第五章 地理信息系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)信息技術(shù)農(nóng)學(xué)園藝學(xué)院譚筱玉

第五章地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的基本概念1GIS的構(gòu)成2GIS的基本原理3GIS的軟件系統(tǒng)43S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用5第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念一、信息技術(shù)的概念地理信息系統(tǒng)的定義二、GIS的產(chǎn)生與發(fā)展三、GIS的基本特征四、GIS的類(lèi)型五、GIS的主要用途第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念一、信息技術(shù)的概念地理信息系統(tǒng)(GeographicalInformationSystem，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS)，是20世紀(jì)60年代開(kāi)始迅速發(fā)展起來(lái)的集地理空間數(shù)據(jù)處理與計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的一門(mén)邊緣技術(shù)學(xué)科，是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示等功能，以提供管理、決策等所需信息的技術(shù)系統(tǒng)。第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念一、信息技術(shù)的概念地理信息系統(tǒng)(GeographicalInformationSystem，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS)，是20世紀(jì)60年代開(kāi)始迅速發(fā)展起來(lái)的集地理空間數(shù)據(jù)處理與計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的一門(mén)邊緣技術(shù)學(xué)科，是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示等功能，以提供管理、決策等所需信息的技術(shù)系統(tǒng)。第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念二、GIS的產(chǎn)生與發(fā)展起步階段發(fā)展階段應(yīng)用階段成熟階段普及階段1960美R.F.Tomlinson數(shù)字地圖1965W.L.Garrison提出GIS術(shù)語(yǔ)

加拿大土地管理局CGIS

信息論系統(tǒng)論控制論硬件技術(shù)軟件技術(shù)未被廣泛認(rèn)可從事的人員有限項(xiàng)目的投資強(qiáng)度非常小少數(shù)專(zhuān)家左右著GIS的發(fā)展地學(xué)第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念二、GIS的產(chǎn)生與發(fā)展成立了一些和GIS相關(guān)的組織一些企業(yè)開(kāi)始涉足GIS市場(chǎng)計(jì)算機(jī)技術(shù)地圖交互編輯技術(shù)地圖數(shù)字化得到一定的發(fā)展理論和技術(shù)上沒(méi)有什么突破1970s起步階段發(fā)展階段應(yīng)用階段成熟階段普及階段第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念二、GIS的產(chǎn)生與發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)推廣GIS數(shù)據(jù)處理能力、空間分析功能、人機(jī)交互對(duì)話(huà)、地圖的輸入、編輯和輸出技術(shù)均有了較大發(fā)展大批商業(yè)化GIS軟件1980s起步階段發(fā)展階段應(yīng)用階段成熟階段普及階段第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念二、GIS的產(chǎn)生與發(fā)展起步階段發(fā)展階段應(yīng)用階段成熟階段普及階段計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)迅速發(fā)展GIS已成為支持多種硬件平臺(tái)的高技術(shù)產(chǎn)品，并利用Windows開(kāi)發(fā)工具與多媒體技術(shù)，為用戶(hù)提供了多窗口環(huán)境與更為良好用戶(hù)界面空間技術(shù)發(fā)展新階段（需求應(yīng)用）1990s第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念二、GIS的產(chǎn)生與發(fā)展起步階段發(fā)展階段應(yīng)用階段成熟階段普及階段1990s后期到21世紀(jì)初應(yīng)用領(lǐng)域已達(dá)100多個(gè)廣義的地理空間性質(zhì)的自然資源管理、國(guó)土整治及生態(tài)建設(shè)、土地及房地產(chǎn)管理、市政工程及城市管理等社會(huì)治安、消防、運(yùn)輸、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、通訊、環(huán)境保護(hù)、石油、氣象、水利、地質(zhì)、農(nóng)林業(yè)等向數(shù)據(jù)挖掘、模型模擬、預(yù)報(bào)與預(yù)測(cè)、智能化決策分析、虛擬現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)、WebGIS方向發(fā)展第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念三、GIS的基本特征地圖是地理學(xué)的第二代語(yǔ)言，而GIS將成為地理學(xué)的第三代語(yǔ)言陳述彭影像表示的形體模型（如遙感影像）地圖表示的地理模型數(shù)表展示的人文經(jīng)濟(jì)社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)GIS模型區(qū)域研究綜合思維工具地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)適時(shí)提供多種空間的和動(dòng)態(tài)的地理信息，用于決策服務(wù)第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念三、GIS的基本特征地理信息系統(tǒng)是一個(gè)空間型的信息系統(tǒng)，具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力，具有空間性和動(dòng)態(tài)性。以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有區(qū)域空間分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)的能力。GIS的操作對(duì)象是地理數(shù)據(jù)，既有空間數(shù)據(jù)，又有屬性數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)將二者聯(lián)系在一起共同管理、分析和應(yīng)用，從而提供了認(rèn)識(shí)地理現(xiàn)象的一種新的方式方法。第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念三、GIS的基本特征在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持下，利用空間分析模型，完成空間地理數(shù)據(jù)管理、地理分析、地理決策。計(jì)算機(jī)支持是地理信息系統(tǒng)的重要特征。能夠?qū)臻g信息數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化輸出，表達(dá)形象直觀，便于決策應(yīng)用。與地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、管理科學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、遙感、GPS、空間數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形圖像處理及各種應(yīng)用技術(shù)有著不可分割的密切關(guān)系。一些GIS軟件還提供了和其他系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)和其他軟件的數(shù)據(jù)共享，還提供了二次開(kāi)發(fā)工具，方便用戶(hù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念四、GIS的類(lèi)型大致分為應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)和工具型地理信息系統(tǒng)。根據(jù)研究范圍，分為全球信息系統(tǒng)、區(qū)域信息系統(tǒng)和國(guó)家信息系統(tǒng)；根據(jù)其研究?jī)?nèi)容，分為專(zhuān)題信息系統(tǒng)和綜合信息系統(tǒng)；按照使用的數(shù)據(jù)模型，分為矢量信息系統(tǒng)、柵格信息系統(tǒng)和矢柵混合系統(tǒng)等。第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念四、GIS的類(lèi)型（一）專(zhuān)題信息系統(tǒng)（ThematicInformationSystem）

