地理信息系統(tǒng)復習知識點

第一章 緒論地理信息系統(tǒng)的概念數據：指輸入到計算機并能被計算機進展處理的數字、文字、符號、聲音、圖像等符號信息：信息是現實世界在人們頭腦中的反映。它以文字、數據、符號、聲音、圖像等形式記錄下來，進展傳遞和處理,信息的特性：客觀性、適用性、傳輸性、共享性數據和信息的關系：數據是信息的表達、載體，信息是數據的內涵，是形與質的關系地理信息：地理信息是指與爭論對象的空間地理分布有關的信息，它表示地理系統(tǒng)諸要素地理信息的特征：空間特征屬性特征時序特征地學信息：指與人類居住的地球有關的信息都是地學信息，具有無限性、多樣性、敏捷性等特點。地理信息與地學信息的區(qū)分：主要在于信息源的范圍不同，地理信息的信息源是地球外表表，還包括地下、大氣層甚至宇宙空間。GISGIS的內涵：1.GIS的物理外殼是計算機化的技術系統(tǒng)2.GIS的對象是地理實體3.GIS的技術優(yōu)勢 4.GIS的相關學科地理信息系統(tǒng)的組成GIS由系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件、空間數據、應用人員、應用模型五大要素組成1.3.地理信息系統(tǒng)的功能和應用GIS根本功能：數據采集與編輯數據存儲與治理數據處理與變換空間查詢與分析數據顯示與輸出GIS的應用功能決策1.4地理信息系統(tǒng)的進展GIS進展狀況：60年月:開拓階段—留意空間數據的地學處理70年月:穩(wěn)固階段—留意空間信息的治理80年月:技術突破階段—留意空間分析與決策支持90年月至今:社會化階段—留意空間信息的社會化效勞GIS進展狀況：2070年月：預備階段GIS先驅呼吁，初定理論根底，進展可行性GIS試驗2080年月：起步階段GIS科研人員進展理論探究、標準探討和試驗軟件開發(fā)2090年月：進展階段專題爭論，GIS應用大進展世紀至今：產業(yè)化階段國家打算和科研工程，中國信息產業(yè)與標準化與國際接軌GIS進展動態(tài)：1、3S集成技術2GIS更加流行3GIS更富有吸引力其次章地理信息系統(tǒng)的數據構造第一節(jié)地理空間及其表達〔c是地理信息系統(tǒng)中的“地理空間”，一般包括地理空間定位框架及其所關聯的空間對象。：即大地測量掌握，由平面掌握網和高程掌握網組成〔空間參考人們對平面掌握網的生疏過程：地球自然外表——>水準面所包圍的球體——>大地水準面所包圍的球體——>旋轉橢球體1952—19790米水準原點198529mm1.2地圖投影地圖投影的定義：將地球橢球面上的點映射到平面上的方法，稱為地圖投影投影—為什么要進展投影將地球橢球面上的點映射到平面上的方法，稱為地圖投影地理坐標為球面坐標，不便利進展距離、方位、面積等參數的量算地球橢球體為不行展曲面地圖為平面，符合視覺心理，并易于進展距離、方位、面積等量算和各種空間分析投影分類：投影影響因素：制圖區(qū)域的地理位置、外形和范圍制圖比例尺地圖內容出版方式其次節(jié)地理空間數據及其特征一、 GIS的空間數據的分類1、按數據來源地圖數據一般地圖和專題地圖影像數據衛(wèi)星遙感和航空遙感數據文本數據來源于各類調查報告，實測數據，文獻資料，解譯信息等２、按數據構造分類矢量數據構造：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據組織方式。３、按數據特征分類空間定位數據表達空間實體在地球上位置的坐標數據．非空間數據是關于空間實體自身的名稱，種類，質量，數量等特征的數據４、按數據的幾何特征分類點：對０維的空間實體的抽象數據。線：對１維線性的空間實體的抽象數據?！玻场趁妫簩Γ簿S平面的空間實體的抽象數據?！玻础城妫簩υ诿嫔线B續(xù)分布的空間實體的抽象數據，通常稱２.５維數據。〔５〕體：對３維的空間實體的抽象數據5、按數據的公布形式〔４Ｄ數據〕數字線畫圖〔ＤＬＧ〕數據：數字柵格圖〔ＤＲＧ〕數據：〔３〕數字高程模型〔ＤＥＭ〕數據：〔４〕數字正射影像〔ＤＯＭ〕數據：空間數據的根本特征1、空間數據的根本特征及信息空間數據包括的根本信息：空間特征數據屬性特征數據時間特征數據空間數據的拓撲關系構建拓撲關系的意義依據拓撲關系，不需要利用坐標或距離，可以確定地理實體相對于另一種地理實體的空間位置關系。