地 理 信 息 系 統(tǒng).doc

地 理 信 息 系 統(tǒng)數(shù)據(jù)的概念數(shù)據(jù)是通過數(shù)字化并記錄下來可以被識(shí)別的符號(hào)，用以定性或定量的描述事物的特征和狀況信息的概念信息是指主體與外部客體之間相互聯(lián)系的一種形式，是主體和客體之間的一切有用的消息或知識(shí)數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系可以表述為：數(shù)據(jù)是信息的表達(dá)形式，是信息的載體；而信息則是數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的事物的含義，是數(shù)據(jù)的內(nèi)容。數(shù)據(jù)只有通過解釋才有意義，才成為信息。地理信息的特征（1） 空間特征 數(shù)據(jù)是以確定的空間位置聯(lián)系在一起的 （2） 屬性特征 地理信息可在其二維空間定位的基礎(chǔ)上，按專題表達(dá)多層次的屬性信息 （3） 時(shí)序特征 可以按照時(shí)間的尺度來區(qū)分地理信息地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和不同的方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)來支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題 地理信息系統(tǒng)的分類根據(jù)研究范圍，分為全球系統(tǒng)、區(qū)域系統(tǒng)和國家系統(tǒng)；根據(jù)其研究內(nèi)容，分為專題系統(tǒng)和綜合系統(tǒng)；根據(jù)其使用的數(shù)據(jù)模型，分為矢量系統(tǒng)、柵格系統(tǒng)和矢柵混合系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的基本組成一個(gè)實(shí)用的地理信息系統(tǒng)，要支持對(duì)空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示等功能，其基本構(gòu)成一般包括：系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件、空間數(shù)據(jù)、應(yīng)用人員和應(yīng)用模型地理信息系統(tǒng)的基本功能（1） 數(shù)據(jù)采集與編輯（2） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理（3） 數(shù)據(jù)處理與變換 包括數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)重構(gòu)和數(shù)據(jù)抽取（4） 空間分析與統(tǒng)計(jì) 包括疊合分析、緩沖區(qū)分析和數(shù)字地形分析（5） 產(chǎn)品制作與演示（6） 二次開發(fā)和編程Tomlinson與地理信息系統(tǒng)計(jì)算機(jī)分析地圖內(nèi)容并提供信息，是從自然資源的管理和土地規(guī)劃的任務(wù)開始的，在這個(gè)基礎(chǔ)上，Roger Tomlinson從1963年開始創(chuàng)建世界上第一個(gè)地理信息系統(tǒng)，加拿大地理信息系統(tǒng)（GGIS）。因此，Tomlinson被譽(yù)為地理信息系統(tǒng)之父地圖投影的概念將橢圓面上各點(diǎn)的大地坐標(biāo)，按照一定的數(shù)學(xué)法則，變換為平面上相應(yīng)點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)，稱為地圖投影矢量表示法的概念采用一個(gè)沒有大小的點(diǎn)來表達(dá)基本點(diǎn)元素，稱為矢量表示法柵格表示法的概念采用一個(gè)有固定大小的點(diǎn)來表達(dá)基本元素，稱為柵格表示法按照數(shù)據(jù)來源分類，GIS中的空間數(shù)據(jù)可以分為以下三種類型：（1） 地圖數(shù)據(jù)：地圖數(shù)據(jù)來源于各種類型的普通地圖和專題地圖。這些地圖的內(nèi)容豐富，圖上空間實(shí)體間的空間關(guān)系直觀，實(shí)體的類型或?qū)傩郧逦瑢?shí)測(cè)地形圖還具有很高的定位精度（2） 影像數(shù)據(jù)：影像數(shù)據(jù)主要來源于衛(wèi)星遙感和航空遙感，包括多平臺(tái)、多層面、多種傳感器、多時(shí)相、多光譜、多角度和多種分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)，也是GIS最有效的數(shù)據(jù)源之一（3） 文本數(shù)據(jù)：文本數(shù)據(jù)來源于各類調(diào)查報(bào)告、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、文獻(xiàn)資料、解譯信息等空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系類型（1） 拓?fù)溧徑樱褐复嬖谟诳臻g圖形的相同類型元素之間的拓?fù)潢P(guān)系（2） 拓?fù)潢P(guān)聯(lián)：指存在于不同類型空間元素之間的拓?fù)潢P(guān)系（3） 