森林動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)水資源管理信息系統(tǒng)礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)農(nóng)作物估產(chǎn)信息系統(tǒng)草場(chǎng)資源管理信息系統(tǒng)水土流失信息系統(tǒng)等具有有限目標(biāo)和專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)的GIS，為特定的專(zhuān)門(mén)目的服務(wù)。第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念四、GIS的類(lèi)型（二）區(qū)域信息系統(tǒng)（RegionalInformationSystem）以區(qū)域綜合研究和全面的信息服務(wù)為目標(biāo)加拿大國(guó)家信息系統(tǒng)美國(guó)橡樹(shù)嶺地區(qū)模式信息系統(tǒng)美國(guó)圣地亞哥縣信息系統(tǒng)我國(guó)黃河流域信息系統(tǒng)等自然分區(qū)或流域?yàn)閱挝粐?guó)家級(jí)的區(qū)域信息系統(tǒng)地區(qū)或省級(jí)市級(jí)和縣級(jí)等行政分區(qū)…第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念四、GIS的類(lèi)型（二）區(qū)域信息系統(tǒng)（RegionalInformationSystem）北京市水土流失信息系統(tǒng)海南島土地評(píng)價(jià)信息系統(tǒng)河南省冬小麥估產(chǎn)信息系統(tǒng)等區(qū)域性專(zhuān)題信息系統(tǒng)許多實(shí)際的地理信息系統(tǒng)是介于上述二者之間第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念四、GIS的類(lèi)型（三）地理信息系統(tǒng)工具（GISTool）一組具有圖形圖像數(shù)字化、存貯管理、查詢(xún)檢索、分析運(yùn)算和多種輸出等GIS基本功能的軟件包。專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)研制的在完成了實(shí)用GIS后抽取掉具體區(qū)域或?qū)ｎ}的地理空間數(shù)據(jù)后得到的第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念五、GIS的主要用途信息查詢(xún)繪制圖件預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模擬分析管理與決策特定位置存在什么、周邊環(huán)境如何查找滿(mǎn)足一定條件的地方所處位置地圖：數(shù)據(jù)來(lái)源/一種成果過(guò)去及現(xiàn)在空間格局變化分析→未來(lái)變化過(guò)程假設(shè)數(shù)據(jù)→GIS進(jìn)行模擬→分析可能結(jié)果與專(zhuān)家系統(tǒng)相結(jié)合，開(kāi)發(fā)空間決策支持系統(tǒng)第二節(jié)GIS的構(gòu)成一、硬件系統(tǒng)二、軟件系統(tǒng)三、地理空間數(shù)據(jù)四、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、管理和使用人員第二節(jié)GIS的構(gòu)成一、硬件系統(tǒng)（一）硬件系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)據(jù)輸入設(shè)備：圖形手扶跟蹤數(shù)字化儀、大幅面圖形圖像掃描儀、各種類(lèi)型的數(shù)字測(cè)量設(shè)備、鍵盤(pán)、通訊端口等。第二節(jié)GIS的構(gòu)成一、硬件系統(tǒng)（一）硬件系統(tǒng)構(gòu)成2.數(shù)據(jù)存貯設(shè)備：光盤(pán)、硬盤(pán)、磁帶及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。硬盤(pán)

磁帶機(jī)

磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器磁盤(pán)陣列

第二節(jié)GIS的構(gòu)成一、硬件系統(tǒng)（一）硬件系統(tǒng)構(gòu)成3.計(jì)算機(jī)主機(jī)：大型、中型、小型機(jī)、工作站和微型計(jì)算機(jī)。工作站中型機(jī)

小型機(jī)大型機(jī)微機(jī)第二節(jié)GIS的構(gòu)成一、硬件系統(tǒng)（一）硬件系統(tǒng)構(gòu)成4.數(shù)據(jù)輸出設(shè)備：圖形/圖像顯示器、矢量/柵格繪圖儀、行式/點(diǎn)陣打印機(jī)等。一、硬件系統(tǒng)（一）硬件系統(tǒng)構(gòu)成第二節(jié)GIS的構(gòu)成一、硬件系統(tǒng)（二）硬件系統(tǒng)配置類(lèi)型一、硬件系統(tǒng)簡(jiǎn)單型配置基本型配置專(zhuān)業(yè)型配置網(wǎng)絡(luò)型配置第二節(jié)GIS的構(gòu)成一、硬件系統(tǒng)（二）硬件系統(tǒng)配置類(lèi)型一、硬件系統(tǒng)簡(jiǎn)單型配置滿(mǎn)足GIS軟件的基本要求編輯查詢(xún)檢索分析制表制圖受限輸入設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)更新成果表達(dá)-第二節(jié)GIS的構(gòu)成一、硬件系統(tǒng)（二）硬件系統(tǒng)配置類(lèi)型一、硬件系統(tǒng)2.基本型配置地理信息更新和表達(dá)

GIS功能全面發(fā)揮第二節(jié)GIS的構(gòu)成一、硬件系統(tǒng)（二）硬件系統(tǒng)配置類(lèi)型一、硬件系統(tǒng)3.專(zhuān)業(yè)型配置高分辨率圖形工作站圖像處理器全站型速測(cè)儀GPS接收機(jī)第二節(jié)GIS的構(gòu)成一、硬件系統(tǒng)（二）硬件系統(tǒng)配置類(lèi)型一、硬件系統(tǒng)4.網(wǎng)絡(luò)型配置第二節(jié)GIS的構(gòu)成二、軟件系統(tǒng)操作系統(tǒng)匯編程序編譯程序診斷程序庫(kù)程序各種維護(hù)使用手冊(cè)、程序說(shuō)明等計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件GIS軟件和其他支撐軟件應(yīng)用分析程序數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件計(jì)算機(jī)圖形軟件包CAD圖像處理軟件等

數(shù)據(jù)輸入交互編輯數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)操作查詢(xún)檢索整飭輸出用戶(hù)接口根據(jù)地理專(zhuān)題或區(qū)域分析模型編制的用于某種特定應(yīng)用任務(wù)的程序，是系統(tǒng)功能的擴(kuò)充與延伸第二節(jié)GIS的構(gòu)成三、地理空間數(shù)據(jù)（一）信息與數(shù)據(jù)信息（information）是向人們或機(jī)器提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界新的事實(shí)的知識(shí)，是數(shù)據(jù)、消息中所包含的意義，它不隨載體物理設(shè)備形式的改變而改變。數(shù)據(jù)（data）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(hào)、圖形、圖像以及它們所能轉(zhuǎn)換成的各種形式。表示數(shù)據(jù)名稱(chēng)數(shù)據(jù)類(lèi)型數(shù)據(jù)長(zhǎng)度類(lèi)型數(shù)值型數(shù)據(jù)字符型數(shù)據(jù)圖表數(shù)據(jù)音頻數(shù)據(jù)視頻數(shù)據(jù)第二節(jié)GIS的構(gòu)成三、地理空間數(shù)據(jù)（二）地理信息與地理數(shù)據(jù)地理信息（geographicalinformation）關(guān)于地理圈（大氣、生物、土壤、巖石、水）或地理環(huán)境中地理實(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(shí)，是對(duì)地理數(shù)據(jù)的解釋。1.地理信息區(qū)域性經(jīng)緯網(wǎng)等建立地理坐標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)空間位置標(biāo)識(shí)

多維結(jié)構(gòu)二維空間基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多專(zhuān)題的第三維結(jié)構(gòu)時(shí)序特征超短期/短期/

