黄杏元地理信息系统ban考研考点精讲及复习思路

第—章导论（１）第１地理信息系统产品的输出形式（１）第２地理信息系统的基本构成（２）第３地理信息系统的功能简介（４）第４地理信息系统的发展概况（４）第二章地理信息系统的数据结构（８）第１地理空间及其表达（８）第２地理空间数据及其特征（１０第３空间数据结构的类型（１１第４空间数据结构的建立（１４第三章空间数据处理（１６第１空间数据的变换（１６第２空间数据结构的转换（１９第３多元空间数据的融合（２４第４空间数据的压缩与重分类（２４第５空间数据的内插方法（２４第６空间拓扑关系的编辑（２５第四章地理信息系统空间数据库（２６第１空间数据库概述（２６第３空间数据库逻辑模型设计（２７第４空间数据库的物理设计（２７第５空间数据查询（２７第６空间数据库索（２７第７空间元数据（２８第８空间数据库引擎（２９第９空间时态数据库（３０第五章空间分析的原理与方法（３２第１数字地形模型分析（３２第２空间叠合分析（３９第３空间邻近度分析（４２第４空间网络分析（４３第六章地理信息系统的应用模型（４６第七章地理信息系统的设计与评价（４８第八章地理信息系统产品的输出设计（５１第１地理信息系统产品的输出形式（５１第２地理信息系统图形输出系统设计（５４第３地理信息系统的可视化与虚拟现实（５４

第１ 地理信息系统产品的输出形狭义信息论：将信息定义为“两次不定性之差”，即指人们获得信息前后对事物认识的差别广义信息论：认为信息是指主体（人、生物或机器）与外部客体（环境、其他人、生物或机器）之间相互联系的一种形式，是主体和客体之间的一切有用的消息或知识，是表征事物特征的一种普遍形式。定义：信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、现象等的内容、数量或特征，以便向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体物理设备形式的改变而改变。注：信息是意而且使用数据来表达的，那数据是指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能转换成的数据等形式。注：数据是形既然数据是形式那它自身有意义吗数据是用以载荷信息的物理符号，数据本身并没有意义。如数字“１”。信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开信息系统的各个组成和阶段而独立存在；而数据的格式往往与计算机系统有关，并随载荷它的物理设备的形式而改变。注：既然数据本身没有意义，那数据所包含的意义是什么？信息转化为数据，数据中提取信息，信息表示特征。信息由与物理介质有关的数据表达，数据中所包含的意义就是信息。数据是记录下来的某种以识别的符号，具有多种多样的形式，也可以由一种数据形式转换为其他数据形式，但其中包含的信息的内容不会改变。数据是信息的载体，但并不就是信息。只有理解了数据的含义，对数据做出解释，才能提取数据中所包含的信息。对数据进行处理就是为了得到数据中包含的信息。虽然日常生活中数据和信息概念分得不是很清，但它们有着不同的含义。扩展地理数据是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。注：地理数据首先是数据，是地理要素的地理数据中表达的意义是什么呢？地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理含义。它具有空间特征、属性特征和时间特征空间特征源于空间位置信息属性特征来自于属性信息时间特征即是地理信息的时序特信息系统（ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）是具有、管理、分析和表达数据能力的（计算机）系统。一个基于计算机的信息系统包括计算机硬件、、数据和用户四大要素。信息系统的结构图地理信息系统是由计算机硬件、相关的方法过程所组成，用以支持空间数据、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理（地理空间相关）问题。第２ 地理信息系统的基本构的基本—、系统硬１．数据处理设服务器、小型机、图形工作站、微机等。用于输入、、建库、数据管理、查询、空间分析、决策支持、信息发布、制作专题图；２．数据输入设键盘、数字化仪、扫描仪、解析和数字摄影测量仪、ＧＰＳ接收仪；３．数据输出设备图形图像显示系统、硬拷贝输出设备（、绘图机４．数据设备（补充磁盘ＤＩＳＫ、磁带Ｔａｐｅ、光盘；５．交互设备（补充）鼠标器、球与杆、ＶＲ设备、触摸注：补充的是一些不能明确定义为输入输出的设备二、系统１．