中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)GIS期末考試復(fù)習(xí)資料

1、第一章導(dǎo) 論第一節(jié)地理信息系統(tǒng)基本概念數(shù)據(jù)與信息兩者在詞義上的差別：數(shù)據(jù)是信息的表達(dá)，信息則是數(shù)據(jù)的內(nèi)容； 數(shù)據(jù)是客觀對(duì)象的表示，只有當(dāng)數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)體行為產(chǎn)生影響時(shí)才成為信息； 信息是存在事物的形狀、相互關(guān)系、相互作用、發(fā)展變化的的表征。地理信息地理信息是指表征地理圈或地理環(huán)境固有要素或物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律等的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱；地理信息屬于空間信息，它具有空間定位特征、多維結(jié)構(gòu)特征和動(dòng)態(tài)變化特 征。地理信息系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱GIS）GIS是跨越地球科學(xué)、信息科學(xué)和空間科學(xué)的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科，它研究關(guān)于地 理空間信息處理和分析過程中提出一系列基本問題，如空間對(duì)象表達(dá)與建 模、空間

2、關(guān)系及推理機(jī)制、空間信息的控制基準(zhǔn)、空間信息的認(rèn)知與分析、 GIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià) GIS應(yīng)用模型與可視化、空間信息的政策與標(biāo)準(zhǔn)等； GIS的操作對(duì)象是空間數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)的主要特點(diǎn)是按統(tǒng)一的地理坐標(biāo)編碼， 并實(shí)現(xiàn)對(duì)其定位、定性、定量和拓?fù)潢P(guān)系的描述，由此而形成 GIS的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是有效的地理實(shí)體表達(dá)、獨(dú)特的時(shí)空分析能力、強(qiáng)大的圖形創(chuàng)造手段和可 靠的科學(xué)預(yù)測(cè)與輔助決策功能等；GIS是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用工程技術(shù)，該工程技術(shù)系統(tǒng)由六個(gè)子系統(tǒng)組成；GIS為地理學(xué)解決復(fù)雜的規(guī)劃與管理問題提供了有效的手段，而地理學(xué)則為GIS提供了重要的基礎(chǔ)理論依托；GIS的科學(xué)定義：地理信息系統(tǒng)既是管理和分析空間數(shù)據(jù)的

3、應(yīng)用工程技術(shù)， 又是跨越地球科學(xué)、信息科學(xué)和空間科學(xué)的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科。其技術(shù)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和相關(guān)的方法過程所組成，用以支持空間數(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。第二節(jié) GIS的基本構(gòu)成系統(tǒng)硬件：由主機(jī)、外設(shè)和網(wǎng)絡(luò)組成，用于存儲(chǔ)、處理、傳輸和顯示空間數(shù)據(jù)。系統(tǒng)軟件：由系統(tǒng)管理軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件和基礎(chǔ)GIS軟件組成，用于執(zhí)行 GIS功能的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理、處理、分析、建模和輸出等操作?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)：由數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)組成，用于空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、 查詢、檢索和更新等。應(yīng)用模型：由數(shù)學(xué)模型、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃突旌夏Ｐ徒M成，用于解決某項(xiàng)實(shí)際應(yīng)用問題，

4、獲取經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。用戶界面：由菜單式、命令式或表格式的圖形用戶界面所組成，是用以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì) 話的工具。GIS基本構(gòu)成的結(jié)構(gòu)圖第三節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介基本功能：數(shù)據(jù)采集與編輯：1、圖形數(shù)字化：驅(qū)動(dòng)數(shù)字化儀、掃描儀等數(shù)字化設(shè)備。對(duì)影像、圖形、數(shù) 字等多種形式、多方來源的信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、半自動(dòng)或人工的數(shù)字化，建立空間 數(shù)據(jù)庫(kù)。2 .數(shù)據(jù)的編輯：數(shù)據(jù)查詢、修改、更新、圖形分割與拼接、圖形縮放、比例 尺轉(zhuǎn)換3 .拓?fù)潢P(guān)系生成：4 .基本量算：質(zhì)心量算（對(duì)地理分布變化的跟蹤；計(jì)算目標(biāo)物對(duì)周圍地區(qū)的 經(jīng)濟(jì)輻射范圍）幾何量算（自動(dòng)快速的計(jì)算三維目標(biāo)的表面積、體積，各類多 邊形的的周長(zhǎng)、面積，各類線段的曲率

5、、方向，以及點(diǎn)狀物體的坐標(biāo)等。）5 .數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換6 .地理數(shù)據(jù)庫(kù)建立：地理數(shù)據(jù)庫(kù)四種方式（全部采用文件管理；文件結(jié)合關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理；全部采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理；重新設(shè)計(jì)具有空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù) 管理和分析功能的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理：數(shù)據(jù)處理和變換：空間分析和統(tǒng)計(jì)；產(chǎn)品制作與顯示；二次開發(fā)和編程。應(yīng)用功能：資源管理；區(qū)域規(guī)劃；國(guó)土監(jiān)測(cè)；輔助決策；定位服務(wù)。第四節(jié)GIS的發(fā)展透視發(fā)展概況發(fā)展簡(jiǎn)史；發(fā)展態(tài)勢(shì)：GIS已成為一門綜合性技術(shù)；GIS產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁；GIS網(wǎng)絡(luò)化已構(gòu)成當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)；地理信息科學(xué)。基礎(chǔ)理論地理信息系統(tǒng)是傳統(tǒng)科學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的邊緣學(xué)科，因此它明顯的體現(xiàn)出多學(xué)科

