土地信息系統(tǒng)剖析

1、JII農(nóng)土地信息系統(tǒng)期末復(fù)習(xí)資料整理人：彼時花開時間：2016.5.20第一章土地信息系統(tǒng)概述土地數(shù)據(jù)：是各種土地特征和現(xiàn)象，包括空間位置、屬性和時域特征及相互關(guān)系的符號化表示。土地信息：是表征土地系統(tǒng)要素特征與相互聯(lián)系以及實體的數(shù)量、質(zhì)量、分布狀況和變化規(guī)律的總稱。土地信息系統(tǒng)：是以土地管理決策服務(wù)為驅(qū)動，在集成計算機軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和GIS技術(shù)的計算機軟、硬件環(huán)境中，對土地相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，能采用專業(yè)模型與分析方法適時提供、應(yīng)用和傳播多種多維的、動態(tài)的土地信息的計算機技術(shù)系統(tǒng)。土地信息的特征：1.空間特征；2.多維特征；3.時變特征。土地信息系統(tǒng)的特征：1

2、 .具有采集、管理、分析和輸出多種處理土地空間信息的能力2 .以土地研究和土地決策為目的，以模型方法為手段，由計算機系統(tǒng)支持進(jìn)行土地數(shù)據(jù)管理，并由計算機程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的土地分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，具有空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預(yù)測等能力，能產(chǎn)生高層次的有用的土地信息土地信息系統(tǒng)的構(gòu)成：硬件、軟件、數(shù)據(jù)、用戶土地信息系統(tǒng)的功能：1.數(shù)據(jù)采集、檢驗與編輯；2.數(shù)據(jù)格式化、轉(zhuǎn)換及概化；3.數(shù)據(jù)的存儲和組織；4.查詢、統(tǒng)計、計算；5.空間決策分析；6.顯示與輸出第二章土地信息的空間數(shù)學(xué)基礎(chǔ)土地信息系統(tǒng)使用的幾種坐標(biāo)系：地理坐標(biāo)系、空間大地直角坐標(biāo)系、投影坐標(biāo)系、城市坐標(biāo)系、高程參考系統(tǒng)、設(shè)

3、備坐標(biāo)系我國的國家基本比例尺包括哪些？1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:1萬、1:2.5萬、1:5萬、1:10萬、1:25萬、1:50萬、1:100萬等11種。我國基本比例尺地圖采用的投影坐標(biāo)系：高斯-克呂格投影為主，1:100萬圖的是Lambert投影在我國，除1:1000000地形圖采用Lambert（正軸等角割圓錐）投影外，其余基本比例尺地圖（1:500000、1:250000、1:100000、1:50000、1:25000、1:10000、1:5000）均采用高斯-克呂格（橫軸等角切橢圓柱）投影。第三章數(shù)據(jù)源與采集處理技術(shù)線分類法：稱層級分類法。是將初始的分類

4、對象按選定的若干個屬性或特征依次分成若干個層級目錄，并編排成一個有層次的分類體系。編碼：是將信息分類的結(jié)果用一種易于被計算機和人識別、溝通的符號體系表示出來的過程，是人們統(tǒng)一認(rèn)識、統(tǒng)一觀點、相互交換信息的一種技術(shù)手段。圖層：是LIS區(qū)分空間實體類別的基本儲存單位，是在一定空間范圍內(nèi)具有相同屬性結(jié)構(gòu)特征的同類地理實體對象的數(shù)據(jù)集合。土地數(shù)據(jù)的三個特征：1 .空間特征：表示土地的空間位置、形狀和大小及其與相鄰地物的拓?fù)潢P(guān)系。位置和拓?fù)涮卣魇强臻g信息系統(tǒng)所獨有的。2 .屬性（專題）特征：是土地實體所具有的各種性質(zhì)，如地面的坡度、坡向、某地的年降雨量等。通常以數(shù)字、符號、文本和圖像等形式來表示。3 .

5、時間特征：依附于屬性和空間特征，指土地實體的時間變化或數(shù)據(jù)采集的時間等。即空間數(shù)據(jù)總是在某一特定時間或時段內(nèi)得到或計算的。土地信息系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)的幾種主要方法（包括空間和屬性數(shù)據(jù)的獲取途徑）野外實地測量；攝影測量與遙感；現(xiàn)場專題考察與調(diào)查；社會調(diào)查與統(tǒng)計；利用已有資料（二手?jǐn)?shù)據(jù)）。LIS數(shù)據(jù)的獲取數(shù)據(jù)類型獲取途徑空間數(shù)據(jù)野外測量、GPS遙感、已有資料屬性數(shù)據(jù)地圖資料提取、社會經(jīng)濟統(tǒng)計、行業(yè)資料調(diào)查、網(wǎng)絡(luò)采要素的兩種分類方法：線分類法、面分類法圖形數(shù)據(jù)組織的層次結(jié)構(gòu)：空間圖形數(shù)據(jù)是地面實體相對于某一坐標(biāo)系所處的空間位置特征的數(shù)據(jù)，按照“對象、數(shù)據(jù)”一“圖層”一“地圖”的層次結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)地圖數(shù)字化的