中期/

長(zhǎng)期/超長(zhǎng)期第二節(jié)GIS的構(gòu)成三、地理空間數(shù)據(jù)（二）地理信息與地理數(shù)據(jù)地理數(shù)據(jù)（geographicaldata）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)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱(chēng)，是各種地理特征和現(xiàn)象間關(guān)系的符號(hào)化表示。2.地理數(shù)據(jù)（geographicaldata）空間數(shù)據(jù)（spatialdata）單個(gè)的或群體的以空間位置為參照的數(shù)據(jù)，描述地物所在位置，或地物間的相對(duì)位置關(guān)系，如空間上的距離、鄰接、重疊、包含等。屬性數(shù)據(jù)（attributedata）一定地物、描述其特征的定性或定量指標(biāo)，包括語(yǔ)義數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等，通常以數(shù)字、符號(hào)、文本和圖像等形式來(lái)表示。時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)（temporaldata）描述地理數(shù)據(jù)采集或地理現(xiàn)象發(fā)生時(shí)刻或時(shí)段的數(shù)據(jù)。第二節(jié)GIS的構(gòu)成三、地理空間數(shù)據(jù)（三）地理空間數(shù)據(jù)圖形圖像文字表格數(shù)字?jǐn)?shù)字化儀掃描儀鍵盤(pán)磁帶機(jī)系統(tǒng)建立者GIS是系統(tǒng)程序作用的對(duì)象是GIS所表達(dá)的現(xiàn)實(shí)世界經(jīng)過(guò)模型抽象的實(shí)質(zhì)性?xún)?nèi)容以地球表面空間位置為參照的自然、社會(huì)和人文經(jīng)濟(jì)景觀數(shù)據(jù)。第二節(jié)GIS的構(gòu)成四、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、管理和使用人員骨架：計(jì)算機(jī)硬件精髓：GIS軟件

血液：地理數(shù)據(jù)大腦：GIS用戶(hù)系統(tǒng)組織、管理、維護(hù)數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴(kuò)充完善、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)靈活采用地理分析模型提取多種信息第三節(jié)GIS的基本原理一、地理空間數(shù)據(jù)與地圖二、地圖的基本原理三、數(shù)字地圖的存儲(chǔ)、顯示與輸出四、GIS的空間數(shù)據(jù)管理五、GIS的空間數(shù)據(jù)分析與處理第三節(jié)GIS的基本原理一、地理空間數(shù)據(jù)與地圖地理空間數(shù)據(jù)----表格或地圖表示地圖（map）是經(jīng)過(guò)概括并用形象符號(hào)表示的地球表面在平面上的圖形，用來(lái)表示各種自然和社會(huì)現(xiàn)象的分布狀況和聯(lián)系。地圖是一種圖解圖像模型，可以獲得一個(gè)地區(qū)或整個(gè)地球表面的同一時(shí)間的空間表象。地圖表達(dá)的對(duì)象可以是具體的（如居民點(diǎn)、植被、土壤等）和抽象的（如人口密度、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、影響范圍）、現(xiàn)實(shí)的（如河網(wǎng)、道路、城市土地利用）和預(yù)期的（如規(guī)劃的灌溉網(wǎng)、規(guī)劃的道路和土地利用規(guī)劃）。還可表示自然現(xiàn)象的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，如表示城市化過(guò)程的城市擴(kuò)散圖、土地利用變化圖，反映土壤侵蝕速率圖等。第三節(jié)GIS的基本原理二、地圖的基本原理（一）地圖上的坐標(biāo)及坐標(biāo)映射體系地圖實(shí)際上是將地球表面的特征以點(diǎn)、線(xiàn)、面的形式映射到一個(gè)二維平面上，通過(guò)采用平面坐標(biāo)系（planarcoordinatesystems）確定地圖位置與地面位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系。平面坐標(biāo)系又稱(chēng)xy坐標(biāo)系或笛卡爾坐標(biāo)系（Cartesiancoordinatesystems）。位置總是與坐標(biāo)（x,y）密切相聯(lián)。地球是個(gè)橢圓形的球體，經(jīng)度和緯度常用于表示地球表面上任何一點(diǎn)的位置，其單位為度、分、秒（DMS）。但是，經(jīng)度和緯度不能用作平面坐標(biāo)系中的x、y坐標(biāo)，因?yàn)橥瑯拥慕?jīng)度差所反映的地面距離是隨緯度而變的。例如，１度的經(jīng)度差值間的地面距離，在赤道上是111公里，在兩極上則為0。第三節(jié)GIS的基本原理二、地圖的基本原理（一）地圖上的坐標(biāo)及坐標(biāo)映射體系根據(jù)不同的需要，采用適合的坐標(biāo)映射體系將地球表面映射到平面上。常用的映射體系有若干種，各自都在不同方面產(chǎn)生某些程度的失真：名稱(chēng)形狀面積距離方向備注麥開(kāi)托（Mercator）不失真確定失真愈近兩極，失真愈大有些失真通用橫向麥開(kāi)托（UniversalTransverseMercator）不失真愈遠(yuǎn)離中央經(jīng)線(xiàn)，失真愈大失真情況同面積有些失真在映射大面積區(qū)域時(shí)不適用。橫向麥開(kāi)托（TransverseMercator）不失真確定失真有些失真有些失真艾爾伯斯等積錐（AlbersEqual-AreaConic）有些失真不失真有些失真有些失真蘭伯特等形錐（LambertConformalConic）不失真有些失真有些失真有些失真第三節(jié)GIS的基本原理二、地圖的基本原理（二）地理信息在地圖上的表示類(lèi)別地理特征舉例：城市地圖元素空間信息spatial位置和形狀以及特征之間空間關(guān)系經(jīng)緯坐標(biāo)點(diǎn)、線(xiàn)、面屬性信息attribute非空間屬性的描述性信息城市名稱(chēng)、級(jí)別、人口等符號(hào)、文字、顏色等第三節(jié)GIS的基本原理二、地圖的基本原理（二）地理信息在地圖上的表示1．空間信息在地圖上的表示點(diǎn)（Point）：用一個(gè)獨(dú)立的位置來(lái)代表，具有一對(duì)（x，y）坐標(biāo)和至少一個(gè)屬性，邏輯上不能再分。太小而無(wú)法用線(xiàn)特征和面積特征來(lái)表示不具備面積特征（如油井、道路交叉點(diǎn)等）在某個(gè)比例尺或分辨率以及某個(gè)特殊問(wèn)題線(xiàn)（Line）：是具有相同屬性的點(diǎn)的軌跡，由一組有序的坐標(biāo)點(diǎn)相連接而成，線(xiàn)上每個(gè)點(diǎn)有不多于二個(gè)的鄰點(diǎn)。寬度太窄小而無(wú)法表示為一個(gè)面積區(qū)域（如水渠、道路）本身就沒(méi)有寬度（如地形等高線(xiàn)，區(qū)域邊界，地質(zhì)界線(xiàn)等）第三節(jié)GIS的基本原理二、地圖的基本原理（二）地理信息在地圖上的表示1．空間信息在地圖上的表示面（Area）：是所有具相同屬性的點(diǎn)的集合，由一個(gè)封閉的圖形區(qū)來(lái)代表，其邊界包圍著同一性質(zhì)的一個(gè)區(qū)域，其內(nèi)部點(diǎn)可以有多于三個(gè)的鄰點(diǎn)，面內(nèi)點(diǎn)具有至少一個(gè)相同屬性。如同一土地類(lèi)型、同一行政區(qū)劃等。第三節(jié)GIS的基本原理二、地圖的基本原理（二）地理信息在地圖上的表示2．屬性信息在地圖上的表示圖例－－空間實(shí)體與非空間屬性的聯(lián)系第三節(jié)GIS的基本原理三、數(shù)字地圖的存儲(chǔ)、顯示與輸出數(shù)字地圖是指與傳統(tǒng)的地圖相區(qū)別的、在GIS中以數(shù)據(jù)庫(kù)形式保存的地理信息。GIS并不以圖形或圖像文件的形式保存地圖，而是存儲(chǔ)著地圖元件的空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)和描述性信息數(shù)據(jù)庫(kù)。GIS中信息分為空間信息和屬性信息兩種第三節(jié)GIS的基本原理三、數(shù)字地圖的存儲(chǔ)、顯示與輸出（一）空間信息的存儲(chǔ)GIS中也采用平面坐標(biāo)系，通過(guò)點(diǎn)、線(xiàn)、面三種基本地圖元素來(lái)反映空間信息。元素別名表示方法點(diǎn)一個(gè)獨(dú)立的（x，y）坐標(biāo)對(duì)線(xiàn)段弧arc一系列有序的（x，y）坐標(biāo)對(duì)面：由一條或多條弧圍成多邊形polygon一系列有序的（x，y）坐標(biāo)對(duì)，其中起點(diǎn)與終點(diǎn)的坐標(biāo)相同。第三節(jié)GIS的基本原理三、數(shù)字地圖的存儲(chǔ)、顯示與輸出（一）空間信息的存儲(chǔ)點(diǎn)號(hào)坐標(biāo)（x，y）12,423,235,346,2由于同一種元素往往不只一個(gè)，所以，要對(duì)每一個(gè)元素賦于一個(gè)順序號(hào)或標(biāo)識(shí)符，存儲(chǔ)時(shí)順序號(hào)與坐標(biāo)（或坐標(biāo)系列）保持一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。第三節(jié)GIS的基本原理三、數(shù)字地圖的存儲(chǔ)、顯示與輸出（一）空間信息的存儲(chǔ)弧號(hào)坐標(biāo)對(duì)（x，y）系列11,5