6、交叉的特征，這些交叉學(xué)科的基礎(chǔ)理論同樣構(gòu)成地理信息系 統(tǒng)的基礎(chǔ)理論體系；各國(guó)政府設(shè)立相應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)來引導(dǎo)GIS理論研究，如美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)（NSF）支持成立了國(guó)家地理信息與分析中心（ NCGIA ）等，研究 重點(diǎn)包括空間關(guān)系、空間數(shù)據(jù)模型、空間認(rèn)知、空間推理、地理信息機(jī)理和 地理信息不確定性等；李德仁院士在空間信息系統(tǒng)的集成與實(shí)現(xiàn)一書中，扼要敘述了地球空間 信息學(xué)的七大理論問題：地球空間信息學(xué)的基準(zhǔn)；地球空間信息標(biāo)準(zhǔn)；地球 空間信息的時(shí)空變化理論； 地球空間信息的認(rèn)知； 地球空間信息的不確定性； 地球空間信息的解譯與反饋；地球空間信息的表達(dá)與可視化。第二章地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第一節(jié)

7、地理空間及其表達(dá)地理空間的概念GIS中的概念常用 地理空間”（geo-spatial）來表述，一般包括地理空間定位框 架及其所連接的空間對(duì)象；地理空間定位框架即大地測(cè)量控制，由平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)組成；GIS的任何空間數(shù)據(jù)都必須納入一個(gè)統(tǒng)一的空間參照系中，以實(shí)現(xiàn)不同來源數(shù)據(jù)的融合、連接與統(tǒng)一； 目前，我國(guó)采用的大地坐標(biāo)系為1980年中國(guó)國(guó)家大地坐標(biāo)系，現(xiàn)在規(guī)定的高程起算基準(zhǔn)面為 1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。空間實(shí)體的表達(dá)在計(jì)算機(jī)中，現(xiàn)實(shí)世界是以各種數(shù)字和字符形式來表達(dá)和記錄的；對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的各類空間對(duì)象的表達(dá)有兩種方法，分別稱為矢量表示法（矢量數(shù)據(jù)模型）和柵格表示法（柵格數(shù)據(jù)模型），如下圖。GIS的

8、空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)可以按數(shù)據(jù)項(xiàng)、空間對(duì)象和圖形特征的不同分為各種不同的類型;空間、屬性和時(shí)間特征 一一空間對(duì)象的三大基本特征：空間特征是指空間對(duì)象的位置及與相鄰對(duì)象的空間關(guān)系或拓?fù)潢P(guān)系；屬性特征是指空間對(duì)象的專題屬性；時(shí)間特征是指空間對(duì)象隨著時(shí)間演變而引起的空間和屬性特征的變 化。空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系包括拓?fù)溧徑?、拓?fù)潢P(guān)聯(lián)和拓?fù)浒?，它們?cè)贕IS的數(shù)據(jù)處理、空間分析以及數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢與檢索中，具有重要的意義?？臻g數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表示：指通過利用確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型來表達(dá)空間 對(duì)象的空間位置、拓?fù)潢P(guān)系和屬性信息。方向關(guān)系：地理事物在空間中的相互方位和排列順序。度量空間關(guān)系主要是指空間對(duì)象之間的距離關(guān)系

9、。第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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；矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（也稱面條數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）、拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最重要的技術(shù)特征和貢獻(xiàn)是具有拓?fù)渚庉嫻δ?，包括多邊形連接編輯和結(jié)點(diǎn)連接編輯。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指將空間分割成各個(gè)規(guī)則的網(wǎng)格單元，然后在各個(gè)格網(wǎng)單元內(nèi)賦以空間對(duì)象相應(yīng)的屬性值的一種數(shù)據(jù)組織方式；柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為柵格矩陣結(jié)構(gòu)、游程編碼結(jié)構(gòu)、四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、八叉樹 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和十六叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。地理數(shù)據(jù)編碼，是根據(jù) GIS的目的和任務(wù)，把地圖、圖像等資料按一定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)

10、換為適于計(jì)算機(jī)存貯和處理的數(shù)據(jù)過程。地理內(nèi)容的編碼要反映出地理實(shí)體的幾何 特征，以及地理實(shí)體的屬性特征，空間數(shù)據(jù)的編碼是地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的 技術(shù)步驟，它表現(xiàn)由現(xiàn)實(shí)世界到數(shù)據(jù)世界之間的界面，是聯(lián)結(jié)從現(xiàn)實(shí)世界到數(shù)據(jù)世 界的紐帶。柵格數(shù)據(jù)編碼：直接?xùn)鸥窬幋a：直接編碼就是將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行（或逐列）逐個(gè)記錄代碼，可以每行從左到右逐像元記錄，也可奇數(shù)行從左到右而偶數(shù)行由右向左記錄，為了特定的目的還可采用其他特殊的順序。鏈碼：由起點(diǎn)位置和一系列在基本方向的單位矢量給出每個(gè)后續(xù)點(diǎn)相對(duì)其前繼點(diǎn)的可能的8個(gè)基本方向之一表示。8個(gè)基本方向自0°開始按逆時(shí)針方 向代碼分別為 0, 1