操作系操作系统的功能：硬件资源的管理、承担硬件与交互和用户接口等功能不同的ＧＩＳ必须运行在某种操作系统之上：ＧＩＳ运行主要操作系统ＭＳＤＯＳ、Ｗｄｏｗ／９８、ｄｏｗＮＴ／２０００、ＯＳ／２、ＭａｃＳｙｓｔｅｍ、ＵＮＩＸ２．基础支撑包括系统库数据库系统库用于提供基本的成语设计语言和可编程的功能，例如Ｃ＋＋的运行库和编译系统数据库用于支持复杂空间数据的和管理。通常要利用专业商业数据库，如Ｏｒａｃｌｅ、ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ、Ｓｙｂａｓｅ、ＤＢ２等。３．ＧＩＳ功能常分为ＧＩＳ基础平台和ＧＩＳ应用基础平台一般包括以下功能：空间数据的输入、编辑，空间数据的管理，空间数据的处理和分析，空间数据输出，图形用户界面和二次开发功能。常见的应用包括：ＡＲＣＧＩＳ，ＭａｐＧＩＳ（地大），ＳｕｐｅｒＭａｐ（），ＭＡＰＩＮＦＯ，ＧＥＯＳＴＡＲ等。界面图：三、空间数地理信息系统的操作对象是地理数据。地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示。地理数据包括空间特征、属性特征以及时态特征三个部分。用以描述地理数据空间特征的数据就是空间数据。注：属性数据和时态数据也是不常见考点空间数据的定义为：用于描述有关空间实体的位置、形状和相互关系的数据，以坐标和拓扑关系的形式。四、应用地理信息系统的应用包括地理信息系统的开发和最终用户。五、应用模型用于解决实际问题而建立的解决方案（第６章第３ 地理信息系统的功能简的主要功—、基本功能１．与编２．数据与组织管理３．数据处理和变换４．空间查询、分析与统包括：空间检索、空间拓扑叠加分析、缓冲区分析、空间模型分析、ＤＴＭ分析等５．产品制作与交互显示６．二次开发和编程二、应用功能１．资源管森林资源、矿产资源、土地资源、水资源、动植物资源２．区域规划城市总体规划、交通规划、环境规划、土地利用规划３．检测森林火灾监测、洪水灾情监测、土地利用动态监测、环境监测４．辅助决策深化电子商务满足企业决策的性需求５．商业及公共服务（扩展）第４ 地理信息系统的发展概组件式ＧＩＳ的基本思想是把ＧＩＳ的各大功能模块划分为几个控件，每个控件完成不同的功能。各个ＧＩＳ控件之间，以及ＧＩＳ控件与其它非ＧＩＳ控件之间，可以方便地通过可视化的开发工具集成起来，形成最终的ＧＩＳ应用。控件如同一堆各式各样的积木，他们分别实现不同的功能（包括ＧＩＳ和非ＧＩＳ功能），根据需要把实现各种功能的“积木”搭建起来，就构成应用系统。考点二ＷＥＢＩＷＥＢ－ＧＩＳ（网络地理信息系统）指基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ平台，客户端应用采用网络协议，运用在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上的地理信息系统。一般由多主机，多数据库和多个客户端以分布式连接在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上而组成，包括以下四个部分：ＷＥＢ－ＧＩＳ浏览器（ｂｒｏｗｓｅｒ），ＷＥＢ－ＧＩＳ服务器，ＷＥＢ－ＧＩＳ编辑器（Ｅｄｉｔｏｒ），ＷＥＢ－ＧＩＳ信息（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｇｅｎｔ）。将在最后的扩展内容中进行补充讲（１）ＧＩＳ发展简况国际：ＧＩＳ的发展经历了以下几个阶段６０年代的开拓期，注重于空间数据的地学处理，如人口局建立的ＤＩＭＥ（双重独立地图编码文件，一种拓扑编码方法）用于处理人口统计数据；７０年代的巩固期，注重于空间地理信息的管理，充分利用了新的计算机技术，但数据分析能力仍然很弱，在地理信息技术方面未有新突破；８０年代的技术大发展期，注重于空间决策支持分析，应用领域迅速扩大，商业化实用系统进入市场；９０年代是地理信息系统的用户时代，以来微机的发展和数字化信息产品在全世界普及，ＧＩＳ已经深入到各行各业，其应用领域从资源管理、环境规划到应急反应，从商业服务区域划分到政治分区等，涉及到许多学科和领域许多国家制定了本国的ＧＩＳ发展规划，启动了若干科研项目，建立了一些性、学术性机构，如中国于１９８５年成立了资源与环境信息系统国家，于１９８７年成立了国家地理信息与分析中心现在，ＧＩＳ已成为许多机构必备的工作系统社会对ＧＩＳ的认识也普遍提高，需求大幅度增加，从而导致ＧＩＳ应用的扩大与深化。国内我国ＧＩＳ的发展虽然较晚，经历了四个阶段，即起步（１９７０－１９８０）、准备（１９８０－１９８５）、发（１９８５－１９９５）、（１９９６以后）阶段我国地理信息系统方面的工作自８０年代初开始以１９８０年中国遥感应用成立第一个地理信息系统研究室为标志。