GIS基本概念集錦

1、GIS基本概念集錦GIS基本概念集錦1、地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，即GIS ）一門集計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息學(xué)、地理學(xué)等多門科學(xué)為一體的新興學(xué)科，它是在計(jì)算機(jī)軟件和硬件支持下，運(yùn)用系統(tǒng) 工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供對(duì)規(guī)劃、管 理、決策和研究所需信息的空間信息系統(tǒng)。GIS有以下子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 和檢索子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)操作和分析子系統(tǒng)，報(bào)告子系統(tǒng).信息系統(tǒng)非空間的空間的管理信息系統(tǒng)非地理學(xué)的GISCAD/CAM 其他 GIS LIS社會(huì)經(jīng)濟(jì)，人口普查基于非地塊，基于地塊的2、比較GIS與CAD、CAC間的

2、異同。CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，規(guī)則圖形的生成、編輯與顯示系統(tǒng)，與外部描述數(shù)據(jù)無關(guān)。CAC一計(jì)算機(jī)輔助制圖，適合地圖制圖的專用軟件，缺乏空間分析能力。GIS地理信息系統(tǒng)，集規(guī)則圖形與地圖制圖于一身，且有較強(qiáng)的空間分析能力。3、圖層：將空間信息按其幾何特征及屬性劃分成的專題。4、地理數(shù)據(jù)采集一一實(shí)地調(diào)查、采樣；傳統(tǒng)的測(cè)量方法，如三角測(cè)量法、三邊測(cè)量法；全 球定位系統(tǒng)（GPS）；現(xiàn)代遙感技術(shù)；生物遙測(cè)學(xué)；數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)；人口普查。5、信息范例一一傳統(tǒng)的制圖方法，稱為信息范例，即假定地圖本身是一個(gè)最終產(chǎn)品，通過 使用符號(hào)、分類限制的選擇等方式交換空間信息的模式。這個(gè)范例是傳統(tǒng)的透視圖方法，由 于原始而受到

3、很多限制，地圖用戶不能輕易獲得預(yù)分類數(shù)據(jù)。也就是說，用戶只限于處理最 終產(chǎn)品，而無法將數(shù)據(jù)重組為更有效的形式以適應(yīng)環(huán)境或需求的變化。6、分析范例（整體范例）一一存儲(chǔ)保存原始數(shù)據(jù)的屬性數(shù)據(jù)，可根據(jù)用戶的需求進(jìn)行數(shù)據(jù) 的顯示、重組和分類。整體范例是一種真正的用于制圖學(xué)和地理學(xué)的整體方法。7、柵格一一柵格結(jié)構(gòu)是最簡單最直接的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是指將地球表面劃分為大小均勻緊 密相鄰的網(wǎng)格陣列，每個(gè)網(wǎng)格作為一個(gè)象元或象素由行、列定義，并包含一個(gè)代碼表示該象 素的屬性類型或量值，或僅僅包括指向其屬性記錄的指針。因此，柵格結(jié)構(gòu)是以規(guī)則的陣列 來表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織，組織中的每個(gè)數(shù)據(jù)表示地物或現(xiàn)象的非

4、幾何屬性特 征。特點(diǎn)：屬性明顯，定位隱含，即數(shù)據(jù)直接記錄屬性本身，而所在的位置則根據(jù)行列號(hào)轉(zhuǎn) 換為相應(yīng)的坐標(biāo)，即定位是根據(jù)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)集中的位置得到的，在柵格結(jié)構(gòu)中，點(diǎn)用一個(gè)柵 格單元表示；線狀地物用沿線走向的一組相鄰柵格單元表示，每個(gè)柵格單元最多只有兩個(gè)相 鄰單元在線上；面或區(qū)域用記有區(qū)域?qū)傩缘南噜彇鸥駟卧募媳硎?，每個(gè)柵格單元可有多 于兩個(gè)的相鄰單元同屬一個(gè)區(qū)域。8、矢量一一它假定地理空間是連續(xù)，通過記錄坐標(biāo)的方式盡可能精確地表示點(diǎn)、線、多邊 形等地理實(shí)體，坐標(biāo)空間設(shè)為連續(xù)，允許任意位置、長度和面積的精確定義。對(duì)于點(diǎn)實(shí)體， 矢量結(jié)構(gòu)中只記錄其在特定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)和屬性代碼；對(duì)于線實(shí)體，用一