11、, 2, 3, 4, 5, 6, 1。單位矢量的長(zhǎng)度默認(rèn)為一個(gè)柵格 單元。四叉樹編碼：是根據(jù)柵格數(shù)據(jù)二維空間分布的特點(diǎn)，將空間區(qū)域按照4個(gè)象限進(jìn)行遞歸分割（2nX 2 n,且n>1）,直到子象限的數(shù)值單調(diào)為止，最后得 到一棵四分叉的倒向樹。游程長(zhǎng)度編碼：只在各行（或列）數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時(shí)依次記錄該代碼以 及相同代碼重復(fù)的個(gè)數(shù)；逐個(gè)記錄各行（或列）代碼發(fā)生變化的位置和相應(yīng) 代碼。塊碼：采用方形區(qū)域作為記錄單元，數(shù)據(jù)編碼由初始位置行列號(hào)加上半徑，再加上記錄單元的代碼組成。矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量與柵格一體化的基本概念；矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較優(yōu)點(diǎn)缺 點(diǎn)矢量數(shù)

12、 據(jù)結(jié)構(gòu)1 .他于面向現(xiàn)象（土壤類、土地利用單 元等）；2 .數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊、冗余度低；3 .有利于網(wǎng)絡(luò)分析；4 .圖形顯示質(zhì)量好、精度局。1 .數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；2 .軟件與硬件的技術(shù)要求比較局；3 .多邊形疊合等分析比較困難；4 .顯示與繪圖成本比較圖。柵格數(shù) 據(jù)結(jié)構(gòu)1 .數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；2 .空間分析和地理現(xiàn)象的模擬均比 較容易；3 .有利于與遙感數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用和 分析；4 .輸出方法快速，成本比較低廉。1 .圖形數(shù)據(jù)量大；2 .投影轉(zhuǎn)換比較困難；3 .柵格地圖的圖形質(zhì)量相對(duì)較低；4 .現(xiàn)象識(shí)別的效果/、如矢量方法。第四節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立系統(tǒng)統(tǒng)功能與數(shù)據(jù)間的關(guān)系現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)模式的一個(gè)重

13、要特征是數(shù)據(jù)與功能之間具有密切的 聯(lián)系，因此，在確定數(shù)據(jù)內(nèi)容時(shí)，首先必須明確系統(tǒng)的功能；對(duì)開發(fā)的GIS系統(tǒng)的功能，是通過用戶需求調(diào)查來確定的，因此，在開發(fā)GIS系統(tǒng)之前，首先要進(jìn)行系統(tǒng)分析。 空間數(shù)據(jù)的分類和編碼空間數(shù)據(jù)的分類，是指根據(jù)系統(tǒng)功能及國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，將具有不同屬性或特征的要素區(qū)別開來的過程，以便從邏輯上將空間數(shù)據(jù)組織為不同的信息； 空間數(shù)據(jù)的編碼：是指將數(shù)據(jù)分類的結(jié)果，用一種易于被計(jì)算機(jī)和人識(shí)別的符號(hào)系統(tǒng)表示出來的過程， 編碼的結(jié)果是形成代碼。 代碼由數(shù)字或字符組成。 例如，我國(guó)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的分類代碼由六位數(shù)字組成，其代碼結(jié)構(gòu)如下所示： XXXXXX大類碼 小類碼一級(jí)代碼二級(jí)代

14、碼識(shí)別位大類碼、小類碼、一級(jí)代碼和二級(jí)代碼分別用數(shù)字順序排列。識(shí)別位由用戶自行定義，以便于擴(kuò)充。 矢量數(shù)據(jù)的輸入與編輯矢量數(shù)據(jù)的輸入，是指將分類和編碼的空間對(duì)象圖形轉(zhuǎn)換為一系列x、y坐標(biāo)，然后按照確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加入到線段或標(biāo)示點(diǎn)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)文件中去； 空間數(shù)據(jù)編輯的目的是為了消除數(shù)字化過程中引入的各類錯(cuò)誤和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn) 行拓?fù)潢P(guān)系檢查等而進(jìn)行的操作。柵格數(shù)據(jù)的輸入與編輯柵格數(shù)據(jù)的輸入方法包括透明格網(wǎng)采集輸入、掃描數(shù)字化輸入及其它數(shù)據(jù)傳輸或轉(zhuǎn)換輸入等；柵格數(shù)據(jù)編輯的目的同樣是為了消除數(shù)字化過程中引入的各類錯(cuò)誤，根據(jù)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，其編輯的內(nèi)容還包括數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)組織方式的變換 等。第五節(jié)空間數(shù)據(jù)