3,6

6,5

7,621,1

2,3

4,2.5

6,37,3由于同一種元素往往不只一個(gè)，所以，要對(duì)每一個(gè)元素賦于一個(gè)順序號(hào)或標(biāo)識(shí)符，存儲(chǔ)時(shí)順序號(hào)與坐標(biāo)（或坐標(biāo)系列）保持一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。第三節(jié)GIS的基本原理三、數(shù)字地圖的存儲(chǔ)、顯示與輸出（一）空間信息的存儲(chǔ)多邊形號(hào)坐標(biāo)對(duì)（x,y）系列11,4

2,6

3,64,52,3.5

1,422,2

3,3

4,35,46,2

5,1

3,1

2,2由于同一種元素往往不只一個(gè)，所以，要對(duì)每一個(gè)元素賦于一個(gè)順序號(hào)或標(biāo)識(shí)符，存儲(chǔ)時(shí)順序號(hào)與坐標(biāo)（或坐標(biāo)系列）保持一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系第三節(jié)GIS的基本原理三、數(shù)字地圖的存儲(chǔ)、顯示與輸出（一）空間信息的存儲(chǔ)在數(shù)字地圖中，各對(duì)象之間的空間關(guān)系通過(guò)用拓?fù)鋵W(xué)（topology）的方法來(lái)表述。拓?fù)涫怯脕?lái)清楚地確定物體之間的空間位置關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法。在GIS中應(yīng)用拓?fù)鋵W(xué)，可使數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)更加高效，便于更快地處理更大量的數(shù)據(jù)。第三節(jié)GIS的基本原理三、數(shù)字地圖的存儲(chǔ)、顯示與輸出（一）空間信息的存儲(chǔ)GIS中的拓?fù)鋵W(xué)概念：弧與弧相互連接于節(jié)點(diǎn)多邊形由相互連接的弧圍成弧具有方向，并且有左右鄰面軌點(diǎn)vertices弧上的點(diǎn)確定弧的形狀節(jié)點(diǎn)nodes弧的端點(diǎn)每條弧具有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)（起始節(jié)點(diǎn)和終了節(jié)點(diǎn)）弧和弧于結(jié)點(diǎn)處相連接第三節(jié)GIS的基本原理三、數(shù)字地圖的存儲(chǔ)、顯示與輸出（一）空間信息的存儲(chǔ)弧-節(jié)點(diǎn)的拓?fù)?：弧編號(hào)（6）：節(jié)點(diǎn)編號(hào)④：多邊形編號(hào)弧號(hào)始節(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)x,y坐標(biāo)對(duì)1135,35,58,52348,520,520,434520,420,118,145118,15,15,35237,48,56217,46,3…7628779641065第三節(jié)GIS的基本原理三、數(shù)字地圖的存儲(chǔ)、顯示與輸出（一）空間信息的存儲(chǔ)多邊形-弧的拓?fù)涠噙呅翁?hào)弧系列24，6，7，10，833，10，947，5，2，951，5，6682：弧編號(hào)（6）：節(jié)點(diǎn)編號(hào)④：多邊形編號(hào)第三節(jié)GIS的基本原理三、數(shù)字地圖的存儲(chǔ)、顯示與輸出（一）空間信息的存儲(chǔ)弧-左／右多邊形拓?fù)浠√?hào)左側(cè)多邊形右側(cè)多邊形11521431341255462572482694310322：弧編號(hào)（6）：節(jié)點(diǎn)編號(hào)④：多邊形編號(hào)第三節(jié)GIS的基本原理三、數(shù)字地圖的存儲(chǔ)、顯示與輸出（一）空間信息的存儲(chǔ)在GIS數(shù)據(jù)文件中，空間信息存儲(chǔ)的記錄結(jié)構(gòu)：點(diǎn)弧多邊形字段數(shù)262字段點(diǎn)代號(hào)弧代號(hào)多邊形代號(hào)坐標(biāo)對(duì)起始結(jié)點(diǎn)弧代號(hào)系列終了結(jié)點(diǎn)左側(cè)多邊形代號(hào)右側(cè)多邊形代號(hào)坐標(biāo)對(duì)系列第三節(jié)GIS的基本原理三、數(shù)字地圖的存儲(chǔ)、顯示與輸出（二）屬性信息的存儲(chǔ)與空間信息的存儲(chǔ)很相似，記錄的字段數(shù)（即項(xiàng)目數(shù)）因該特征具有的信息項(xiàng)數(shù)而異。一個(gè)地理特征的屬性信息數(shù)據(jù)文件更象一個(gè)表格,每一條記錄就相當(dāng)于一個(gè)表行，所以，描述性信息數(shù)據(jù)文件又叫做特征屬性表（Featureattributetable）。第三節(jié)GIS的基本原理三、數(shù)字地圖的存儲(chǔ)、顯示與輸出（二）屬性信息的存儲(chǔ)區(qū)域道路圖弧號(hào)坐標(biāo)對(duì)系列1