拓?fù)浒褐复嬖谂c空間圖形的相同類型但不同等級(jí)的元素之間的拓?fù)潢P(guān)系空間拓?fù)潢P(guān)系的意義（1） 根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系，不需要利用坐標(biāo)或者計(jì)算距離，就可以確定一種實(shí)體相對(duì)于另一種地理實(shí)體的空間位置關(guān)系（2） 利用拓?fù)鋽?shù)據(jù)有利于空間要素的查詢（3） 可以利用拓?fù)鋽?shù)據(jù)作為工具，重建地理實(shí)體GIS中空間數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)表示的基本方法（1） 空間分幅：將整個(gè)地理空間劃分為許多子空間，在選擇要表達(dá)的子空間（2） 屬性分層：將要表達(dá)的空間數(shù)據(jù)抽象成不同類型屬性的數(shù)據(jù)層來表示（3） 時(shí)間分段：將有時(shí)間特征的地理數(shù)據(jù)按其變化規(guī)律劃分為不同的時(shí)間段數(shù)據(jù)，再逐一表示矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是利用歐幾里得幾何學(xué)中的點(diǎn)、線、面及其組合體來表示地理實(shí)體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式 優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)精度高，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)冗余度低 缺點(diǎn)：對(duì)于多層空間數(shù)據(jù)的疊合分析比較困難柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念是指將空間分割成有規(guī)則的柵格單元，在各個(gè)柵格單元上給出相應(yīng)的屬性值來表示地理實(shí)體的一種數(shù)據(jù)組織形式游程編碼結(jié)構(gòu)游程指柵格矩陣一行內(nèi)相鄰?fù)禆鸥竦臄?shù)量，也成為行程。游程編碼結(jié)構(gòu)是逐行將相鄰?fù)档臇鸥窈喜?，記錄合并后柵格的值及合并柵格的?shù)量，其目的是壓縮柵格數(shù)據(jù)量，消除數(shù)據(jù)間的冗余數(shù)字化矢量數(shù)據(jù)的輸入與編輯數(shù)字化的方法包括：手扶跟蹤數(shù)字化儀數(shù)字化、屏幕數(shù)字化、掃描矢量化等柵格數(shù)據(jù)的輸入常用的產(chǎn)生柵格數(shù)據(jù)的方法包括：掃描輸入、遙感影像解譯和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換等地圖投影的類型不同投影方法中主要的三種變形：角度變形、面積變形和長度變形。不同投影的變形性質(zhì)和大小不同按變形的性質(zhì)，地圖投影分為等角投影、等面積投影和任意投影高斯克呂格投影從幾何意義上來看，假想用一個(gè)橢圓柱橫向套在地球橢球外面，并與中央子午線相切，橢圓柱的中心軸位于地球橢球的赤道上，將中央經(jīng)線兩側(cè)一定經(jīng)差范圍內(nèi)的經(jīng)緯線投影到橢圓柱面上，并將此橢圓柱面展為平面，得到高斯克里格投影高斯克里格投影所規(guī)定的條件（1） 中央經(jīng)線和赤道投影后為互相垂直的直線，且為投影的對(duì)稱軸（2） 投影具有等角性質(zhì)（3） 中央經(jīng)線投影后保持長度不變高斯克里格投影的特點(diǎn)（1） 中央經(jīng)線上沒有任何變形，滿足中央經(jīng)線投影后保持長度不變的條件（2） 除中央經(jīng)線上的長度比為1外，其他任何點(diǎn)上長度比均大于1（3） 在同一條緯線上，離中央經(jīng)線越遠(yuǎn)，變形越大，最大值位于投影帶的邊緣（4） 在同一條經(jīng)線上，緯度越低，變形越大，變形最大值位于赤道上（5） 投影屬于等角性質(zhì)，故沒有角度變形，面積比為長度比的平方（6） 長度比的等變形線平行于中央子午線矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)矢量1. 便于面向?qū)嶓w的數(shù)據(jù)表達(dá)2. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊、冗余度低3. 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有利于網(wǎng)格分析、空間查詢等1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜2. 軟件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)要求比較高3. 多邊形疊合等分析相對(duì)困難柵格1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單2. 空間分析較容易實(shí)現(xiàn)3. 有利于遙感數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用和分析1. 