地里信息系统

地理信息系统一、绪论1、空间信息（空间特征）包括位置信息、非位置信息、时间信息。位置信息——位置信息用定位数据（或称几何数据）来记录。用点、线、面符号描述，包括它们之间的联系。非位置信息——属性信息，描述物体的质和量。如水井的深度、涌水量、水质等。时间信息——空间物体的时序变化与发展过程与规律位置信息和属性信息各自独立并随时间发生变化。2、地理信息——是表征地理系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。地理信息的特点:空间分布性，地理信息属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的，这是地理信息区别于其它类型信息的最显著的标志。具有多维结构的特征，即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构，而各个专题型、实体型之间的联系是通过属性码进行的，这就为地理系统各圈层之间的综合研究提供了可能。（如采矿点）地理信息系统——是在计算机软硬件支持下，以采集、储存、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题等为主要任务的计算机系统。4、地理信息系统的发展的四个阶段：1960年代起源阶段、1970年代发展巩固阶段、1980年代大发展阶段、1990年代至今应用普及时代5、系统软件：国外美国ERSI公司的ArcGIS、Intergraph公司的MGE、MapInfo、加拿大阿波罗科技集团公司的TitanGIS等。国内中国地质大学的MapGIS、北京超图公司的SuperMap、北京大学的Citytar、武汉大学的GeoStar、北京灵图公司的VRMap、中国林业科学研究院的VIEWGIS等。6、地理信息系统的类型：WebGIS、三维GIS、时态GIS。7、地理信息系统组成：计算机软件系统、计算机硬件系统、地理空间数据、应用分析模型、系统开发管理和使用人员5各部分。8、地理信息系统功能：数据采集与输入，数据编辑与更新，数据储存与管理，空间查询与分析，空间决策支持，数据显示与输出。地理信息系统的应用：资源清查、城乡规划灾害监测、土地调查、环境管理、城市管网、作战指挥、宏观决策、城市公共服务、交通、导航、电子服务。二、空间数据结构1、栅格数据结构实际就是像元阵列，即像元按矩阵形式的集合，栅格中的每个像元是栅格数据中最基本的信息存储单元，其坐标位置可以用行号和列号确定。由于栅格数据是按一定规律排列的，所以表示的实体位置关系是隐含在行号、列号之中的。网格中每个元素的代码代表了实体的属性或属性的编码，根据所表示实体的表象信息差异，个像元可用不同的“灰度值”来表示。栅格数据的比例尺就是栅格大小与地表相应单元大小之比。2、四叉树编码：将图像区域按四等分分割，每个象限仅含一种属性代码或符合既定要求的少数几种属性时，则停止继续分割，否则继续分割。3、矢量数据结构：代表地图图形的各离散点平面坐标（x,y）的有序集合，矢量数据结构是一种最常见的图形数据结构，主要用于表示地图图形元素几何数据之间及其与属性数据之间的关相互系。通过记录坐标的方式，尽可能地将点、线、面地理实体表现得精确无误。其坐标空间假定为连续空间，不必象栅格数据结构那样进行量化处理。因此矢量数据能更精确地定义位置、长度和大小。4、点实体：包括由单独一对x,y坐标定位的一切地理或制图实体。线实体：线实体可以定义为直线元素组成的各种线性要素，直线元素由两对x,y坐标定义。面实体：多边形数据是描述地理空间信息的最重要的一类数据，在区域实体中，具有名称属性和分类属性的，多用多边形表示。5、拓扑属性——在地图图形的连续变换中，如邻接性、包含性、相交性和空间目标的几何类型（点、线、面特征类型）等保持不变，这类在连续变形中保持不变的属性称拓扑属性。基本拓扑关系关联：不同拓扑元素之间的关系邻接：相同拓扑元素之间的关系包含：面与其他元素之间的关系层次：相同拓扑元素之间的层次关系拓扑元素量之间的关系：欧拉公式6、矢量数据与栅格数据结构的比较矢量数据：数据存储量小、空间位置精度较高、用网络连接法能完整描述拓扑关系、输出简单，绘图细腻、精确、美观，可对图形及其属性进行检索，更新和综合，数据结构复杂，获取数据慢，多种地图叠合分析困难，不能直接处理数字图像信息，空间分析不容易实现，边界复杂、模糊的事物难以描述，数据输出费用较高。栅格数据：数据存储量大、空间位置精度低、难于建立网络连接关系、输出速度快，但绘图粗糙、不美观，便于面状数据处理，数据结构简单，获取数据快，多种地图叠合分析方便，能直接处理数字图像信息，空间分析易进行，容易描述边界复杂、模糊的事物，技术开发费用低。三、GIS的地理数学基础1、凡与局部（一个或几个国家）的大地水准面符合得最好的旋转椭球称为参考椭球。2、大地控制：大地控制的任务——确定地面上的点在地球椭球体上的位置和高程。地理坐标系、中国大地坐标系、高程、大地控制网3、地图投影的分类:等角投影：角度不变；等面积投影：面积不变；任意投影：角度、面积、长度均变形中国GIS中地图投影的应用大于1：50万采用高斯—克吕格投影。1：100万时采用正轴等角割圆锥投影。5、我国规定1:2.5万—1:50万地形图均采用经差6°分带，大于等于1:1万比例尺地形图采用经差3°分带。四、地理信息系统数据输入1、GIS数据来源：地图数据——包括普通地图和专题地图，是GIS的主要数据来源。遥感数据——大面积、动态、近实时数据源，是GIS数据更新的重要手段。测量数据——野外使用经纬仪、水准仪、视距仪测量方位、角度、距离数据，或GPS数据，补充缺乏的数据，需要控制点。数据资料——必不可少的属性数据源报告——重要参考资料，对确定专题内容的属性特征起重要作用。数据输入：（1）野外数据采集：平板测量，全站仪测量，GPS测量。（2）地图数字化：扫描仪简介，扫描数字化前的准备工作，栅格扫描数据到矢量数据的转化，其他类型的自动数字化仪器（3）数字摄影测量（4）遥感影像处理（5）现有数据转换（10）用其他连接变化的特征代替高程后，DEM还可以表示