3,55,52

5,58,53

8,511,54

6,95,85,75,65,55

5,54,44,16

8,58,7道路圖的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)第三節(jié)GIS的基本原理三、數(shù)字地圖的存儲(chǔ)、顯示與輸出（二）屬性信息的存儲(chǔ)道路圖的屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)弧號(hào)類(lèi)型路面材料寬度車(chē)道數(shù)名稱(chēng)1一級(jí)公路瀝青484NMainST2一級(jí)公路瀝青484NMainST3一級(jí)公路瀝青484NMainST4高速公路混凝土604Highway425高速公路混凝土604Highway426居民區(qū)街道瀝青322ElmST第三節(jié)GIS的基本原理三、數(shù)字地圖的存儲(chǔ)、顯示與輸出（三）數(shù)據(jù)文件間的連接在空間和屬性數(shù)據(jù)文件中，有一個(gè)共同字段，即識(shí)別碼（ID）－－可以是記錄號(hào)，也可以是用戶(hù)指定的識(shí)別代號(hào)。必須是唯一的。GIS通過(guò)識(shí)別碼存取和交換信息，在空間信息數(shù)據(jù)和描述性信息數(shù)據(jù)之間建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)用識(shí)別碼作橋梁，可以將空間信息和屬性信息合并存儲(chǔ)，也可以將同一空間對(duì)象的兩個(gè)或多個(gè)特征屬性表合并為一個(gè)文件存儲(chǔ)。第三節(jié)GIS的基本原理三、數(shù)字地圖的存儲(chǔ)、顯示與輸出（四）數(shù)字地圖的顯示與輸出數(shù)字地圖輸出也可以把結(jié)果按一定的比例放大或縮小并轉(zhuǎn)換為一個(gè)BMP或其它格式的圖形文件，供圖形圖像軟件處理。多種地圖版式（layout）供用戶(hù)選擇第三節(jié)GIS的基本原理四、GIS的空間數(shù)據(jù)管理（一）GIS的數(shù)據(jù)來(lái)源現(xiàn)有的地圖←數(shù)字化儀／掃描儀以計(jì)算機(jī)圖形圖像文件形式存放的影像資料（衛(wèi)片及航片等）表格資料←直接顯示為視圖／特征屬性表／數(shù)據(jù)庫(kù)文件及文本文件繪圖軟件（如AutoCAD）繪制的圖形遙感數(shù)據(jù)全球定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)第三節(jié)GIS的基本原理四、GIS的空間數(shù)據(jù)管理（二）GIS的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第三節(jié)GIS的基本原理四、GIS的空間數(shù)據(jù)管理（二）GIS的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型定義優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用在坐標(biāo)參考系中的坐標(biāo)來(lái)定義點(diǎn)、線(xiàn)、面等地理要素的空間位置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊、冗余度低，有利于網(wǎng)絡(luò)和檢索分析，圖形顯示質(zhì)量好、精度高數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多邊形疊加分析比較困難柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將地球表面劃分為大小均勻緊密相鄰的網(wǎng)格陣列，以規(guī)則陣列來(lái)表示空間地物或者現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于空間分析和地表模擬，顯示性較強(qiáng)數(shù)據(jù)量大，投影轉(zhuǎn)換比較復(fù)雜第三節(jié)GIS的基本原理四、GIS的空間數(shù)據(jù)管理（二）GIS的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)編碼是根據(jù)地理信息系統(tǒng)的目的和任務(wù)所收集的、經(jīng)過(guò)審核的地形圖、專(zhuān)題地圖和遙感影像等資料按照特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為適合于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理的數(shù)據(jù)的過(guò)程。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼方式主要有坐標(biāo)序列編碼、樹(shù)狀索引編碼和二元拓?fù)渚幋a等。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼方式主要有直接?xùn)鸥窬幋a、鏈碼、行程編碼、塊碼、四叉樹(shù)碼等。第三節(jié)GIS的基本原理四、GIS的空間數(shù)據(jù)管理（二）GIS的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)l．矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1）矢量數(shù)據(jù)的概念在圖面上，空間目標(biāo)的點(diǎn)、線(xiàn)、面等特征用采樣點(diǎn)x、y坐標(biāo)對(duì)記錄的數(shù)據(jù)，即為矢量數(shù)據(jù)。在GIS中，除了記錄空間目標(biāo)的幾何圖形數(shù)據(jù)外，還要考慮與這個(gè)目標(biāo)有關(guān)的屬性信息以及空間目標(biāo)之間的相互關(guān)系，以滿(mǎn)足空間查詢(xún)和空間分析的需要。屬性數(shù)據(jù)通常用表格方式存貯，一般用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)管理。幾何圖形數(shù)據(jù)，則涉及空間拓?fù)潢P(guān)系。第三節(jié)GIS的基本原理四、GIS的空間數(shù)據(jù)管理（二）GIS的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)l．矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2）矢量拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第三節(jié)GIS的基本原理四、GIS的空間數(shù)據(jù)管理（二）GIS的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2．柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)自遙感、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的數(shù)據(jù)、掃描的數(shù)據(jù)和格網(wǎng)數(shù)字地面模型都是柵格形式。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于快速進(jìn)行空間疊加和空間分析，節(jié)省空間。第三節(jié)GIS的基本原理四、GIS的空間數(shù)據(jù)管理（二）GIS的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2．柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1）柵格矩陣柵格數(shù)據(jù)是二維表面上地理數(shù)據(jù)的離散量化值。每一層的象元值組成象元陣列（即二維數(shù)組），其中行、列號(hào)表示它的位置xyyyyxxxyyyxyyxx在計(jì)算機(jī)內(nèi)，這個(gè)4×4階的矩陣通常是以左上角開(kāi)始逐行逐列存貯：xyyyyxxxyyyxyyxx第三節(jié)GIS的基本原理四、GIS的空間數(shù)據(jù)管理（二）GIS的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2．柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2）行程編碼xyyyyxxxyyyxyyxx1x3y1y3x3y1x2y2x＝8對(duì)節(jié)省了空間地理數(shù)據(jù)一般有較強(qiáng)的相關(guān)性，就是說(shuō)相鄰象元的值往往是相同的。這樣就可以用某種編碼方法來(lái)進(jìn)行壓縮。按行掃描，將相鄰等值的象元合并，并記錄行程長(zhǎng)度和它的值，稱(chēng)為行程編碼。

如果在行與行之間不間斷地連續(xù)編碼，則有：1x4y3x3y1x2y2x=7對(duì)第三節(jié)GIS的基本原理四、GIS的空間數(shù)據(jù)管理（二）GIS的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2．柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3）四叉樹(shù)編碼以柵格數(shù)據(jù)二維空間分布的特點(diǎn)，將空間區(qū)域按照四個(gè)象限進(jìn)行遞歸分割（2n×2n且n≥l），直到子象限數(shù)值單調(diào)為止，最后得到一棵四分叉的倒向樹(shù)。類(lèi)型特點(diǎn)指針?biāo)牟鏄?shù)在子結(jié)點(diǎn)與父結(jié)點(diǎn)之間設(shè)立指針，由于指針占用的空間較大，難以達(dá)到數(shù)據(jù)壓縮的目的線(xiàn)性四叉樹(shù)不需要記錄中間結(jié)點(diǎn)和使用指針，僅記錄葉結(jié)點(diǎn)，并用地址碼表示葉結(jié)點(diǎn)的位置第三節(jié)GIS的基本原理四、GIS的空間數(shù)據(jù)管理（二）GIS的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2．柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3）四叉樹(shù)編碼四叉樹(shù)壓縮編碼原理圖第三節(jié)GIS的基本原理四、GIS的空間數(shù)據(jù)管理（二）GIS的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.矢量柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)雖然柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點(diǎn)，但柵格結(jié)構(gòu)精度低，并難以建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這些缺點(diǎn)正好可以用矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加以克服，所以許多GIS既含有柵格結(jié)構(gòu)又保持矢量結(jié)構(gòu)，以形成一種混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并提供空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能。第三節(jié)GIS的基本原理四、GIS的空間數(shù)據(jù)管理（三）GIS的數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型是描述數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的工具，它是衡量數(shù)據(jù)庫(kù)能力強(qiáng)弱的主要標(biāo)志之一。類(lèi)型層次模型一對(duì)多（樹(shù)形結(jié)構(gòu)）網(wǎng)絡(luò)模型無(wú)主從關(guān)系