6、兩種方式：數(shù)字化儀跟蹤和掃描屏幕數(shù)字化第四章土地信息的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：是對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理的特定軟件，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心部分。關(guān)系模型：把數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)歸結(jié)為滿足一定條件的二維表中的元素，這種表就稱為關(guān)系，關(guān)系的集合就構(gòu)成為關(guān)系模型。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：是通過記錄地理實體坐標(biāo)（坐標(biāo)對、坐標(biāo)串和封閉的坐標(biāo)串）的方式精確的表示點、線、面、體等實體空間位置和形狀。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：是以規(guī)則的像元陣列來表示空間地物或現(xiàn)象的分布的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。二值圖像：灰度值只有兩種，通常用“1”表示前景元素，用“0”表示背景元素的圖像。元數(shù)據(jù)：描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是關(guān)于數(shù)據(jù)的描述性數(shù)據(jù)信息，說明數(shù)據(jù)集內(nèi)容、質(zhì)量、狀況和其他有關(guān)特征

7、的背景信息。數(shù)據(jù)庫的主要特征：能夠減少空間數(shù)據(jù)存儲的冗余量提供穩(wěn)定的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)滿足用戶對空間數(shù)據(jù)及時訪問的需求，并高效的提供用戶所需的查詢結(jié)果在數(shù)據(jù)元素間維持復(fù)雜的聯(lián)系，以反映空間數(shù)據(jù)的復(fù)雜性支持多種多樣的決策需要，具有較強的應(yīng)用適應(yīng)性應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)資源的共享，服務(wù)于一個或多個應(yīng)用程序數(shù)據(jù)獨立性，數(shù)據(jù)的存放盡可能地獨立于使用它的應(yīng)用程序統(tǒng)一管理，使用一個軟件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的維護(hù)、更新、增刪和檢索等一系列操作實體間的三種聯(lián)系（具體實例，見ppt）1 .一個倉庫可以存放多種材料，一種材料可以存放在多個倉庫中2 .一種材料只能一個采購員采購，一個采購員可以采購多種材料3 .一個供應(yīng)商只能供應(yīng)一種材料，

8、一種材料可由多個供應(yīng)商供應(yīng)土地信息的三種數(shù)據(jù)模型一一層次、網(wǎng)狀和關(guān)系模型（特點、具體實例）層次模型：用樹狀結(jié)構(gòu)來表示實體之間聯(lián)系的模型稱為層次模型。它揭示的是實體（記錄）之間的一對多（1:n）的聯(lián)系。特點：1 .容易理解，查找速度快，易于更新和擴充。2 .多碼查找較為困難，容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余。實例：企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)商品的分類圖書的分類文件管理檔案管理網(wǎng)狀模型：特點：1、較層次模型擴充了實體之間聯(lián)系的限制，較靈活地表示實體之間的多種關(guān)系，對確定數(shù)據(jù)表示效率較高，數(shù)據(jù)冗余較小，適于表示關(guān)系較為復(fù)雜的地理數(shù)據(jù)和具有網(wǎng)狀特性的地理實體。2、數(shù)據(jù)指針比較復(fù)雜，數(shù)據(jù)更新較為繁瑣。實例：表示自然要素、社

9、會經(jīng)濟要素和地理位置之間聯(lián)系的示例關(guān)系模型:一個實體可由若干關(guān)系組成，而關(guān)系表的集合就構(gòu)成關(guān)系模型。特點：是對實體描述的一致性，用連接字段實現(xiàn)各實體之間聯(lián)系。此外，關(guān)系模型還具有結(jié)構(gòu)簡單、數(shù)據(jù)修改靈活和更新方便、容易維護(hù)等特點。實例：表示空間數(shù)據(jù)文件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理系統(tǒng)是如何管理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的?用文件系統(tǒng)管理幾何圖形數(shù)據(jù)，用商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理屬性數(shù)據(jù)，它們之間的聯(lián)系通過目標(biāo)標(biāo)識或者內(nèi)部連接碼進(jìn)行連接。矢量數(shù)據(jù)的三種拓?fù)潢P(guān)系：關(guān)聯(lián)、鄰接、包含柵格數(shù)據(jù)的壓縮編碼方法一一四叉樹編碼（畫四叉樹）鏈?zhǔn)骄幋a、游程長度編碼、塊碼和四叉樹編碼等。四叉樹編碼是一個分層的多分辨率的柵格地圖表示方