數(shù)據(jù)量較大，冗余度高，需要壓縮處理2. 定位精度比矢量低3. 拓?fù)潢P(guān)系難以表達(dá)對(duì)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用原則數(shù)據(jù)采集采用矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有利于保證空間實(shí)體的幾何精度和拓?fù)涮匦缘拿枋?；而空間分析則主要采用柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有利于加快系統(tǒng)數(shù)據(jù)的運(yùn)行速度和分析應(yīng)用的進(jìn)程。因此，在數(shù)據(jù)處理階段，經(jīng)常要進(jìn)行兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)換遙感與GIS數(shù)據(jù)的融合方法（1） 遙感影像與數(shù)字線畫圖的融合（2） 遙感影像與數(shù)字地形模型的融合（3） 遙感影像與數(shù)字柵格圖的融合空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的原則（1） 盡量減少空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的冗余量（2） 提供穩(wěn)定的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在用戶的需要改變時(shí)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能迅速作相應(yīng)的變化（3） 滿足用戶對(duì)空間數(shù)據(jù)及時(shí)訪問的需求，并能高效地提供用戶所需的空間數(shù)據(jù)查詢結(jié)果（4） 在數(shù)據(jù)元素間維持復(fù)雜的聯(lián)系，以反映空間數(shù)據(jù)庫的復(fù)雜性（5） 支持多種多樣的決策需要，具有較強(qiáng)的應(yīng)用適應(yīng)性數(shù)字地形模型用數(shù)字化的形式表達(dá)的地形信息數(shù)字地形模型在形式上可以分為（1） 規(guī)則格網(wǎng)（2）不規(guī)則三角網(wǎng)（3）數(shù)字等高線、等深線、地形特征線等坡度的表示在表示坡度時(shí)，也可將用度數(shù)表示的坡度值轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的半分比表示空間疊合分析的概念空間疊合分析是指在相同的空間坐標(biāo)系統(tǒng)條件下，將同一地區(qū)兩個(gè)不同地理特征的空間和屬性數(shù)據(jù)重疊相加，以產(chǎn)生空間區(qū)域的多重屬性特征，或建立地理對(duì)象之間的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系根據(jù)所采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，分為基于矢量數(shù)據(jù)的疊合分析和基于柵格數(shù)據(jù)的疊合分析兩種類型?；谑噶繑?shù)據(jù)的疊合分析根據(jù)疊合對(duì)象圖形特征的不同，分為點(diǎn)與多邊形的疊合、線與多邊形的疊合和多邊形與多邊形的疊合三種類型?；跂鸥駭?shù)據(jù)的疊合分析常常稱為“地圖代數(shù)”，包含一系列可以進(jìn)行疊合分析的計(jì)算方法多邊形疊合分析的5種疊合方式（1）Union（2）Intersect（3）Identity（4）Erase（5）Update空間緩沖區(qū)的類型空間緩沖區(qū)就是地理空間實(shí)體的一種影響范圍或服務(wù)范圍?？臻g緩沖區(qū)分析是圍繞空間的點(diǎn)、線、面實(shí)體，自動(dòng)建立其周圍一定寬度范圍內(nèi)的多邊形應(yīng)用型GIS分類應(yīng)用型GIS根據(jù)其應(yīng)用層次的高低，還可以分為空間事務(wù)處理系統(tǒng)、空間管理信息系統(tǒng)和空間決策支持系統(tǒng)系統(tǒng)分析對(duì)系統(tǒng)用戶進(jìn)行需求調(diào)查和可行性分析，最后提出新系統(tǒng)的目標(biāo)和結(jié)構(gòu)方案，調(diào)查內(nèi)容有：（1）who（2）what（3）why（4）where（5）quality地理信息系統(tǒng)的評(píng)價(jià)（1） 系統(tǒng)效率 GIS各種智能指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均是系統(tǒng)效率的反映（2） 系統(tǒng)的可靠性 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性（3） 可擴(kuò)展性 系統(tǒng)的開發(fā)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的不斷求精和完善的過程（4） 可移植性 系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)不僅能在本臺(tái)機(jī)器上使用，而且可以在其他機(jī)器上使用（5） 系統(tǒng)