地理信息系統(tǒng)2014(共13頁)

1、 地理信息(d l xn x)與地理數(shù)據(jù)黑體(hit)為老師畫的重點(diǎn)1、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（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)(shngchn)、管理和決策的依據(jù)。數(shù)據(jù)是指某一目標(biāo)定性、定量描述的原始資料。包括數(shù)字、文字、符號、圖形、圖像以及它們能夠轉(zhuǎn)換成的數(shù)據(jù)等形式。2、地理數(shù)據(jù):是各種地理特征和現(xiàn)象間關(guān)系的符號化表示，包括空間位置、屬性特征及時(shí)域特征三部分。地理信息:是有關(guān)地理實(shí)體的性質(zhì)、特征和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的表征和一切有用的知識，它是對表達(dá)地理特征與地理現(xiàn)象之間關(guān)系的地理數(shù)據(jù)的解釋。 3、信息系統(tǒng)：是具有數(shù)

2、據(jù)采集、管理、分析和表達(dá)數(shù)據(jù)能力的系統(tǒng)，它能夠?yàn)閱我坏幕蛴薪M織的決策過程提供有用的信息。地理信息系統(tǒng)（GIS）定義：由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)和用戶組成的，通過對地理數(shù)據(jù)的集成、存儲、檢索、操作和分析，生成并輸出各種地理信息，從而為土地利用、資源管理、環(huán)境監(jiān)測、交通運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、城市規(guī)劃以及政府各部門行政管理提供新的知識，為工程設(shè)計(jì)和規(guī)劃、管理決策服務(wù)。 4、空間數(shù)據(jù) 空間數(shù)據(jù)特征：空間特征、屬性特征、時(shí)間特征 地理信息系統(tǒng)的操作對象是地理數(shù)據(jù)，它具體描述地理實(shí)體的空間特征、屬性特征和時(shí)間特征?？臻g特征：是指地理實(shí)體的空間位置及相互關(guān)系；是GIS區(qū)別于其它的軟件的根本特征屬性特征：表示地理實(shí)體的

3、名稱、類型和數(shù)量等；時(shí)間特征：指實(shí)體隨時(shí)間而發(fā)生的相關(guān)變化。5、GIS與CAD與CAM的區(qū)別在于： CAD不能建立地理坐標(biāo)系和完成地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換； GIS的數(shù)據(jù)量比CAD、CAM大的多，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，數(shù)據(jù)間聯(lián)系緊密，這是因?yàn)镚IS涉及的區(qū)域廣泛，精度要求高，變化復(fù)雜，要素眾多，相互聯(lián)系，單一機(jī)構(gòu)難以完整描述； CAD和CAM不具備GIS具有地理意義的空間查詢和分析功能。6、GIS的基本構(gòu)成：計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)（空間數(shù)據(jù)）、系統(tǒng)操作人員、應(yīng)用模型GIS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)處理與變換、空間分析與統(tǒng)計(jì)、產(chǎn)品制作與顯示、二次開發(fā)與編程第二章 空間數(shù)據(jù)模型1

4、、根據(jù)地理實(shí)體的空間圖形表示形式，可將空間數(shù)據(jù)抽象為點(diǎn)、線和面三類元素，它們的數(shù)據(jù)表達(dá)可以采用矢量或者柵格兩種組織形式，分別稱為矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2、空間數(shù)據(jù)模型是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界中空間實(shí)體及其相互間聯(lián)系的概念，它為描述空間數(shù)據(jù)的組織和設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫模式提供著基本方法?？臻g數(shù)據(jù)概念模型可以分為三種（填空）：場模型：用于描述空間中連續(xù)分布的現(xiàn)象，如污染物的集中程度、地表溫度、土壤濕度。 要素模型：用于描述各種空間地物 網(wǎng)絡(luò)模型：可以模擬現(xiàn)實(shí)世界中的各種網(wǎng)絡(luò)3、空間數(shù)據(jù)邏輯模型：柵格數(shù)據(jù)模型 矢量數(shù)據(jù)模型4、矢量模型和柵格模型各具的特點(diǎn)和之間的區(qū)別答：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一般(ybn)分為基于矢量模型的

