《地理信息系統(tǒng)GIS》全套教學課件

地理信息系統(tǒng)GIS第1講（2學時）GIS第2講（3學時）第3講緒論（2學時）第4講從現(xiàn)實世界到比特世界（3學時）第5講空間數(shù)據(jù)模型（2學時）第6講空間數(shù)據(jù)模型（3學時）第7講空間參照系統(tǒng)和地圖投影（2學時）第8講GIS中的數(shù)據(jù)質(zhì)量（3學時）第9講空間數(shù)據(jù)獲取與處理（2學時）第10講空間數(shù)據(jù)獲取與處理（3學時）第11講空間數(shù)據(jù)管理（2學時）第12講空間分析（3學時）第13講空間分析（2學時）第14講DTM與地形分析（3學時）第15講空間建模與空間決策支持（2學時）第16講空間建模與空間決策支持（3學時）GIS實驗全套可編輯PPT課件本講內(nèi)容第一部分關于本課程第二部分關于地理學第三部分關于地理信息系統(tǒng)第四部分本講教學內(nèi)容第一部分關于本課程1、課程性質(zhì)：專業(yè)核心課；2、課程要求：要求掌握GIS數(shù)據(jù)結構、空間數(shù)據(jù)管理、地圖矢量化、空間數(shù)據(jù)庫構建、空間分析等原理與方法；較為熟練地使用ArcView、MapInfo、MapObjects、ARC/INFO等GIS軟件（《農(nóng)業(yè)信息技術綜合實驗（2）》），基本具備基于GIS的農(nóng)業(yè)應用軟件研發(fā)能力。（1）GIS是一門典型的交叉學科。涉及地理學+信息系統(tǒng)科學等。（2）GIS是一門硬技術，不是Book-farming。力求知識、能力與技能三位一體提升。（3）GIS是一門快速發(fā)展中的新興學科。

經(jīng)常閱讀文獻資料，研判學科發(fā)展趨勢；經(jīng)常關注行業(yè)應用，把握技術發(fā)展方向。3、GIS之特點（1）信息量豐富（緩沖區(qū)、泰森多邊形等）；（2）知識面寬，知識點多；（3）專業(yè)性強（DTM、DEM、DSM）；（4）創(chuàng)新要求高（多軟件交互操作）；（5）應用性特點鮮明（農(nóng)業(yè)行業(yè)應用等）。4、本課程之特點與要求5、教學安排（1）教材選用：鄔倫教授編著之書（2）講授內(nèi)容：1-11章，其他自學（3）學時安排：40學時理論教學+32學時實驗教學（4）成績計算：課堂考勤（5%）、回答問題（5%）、課程測試（15%）、課堂討論（5%）+期末考試成績（70%）=課程總成績（100%）第二部分關于地理學1、地理學是研究地理環(huán)境中各種自然現(xiàn)象和人文現(xiàn)象及它們間相互關系的學科。“地理”一詞最早見于中國《易經(jīng)》。英文中地理一詞則來源于希臘文hêgê（意為“地球”）和graphein（意為“寫”）。地理學自然地理學人文地理學系統(tǒng)地理學區(qū)域地理學歷史地理學應用地理學……建設地理學環(huán)境地理學農(nóng)業(yè)地理學醫(yī)學地理學……2、中國古代最早的地理書籍包括了《禹貢》和《山海經(jīng)》等。古代的地理學主要探索關于地球形狀、大小有關的測量方法，或?qū)σ阎牡貐^(qū)和國家進行描述。例如：孟良（以宋將命名）崮之崮，意為頂平坡陡的山峰。已知最早中國地球儀。于1623年專為當時皇帝（明朝天啟三年）制作小貼士：了解地球

地球是一個不規(guī)則的橢球體；長半徑（a）、短半徑（b）、扁率[α=（a-b）/a]。

埃拉托色尼（公元前276年-公元前194年）計算出地球圓周長為39690千米，這與現(xiàn)在的測量值40000千米較為接近。

地球年齡：46億歲；表層溫度：-70至+56℃。

約在公元前600年，巴比倫人已算出兩次金星與地球距離相同點的時間間隔是583.91天；在今天計算機時代，則是583.92天。并算出兩個月圓之間時間間隔是29.53064天；這與目前我們計算的29.530589天的結果相當接近。地球重力分布圖第三部分關于地理信息系統(tǒng)1、英文名稱：GeographicInformationSystem，簡稱GIS。2、人們使用信息的80%以上都是地理信息。3、GIS是一種決策支持系統(tǒng)，它具有信息系統(tǒng)諸特點，但其又是一種獨一無二的信息系統(tǒng)，帶有空間定位性質(zhì)。4、ADefinitionofGISGISisaSystemofcomputersoftware,hardwareanddata,andpersonneltohelpmanipulate,analyzeandpresentinformationthatistiedtoaspatiallocation.——Amethodtovisualize,manipulate,analyze,anddisplayspatialdata.——“SmartMaps”linkingadatabasetothemap.用戶界面系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)處理空間數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫建立產(chǎn)品生成產(chǎn)品輸出甘肅社會經(jīng)濟統(tǒng)計地理信息系統(tǒng)全省1：5萬及主要城市1：1萬，最小空間單元到行政村，10GB用GOOGLEEARTH了解地理環(huán)境中國版GoogleEarth第四部分本講教學內(nèi)容第一章地理信息系統(tǒng)概論第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念第二節(jié)地理信息系統(tǒng)及其類型

第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念第一章地理信息系統(tǒng)概論

如果說地圖是地理學的第二代語言，那么地理信息系統(tǒng)就是地理學的第三代語言。

——陳述彭院士地理信息系統(tǒng)是回答如下問題的信息系統(tǒng)——“哪里”。

——HenryTom一、數(shù)據(jù)、信息、地理數(shù)據(jù)與地理信息（一）數(shù)據(jù)（Data）

1、定義：指某一目標定性、定量描述的原始資料。

2、數(shù)據(jù)與信息關系：數(shù)據(jù)是信息的表達，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵。（二）信息（Information）

1、信息的含義

（1）性質(zhì)：一個專門術語。

（2）定義：指人們所關心的事物的情況、消息或知識。信息是數(shù)據(jù)、消息中所包含的意義。

2、信息特點：客觀性、實用性、傳輸性、共享性。不透水面層

第一章地理信息系統(tǒng)概論《地理信息系統(tǒng)》課程第二講思考題1、GIS是地理學的：（）A．第一代語言B．第二代語言C．第三代語言D．第四代語言2、

2013年第23號熱帶風暴“菲特”于9月30日20時在菲律賓以東洋面生成。生成時中心位于北緯13.9度、東經(jīng)132.5度，中心附近最大風力8級（18米/秒），中心最低氣壓1000百帕?！胺铺亍庇?0月1日17時在西北太平洋洋面上加強為強熱帶風暴?！胺铺亍庇?0月3日凌晨加強為臺風。“菲特”于10月4日下午加強為強臺風?！胺铺亍庇?0月7日01時15分在福建省福鼎市沙埕鎮(zhèn)沿海登陸，登陸時中心附近最大風力有14級（42米/秒），中心最低氣壓為955百帕?！胺铺亍庇?0月7日03時減弱為臺風，04時減弱為強熱帶風暴，05時減弱為熱帶風暴，09時在福建省建甌市境內(nèi)減弱為熱帶低壓。

