《地理信息系統(tǒng)概論》課程教學(xué)大綱

1、地理信息系統(tǒng)概論課程教學(xué)大綱課程編號：507605課程名稱：地理信息系統(tǒng)概論英文名稱：Geography Information System課程類型: 專業(yè)核心課總學(xué) 時：64講課學(xué)時：56實驗學(xué)時：8學(xué) 分：4適用對象: 地理科學(xué)、資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理、地理信息系統(tǒng)、環(huán)境科學(xué)先修課程：地圖學(xué)、自然地理學(xué)、計算機基礎(chǔ)執(zhí) 筆 人：肖燕、段藝芳、侯戰(zhàn)方審定人：張金萍一、課程性質(zhì)、目的和任務(wù)地理信息系統(tǒng)課程是地理信息系統(tǒng)專業(yè)本科生的專業(yè)必修課，是地理科學(xué)專業(yè)和資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，教師應(yīng)具有GIS 專業(yè)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用背景，學(xué)生應(yīng)具有計算機高級語言、地圖概論、數(shù)據(jù)庫原理等課程基礎(chǔ)，

2、其課程目的是介紹地理信息系統(tǒng)的一些最基本的理論、方法和應(yīng)用實例，討論地理信息如何被存貯在計算機中，并可進行更新、查詢檢索、分析處理和綜合應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)學(xué)生應(yīng)能夠掌握地理信息系統(tǒng)基本概念、基本原理和基本方法，了解若干重要GIS工具軟件的特點及基本使用方法，并能付諸應(yīng)用解決實際問題。二、課程教學(xué)和教改基本要求本課程不僅為學(xué)生利用現(xiàn)代技術(shù)手段進行科技研究提供了必要的知識準備，而且更重要的是進一步提高了學(xué)生學(xué)習(xí)和研究地理學(xué)的檔次。因此要求學(xué)生具備一定的計算機知識和地圖遙感知識，這將是學(xué)好本課程的基礎(chǔ)。該課程在教學(xué)觀念和教學(xué)方法上注重能力培養(yǎng)，采用課堂講授與具體實踐相結(jié)合的方法完成教學(xué)任務(wù)。地理

3、信息系統(tǒng)的實習(xí)要求在計算機軟硬件支持下，在數(shù)字環(huán)境下進行。根據(jù)本課程實踐性強、圖形內(nèi)容多的特點，課堂講授全部采用多媒體授課方式。本課程實踐性強，教學(xué)中除注意突出重點，講清基本原理外，應(yīng)把重點放在提高學(xué)生操作、應(yīng)用地理信息系統(tǒng)軟件的能力上，加強上機練習(xí)，理論聯(lián)系實際，學(xué)以致用。三、課程各章重點與難點第一章 導(dǎo)論一、本章重點：GIS 的概念和基本構(gòu)成以及GIS 的功能二、本章難點：數(shù)據(jù)和信息的相關(guān)關(guān)系，GIS與其他信息系統(tǒng)的區(qū)別三、教學(xué)要求：掌握地理信息系統(tǒng)的概念及其軟硬件構(gòu)成以及功能；理解數(shù)據(jù)和信息的相關(guān)關(guān)系；了解地理信息系統(tǒng)的歷史、發(fā)展趨勢和常用的地理信息系統(tǒng)軟件。四、教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 地理信