10、法。BCF用四分樹表示一個多邊形先把地圖看成是一個正方形的單元。如果該單元內(nèi)有不同性質(zhì)的多邊形，則將單元分成四個大小相同的二級單元，然后再判斷這四個二級單元中是否還有不同性質(zhì)的多邊形，若其中某個二級單元中有不同性質(zhì)的多邊形，則再劃分成四個大小相同的三級單元，這種逐級一分為四的方法，一直分到預(yù)定的最高分辨率為止。每個樹叉均有4個分叉，所以稱為四叉樹。判斷網(wǎng)格屬性是否單一，單一：不分，不單一：遞歸分割，最后得到一顆四分叉的倒向樹矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)的優(yōu)缺點對比矢量模型柵格模型優(yōu)點優(yōu)點L結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，數(shù)據(jù)量小1,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單2.能完整地描述拓?fù)潢P(guān)系2.空間數(shù)據(jù)的疊合方便3.圖屬數(shù)據(jù)的恢復(fù)和更新容易實現(xiàn)3.

11、空間分析容易進(jìn)行4.圖形輸出精確美觀4.數(shù)學(xué)模擬方便技術(shù)開發(fā)費用低鐵點缺點L結(jié)構(gòu)復(fù)雜，處理技術(shù)也復(fù)雜1.圖形數(shù)據(jù)量大2.圖形疊置與組合很困難2.難以建立網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系3.繪圖費用高，尤其是高質(zhì)量繪圖3.地圖錨出不美觀4.數(shù)學(xué)模擬和空間分析極其困難元數(shù)據(jù)的主要作用1、幫助數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位有效地管理和維護(hù)空間數(shù)據(jù)、建立數(shù)據(jù)文檔，并保證即使其主要工作人員離退時,也不會失去對數(shù)據(jù)情況的了解2、提供有關(guān)數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)銷售等方面的信息，便于用戶查詢檢索空間數(shù)據(jù)3、幫助用戶了解數(shù)據(jù)，以便就數(shù)據(jù)是否能滿足其需求作出正確的判斷4、提供有關(guān)信息，以便用戶處理和轉(zhuǎn)換

12、有用的數(shù)據(jù)第五章土地信息處理與分析技術(shù)空間信息查詢：是對土地信息系統(tǒng)所描述的空間實體及其空間信息進(jìn)行訪問，從眾多的空間實體中挑選出滿足用戶要求的空間實體及其相應(yīng)的屬性。緩沖區(qū)：是指根據(jù)數(shù)據(jù)庫中事物的點、線、面實體，自動建立其周圍一定寬度范圍內(nèi)的緩沖多邊形。疊加分析：把分散在不同層上的空間屬性信息按相同的空間位置加到一起合為新的一層。DEM:一般情況下，當(dāng)被描述的連續(xù)表面是地形面，即高程值在地理空間上的變化，稱為數(shù)字高程模型?？臻g信息查詢的三種類型：圖文互訪、空間關(guān)系查詢、地址匹配查詢?nèi)绾谓Ⅻc與線的緩沖區(qū)?點的緩沖區(qū)原理：以點為中心，以一定 距離為半徑繪圓；線的緩沖區(qū)原理：分別對每個頂點和每條

13、線生成緩沖 區(qū)，然后對這些緩沖區(qū)多邊形進(jìn)行疊置操作；矢量疊加分析的應(yīng)用實例：點與面一一氣象站的分布情況線與面一一不同區(qū)域的路網(wǎng)密度面與面一一不同地形區(qū)的土壤類型ArcGIS軟件的矢量疊加分析命令Clip、Intersect、Union的功能Clip：數(shù)據(jù)的裁剪。IIntersect:求取圖層交集區(qū)域。Union:聯(lián)合兩個圖層。上機實驗一一市區(qū)選房的實驗流程！實驗五parti為了便于了解城市其他地段的住房條件，可應(yīng)用以上數(shù)據(jù)對整個城市區(qū)域的住房條件進(jìn)行評價，分級標(biāo)準(zhǔn)是：滿足其中四個條件為第一等級。滿足其中三個條件為第二等級。滿足其中兩個條件為第三等級。滿足其中一個條件為第四等級。完全不滿足條件的

14、為第五等級。1、屬性賦值(1)分別打開商業(yè)中心，名牌高中和名勝古跡影響范圍的緩沖區(qū)圖層的屬性表，每個表添加一個字段：分別是market,school和famous字段，并全部賦值為1。2)向主干道噪音緩沖區(qū)圖層的屬性列表中添加voice字段，全部賦值為一1。2、區(qū)域疊加(1)打開ArcToolbox,選擇AnalystTools|Overlay|Union命令，打開圖層合并操作對話框。(2)依次添加4個緩沖區(qū)圖層，并設(shè)定輸出輸入文件的路徑和名稱。在JoinAttributes文本框中選擇ALL3、分級(1)打開生成的Union文件圖層的屬性列表。在屬性列表中選擇OptionsIAddField

