地理信息系统复习知识点

第一章 绪论地理信息系统的概念数据：指输入到计算机并能被计算机进展处理的数字、文字、符号、声音、图像等符号信息：信息是现实世界在人们头脑中的反映。它以文字、数据、符号、声音、图像等形式记录下来，进展传递和处理,信息的特性：客观性、适用性、传输性、共享性数据和信息的关系：数据是信息的表达、载体，信息是数据的内涵，是形与质的关系地理信息：地理信息是指与争论对象的空间地理分布有关的信息，它表示地理系统诸要素地理信息的特征：空间特征属性特征时序特征地学信息：指与人类居住的地球有关的信息都是地学信息，具有无限性、多样性、敏捷性等特点。地理信息与地学信息的区分：主要在于信息源的范围不同，地理信息的信息源是地球外表表，还包括地下、大气层甚至宇宙空间。GISGIS的内涵：1.GIS的物理外壳是计算机化的技术系统2.GIS的对象是地理实体3.GIS的技术优势 4.GIS的相关学科地理信息系统的组成GIS由系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型五大要素组成1.3.地理信息系统的功能和应用GIS根本功能：数据采集与编辑数据存储与治理数据处理与变换空间查询与分析数据显示与输出GIS的应用功能决策1.4地理信息系统的进展GIS进展状况：60年月:开拓阶段—留意空间数据的地学处理70年月:稳固阶段—留意空间信息的治理80年月:技术突破阶段—留意空间分析与决策支持90年月至今:社会化阶段—留意空间信息的社会化效劳GIS进展状况：2070年月：预备阶段GIS先驱呼吁，初定理论根底，进展可行性GIS试验2080年月：起步阶段GIS科研人员进展理论探究、标准探讨和试验软件开发2090年月：进展阶段专题争论，GIS应用大进展世纪至今：产业化阶段国家打算和科研工程，中国信息产业与标准化与国际接轨GIS进展动态：1、3S集成技术2GIS更加流行3GIS更富有吸引力其次章地理信息系统的数据构造第一节地理空间及其表达〔c是地理信息系统中的“地理空间”，一般包括地理空间定位框架及其所关联的空间对象。：即大地测量掌握，由平面掌握网和高程掌握网组成〔空间参考人们对平面掌握网的生疏过程：地球自然外表——>水准面所包围的球体——>大地水准面所包围的球体——>旋转椭球体1952—19790米水准原点198529mm1.2地图投影地图投影的定义：将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为地图投影投影—为什么要进展投影将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为地图投影地理坐标为球面坐标，不便利进展距离、方位、面积等参数的量算地球椭球体为不行展曲面地图为平面，符合视觉心理，并易于进展距离、方位、面积等量算和各种空间分析投影分类：投影影响因素：制图区域的地理位置、外形和范围制图比例尺地图内容出版方式其次节地理空间数据及其特征一、 GIS的空间数据的分类1、按数据来源地图数据一般地图和专题地图影像数据卫星遥感和航空遥感数据文本数据来源于各类调查报告，实测数据，文献资料，解译信息等２、按数据构造分类矢量数据构造：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。３、按数据特征分类空间定位数据表达空间实体在地球上位置的坐标数据．非空间数据是关于空间实体自身的名称，种类，质量，数量等特征的数据４、按数据的几何特征分类点：对０维的空间实体的抽象数据。线：对１维线性的空间实体的抽象数据。〔３〕面：对２维平面的空间实体的抽象数据。〔４〕曲面：对在面上连续分布的空间实体的抽象数据，通常称２.５维数据。〔５〕体：对３维的空间实体的抽象数据5、按数据的公布形式〔４Ｄ数据〕数字线画图〔ＤＬＧ〕数据：数字栅格图〔ＤＲＧ〕数据：〔３〕数字高程模型〔ＤＥＭ〕数据：〔４〕数字正射影像〔ＤＯＭ〕数据：空间数据的根本特征1、空间数据的根本特征及信息空间数据包括的根本信息：空间特征数据属性特征数据时间特征数据空间数据的拓扑关系构建拓扑关系的意义依据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可以确定地理实体相对于另一种地理实体的空间位置关系。