15、質(zhì)量和元數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)質(zhì)量：是指空間數(shù)據(jù)在表達(dá)實(shí)體空間位置、特征和時(shí)間所能達(dá)到的準(zhǔn)確性、一致性、完整性和三者統(tǒng)一性的程度，以及數(shù)據(jù)適用于不同應(yīng)用的能力?？臻g數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要素：數(shù)據(jù)情況說明：要求對(duì)地理數(shù)據(jù)的來源、數(shù)據(jù)內(nèi)容及其處理過程等做出準(zhǔn)確、 全面和詳盡的說明。位置精度：指空間實(shí)體的坐標(biāo)數(shù)據(jù)與實(shí)體真實(shí)位置的接近程度，通常表現(xiàn)為空間三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)精度。它包括數(shù)學(xué)基礎(chǔ)精度、平面精度、高程精度、接邊 精度、形狀再現(xiàn)精度、像元定位精度。平面精度又分為相對(duì)精度和絕對(duì)精度。屬性精度：指空間實(shí)體的屬性與其真值相符的程度。通常取決于地理數(shù)據(jù)的類型，且常常與位置精度有關(guān)，包括要素分類與標(biāo)準(zhǔn)的正確性、要素屬性值 的準(zhǔn)

16、確性、名稱的正確性等。時(shí)間精度：指數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性?？梢酝ㄟ^數(shù)據(jù)更新的時(shí)間和頻度來表現(xiàn)。邏輯一致性：指地理數(shù)據(jù)關(guān)系上的可靠性，包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)內(nèi)容，以及拓?fù)湫再|(zhì)上的內(nèi)在一致性。數(shù)據(jù)完整性：指地理數(shù)據(jù)在范圍、內(nèi)容和結(jié)構(gòu)等方面滿足所有要求的完整程 度，包括數(shù)據(jù)范圍、空間實(shí)體類型、空間關(guān)系分類、屬性特征分類等方面的 完整性。表達(dá)形式的合理性：主要指數(shù)據(jù)抽象、數(shù)據(jù)表達(dá)與真實(shí)地理世界的吻合性， 包括空間特征、專題特征、時(shí)間特征表達(dá)的合理性。空間數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的來源 ：空間現(xiàn)象自身存在的不穩(wěn)定性、空間現(xiàn)象的表達(dá)、空間數(shù)據(jù)處理中的誤差、空間數(shù)據(jù)使用中的誤差元數(shù)據(jù)概念：Metadata,原意是關(guān)于數(shù)據(jù)變化的描述，

17、即關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。目的1、促進(jìn)數(shù)據(jù)集的圖效利用2、為計(jì)算機(jī)輔助軟件工程（CASE）服務(wù)。內(nèi)容對(duì)數(shù)據(jù)集的描述；對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)所有者、數(shù)據(jù)生產(chǎn)歷史等的說明；對(duì)數(shù)據(jù) 質(zhì)量的描述；對(duì)數(shù)據(jù)處理信息的說明；對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的描述；對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新、 集成方法等的說明。性質(zhì)兀數(shù)據(jù)應(yīng)盡可能多地反映數(shù)據(jù)集自身的特征規(guī)律。作用通過兀數(shù)據(jù)可以檢索、訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，可以有效的利用計(jì)算機(jī)資源，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行 加工處理和二次開發(fā)等。第三章空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)處理：對(duì)采集的各種數(shù)據(jù)，按照不同的方式方法對(duì)數(shù)踞進(jìn)行編輯運(yùn)算，清除數(shù)據(jù)沉余，彌補(bǔ)數(shù)據(jù)缺失，形成符合用戶要求的數(shù)據(jù)文件格式第一節(jié)空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換幾何糾正幾何糾正是指對(duì)數(shù)字化

18、原圖數(shù)據(jù)進(jìn)行的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換和圖紙變形誤差的改正，以實(shí)現(xiàn)與理論值的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；幾何糾正的方法包括仿射變換、相似變換、二次變換和高次變換等。投影轉(zhuǎn)換投影轉(zhuǎn)換是指當(dāng)系統(tǒng)使用來自不同地圖投影的圖形數(shù)據(jù)時(shí)，需要將該投影的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所需要投影的坐標(biāo)數(shù)據(jù)；投影轉(zhuǎn)換的方法包括正解變換、反解變換和數(shù)值變換等。由矢量向柵格的轉(zhuǎn)換當(dāng)數(shù)據(jù)采集采用矢量數(shù)據(jù)，而空間分析采用柵格數(shù)據(jù)時(shí)，需要將矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換為柵格數(shù)據(jù)；由矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換方法，根據(jù)原數(shù)據(jù)文件的不同， 可以分別應(yīng)用：基于弧段數(shù)據(jù)的柵格化方法； 基于多邊形數(shù)據(jù)的柵格化方法。由柵格向矢量的轉(zhuǎn)換當(dāng)由柵格數(shù)據(jù)分析的結(jié)果通過矢量繪圖機(jī)輸出，或者將柵格數(shù)據(jù)加入矢量