4、息系統(tǒng)基本概念1 數(shù)據(jù)與信息 數(shù)據(jù)是客觀對象的表示，而信息則是數(shù)據(jù)內(nèi)涵的意義，只有數(shù)據(jù)對實體行為產(chǎn)生影響時才成為信2 地理信息與地理信息系統(tǒng)地理信息屬于空間信息，其位置的識別是與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起的。地理信息系統(tǒng)是由計算機硬件、軟件和不同的方法組成的系統(tǒng)。第二節(jié) GIS 的基本構(gòu)成1 系統(tǒng)硬件用以存儲、處理、傳輸和顯示地理信息或空間數(shù)據(jù)，包括GIS 主機、 GIS 外部設(shè)備和GIS 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。計算機是GIS 的主機，它是硬件系統(tǒng)的核心，包括從主機服務(wù)器到桌面工作站，用作數(shù)據(jù)的處理、管理與計算。GIS 外部設(shè)備包括輸入設(shè)備的數(shù)字化儀、掃描儀和全站型測量儀器等，輸出設(shè)備的繪圖儀、打印機和高分辨率顯示裝

5、置等，以及數(shù)據(jù)存儲與傳送設(shè)備的磁帶機、光盤機、活動硬盤和硬盤陣列等。 GIS 的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括布線系統(tǒng)、網(wǎng)橋、路由器和交換機等，具體的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)網(wǎng)絡(luò)計算的體系結(jié)構(gòu)來確定。2 系統(tǒng)軟件GIS 軟件是系統(tǒng)的核心，用執(zhí)行GIS 功能的各種操作，包括數(shù)據(jù)輸入、處理、數(shù)據(jù)庫管理、空間分析和圖形用戶界面等。按照其功能分為：GIS 專業(yè)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件和系統(tǒng)管理軟件等。1 ） GIS 專業(yè)軟件2）數(shù)據(jù)庫軟件3）系統(tǒng)管理軟件3 空間數(shù)據(jù)地理信息系統(tǒng)的操作對象是空間數(shù)據(jù)，它具體描述地理實體的空間特征、屬性特征和時間特征?？臻g特征：地理實體的空間位置及其相互關(guān)系。屬性特征：地理實體的名稱、類型和數(shù)量等。實踐特征：

6、實體隨時間而發(fā)生相關(guān)變化。4 應(yīng)用人員包括系統(tǒng)開發(fā)人員和GIS 技術(shù)的最終用戶。5 應(yīng)用模型應(yīng)用模型是客觀世界中相應(yīng)系統(tǒng)經(jīng)由觀念世界到信息世界的映射，反映了人類對客觀世界利用改造的能動作用，并且是GIS 技術(shù)產(chǎn)生社會經(jīng)濟效益的關(guān)鍵所在，也是GIS 生命力的重要保證，因此在GIS 技術(shù)中占有十分重要的地位。第三節(jié) GIS 的功能簡介1 基本功能1.1 數(shù)據(jù)采集與編輯地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通常抽象為不同的專題或?qū)?。?shù)據(jù)采集與編輯功能是保證各層實體的地物要素按順序轉(zhuǎn)化為x、 y 坐標及對應(yīng)的代碼輸入到計算機中。1.2 數(shù)據(jù)存儲與管理GIS 數(shù)據(jù)庫是區(qū)域內(nèi)一定地理要素特征以一定的組織方式存儲在一起的相關(guān)數(shù)

7、據(jù)的集合。1.3 數(shù)據(jù)處理和變換1.4 數(shù)據(jù)處理的任務(wù)和操作內(nèi)容有：1）數(shù)據(jù)變換。指對數(shù)據(jù)從一種數(shù)學(xué)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種數(shù)學(xué)狀態(tài)，包括投影變換、輻射糾正、比例尺縮放和誤差改正和處理等。2）數(shù)據(jù)重構(gòu)。指對數(shù)據(jù)從一種幾何形態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種幾何形態(tài)，包括數(shù)據(jù)拼接、數(shù)據(jù)截取、數(shù)據(jù) 壓縮、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。3）數(shù)據(jù)抽取。指對數(shù)據(jù)從全集合到子集的條件提取，包括類型選擇、窗口提取、布爾提取、空間 內(nèi)插等。4）空間分析和統(tǒng)計空間分析和統(tǒng)計功能是GIS 的一個獨立研究領(lǐng)域。它的主要特點是幫助確定地理要素之間新的空間關(guān)系，它已經(jīng)不僅成為區(qū)別其他類型系統(tǒng)的一個重要標志，而且為用戶提供了靈活地解決各類問題 的有效工具。5）產(chǎn)品制