5、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和基于柵格模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。柵格模型(mxng)：柵格（Raster）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是面向位置的結(jié)構(gòu)，平面空間上的任何一點(diǎn)都直接聯(lián)系到某一個(gè)或某一類地物。但對于某一個(gè)具體的目標(biāo)又沒有(mi yu)直接聚集所有信息，只能通過遍歷柵格矩陣逐一尋找，它也不能完整地建立地物之間的拓?fù)潢P(guān)系。將地球表面劃分為大小均勻緊密相鄰的網(wǎng)格陣列，每個(gè)網(wǎng)格作為一個(gè)象元或象素由行、列定義，并包含一個(gè)代碼表示該象素的屬性類型或量值，或僅僅包括指向其屬性記錄的指針。柵格結(jié)構(gòu)表示的地表是不連續(xù)的，是量化和近似離散的數(shù)據(jù)。每一個(gè)單元格對應(yīng)一個(gè)相應(yīng)的地塊。柵格數(shù)據(jù)特點(diǎn) ：屬性明顯：數(shù)據(jù)中直接記錄了數(shù)據(jù)屬性或指向數(shù)據(jù)屬性的指針，因

6、而我們可以直接得到地物的屬性代碼。 定位隱含：所在位置則根據(jù)行列號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的坐標(biāo)，也就是說定位是根據(jù)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)集中的位置得到的。 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)，算法簡單，且易于擴(kuò)充、修改，也很直觀，特別是易于同遙感影像的結(jié)合處理，給地理空間數(shù)據(jù)處理帶來了極大的方便。柵格結(jié)構(gòu)的建立：數(shù)據(jù)獲取 柵格系統(tǒng)的確定 柵格代碼的確定柵格數(shù)據(jù)編碼方法：直接?xùn)鸥窬幋a行程編碼（變長編碼）塊碼鏈?zhǔn)骄幋a、Freeman 鏈碼、邊界鏈碼四叉樹編碼柵格數(shù)據(jù)的獲取方式：手工獲取，專題圖上劃分均勻網(wǎng)格，逐個(gè)決定其網(wǎng)格代碼。掃描儀掃描專題圖的圖像數(shù)據(jù)行、列、顏色（灰度），定義顏色與屬性對應(yīng)表，用相應(yīng)屬性代替相應(yīng)顏色，得到（行、列、

7、屬性）再進(jìn)行柵格編碼、存貯，即得該專題圖的柵格數(shù)據(jù)。由矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來。 HYPERLINK C:Documents and SettingsAdministrator桌面LCD新建文件夾北部灣2.bmp t _parent 遙感影像數(shù)據(jù)，對地面景象的輻射和反射能量的掃描抽樣，并按不同的光譜段量化后，以數(shù)字形式記錄下來的象素值序列。 HYPERLINK C:Documents and SettingsAdministrator桌面LCD新建文件夾數(shù)字高程圖.jpg t _parent 格網(wǎng) HYPERLINK C:Documents and SettingsAdministrator桌面LCD

8、新建文件夾數(shù)字高程圖.jpg t _parent DEM HYPERLINK C:Documents and SettingsAdministrator桌面LCD新建文件夾數(shù)字高程圖.jpg t _parent 數(shù)據(jù)，當(dāng)屬性值為地面高程，則為格網(wǎng)DEM，通過DEM內(nèi)插得到。常見柵格壓縮編碼方法總結(jié)：鏈碼的壓縮效率較高，已經(jīng)近矢量結(jié)構(gòu)，對邊界的運(yùn)算比較方便，但不具有區(qū)域的性質(zhì)，區(qū)域運(yùn)算困難 。游程長度編碼既可以在很大程度上壓縮數(shù)據(jù)，又最大限度地保留了原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼十分容易。但對破碎數(shù)據(jù)處理效果不好。塊碼和四叉樹編碼具有區(qū)域性質(zhì)，又具有可變的分辨率，有較高的壓縮效率，但運(yùn)算效率是其瓶頸。其

9、中四叉樹編碼可以直接進(jìn)行大量圖形圖像運(yùn)算，效率較高，是很有前途的方法。矢量模型：矢量數(shù)據(jù)是面向地物的結(jié)構(gòu)，即對于每一個(gè)具體的目標(biāo)都直接賦有位置和屬性信息以及目標(biāo)之間的拓?fù)潢P(guān)系說明。矢量數(shù)據(jù)用一系列有序的x、y坐標(biāo)對表示地理實(shí)體的空間位置。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是: 數(shù)據(jù)占存貯空間小, 空間位置精度高, 空間關(guān)系描述全面, 容易建立拓?fù)潢P(guān)系, 空間和屬性數(shù)據(jù)綜合查詢更方便。 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是: 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 處理位置關(guān)系(包括相交、通過、包含等)費(fèi)時(shí), 地圖疊加分析較困難, 邊界復(fù)雜模糊的事物難以描述, 不能直接處理圖像信息, 與DTM和RS結(jié)合困難等。 矢量數(shù)據(jù)獲取方式：1) 由外業(yè)測量

