地理信息系统重点总结

地理信息系统概论导读：本章介绍了地理信息系统的最基本的概念。信息：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，它不随载体的物理设备形式的改变而改变。信息的特点：客观性，实用性，传输性，共享性。数据：通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号。数据是信息的载体，不是信息。地理数据：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、图像和图形的总称。地理信息：有关地理实体的性质、特征、和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对地理数据的解释。地理信息的特性：区域性、多维结构特性、动态变化的特性。地理数据（或空间数据）的特征：属性特征、几何特征、时态特征。信息系统的类型：事务处理系统、管理信息系统、决策支持系统、人工智能和专家系统。地理信息系统：以采集、储存、管理、分析和描述整个或部分地球表面空间和地理分布有关的空间信息系统。地理信息系统特征：1>.具有采集、管理、分析和输出多种信息的能力，具有空间性和动态性。2>.由计算机系统支持进行空间地理数据管理并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法。3>.地理信息系统的重要特征是计算机系统的支持。地理信息系统分类：1）按范围：全球，区域，国家，城市GIS；2）按维度：二维，三维，四维，时态GIS；3）按内容：综合，专题。地理信息系统构成：计算机硬件系统，计算机软件系统，地理数据，系统管理操作人员。地理信息系统核心问题：位置、条件、变化趋势、模式、模型。地理信息系统功能：数据采集、监测与编辑；数据处理；数据存储与组织；空间查询与分析；图形与交互显示。我国地理信息系统方面的工作自80年代初开始，以1980年中国科学院遥感应用研究所成立的全国第一个地理信息系统研究室为标志。第三章空间数据模型导读：为能利用地理信息系统工具描述现实世界并解决问题，必须对现实世界进行建模，结果就是空间数据模型。本章主要讲述了数据模型的三大类型，在各种模型里面有介绍了相关的概念。最后还有学术前沿的一些模型概念。地理空间：物质、能量、信息的存在形式在形态、结构过程、功能关系上的分布方式和格局及在时间上的延续。它分为绝对空间和相对空间。空间数据模型的类型：基于对象的模型（强调了离散对象），网络模型（表示特殊对象之间的交互），场模型（表示连续变化的数据）。空间数据模型前沿：时空数据模型、三维空间数据模型、分布式空间数据模型。场的特征：空间结构特征和属性域；连续的、可微的、离散的；各向同性和各向异性；空间自相关。栅格数据模型：将连续空间离散化，用二维铺盖划分整个连续空间。要素模型中的三类地物要素：点对象；线对象；多边形对象；（P54）一个实体必须符合三个条件：可被识别；重要（与问题相关）；可被描述（有特征）；矢量方法强调了离散现象的存在，由边界点线面来确定边界，因此可以看成是急于要素的。基于要素的空间关系包括：拓扑关系，方向关系，度量关系。地理要素之间的拓扑关系包括：点点关系，点线关系，点面关系，线线关系，线面关系，面面关系。拓扑空间关系分析：拓扑属性---在拓扑变换下能保持不变的集合属性。方向空间关系分析：地物对象之间的方位。度量空间关系分析：空间指标量算：定量量测区域空间指标和区域地理景观间的空间关系是地理信息系统特有的能力。区域空间指标包括：几何指标，自然地理参数，人文地理指标。地理空间的距离度量：1.大力测量距离：沿着地球大圆经过两个城市中心的距离。2.曼哈顿距离：纬度差加上经度差。3.旅行时间距离：从一个城市到另一个城市的最短距离可以用一系列指定的航线来表示。4.词典距离：在一个固定的地名册中一系列城市中它们位置之间的绝对值。网络结构模型：地物被抽象为链，节点，等对象，同时要关注其连通关系。第五章GIS中的数据导读：对空间数据的处理时GIS的核心功能。GIS通常描述三部分信息即空间信息，非空间的属性信息，时间信息。