8、作與顯示GIS 產(chǎn)品是指由系統(tǒng)處理和分析，產(chǎn)生具有新的概念和內(nèi)容，可以直接輸入專業(yè)規(guī)劃或決策人員使用的各種地圖、圖像、圖表或文字說明，其中地圖圖形輸出是GIS 產(chǎn)品的主要形式。6）二次開發(fā)和編程為使 GIS 技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，滿足各種不同的應(yīng)用要求，它必須具備的另一個重要基本功 能使二次開發(fā)環(huán)境。2 應(yīng)用功能1 ）資源管理2）區(qū)域規(guī)劃3）國土監(jiān)測4）輔助決策第四節(jié) GIS 的發(fā)展透視 1 發(fā)展概況GIS 是 20 世紀 60 年代中期發(fā)展起來的一門新的技術(shù)。20 世紀 70 年代， 計算機發(fā)展到第三代，地理信息系統(tǒng)這一技術(shù)受到了政府部門、商業(yè)公司和大學(xué)的普遍重視，成為一個引人注目的領(lǐng)域。

9、20 世紀 80 年代是地理信息系統(tǒng)普遍發(fā)展和推廣應(yīng)用的階段。20 世紀 90 年代是 GIS 應(yīng)用的大發(fā)展，GIS 成為一種通用的地理信息技術(shù)工具被廣泛應(yīng)用，稱為GIS 的用戶時代。當前，GIS 正向著集成化、產(chǎn)業(yè)化和社會化發(fā)展的方向邁進。2 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，因此它明顯地體現(xiàn)出多學(xué)科交叉的特征，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。第二章 地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一、本章重點：空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型及其編碼方法二、本章難點：地理空間及其表達方法，數(shù)據(jù)精度和誤差來源三、教學(xué)要求：掌握空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型及其編碼方法；理解地理空間及其表

10、達方法，數(shù)據(jù)精度和誤差來源；了解各種輸入設(shè)備的性能和使用方法。四、教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 地理空間及其表達1 地理空間的概念地理信息系統(tǒng)中的空間概念常用“地理空間”來表達，一般包括地理空間定位框架及其所聯(lián)結(jié)的特征實體。3 空間實體的表達地理空間的特征實體包括點、線、面、曲面和體等多種類型，有矢量表示法和柵格表示法兩種。第二節(jié) 地理空間數(shù)據(jù)及其特征1 GIS 的空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)是GIS 的核心，也有人稱它是GIS 的血液。GIS 中的數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)類型繁多，概括起來主要有以下幾種類型：1）地圖數(shù)據(jù)2）影響數(shù)據(jù)3）地形數(shù)據(jù)4）屬性數(shù)據(jù)5.）元數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)根據(jù)表示對象的不同，又具體分為七種類型：1 ）類

11、型數(shù)據(jù)2）面域數(shù)據(jù)3）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)4）樣本數(shù)據(jù)5）曲面數(shù)據(jù)6）文本數(shù)據(jù)7）符號數(shù)據(jù)。2 空間數(shù)據(jù)的基本特征空間數(shù)據(jù)的特征可以概括為空間特征和屬性特征。一般地，空間特征數(shù)據(jù)包括地理實體或現(xiàn)象的定位數(shù)據(jù)和拓撲數(shù)據(jù)，屬性特征數(shù)據(jù)包括地理實體或現(xiàn)象的專題屬性數(shù)據(jù)和實踐數(shù)據(jù)，而空間特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù)統(tǒng)稱為空間數(shù)據(jù)或地理數(shù)據(jù)。在地理信息系統(tǒng)中，拓撲結(jié)構(gòu)不但用于空間數(shù)據(jù)的編輯和組織，而且在空間分析和應(yīng)用中具有非常重要意義。空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系包括：1 ）拓撲鄰接。2）拓撲關(guān)聯(lián)。3）拓撲包含。3 空間數(shù)據(jù)的計算機表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是GIS 的核心技術(shù)，一直是GIS 領(lǐng)域的重要研究課題。第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型4 矢量