關(guān)系模型數(shù)學(xué)化模型，將數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)歸結(jié)為滿(mǎn)足一定條件的二維表，亦稱(chēng)關(guān)系

第三節(jié)GIS的基本原理四、GIS的空間數(shù)據(jù)管理（四）矢量與柵格數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換矢量數(shù)據(jù)包含有拓?fù)湫畔?，而柵格?shù)據(jù)則易于表示面狀要素，特別是地圖數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)的混合處理，已成為當(dāng)前地理信息系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)。系統(tǒng)對(duì)矢量、柵格和專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)的共同管理和處理，已成為空間信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本標(biāo)準(zhǔn)，這種共同管理和處理的主要內(nèi)容就是矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)之間的相互轉(zhuǎn)換、表示和運(yùn)算。矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的根本任務(wù)是通過(guò)一個(gè)有限的工作存儲(chǔ)區(qū)，使得矢量和柵格數(shù)據(jù)之間不可避免的讀寫(xiě)操作，限制在最短的時(shí)間范圍內(nèi)。第三節(jié)GIS的基本原理四、GIS的空間數(shù)據(jù)管理（四）矢量與柵格數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換根據(jù)轉(zhuǎn)換處理時(shí)，基于弧段數(shù)據(jù)文件和多邊形數(shù)據(jù)文件的不同，分別采用不同的算法：（1）內(nèi)部點(diǎn)擴(kuò)散法（2）復(fù)數(shù)積分算法（3）射線(xiàn)算法和掃描算法（4）邊界代數(shù)算法柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換是提取具有相同編號(hào)的柵格集合表示的多邊形區(qū)域的邊界和邊界的拓?fù)潢P(guān)系，并表示成矢量格式邊界線(xiàn)的過(guò)程。步驟包括多邊形邊界提?。词褂酶咄V波將柵格圖像二值化）、邊界線(xiàn)跟蹤（即對(duì)每個(gè)弧段由一個(gè)節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)搜索）、拓?fù)潢P(guān)系的生成和曲線(xiàn)光滑等。第三節(jié)GIS的基本原理五、GIS的空間數(shù)據(jù)分析與處理它是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，通過(guò)各種幾何的邏輯運(yùn)算、數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析、代數(shù)運(yùn)算等數(shù)學(xué)手段，提取和傳輸?shù)乩砜臻g信息，解決人們所涉及到的地理空間實(shí)際問(wèn)題，特別是隱含信息，滿(mǎn)足輔助決策的需要?？臻g數(shù)據(jù)分析是對(duì)分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)的技術(shù)的統(tǒng)稱(chēng)?；诳臻g圖形數(shù)據(jù)的分析運(yùn)算基于非空間屬性的數(shù)據(jù)運(yùn)算空間和非空間數(shù)據(jù)的聯(lián)合運(yùn)算可以分為第三節(jié)GIS的基本原理五、GIS的空間數(shù)據(jù)分析與處理（一）空間插值空間插值常用于將離散點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的數(shù)據(jù)曲面。對(duì)于收集的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，要按照一定方法推演出整個(gè)區(qū)域的參數(shù)分布，以便與其它空間現(xiàn)象的分布模式進(jìn)行比較。通常包括空間內(nèi)插和外推兩種算法?？臻g內(nèi)插法是一種通過(guò)已知點(diǎn)的數(shù)據(jù)推求同一區(qū)域其它未知點(diǎn)數(shù)據(jù)的計(jì)算方法?？臻g外推法是通過(guò)已知區(qū)域的數(shù)據(jù)，推求其它區(qū)域數(shù)據(jù)的方法。第三節(jié)GIS的基本原理五、GIS的空間數(shù)據(jù)分析與處理（一）空間插值空間插值方法可以分為整體插值和局部插值方法。類(lèi)別用途插值方法整體插值用于研究區(qū)內(nèi)所有采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行全區(qū)特征擬合邊界內(nèi)插法趨勢(shì)面分析變換函數(shù)插值等局部插值僅用鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)估算未知點(diǎn)的值包括泰森多邊形插值距離倒數(shù)插值樣條函數(shù)插值克里金(Kringing)插值等第三節(jié)GIS的基本原理五、GIS的空間數(shù)據(jù)分析與處理（二）緩沖區(qū)分析鄰近度（proximity）描述了地理空間中兩個(gè)地物距離相近的程度。溝渠的灌溉范圍、播種機(jī)的播種范圍等均屬鄰近度問(wèn)題。緩沖區(qū)分析是解決鄰近度問(wèn)題的空間分析工具。緩沖區(qū)（buffer）就是地理空間目標(biāo)的一種影響范圍或者服務(wù)范圍。第三節(jié)GIS的基本原理五、GIS的空間數(shù)據(jù)分析與處理（二）緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析是給定一個(gè)空間對(duì)象或集合，確定它們的鄰域，鄰域的大小由鄰域的半徑確定。也就是根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中點(diǎn)、線(xiàn)、面實(shí)體自動(dòng)建立周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)的緩沖區(qū)多邊形，查找這個(gè)多邊形范圍內(nèi)具有某種特征的點(diǎn)狀地物、線(xiàn)狀地物或面狀地物。第三節(jié)GIS的基本原理五、GIS的空間數(shù)據(jù)分析與處理（二）緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)計(jì)算的基本問(wèn)題是雙線(xiàn)問(wèn)題，即圖形加粗、加寬和中心線(xiàn)擴(kuò)展等。柵格數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)分析稱(chēng)為推移或擴(kuò)散。在基于矢量結(jié)構(gòu)的GIS中，緩沖區(qū)分析比較復(fù)雜，除了要按某種規(guī)則建立緩沖區(qū)多邊形外，需要用到點(diǎn)在多邊形內(nèi)的判別技術(shù)和多邊形疊置技術(shù)。如果將緩沖區(qū)分析轉(zhuǎn)到柵格域進(jìn)行，則可以使用邏輯交運(yùn)算，以緩沖區(qū)多邊形和某種查詢(xún)的地物分別作為兩個(gè)子集，然后求得它們的交集，非常容易和快速。第三節(jié)GIS的基本原理五、GIS的空間數(shù)據(jù)分析與處理（三）疊加分析GIS的疊加分析就是將兩層或者多層數(shù)據(jù)層面疊加產(chǎn)生一個(gè)新的數(shù)據(jù)層面的操作，綜合了原有數(shù)據(jù)層所具有的屬性。疊加分析類(lèi)型包括視覺(jué)信息疊加、點(diǎn)與多邊形疊加、線(xiàn)與多邊形疊加、多邊形疊加、柵格圖層疊加等。第三節(jié)GIS的基本原理五、GIS的空間數(shù)據(jù)分析與處理（四）DEM分析數(shù)字高程模型（digitalelevationmodel，DEM）最常見(jiàn)的表達(dá)是相對(duì)于海平面的海拔高度或者某個(gè)參考面的相對(duì)高度，包括高程、坡度、坡向等地形屬性信息。DEM主要采用規(guī)則格網(wǎng)模型，將區(qū)域空間切分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，每一個(gè)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)值，對(duì)應(yīng)一個(gè)高程值。DEM地形屬性數(shù)據(jù)包括單要素屬性和復(fù)合屬性?xún)煞N。坡度、坡向等可由高程數(shù)據(jù)直接計(jì)算得到，還可以計(jì)算剖面積、體積和表面積等，可以計(jì)算工程中的挖方、填方和土壤流失量。格網(wǎng)DEM第四節(jié)GIS的軟件系統(tǒng)一、GIS軟件的構(gòu)成及其功能模塊二、國(guó)內(nèi)外常用的GIS工具軟件第四節(jié)GIS的軟件系統(tǒng)一、GIS軟件的構(gòu)成及其功能模塊GIS的主要軟件模塊第四節(jié)GIS的軟件系統(tǒng)一、GIS軟件的構(gòu)成及其功能模塊（一）數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)及其功能1.數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)第四節(jié)GIS的軟件系統(tǒng)一、GIS軟件的構(gòu)成及其功能模塊（一）數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)及其功能1.數(shù)據(jù)輸入功能圖形數(shù)據(jù)的輸入主要有兩種方式：矢量數(shù)字化輸入（數(shù)字化儀）和柵格掃描輸入（掃描儀和矢量化軟件）。圖像數(shù)據(jù)的輸入主要是柵格掃描方式和遙感影像直接導(dǎo)入。屬性數(shù)據(jù)的輸入有兩種方式：其一是借助數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)輸入（例如DBASE，SQLServer，ACCESS等），其二是借助GIS關(guān)系數(shù)據(jù)表輸入。第四節(jié)GIS的軟件系統(tǒng)一、GIS軟件的構(gòu)成及其功能模塊（二）空間數(shù)據(jù)編輯子系統(tǒng)及其功能1.空間數(shù)據(jù)編輯子系統(tǒng)第四節(jié)GIS的軟件系統(tǒng)一、GIS軟件的構(gòu)成及其功能模塊（二）空間數(shù)據(jù)編輯子系統(tǒng)及其功能2.數(shù)據(jù)編輯功能增刪修改格式變換分割拼圖圖屬連接第四節(jié)GIS的軟件系統(tǒng)一、GIS軟件的構(gòu)成及其功能模塊（三）空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)及其功能1.屬性數(shù)據(jù)管理2.空間數(shù)據(jù)管理3.圖庫(kù)數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義數(shù)據(jù)編輯修改數(shù)據(jù)檢索查詢(xún)數(shù)據(jù)安全保護(hù)數(shù)據(jù)文件管理數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)維護(hù)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量柵格混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)按不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的圖庫(kù)建立圖幅入庫(kù)圖幅刪除圖幅拼接跨圖幅檢索顯示接圖表查詢(xún)圖幅說(shuō)明圖庫(kù)的統(tǒng)計(jì)分析圖庫(kù)的安全保護(hù)圖庫(kù)的維護(hù)操作