利用拓撲數據有利于空間要素的查詢?？梢岳猛負鋽祿鳛楣ぞ?，重建地理實體。4保證數字化原始數據的自動查錯編輯。空間數據的計算機表示空間數據表示方法：空間分幅：將整個地理空間劃分為很多子空間，再選擇要表達的子空間。屬性分層：將要表達的空間數據抽象成不同類型屬性的數據層來表示。時間分段一表示。矢量數據構造：基于矢量模型的數據構造即為矢量數據，是利用歐幾里得幾何學中的點、DIME〔對偶獨立地圖編碼法，由美國人口調查局建立、POLYVRT〔多TIGER(地理編碼和參照系統(tǒng)的拓撲集成〕拓撲構造：局部顯式表達用上述局部表格表示空間目標的拓撲關系：System9：面-弧、弧-點DIME：弧-點、弧-面GIS中引入拓撲關系的優(yōu)缺點優(yōu)點AB數據冗余小。C便利多邊形和多邊形的疊合。D便于檢查數據輸入過程中的錯誤。缺點拓撲關系建立過程比較簡單數據構造本身簡單空間對象關系表達如何描述空間對象之間的空間相互作用關系？1.方法確定關系:坐標、角度、方位、距離等；相對關系：相鄰、包含、關聯等2．相對關系類型拓撲空間關系：描述空間對象的相鄰、包含等挨次空間關系：描述空間對象在空間上的排列次序，如前后、左右、東、西、南、北等。度量空間關系：描述空間對象之間的距離等。TIN。1、柵格數據構造：基于柵格模型的數據構造，即指將空間分割成有規(guī)章的網格，在各個2、地理要素的表示方法：(1)點：由一個單元網格表示，其數值與近鄰網格值明顯不同；(2)線：線段由一串有序的相(3)與領域網格的值差異較大。柵格數據獵取方式：遙感數據；圖片掃描數據；矢量數據轉換；手工方式〔重點〕矢量與柵格數據構造的比較空間數據構造的建立開來的過程，以便從規(guī)律上將空間數據組織為不同的信息層，為數據的采集、存儲、治理、查詢和共享供給依據常見數據輸入錯誤：圖紙移動圖紙變形制圖誤差數字化誤差空間數據處理是針對空間數據本身完成的操作，不涉及內容的分析因此，空間數據處理又稱為空間數據形式的操作空間數據處理包括：數據變換：是指數據從一種數學狀態(tài)到另一種數學狀態(tài)的變換。包括幾何訂正和地圖投影數據重構：數據提取適應不同用戶對數據的特定要求。第一節(jié)空間數據的變換空間數據變換的目的：地圖進展地圖投影轉換與地圖比例尺的統(tǒng)一〔幾何訂正〕分類：仿射變換相像變換二次變換等仿射變換的特性：①直線變換后仍為直線②平行線變換后仍為平行線③不同方向上的長度比發(fā)生變化地圖投影及其變換按投影面的外形分為圓錐投影：投影面為圓錐面圓柱投影：投影面為圓柱面方位投影：投影面為平面〔包括等距離投影〕地圖投影分類地圖投影按投影面與地球的相對位置關系分為：正軸投影：投影面的旋轉軸與地球旋轉軸重合；橫軸投影：投影面的旋轉軸與地球旋轉軸垂直；斜軸投影：投影面的旋轉軸與地球旋轉軸既不垂直又不重合；按投影面和地球的空間規(guī)律關系可以分為：相切投影相割投影地理信息系統(tǒng)常用的地圖投影一.高斯-克呂格投影：—是等角橫切橢圓柱投影。條件：中心經線和赤道投影后為相互垂直的直線，且為投影的對稱軸投影具有等角性質中心經線投影后保持長度不變特點：中心經線上沒有任何變形，滿足中心經線投影后保持長度不變的條件；11；在同一條緯線上，離中心經線越遠，變形越大，最大值位于投影帶的邊緣；在同一條經線上，緯度越低，變形越大，變形最大處位于赤道上；投影屬于等角性質，故沒有角度變形，面積比為長度比的平方；長度比的等變形線平行于中心子午線。計算二.墨卡托投影〔Mercator〕墨卡托投影〔Mercato：是一種等角正切圓柱投影最初設計該投影的目的：是為了準確顯示羅盤方位，為海上航行供給保障。特點：角度無變化，每個點向各方向的長度比相等。保持了方向和相互位置關系的正確。局限性在墨卡托投影上無法表示極點。可以對全部經線進展投影，但緯度的上下限約為80°N和80°S。大面積變形使得墨卡托投影不適用于常規(guī)地理世界地圖。用途和應用〔方向三.UTM投影：等角橫軸割圓柱投影UTM投影可以改善高斯-克呂格投影。1.兩條割線即等高圈上沒有任何變形，離開這兩條割線越遠則變形越大，在兩條割線以內長度變形為負值，在兩條割線以外長度變形為正值。計算四.蘭勃特投影:等角正軸割圓錐投影局限性35°五.