VS本講內(nèi)容第一章地理信息系統(tǒng)概論第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念（二）第二節(jié)地理信息系統(tǒng)及其類型第三節(jié)GIS的功能概述第四節(jié)GIS的研究內(nèi)容

第一節(jié)地理信息系統(tǒng)的基本概念（二）第一章地理信息系統(tǒng)概論一、數(shù)據(jù)、信息、地理數(shù)據(jù)與地理信息（三）地理數(shù)據(jù)

1、定義：指表征地理環(huán)境固有要素的數(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。

2、地理數(shù)據(jù)的類型

（1）位置數(shù)據(jù)：描述地物所在空間位置。

（2）屬性數(shù)據(jù)：描述地物特征的定性或定量指標。

（3）時態(tài)數(shù)據(jù)：地理現(xiàn)象發(fā)生的時刻或時段。RealityGISIntegratesAlltheParts…

toSeetheWhole!HomesSchoolDistrictsStreetsZipCodesCitiesCounties南方冬閑田利用中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃所2009（四）地理信息

1、定義：指有關地理實體的性質(zhì)、特征和運動狀態(tài)的表征和一切有用的知識。

2、位置通過數(shù)據(jù)（如經(jīng)緯度）進行標識、編碼，這是地理信息區(qū)別于其它類型信息最顯著的標志。2、地理信息的特性

（1）空間定位特性：通過經(jīng)緯網(wǎng)等建立的地理坐標來實現(xiàn)空間位置標識；

（2）多維結構特性：點、線、面、體+時間維；

（3）動態(tài)變化特性：可按時間尺度將地理信息劃分為超短期（如臺風、地震）、短期（如江河洪水、疫病傳播）、中期（如土地利用、作物估產(chǎn)）、長期（如城市化、水土流失、氣候變遷）、超長期（如地殼變動）等。373839表1長江農(nóng)場生產(chǎn)隊尺度土壤養(yǎng)分評價采樣地點有機質(zhì)(g/kg)全氮(g/kg)堿解氮(mg/kg)有效磷(mg/kg)速效鉀(mg/kg)pH養(yǎng)分值養(yǎng)分等級養(yǎng)分值養(yǎng)分等級養(yǎng)分值養(yǎng)分等級養(yǎng)分值養(yǎng)分等級養(yǎng)分值養(yǎng)分等級測定值酸堿度屏東一隊29.0豐富1.67豐富119.5一般27.5極豐富161極豐富8.0偏堿性屏東三隊32.3極豐富1.87豐富147.2一般35.6極豐富153極豐富7.8偏堿性屏東四隊23.9一般1.38一般106.3一般20.4極豐富157極豐富7.8偏堿性屏東五隊28.2豐富1.72豐富123.7一般26.1極豐富255極豐富7.6偏堿性前江六隊31.6極豐富1.79豐富140.1一般37.2極豐富177極豐富7.6偏堿性前江八隊33.3極豐富1.87豐富141.4一般35.2極豐富181極豐富7.5偏堿性前江九隊35.3極豐富2.05極豐富157.2豐富45.8極豐富203極豐富7.8偏堿性新沙一隊30.4極豐富1.73豐富126.1一般27.2極豐富163極豐富8.0偏堿性新沙二隊33.9極豐富1.86豐富138.7一般53.8極豐富173極豐富7.9偏堿性新沙三隊31.3極豐富1.83豐富138.7一般30.1極豐富165極豐富8.2偏堿性101隊23.1一般1.63豐富305.8極豐富26.6極豐富127豐富8.0偏堿性102隊24.7一般1.45一般111.7一般27.8極豐富109豐富8.2偏堿性103隊31.7極豐富1.86豐富131.4一般21.7極豐富169極豐富7.5偏堿性104隊31.3極豐富1.84豐富131.2一般25.0極豐富153極豐富7.8偏堿性105隊30.5極豐富1.59豐富130.7一般23.8極豐富129豐富7.9偏堿性203隊27.7豐富1.66豐富114.5一般26.4極豐富133豐富7.5偏堿性301隊23.0一般1.34一般93.5缺16.4豐富119豐富7.6偏堿性304隊22.6一般1.22一般86.1缺34.6極豐富177極豐富7.7偏堿性305隊31.1極豐富1.89豐富137.1一般45.7極豐富289極豐富7.7偏堿性403隊23.0一般1.42一般103.7一般14.0一般167極豐富7.8偏堿性益東隊24.8一般1.36一般86.2缺22.5極豐富101豐富7.9偏堿性益西隊27.7豐富1.50豐富94.9缺22.8極豐富169極豐富7.6偏堿性楊浦隊29.4豐富1.58豐富102.1一般36.0極豐富169極豐富7.8偏堿性楊種隊24.6一般1.48一般99.0缺19.2豐富139豐富7.7偏堿性平東隊26.2豐富1.50豐富99.2缺29.1極豐富129豐富7.6偏堿性平中隊31.5極豐富1.77豐富107.0一般34.7極豐富145豐富7.7偏堿性平南隊25.2豐富1.54豐富106.5一般25.8極豐富133豐富7.7偏堿性平西隊團24.4一般1.44一般88.5缺15.7豐富109豐富7.7偏堿性東長隊26.7豐富1.56豐富100.8一般26.5極豐富139豐富7.6偏堿性東浜隊31.5極豐富1.78豐富108.8一般28.5極豐富153極豐富7.7偏堿性東平隊24.2一般1.46一般106.0一般33.0極豐富105豐富7.8偏堿性東機隊20.9一般1.33一般91.2缺32.1極豐富129極豐富7.7偏堿性益西隊23.3一般1.55豐富93.5缺55.0極豐富173極豐富7.4中性楊浦隊24.0一般1.58豐富91.0缺53.0極豐富235極豐富7.5偏堿性平南隊17.4缺1.18一般83.6缺25.4極豐富99一般7.6偏堿性長江農(nóng)場有機質(zhì)空間分布圖（圖例單位：g/kg）二、信息系統(tǒng)及其類型

1、信息系統(tǒng)是具有數(shù)據(jù)采集、管理、分析和表達數(shù)據(jù)能力的系統(tǒng)，能為決策過程提供有用信息。

2、包含多種類型。根據(jù)不同需要，滿足相應功能。

第二節(jié)GIS及其類型第一章地理信息系統(tǒng)概論一、地理信息系統(tǒng)

1、GIS與其他IS的主要區(qū)別在于：其存儲和處理的信息是經(jīng)過地理編碼，地理位置及與該位置有關的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。

2、GIS定義：指以空間數(shù)據(jù)庫為基礎，采用地理模型分析方法，提供多種靜態(tài)和動態(tài)的地理信息，為地理研究與決策服務的計算機技術系統(tǒng)。屬性表--------------------實景情況地圖數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)數(shù)字化地理信息系統(tǒng)3、GIS具有的特征

