地理信息系統(tǒng)復(fù)習(xí)知識點(diǎn)

第一章 緒論地理信息系統(tǒng)的概念數(shù)據(jù)：指輸入到計(jì)算機(jī)并能被計(jì)算機(jī)進(jìn)展處理的數(shù)字、文字、符號、聲音、圖像等符號信息：信息是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中的反映。它以文字、數(shù)據(jù)、符號、聲音、圖像等形式記錄下來，進(jìn)展傳遞和處理,信息的特性：客觀性、適用性、傳輸性、共享性數(shù)據(jù)和信息的關(guān)系：數(shù)據(jù)是信息的表達(dá)、載體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是形與質(zhì)的關(guān)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(guān)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(shí)序特征地學(xué)信息：指與人類居住的地球有關(guān)的信息都是地學(xué)信息，具有無限性、多樣性、敏捷性等特點(diǎn)。地理信息與地學(xué)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(nèi)涵：1.GIS的物理外殼是計(jì)算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng)2.GIS的對象是地理實(shí)體3.GIS的技術(shù)優(yōu)勢 4.GIS的相關(guān)學(xué)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(shù)據(jù)、應(yīng)用人員、應(yīng)用模型五大要素組成1.3.地理信息系統(tǒng)的功能和應(yīng)用GIS根本功能：數(shù)據(jù)采集與編輯數(shù)據(jù)存儲與治理數(shù)據(jù)處理與變換空間查詢與分析數(shù)據(jù)顯示與輸出GIS的應(yīng)用功能決策1.4地理信息系統(tǒng)的進(jìn)展GIS進(jìn)展?fàn)顩r：60年月:開拓階段—留意空間數(shù)據(jù)的地學(xué)處理70年月:穩(wěn)固階段—留意空間信息的治理80年月:技術(shù)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(jìn)展?fàn)顩r：2070年月：預(yù)備階段GIS先驅(qū)呼吁，初定理論根底，進(jìn)展可行性GIS試驗(yàn)2080年月：起步階段GIS科研人員進(jìn)展理論探究、標(biāo)準(zhǔn)探討和試驗(yàn)軟件開發(fā)2090年月：進(jìn)展階段專題爭論，GIS應(yīng)用大進(jìn)展世紀(jì)至今：產(chǎn)業(yè)化階段國家打算和科研工程，中國信息產(chǎn)業(yè)與標(biāo)準(zhǔn)化與國際接軌GIS進(jìn)展動態(tài)：1、3S集成技術(shù)2GIS更加流行3GIS更富有吸引力其次章地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)構(gòu)造第一節(jié)地理空間及其表達(dá)〔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(guān)聯(lián)的空間對象。：即大地測量掌握，由平面掌握網(wǎng)和高程掌握網(wǎng)組成〔空間參考人們對平面掌握網(wǎng)的生疏過程：地球自然外表——>水準(zhǔn)面所包圍的球體——>大地水準(zhǔn)面所包圍的球體——>旋轉(zhuǎn)橢球體1952—19790米水準(zhǔn)原點(diǎn)198529mm1.2地圖投影地圖投影的定義：將地球橢球面上的點(diǎn)映射到平面上的方法，稱為地圖投影投影—為什么要進(jìn)展投影將地球橢球面上的點(diǎn)映射到平面上的方法，稱為地圖投影地理坐標(biāo)為球面坐標(biāo)，不便利進(jìn)展距離、方位、面積等參數(shù)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(jìn)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(nèi)容出版方式其次節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征一、 GIS的空間數(shù)據(jù)的分類1、按數(shù)據(jù)來源地圖數(shù)據(jù)一般地圖和專題地圖影像數(shù)據(jù)衛(wèi)星遙感和航空遙感數(shù)據(jù)文本數(shù)據(jù)來源于各類調(diào)查報(bào)告，實(shí)測數(shù)據(jù)，文獻(xiàn)資料，解譯信息等２、按數(shù)據(jù)構(gòu)造分類矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造：是利用歐幾里得幾何學(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。