10、獲得(hud)：可利用測量儀器自動(dòng)記錄測量成果(常稱為電子手薄)，然后轉(zhuǎn)到地理數(shù)據(jù)庫中。 2)由柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(zhunhun)獲得：利用柵格數(shù)據(jù)矢量化技術(shù)，把柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)。 3)跟蹤數(shù)字化：用跟蹤數(shù)字化的方法，把地圖變成離散的矢量(shling)數(shù)據(jù)矢量數(shù)據(jù)編碼方法 ： 點(diǎn)實(shí)體；線實(shí)體；多邊形 ：坐標(biāo)序列法 、樹狀索引編碼法 、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)編碼法 兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)矢量1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊、冗余度低 2、有利于網(wǎng)絡(luò)和檢索分析 3、圖形顯示質(zhì)量好、精度高 1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 2、多邊形疊置分析困難，沒有柵格有效。 柵 格1、 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，易于算法實(shí)現(xiàn)。 2、便于空間分析和地表模擬 3

11、、 現(xiàn)勢性強(qiáng) 1、數(shù)據(jù)量大 2、投影轉(zhuǎn)換比較復(fù)雜5、拓?fù)潢P(guān)系指圖形保持連續(xù)狀態(tài)下變形，但圖形關(guān)系不變的性質(zhì)。第三章 空間參考系和地圖投影(重點(diǎn)章節(jié)，最好看下課件)一、大地水準(zhǔn)面 ：海洋靜止時(shí)，海洋平面與該點(diǎn)的重力方向相垂直，這個(gè)面叫水準(zhǔn)面。水準(zhǔn)面有無數(shù)個(gè)，與靜止時(shí)平均海平面相重合的面叫大地水準(zhǔn)面。由于地球內(nèi)部質(zhì)量不均，處處與重力方向相交的大地水準(zhǔn)面不規(guī)則，仍然不能有數(shù)學(xué)表達(dá)。最自然的面 不規(guī)則，無法進(jìn)行測算，必須找到規(guī)則的面來代替我國大地坐標(biāo)系使用的橢球體：使用橢球體 我國大地坐標(biāo)系克拉索夫斯基橢球體IAG75橢球體 WGS84橢球體 1954年北京坐標(biāo)系1980年國家大地坐標(biāo)，西安80坐標(biāo)系

12、GPS測量數(shù)據(jù)橢球體模型 用橢球體近似表達(dá)地球表面。地球半徑為6371km。二、高程基準(zhǔn)和水準(zhǔn)面 高程(gochng)基準(zhǔn)：地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的高程，成為絕對(judu)高程；地面點(diǎn)到任一水準(zhǔn)面的高程，稱為相對高程。水準(zhǔn)面：海洋靜止時(shí)，海洋平面與該點(diǎn)的重力方向(fngxing)相垂直，這個(gè)面叫水準(zhǔn)面。我國主要高程基準(zhǔn)：1956年黃海高程系： 即以1950年至1956年間青島驗(yàn)潮站獲得的平均海平面作為高程基準(zhǔn)面，即零高程面。中國水準(zhǔn)原點(diǎn)建立在青島驗(yàn)潮站附近。用精密水準(zhǔn)測量測定水準(zhǔn)原點(diǎn)相對于黃海平均海面的高差，即水準(zhǔn)原點(diǎn)高程，作為全國高程控制網(wǎng)的起算高程。所測國家水準(zhǔn)原點(diǎn)(青島原點(diǎn))高程為72.2

13、89米。 1985國家高程基準(zhǔn)： 采用青島驗(yàn)潮站1952年至1979年驗(yàn)潮資料確定的黃海平均海面。所測國家水準(zhǔn)原點(diǎn)(青島原點(diǎn))高程為72.260米。即1956黃海高程基準(zhǔn)相比其高差為29毫米。 我國其他高程基準(zhǔn)：大連高程基準(zhǔn)、大沽高程基準(zhǔn)、廢黃河高程基準(zhǔn)、長江流域習(xí)慣采用吳淞高程基準(zhǔn)、珠江地區(qū)習(xí)慣采用珠江高程基準(zhǔn)等深度基準(zhǔn)：海圖圖載水深及其相關(guān)要素的起算面。通常取當(dāng)?shù)仄骄Ｃ嫦蛳乱欢ㄉ疃葹檫@樣的起算面，即深度基準(zhǔn)面。在一副海圖中，陸地高程是以規(guī)定的國家高程基準(zhǔn)起算的。在我國燈塔、燈樁等高程是以平均大潮高潮面起算。深度則是以規(guī)定的深度基準(zhǔn)起算。三、北京54和西安80坐標(biāo)系:通過建立地球橢球體模型