在几年的起步发展阶段中，我国地理信息系统在理论探索、硬件配制、研制、规范制订、区域试验研究、局部系统建立、初步应用试验和技术队伍培养等方面都取得了进步，积累了经验，为在范围内展开地理信息系统的研究和应用奠定了基础地理信息系统进入发展阶段的标志是第七个五年计划开始地理信息系统研究作为行为，正式列入国家科技攻关计划，开始了有计划、有组织、有目标的科学研究、应用实验和工程建设工作自９０年代起，地理信息系统步入快速发展阶段执行地理信息系统和遥感联合科技攻关计划，强调地理信息系统的实用化、集成化和工程化，力图使地理信息系统从初步发展时期的研究实验、局部实用实用化和生产化，为国民经济重大问题提供分析和决策依据总之，中国地理信息系统事业经过十年的发展，取得了重大的进展地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了的条件地理信息系统的发展趋势表现为ＧＩＳ系统技术和应用两方面。（１）系统技术方数据标准化使ＧＩＳ市场从单纯的系统驱动转向数据驱动，意味着支持ＧＩＳ工作的数据结构及数据交换格式的标准化，提供ＧＩＳ工作基础数据接口的标准化。包括建立ＯｐｅｎＧＩＳ的互操作标准，寻求驻网ＧＩＳ数据和空间数据处理服务的标准方法等实现据自动输入，包括对属性表格的扫描和识别，图形扫描和追踪，拓扑关系的自动生成，图例符号的自动标识等在空间数据结构与数据管理方面，将出现高效的栅格－矢量相互转换算法来支持栅格和矢量的系统，图形空间数据压缩技术将大大发展，面象的数据模型将可以实现对复杂的地理将可以直接操作，语言界面将更加实用，出现“真三维”、“时空”等数据结构系统集成化意味着ＧＩＳ部件的对象化，使ＧＩＳ具有不同功能、可实现互操作和自我管理的组件使数据不仅能在应用系统内流动，还能在系统间流动平台网络化意味着ＧＩＳ的工作平台将逐步从单机转入网络工作环境，实现在互连网上发布、浏览和，实现基于Ｗｅｂ的ＧＩＳ查询和分析另外还将出现数据商业化、系统专门化、微机化、智能化等新的趋势。（２）系统应用方ＧＩＳ的应用将出现社会化、企业化、全球化和大众化等特征，ＧＩＳ将进一步与ＲＳ和ＧＰＳ结合，进入宏观和微观领域形成新的产业，专业分离，ＧＩＳ教育将得到大力发展和普及以推广和发展ＧＩＳ的应用，使ＧＩＳ真正转化为生产力，更有效地推动经济发展的社会进步ＧＩＳ的前沿问题包括（１）系统技术方面数据结构的标准化、自动化、空间数据和属性数据组织的以及空间分析功能的多样化（２）应用方面各种专业应用模型的开发，３Ｓ的高度结合和集成化等结合你的专业谈ＧＩＳ应用方法及前景。考点一３Ｓ技３Ｓ技术是遥感技术（Ｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇ，ＲＳ）、地理信息系统（ＧｅｏｇｒａｐｈｙｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｙｔｅｍＧＩＳ）和全球（ＧｌｏｂａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｔｍＧＰＳ）的统称，是空间技术、传感器技术、定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行、处理、管理、分析、表达、和应用的现代。考点二ＲＳ遥感是指非接触的，远距离的探测技术。一般指运用传感器／遥感器对物体的电磁波的辐射、反射特性的探测，并根据其特性对物体的性质、特征和状态进行分析的理论、方法和应用的科学技术。考点三ＧＰＳＧＰＳ是英文ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ（全球）的简称。ＧＰＳ起始于１９５８年军方的一个项目，１９６４年投入使用。２０世纪７０年代，陆海空三军联合研制了新一代ＧＰＳ。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。北斗导航系北斗导航系统自行研制的全球定位与通信系统（ＢＤＳ），是继美全球（ＧＰＳ）和俄ＧＬＯＮＡＳＳ（格洛纳斯）之后第三个成导航系统—、ＧＩＳ的组成及应用领、武大、等多所高校的高频简答或论述题二、ＧＩＳ发展简况与趋势、武大、、同济等多所高校的高频论述题三、ＧＩＳ在３Ｓ中的应用武大等高校的扩展性较强的论述题四、信息系统＆地理信息系统各大高校的高频