19、數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，都需要將柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)；由柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)文件和再生柵格數(shù)據(jù)文件的不同，可以分別采用：基于圖像數(shù)據(jù)的矢量化方法；基于再生柵格數(shù)據(jù)的矢量化方法。邊界線追蹤：邊界線跟蹤的目的就是將寫入數(shù)據(jù)文件的細(xì)化處理后的柵格數(shù)據(jù)，整理為從結(jié)點(diǎn)出發(fā)的線段或閉合的線條，并以矢量形式存儲(chǔ)于特征柵格點(diǎn)中心的坐標(biāo)拓?fù)潢P(guān)系生成：對(duì)于矢量表示的邊界弧段，判斷其與原圖上各多邊形空間關(guān) 系，形成完整的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并建立與屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)系。去除多余點(diǎn)及曲線圓滑：由于搜索是逐個(gè)柵格進(jìn)行的，必須去除由此造成的多余點(diǎn)記錄，以減少冗余。第三節(jié)多源空間數(shù)據(jù)的融合遙感與GIS數(shù)據(jù)的融合遙感圖像與數(shù)字地圖數(shù)據(jù)

20、的融合；遙感圖像與DEM數(shù)據(jù)的融合；遙感圖像與地圖掃描數(shù)據(jù)的融合。不同格式數(shù)據(jù)的融合基于轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)融合；基于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)融合；基于公共接口的數(shù)據(jù)融合；基于直接訪問的數(shù)據(jù)融合。第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的壓縮與綜合空間數(shù)據(jù)的壓縮空間數(shù)據(jù)的壓縮，即從所取得的數(shù)據(jù)集合 S中抽出一個(gè)子集 A,這個(gè)子集作 為一個(gè)新的信息源， 在規(guī)定的程度范圍內(nèi)最好地逼近原集合， 而且具有最大 的壓縮比aa：% 至1式中：m為曲線的原點(diǎn)數(shù)；n為曲線經(jīng)壓縮后的點(diǎn)數(shù)。數(shù)據(jù)壓縮的目的：節(jié)省存貯空間；節(jié)省處理時(shí)間數(shù)據(jù)壓縮途徑：壓縮軟件：原數(shù)據(jù)信息基本不丟失而且可以大大節(jié)省存貯空間，缺 點(diǎn)是壓縮后的文件必須在解壓縮后才能使用數(shù)據(jù)消冗處理

21、：原數(shù)據(jù)信息不會(huì)丟失，得到的文件可以直接使用， 缺點(diǎn)是技術(shù)要求高，工作量大，對(duì)冗余度不大的數(shù)據(jù)集合效用小 用數(shù)據(jù)子集代替數(shù)據(jù)全集：在規(guī)定的精度范圍內(nèi)，從原數(shù)據(jù)集合中抽取一個(gè)子集，缺點(diǎn)以信息損失為代價(jià)，換取空間數(shù)據(jù)容量的縮小曲線上點(diǎn)的壓縮方法：道格拉斯-普克法(Douglas-Peucker);Li-openshaw的自然綜合法則法；垂距法。面域柵格數(shù)據(jù)的壓縮方法：通過壓縮編碼技術(shù)來消除冗余數(shù)據(jù)，如鏈碼、游程長(zhǎng)度編碼塊碼四叉樹編碼空間數(shù)據(jù)的綜合空間數(shù)據(jù)的綜合是針對(duì)存貯在GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)因?qū)傩詳?shù)據(jù)的重新分類而進(jìn)行的操作；空間數(shù)據(jù)的綜合內(nèi)容包括相同屬性的刪除和相同屬性公共邊界線的刪除等。第五節(jié)

22、空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插：通過已知點(diǎn)或分區(qū)的數(shù)據(jù)，推求任意點(diǎn)或分區(qū)數(shù)據(jù)的方法稱為空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插。其方法是從存在的觀測(cè)數(shù)據(jù)中找到一個(gè)函數(shù)關(guān)系式，使該關(guān)系式最好地逼近這些已知的空間數(shù)據(jù)，并能根據(jù)函數(shù)關(guān)系式推求出區(qū)域范圍內(nèi)其它任意點(diǎn)或任意分區(qū)的值。一般來講，在已存在觀測(cè)點(diǎn)的區(qū)域范圍之內(nèi)估計(jì)未觀測(cè)點(diǎn)的特征值的過程稱內(nèi)插；在已存在觀測(cè)點(diǎn)的區(qū)域范圍之外估計(jì)未觀測(cè)點(diǎn)的特征值的過程稱推估?？臻g數(shù)據(jù)的內(nèi)插有離散空間內(nèi)插和連續(xù)空間內(nèi)插點(diǎn)的內(nèi)插點(diǎn)的內(nèi)插是研究具有連續(xù)變化特征現(xiàn)象(如地形、氣溫、氣壓等)的數(shù)值內(nèi)插方法；點(diǎn)的內(nèi)插方法可以采用：移動(dòng)擬合法；局部函數(shù)法；克里格(Kriging )內(nèi)插法。區(qū)域的內(nèi)插區(qū)

