化空間查詢方法；3、基于自然語言的查詢方法；4、超文本查詢方法。第六章 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用模型GI

18、S應(yīng)用模型的分類：理論模型；經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?；混合模型。適宜性分析：是指土地針對某種特定開發(fā)活動的分析，這些開發(fā)活動包括農(nóng)業(yè)應(yīng)用、城市化選址、作物類型布局、道路選線、選擇重新造林的最適宜的土地等。發(fā)展預(yù)測：是運(yùn)用已有的存儲數(shù)據(jù)和系統(tǒng)提供的手段，對事物進(jìn)行科學(xué)的數(shù)量分析，探索某一事物在今后的可能發(fā)展趨勢，并作出評價和估計，以調(diào)節(jié)、控制計劃或行動。預(yù)測方法常分為：定性、定量、定時和概率預(yù)測。第七章 地理信息系統(tǒng)的設(shè)計與評價系統(tǒng)設(shè)計：是指應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計的流程：系統(tǒng)分析；系統(tǒng)設(shè)計；系統(tǒng)實(shí)施；系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)。系統(tǒng)分析：系統(tǒng)分析的任務(wù)是對系統(tǒng)用戶進(jìn)行需求調(diào)查和可行性分析，最后提出新系統(tǒng)的目標(biāo)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為什么需要這些功能和條件；where新系統(tǒng)需要的資源和條件從哪里獲得；quality系統(tǒng)需要具有的技術(shù)指標(biāo)、性能和可靠性要求等。最后將系統(tǒng)分析的結(jié)果寫成可行性分析報告，為系統(tǒng)立項(xiàng)提供依據(jù)。系統(tǒng)實(shí)施：是按照詳細(xì)設(shè)計方案確定的目標(biāo)、內(nèi)容和方法，分階段完成系統(tǒng)開發(fā)的過程；系統(tǒng)實(shí)施的內(nèi)容