（1）具有采集、管理、分析和輸出多種地理信息的能力；

（2）進行空間數(shù)據(jù)管理，使用地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息；

（3）快速、精確、綜合地對復雜的地理系統(tǒng)進行空間定位和過程動態(tài)分析。二、地理信息系統(tǒng)的類型

按其內(nèi)容可分為三大類：

1、專題地理信息系統(tǒng)（ThematicGIS）：如水稻精確施肥管理信息系統(tǒng)等。

2、區(qū)域信息系統(tǒng)（RegionalGIS）：如中國黃河流域信息系統(tǒng)等。

3、GIS工具或GIS外殼（GISTools）。法國地圖在江蘇組織了宏大的協(xié)作組，使葉齡模式技術得到推廣應用1987年，被列為全國農(nóng)業(yè)十項重大推廣技術之一僅1988～1990年在蘇、黔、贛、鄂、皖、豫、湘、桂、黑、京、滬等累計協(xié)作推廣1.1億畝，覆蓋率60.8%，比常規(guī)栽培畝均產(chǎn)增11.5%，累計增產(chǎn)稻谷540.1億公斤，增效27億元黑龍江江蘇安徽河南湖北湖南江西廣西貴州北京上海三、GIS的構成

主要由四部分構成，即：計算機硬件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng)地理數(shù)據(jù)（或空間數(shù)據(jù)）系統(tǒng)管理操作人員（一）計算機硬件系統(tǒng)系統(tǒng)的應用模式（單機式）操作系統(tǒng)（系統(tǒng)調(diào)用、設備運行、網(wǎng)絡等）系統(tǒng)庫（編程語言、數(shù)學庫等）標準軟件（圖形、數(shù)據(jù)庫等）GIS基本功能軟件GIS應用軟件用戶界面GIS軟件基礎軟件系統(tǒng)軟件GIS（二）計算機軟件系統(tǒng)GIS咨詢管理信息管理數(shù)據(jù)整理（三）系統(tǒng)開發(fā)、管理和使用人員

（四）空間數(shù)據(jù)

是指以地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文經(jīng)濟景觀數(shù)據(jù)等。柵格數(shù)據(jù)柵格結構矢量結構定位拓撲關系屬性空間數(shù)據(jù)

空間數(shù)據(jù)主要包括：

1、某個已知坐標系中的位置：即幾何坐標。

2、實體間的空間關系：（1）度量關系；（2）方位關系；（3）拓撲關系。

3、非幾何屬性

即屬性，是與地理實體相聯(lián)系的地理變量或地理意義。

（1）定性：包括名稱、類型、特性等，如土類、土屬、土種等。

（2）定量：包括數(shù)量和等級，如面積、長度、土地等級、人口數(shù)等。

第三節(jié)GIS的功能概述第一章地理信息系統(tǒng)概論WhatCanaGISDoforYou?PerformGeographicQueriesandAnalysisMaps,Modeling,andAnalysisMakeBetterDecisionsandCreateBetterSolutionsWhatAreSomeIndustriesUsingGISSolutionsElectric/GasUtilitiesBusiness/MarketingTelecommunicationsTransportationLogisticsPetroleum&MiningPipelineWater&WastewaterHealthCareFederalGovernmentNationalAgenciesEnvironmentalMgmt.LocalGovernmentPublicSectorRetailMilitary/IntelligenceCADMappingLandUsePlanningRealEstate&CadastralSiteLocationAgricultureForestryRiskManagement一、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測與編輯功能

主要用于獲取數(shù)據(jù)，保證GIS數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)在內(nèi)容、時間與空間上的完整性、邏輯一致性與正確性等。地圖數(shù)字化數(shù)字化儀屏幕跟蹤數(shù)字化掃描的紙圖,航空照片、衛(wèi)星照片

二、數(shù)據(jù)處理功能

1、數(shù)據(jù)格式化：指不同數(shù)據(jù)結構的數(shù)據(jù)間變換，如柵格與矢量的互轉。

2、數(shù)據(jù)轉換：包括數(shù)據(jù)格式轉換（CAD-TAB）、數(shù)據(jù)比例尺變化等。

3、數(shù)據(jù)概括：如再分類。柵格數(shù)據(jù)的聚合分析

根據(jù)空間分辨力和分類表，進行數(shù)據(jù)類型的合并或轉換以實現(xiàn)空間地域的兼并?？臻g聚合的結果往往將較復雜的類別轉換為較簡單的類別，并且常以較小比例尺的圖形輸出。當從地點、地區(qū)到大區(qū)域的制圖綜合變換時常需要使用這種分析處理方法。

1、2類合并為b，3、4類合并為a

2、3類合并為c，1、4類合并為d

三、數(shù)據(jù)存儲與組織功能

四、空間查詢與分析功能

1、空間查詢：ArcView的Query模塊；2、空間分析：如空間插值。五、圖形與交互顯示功能149314941496149214931494149614921493149414961492試驗區(qū)Cr濃度空間分布圖

第四節(jié)GIS的研究內(nèi)容第一章地理信息系統(tǒng)概論

一、研究內(nèi)容

《地理信息系統(tǒng)》第三講第一章地理信息系統(tǒng)概論

第二章從現(xiàn)實世界到比特世界思考題1、GIS按內(nèi)容可分為

、

、

。2、找問題：本講提要第一章地理信息系統(tǒng)概論第四節(jié)GIS的研究內(nèi)容（二）第五節(jié)GIS的發(fā)展簡史第六節(jié)GIS的發(fā)展展望第二章從現(xiàn)實世界到比特世界第一節(jié)對現(xiàn)實世界的地理認知第二節(jié)現(xiàn)實世界的抽象第三節(jié)比特世界

第四節(jié)GIS的研究內(nèi)容第一章地理信息系統(tǒng)概論

一、研究內(nèi)容

表FrancisChilds高產(chǎn)競賽土壤養(yǎng)分狀況

測試項目高產(chǎn)競賽田農(nóng)場一般生產(chǎn)田備注：ASI養(yǎng)分分級標準測定值注釋測定值注釋缺乏適中高量極高有機質(zhì)(g/kg)60很高47很高pH7.5中性6.3微酸性磷（mg/kg）219.0極高216.0極高<1212～2424～60>60鉀（mg/kg）2043.0極高733.0極高<8080～120120～160>160鈣（mg/kg）1581.0高量1789.0高量<400400～12001200～4800>4800鎂（mg/kg）294.0適中343.0高量<120120～300300～1460>1460鋅（mg/kg）5.2高量3.0適中<22～33～6>6硫（mg/kg）78.0極高24.0適中<1212～2424～40>40鐵（mg/kg）130.0高量147.0高量<1010～3030～300>300錳（mg/kg）27.0高量23.0高量<55～1515～150>150硼（mg/kg）0.9高量0.6適中<0.20.2～0.60.6～8>8資料來源：BruulsemaTW等（2000）。肥田生物蚯蚓的空間分布研究遙感地理學計算機科學定位系統(tǒng)管理地圖學

GIS二、GIS相關學科

1、地理學經(jīng)濟地理學歷史地理學人文地理學社會地理學自然地理學軍事地形學抗美援朝戰(zhàn)爭上甘嶺戰(zhàn)役要圖2、地圖學地圖是記錄地理信息的一種圖形語言形式。從歷史發(fā)展角度看，GIS脫胎于地圖，是活地圖。