12、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基于矢量模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可分為簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種數(shù)據(jù)組織形式能更好地逼近地理實體的空間分布特征，數(shù)據(jù)精度高，數(shù)據(jù)存儲的冗余度低，便于進行地理實體的網(wǎng)絡(luò)分析，但對于多層空間數(shù)據(jù)的疊合分析比較困難。5 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基于柵格模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可分為柵格矩陣結(jié)構(gòu)、游程編碼結(jié)構(gòu)四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表達地理要素比較直觀，容易實現(xiàn)多元數(shù)據(jù)的疊合操作，便于與遙感圖像及掃描數(shù)據(jù)相匹配建庫和使用等。6 矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)6.1 矢量與柵格一體化的基本概念既保持了矢量特征，又具有柵格的性質(zhì)，就能將矢量與柵格統(tǒng)一起來，這就是矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。6.2 矢量與柵格

13、一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計1 ）點狀目標和結(jié)點的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?；炯s定：點狀目標和結(jié)點只有位置，沒有形狀和面積，不必將點狀地物作為一個覆蓋層分解成四叉樹，只要將點坐標化為兩個地址碼M1 和 M2， 而不管整個構(gòu)型是否為四叉樹。2）線狀目標和弧段數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?；炯s定：線狀目標只要將其通過的柵格地址全部記錄下來即可，由于一個線狀地物可能由幾個弧段組成，所以應(yīng)先建立弧段的數(shù)據(jù)文件。3）面狀目標的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。基本約定：面狀目標應(yīng)包括邊界和邊界所包圍的整個區(qū)域。4 矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點，如表2-7 所示。第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立是指根據(jù)確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型，形成與該數(shù)據(jù)

14、結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的GIS 空間數(shù)據(jù)，為空間數(shù)據(jù)庫的建立提供物質(zhì)基礎(chǔ)。1 系統(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)模式的一個重要特征是數(shù)據(jù)與功能之間具有密切的聯(lián)系。2 空間數(shù)據(jù)的分類和編碼2.1 空間數(shù)據(jù)的分類空間數(shù)據(jù)的分類，是指根據(jù)系統(tǒng)功能及國家規(guī)范和標準，將具有不同屬性或特征的要素區(qū)別開來的過程，以便于從邏輯上將空間數(shù)據(jù)組織為不同的信息層，為數(shù)據(jù)采集、存儲、管理、查詢和共享提供依據(jù)。2.2 空間數(shù)據(jù)的編碼空間數(shù)據(jù)的編碼，是指將數(shù)據(jù)分類的結(jié)果，用一種易于被計算機和人識別的符號系統(tǒng)表示出來的過程。3 矢量數(shù)據(jù)的輸入與編輯矢量數(shù)據(jù)的輸入過程實際上是產(chǎn)生和矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的GIS 空間數(shù)據(jù)的過程，即將

15、經(jīng)分類和編碼的地理要素的圖形轉(zhuǎn)換為一系列x、 y 坐標，然后將這些坐標記錄按照確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)格式，加入到線段或標識點的計算機文件中去。手扶跟蹤數(shù)字化儀輸入、掃描矢量化輸入、解析測圖儀數(shù)據(jù)輸入及其他數(shù)據(jù)傳輸和轉(zhuǎn)換輸入等。4 柵格數(shù)據(jù)的輸入與編輯柵格數(shù)據(jù)的輸入過程：產(chǎn)生和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的GIS 空間數(shù)據(jù)的過程。透明格網(wǎng)采集輸入、掃描數(shù)字化輸入及其他數(shù)據(jù)傳輸和轉(zhuǎn)換輸入。第三章 空間數(shù)據(jù)的處理一、本章重點：空間數(shù)據(jù)坐標轉(zhuǎn)換的基本方法和空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換方法二、本章難點：多源空間數(shù)據(jù)的融合方法和空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法三、教學(xué)要求：掌握空間數(shù)據(jù)坐標轉(zhuǎn)換的基本方法和空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換方法；理解多源空間數(shù)據(jù)的

