地理信息系統(tǒng)原理-孔金玲-第二章地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成與功能

第二章地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成與功能主要內(nèi)容：

2.1地理信息系統(tǒng)的組成

2.2地理信息系統(tǒng)的基本功能

第二章地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成與功能2.1地理信息系統(tǒng)的組成

GIS由四部分組成：計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的管理、操作人員。

2.1.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

GIS的功能：對地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、存儲、管理、分析和表達(dá)（描述）。要實(shí)現(xiàn)上述功能GIS硬件系統(tǒng)應(yīng)包括：輸入設(shè)備、存儲設(shè)備、輸出設(shè)備及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。第二章地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成與功能數(shù)字化儀掃描儀數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)測繪儀器計(jì)算機(jī)屏幕鍵盤鼠標(biāo)硬盤磁帶機(jī)光盤繪圖儀打印機(jī)2.1地理信息系統(tǒng)的組成

2.1.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

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2.1.2GIS軟件

（1）GIS軟件層次

高水平低水平GIS與用戶的接口、通訊軟件GIS應(yīng)用軟件包標(biāo)準(zhǔn)軟件（圖形、數(shù)據(jù)庫）系統(tǒng)庫（編程語言、數(shù)學(xué)函數(shù)）操作系統(tǒng)（系統(tǒng)調(diào)用、設(shè)備運(yùn)行）GIS基本軟件包基礎(chǔ)軟件第二章地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成與功能2.1地理信息系統(tǒng)的組成

2.1.2GIS的軟件：

（2）GIS軟件模塊

空間查詢與空間分析數(shù)據(jù)輸入與轉(zhuǎn)換地理數(shù)據(jù)庫圖形及文件編輯顯示輸出第二章地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成與功能2.1地理信息系統(tǒng)的組成

2.1.3地理空間數(shù)據(jù)以地球表面空間位置為參照，描述自然、社會和人文經(jīng)濟(jì)景觀的數(shù)據(jù)。包括三個(gè)相互聯(lián)系的方面：

（1）空間位置（地理坐標(biāo)、大地直角坐標(biāo)等）（2）空間關(guān)系（拓?fù)潢P(guān)系）（3）屬性數(shù)據(jù)（包括定性、定量兩方面）第二章地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成與功能2.1地理信息系統(tǒng)的組成

2.1.4系統(tǒng)管理、操作人員（用戶）進(jìn)行系統(tǒng)的組織、管理、維護(hù)和數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴(kuò)充完善、應(yīng)用程序開發(fā)、并采用地理分析模型提取多種信息，為地理學(xué)研究和地理決策服務(wù)。系統(tǒng)用戶分為不同的層次：

（1）高級用戶（開發(fā)GIS平臺）（2）中級用戶（基于GIS平臺開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)）（3）初級用戶（應(yīng)用GIS系統(tǒng)）過渡第二章地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成與功能2.2地理信息系統(tǒng)的基本功能

2.2.1數(shù)據(jù)采集與編輯功能

（1）圖形數(shù)據(jù)采集及編輯圖形數(shù)據(jù)采集的設(shè)備：數(shù)字化儀、掃描儀、解析測圖儀、測繪儀器等。其中數(shù)字化儀是聯(lián)機(jī)作業(yè)，即GIS帶有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)編輯：圖形編輯、修飾、符號設(shè)計(jì)、拓?fù)潢P(guān)系建立、屬性數(shù)據(jù)編輯等功能。

一個(gè)性能良好、用戶界面友好的圖形處理系統(tǒng)應(yīng)具有的功能：

①友好的人機(jī)交互窗口；②文件管理功能；③數(shù)據(jù)處理功能；④圖形編輯窗口顯示功能；⑤參數(shù)控制功能；⑥符號設(shè)計(jì)功能；⑦圖形編輯功能；⑧建立拓?fù)潢P(guān)系功能；⑨屬性數(shù)據(jù)輸入與編輯功能；⑩地圖修飾功能；

⑾圖形幾何功能；⑿查詢功能；⒀圖形接邊處理功能。第二章地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成與功能2.2地理信息系統(tǒng)的基本功能

2.2.1數(shù)據(jù)采集與編輯功能（2）屬性數(shù)據(jù)編輯與分析

屬性數(shù)據(jù)是用來描述對象的性質(zhì)、特征。由于屬性數(shù)據(jù)比較規(guī)范，適應(yīng)于表格表示，所以地理信息系統(tǒng)一般采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDBMS）管理。

RDBMS為用戶提供了一套功能很強(qiáng)的數(shù)據(jù)編輯和數(shù)據(jù)庫查詢語言即SQL語言，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可適當(dāng)組織SQL語言，建立友好的用戶界面，以方便用戶對屬性數(shù)據(jù)的輸入、編輯與查詢。