地圖強調(diào)的是數(shù)據(jù)分析、符號化與顯示，而GIS更注重于空間分析?！?/p>

GIS脫胎于地圖，是地理信息的“靈活”、“多變”載體，具有存儲、編輯、處理、分析與顯示地理數(shù)據(jù)的功能?？淘谑^上的地圖

古代用樹枝做的地圖

公元前1500年樹枝和貝殼制作的航海圖新石器時代的壁畫地圖

古代上海地圖

七世紀中葉的亞洲（唐朝）

歷史沉浮，疆域更改解放前的河北省地圖

VB環(huán)境下用MO控件生成

3、計算機科學

GIS與CAD和CAM的區(qū)別在于：

（1）CAD不能建立地理坐標系和完成地理坐標變換；（2）GIS數(shù)據(jù)量比CAD、CAM大得多，結構更為復雜，數(shù)據(jù)間聯(lián)系緊密；（3）CAD和CAM不具備GIS具有的空間查詢和空間分析等功能。4、遙感（RemoteSensing）

5、管理科學如南水北調(diào)工程管理信息系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)電商物流管理信息系統(tǒng)、一帶（絲綢之路經(jīng)濟帶）一路（21世紀海上絲綢之路）管理信息系統(tǒng)等。

第五節(jié)GIS的發(fā)展簡史第一章地理信息系統(tǒng)概論萌生起步大發(fā)展普及亨里克斯·馬提勒斯世界地圖(15世紀)。此圖是當時平面上描繪世界的最精確方式。15世紀90年代初期，哥倫布就是用這張地圖或類似地圖說服費迪南和伊莎貝拉支持他的航海計劃。該圖還是首張記錄了1488年葡萄牙航海探險家迪亞士發(fā)現(xiàn)的南非好望角地圖。英國霍亂病流行地區(qū)霍亂病死者居住位置分布圖

1854年8-9月倫敦霍亂病流行時，始終找不到發(fā)病原因。后醫(yī)生瓊·斯諾在繪有霍亂流行地區(qū)所有道路、房屋、飲用水機井等的1:6500城區(qū)地圖上，標出了每個霍亂病死者住家位置，得到死者居住位置分布圖。他發(fā)現(xiàn)死者住家都集中于飲用“布洛多斯托”井水的地區(qū)及周圍。據(jù)此，當局于9月8日摘下了此井水泵，再往后就未出現(xiàn)新霍亂病人。倫敦市貧困人口分布地圖（1889年）。商人CharlesBooth對1885年有人宣稱“1/4倫敦人都生活在極端貧困中”觀點表示懷疑，于是雇人進行調(diào)查。結果顯示為30%。調(diào)查結果被以7種顏色表現(xiàn)形式繪制成了地圖，從黑線的“最底層”到金線的富裕階層。受此影響，當局建成第一批簡易住宅建成。倫敦地鐵交通圖（1933）1931年倫敦地鐵交通圖首次遞交時曾被否決。HarryBeck地鐵交通圖解決了“如何清晰美觀地展現(xiàn)倫敦稠密而又復雜交錯的地鐵線路”問題。其忽略各個地鐵站點之間的真實距離，而是以相似間隔來標注各地鐵站，然后再突出倫敦中心，這就增強了該地圖的清晰性。20世紀60年代：開拓發(fā)展階段20世紀70年代：鞏固提高階段20世紀80年代：突破創(chuàng)新階段20世紀90年代：普及推廣階段21世紀：國際化、網(wǎng)絡化、交互化階段廣州亞運地圖圖長治地形圖

Fig.TopographicmapofChangzhi圖長治行政區(qū)劃圖Fig.RegionalismmapofChangzhi

圖晉谷21蛋白質(zhì)區(qū)劃Fig.jingu21proteincontentdistributionMap

圖晉谷21脂肪區(qū)劃Fig.Jingu21fatcontentofdistributionmap

圖晉谷21直鏈淀粉區(qū)劃Fig.Jingu21AmylosecontentdistributionMap

圖晉谷21綜合品質(zhì)生態(tài)區(qū)劃圖Fig.Jinggu21qualityecologicaldistributionMap

第六節(jié)GIS的發(fā)展展望第一章地理信息系統(tǒng)概論InventoryDecisionSupportCitizensTheWorldGeographicKnowledge

一、GIS理論研究中亟待解決的問題（一）GIS理論發(fā)展需求

1、圖形與屬性集成交互；

2、柵格與矢量數(shù)據(jù)一體化快速融合；

3、GIS與RS的集成；

4、GIS與GPS、BD導航平臺的集成；

5、GIS與ES的集成；

6、超媒體系統(tǒng)與GIS的集成；

7、3D-GIS與TGIS等。

（二）GIS理論研究中亟待解決的問題

1、GIS設計與實現(xiàn)的方法學問題；

2、GIS的功能問題：發(fā)展更強大的空間分析、預測預報與決策支持功能；

3、地理統(tǒng)計學學科的發(fā)展問題；

4、空間信息可視化技術和VR技術；

5、地理信息普及化問題。

GISDAY（1999年開始）：每年11月第三周的周三

二、地理信息系統(tǒng)的發(fā)展動態(tài)（一）GIS軟件中發(fā)展的熱點

1、GIS中面向?qū)ο螅∣O）技術研究；

2、時空系統(tǒng)（時間屬性）；

3、地理信息建模系統(tǒng)（GIMS-GeographicInformationModelingSystem）；

4、嵌入式GIS、3DGIS等的研究；

5、3S系統(tǒng)融合研究等。

（二）實用GIS發(fā)展趨勢與展望

1、GIS網(wǎng)絡化（隨IT產(chǎn)業(yè)興而興）

2、GIS標準化（得標準者行天下）

3、數(shù)據(jù)商業(yè)化（有限度共享）

4、系統(tǒng)專門化（組件化、圖標化）

5、GIS企業(yè)化（企業(yè)是創(chuàng)新應用主體）

6、GIS全球化（國際化、大數(shù)據(jù)、云計算）

7、GIS大眾化（普及教育與在線服務）

江西省萬安縣臍橙種植區(qū)劃

141143影象GIS問題GoogleEarth等新生代GIS的問題一項重大的社會GIS工程——家譜GIS

思考題

1、地理數(shù)據(jù)、地理信息的定義及類型。

2、GIS的定義、特征及其組成。

3、GIS的基本功能。

4、GIS農(nóng)業(yè)應用的領域。第二章從現(xiàn)實世界到比特世界

第三章空間數(shù)據(jù)模型《地理信息系統(tǒng)》第四講思考題1、CAD數(shù)據(jù)量要比矢量結構數(shù)據(jù)量：（）A．大B.小C.相當D.無法比較2、TGIS是指

；VirtualGeographicalEnvironment是指

。3、世界上第一個地理信息系統(tǒng)形成于：（）A．美國B．英國C．加拿大D．中國本講提要第二章從現(xiàn)實世界到比特世界第一節(jié)對現(xiàn)實世界的地理認知第二節(jié)現(xiàn)實世界的抽象第三節(jié)比特世界第三章空間數(shù)據(jù)模型第一節(jié)空間數(shù)據(jù)模型的基本問題第二節(jié)場模型第二章從現(xiàn)實世界到比特世界

前言：關于比特世界

1、原子世界：Address；比特世界：E-mail

2、無處不在的比特

在數(shù)字化世界中，鑒于1s和0s尚未被取名，1946年普林斯頓大學統(tǒng)計學家約翰·圖基把二進制（Binary）和數(shù)據(jù)（Digit）兩個單詞合二而一，變成一個專門術語，即比特（Bit）。現(xiàn)實世界（原子世界，物理空間）概念世界（精神世界，精神空間）數(shù)字世界（比特世界，賽博空間）對現(xiàn)實世界的再認知地理認知模型研究地理概念計算方法研究地理信息與社會研究李德仁：基于認知層次的發(fā)現(xiàn)狀態(tài)空間