16、融合方法和空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法；了解圖幅數(shù)據(jù)邊沿匹配處理過程。四、教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)的坐標變換1 幾何糾正為了實現(xiàn)對數(shù)字化數(shù)據(jù)的坐標系轉(zhuǎn)換和圖紙變形誤差的改正。2 投影轉(zhuǎn)換正解變換、反解變換和數(shù)值變換法第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換1 由矢量向柵格的轉(zhuǎn)換1.1 基于弧段數(shù)據(jù)的柵格化方法弧段數(shù)據(jù)柵格化的算法可以分解為兩步：數(shù)據(jù)管理和轉(zhuǎn)換計算。數(shù)據(jù)管理的任務(wù)：按照可用的工作存儲區(qū)，將要建立的柵格數(shù)據(jù)劃分成數(shù)據(jù)段，對每個數(shù)據(jù)段或柵格帶建立相應(yīng)的矢量數(shù)據(jù)文件。轉(zhuǎn)換計算的任務(wù)：將任意的 x、y坐標轉(zhuǎn)換為有行號和列號表示的柵格數(shù)據(jù)。1.2 基于多邊形數(shù)據(jù)的柵格化方法2 由柵格向矢量的轉(zhuǎn)換2.1 基于圖像

17、數(shù)據(jù)的矢量化方法具體步驟：1）二值化。2）細化。3）跟蹤。2.2 基于再生柵格數(shù)據(jù)的矢量化方法具體步驟：1）對柵格數(shù)據(jù)按行掃描，找出位于各類型邊界的柵格單元，并將邊界內(nèi)部具有相同值或同質(zhì)的柵格單元以一種顯著不同的符號進行填充，產(chǎn)生只記錄類型邊界柵格值的文件；2）建立對類型邊界柵格單元的追蹤算法，尋找同質(zhì)區(qū)的閉合界線，同時計算其坐標，并整理成有序的坐標數(shù)組；3）處理相鄰類型的公共邊界，將按區(qū)域單元建立的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為按線段鏈建立的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以便實現(xiàn)任意區(qū)域或類型數(shù)據(jù)的提取、綜合、分析和制圖輸出。第三節(jié) 多源空間數(shù)據(jù)的融合1 遙感與 GIS 數(shù)據(jù)的融合1.1 遙感圖像與圖形的融合1.2 遙感數(shù)據(jù)與

18、DEM 的融合1.3 遙感圖像與地圖掃描圖像的融合2 不同格式數(shù)據(jù)的融合2.1 基于轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)融合2.2 基于數(shù)據(jù)標準的數(shù)據(jù)融合2.3 基于公共接口的數(shù)據(jù)融合2.4 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1 空間數(shù)據(jù)的壓縮1.1 數(shù)據(jù)壓縮的意義原因：現(xiàn)代的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)坐標數(shù)據(jù)量龐大；處理空間數(shù)據(jù)的比例尺的發(fā)生變化的需要。所謂數(shù)據(jù)壓縮，即從所取得的數(shù)據(jù)集合S中抽出一個子集 A,這個子集作為一個新的信息源，在規(guī)定的精度范圍內(nèi)最好地逼近原集合，而又取得盡可能大的壓縮比。壓縮比表示曲線信息載量減少的程度。1.2 曲線上點的壓縮1.3 曲域柵格數(shù)據(jù)的壓縮2 空間數(shù)據(jù)的綜合第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)的