14、及確定橢球體的原點(diǎn)建立的坐標(biāo)系叫地理坐標(biāo)系。經(jīng)緯度坐標(biāo)及高程坐標(biāo)可以作為所有空間要素的參照系統(tǒng)。這個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)是球面坐標(biāo)系統(tǒng)：是以三維球面為基礎(chǔ)的。用經(jīng)緯度量測，單位度、分、秒，又稱為大地坐標(biāo)系。54年北京坐標(biāo)系 ： 在東北黑龍江邊境上同蘇聯(lián)大地網(wǎng)聯(lián)測，通過大地坐標(biāo)計(jì)算，推算出北京點(diǎn)的坐標(biāo)，北京坐標(biāo)系是蘇聯(lián)42年坐標(biāo)系的延伸，其原點(diǎn)在蘇聯(lián)普爾科沃。 80年西安坐標(biāo)系： 78年4月召開“全國天文大地網(wǎng)平差會(huì)議”建立80年西安坐標(biāo)系，其原點(diǎn)在西安西北的永樂鎮(zhèn)（343227.00N，1085525.00E），簡稱西安原點(diǎn)。橢球體參數(shù)為75年國際大地測量與地球物理聯(lián)合會(huì)第16界大會(huì)的推薦值。 四、高斯-

15、克呂格投影：由德國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家高斯于19世紀(jì)20年代擬定，后經(jīng)德國大地測量學(xué)家克呂格于1912年對投影公式加以補(bǔ)充，故稱為高斯克呂格投影。 1、高斯-克呂格投影原理：屬于橫軸等角切圓柱投影（橫軸墨卡托投影）。這種投影是將橢圓柱面套在地球橢球的外面，并與某一子午線相切（此子午線叫中央子午線或中央經(jīng)線），橢圓柱的中心軸通過地球橢球的中心，然后用等角條件將中央子午線東西兩側(cè)各一定經(jīng)差范圍內(nèi)的地區(qū)投影到柱面上，并將此柱面展成平面，即獲得高斯投影。2、高斯投影(tuyng)特征： 中央經(jīng)線和赤道(chdo)投影為互相垂直的直線，且為投影的對稱軸； 投影后無角度(jiod)變形，即保角投影；

16、 中央經(jīng)線無長度變形 同一條經(jīng)線上，緯度越低，變形越大，赤道處最大；同一條緯線上，離中央經(jīng)線越遠(yuǎn)，變形越大； 為了保證地圖的精度，采用分帶投影方法，即將投影范圍的東西界加以限制，使其變形不超過一定的限度，這樣把許多帶結(jié)合起來，可成為整個(gè)區(qū)域的投影； 3、高斯-克呂格投影分帶：3度帶和6度帶 6度帶 ：從0度開始，自西向東每6度分為一個(gè)投影帶，全球共分為60個(gè)投影帶。 3度帶：從東經(jīng)1度30分開始，自西向東每3度分為一個(gè)投影帶，全球共120個(gè)帶。我國1:1萬至1:50萬的地形圖全部采用高斯克呂格投影。1:2.5萬至1:50萬的地形圖，采用6分帶方案，全球共分為60個(gè)投影帶；我國位于東經(jīng)72到13

17、6間，共含11個(gè)投影帶；1:1萬比例尺圖采用3分帶方案，全球共120個(gè)帶。4、高斯-克呂格投影坐標(biāo)原點(diǎn)：在高斯克呂格投影上，規(guī)定以中央經(jīng)線為X軸，赤道為Y軸，兩軸的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。X坐標(biāo)值在赤道以北為正，以南為負(fù)；Y坐標(biāo)值在中央經(jīng)線以東為正，以西為負(fù)。我國在北半球，X坐標(biāo)皆為正值。Y坐標(biāo)在中央經(jīng)線以西為負(fù)值，運(yùn)用起來很不方便。為了避免Y坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，通常將各帶的坐標(biāo)縱軸西移500公里，即將所有Y值都加500公里。 5、墨卡托（Mercator）投影：又稱正軸等角切圓柱投影，其原理是假設(shè)有一個(gè)與某一標(biāo)準(zhǔn)緯線相切的圓柱面，先把球面映射到這個(gè)圓柱面，再把這個(gè)圓柱面展開成為一個(gè)平面。在墨卡托投影中，強(qiáng)