３、按數(shù)據(jù)特征分類空間定位數(shù)據(jù)表達(dá)空間實(shí)體在地球上位置的坐標(biāo)數(shù)據(jù)．非空間數(shù)據(jù)是關(guān)于空間實(shí)體自身的名稱，種類，質(zhì)量，數(shù)量等特征的數(shù)據(jù)４、按數(shù)據(jù)的幾何特征分類點(diǎn)：對０維的空間實(shí)體的抽象數(shù)據(jù)。線：對１維線性的空間實(shí)體的抽象數(shù)據(jù)?！玻场趁妫簩Γ簿S平面的空間實(shí)體的抽象數(shù)據(jù)?！玻础城妫簩υ诿嫔线B續(xù)分布的空間實(shí)體的抽象數(shù)據(jù)，通常稱２.５維數(shù)據(jù)?！玻怠丑w：對３維的空間實(shí)體的抽象數(shù)據(jù)5、按數(shù)據(jù)的公布形式〔４Ｄ數(shù)據(jù)〕數(shù)字線畫圖〔ＤＬＧ〕數(shù)據(jù)：數(shù)字柵格圖〔ＤＲＧ〕數(shù)據(jù)：〔３〕數(shù)字高程模型〔ＤＥＭ〕數(shù)據(jù)：〔４〕數(shù)字正射影像〔ＤＯＭ〕數(shù)據(jù)：空間數(shù)據(jù)的根本特征1、空間數(shù)據(jù)的根本特征及信息空間數(shù)據(jù)包括的根本信息：空間特征數(shù)據(jù)屬性特征數(shù)據(jù)時(shí)間特征數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系構(gòu)建拓?fù)潢P(guān)系的意義依據(jù)拓?fù)潢P(guān)系，不需要利用坐標(biāo)或距離，可以確定地理實(shí)體相對于另一種地理實(shí)體的空間位置關(guān)系。利用拓?fù)鋽?shù)據(jù)有利于空間要素的查詢?？梢岳猛?fù)鋽?shù)據(jù)作為工具，重建地理實(shí)體。4保證數(shù)字化原始數(shù)據(jù)的自動查錯(cuò)編輯?？臻g數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表示空間數(shù)據(jù)表示方法：空間分幅：將整個(gè)地理空間劃分為很多子空間，再選擇要表達(dá)的子空間。屬性分層：將要表達(dá)的空間數(shù)據(jù)抽象成不同類型屬性的數(shù)據(jù)層來表示。時(shí)間分段一表示。矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造：基于矢量模型的數(shù)據(jù)構(gòu)造即為矢量數(shù)據(jù)，是利用歐幾里得幾何學(xué)中的點(diǎn)、DIME〔對偶獨(dú)立地圖編碼法，由美國人口調(diào)查局建立、POLYVRT〔多TIGER(地理編碼和參照系統(tǒng)的拓?fù)浼伞惩負(fù)錁?gòu)造：局部顯式表達(dá)用上述局部表格表示空間目標(biāo)的拓?fù)潢P(guān)系：System9：面-弧、弧-點(diǎn)DIME：弧-點(diǎn)、弧-面GIS中引入拓?fù)潢P(guān)系的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)AB數(shù)據(jù)冗余小。C便利多邊形和多邊形的疊合。D便于檢查數(shù)據(jù)輸入過程中的錯(cuò)誤。缺點(diǎn)拓?fù)潢P(guān)系建立過程比較簡單數(shù)據(jù)構(gòu)造本身簡單空間對象關(guān)系表達(dá)如何描述空間對象之間的空間相互作用關(guān)系？1.方法確定關(guān)系:坐標(biāo)、角度、方位、距離等；相對關(guān)系：相鄰、包含、關(guān)聯(lián)等2．相對關(guān)系類型拓?fù)淇臻g關(guān)系：描述空間對象的相鄰、包含等挨次空間關(guān)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(guān)系：描述空間對象之間的距離等。TIN。1、柵格數(shù)據(jù)構(gòu)造：基于柵格模型的數(shù)據(jù)構(gòu)造，即指將空間分割成有規(guī)章的網(wǎng)格，在各個(gè)2、地理要素的表示方法：(1)點(diǎn)：由一個(gè)單元網(wǎng)格表示，其數(shù)值與近鄰網(wǎng)格值明顯不同；(2)線：線段由一串有序的相(3)與領(lǐng)域網(wǎng)格的值差異較大。