第一節(jié)對現(xiàn)實世界的地理認知第二章從現(xiàn)實世界到比特世界

對于同一客觀世界，不同領域人群往往在所關心的問題、研究對象等方面存在差異，這就會產(chǎn)生不同環(huán)境映象。屬性——概念——特征

一、認知的含義

1、認知理論：“刺激——反應”關系模式。舉例：一只叛逆的猴子。

2、地圖制圖可視化之實質(zhì)：探討地圖信息傳輸過程中人對空間客體的認知。

圖空間認知的框架新猴子拿香蕉如拿，則自己定被淋濕一定得阻止：打客觀世界

GIS就是信息加工系統(tǒng)，即輸入信息，進行編碼，存儲記憶，做出決策，輸出結果（I/0）。

認知的目的在于求解問題，即找到問題的解決方案。油泄露對周圍影響

二、環(huán)境映象與模型

環(huán)境映象可看作是被學習到的穩(wěn)定的思維概念，它總結與反映了個人對環(huán)境的興趣、認識、評價和選擇能力。

圖人與環(huán)境的相互作用關系圖

地學中所采用的表現(xiàn)模型包括地圖、遙感圖像、統(tǒng)計圖表、剖面圖等。地圖是地學中使用最普遍、最重要的模型。

國際地圖制圖協(xié)會（ICA）提出“地圖是地理現(xiàn)實世界的表現(xiàn)或抽象，以視覺、數(shù)字或觸覺的方式表現(xiàn)地理信息的工具”。地圖必須經(jīng)過科學概括北京市村鎮(zhèn)人口密度圖（局部）

三、地圖認知模型

1、地圖認知模型分為地圖編制與設計者的認知模型和地圖使用者的認知模型。

圖地圖編制者的認知模型

圖地圖使用者的認知模型

2、制圖者的認知模型：目的是指導制圖者選取最主要的制圖內(nèi)容與最適合的表現(xiàn)形式。

3、地圖使用者的認知是在已有地圖基礎上，結合讀圖者空間知識與背景，完成對地圖對象的認知，從而間接達到認知客觀世界目的。小孩兩歲時即有地圖認知能力。

圖制圖活動過程現(xiàn)實世界概念世界地理空間世界匈牙利泄漏的有毒泥漿

四、地圖是客觀世界形象—符號—概括模型

1、地圖是客觀世界的形象模型：具有形象性，能對實際對象做出完整、清晰和直觀的圖形描述。2、地圖是客觀世界的符號模型3、地圖是客觀世界的概括模型

對地物進行取舍、圖形化簡、數(shù)量和質(zhì)量概括、地物協(xié)調(diào)，及夸大表示等處理。重要地區(qū)擴大圖

第二節(jié)現(xiàn)實世界的抽象第二章從現(xiàn)實世界到比特世界

圖OpenGIS九層模型軟件中實現(xiàn)WellKnownText

一、現(xiàn)實世界——事物的集合

二、概念世界

三、地理空間世界（GeospatialWorld）RealityHomesSchoolDistrictsStreetsZipCodesCitiesCounties

圖地理空間世界

四、維度世界（DimensionalityWorld）

可進行卷尺測量和設置指南針，如周長、面積、弧段長度、點間距離、高程、方位、角度等。

五、項目世界（ProjectWorld）制圖員視角地籍管理人員視角路政管理人員視角

第三節(jié)比特世界第二章從現(xiàn)實世界到比特世界

一、比特世界

地圖是對現(xiàn)實世界的簡化描述，并存儲有豐富的現(xiàn)實世界信息。

二、模型的作用

GIS中，模型，尤其是數(shù)學模型具有十分重要的作用。由于模型是對客觀世界中解決各種實際問題所依據(jù)的規(guī)律或過程的抽象或模擬，因此能有效地幫助人們從各種因素間找出其因果關系或聯(lián)系，有利于問題解決。

三、GIS空間數(shù)據(jù)建模

如空氣污染物分布：定位取樣——提取統(tǒng)計特征——決策模型確立——GIS軟件分析。ArcViewGUI窗口標題欄:

Usetoselectawindowandmovewindowsaroundthescreen菜單欄:

ContainsArcViewpull-downmenusgroupedbyfunctiontype.工具欄:

Clickatoolanditbecomesactive(pushedin).Applythetoolinsideadocumenttoexecutethefunction.按鈕欄:

ContainsArcViewcommandbuttons.Clickabuttononcetoexecuteafunction.工具提示:

HoldthemousepointeroveraButtonorTooltogetitsname.AlsolookintheStatusBar應用程序窗口菜單欄按鈕欄工具欄狀態(tài)欄工程窗口視圖數(shù)據(jù)表圖表圖版腳本程序

工程文檔ArcView用戶界面構成

四、GIS空間數(shù)據(jù)模型的概念與分類

1、GIS空間概念數(shù)據(jù)模型：基于平面圖的矢量數(shù)據(jù)模型和基于連續(xù)鋪蓋的柵格數(shù)據(jù)模型。

2、空間邏輯數(shù)據(jù)模型：空間實體（可被識別、重要——與問題相關、可被描述——有特征）及相互關系。

3、物理數(shù)據(jù)模型：空間數(shù)據(jù)的物理組織、存取方法等。思考題1、制圖者和地圖使用者各自認知的目的。2、地圖是客觀世界的何種模型。3、OpenGIS九層模型的主要內(nèi)容。4、GIS中模型的作用。第三章空間數(shù)據(jù)模型

第一節(jié)

空間數(shù)據(jù)模型的基本問題第三章空間數(shù)據(jù)模型

一、地理空間的概念

地理數(shù)據(jù)即空間數(shù)據(jù)（SpatialData）。

空間數(shù)據(jù)庫：SDB，SpatialDataBase。

地理空間是指物質(zhì)、能量、信息的存在形式在形態(tài)、結構過程、功能關系上的分布方式和格局及其在時間上的延續(xù)。

1、絕對空間由一系列不同位置的空間坐標值（如經(jīng)度、緯度）組成；

2、相對空間由不同實體間的空間關系構成（如相接、相鄰、包含、交叉、穿過等拓撲關系）。

3、空間數(shù)據(jù)就是以不同方式和來源獲得的數(shù)據(jù)，如地圖、各種專題地圖等。第三章空間數(shù)據(jù)模型《地理信息系統(tǒng)》第五講思考題1、有關地圖的論述錯誤的是：（）A．地圖是一種符號圖形B．地圖是地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源C．地圖是GIS查詢與分析結果的主要表示手段D．地圖是地球表面縮小描繪的圖形2、地圖是客觀世界的：（）A．形象模型、統(tǒng)計模型、符號模型B．形象模型、符號模型、概括模型C．統(tǒng)計模型、色彩模型、概括模型D．統(tǒng)計模型、符號模型、概括模型本講提要第三章空間數(shù)據(jù)模型第一節(jié)空間數(shù)據(jù)模型的基本問題（二）第二節(jié)場模型第三節(jié)要素模型第四節(jié)基于要素的空間關系分析第五節(jié)網(wǎng)絡結構模型

一、地理空間的概念

地理空間是指物質(zhì)、能量、信息的存在形式在形態(tài)、結構過程、功能關系上的分布方式和格局及其在時間上的延續(xù)。

包括絕對空間（經(jīng)緯度）、相對空間（拓撲關系），用地圖、專題地圖等表示。第三章空間數(shù)據(jù)模型第一節(jié)基本問題專題地圖（ThematicMap）

著重表示自然或社會現(xiàn)象中的某一種或幾種要素，即集中表現(xiàn)某種主題內(nèi)容的地圖。直觀表示數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)更具說服力。SuperMap支持的TM類型包括：單值，分段，等級符號，曲線圖，面積圖，梯度圖，柱狀圖，餅圖，玫瑰圖，點密度及三維餅圖/玫瑰圖/面積圖等。WhatMapDataDoINeed?