利用拓扑数据有利于空间要素的查询。可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。4保证数字化原始数据的自动查错编辑。空间数据的计算机表示空间数据表示方法：空间分幅：将整个地理空间划分为很多子空间，再选择要表达的子空间。属性分层：将要表达的空间数据抽象成不同类型属性的数据层来表示。时间分段一表示。矢量数据构造：基于矢量模型的数据构造即为矢量数据，是利用欧几里得几何学中的点、DIME〔对偶独立地图编码法，由美国人口调查局建立、POLYVRT〔多TIGER(地理编码和参照系统的拓扑集成〕拓扑构造：局部显式表达用上述局部表格表示空间目标的拓扑关系：System9：面-弧、弧-点DIME：弧-点、弧-面GIS中引入拓扑关系的优缺点优点AB数据冗余小。C便利多边形和多边形的叠合。D便于检查数据输入过程中的错误。缺点拓扑关系建立过程比较简单数据构造本身简单空间对象关系表达如何描述空间对象之间的空间相互作用关系？1.方法确定关系:坐标、角度、方位、距离等；相对关系：相邻、包含、关联等2．相对关系类型拓扑空间关系：描述空间对象的相邻、包含等挨次空间关系：描述空间对象在空间上的排列次序，如前后、左右、东、西、南、北等。度量空间关系：描述空间对象之间的距离等。TIN。1、栅格数据构造：基于栅格模型的数据构造，即指将空间分割成有规章的网格，在各个2、地理要素的表示方法：(1)点：由一个单元网格表示，其数值与近邻网格值明显不同；(2)线：线段由一串有序的相(3)与领域网格的值差异较大。栅格数据猎取方式：遥感数据；图片扫描数据；矢量数据转换；手工方式〔重点〕矢量与栅格数据构造的比较空间数据构造的建立开来的过程，以便从规律上将空间数据组织为不同的信息层，为数据的采集、存储、治理、查询和共享供给依据常见数据输入错误：图纸移动图纸变形制图误差数字化误差空间数据处理是针对空间数据本身完成的操作，不涉及内容的分析因此，空间数据处理又称为空间数据形式的操作空间数据处理包括：数据变换：是指数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换。包括几何订正和地图投影数据重构：数据提取适应不同用户对数据的特定要求。第一节空间数据的变换空间数据变换的目的：地图进展地图投影转换与地图比例尺的统一〔几何订正〕分类：仿射变换相像变换二次变换等仿射变换的特性：①直线变换后仍为直线②平行线变换后仍为平行线③不同方向上的长度比发生变化地图投影及其变换按投影面的外形分为圆锥投影：投影面为圆锥面圆柱投影：投影面为圆柱面方位投影：投影面为平面〔包括等距离投影〕地图投影分类地图投影按投影面与地球的相对位置关系分为：正轴投影：投影面的旋转轴与地球旋转轴重合；横轴投影：投影面的旋转轴与地球旋转轴垂直；斜轴投影：投影面的旋转轴与地球旋转轴既不垂直又不重合；按投影面和地球的空间规律关系可以分为：相切投影相割投影地理信息系统常用的地图投影一.高斯-克吕格投影：—是等角横切椭圆柱投影。条件：中心经线和赤道投影后为相互垂直的直线，且为投影的对称轴投影具有等角性质中心经线投影后保持长度不变特点：中心经线上没有任何变形，满足中心经线投影后保持长度不变的条件；11；在同一条纬线上，离中心经线越远，变形越大，最大值位于投影带的边缘；在同一条经线上，纬度越低，变形越大，变形最大处位于赤道上；投影属于等角性质，故没有角度变形，面积比为长度比的平方；长度比的等变形线平行于中心子午线。计算二.墨卡托投影〔Mercator〕墨卡托投影〔Mercato：是一种等角正切圆柱投影最初设计该投影的目的：是为了准确显示罗盘方位，为海上航行供给保障。特点：角度无变化，每个点向各方向的长度比相等。保持了方向和相互位置关系的正确。局限性在墨卡托投影上无法表示极点。可以对全部经线进展投影，但纬度的上下限约为80°N和80°S。大面积变形使得墨卡托投影不适用于常规地理世界地图。用途和应用〔方向三.UTM投影：等角横轴割圆柱投影UTM投影可以改善高斯-克吕格投影。1.