地理信息系统的数据结第１ 地理空间及其表１．概念：地理空间上至大气层电离层，下至地幔莫霍面，是生命过程活跃的场所，也是宇宙过程对地球影响最大的区域。地理空间定位框架即大地测量控制，由平面控制网和高程控制网组成。２．我国的大地测量控制地理椭球的选择 采用１９７５国际大地测量的国际椭球赤道半径ａ＝６３７８１４０ｍ，极半径ｂ＝６３５６７５５．８５５８７ｍ地球扁率ｆ＝（ａ－ｂ）／ａ＝１／２９８．２５７原点 西安原点，位于陕西省泾阳县永乐镇大地坐标 －平面直角坐标高程控 １９８５国家高程基准，高于此前使用的黄海基面地理空间特征实体：指具有形状、属性和时序特征的空间对象或地理实体。地理空间的实体包括点、线、面、曲面和体，它们构成地球圈层间复杂的地理综合体。特征实体的数据表达 便于计算机识别和处理空间点是地理空间特征实体的基本元素矢量表示法：采用一个没有大小、有精确位置的点来表示基本点元栅格表示法：采用一个由固定大小、确位置的点来表达基本点元素１．点状实体：点或节点、点状实体。点：有特定位置，维数为０的物体。１）实体点：用来代表一个实体。２）注记点：用于定位注记３）内点：用于负载多边形的属性，存在于多边形内４）角点、节点Ｖｅｒｔｅｘ：表示线段和弧段上的连接点。２．线状实体具有相同属性的点的轨迹，线或折线，由一系列的有序坐标表示，并有如下特性：１）实体长度：从起点到终点的总长２）弯曲度：用于表示像道路拐弯时弯曲的程度３）方向性：如：水流方向，上游 下游，公路，单、双向之分。线状实体包括：线段，边界、链、弧段、网络等。３、面状实体（多边形）是对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。面状实体的如下特征：１）面积范围２）周长３）独立性或与其它地物相邻如中国及其周边国４）内岛屿或锯齿状外形：如岛屿的海岸线封闭所围成的区域５）性与非性：如学校的分区，菜市场的服务范围等都有可能出现交叉现象，而一个城市的各个城区一般说来不会出现。４．体、状实体、状实体用于描述三中的现象与物体，它具有长度、宽度及高度等属性，状实体一般具有以下一些空间特征：体积，如工程开控和填充的土方量。每个二维平面的面积。周长内岛含有弧立块或相邻块。断面图与剖面图。实体类型组合现实世界的各种现象比较复杂，往往由不同的空间单元组合而成，例如根据某些空间单元或几种空间单元的组合将空间问题表达出来，复杂实体由简单实体组合表达。点、线、面两两之间组合表达复杂的空间问题：如：线 面可见，用各要间的空间关系，可描述诸多空间问题。空间关系是ＧＩＳ数据描述和表达的重要内容，一方面它为ＧＩＳ数据库的有效建立，空间查询，空间分析，辅助决策等提供了最基本的关系，另一方面有助于形成标准的ＳＱＬ空间查询语言，便于空间特征的，提取，查询，更新等。线１区域包含线：计算区域内线的密度，某省的水系分布情况。２．过区域：公否通过某县。３．线环绕区域：区域边界，搜索左右区称，中国与哪些国家接壤４．线与区域分离：距离。 １．包含：岛，某省的湖泊分布２．相合：，学校服务范围与菜场服务范围区。３．相交：划分子区。４．相邻：计算相邻边界性质和长度，公共连接边界。分离：计算距离。注：涉及到的是拓扑关系第２ 地理空间数据及其特空间特征是指空间对象的位置及与相邻对象的空间关系或拓扑关系；属性特征是指空间对象的专题属性；时间特征是指空间对象随着时间演变而引起的空间和属性特征的变化拓扑关系是指网结构元素结点、弧段、面域之间的空间关系，主要表现为拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体的位置关系，拓扑数据也有利于空间要素的查询。空间数据质量包括：数据完整性、数据逻辑一致性、空间数据精度、数据说明。空间数据精度：数据位置精度、数据属性精度、数据时间精度。考点四：ＧＩＳ空间数据源的种类与方（１）地图数据：各种类型的地图是ＧＩＳ最主要的数据源，因为地图是地理数据的传统描述形式。我国大多数的ＧＩＳ系统其图形数据大部分都来自地图。（２）影像数据：遥感影象是ＧＩＳ中一个极其重要的信息源。通过遥感影象可以快速、准确地获得大面积的、综合的各种专题信息，航天遥感影象还可以取得周期性的资料，这些都为ＧＩＳ提供了丰富的信息。（３）统计数据：国民经济的各种统计数据常常也是ＧＩＳ的数据源。如人口数量、人口构成、国民生产总值等等。（４）实测数据：各种实测数据特别是一些ＧＰＳ点位数据、地籍测量数据常常是ＧＩＳ的一个很准确和很现势的资料。（５）数字数据：目前，随着各种专题图件的制作和各种ＧＩＳ系统的建立，直接获取数字图形数据和属性数据的可能性越来越大。数字数据也成为ＧＩＳ信息源不可缺少的一部分。（６）各种文字报告和文件：对于一个多用途的或综合型的系统，一般都要建立一个大而灵的数据库，以支持其非常广泛的应用范围第３ 空间数据结构的类是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。这种数据组织方式能最好地近地理实体的空间分布特征，数据精度高，数据的冗余度低，便于进行地理实体的网络分析，但对于多层空间数据的叠合分析比较。