土地信息系统剖析

1、JII农土地信息系统期末复习资料整理人：彼时花开时间：2016.5.20第一章土地信息系统概述土地数据：是各种土地特征和现象，包括空间位置、属性和时域特征及相互关系的符号化表示。土地信息：是表征土地系统要素特征与相互联系以及实体的数量、质量、分布状况和变化规律的总称。土地信息系统：是以土地管理决策服务为驱动，在集成计算机软件技术、数据库技术和GIS技术的计算机软、硬件环境中，对土地相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，能采用专业模型与分析方法适时提供、应用和传播多种多维的、动态的土地信息的计算机技术系统。土地信息的特征：1.空间特征；2.多维特征；3.时变特征。土地信息系统的特征：1

2、 .具有采集、管理、分析和输出多种处理土地空间信息的能力2 .以土地研究和土地决策为目的，以模型方法为手段，由计算机系统支持进行土地数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的土地分析方法，作用于空间数据，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测等能力，能产生高层次的有用的土地信息土地信息系统的构成：硬件、软件、数据、用户土地信息系统的功能：1.数据采集、检验与编辑；2.数据格式化、转换及概化；3.数据的存储和组织；4.查询、统计、计算；5.空间决策分析；6.显示与输出第二章土地信息的空间数学基础土地信息系统使用的几种坐标系：地理坐标系、空间大地直角坐标系、投影坐标系、城市坐标系、高程参考系统、设

3、备坐标系我国的国家基本比例尺包括哪些？1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万、1:100万等11种。我国基本比例尺地图采用的投影坐标系：高斯-克吕格投影为主，1:100万图的是Lambert投影在我国，除1:1000000地形图采用Lambert（正轴等角割圆锥）投影外，其余基本比例尺地图（1:500000、1:250000、1:100000、1:50000、1:25000、1:10000、1:5000）均采用高斯-克吕格（横轴等角切椭圆柱）投影。第三章数据源与采集处理技术线分类法：称层级分类法。是将初始的分类

4、对象按选定的若干个属性或特征依次分成若干个层级目录，并编排成一个有层次的分类体系。编码：是将信息分类的结果用一种易于被计算机和人识别、沟通的符号体系表示出来的过程，是人们统一认识、统一观点、相互交换信息的一种技术手段。图层：是LIS区分空间实体类别的基本储存单位，是在一定空间范围内具有相同属性结构特征的同类地理实体对象的数据集合。土地数据的三个特征：1 .空间特征：表示土地的空间位置、形状和大小及其与相邻地物的拓扑关系。位置和拓扑特征是空间信息系统所独有的。2 .属性（专题）特征：是土地实体所具有的各种性质，如地面的坡度、坡向、某地的年降雨量等。通常以数字、符号、文本和图像等形式来表示。3 .

5、时间特征：依附于属性和空间特征，指土地实体的时间变化或数据采集的时间等。即空间数据总是在某一特定时间或时段内得到或计算的。土地信息系统获取数据的几种主要方法（包括空间和属性数据的获取途径）野外实地测量；摄影测量与遥感；现场专题考察与调查；社会调查与统计；利用已有资料（二手数据）。LIS数据的获取数据类型获取途径空间数据野外测量、GPS遥感、已有资料属性数据地图资料提取、社会经济统计、行业资料调查、网络采要素的两种分类方法：线分类法、面分类法图形数据组织的层次结构：空间图形数据是地面实体相对于某一坐标系所处的空间位置特征的数据，按照“对象、数据”一“图层”一“地图”的层次结构组织数据地图数字化的

6、两种方式：数字化仪跟踪和扫描屏幕数字化第四章土地信息的数据库数据库管理系统：是对数据库进行管理的特定软件，是数据库系统的核心部分。关系模型：把数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表中的元素，这种表就称为关系，关系的集合就构成为关系模型。矢量数据结构：是通过记录地理实体坐标（坐标对、坐标串和封闭的坐标串）的方式精确的表示点、线、面、体等实体空间位置和形状。栅格数据结构：是以规则的像元阵列来表示空间地物或现象的分布的数据结构。二值图像：灰度值只有两种，通常用“1”表示前景元素，用“0”表示背景元素的图像。元数据：描述数据的数据，是关于数据的描述性数据信息，说明数据集内容、质量、状况和其他有关特征