18、調(diào)角度不變假定地球表面有兩點(diǎn)A和B，在地球球面上，B相對于A的角度是北偏東，那么經(jīng)過墨卡托投影之后，在平面地圖上，B相對于A的角度仍然是北偏東。這一點(diǎn)在航海中非常重要，因?yàn)樵诿Ｃ４蠛Ｖ?，沒有什么參照物，只能根據(jù)羅盤或者星象來判斷方位，如果地圖上終點(diǎn)相對于出發(fā)點(diǎn)的方位角和實(shí)際的方位角不同，那么這樣的地圖在航海中沒有實(shí)際意義。正因?yàn)槿绱耍D一般都是采用墨卡托投影規(guī)則制作的（極地海圖除外）。 （注意摩卡托投影和高斯投影的區(qū)別）五、地圖投影(d t tu yn)投影原理(yunl)：設(shè)想的地球是透明體，在球心有一點(diǎn)光源S（投影中心），向四周輻射投影射線，通過球表面（各點(diǎn)A、B、C、D）射到可展面（投

19、影面）上，得到(d do)投影點(diǎn)a、b、c，然后再將投影面展開鋪平，又將其比例尺縮小到可見程度，從而制成地圖投影變形：1、長度變形：地球儀上，緯線長度不等；同一緯線上，經(jīng)差相同，緯線長度相同；同一經(jīng)線上，緯差相同而經(jīng)線長度不同；所有經(jīng)線長度相等。 2、面積變形：地球儀上，同一緯度帶內(nèi)，經(jīng)差相同的網(wǎng)格面積相等；同一經(jīng)度帶內(nèi)，緯度越高，面積越小。 3、角度變形：地球儀上，經(jīng)線與緯線處處呈直角相交?？臻g數(shù)據(jù)獲取與處理一、GIS的數(shù)據(jù)源1. 地圖資料普通地圖空間信息專題地圖專題（屬性）信息2. 遙感(RS)資料數(shù)據(jù)圖片3. 實(shí)測數(shù)據(jù)資料空間數(shù)據(jù)：數(shù)字測圖儀、GPS接收器屬性數(shù)據(jù)：氣象氣候數(shù)據(jù)等Glob

20、al Positioning SystemRemote Sensing4. 共享數(shù)據(jù)5. 其他數(shù)據(jù)二、柵格數(shù)據(jù)獲取方式 ：1、手工獲取，專題圖上劃分均勻網(wǎng)格，逐個(gè)決定其網(wǎng)格代碼。 2、掃描儀掃描專題圖的圖像數(shù)據(jù)行、列、顏色（灰度），定義顏色與屬性對應(yīng)表，用相應(yīng)屬性代替相應(yīng)顏色，得到（行、列、屬性）再進(jìn)行柵格編碼、存貯，即得該專題圖的柵格數(shù)據(jù)。 3、由矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來。 4、遙感影像數(shù)據(jù)，對地面景象的輻射和反射能量的掃描抽樣，并按不同的光譜段量化后，以數(shù)字形式記錄下來的象素值序列。 5、 HYPERLINK G:學(xué)習(xí)大三課程漁業(yè)地理信息系統(tǒng)數(shù)字高程圖.jpg t _parent 格網(wǎng) HYPER

21、LINK G:學(xué)習(xí)大三課程漁業(yè)地理信息系統(tǒng)數(shù)字高程圖.jpg t _parent DEM HYPERLINK G:學(xué)習(xí)大三課程漁業(yè)地理信息系統(tǒng)數(shù)字高程圖.jpg t _parent 數(shù)據(jù)，當(dāng)屬性值為地面高程，則為格網(wǎng)DEM，通過DEM內(nèi)插得到。三、元數(shù)據(jù) 1、定義(dngy)：元數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)的描述性數(shù)據(jù)信息，它應(yīng)盡可能多地反映數(shù)據(jù)集自身的特征規(guī)律，以便于用戶對數(shù)據(jù)集的準(zhǔn)確、高效與充分的開發(fā)與利用。元數(shù)據(jù)的內(nèi)容包括對數(shù)據(jù)集的描述、對數(shù)據(jù)質(zhì)量的描述、對數(shù)據(jù)處理信息的說明、對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的描述、對數(shù)據(jù)庫的更新、集成等的說明。（課件上的定義：元數(shù)據(jù)（Metadata）是描述(mio sh)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)

22、（Data about data），如數(shù)據(jù)的內(nèi)容、質(zhì)量、狀況和其他(qt)有關(guān)特征的背景信息。） 2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容：對數(shù)據(jù)集的描述、數(shù)據(jù)質(zhì)量的描述、數(shù)據(jù)處理信息的說明、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的描述、數(shù)據(jù)更新、集成等說明。 3、空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的應(yīng)用：幫助用戶獲取數(shù)據(jù)；空間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制；在數(shù)據(jù)集成中的應(yīng)用。4、地理信息系統(tǒng)與元數(shù)據(jù)基于元數(shù)據(jù)的GIS功能擴(kuò)展：查錯(cuò)功能（Debugging）數(shù)據(jù)瀏覽功能（Browsing or Catalog）程序自動(dòng)生成（Program Generation）基于元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集成：基于元數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)自動(dòng)解釋與處理，使得不同格式、精度、類型的數(shù)據(jù)可以很好的協(xié)同完成一個(gè)指定