第四節(jié)GIS的軟件系統(tǒng)一、GIS軟件的構(gòu)成及其功能模塊（四）空間查詢(xún)及空間分析子系統(tǒng)及其功能

面—面關(guān)系線(xiàn)—線(xiàn)關(guān)系點(diǎn)—點(diǎn)關(guān)系線(xiàn)—面關(guān)系點(diǎn)—線(xiàn)關(guān)系點(diǎn)—面關(guān)系拓?fù)淇臻g查詢(xún)緩沖區(qū)生成與分析疊置分析空間集合分析地學(xué)分析第四節(jié)GIS的軟件系統(tǒng)一、GIS軟件的構(gòu)成及其功能模塊（四）空間查詢(xún)及空間分析子系統(tǒng)及其功能1．查詢(xún)檢索功能屬性查詢(xún)借助光標(biāo)點(diǎn)定屏幕上的圖形要素，來(lái)查詢(xún)檢索相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)屏幕上指定一個(gè)矩形或多邊形范圍，檢索該區(qū)域內(nèi)所有圖形的相關(guān)屬性在屬性環(huán)境下，按照一定的邏輯條件查詢(xún)檢索滿(mǎn)足條件的屬性數(shù)據(jù)圖形查詢(xún)根據(jù)分層編碼檢索圖形數(shù)據(jù)，或根據(jù)屬性特征值查詢(xún)相應(yīng)的圖形數(shù)據(jù)按照一定區(qū)域范圍查詢(xún)圖形數(shù)據(jù)按照一定的邏輯條件查詢(xún)相應(yīng)的圖形數(shù)據(jù)關(guān)系查詢(xún)幾何元素的結(jié)構(gòu)關(guān)系，如點(diǎn)、線(xiàn)、面之間的組成關(guān)系空間目標(biāo)之間的位置關(guān)系：面一面、線(xiàn)—線(xiàn)、點(diǎn)—點(diǎn)、線(xiàn)—面、點(diǎn)—線(xiàn)、點(diǎn)—面邏輯查詢(xún)用數(shù)據(jù)項(xiàng)與運(yùn)算符組成的邏輯表達(dá)式，查詢(xún)檢索相應(yīng)的圖形或?qū)傩?，其中的?shù)據(jù)項(xiàng)可以是數(shù)據(jù)庫(kù)中的任意項(xiàng)，運(yùn)算符可以是所有邏輯運(yùn)算符和算術(shù)運(yùn)算符。第四節(jié)GIS的軟件系統(tǒng)一、GIS軟件的構(gòu)成及其功能模塊（四）空間查詢(xún)及空間分析子系統(tǒng)及其功能2．空間分析等數(shù)據(jù)操作功能空間數(shù)據(jù)運(yùn)算空間數(shù)據(jù)量算距離計(jì)算（兩點(diǎn)距離、多邊形周長(zhǎng)、弧段長(zhǎng)度）、面積計(jì)算、體積計(jì)算、方位計(jì)算等空間集合運(yùn)算邏輯交運(yùn)算、邏輯并運(yùn)算、邏輯差運(yùn)算等屬性數(shù)據(jù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算對(duì)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、乘、除及三角函數(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算與、或、非等運(yùn)算統(tǒng)計(jì)運(yùn)算單變量統(tǒng)計(jì)運(yùn)算、多變量統(tǒng)計(jì)運(yùn)算等空間數(shù)據(jù)分析疊置分析緩沖區(qū)分析泰森多邊形分析地形分析網(wǎng)絡(luò)分析等為用戶(hù)提供了解決多種專(zhuān)門(mén)問(wèn)題的有效手段第四節(jié)GIS的軟件系統(tǒng)一、GIS軟件的構(gòu)成及其功能模塊（五）數(shù)據(jù)輸出模塊子系統(tǒng)顯示和制圖功能顯示終端打印機(jī)繪圖儀磁帶磁盤(pán)輸出地圖表格圖表文字第四節(jié)GIS的軟件系統(tǒng)二、國(guó)內(nèi)外常用的GIS工具軟件（一）ESRI產(chǎn)品系列（ARC/INFO、ArcGIS）（二）Intergraph產(chǎn)品系列（MGE、GeoMedia和GeoMediaWebMap）（三）Mapinfo產(chǎn)品系列（MapInfo）（四）TITANGIS3.0（五）其他國(guó)外GIS軟件產(chǎn)品（MAP、MIPS、USEMAP）（六）國(guó)產(chǎn)GIS工具軟件（MapGIS、GeoStar、Citystar、SuperMapGIS）第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用一、GIS與RS的集成二、GIS與GPS的集成三、RS、GIS、GPS的集成四、GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展五、GIS農(nóng)業(yè)應(yīng)用實(shí)例分析第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用一、GIS與RS的集成RSGIS圖像處理工具幾何糾正和輻射糾正圖像分類(lèi)感興趣區(qū)域的選取線(xiàn)以及其它地物要素的提取