19、內(nèi)插方法3 點的內(nèi)插點的內(nèi)插是研究具有連續(xù)變化特征現(xiàn)象的數(shù)值內(nèi)插方法。1 ）數(shù)據(jù)取樣2）數(shù)據(jù)內(nèi)插3）數(shù)據(jù)記錄2 區(qū)域的內(nèi)插區(qū)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。1 ）疊置法2）比重法第六節(jié) 圖幅數(shù)據(jù)邊沿匹配處理2 識別和檢索相鄰圖幅的數(shù)據(jù)通過圖幅編號與分幅數(shù)字化的數(shù)據(jù)聯(lián)系起來的方法來識別3 相鄰圖幅邊界點坐標數(shù)據(jù)的匹配追蹤拼接法4 相鄰屬性多邊形公共界線的刪除第四章 地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫一、本章重點：空間數(shù)據(jù)庫的概念和空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)過程二、本章難點：層次結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和關(guān)系結(jié)構(gòu)的異同、空間數(shù)據(jù)庫概念模型設(shè)計三、教學(xué)要求：掌握空間數(shù)據(jù)庫的概念和空間

20、數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)過程；理解層次結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和關(guān)系結(jié)構(gòu)的異同，理解空間數(shù)據(jù)庫概念模型設(shè)計；了解 GIS空間時態(tài)數(shù)據(jù)的基本特征與實現(xiàn)過程。四、教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概述5 空間數(shù)據(jù)庫的概念通常數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的簡稱。一個完整的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)該包括數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)三個組成部分。數(shù)據(jù)庫是按照一定的結(jié)構(gòu)組織在一起的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合；數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是提供數(shù)據(jù)庫建立、使用和管理工具的軟件系統(tǒng)；而數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)則是為了滿足特定的用戶數(shù)據(jù)處理需求而建立起來的，具有數(shù)據(jù)庫訪問功能的應(yīng)用軟件，它提供給用戶一個訪問和操作特定數(shù)據(jù)庫 的用戶界面。6 空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計1.1 空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計過程1

21、.2 空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型設(shè)計1.3 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計的原則、步驟和技術(shù)方法1.4 空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)和維護3）空間數(shù)據(jù)庫的運行與維護1 ）空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)2）相關(guān)的其他設(shè)計第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概念模型設(shè)計傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型1 層次數(shù)據(jù)模型1 ）層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2）層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)存取2 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型1 ）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的實現(xiàn)3）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫的記錄存取3 關(guān)系數(shù)據(jù)模型1） 關(guān)系數(shù)據(jù)模型的基本概念2）空間數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)模型的概念設(shè)計和邏輯設(shè)計4 三種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的比較上述三種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型均可用來描述包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的地理數(shù)據(jù)，但各有優(yōu)缺點。在選用時應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用要求擇優(yōu)選用，或取

22、長補短。第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫概念模型設(shè)計語義數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型1 語義數(shù)據(jù)模型最常用的語義模型之一是實體聯(lián)系模型（即E-R 模型） 。2 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型1 ）面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的基本概念2）繼承及類之間的層次關(guān)系3）功能重載和多態(tài)性4）概括和聚類5）空間數(shù)據(jù)庫對象模型第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫邏輯模型設(shè)計和物理設(shè)計2 空間數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計的步驟和內(nèi)容3 ）初始模式形成2）子模式設(shè)計3）模式評價4）優(yōu)化模式4 . E R 模型向關(guān)系數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換E-R 模型可以向現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)庫模型轉(zhuǎn)換，對不同的數(shù)據(jù)庫模型有不同的轉(zhuǎn)換規(guī)則。5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計6 空間數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計第五節(jié) GIS 空間時態(tài)數(shù)