基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构，指将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。矢量结构是通过记录坐标的方式，用点、线、面等基本要素尽可能精确的来表示各种地理实体具有定位明显、属性隐含的特点栅格结构是将地面划分为均匀的网格，每个网格作为一个像元，像元的位置有所在行、列号确定，像元所含有的代码表示其属性类型或仅是与其属性记录相联系的指针。矢量结构的优点是：显示图形的质量高，可视性好；数据量较小；应用网络分析可建立完整的拓扑关系；显示数据精度高ｎ可对图形及其属性进行检索、更新和概括。矢量结构的不足之处在于：数据结构较为复杂；多图叠加操作较；由于拓扑关系的不同，使得模拟操作较；数据输出的费用较高；难于进行某些空间分析运算。栅格结构的优点是：数据结构简单；易于与遥感影象和数字测量影象等数据结合；易于进行各种空间操作和空间分析；易于进行模拟操作；有发展潜力。栅格结构的缺点为：图形数据量大；减少数据量要以牺牲精度为前提；图形显示的可视性不如矢量结构；网络分析较难；投影变换较为耗时。栅格数据结构（３种）１．栅格矩阵结构是一种用矩阵来栅格数据单元的结构。将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）记录代码，可以每行都从左到右记录，也可以奇数行从左到右，偶数行从右到左这种记录栅格数据的文件常称为栅格文件，且常在文件头中存有该栅格数据的长和宽，即行数和列数。这样，具体的像元值就可连续了。其特点是处理方便，但没有压缩。２．游程编码：是逐行将相邻同值的网格合并，并记录合并后网格的值及合并网格的长度，其目的是压缩栅格数据量，消除数据间的冗余。把具有相同属性值的邻近栅格单元合并在一起，合并一次称为一个游程游程用一对数字表达，其中，第一个值表示游程长度，第二个值表示游程属性值。每一个新行都以一个新的游程开始。３．四叉树结构：是将空间区域按照四个象限进行递归分割（２ｎ×２ｎ，且ｎ１，直到子象限的数值单调为止。凡数值（特征码或类型值）呈单调的单元，不论单元大小，均作为最后的单元。这样，对同一种空间要素，其区域网格的大小，随该要素分布特征而不同。矢量数据结构：１．实体数据结以基本的空间实体（点、线、多边形）为单位进行组织只记录空间对象的位置坐标和属性信息，不记录拓扑关系的矢量数据模型。（又称面条结构）。点：位置：（ｘ，ｙ），属性：符线：位置：（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），…，（ｘｎ，ｙｎ）属性：符号 形状、颜色、尺寸面：位置：（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），…，（ｘｉ，ｙｉ），…，（ｘｎ，ｙｎ）属性：符号变化等值线实体结２．拓扑数据结构：为在点、线和多边形之间建立关联，以及彻底解决邻域和岛状信息处理问题而必须建立的数据结构。这种结构应包括以下内容：唯一标识，多边形标识，外包多边形指针，邻接多边形指针，边界，范围（最大和最小ｘ、ｙ坐标值）。注：对应的也就是拓扑关系曲面数据结构：１．不规则格网的曲面数据结构（它根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。如果点不在顶点上，该点的高程值通常通过线性插值的方法得到（在边上用边的两个顶点的高程，在三角形内则用三个顶点的高程）。Ｖｏｒｏｎｏｉ多边形即多边它采用了一种的边界内插方法，只用最近的单个点进行区域插值多边形按数据点位置将区域分割成子区域，每个子区域包含一个数据点，各子区域到其内数据点的距离小于任何到其它数据点的距离，并用其内数据点进行赋值。Ｄｅｌａｕｎａｙ三角网即由狄洛尼三角形组成的三角网，它是在地形拟合方面表现最出色的三角网，因此常被用于ＴＩＮ的生成。狄洛尼三角形有三个最邻近的点连接而成，这三个相邻点对应的Ｖｏｒｏｎｏｉ多边形有一个公共的顶点，此顶点同时也是狄洛尼三角形外接圆的圆心。２．规则格网的曲面数据结规则格网数据类似于矩阵式的栅格数第４ 空间数据结构的建１．矢量数据的输入与编（一）手扶数字利用手扶数字化仪可以输入点地物、线地物以及多边形边界的坐标其具体的输入方式与地理信息系统的实现有关，另外一些ＧＩＳ系统也支持用数字化仪输入非空间信息，如等高线的高度，地物的编码数值等等。（二）屏幕数字化，过程为打开栅格数据，配准，输入空间数据，输入属性数据。２．栅格数据输入通过扫描，遥感和数据结构转换。３．曲面数据输入通常是由离散的数据点进行插值生成的。