23、域的內(nèi)插是研究根據(jù)一組分區(qū)的已知數(shù)據(jù)來推求同一地區(qū)另一組分區(qū)未知數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法；區(qū)域的內(nèi)插方法可以采用：疊置法；比重法。第六節(jié)圖幅數(shù)據(jù)邊沿匹配處理圖幅數(shù)據(jù)邊沿匹配的概念圖幅數(shù)據(jù)邊沿匹配的任務(wù)識(shí)別和檢索相鄰圖幅的數(shù)據(jù)；相鄰圖幅邊界點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的匹配；相同屬性多邊形公共界線的刪除；連續(xù)圖幅數(shù)據(jù)文件的建立。第四章 GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)第一節(jié)空間數(shù)據(jù)庫(kù)概述空間數(shù)據(jù)庫(kù)的概念GIS存儲(chǔ)空間和屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過程；數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)；原則、步驟和技術(shù)方法?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)和維護(hù)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型設(shè)計(jì)：傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)模型基本概念：關(guān)系；關(guān)鍵字；關(guān)系模式；關(guān)系數(shù)

24、據(jù)庫(kù)；關(guān)系完整性。第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型設(shè)計(jì)：語義模型與對(duì)象模型語義數(shù)據(jù)模型E-R模型。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮幕靖拍睿簩?duì)象、類；繼承；重載；概括與聚集。第四節(jié)空間數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模型設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)第五節(jié)GIS空間時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)空間時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)概述空間時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的表達(dá)；空間時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的更新；空間時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的查詢；時(shí)空一體化數(shù)據(jù)模型時(shí)間片快照模型；底圖疊加模型；時(shí)空合成模型；全信息對(duì)象模型。第五章空間分析的原理和方法空間分析的概念空間分析是基于空間數(shù)據(jù)的分析技術(shù)，它以地學(xué)原理為依托， 通過分析算法,從空間數(shù)據(jù)中獲取有關(guān)地理對(duì)象的空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間形成和空 間演變等信息。空

25、間分析的一般分類產(chǎn)生式分析 (product mode); 咨詢式分析 (query mode)。第一節(jié)數(shù)字地面模型分析DTM （數(shù)字地表模型）：是地形表面形態(tài)等多種信息的一個(gè)數(shù)字表示。它包含地貌、 環(huán)境、土地利用等多種信息的定量和定性描述。DEM （數(shù)字高程模型）只取 DTM的（X、Y）和對(duì)應(yīng)的Z值。實(shí)際上地形模型不僅 包含高程屬性，還包含其它的地表形態(tài)屬性，如坡度、坡向等。數(shù)字地形模型是地形表面形態(tài)屬性信息的數(shù)字表達(dá)，是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字描述。高程是地理空間中的第三維坐標(biāo)。不規(guī)則三角網(wǎng)方法 （TIN ）建立DEM :對(duì)有限個(gè)離散點(diǎn)，每三個(gè)最臨近點(diǎn)聯(lián)結(jié)成 三角形，每個(gè)三角形

26、代表一個(gè)局部平面，再根據(jù)每個(gè)平面方程，計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的 高程，生成DEM , TIN特點(diǎn)為：* 不規(guī)則三角網(wǎng)由連續(xù)的三角面組成，三角面的形狀和大小取決于不規(guī)則分布的觀測(cè)點(diǎn)（或稱為節(jié)點(diǎn)）的密度和位置。* 不規(guī)則三角網(wǎng)能隨地形起伏變化的復(fù)雜性改變采樣點(diǎn)的密度和采樣點(diǎn)的位置。* 不規(guī)則三角網(wǎng)方法能按照地形特征點(diǎn)，如山脊線、山谷線、地形變化線等獲得DEM數(shù)據(jù)，并達(dá)到精度要求。* 在不規(guī)則三角網(wǎng)方法中， 建立三角形之間的拓?fù)潢P(guān)系，并與屬性數(shù)據(jù)聯(lián)結(jié)起來。數(shù)字線劃地圖（DLG , Digital Line Graphic ）:是現(xiàn)有地形圖要素的矢量數(shù)據(jù)集，保存各要素間的空間關(guān)系和相關(guān)的屬性信息，全面地描述地

27、表目標(biāo)。數(shù)字柵格地圖（DRG , Digital Raster Graphic）:是根據(jù)現(xiàn)有紙質(zhì)、膠片等地形圖經(jīng)掃描和幾何糾正及色彩校正后，形成在內(nèi)容、幾何精度和色彩上與地形圖保持一致的 柵格數(shù)據(jù)集。數(shù)字柵格地圖（DRG , Digital Raster Graphic）:在內(nèi)容、幾何精度和色彩上與同等比 例尺地形圖一致。本產(chǎn)品是模擬產(chǎn)品向數(shù)字產(chǎn)品過渡的產(chǎn)品，可作為背景參照?qǐng)D像與其它空間信息相關(guān)參考與分析?？捎糜跀?shù)字線劃地圖的數(shù)據(jù)采集、評(píng)價(jià)和更新 ，還可 與數(shù)字正射影像圖、數(shù)字高程模型等數(shù)據(jù)集成，派生出新的信息，制作新的地圖。數(shù)字正射影像圖 （DOM , Digital Orthophoto