7、的背景信息。数据库的主要特征：能够减少空间数据存储的冗余量提供稳定的空间数据结构满足用户对空间数据及时访问的需求，并高效的提供用户所需的查询结果在数据元素间维持复杂的联系，以反映空间数据的复杂性支持多种多样的决策需要，具有较强的应用适应性应用程序对数据资源的共享，服务于一个或多个应用程序数据独立性，数据的存放尽可能地独立于使用它的应用程序统一管理，使用一个软件实现对数据的维护、更新、增删和检索等一系列操作实体间的三种联系（具体实例，见ppt）1 .一个仓库可以存放多种材料，一种材料可以存放在多个仓库中2 .一种材料只能一个采购员采购，一个采购员可以采购多种材料3 .一个供应商只能供应一种材料，

8、一种材料可由多个供应商供应土地信息的三种数据模型一一层次、网状和关系模型（特点、具体实例）层次模型：用树状结构来表示实体之间联系的模型称为层次模型。它揭示的是实体（记录）之间的一对多（1:n）的联系。特点：1 .容易理解，查找速度快，易于更新和扩充。2 .多码查找较为困难，容易导致数据冗余。实例：企业的组织结构产品结构商品的分类图书的分类文件管理档案管理网状模型：特点：1、较层次模型扩充了实体之间联系的限制，较灵活地表示实体之间的多种关系，对确定数据表示效率较高，数据冗余较小，适于表示关系较为复杂的地理数据和具有网状特性的地理实体。2、数据指针比较复杂，数据更新较为繁琐。实例：表示自然要素、社

9、会经济要素和地理位置之间联系的示例关系模型:一个实体可由若干关系组成，而关系表的集合就构成关系模型。特点：是对实体描述的一致性，用连接字段实现各实体之间联系。此外，关系模型还具有结构简单、数据修改灵活和更新方便、容易维护等特点。实例：表示空间数据文件与关系数据库混合管理系统是如何管理空间数据和属性数据的?用文件系统管理几何图形数据，用商用关系数据库管理系统管理属性数据，它们之间的联系通过目标标识或者内部连接码进行连接。矢量数据的三种拓扑关系：关联、邻接、包含栅格数据的压缩编码方法一一四叉树编码（画四叉树）链式编码、游程长度编码、块码和四叉树编码等。四叉树编码是一个分层的多分辨率的栅格地图表示方

10、法。BCF用四分树表示一个多边形先把地图看成是一个正方形的单元。如果该单元内有不同性质的多边形，则将单元分成四个大小相同的二级单元，然后再判断这四个二级单元中是否还有不同性质的多边形，若其中某个二级单元中有不同性质的多边形，则再划分成四个大小相同的三级单元，这种逐级一分为四的方法，一直分到预定的最高分辨率为止。每个树叉均有4个分叉，所以称为四叉树。判断网格属性是否单一，单一：不分，不单一：递归分割，最后得到一颗四分叉的倒向树矢量数据与栅格数据的优缺点对比矢量模型栅格模型优点优点L结构严密，数据量小1,数据结构简单2.能完整地描述拓扑关系2.空间数据的叠合方便3.图属数据的恢复和更新容易实现3.

11、空间分析容易进行4.图形输出精确美观4.数学模拟方便技术开发费用低铁点缺点L结构复杂，处理技术也复杂1.图形数据量大2.图形叠置与组合很困难2.难以建立网络连接关系3.绘图费用高，尤其是高质量绘图3.地图锚出不美观4.数学模拟和空间分析极其困难元数据的主要作用1、帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据、建立数据文档，并保证即使其主要工作人员离退时,也不会失去对数据情况的了解2、提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换网络及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索空间数据3、帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求作出正确的判断4、提供有关信息，以便用户处理和转换

12、有用的数据第五章土地信息处理与分析技术空间信息查询：是对土地信息系统所描述的空间实体及其空间信息进行访问，从众多的空间实体中挑选出满足用户要求的空间实体及其相应的属性。缓冲区：是指根据数据库中事物的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲多边形。叠加分析：把分散在不同层上的空间属性信息按相同的空间位置加到一起合为新的一层。DEM:一般情况下，当被描述的连续表面是地形面，即高程值在地理空间上的变化，称为数字高程模型。空间信息查询的三种类型：图文互访、空间关系查询、地址匹配查询如何建立点与线的缓冲区?点的缓冲区原理：以点为中心，以一定 距离为半径绘圆；线的缓冲区原理：分别对每个顶点和每条