Ifyouareunfamiliarwithmapdata,thinkfirstabouthowyouwanttousemapdata.Manyprojectneedsaremetwiththefollowingcommonmapdatatypes.Thenexploretheselinkstolearnmoreaboutmapdata!

BaseMaps--Includestreetsandhighways;boundariesforcensus,postal,and

politicalareas;riversand

lakes;parksandlandmarks;

placenames;andUSGS（地理調(diào)查局）

rastermaps.

BusinessMapsandData--Includedatarelatedtocensus/demography,consumerproducts,financialservices,healthcare,realestate,telecommunications,emergencypreparedness,crime,advertising,businessestablishments,andtransportation.

EnvironmentalMapsandData--Includedatarelatedtotheenvironment,weather,environmentalrisk,satelliteimagery,topography（地形學）,andnaturalresources.

GeneralReferenceMaps--Worldandcountrymapsanddatathatcanbeafoundationforyourdatabase.

二、空間數(shù)據(jù)模型的類型

1、對象（要素）模型

強調(diào)不可連續(xù)的離散對象，如農(nóng)資供應點、湖泊分布。其他？2、網(wǎng)絡（Network）模型：表示特殊對象間的交互，如水汽熱油電車信號等。如西氣東輸、南水北調(diào)等。

3、場（Field）模型表示在2D或3D空間中連續(xù)變化的數(shù)據(jù)，如污染物或土壤養(yǎng)分分布，森林類型等。

第二節(jié)場（Field）模型第三章空間數(shù)據(jù)模型

場適于模擬具有一定空間內(nèi)連續(xù)分布特點的現(xiàn)象。

如空氣中污染物集中程度、氣溫、地表溫度、日照時數(shù)、土壤濕度、土壤養(yǎng)分、土壤重金屬含量及空氣與水的流動速度和方向。關于空氣污染物空氣污染物有：煙塵、總懸浮顆粒物、可吸入懸浮顆粒物（浮塵）、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧、揮發(fā)性有機化合物等?？諝赓|(zhì)量好壞反映了空氣污染程度，它根據(jù)空氣中污染物濃度高低來判斷。其中包括尾氣、生產(chǎn)排放、垃圾焚燒等人為因素。城市發(fā)展密度、地形地貌等也是影響空氣質(zhì)量的重要因素。

一、場的特征

場常被視為由一系列等值線（ContourLine）組成。

等值線即地面上所有具有相同屬性值的點的有序集合。沈高鎮(zhèn)加密點等值線圖

1、空間結構特征和屬性域

空間常指可進行長度和角度量測的歐幾里德空間（簡稱歐氏空間）。

空間結構可規(guī)則或不規(guī)則。屬性域的一個特征是其支持空值（NullValue）。如平原地區(qū)一般忽略高程。

2、連續(xù)、可微、離散特征

隨著空間位置的微小變化，其屬性值也將發(fā)生微小變化，不會出現(xiàn)懸崖類的突變值。

3、各向同性與各向異性特征

一個場中的所有性質(zhì)都與方向無關，則稱為各向同性場，反之則為各向異性場。

圖在各向同性與各向異性場中的旅行時間面起點等時圓高速通道

4、空間自相關特征

其描述了某一位置與相鄰位置上的屬性值間的關系。

（1）空間場中類似數(shù)值有聚集傾向，則該空間場就表現(xiàn)出很強的正空間自相關。

（2）類似數(shù)值在空間上有相互排斥傾向，則表現(xiàn)為負空間自相關。

圖強空間正負自相關模式正空間自相關負空間自相關

二、柵格數(shù)據(jù)（RasterData）模型

RD模型是基于連續(xù)鋪蓋，將連續(xù)空間離散化，用二維鋪蓋或劃分覆蓋整個連續(xù)空間。

鋪蓋可分為規(guī)則和不規(guī)則，如經(jīng)濟分區(qū)、農(nóng)田形狀。

其特征參數(shù)有尺寸、形狀、方位和間距。

圖三角形、方格和六角形劃分

圖柵格數(shù)據(jù)模型濕地森林草原湖泊*.tif文件柵格圖VS矢量圖？

第三節(jié)要素模型第三章空間數(shù)據(jù)模型

一、歐氏（Euclidean）空間及其三類地物要素

根據(jù)常用公式就可測量點之間的距離及方向的帶有坐標的空間模型叫做歐氏空間，包括歐氏平面、歐氏立體。

最常用參照系統(tǒng)是笛卡爾坐標系（CartesianCoordinates，廣延概念——空間有大小之分）。

形成三類地物要素對象，即點對象、線對象和多邊形對象。1、點（Point）對象

點是有特定位置，維數(shù)為零的物體，包括：

（1）點實體（PointEntity）：代表實體（可被識別、重要、可被描述）；

（2）注記點：用于定位注記；

（3）內(nèi)點（LabelPoint）：用于記錄多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)；

（4）結點（Node）:表示線的終點和起點；

（5）角點（Vertex）：線段和弧段的內(nèi)部點。2、線對象

維度為1。由一系列坐標表示，有如下特征：

（1）實體長度：從起點到終點的總長；

（2）彎曲度：用于表示河道、山路等；

（3）方向性：水流方向一般是從上游到下游，泥石流、山洪大多是從上到下，公路則有單向與雙向之分。

線狀實體包括線段、邊界、鏈、網(wǎng)絡等。

圖多邊線

3、多邊形對象

維度為2。面狀實體也稱多邊形。其空間特性為：

（1）面積范圍；

（2）周長；

（3）獨立性或與其它地物相鄰；

（4）內(nèi)島或鋸齒狀外形（渚、半島？）；

（5）重疊性與非重疊性。城市諸城區(qū)一般相鄰但不會出現(xiàn)重疊；企業(yè)產(chǎn)品市場分布則可能重疊。

圖多邊形Studyarea:southeasternChina

二、要素模型的基本概念

常用嵌入式空間類型有：

歐氏空間，允許在對象間采用距離和方位量度，對象可用坐標組集合表示；

量度空間，允許在對象間采用距離量度（但不一定有方向）；

拓撲空間，允許在對象間進行拓撲關系描述（不一定有距離和方向）。1、歐氏平面上的空間對象類型

2、離散歐氏平面上的空間對象

圖離散一維對象的繼承等級

圖要素模型和場模型的比較

三、矢量數(shù)據(jù)(VectorData)模型

矢量方法強調(diào)離散現(xiàn)象存在，由邊界線（點、線、面）來確定邊界，因此可看成是基于要素的。

柵格技術將重點放置在了空間格網(wǎng)像元位置的內(nèi)容上，因此常被描述為基于位置的。

圖矢量數(shù)據(jù)模型Layer矢量GIS

第四節(jié)