23、據(jù)庫1 空間時態(tài)數(shù)據(jù)庫概述一個空間對象，除了空間和屬性描述信息外，還要考慮時間信息。2 時空一體化數(shù)據(jù)模型1 ）時間片快照模型2）底圖疊加模型3）時空合成模型4）全信息對象模型第五章 空間分析的原理與方法一、本章重點：空間數(shù)據(jù)分析的主要方法二、本章難點：數(shù)據(jù)的統(tǒng)計模型和數(shù)字地型模型的生成方法三、教學(xué)要求：掌握空間數(shù)據(jù)分析的主要方法；理解數(shù)據(jù)的統(tǒng)計模型和數(shù)字地型模型的生成方法；了解空間數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用方向和空間數(shù)據(jù)運算種類。四、教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 數(shù)字地面模型分析2 地形因子的自動提取3 地表形態(tài)的自動分類4 地學(xué)剖面的繪制和分析第二節(jié) 空間疊合分析5 空間疊合分析的概念6 ）點與多邊形的疊合2）線

24、與多邊形的疊合3）多邊形與多邊形的疊合7 基于矢量數(shù)據(jù)的疊合分析參與分析的兩個圖層的要素均為矢量數(shù)據(jù)8 基于柵格數(shù)據(jù)的疊合分析參與分析的兩個圖層的要素均為柵格數(shù)據(jù)第三節(jié) 空間緩沖區(qū)分析9 空間緩沖區(qū)分析的模型空間緩沖區(qū)分析是指根據(jù)分析對象的點、線、面實體，自動建立它們周圍一定距離的帶狀區(qū)，用以識別這些實體或主體對鄰近對象的輻射范圍或影響度，以便為某項分析或決策提供依據(jù)。10 空間緩沖區(qū)分析的方法通過某一制圖軟件進行空間緩沖區(qū)分析的方法介紹。第四節(jié) 空間網(wǎng)絡(luò)分析11 網(wǎng)絡(luò)圖論的基本概念圖論中的“圖”并不是通常意義下的幾何圖形或物體的形狀圖，而是一個以抽象的形式來表達確定的事物，以及事物之間是否具

25、備某種特定關(guān)系的數(shù)學(xué)系統(tǒng)。12 空間網(wǎng)絡(luò)的類型和構(gòu)成平面網(wǎng)絡(luò)中的道路型和樹型網(wǎng)絡(luò)是空間網(wǎng)絡(luò)中最主要的類型。13 空間網(wǎng)絡(luò)分析方法1 ）路徑分析2）定位-配置分析第五節(jié) 空間統(tǒng)計分析2 變量篩選分析常用的變量篩選分析方法有主成分分析法、主因子分析法、關(guān)鍵變量分析法等。3 變量聚類分析所謂變量聚類分析就是將一組數(shù)據(jù)點或變量，按照其在性質(zhì)上親疏遠近的程度進行分類。第六節(jié) 空間數(shù)據(jù)的集合分析和查詢4 空間集合分析空間集合分析是按照兩個邏輯子集給定的條件進行邏輯運算，其基本原理是布爾代數(shù)，它的運算符號或算子包括AND 、 OR、 XOR 、 NOT 及其組合等，邏輯運算的結(jié)果為“真”或“假”。5 空間數(shù)

26、據(jù)的查詢空間數(shù)據(jù)的查詢屬于數(shù)據(jù)庫的范疇，一般定義為從數(shù)據(jù)庫中找出所有滿足屬性約束條件和空間約束條件的地理對象。第六章 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用模型一、本章重點：地理信息系統(tǒng)應(yīng)用模型的適應(yīng)范圍二、本章難點：GIS 應(yīng)用模型的構(gòu)建方式三、教學(xué)要求：掌握地理信息系統(tǒng)應(yīng)用模型的適應(yīng)范圍；理解GIS 應(yīng)用模型的構(gòu)建方式；了解專家系統(tǒng)的知識庫與推理機制。四、教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) GIS 應(yīng)用模型概述1 GIS 應(yīng)用模型的分類地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用模型，就是根據(jù)具體的應(yīng)用目標和問題，借助于GIS 自身的技術(shù)優(yōu)勢，使觀念世界中形成的概念模型，具體化為信息世界中可操作的機理和過程。2 ）數(shù)學(xué)模型2）經(jīng)驗?zāi)Ｐ?）基于原理和經(jīng)驗