本章主要叙述了数据的类型，测量尺度，数据的质量问题，质量的描述，质量的控制等。1.数据处理：指对数据进行收集、转换、筛选、排序、归并、检索、计算以及分析、模拟和预测的操作，目的就是把数据转换成便于观察、分析、传输或进一步处理的形式；把数据加工成对正确管理和决策有用的数据；把数据编辑后存储起来，以供不断使用。2.地理数据（或空间数据）的特征：属性特征、几何特征(空间特征)、时态特征。3.空间数据类型：空间特征数据（记录的是空间实体的位置、拓扑关系和几何特征）、时间属性数据（指的是地理实体所具有的各种性质）、专题属性数据（指的是地理实体的时间变化或数据采集的时间）。4.空间数据的表示方法：类型数据、面域数据、网络数据、样本数据、曲面数据、文本数据、符号数据。5.数据测量的尺度：对特定现象的测量就是根据一定的标准对其赋值或打分。尺度的四个层次：命名量，次序量，间隔量，比率量。6.衡量数据质量的几个方面：①准确性（与真值的接近程度）；②精度（对现象描述的详细程度）；③相容性（两个来源的数据在同一应用中使用的难易程度）；④一致性（对同类现象表达的一致程度）；⑤不确定性（某一现象不能被准确测定的程度）。7.空间数据质量问题的来源：空间现象自身存在的不稳定性；空间现象的表达；空间数据处理中的误差；空间数据使用中的误差；（数据处理整个过程中误差在每一步的来源P99）8.误差类型：逻辑误差，几何误差（包括点、线误差）。第一类线误差主要产生于测量和对数据的后处理，第二类是在确定界限时的误差，又称解译误差。9.地图数据的质量问题：地图固有误差，材料变形误差，图像数字化误差。10.空间数据质量控制：传统手工方法，元数据方法，地理相关法。11.元数据：关于数据的描述性数据信息（就是描述数据的数据）。目的：促进数据集的高效10.空间插值：常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面。（包括空间内插和外推）内插是通过已知点的数据推求同一区域其他未知点数据的计算方法；外推则是通过已知区域的数据推求其他区域数据的方法。11.必须做空间插值的情况：1）现有的离散曲面的分辨率，像元大小或方向与所要求的不符；2）现有的连续曲面的数据模型与所需的数据模型不符；3）现有的数据不能完全覆盖所要求的区域范围。12.空间插值的方法：分为整体插值和局部插值。整体法用研究区所有采样点的数据进行全区特征拟合；局部法用邻近的数据点来估计未知点的值。整体法主要是用来检测不同于总趋势的最大偏离部分，在去除了宏观地物特征后，可用剩余残差来进行局部差值。13.整体插值方法：边界内插方法（假设任何重要的变化发生在边界上，边界的变化是均匀的，同质的，即在个方向都是相同的）；趋势面分析（只根据采样点的属性数据与地理坐标的关系，进行多元回归分析得到光滑数学平面方程的方法。利用多项式回归分析，这是描述长距离渐变特征的最简单方法，基本思想是用多项式表示线、面，按最小二乘法原理对数据点进行拟合。）。14.局部插值（重要）：步骤：1）定义一个邻域；2）搜索落在此邻域范围的数据点；3）选择表达这有限个点的空间变化的数学函数；4）为落在规则格网单元上的数据点赋值，并重复这个步骤直到格网上所有点赋值完毕。需注意的方面：所使用的插值函数；邻域的大小、形状和方向；数据点的个数；数据点的分布方式规则与否。15.局部插值的方法（P183）：1）最近邻点法——泰森多边形法：采用了一种极端的边界内插方法，只用最近的单个点进行区域插值。2）移动平均插值方法——距离倒数插值3）样条函数插值方法4）空间自协方差最佳插值方法——克里金插值16.空间统计分类分析：主要应用于分类和综合评价。常用方法：主成分分析，层次分析，系统聚类分析，判别分析。数字地形模型（DTM）与地形分析导读：DEM和DTM主要用于描述地面起伏状况，可以用于提取各种地形参数，并进行通试分析、流域结构生成等应用分析。本章多看书吧.1.高程模型是高程Z关于平面坐标X,Y两个自变量的连续函数，数字高程模型只是他的一个有限的离散表示。2.DEM的表示方法：数学方法（采用整体拟合法，局部拟合方法）；图形方法（线模式，点模式）。3.DEM的主要表示模型：规则格网模型，等高线模型，不规则三角网（T