柵格數(shù)據(jù)獵取方式：遙感數(shù)據(jù)；圖片掃描數(shù)據(jù)；矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；手工方式〔重點(diǎn)〕矢量與柵格數(shù)據(jù)構(gòu)造的比較空間數(shù)據(jù)構(gòu)造的建立開來的過程，以便從規(guī)律上將空間數(shù)據(jù)組織為不同的信息層，為數(shù)據(jù)的采集、存儲、治理、查詢和共享供給依據(jù)常見數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤：圖紙移動圖紙變形制圖誤差數(shù)字化誤差空間數(shù)據(jù)處理是針對空間數(shù)據(jù)本身完成的操作，不涉及內(nèi)容的分析因此，空間數(shù)據(jù)處理又稱為空間數(shù)據(jù)形式的操作空間數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)變換：是指數(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。包括幾何訂正和地圖投影數(shù)據(jù)重構(gòu)：數(shù)據(jù)提取適應(yīng)不同用戶對數(shù)據(jù)的特定要求。第一節(jié)空間數(shù)據(jù)的變換空間數(shù)據(jù)變換的目的：地圖進(jìn)展地圖投影轉(zhuǎn)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(guān)系分為：正軸投影：投影面的旋轉(zhuǎn)軸與地球旋轉(zhuǎn)軸重合；橫軸投影：投影面的旋轉(zhuǎn)軸與地球旋轉(zhuǎn)軸垂直；斜軸投影：投影面的旋轉(zhuǎn)軸與地球旋轉(zhuǎn)軸既不垂直又不重合；按投影面和地球的空間規(guī)律關(guān)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(jīng)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(zhì)中心經(jīng)線投影后保持長度不變特點(diǎn)：中心經(jīng)線上沒有任何變形，滿足中心經(jīng)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(jīng)線越遠(yuǎn)，變形越大，最大值位于投影帶的邊緣；在同一條經(jīng)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(zhì)，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(jì)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(shè)計(jì)該投影的目的：是為了準(zhǔn)確顯示羅盤方位，為海上航行供給保障。特點(diǎn)：角度無變化，每個(gè)點(diǎn)向各方向的長度比相等。保持了方向和相互位置關(guān)系的正確。局限性在墨卡托投影上無法表示極點(diǎn)?？梢詫θ拷?jīng)線進(jìn)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(yīng)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(yuǎn)則變形越大，在兩條割線以內(nèi)長度變形為負(fù)值，在兩條割線以外長度變形為正值。計(jì)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(zhuǎn)換的方式主要有兩種：正解變換反解變換矢量與柵格數(shù)據(jù)的應(yīng)用原則數(shù)據(jù)采集承受矢量數(shù)據(jù)構(gòu)造，有利于保證空間實(shí)體的幾何精度和拓?fù)涮匦缘拿枋?；空間分析則主要承受柵格數(shù)據(jù)構(gòu)造，有利于加快系統(tǒng)數(shù)據(jù)的運(yùn)行速度和分析應(yīng)用的進(jìn)程。柵格化技術(shù)方法面的柵格化依據(jù)多邊形矢量數(shù)據(jù)的不同構(gòu)造，柵格化有兩種不同的方法，即：基于弧段數(shù)據(jù)的柵格化——拓?fù)鋽?shù)據(jù)構(gòu)造的矢量數(shù)據(jù)基于多邊形數(shù)據(jù)的柵格化——非拓?fù)鋽?shù)據(jù)構(gòu)造的矢量數(shù)據(jù)。基于多邊形數(shù)據(jù)的柵格化方法包括：內(nèi)點(diǎn)填充法邊界代數(shù)法包含檢驗(yàn)法矢量化的目的：一是將掃描儀獵取的圖像柵格數(shù)據(jù)存入矢量形式的空間數(shù)據(jù)庫；二是將柵格數(shù)據(jù)進(jìn)展數(shù)據(jù)壓縮，將面狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為由矢量數(shù)據(jù)表示的多邊形邊界第三節(jié)多元空間數(shù)據(jù)的融合于地理數(shù)據(jù)的多語意性、多時(shí)空性、多尺度性、獵取手段的多樣性、存儲格式的不同以及數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的差異等，導(dǎo)致多元數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。