27、的混合模型3 GIS 應(yīng)用模型的構(gòu)建3.1 GIS 環(huán)境內(nèi)的模型構(gòu)建3.2 GIS 外部的模型構(gòu)建3.3 混合型的模型構(gòu)建第二節(jié) 適宜性分析模型1 一般形式2 應(yīng)用實例第三節(jié) 發(fā)展預(yù)測模型3 一般介紹4 應(yīng)用實例第四節(jié) 位址選擇模型5 數(shù)據(jù)準備階段6 綜合影響評價階段7 位址選擇分析階段第五節(jié) 交通規(guī)劃模型8 交通發(fā)生量預(yù)測模型9 出行分布預(yù)測模型10 交通量最優(yōu)分配規(guī)劃第六節(jié) 地學(xué)模擬模型11 確定土壤侵蝕的數(shù)值分析模型12 設(shè)計土壤侵蝕數(shù)據(jù)處理流程13 土壤侵蝕圖的輸出第七節(jié) 專家系統(tǒng)概述14 NCGW 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)15 知識庫格式16 推理機制17 知識獲取第七章 地理信息系統(tǒng)的設(shè)計和評價一

28、、本章重點：地理信息系統(tǒng)設(shè)計的基本方法與基本過程二、本章難點：地理信息系統(tǒng)設(shè)計的模式與主要流程三、教學(xué)要求：掌握地理信息系統(tǒng)設(shè)計的基本方法與基本過程；理解地理信息系統(tǒng)設(shè)計的模式與主要流程；了解地理信息系統(tǒng)標準化的主要內(nèi)容。四、教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) GIS 設(shè)計概述1 系統(tǒng)設(shè)計的目的地理信息系統(tǒng)，按其功能和內(nèi)容，可以分為工具型地理信息系統(tǒng)和應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)。這里的系統(tǒng)設(shè)計是指應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)的設(shè)計。2 系統(tǒng)設(shè)計的模式地理信息系統(tǒng)最早的設(shè)計模式，是Calkins 在 1972 年，由國際地理學(xué)會地理數(shù)據(jù)收集和處理委員會主持召開的地理數(shù)據(jù)處理學(xué)術(shù)會議上提出來的，后來又經(jīng)過了幾次修改和補充。3 系統(tǒng)設(shè)

29、計的流程1 ）系統(tǒng)分析2）系統(tǒng)設(shè)計3）系統(tǒng)實施4）系統(tǒng)運行與維護第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的設(shè)計2 系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析一詞源自美國的蘭德公司，其基本思想是從系統(tǒng)觀點出發(fā)，通過對事物進行分析和綜合，找出各種可行的方案，為系統(tǒng)設(shè)計提供依據(jù)。3 系統(tǒng)設(shè)計1 ）總體設(shè)計2）詳細設(shè)計3 系統(tǒng)實施在系統(tǒng)設(shè)計的原則指導(dǎo)下，按照詳細設(shè)計方案確定的目標、內(nèi)容和方法，分階段、分步驟完成系統(tǒng)開發(fā)的過程。4 系統(tǒng)運行和維護第三節(jié) 地理信息的標準化5 地理信息標準化的內(nèi)容在地理信息系統(tǒng)建設(shè)過程中，地理信息的標準化是一項十分重要的工作，它關(guān)系到地理信息資源的開發(fā)、利用和共享。2 地理信息標準化的制定第四節(jié)地理信息系統(tǒng)的評價所謂系統(tǒng)評價