屬性數(shù)據(jù)庫管理模塊的主要功能之一是用戶定義各類地物的屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、報(bào)表及分析功能。GIS中的屬性數(shù)據(jù)管理模塊可以利用這些功能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算平均值、查找最大值、最小值等等。另外，還可以按一定要求建立報(bào)表或繪制示意圖提供給用戶進(jìn)行分析。映射第二章地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成與功能2.2地理信息系統(tǒng)的基本功能

2.2.2地理數(shù)據(jù)的管理功能地理數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：子模式A子模式B概念模式物理模式DB用戶B2用戶B1用戶A2用戶A1映射第二章地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成與功能2.2地理信息系統(tǒng)的基本功能

2.2.2地理數(shù)據(jù)的管理功能

（1）數(shù)據(jù)庫定義：通過數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)描述語言實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)描述語言用來定義數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)框架。

（２）數(shù)據(jù)庫的建立與維護(hù)：將原始數(shù)據(jù)按要求的格式和結(jié)構(gòu)輸入數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫建立以后，需要維護(hù)，以確保數(shù)據(jù)庫的安全，以及改善數(shù)據(jù)庫的效率。

（３）數(shù)據(jù)庫操作：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)接受用戶發(fā)出的操作指令，對數(shù)據(jù)進(jìn)行存貯、恢復(fù)、刪除、修改等操作。（4）通訊功能：數(shù)據(jù)庫是共享的，除了本系統(tǒng)的專業(yè)用戶能夠方便地應(yīng)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)外，應(yīng)能夠與其他數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通訊，發(fā)送或接收其他數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。第二章地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成與功能2.2地理信息系統(tǒng)的基本功能

2.2.3空間查詢與空間分析功能這里所述的空間查詢與空間分析是從GIS目標(biāo)之間的空間關(guān)系中獲取派生的信息和新的知識，用以回答有關(guān)空間關(guān)系的查詢和進(jìn)行空間分析。

（１）空間查詢空間關(guān)系：

點(diǎn)點(diǎn)

線線

面面可用來完成6種不同的空間查詢。

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2.2.3空間查詢與空間分析功能（1）空間查詢①點(diǎn)—點(diǎn)：檢索到某點(diǎn)的距離小于３公里的所有點(diǎn)狀地物。②線—線：檢索所有與某一主河流關(guān)聯(lián)的支流。③面—面：檢索與某個(gè)面狀地物相鄰的所有多邊形。④點(diǎn)—線：檢索某河流上的橋梁。⑤點(diǎn)—面：檢索某市所有的郵局分布點(diǎn)。⑥線—面：檢索某國道所經(jīng)過的所有縣市。

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2.2.3空間查詢與空間分析功能（2）空間分析

利用空間特征之間的空間關(guān)系通過空間運(yùn)算得到新的信息或知識?？臻g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)等信息。

GIS中，空間分析是比空間查詢更為深刻的內(nèi)容，通過空間分析可以派生出新的信息（知識）。

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2.2.3空間查詢與空間分析功能（2）空間分析

①緩沖區(qū)分析：對一組或一類地物按緩沖的距離條件，建立緩沖區(qū)多邊形圖，然后將這個(gè)圖層與需要進(jìn)行緩沖區(qū)分析的圖層進(jìn)行疊置分析，得到所需的結(jié)果。

②空間疊置分析：同一地區(qū)，同一比例尺的兩個(gè)或兩個(gè)以上的圖層進(jìn)行疊置（其中至少有一個(gè)圖層是多邊形圖層亦稱基本圖層，其它圖層可以是點(diǎn)、線、面圖層），生成具有多重屬性的新的圖層和屬性。

③泰森多邊形分析：首先由離散點(diǎn)建立泰森多邊形，然后由多邊形內(nèi)唯一一個(gè)離散點(diǎn)的值代表多邊形的值。

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2.2.4制圖功能

GIS的發(fā)展是從地圖制圖和地籍管理開始的，因此，GIS的主要功能之一是用于地圖制圖。通過圖形的編輯清除了圖形采集的錯(cuò)誤，并根據(jù)用戶的需要和地物的類型，對數(shù)字地圖進(jìn)行整飾，添加符號、顏色和注記。連接繪圖儀硬拷貝輸出，可以得到一張精美的地圖。根據(jù)GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和繪圖儀的類型，用戶可能獲得矢量地圖或柵格地圖。地理信息系統(tǒng)不僅可以為用戶輸出全要素地圖，而且可以根據(jù)用戶需要分層輸出各種專題地圖。

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2.2.5地形分析功能（1）數(shù)字高程模型的建