基于要素的空間關系分析第三章空間數(shù)據(jù)模型

拓撲學的由來

幾何拓撲學是19世紀形成的一門數(shù)學分支，它屬于幾何學范疇。早在18世紀就出現(xiàn)了拓撲學內(nèi)容。

數(shù)學上，關于哥尼斯堡七橋問題、多面體的歐拉定理、四色問題等都是拓撲學發(fā)展史的重要問題。

哥尼斯堡（今加里寧格勒）是東普魯士首都，普萊格爾河橫貫其中。十八世紀在這條河上建有七座橋，將河中間的兩個島和河岸聯(lián)結起來。

一天有人提出：能不能每座橋都只走一遍，最后又回到原來位置。很多人嘗試各種各樣的走法，但誰也沒有做到。島島哥尼斯堡七橋問題簡化圖

1736年，有人找到了當時的大數(shù)學家歐拉，歐拉經(jīng)過思考，很快就用一種獨特方法給出了解答。歐拉把這個問題首先簡化，他把兩座小島和河的兩岸分別看作四個點，而把七座橋看作這四個點之間的連線。

歐拉得出結論——不可能每座橋都走一遍，最后回到原來位置。且給出了所有能一筆畫出來的圖形所應具有的條件。這是拓撲學的“先聲”。

在拓撲學里沒有不能彎曲的元素，每個圖形大小、形狀都可改變。

歐拉在解決哥尼斯堡七橋問題時，他畫的圖形就不考慮它的大小、形狀，僅考慮點（島）和線（岸）的個數(shù)。這就是拓撲學思考問題的出發(fā)點。

一、空間關系的基本概念

1、點——點關系

（1）相合；（2）分離；（3）一點為其它諸點幾何中心；（4）一點為其它諸點地理重心。2、點——線關系

（1）點在線上：中點、拐點；

（2）線的端點：起點和終點；

（3）線的交點；

（4）點與線分離：可計算點到線的距離。3、點——面關系

（1）點在區(qū)域內(nèi)；

（2）點為區(qū)域的幾何中心；

（3）點為區(qū)域的地理重心；

（4）點在區(qū)域的邊界上；

（5）點在區(qū)域外部。酸雨（acidrain）是指PH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水。

4、線——線關系

（1）重合；

（2）相接：首尾環(huán)接或順序相接；

（3）相交：公路、鐵路接口處；

（4）穿過：立交橋；

（5）相切；

（6）并行。5、線——面關系

（1）區(qū)域包含線：可計算區(qū)域內(nèi)線密度（江蘇高速公路密度居全國第一）；

（2）線穿過區(qū)域（京滬高速）；

（3）線環(huán)繞區(qū)域；

（4）線與區(qū)域分離等。密西西比河阿拉斯加州育空三角洲

6、面——面關系

（1）包含：如島、地級市-縣級市；

（2）相合；

（3）相交：可劃分子區(qū)與計算邏輯；

（4）相鄰:計算相鄰邊界性質(zhì)和長度；

（5）分離：計算距離、引力等。澳大利亞大堤礁

二、拓撲空間關系分析

1、拓撲屬性

拓撲（Topology）一詞來自于希臘文，意為“形狀的研究（StudyofForm）”。拓撲學是幾何學的一個分支，它研究在拓撲變換下能保持不變的幾何屬性——拓撲屬性。表歐氏平面上實體對象之拓撲和非拓撲屬性拓撲屬性一個點在一個弧段的端點一個弧段是一個簡單弧段（弧段自身不相交）一個點在一個區(qū)域的邊界上（內(nèi)部或外部）一個點在一個環(huán)的內(nèi)部一個面是一個簡單面（面上沒有“島”）一個面的連續(xù)性（給定面上任意兩點，從一點可以完全在面的內(nèi)部沿任意路徑走向另一點）非拓撲屬性兩點之間的距離（度量性質(zhì)）一個點指向另一個點的方向（方向性質(zhì)）弧段的長度一個區(qū)域的周長一個區(qū)域的面積

圖拓撲空間中的點和鄰域ABC2、點集拓撲學

拓撲學已成為GIS空間關系的理論基礎，為點、線、面間包含、覆蓋、相離和相接等空間關系的描述提供理論依據(jù)。實體A實體BB（B）B（A）I（B）I（A）E（A）E（B）

3、拓撲空間關系描述—9交模型B(A)∩B(B)B(A)∩I(B)B(A)∩E(B)I(A)∩B(B)I(A)∩I(B)I(A)∩E(B)E(A)∩B(B)E(A)∩I(B)E(A)∩E(B)

圖9-交模型所述拓撲關系圖示

QjPiRestricted_East(Pi，Qj)=X(Pi)＞X(Qj)AndY(Pi)=Y(Qj)XY0參考目標原目標

三、方向空間關系分析

這些關系定義為：

Restricted_East(Pi，Qj)=X(Pi)＞X(Qj)AndY(Pi)=Y(Qj)

Restricted_South(Pi，Qj)=X(Pi)=X(Qj)AndY(Pi)＜Y(Qj)

Restricted_West(Pi，Qj)=X(Pi)＜X(Qj)AndY(Pi)=Y(Qj)

Restricted_North(Pi，Qj)=X(Pi)=X(Qj)AndY(Pi)＞Y(Qj)

North_West(Pi，Qj)=X(Pi)＜X(Qj)AndY(Pi)＞Y(Qj)

North_East(Pi，Qj)=X(Pi)＞X(Qj)AndY(Pi)＞Y(Qj)

South_West(Pi，Qj)=X(Pi)＜X(Qj)AndY(Pi)＜Y(Qj)

South_East(Pi，Qj)=X(Pi)＞X(Qj)AndY(Pi)＜Y(Qj)

通過對上述8種關系進行擴充，可得出另外4種方向關系，即：

East(Pi，Qj)=North_East(Pi，Qj)OrRestricted_East(Pi，Qj)OrSouth_East(Pi，Qj)

South(Pi，Qj)=South_West(Pi，Qj)OrRestricted_South(Pi，Qj)OrSouth_East(Pi，Qj)

West(Pi，Qj)=North_West(Pi，Qj)OrRestricted_West(Pi，Qj)OrSouth_West(Pi，Qj)

North(Pi，Qj)=North_West(Pi，Qj)OrRestricted_North(Pi，Qj)OrNorth_East(Pi，Qj)第三章空間數(shù)據(jù)模型

第四章空間參照系統(tǒng)和地圖投影《地理信息系統(tǒng)》第六講本講提要第三章空間數(shù)據(jù)模型

第四節(jié)基于要素的空間關系分析（二）第五節(jié)網(wǎng)絡結構模型第六節(jié)時空模型第七節(jié)三維模型第四章空間參照系統(tǒng)和地圖投影

第一節(jié)地球橢球體基本要素第二節(jié)坐標系第三節(jié)地圖投影的基本問題思考題1、將地理要素嵌入到歐氏空間中，形成了三類地物要素對象，即

、

、

。2、研究土壤養(yǎng)分空間分布應采用的數(shù)據(jù)模型為:（）A.要素模型B.場模型C.網(wǎng)絡模型D.離散對象模型

第四節(jié)