13、线生成缓冲 区，然后对这些缓冲区多边形进行叠置操作；矢量叠加分析的应用实例：点与面一一气象站的分布情况线与面一一不同区域的路网密度面与面一一不同地形区的土壤类型ArcGIS软件的矢量叠加分析命令Clip、Intersect、Union的功能Clip：数据的裁剪。IIntersect:求取图层交集区域。Union:联合两个图层。上机实验一一市区选房的实验流程！实验五parti为了便于了解城市其他地段的住房条件，可应用以上数据对整个城市区域的住房条件进行评价，分级标准是：满足其中四个条件为第一等级。满足其中三个条件为第二等级。满足其中两个条件为第三等级。满足其中一个条件为第四等级。完全不满足条件的

14、为第五等级。1、属性赋值(1)分别打开商业中心，名牌高中和名胜古迹影响范围的缓冲区图层的属性表，每个表添加一个字段：分别是market,school和famous字段，并全部赋值为1。2)向主干道噪音缓冲区图层的属性列表中添加voice字段，全部赋值为一1。2、区域叠加(1)打开ArcToolbox,选择AnalystTools|Overlay|Union命令，打开图层合并操作对话框。(2)依次添加4个缓冲区图层，并设定输出输入文件的路径和名称。在JoinAttributes文本框中选择ALL3、分级(1)打开生成的Union文件图层的属性列表。在属性列表中选择OptionsIAddField

15、,添加一个短整型字段class。（2）在Editor工具条中，选择Editor|StartEditing。然后在属性列表中的class字段上单击右键，选择CalcultateValues。（3）在打开的字段计算器对话框中，输入运算公式：famous+market+school+voice。（4）应用class字段的属性值进行符号化分级显示。第一等级：数值为3。第二等级：数值为2。第三等级：数值为1。第四等级：数值为0。第五等级：数值为-1。网络模型的组成要素及其属性（链、结点、停靠点、中心、转弯、障碍）结点（Nodes）:网络中任意两条线段的交点，如港口、车站等连通路线或链（Links）:连结

16、两个结点的弧段要素，是网络中资源运移的通道，如街道、河流、水管等转弯（Turns）:资源运移方向从一个链上经结点转向另一个链停靠点（Stops）:网络路线中资源装和卸的结点点位，如邮件投放点、车站中心（Centers）:网络中具有接收或发放资源能力，且位于节点处的设施，如水库、商业中心、电站等障碍（Barriers）:禁止网络中链上流动的节点，即资源不能通过的节点1一连通路线；2一障碍；3一转弯；4一结点;5停靠点；6一中心DEM的主要表示模型（GRID和TIN,见ppt）1）等高线（CONTOUR模型使用等高线表示高程，高程值的集合是已知的，每一条等高线对应一个已知的高程值，这样一系列等高线

17、集合和它们的高程值一起就构成了一种地面高程模型2）规则格网（GRID）模型规则网格将区域空间切分为规则的格网单元，每一个格网单元对应一个数值，数学上可以表示为一个矩阵，在计算机实现中则是一个二维数组，每个格网单元或数组的一个元素对应一个高程值。3）不规则三角网（TIN）模型利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这些离散点（各三角形的顶点）连接成相互连续的三角面，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。几种DEM的应用坡度和坡向计算：坡向图是坡向的类别显示图，斜坡的倾斜方向可取方位角0o3600中的任意方向。在实际应用中，可以综合为四种坡向，即平缓坡、阳坡、半阳坡和阴坡，分别

18、用1、2、3和4表示。剖面分析：已知两点的坐标A（x1,y1）和B（x2,y2）,则可求出两点连线与格网或三角网的交点，并内插交点上的高程，以及各交点之间的距离。然后按选定的垂直比例尺和水平比例尺，按距离和高程绘出剖面图。常常可以以线代面，研究区域的地貌形态、轮廓形状、地势变化、地质构造、斜坡特征、地表切割强度等。如果在地形剖面上叠加其它地理变量，例如坡度、土壤、植被、土地利用现状等，可以提供土地利用规划、工程选线和选址等的决策依据。通视分析：是指以某一点为观察点，研究某一区域通视情况的地形分析。如设置雷达站、电视台的发射站、道路选择、航海导航等，在军事上如布设阵地（炮兵阵地、电子对抗阵地）、设置观察哨所、铺架通信线路等土方af算：使用ArcGIS的3D分析工具可以测量表面面积和体积，同时还可以测量两个表面之间容积的差异一一进行开挖、填埋分析。表面面积是沿表面的曲面进行测量，计算出的面积总要大于二维平面测量的面积。体积是计算TIN表面和某一指定高程所在的水平面之间的立体空间，可以是平面之上，也可以是平面之下的。测量体积，在实际应用中一般用来计算土石方量。第六章土地信息系统的建设土地信息系统软件工程：它应用计算机科学、数学及管理科学等原理，借鉴传统工程的原