23、的任務(wù)。5、地理信息元數(shù)據(jù)確定的原則： 完整性原則：核心元數(shù)據(jù)集應(yīng)該能夠完整地描述數(shù)據(jù)集的最重要的信息。 準(zhǔn)確性原則：元數(shù)據(jù)應(yīng)該準(zhǔn)確而整潔地描述數(shù)據(jù)集的主要特征。 結(jié)構(gòu)性原則6、地理信息元數(shù)據(jù)的主要內(nèi)容： 標(biāo)識信息；數(shù)據(jù)質(zhì)量信息；空間參照系統(tǒng)信息；內(nèi)容信息；分發(fā)信息；核心元數(shù)據(jù)參考信息。四、空間索引 1、空間索引：空間索引就是指依據(jù)空間對象的位置和形狀或空間對象之間的某種空間關(guān)系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中包含空間對象的概要信息，如對象的標(biāo)識、外接矩形及指向空間對象實(shí)體的指針。 2、作用：空間索引介于空間操作算法和空間對象之間，通過篩選作用，排除大量與特定空間操作無關(guān)的空間對象，從而提

24、高空間操作的速度和效率。3、原理：自頂向下、逐級劃分空間的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。3、索引類型：實(shí)體范圍索引；格網(wǎng)型空間索引；四叉樹空間索引 ；R樹和R+樹索引。空間分析一、空間分析含義GIS的空間分析是以地理事物的空間位置和形態(tài)特征為基礎(chǔ)，以空間數(shù)據(jù)運(yùn)算、非空間屬性數(shù)據(jù)運(yùn)算、空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的綜合運(yùn)算為特征，提取與產(chǎn)生新的空間信息的技術(shù)和過程。 空間分析目的是通過對空間數(shù)據(jù)的分析處理，獲取地理對象的空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間演變(ynbin)等新信息。二、緩沖區(qū)分析 緩沖區(qū)分析的原理(yunl)和用途？1、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(dòng)建立其周圍一定距離的帶狀區(qū)，用以識別

25、這些實(shí)體或者主體對鄰近對象的輻射范圍(fnwi)或者影響程度，是解決臨近度問題的空間分析工具之一。它在交通、林業(yè)、資源管理、城市規(guī)劃中有著廣泛的應(yīng)用。 例如：湖泊和河流周圍的保護(hù)區(qū)的定界；機(jī)場周圍噪音影響緩沖區(qū)；民宅區(qū)遠(yuǎn)離街道網(wǎng)絡(luò)的緩沖區(qū)的建立等。2. 類型：點(diǎn)：圓形緩沖區(qū)；線：長條緩沖區(qū) ；面：向內(nèi)、外的緩沖帶。3. 緩沖區(qū)用途：查詢；空間分析，如距學(xué)校一定距離內(nèi)不能有游戲廳、道路拆遷估算、商業(yè)選址等。 4、空間緩沖區(qū)分析過程：(1)建立緩沖區(qū)：以圖形元素為基礎(chǔ)，拓寬或緊縮一定寬度而形成的區(qū)域。這個(gè)寬度通常是等距的，也可以是不等距的緩沖區(qū)。(2)緩沖區(qū)分析；根據(jù)建立的緩沖區(qū)，對緩沖區(qū)內(nèi)的空間

26、信息形態(tài)、特征、分布作進(jìn)一步分析。 三、疊置分析 1、空間疊置概念：空間疊置分析(Spatial Overlay Analysis)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(gè)地理對象的圖層進(jìn)行疊置，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。 2、地理信息系統(tǒng)疊加分析可以分為以下幾類：視覺信息疊加、點(diǎn)與多邊形疊加、線與多邊形疊加、多邊形疊加、柵格圖層疊加。（1）點(diǎn)與多邊性的疊置：確定一個(gè)圖層上的點(diǎn)落在另一圖層的哪個(gè)多邊形內(nèi)，以便為圖層上的點(diǎn)建立新的屬性。例如:將水井與規(guī)劃區(qū)圖層相疊置，可確定每口井所屬的規(guī)劃區(qū)范圍。（2）線與多邊形的疊置：確定某一線狀圖層上的弧段落在另