具体方法在第三章中会讲到。三维数据结同二维一样，也存在着栅格和矢量两种形式。对于栅格结构，较好的数据结构方式是在四叉树基础上发展起来的八叉树结构。扫描矢量化的基本原理是对各种类型的数字工作底图如纸质地图、黑图或聚酯薄膜图，使用扫描仪及相关扫描图像处理，把底图转化为光栅图像。对光栅图像进行诸如点处理、区处理、桢处理、几何处理等在此基础上对光栅图像进行矢量化处理和编辑，包括图像二值化、黑白反转、线细化、噪声消除、结点断开、断线连接等。这些处理由专业扫描图像处理进行，其中区处理是二值图像处理（如线细化）的基础，而几何处理则是进行图像坐标纠正处理的基础，通过处理达到提高影像质量的目的。然后利用矢量化的功能，采用交互矢量化或自动矢量化的方式，对地图的各类要素进行矢量化。并对矢量化结果进行编辑整理，在计算机中，最终获得矢量化数据，即数字化地图，完成扫描矢量化的过程。—、ＤＥＭ数据结构的优缺点（、武大、北师大等）二、空间数据类型与获取方法（、武大等高校多年重复三、四叉树（、大学、北师大、、武大等高校的高频考点

空间数据处第１ 空间数据的变实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换，他们是空间数据处理的基本内容之一。几何纠正是对数据坐标转换和图纸变形误差的纠正。投影变换是指投影方式的变换仿射变换在几何上定义为两个向量空间之间的一个仿射变换或者仿射，由一个线性变换接上一个平移组成。是ＧＩＳ数据处理中使用最多的一种几何纠正方法它的主要特性为：同时考虑到因地突变形而引起的实际比例尺在ｘ方向和ｙ方向上的变形，因此纠正后的坐标数据在不同方向上的长度比将发生变化。注：一般的ＧＩＳ都有仿射变换、相似变换和二次变换等几何纠正功大地基准面（Ｇｅｏｄｅｔｉｃａｔｍ，设计用为最密合部份或全部大地水准面的数学模式。它由椭球体本身及椭球体和地表上一点视为原点间之关系来定义。此关系能以６个量来定义，通常（但非必然）是大地纬度、大地经度、原点高度、原点垂线偏差之两分量及原点至某点的大地方位角。每个国家或地区均有各自的基准面，通常称谓的５４坐标系、西安８０坐标系，指的就是两个大地基准面。我国参照前从１９５３年起采用克拉索夫斯基（Ｋｒａｓｓｏｖｓｋｙ）椭球体建立了我国的５４坐标系。１９７８年采用国际大地测量的１９７５地球椭球体（ＩＡＧ７５）建立了我国新的大地坐标系—西安８０坐标系目前大地测量基本上仍以５４坐标系作为参照，５４与西安８０坐标之间的转换可查阅国家的对照表。ＷＧＳ１９８４基准面采用ＷＧＳ８４椭球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心，目前ＧＰＳ测量数据多以ＷＧＳ１９８４为基准。椭球体与基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭球体能定义不同的基准面。地图投影就是指建立地球表面（或其他星球表面或天球面）上的点与投影平面（即地图平面）上点之间的一一对应关系的方法。即建立地表点与投影点之间的数学转换公式将这个公式作为一个不可展平的曲面即地球表面投影到一个平面的基本方法，保证了空间信息在区域上的联系与完整。考点五投（１）原这个投影是由德国数学家、物理学家、天文学家于１９世纪２０年代拟定，后经德国大地测量学家于１９１２年对投影公式加以补充，故称为－投影。投影即等角横切椭圆柱投影。假想用一个椭圆柱横切于地球椭球体的某一经线上，这条与圆柱面相切的经线，称经线以经线为投影的对称轴，将东西各３°或１０′的两条子午线所夹经差６°或３°的带状地区按数学法则、投影法则投影到圆柱面上，再展开成平面，即－投影，简称投影。这个狭长的带状的经纬线网叫做－投影带（２）基本概念假想有一个椭圆柱面横套在地球椭球体外面，并与某一条子午线（此子午线称为子午线或轴子午线）相切，椭圆柱的中心轴通过椭球体中心，然后用一定投影方法，将子午线两侧各一定经差范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将此柱面展开即成为投影面，如图２所示，此投影为投影。投影是正形投影的一种。（３）变形规这种投影，将经线投影为直线，其长度没有变形，与球面实际长度相等。其余经线为向极点收敛的弧线，距经线愈远，变形愈大。赤道线投影后是直线，但有长度变形除赤道外的其余纬线，投影后为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴。经线和纬线投影后仍然保持正交。所有长度变形的线段，其长度变形比均大于１．随远离经线，面积变形也愈大。若采用分带投影的方法，可使投影边缘的变形不致过大。我国各种大、中比例尺地形图采用了不同的－投影带其中大于１：１万的地形图采用３°带；１：２．