28、Map ）是利用數(shù)字高程模型（DEM） 對(duì)經(jīng)掃描處理的數(shù)字化航空像片，經(jīng)逐像元進(jìn)行投影差改正、鑲嵌，按國(guó)家基本比例尺地形圖圖幅范圍剪裁生成的數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)集。它是同時(shí)具有地圖幾何精度和影像特征的圖像，具有精度高、信息豐富、直觀真實(shí)等優(yōu)點(diǎn)。DMI , Digital Measurable Images ） 是指一體化集成融合管理的時(shí)空序列上的具有像片絕對(duì)方位元素的航空/航天/地面立體影像的統(tǒng)稱。地形因子的自動(dòng)提取：坡度計(jì)算；坡向分析；曲面面積計(jì)算；地表粗糙度計(jì)算；高程及變異分析；谷脊特征分析；日照強(qiáng)度的分析；淹沒邊界的計(jì)算。地表形態(tài)的自動(dòng)分類：擬定地形分類決策表；建立地形類型分類系統(tǒng)；輸出地形

29、類 型圖。地學(xué)剖面的繪制和分析：建立數(shù)字高程模型；確定地形剖面線的位置；剖面線交點(diǎn) 的內(nèi)插計(jì)算；地形剖面線及相關(guān)地理信息（地質(zhì)、土壤、土地利用等）的疊加表示 和輸出。第二節(jié)空間疊合分析空間疊合分析的概念：指在統(tǒng)一空間參照系統(tǒng)條件下，每次將同一地區(qū)兩個(gè)地理對(duì) 象的圖層進(jìn)行疊合，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；空間疊合分析是空間信息系統(tǒng)中最常用的提取隱含信息的手段之一。疊 加分析不僅包含空間關(guān)系的比較，還包含屬性關(guān)系的比較，它可以分為以下五類： 視覺信息的疊加、點(diǎn)與多邊形的疊加、線與多邊形的疊加、多邊形疊加和柵格圖層疊加視覺信息的疊加： 將多個(gè)圖層內(nèi)容放在一起進(jìn)行

30、顯示點(diǎn)與多邊形的疊加：實(shí)際上是計(jì)算多邊形對(duì)點(diǎn)的包含關(guān)系。它通過點(diǎn)是否在多邊形 內(nèi)的判別來完成。在完成點(diǎn)與多邊形的幾何關(guān)系計(jì)算之后，還要進(jìn)行屬性信息的處 理。最簡(jiǎn)單的方式是將多邊形屬性信息疊加到其中的點(diǎn)上（或?qū)Ⅻc(diǎn)的屬性疊加到多 邊形上，用于標(biāo)識(shí)該多邊形）。通過疊加可以計(jì)算出每個(gè)多邊形類型里有多少個(gè)點(diǎn)， 以及這些點(diǎn)的屬性信息。線與多邊形的疊加：是比較線上坐標(biāo)與多邊形坐標(biāo)的關(guān)系，判斷線是否落在多邊形 內(nèi)。通常是計(jì)算線與多邊形的交點(diǎn)，只要相交就產(chǎn)生一個(gè)結(jié)點(diǎn)，將原線打斷成一條 條弧段，并將原線和多邊形的屬性信息一起賦給新弧段。疊加的結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)新的數(shù)據(jù)層面每條線被它穿過的多邊形打斷成新弧段圖層，同時(shí)，產(chǎn)

31、生一個(gè)相應(yīng)的屬性 數(shù)據(jù)表記錄原線和多邊形的屬性信息。多邊形與多邊形的疊合分析多邊形與多邊形的疊合分析是指將兩個(gè)不同圖層的多邊形要素相疊合，產(chǎn)生輸出層的新多邊形要素，用以解決地理變量的多準(zhǔn)則分析、區(qū)域多重圖幅要素更新、相鄰圖幅拼接和區(qū)域信息提取等； 多邊形與多邊形疊合分析的功能：union ;intersect;identity ;erase;update; clip。柵格圖層疊加：利用某種計(jì)算模型對(duì)不同柵格圖層中相同位置像元的值進(jìn)行計(jì)算，得到新的柵格圖層?？臻g疊合分析的方法基于矢量數(shù)據(jù)的疊合分析；基于柵格數(shù)據(jù)的疊合分析；第三節(jié)空間緩沖區(qū)分析空間緩沖區(qū)分析的概念空間緩沖區(qū)分析是指根據(jù)分析對(duì)象的點(diǎn)