两条割线即等高圈上没有任何变形，离开这两条割线越远则变形越大，在两条割线以内长度变形为负值，在两条割线以外长度变形为正值。计算四.兰勃特投影:等角正轴割圆锥投影局限性35°五.阿尔伯斯投影：正轴等面积割圆锥投影这种投影最适合于东西方向分布的大陆板块，而不适合南北方向分布的大陆板块。投影转换的方式主要有两种：正解变换反解变换矢量与栅格数据的应用原则数据采集承受矢量数据构造，有利于保证空间实体的几何精度和拓扑特性的描述；空间分析则主要承受栅格数据构造，有利于加快系统数据的运行速度和分析应用的进程。栅格化技术方法面的栅格化依据多边形矢量数据的不同构造，栅格化有两种不同的方法，即：基于弧段数据的栅格化——拓扑数据构造的矢量数据基于多边形数据的栅格化——非拓扑数据构造的矢量数据。基于多边形数据的栅格化方法包括：内点填充法边界代数法包含检验法矢量化的目的：一是将扫描仪猎取的图像栅格数据存入矢量形式的空间数据库；二是将栅格数据进展数据压缩，将面状数据转换为由矢量数据表示的多边形边界第三节多元空间数据的融合于地理数据的多语意性、多时空性、多尺度性、猎取手段的多样性、存储格式的不同以及数据模型与数据结构的差异等，导致多元数据的产生。GIS数据的融合，目前最常用的方法1.遥感影像与数字线画图〔DLG〕的融合：遥感影像与数字地形模型〔DEM〕的融合：遥感影像与数字栅格图〔DRG〕的融合：解决不同格式数据之间的融合方法基于转换器的数据融合：基于数据标准的数据融合：基于公共接口的数据融合：基于直接访问的数据融合：内插方法计算逐点内插法：计算第四章地理信息系统的空间数据库空间数据库的相关概念空间数据库是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数〔系统〕3局部组成：是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数是指能够对物理介质上存储的地理空间数据进展语义和规律的维护和更的一套软件。数据库应用系统：应用模块空间数据查询空间关系查询空间关系查询主要指拓扑关系查询。①同类要素间的邻接性查询、连通性查询、包含性查询、重合性查询、方向性查询等。例：从中国地图上查与山东省相邻的有哪几个省，实质是进展邻接性查询。②不同类要素间的关联性查询、穿越性查询、落入性查询、方向性查询等。空间数据查询即空间索引对数据猎取的效率，也称为空间访问方法(SpatialAccessMethod，SAM)：是指依据空间对象的位置和外形，或空间对象之间的某种空间关系，按肯定的挨次排列的一种数据构造。元数据概念简要地说元数据就是述地理数据采集的内容、质量、状况、表示方式、空间参考、治理方式及其他特征。空间数据的元数据是实现地理空间信息共享的核心标准之一第五章空间分析的原理与方法第一节空间分析概述空间分析含义GIS的空间分析是以地理事物的空间位置和形态特征为基础，以空间数据运算、空间数据与属性数据的综合运算为特征，提取与产生的空间信息的技术和过程。是通过对空间数据的分析处理空间形态、空间演化等信息GIS空间分析分类空间数据的空间特性分析空间位置分析：指通过空间坐标系中坐标值来确定空间物体的地理位置。空间分布分析：空间分布反映了同类空间物体的群体定位信息。空间形态分析方面。空间关系分析：空间关系反映了空间物体之间的各种关系。〔2〕空间数据的非空间特性分析:主要是基于数据库的统计分析。空间叠置分析(SpatialOverlayAnalysis)基于栅格数据的叠置分析特点：栅格数据的叠置算法，虽然数据存贮量比较大，但运算过程比较简洁。变换方法：点变换区域变换方法邻域变换方法空间缓冲区分析缓冲区主要的类型基于点要素的缓冲区：通常以点为圆心、以肯定距离为半径的圆基于线要素的缓冲区：通常是以线为中心轴线，距中心轴线肯定距离的平行条带多边形。基于面要素的缓冲区：向外或向内扩展肯定距离以生成的多边形。计算计算数字地形模型分析数字地面〔地形〕〔DTM，DigitalTerrainModel〕是通过地表点集的空间坐标及其属性数据表示外表特征的地学模型,是带有空间位置特征和地面属性特征的数字描述。DTM中属性为高程的要素叫数字高程模型〔DEM,DigitalElevationMo