５万至１：５万的地形图采用６°带（４）分带投影投影６度带：自０子午线起每隔经差６自西向东分带，依次１，２，３，…。我国６带子午线的经度，由７５起每隔６而至１３５，共计１１带（１３～２３带）。投影３度带：它的子午线一部分同６带子午线重合，一部分同６带的分界子午线重合。我国带共计２２带（２４～带）。（５）平面直角坐标在投影面上，子午线和赤道的投影都是直线，并且以子午线和赤道的交点０作为坐标原点，以子午线的投影为纵坐标ｘ轴，以赤道的投影为横坐标ｙ轴。在我国ｘ坐标都是正的，ｙ坐标的最大值（在赤道上）约为３３０ｋｍ。为了避免出现负的横坐标，可在横坐标上加上５００ＯＯＯｍ。此外还应在坐标前面再冠以带号。这种坐标称为国家坐标。例如，有一点ｙ＝３９６２３４５６．７８９ｍ该点位在３９带内，位于子午线以东，其相对于子午线而言的横坐标则是：首先去掉带号，再减去５０００００ｍ最后得＝４５６．７８９ｍ。（６）平面投影的特①子午线无变形②无角度变形，图形保持相似③离子午线越远，变形越大ＵＴＭ投影全称为“通用横轴投影”ＵＮＩＶＥＲＳＡＬＴＲＡＮＳＶＥＲＳＥＭＥＲＣＡＴＯＬＰＲＯＪＥＣＴＩＯＮ是一种“等角横轴割圆柱投影”椭圆柱割地球于南纬８０度、北纬８４度两条等高圈，投影后两条相割的经线上没有变形，而经线上长度比０．９９９６。该投影角度没有变形，经线为直线，且为投影的对称轴，经线的比例因子取０．９９９６是为了保证离经线左右约３３０ｋｍ处有两条不失真的标准经线。该投影可以改善投影，我国的影像资料常用这种投影（１）等角投影投影前后的角度相等，但长度和面积有变形；如：投影（等角横切椭圆柱投影），投影（等角正切椭圆柱投影），ＵＴＭ投影（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＴｒａｎｓｖｅｒｓｅｏｒ通用横轴等角割圆柱投影），兰勃特投影（等角正轴割圆锥投影）。（２）等距投影投影前后的长度相等，但角度和面积有变形（３）等积投影投影前后的面积相等，但角度和长度有变形。如：阿尔伯特投影（正轴等面积割圆锥投影）。第２ 空间数据结构的转

—、矢量向栅格的转重点：确定栅格单元的大小。Ｘ、Ｙ为坐标，Ｉ、Ｊ为单元行列值。已知：Ｘｍａｘ、Ｘｍｉｎ和Ｙｍａｘ、求：栅格单元的边长ΔＸ和ΔＹ。它们之间的关系为：ΔＹ＝（Ｘｍａｘ－Ｘｍｉｎ）／ΔＸ＝（Ｙｍａｘ－Ｙｍｉｎ）／１．点的栅格设矢量坐标点（ｘ，ｙ），转换后的栅格单元行列值（Ｉ，Ｊ），则有：Ｉ＝１＋ＩＮＴ［（Ｙｍａｘ－Ｙ）／ＹＪ＝１＋ＩＮＴ［（Ｘ－Ｘｍｉｎ）／式中ＩＮＴ表示取整函数。栅格点的值用点的属性表示。２．线的栅格化（扫描）线的栅格化可以分解成对组成折线的每个线段的栅格化设线段的两端点坐标分别为（ｘ１，ｙ１）和（ｘ２，ｙ２）。其中有ｙ２＞ｙ１根据点栅格化方法，求得两端点的行列号为（Ｉ１，Ｊ１）和（Ｉ２，Ｊ２）。△＝｜Ｉ２－Ｉ１｜，Ｊ＝｜Ｊ２－Ｊ１｜，分两种情况处理：△＞△和△＞Ｉ。当△＞Ｊ，平行于ｘ轴的做每一行的中心扫描线，再求每一条扫描线与线段的交点，按点的栅格化犯法将交点转化为栅格坐标。当Ｊ＞△，平行于ｙ轴的做每一列的中心扫描线，再求每一条扫描线与线段的交点，按点的栅格化犯法将交点转化为栅格坐标。如果△＞Ｊ，扫描线与线段的交点的坐标为Ｙｉ＝Ｙｍａｘ－Ｙ（Ｉ－１／２）Ｘｉ＝［（Ｘ２－Ｘ１）／（Ｙ２－Ｙ１）］（Ｙｉ－Ｙ１）＋Ｘ１如果Ｊ＞△Ｉ扫描线与线段的交点的坐标为Ｘｉ＝Ｘｍａｘ－Ｘ（Ｊ－１／２）Ｘｉ＝［（Ｙ２－Ｙ１）／（Ｘ２－Ｘ１）］（Ｘｉ－Ｘ１）＋例：设两个端点的行、列号已经求出，其行号为３和７，则中间网格的行号必为４、５、６３．面的栅格（１）基于弧段数据的栅格化方首先计算所有弧段结点或中间点所在的格网位置，并赋予该结点正确的属性，然后根据下面的算法完成弧段的栅格化。如图，利用弧段的数据列与格网的行列线相交，以得到正确的栅格化结果实际计算时，需逐段处理弧段中的局部直线段，待处理完某一局部线段后，再进行下一局部线段的处理（如处理完ＡＢ后，再处理ＢＣ段），直至完成整条弧段的处理。局部线段与行列线求交后，交点坐标，并对ｘ或ｙ从小到大排序。根据排序结果，相邻交点所构成线段通过的格网需赋予属性值。（２）基于多边形数据的栅格化方法方法一：内点填充法１．线栅格化边界（赋属性值２．边界任取一个栅格为起３．填充起点邻域８个栅格（赋属性值４．以新的邻域栅格为起点，继续重复第３步５．直到所有的邻域栅格都填充为止（２）基于多边形数据的栅格化方方法二：边界代数法１．全部栅格都赋值０２．线栅格化边界３．沿着边界走，栅格向上，则左边到边界所有栅格数值减去属性值４．沿着边界走，栅格向下，则左边到边界所有栅格数值加上属性方法三：对每个栅格单元，逐个判定其是否包含在某个多边形之内，并给其赋以包含该栅格单元的多边形属性值。