27、一多變性圖層上的哪個(gè)多邊形內(nèi)，以便為圖層的每條弧段建立新的屬性。例如：當(dāng)確定某一行政區(qū)內(nèi)各種等級道路的里程數(shù)時(shí)，就需要將道路圖與境界圖相疊置（3）多邊形與多邊形的疊置。四、空間插值 1、定義：將離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為連續(xù)的數(shù)據(jù)曲面，是用已知點(diǎn)來估算其他未知點(diǎn)的過程。 2、需要插值的原因： 現(xiàn)有離散曲面的分辨率、像元大小、方向與要求不符； 現(xiàn)有連續(xù)曲面的數(shù)據(jù)模型與要求不一致（TINRaster）； 現(xiàn)有數(shù)據(jù)不能完全覆蓋所要求的區(qū)域 3、空間插值原理:假設(shè)空間位置上越靠近的點(diǎn)，越有可能具有相似的特征值；而距離越遠(yuǎn)的點(diǎn)，其特征值相似的可能性越小。4、空間插值方法：整體插值方法：用研究(ynji)區(qū)所有采

28、樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行全區(qū)特征擬合；邊界(binji)內(nèi)插；趨勢(qsh)面分析變換函數(shù)插值局部插值法：僅僅用鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)來估計(jì)位置點(diǎn)的值泰森多邊形（Thiessen），即最鄰近法；距離倒數(shù)插值；樣條函數(shù)插值空間自協(xié)方差最佳插值法克里金插值五、數(shù)字高程模型1、概念：數(shù)字地面（地形）模型（DTM）是通過地表點(diǎn)集的空間坐標(biāo)及其屬性數(shù)據(jù)表示表面特征的地學(xué)模型。是帶有空間位置特征和地面屬性特征的數(shù)字描述。(是地形表面形態(tài)屬性信息的數(shù)字表達(dá)，是描述地面特性的空間分布的有序數(shù)值陣列。)DTM中屬性為高程的要素叫數(shù)字高程模型（DEM）。實(shí)際上地形模型不僅包含高程屬性，還包含其它的地表形態(tài)屬性，如坡度、坡向等。2、D

29、EM主要表示模型：規(guī)則格網(wǎng)模型：通常是正方形，也可以是矩形、三角形等規(guī)則格網(wǎng)。規(guī)則格網(wǎng)將區(qū)域空間切分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，每個(gè)格網(wǎng)單元對應(yīng)一個(gè)數(shù)值。規(guī)則格網(wǎng)的高程矩陣，可以很容易地用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。它還可以很容易地計(jì)算等高線、坡度坡向、山坡陰影和自動(dòng)提取流域地形，使得它成為DEM最廣泛使用的格式； 格網(wǎng)DEM的缺點(diǎn)是不能準(zhǔn)確表示地形結(jié)構(gòu)和細(xì)部，為避免這些問題，可采用附加地形特征數(shù)據(jù)，如地形特征點(diǎn)、三脊線、谷底線、斷裂線，以描述地形結(jié)構(gòu)。格網(wǎng)DEM的另一個(gè)缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)量過大，給數(shù)據(jù)管理帶來了不便，通常要進(jìn)行壓縮存儲；DEM數(shù)據(jù)的無損壓縮可以采用普通的柵格數(shù)據(jù)壓縮方式，如游程編碼、塊碼等； 但是由于DE

30、M數(shù)據(jù)反映了地形的連續(xù)起伏變化，通常比較“破碎”，普通壓縮方式難以達(dá)到很好的效果，可以采用哈夫曼編碼。等高線模型：等高線模型表示高程，高程值的集合是已知的，每一條等高線對應(yīng)一個(gè)已知的高程值，一系列等高線集合和它們的高程值一起就構(gòu)成了一種地面高程模型。 等高線通常被存成一個(gè)有序的坐標(biāo)點(diǎn)對序列，可以認(rèn)為是一條帶有高程值屬性的簡單多邊形或多邊形弧段； 由于等高線模型只表達(dá)了區(qū)域的部分高程值，往往需要一種插值方法來計(jì)算落在等高線外的其它點(diǎn)高程。不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）模型：TIN 即不規(guī)則三角網(wǎng)（Triangulated Irregular Network），是一種表示數(shù)字高程模型的方法。 TIN模型根