GIS數(shù)據(jù)的融合，目前最常用的方法1.遙感影像與數(shù)字線畫圖〔DLG〕的融合：遙感影像與數(shù)字地形模型〔DEM〕的融合：遙感影像與數(shù)字柵格圖〔DRG〕的融合：解決不同格式數(shù)據(jù)之間的融合方法基于轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)融合：基于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)融合：基于公共接口的數(shù)據(jù)融合：基于直接訪問的數(shù)據(jù)融合：內(nèi)插方法計(jì)算逐點(diǎn)內(nèi)插法：計(jì)算第四章地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫的相關(guān)概念空間數(shù)據(jù)庫是地理信息系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)物理存儲介質(zhì)存儲的與應(yīng)用相關(guān)的地理空間數(shù)〔系統(tǒng)〕3局部組成：是地理信息系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)物理存儲介質(zhì)存儲的與應(yīng)用相關(guān)的地理空間數(shù)是指能夠?qū)ξ锢斫橘|(zhì)上存儲的地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)展語義和規(guī)律的維護(hù)和更的一套軟件。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)：應(yīng)用模塊空間數(shù)據(jù)查詢空間關(guān)系查詢空間關(guān)系查詢主要指拓?fù)潢P(guān)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(gè)省，實(shí)質(zhì)是進(jìn)展鄰接性查詢。②不同類要素間的關(guān)聯(lián)性查詢、穿越性查詢、落入性查詢、方向性查詢等?？臻g數(shù)據(jù)查詢即空間索引對數(shù)據(jù)獵取的效率，也稱為空間訪問方法(SpatialAccessMethod，SAM)：是指依據(jù)空間對象的位置和外形，或空間對象之間的某種空間關(guān)系，按肯定的挨次排列的一種數(shù)據(jù)構(gòu)造。元數(shù)據(jù)概念簡要地說元數(shù)據(jù)就是述地理數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容、質(zhì)量、狀況、表示方式、空間參考、治理方式及其他特征?？臻g數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)地理空間信息共享的核心標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)，以空間數(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)生的空間信息的技術(shù)和過程。是通過對空間數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的空間特性分析空間位置分析：指通過空間坐標(biāo)系中坐標(biāo)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(guān)系分析：空間關(guān)系反映了空間物體之間的各種關(guān)系?！?〕空間數(shù)據(jù)的非空間特性分析:主要是基于數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計(jì)分析?？臻g疊置分析(SpatialOverlayAnalysis)基于柵格數(shù)據(jù)的疊置分析特點(diǎn)：柵格數(shù)據(jù)的疊置算法，雖然數(shù)據(jù)存貯量比較大，但運(yùn)算過程比較簡潔。變換方法：點(diǎn)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(diǎn)要素的緩沖區(qū)：通常以點(diǎn)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(nèi)擴(kuò)展肯定距離以生成的多邊形。計(jì)算計(jì)算數(shù)字地形模型分析數(shù)字地面〔地形〕〔DTM，DigitalTerrainModel〕是通過地表點(diǎn)集的空間坐標(biāo)及其屬性數(shù)據(jù)表示外表特征的地學(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。DTM中屬性為高程的要素叫數(shù)字高程模型〔DEM,DigitalElevationMo