“点在多边形内”的判定方①检验夹角之和的方法（０或２２则在其内②检验交点数的方法（铅垂）（交点为０或偶数则在其外边界代数法定义边界代数多边形填充算法是一种基于积分思想的矢量格式向栅格格式转换算法，它适合于记拓扑关系的多边形矢量数据转换为栅格结构。它不是逐点判断与边界的关系完成转换，而是根据边界的拓扑信息，通过简单的加减代数运算将边界位置信息动态地赋给各栅格点，实现了矢量格式到栅格格式的高速转换，而不需要考虑边界与搜索轨迹之间的关系，因此算法简单、可靠性好，各边界弧段只被搜索一次，避免了重复计算。二、栅格向矢量的转把栅格单元中的空间信息转换为几何图形的过程叫矢量化（一）基于图像的矢量化过程如下（１）二值化：一般情况下，栅格数据是按０～２５５的不同灰度值表达的。为了简化追踪算法，需把２５６个灰阶压缩为２个灰阶，即０和１两级。为此，假设任一格网的灰度值为，阀值为，那么，根据下式就可以得到二值图。将原来栅格单元的灰度值Ｇ（ｉ，ｊ）（２５５级）压缩为两个灰阶，即０和１两级（２）细化：细化是消除线划横断面栅格数的差异，使得每一条线只保留代表其轴线或周围轮廓（对多边形而言）位置的单个栅格的宽度对于栅格线划的细化方法，一般采用＂剥皮法＂剥皮法的实质是剥掉等于一个栅格宽的一层，直到最后留下彼此连通的由单个栅格点组成的图形。方法：①定义阈值 Ｒｍｉｎ＜Ｔ＜ｘ②二值化，ｉｆＲ＞＝ＴｔｈｅｎＲ＝１； Ｒ＝（３）边界：的目的是把细化后的栅格数据整理为从结点出发的线段或闭合的线条，并以矢量形式加以。时，根据人为规定的搜索方向（如沿图幅边界的顺时针或逆时针方向），从起始点开始，在保证趋势的情况下对八个邻域进行搜索，依次得到相邻点，最终得到完整的弧段或多边形。（４）去除多余点及曲线光滑：由于搜索是逐个栅格进行的，所以，弧段或多边形的数据列十分密集。为了减少量，在保证线段精度的情况下可以删除部分数据点（５）拓扑关系的生成：判断弧段与多边形间的空间关系，以形成完整的拓扑结构并建立与属性数据的关系。（二）栅格数据的矢量化方法按行扫描，产生只记录类型边界栅格值的文件建立对类型边界栅格单元的追踪算法，计算边界坐标，整理成有序的坐标数组；处理相邻类型的公共边界转换为按线段链建立的数据结构。第３ 多元空间数据的融—、遥感与ＧＩＳ数据的融遥感影像与数字线化图（ＤＬＧ）的融遥感影像与数字地形模型（ＥＭ）的融合遥感影像与数字栅格图（ＤＲＧ）的融合４Ｄ产品：ＤＬＧ、ＤＯＭ数字正射影像图）、ＤＥＭａｎｄ二、不同格式数据的融基于转换器的数据融合：通过交换格式进行基于数据标准的的数据融合：的数据标准基于公共接口的数据融合：接口是大家都遵守并达成的标准基于直接的数据融合：一个中提供了多种格式以便直接调用第４ 空间数据的压缩与重分空间数据压缩：即从所取得的数据集合Ｓ中抽出一个子集Ａ，这个子集作为一个新的信息源，在规定的精度范围内最好地近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。比如：游程编第５ 空间数据的内插方空间数据内插：即通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的方法。一、点的内插（３个过程）数据取样：数据点的选取和坐标的确定数据内插：以数据点为控制基础，用某一数学模型来模拟地表面，进行内插计算，确定三角网或格网结点处的特征值；数据记录：将内插的结果，按一定的数据结构形式，于磁性介质中，供系统应用二、区域的内插：是研究根据一组分区的已知数据来推求同一地区另一组分区未知数据的内插方法。叠置法：将目标区与源区叠法：根据平滑密度原理将源区的数据从同性质变为非同性质第６ 空间拓扑关系的编拓扑关系：是指网结构元素结点、弧段、面域之间的空间关系。主要表现为拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体的位置关系，拓扑数据也有利于空间要素的查询。拓扑结构：为在点、线和多边形之间建立关联，以及彻底解决邻域和岛状信息处理问题而必须建立的数据结构。这种结构应包括以下内容：唯一标识，多边形标识，外包多边形指针，邻接多边形指针，边界，范围（最大和最小ｘ、ｙ坐标值）。（第二章讲过—、矢量栅格数据转换，栅格向矢量数据转换（、、同济、武大等多所高校高频考题）二、地图投影及其转换方面的多种题型（各大高校的高频知识点）

地理信息系统空间数据第１ 空间数据库概考点一ＯＤＢＣ开放数据库互连扩展开放数据库互连（ＯｐｅｎＤａｔａｂａｓｅＣｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ，ＯＤＢＣ）是微软公司开放服务结构（ＡｄｏｗＯｐｅｎＳｅｒｖｉｃｅ