基于要素的空間關系分析第三章空間數(shù)據(jù)模型

四、度量空間關系分析

包含點/點、點/線、點/面、線/線、線/面、面/面之間的距離。

可求算點/點間最短路徑、最優(yōu)路徑、服務范圍等；也可進行距離量算、鄰近/鄰接分析、聚類分析、緩沖區(qū)分析、泰森多邊形分析等。。緩沖區(qū)分析

泰森多邊形及其特性

荷蘭氣候?qū)W家A·H·Thiessen提出了一種根據(jù)離散分布的氣象站降雨量來計算平均降雨量方法，即將所有相鄰氣象站連成三角形，作這些三角形各邊垂直平分線，于是每個氣象站周圍若干垂直平分線便圍成一個多邊形。

用這個多邊形內(nèi)所包含的一個惟一氣象站降雨強度來表示這個多邊形區(qū)域內(nèi)降雨強度，稱這個多邊形為泰森多邊形。泰森多邊形也稱Voronoi圖，或Dirichlet圖。

泰森多邊形特性是：

1、每個泰森多邊形內(nèi)僅含有一個離散點數(shù)據(jù)；

2、泰森多邊形內(nèi)的點到相應離散點的距離最近；

3、位于泰森多邊形邊上的點到其兩邊的離散點的距離相等。

（一）空間指標量算

1、幾何指標：位置、長度、面積、體積、形狀、方位等指標；

2、自然地理參數(shù)：坡度、坡向、山體陰影、地形起伏度等；

3、人文地理指標：如集中指標、地理關聯(lián)系數(shù)、輻射范圍、人口密度等。

（二）地理空間的距離度量

第五節(jié)網(wǎng)絡結構模型第三章空間數(shù)據(jù)模型

地物被抽象為鏈、節(jié)點等，并要關注其間連通關系。

如通過管線與隧道分析水氣油及電力等流動，高速公路、高鐵，互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字電視網(wǎng)等。通過狹小的通道轉換屬性和空間數(shù)據(jù)提供豐富的數(shù)據(jù)模型（粗管道）、大量I/0格式和其間的雙向轉換

網(wǎng)絡模型可表示多對多關系，其數(shù)據(jù)存儲效率高于層次模型，但其結構復雜。

第六節(jié)時空模型第三章空間數(shù)據(jù)模型

一、時空數(shù)據(jù)模型概述

能同時處理時間、空間、屬性維度的GIS叫TGIS（TemporalGIS，時間GIS）。

GIS中，具有時間維度的數(shù)據(jù)可分為兩類：

一是結構化數(shù)據(jù)：一個測站歷史數(shù)據(jù)積累；

二是非結構化數(shù)據(jù)：土地利用狀況變化、城市格局演變等。剛果：維倫加(Virunga)大猩猩國家公園(1978年2月6日)

剛果：維倫加(Virunga)大猩猩國家公園(2005年2月21日)

二、時空數(shù)據(jù)模型設計思想

疆域變遷、地籍變更、海岸線變化、道路改線、環(huán)境變化等應用領域，需保存并管理歷史變化數(shù)據(jù)，以便將來重建歷史狀態(tài)、跟蹤變化、預測未來。1750年乾隆京城全圖1842年北京地圖1945年民國地圖：四川省

第七節(jié)三維模型第三章空間數(shù)據(jù)模型城市三維景觀虛擬現(xiàn)實飛行虛擬現(xiàn)實洪水淹沒虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實（VR）分類：

1、全侵式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)：指客戶能帶上頭盔、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣服、操縱桿等外部設備，在全范圍360度視野內(nèi)感受虛擬環(huán)境。并能利用外設與VRE進行交互。

2、半全侵式：指客戶能在不低于60度視角內(nèi)感受VRE?？墒谴笃聊槐O(jiān)視器+投影儀或一個多投影系統(tǒng)。

3、非侵式：指客戶利用計算機產(chǎn)生虛擬環(huán)境，用鼠標、鍵盤等與VRE進行交互。

VR在地學中應用：虛擬地球，虛擬社區(qū)、虛擬數(shù)字高程模型、虛擬醫(yī)學、輔助設計等。

三維技術的應用越來越廣泛：3D數(shù)字特效技術電影制作、模擬飛行訓練、三維虛擬聊天室、數(shù)字地面模型、數(shù)字地球等。1、OpenGL2、VRML3、Java3D4、3DMAX5、Maya思考題1、空間數(shù)據(jù)模型的類型。2、場模型、泰森多邊形的特征。3、歐氏空間概念及其三類基本地物要素。4、簡述點-面、線-面、面-面空間關系。5、空間關系的三種基本類型。6、TGIS、VRE、VGE的內(nèi)涵。第四章空間參照系統(tǒng)和地圖投影天體系統(tǒng)總星系（約有109個星系）河外星系銀河系太陽系其他行星及衛(wèi)星系統(tǒng)地月系其他恒星系統(tǒng)50億年前形成156億年前形成前言太陽系八大行星赤道半徑的比較地球：6378千米（月地平均距離384400千米）金星：6050千米木星：71400千米水星：2440千米火星：3395千米土星：60000千米天王星：25900千米海王星：24750千米海王星：赤道半徑24750千米火星太陽與地球的比較太陽數(shù)據(jù)太陽是地球的倍數(shù)半徑約70萬千米109倍體積1.4×1018千米3130萬倍質(zhì)量約1.99×1033克33萬倍表面重力加速度274米/秒228萬倍平均密度1.409克/厘米31/4

太陽離地球約1.5億千米。若步行，按每小時5千米計算，需3425年。太陽耀斑產(chǎn)生高能帶電粒子流，可能影響地球氣候變化，干擾電離層短波無線電通信，使地球磁場產(chǎn)生磁暴現(xiàn)象。世界大陸概況

大陸名稱面積（萬km2）占全球陸地面積的比率（%）占全球總面積比率（%）平均高度（m）亞洲大陸448029.88.7950非洲大陸306020.56.0650北美大陸220014.84.3700南美大陸179012.03.5600南極大陸13909.32.92263歐洲大陸10407.02.1300澳大利亞大陸7805.21.5340合計1490010029.2875寒帶面積占全球面積8.3%；溫帶面積占全球面積51.9%；熱帶面積占全球面積39.8%。

第一節(jié)

地球橢球體基本要素第四章空間參照系統(tǒng)和地圖投影

一、地球橢球體

（一）地球的形狀

地球表面幾何模型是一個較為接近地球形狀的幾何模型，即橢球體，是由一個橢圓繞著其短軸旋轉而成。

地球表面約71%面積為海洋，29%面積是大陸與島嶼。陸地上最高點與海洋中最深處相差近20公里。圖中國地形狀況

當海洋靜止時，它的自由水面必定與該面上各點的重力方向（鉛垂線方向）成正交，這個面叫做水準面。

設想一個靜止平均海水面穿過大陸和島嶼形成一個閉合曲面，這就是大地水準面。

大地水準面所包圍的形體，叫大地球體。大地水準面是一個很接近于繞自轉軸（短軸、本初子午線）旋轉的橢球體。測量和制圖中就用旋轉橢球來代替大地球體，稱地球橢球體，簡稱橢球體。

地球的形狀和大?。撼嗟腊霃剑ㄩL半徑）為6378k