31、據(jù)區(qū)域有限個(gè)點(diǎn)集將區(qū)域劃分為相連的三角面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域中任意點(diǎn)落在三角面的頂點(diǎn)、邊上或三角形內(nèi)。如果點(diǎn)不在頂點(diǎn)上，該點(diǎn)的高程值通常通過線性插值的方法得到（在邊上用邊的兩個(gè)頂點(diǎn)高程，在三角形內(nèi)則用三個(gè)頂點(diǎn)的高程）。TIN的數(shù)據(jù)存儲方式比格網(wǎng)DEM復(fù)雜，它不僅要存儲每個(gè)點(diǎn)的高程，還要存儲其平面坐標(biāo)、節(jié)點(diǎn)連接的拓?fù)潢P(guān)系(gun x)，三角形及鄰接三角形等關(guān)系。不規(guī)則三角網(wǎng)與高程矩陣方法不同之處是隨地形(dxng)起伏變化的復(fù)雜性而改變采樣點(diǎn)的密度和調(diào)整采樣點(diǎn)的位置，因而它能夠避免地形平坦時(shí)的數(shù)據(jù)冗余，又能按地形特征點(diǎn)如山脊、山谷線、地形變化線等表示數(shù)字高程特征。3、規(guī)則格網(wǎng)DEM優(yōu)點(diǎn)(yudin)和缺陷

32、：優(yōu)點(diǎn)：規(guī)則格網(wǎng)的高程矩陣，可以很容易地用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。它還可以很容易地計(jì)算等高線、坡度坡向、山坡陰影和自動(dòng)提取流域地形，使得它成為DEM最廣泛使用的格式。缺陷：在地形平坦的地方，存在大量的數(shù)據(jù)冗余； 在不改變格網(wǎng)大小的情況下，難以表達(dá)復(fù)雜地形的突變現(xiàn)象； 在某些計(jì)算，如通視問題，過分強(qiáng)調(diào)網(wǎng)格的軸方向 4、格網(wǎng) DEM 分析的主要應(yīng)用 （1）地形曲面擬合：DEM 最基礎(chǔ)的應(yīng)用是求 DEM 范圍內(nèi)任意點(diǎn)的高程，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行地形屬性分析。由于已知有限個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)的高程，可以利用這些格網(wǎng)點(diǎn)高程擬合一個(gè)地形曲面，推求區(qū)域內(nèi)任意點(diǎn)的高程。 （2）立體透視圖：繪制透視立體圖是 DEM 的一個(gè)極其重要的應(yīng)用

33、。透視立體圖能更好地反映地形的立體形態(tài)，非常直觀。人們可以根據(jù)不同的需要，對于同一個(gè)地形形態(tài)作各種不同的立體顯示，更好地研究地形的空間形態(tài)。 （3）通視分析：通視分析有著廣泛的應(yīng)用背景。典型的例子是觀察哨所的設(shè)定、森林中火災(zāi)監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)定、無線發(fā)射塔的設(shè)定等。通視問題可以分為五類：a）已知一個(gè)或一組觀察點(diǎn)，找出某一地形的可見區(qū)域；b）欲觀察到某一區(qū)域的全部地形表面，計(jì)算最少觀察點(diǎn)數(shù)量；c）在觀察點(diǎn)數(shù)量一定的前提下，計(jì)算能獲得的最大觀察區(qū)域；d）以最小代價(jià)建造觀察塔，要求全部區(qū)域可見；e）在給定建造代價(jià)的前提下，求最大可見區(qū)。根據(jù)問題輸出維數(shù)的不同，通視可分為點(diǎn)的通視，線的通視和面的通視。 （4）

34、流域特征地貌提取與地形自動(dòng)分割：是進(jìn)行流域空間模擬的基礎(chǔ)技術(shù)。主要包括兩個(gè)方面：a）流域地貌形態(tài)結(jié)構(gòu)定義，定義能反映流域結(jié)構(gòu)的特征地貌，建立格網(wǎng) DEM 對應(yīng)(duyng)的微地貌特征；b）特征地貌自動(dòng)提取和地形自動(dòng)分割算法。 （5）計(jì)算地形屬性：DEM 派生的地形屬性數(shù)據(jù)可以分為單要素(yo s)屬性和復(fù)合屬性二種。前者可由高程數(shù)據(jù)直接計(jì)算得到，如坡度因子，坡向。后者是由幾個(gè)單要素屬性按一定關(guān)系組合成的復(fù)合指標(biāo)，用于描述某種過程的空間變化，這種組合關(guān)系通常是經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，也可以使用簡化的自然過程機(jī)理模型。綜合(zngh)分析一、地理信息系統(tǒng)與一般管理信息系統(tǒng)的區(qū)別 答：管理信息系統(tǒng)：只有屬性數(shù)據(jù)的管理，既使存儲了圖形，也往往以文件形式來存儲，不能進(jìn)行有關(guān)的空