15、,添加一個短整型字段class。（2）在Editor工具條中，選擇Editor|StartEditing。然后在屬性列表中的class字段上單擊右鍵，選擇CalcultateValues。（3）在打開的字段計算器對話框中，輸入運算公式：famous+market+school+voice。（4）應(yīng)用class字段的屬性值進(jìn)行符號化分級顯示。第一等級：數(shù)值為3。第二等級：數(shù)值為2。第三等級：數(shù)值為1。第四等級：數(shù)值為0。第五等級：數(shù)值為-1。網(wǎng)絡(luò)模型的組成要素及其屬性（鏈、結(jié)點、?？奎c、中心、轉(zhuǎn)彎、障礙）結(jié)點（Nodes）:網(wǎng)絡(luò)中任意兩條線段的交點，如港口、車站等連通路線或鏈（Links）:連結(jié)

16、兩個結(jié)點的弧段要素，是網(wǎng)絡(luò)中資源運移的通道，如街道、河流、水管等轉(zhuǎn)彎（Turns）:資源運移方向從一個鏈上經(jīng)結(jié)點轉(zhuǎn)向另一個鏈停靠點（Stops）:網(wǎng)絡(luò)路線中資源裝和卸的結(jié)點點位，如郵件投放點、車站中心（Centers）:網(wǎng)絡(luò)中具有接收或發(fā)放資源能力，且位于節(jié)點處的設(shè)施，如水庫、商業(yè)中心、電站等障礙（Barriers）:禁止網(wǎng)絡(luò)中鏈上流動的節(jié)點，即資源不能通過的節(jié)點1一連通路線；2一障礙；3一轉(zhuǎn)彎；4一結(jié)點;5?？奎c；6一中心DEM的主要表示模型（GRID和TIN,見ppt）1）等高線（CONTOUR模型使用等高線表示高程，高程值的集合是已知的，每一條等高線對應(yīng)一個已知的高程值，這樣一系列等高線

17、集合和它們的高程值一起就構(gòu)成了一種地面高程模型2）規(guī)則格網(wǎng)（GRID）模型規(guī)則網(wǎng)格將區(qū)域空間切分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，每一個格網(wǎng)單元對應(yīng)一個數(shù)值，數(shù)學(xué)上可以表示為一個矩陣，在計算機實現(xiàn)中則是一個二維數(shù)組，每個格網(wǎng)單元或數(shù)組的一個元素對應(yīng)一個高程值。3）不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）模型利用所有采樣點取得的離散數(shù)據(jù)，按照優(yōu)化組合的原則，把這些離散點（各三角形的頂點）連接成相互連續(xù)的三角面，區(qū)域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三角形內(nèi)。幾種DEM的應(yīng)用坡度和坡向計算：坡向圖是坡向的類別顯示圖，斜坡的傾斜方向可取方位角0o3600中的任意方向。在實際應(yīng)用中，可以綜合為四種坡向，即平緩坡、陽坡、半陽坡和陰坡，分別

18、用1、2、3和4表示。剖面分析：已知兩點的坐標(biāo)A（x1,y1）和B（x2,y2）,則可求出兩點連線與格網(wǎng)或三角網(wǎng)的交點，并內(nèi)插交點上的高程，以及各交點之間的距離。然后按選定的垂直比例尺和水平比例尺，按距離和高程繪出剖面圖。常常可以以線代面，研究區(qū)域的地貌形態(tài)、輪廓形狀、地勢變化、地質(zhì)構(gòu)造、斜坡特征、地表切割強度等。如果在地形剖面上疊加其它地理變量，例如坡度、土壤、植被、土地利用現(xiàn)狀等，可以提供土地利用規(guī)劃、工程選線和選址等的決策依據(jù)。通視分析：是指以某一點為觀察點，研究某一區(qū)域通視情況的地形分析。如設(shè)置雷達(dá)站、電視臺的發(fā)射站、道路選擇、航海導(dǎo)航等，在軍事上如布設(shè)陣地（炮兵陣地、電子對抗陣地）、設(shè)置觀察哨所、鋪架通信線路等土方af算：使用ArcGIS的3D分析工具可以測量表面面積和體積，同時還可以測量兩個表面之間容積的差異一一進(jìn)行開挖、填埋分析。表面面積是沿表面的曲面進(jìn)行測量，計算出的面積總要大于二維平面測量的面積。體積是計算TIN表面和某一指定高程所在的水平面之間的立體空間，可以是平面之上，也可以是平面之下的。測量體積，在實際應(yīng)用中一般用來計算土石方量。第六章土地信息系統(tǒng)的建設(shè)土地信息系統(tǒng)軟件工程：它應(yīng)用計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)及管理科學(xué)等原理，借鑒傳統(tǒng)工程的原