DEM（數(shù)字高程模型）數(shù)據(jù)的生成土地利用變化以及地圖更新信息來(lái)源第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用二、GIS與GPS的集成GPS接收機(jī)數(shù)據(jù)接口GIS數(shù)據(jù)處理顯示數(shù)據(jù)記錄定位測(cè)量監(jiān)控導(dǎo)航第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用三、RS、GIS、GPS的集成GISGPSRS空間分析信息集成信息定位區(qū)域信息第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用四、GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展（一）GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用層次1.作為農(nóng)業(yè)資源調(diào)查的工具

2.作為農(nóng)業(yè)資源分析的工具

3.作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的工具4.作為農(nóng)業(yè)管理的輔助決策工具第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用四、GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展（二）GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域1．農(nóng)業(yè)區(qū)劃2．土壤適宜性評(píng)價(jià)3．農(nóng)業(yè)災(zāi)害預(yù)測(cè)與預(yù)防研究4．作物種植適宜性評(píng)價(jià)5．農(nóng)業(yè)資源的清查、核算、評(píng)估與監(jiān)測(cè)6．農(nóng)作物估產(chǎn)和監(jiān)測(cè)7．農(nóng)作物品質(zhì)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)8．農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)和分析9.農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源（NPS）污染的模擬評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)10.區(qū)域農(nóng)業(yè)灌溉管理11．在精確農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用12.在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域其他方面的應(yīng)用。第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用四、GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展（二）GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域廣西甘蔗種植氣侯區(qū)劃專(zhuān)題圖基于組件式GIS的廣西農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃應(yīng)用系統(tǒng)界面來(lái)源：廣西氣象減災(zāi)研究所第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用四、GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展（二）GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域圖片來(lái)自中央氣象局第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用四、GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展（二）GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域農(nóng)業(yè)環(huán)境災(zāi)害評(píng)估山體滑坡方向預(yù)測(cè)來(lái)源：第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用四、GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展（二）GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域江西省萬(wàn)安縣臍橙種植區(qū)劃來(lái)源：第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用四、GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展（二）GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)自農(nóng)業(yè)部第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用四、GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展（二）GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用四、GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展（二）GIS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域中國(guó)棉花分布圖（1985年）中國(guó)棉花分布圖（2000年）第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用五、GIS農(nóng)業(yè)應(yīng)用實(shí)例分析（一）基于GIS的耕作制度區(qū)劃信息系統(tǒng)1.系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的背景和目的耕作制度是指一個(gè)地區(qū)或生產(chǎn)單位作物種植制度以及與之相應(yīng)的養(yǎng)地用地制度的綜合體系。劉巽浩、韓湘玲等《中國(guó)耕作制度區(qū)劃》1985年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)社會(huì)環(huán)境、資源環(huán)境發(fā)生了巨大變化第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用五、GIS農(nóng)業(yè)應(yīng)用實(shí)例分析（一）基于GIS的耕作制度區(qū)劃信息系統(tǒng)2.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及流程中國(guó)耕作制度區(qū)劃信息系統(tǒng)用途功能農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)氣候資源管理與分析省地縣三級(jí)區(qū)劃產(chǎn)品制作等1）地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立2）地理基礎(chǔ)信息管理3）資源信息管理4）農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)5）區(qū)劃產(chǎn)品制作和耕作制度區(qū)劃成果演示1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用五、GIS農(nóng)業(yè)應(yīng)用實(shí)例分析（一）基于GIS的耕作制度區(qū)劃信息系統(tǒng)2.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及流程2）系統(tǒng)工作流程第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用五、GIS農(nóng)業(yè)應(yīng)用實(shí)例分析（一）基于GIS的耕作制度區(qū)劃信息系統(tǒng)3.系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及部分功能展示

基層統(tǒng)計(jì)資料和資源調(diào)查數(shù)據(jù)全國(guó)2400多個(gè)縣（1985～2003）氣候、資源、經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)、社會(huì)（1）數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)范Access

第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用五、GIS農(nóng)業(yè)應(yīng)用實(shí)例分析（一）基于GIS的耕作制度區(qū)劃信息系統(tǒng)3.系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及部分功能展示（2）地理編碼：參照標(biāo)準(zhǔn)年份，為每一年的數(shù)據(jù)加上唯一標(biāo)識(shí)第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用五、GIS農(nóng)業(yè)應(yīng)用實(shí)例分析（一）基于GIS的耕作制度區(qū)劃信息系統(tǒng)3.系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及部分功能展示（3）進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)和分析第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用五、GIS農(nóng)業(yè)應(yīng)用實(shí)例分析（一）基于GIS的耕作制度區(qū)劃信息系統(tǒng)3.系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及部分功能展示（4）創(chuàng)建各種專(zhuān)題地圖第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用五、GIS農(nóng)業(yè)應(yīng)用實(shí)例分析（一）基于GIS的耕作制度區(qū)劃信息系統(tǒng)3.系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及部分功能展示（4）創(chuàng)建各種專(zhuān)題地圖第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用五、GIS農(nóng)業(yè)應(yīng)用實(shí)例分析（二）作物品質(zhì)監(jiān)測(cè)與調(diào)優(yōu)栽培信息系統(tǒng)1.系統(tǒng)簡(jiǎn)介該系統(tǒng)是依托農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)“主要農(nóng)作物調(diào)優(yōu)栽培信息化技術(shù)”項(xiàng)目，基于最新的ENVI/IDL技術(shù)、WebGIS、GPS、企業(yè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)、通信技術(shù)、作物模擬技術(shù)等信息技術(shù)和農(nóng)學(xué)知識(shí)的高度集成，建立的用于主要農(nóng)作物品質(zhì)監(jiān)測(cè)與調(diào)優(yōu)栽培的信息化決策支持系統(tǒng)。第五節(jié)3S集成與農(nóng)業(yè)應(yīng)用五、GIS農(nóng)業(yè)應(yīng)用實(shí)例分析（二）作物品質(zhì)監(jiān)測(cè)與調(diào)優(yōu)栽培信息系統(tǒng)2.系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（