32、、線、面實(shí)體，自動(dòng)建立它們周圍一定距離的帶狀區(qū)，用以識(shí)別這些實(shí)體或主體對(duì)鄰近對(duì)象的輻射范圍或影響度，以便為某項(xiàng)分析或決策提供依據(jù)；空間緩沖區(qū)的三大要素，即主體、鄰近對(duì)象和作用條件?？臻g緩沖區(qū)分析的模型線性模型；二次模型；指數(shù)模型。第四節(jié)空間網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析的基本概念：指依據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系（結(jié)點(diǎn)與弧段拓?fù)?、弧段的連通性），通過考察網(wǎng)絡(luò)元素的空間及屬性數(shù)據(jù)，以數(shù)學(xué)理論模型為基礎(chǔ)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能特征進(jìn)行多方面研究的一種分析計(jì)算?？臻g網(wǎng)絡(luò)的類型和構(gòu)成定向網(wǎng)絡(luò)：流向由源（source）至匯（sink）;網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)的資源自身不能決 定流向（如：水流、電流）非定向網(wǎng)絡(luò)：流向不完全由系統(tǒng)控制；網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)的資源可以

33、決定流向。 空間網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成元素：結(jié)點(diǎn)（Node）：網(wǎng)絡(luò)中任意兩條線段的交點(diǎn)，屬性如資源數(shù)量等鏈（Link）:連接兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的弧段。供物體運(yùn)營(yíng)的通道，鏈間的連接關(guān)系由弧段-結(jié)點(diǎn)拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表達(dá)。屬性如資源流動(dòng)的時(shí)間、速度等中心（Center）:網(wǎng)絡(luò)中位于結(jié)點(diǎn)處，具有沿著鏈?zhǔn)占桶l(fā)放資源能力的 設(shè)施，如郵局、電站、水庫(kù)等站點(diǎn)（Stop）:資源沿著網(wǎng)絡(luò)路徑流動(dòng)時(shí)被分配或收集的位置，如郵件投放點(diǎn)、公共汽車站，屬性如資源需求量轉(zhuǎn)向點(diǎn)（拐點(diǎn)，Turn）:鏈路相交處，資源流向發(fā)生改變的點(diǎn)空間網(wǎng)絡(luò)分析方法網(wǎng)絡(luò)跟蹤（Trace）:網(wǎng)絡(luò)中用于研究網(wǎng)絡(luò)中資源和信息的流向就是網(wǎng)絡(luò)跟蹤的 過程。路徑分析：用于模擬兩個(gè)或

34、兩個(gè)以上地點(diǎn)之間資源流動(dòng)的路徑尋找過程。當(dāng)選擇了起點(diǎn)、終點(diǎn)和路徑必須通過的若干中間點(diǎn)后，就可以通過路徑分析功能按照指定的條件尋找最優(yōu)路徑資源分配（Allocation）:反映現(xiàn)實(shí)世界網(wǎng)絡(luò)中資源的供需關(guān)系模型?？梢越鉀Q資源的有效利用和合理分配；確定最近中心，實(shí)現(xiàn)最佳服務(wù)定位-配置分析：Location-allocation分析是決定一個(gè)或多個(gè)服務(wù)設(shè)施的最優(yōu) 位置的過程，它的定位力求保證服務(wù)設(shè)施可以以最經(jīng)濟(jì)有效的方式為它所服 務(wù)的人群提供服務(wù)。在此分析中，即有定位過程，也有資源分配過程。地址編碼與匹配（GeoCoding）:是在含地址的表格數(shù)據(jù)與相關(guān)圖層之間建立 聯(lián)系，并為表格數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個(gè)相應(yīng)的點(diǎn)

35、要素層。當(dāng)對(duì)表格數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼后， 就可以對(duì)表格數(shù)據(jù)進(jìn)行空間定位查詢和分析。第五節(jié)空間統(tǒng)計(jì)分析變量篩選分析變量篩選分析的概念；變量篩選分析的方法。變量聚類分析變量聚類分析的概念；變量聚類分析的方法。第六節(jié)空間數(shù)據(jù)的集合分析和查詢空間數(shù)據(jù)的集合分析空間集合分析的概念；空間集合分析的方法?？臻g數(shù)據(jù)的查詢基于關(guān)系查詢語言擴(kuò)充的空間查詢方法；可視化空間查詢方法；基于自然語言的查詢方法；超文本查詢方法。第六章地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用模型第一節(jié) GIS應(yīng)用模型概述GIS應(yīng)用模型的分類數(shù)學(xué)模型：應(yīng)用數(shù)學(xué)分析方法建立的數(shù)學(xué)表達(dá)式，反映地理過程本質(zhì)的理化規(guī)律。例如地表徑流模型、海洋和大氣環(huán)流模型等。經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停和ㄟ^數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法和大量觀測(cè)實(shí)驗(yàn)建立的模型，如水土流失模型、適宜性分析模型等?；旌夏Ｐ停杭扔谢诶碚撛淼拇_定性變量，也有應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)加以確定的不確定性變量。例如位置選擇模型。GIS應(yīng)用模型的構(gòu)建GIS環(huán)境內(nèi)的模型構(gòu)建；GIS外部的模型構(gòu)建；混合型的模型構(gòu)建。第二節(jié)適宜性分析模型模型的一般形式模型的應(yīng)用實(shí)例選擇評(píng)價(jià)對(duì)象；確定評(píng)價(jià)方法；評(píng)價(jià)過程