阿爾伯斯投影：正軸等面積割圓錐投影這種投影最適合于東西方向分布的大陸板塊，而不適合南北方向分布的大陸板塊。投影轉換的方式主要有兩種：正解變換反解變換矢量與柵格數據的應用原則數據采集承受矢量數據構造，有利于保證空間實體的幾何精度和拓撲特性的描述；空間分析則主要承受柵格數據構造，有利于加快系統(tǒng)數據的運行速度和分析應用的進程。柵格化技術方法面的柵格化依據多邊形矢量數據的不同構造，柵格化有兩種不同的方法，即：基于弧段數據的柵格化——拓撲數據構造的矢量數據基于多邊形數據的柵格化——非拓撲數據構造的矢量數據?；诙噙呅螖祿臇鸥窕椒òǎ簝赛c填充法邊界代數法包含檢驗法矢量化的目的：一是將掃描儀獵取的圖像柵格數據存入矢量形式的空間數據庫；二是將柵格數據進展數據壓縮，將面狀數據轉換為由矢量數據表示的多邊形邊界第三節(jié)多元空間數據的融合于地理數據的多語意性、多時空性、多尺度性、獵取手段的多樣性、存儲格式的不同以及數據模型與數據結構的差異等，導致多元數據的產生。GIS數據的融合，目前最常用的方法1.遙感影像與數字線畫圖〔DLG〕的融合：遙感影像與數字地形模型〔DEM〕的融合：遙感影像與數字柵格圖〔DRG〕的融合：解決不同格式數據之間的融合方法基于轉換器的數據融合：基于數據標準的數據融合：基于公共接口的數據融合：基于直接訪問的數據融合：內插方法計算逐點內插法：計算第四章地理信息系統(tǒng)的空間數據庫空間數據庫的相關概念空間數據庫是地理信息系統(tǒng)在計算機物理存儲介質存儲的與應用相關的地理空間數〔系統(tǒng)〕3局部組成：是地理信息系統(tǒng)在計算機物理存儲介質存儲的與應用相關的地理空間數是指能夠對物理介質上存儲的地理空間數據進展語義和規(guī)律的維護和更的一套軟件。數據庫應用系統(tǒng)：應用模塊空間數據查詢空間關系查詢空間關系查詢主要指拓撲關系查詢。①同類要素間的鄰接性查詢、連通性查詢、包含性查詢、重合性查詢、方向性查詢等。例：從中國地圖上查與山東省相鄰的有哪幾個省，實質是進展鄰接性查詢。②不同類要素間的關聯性查詢、穿越性查詢、落入性查詢、方向性查詢等?？臻g數據查詢即空間索引對數據獵取的效率，也稱為空間訪問方法(SpatialAccessMethod，SAM)：是指依據空間對象的位置和外形，或空間對象之間的某種空間關系，按肯定的挨次排列的一種數據構造。元數據概念簡要地說元數據就是述地理數據采集的內容、質量、狀況、表示方式、空間參考、治理方式及其他特征?？臻g數據的元數據是實現地理空間信息共享的核心標準之一第五章空間分析的原理與方法第一節(jié)空間分析概述空間分析含義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，以空間數據運算、空間數據與屬性數據的綜合運算為特征，提取與產生的空間信息的技術和過程。是通過對空間數據的分析處理空間形態(tài)、空間演化等信息GIS空間分析分類空間數據的空間特性分析空間位置分析：指通過空間坐標系中坐標值來確定空間物體的地理位置?？臻g分布分析：空間分布反映了同類空間物體的群體定位信息?？臻g形態(tài)分析方面?？臻g關系分析：空間關系反映了空間物體之間的各種關系?！?〕空間數據的非空間特性分析:主要是基于數據庫的統(tǒng)計分析?？臻g疊置分析(SpatialOverlayAnalysis)基于柵格數據的疊置分析特點：柵格數據的疊置算法，雖然數據存貯量比較大，但運算過程比較簡潔。變換方法：點變換區(qū)域變換方法鄰域變換方法空間緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)主要的類型基于點要素的緩沖區(qū)：通常以點為圓心、以肯定距離為半徑的圓基于線要素的緩沖區(qū)：通常是以線為中心軸線，距中心軸線肯定距離的平行條帶多邊形?；诿嬉氐木彌_區(qū)：向外或向內擴展肯定距離以生成的多邊形。計算計算數字地形模型分析數字地面〔地形〕〔DTM，DigitalTerrainModel〕是通過地表點集的空間坐標及其屬性數據表示外表特征的地學模型,是帶有空間位置特征和地面屬性特征的數字描述。DTM中屬性為高程的要素叫數字高程模型〔DEM,DigitalElevationMo