5、系列坐標(biāo)對(duì)的連 線表示；多邊形是指邊界完全閉合的空間區(qū)域，用一系列坐標(biāo)對(duì)的連線表示。9、拓?fù)洹保═opology） 一詞來源于希臘文，它的原意是形狀的研究。拓?fù)鋵W(xué)是幾何學(xué)的 一個(gè)分支，它研究在拓?fù)渥儞Q下能夠保持不變的幾何屬* 一拓?fù)鋵傩裕ㄍ負(fù)鋵傩裕阂粋€(gè)點(diǎn) 在一個(gè)弧段的端點(diǎn)，一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的邊界上；非拓?fù)鋵傩裕簝牲c(diǎn)之間的距離，弧段的長 度，區(qū)域的周長、面積）。這種結(jié)構(gòu)應(yīng)包括：唯一標(biāo)識(shí)，多邊形標(biāo)識(shí)，外包多邊形指針，鄰 接多邊形指針，邊界鏈接，范圍（最大和最小乂、y坐標(biāo)值）。地理空間研究中三個(gè)重要的拓 撲概念（1）連接性：弧段在結(jié)點(diǎn)處的相互聯(lián)接關(guān)系；（2）多邊形區(qū)域定義：多個(gè)弧段首尾 相連構(gòu)成了多

6、邊形的內(nèi)部區(qū)域；（3）鄰接性：通過定義弧段的左右邊及其方向性來判斷弧段 左右多邊形的鄰接性。10、矢量的實(shí)體錯(cuò)誤一一偽節(jié)點(diǎn)：即需要假節(jié)點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別的節(jié)點(diǎn)，發(fā)生在線和自身相連接的 地方（如島狀偽結(jié)點(diǎn)一一顯示存在一個(gè)島狀多邊形，這個(gè)多邊形處于另一個(gè)更大的多邊形內(nèi) 部），或發(fā)生在兩條線沿著平行路徑而不是交叉路徑相交的地方（節(jié)點(diǎn)一一表示線與線間連 接的特殊點(diǎn)）。搖擺結(jié)點(diǎn)：有時(shí)稱為搖擺，來源于3種可能的錯(cuò)誤類型：閉合失敗的多邊形； 欠頭線，即結(jié)點(diǎn)延伸程度不夠，未與應(yīng)當(dāng)連接的目標(biāo)相連；過頭線，結(jié)點(diǎn)的線超出想與之連 接的實(shí)體。碎多邊形：起因于沿共同邊界線進(jìn)行的不良數(shù)字化過程，在邊界線位置，線一定 是不只一次地

7、被數(shù)字化。高度不規(guī)則的國家邊境線，例如中美洲，特別容易出現(xiàn)這樣的數(shù)字 變形。標(biāo)注錯(cuò)誤：丟失標(biāo)注和重復(fù)標(biāo)注。異常多邊形：具有丟失節(jié)點(diǎn)的多邊形。丟失的弧。11、空間分析方法一一1、空間信息的測(cè)量：線與多邊形的測(cè)量、距離測(cè)量、形狀測(cè)量；2、 空間信息分類：范圍分級(jí)分類、鄰域功能、漫游窗口、緩沖區(qū);3、疊加分析：多邊形疊加、 點(diǎn)與多邊形、線與多邊形；4、網(wǎng)絡(luò)分析：路徑分析、地址匹配、資源匹配；5、空間統(tǒng)計(jì) 分析：插值、趨勢(shì)分析、結(jié)構(gòu)分析；6、表面分析：坡度分析、坡向分析、可見度和相互可 見度分析。12、歐拉數(shù)一一最通常的空間完整性，即空洞區(qū)域內(nèi)空洞數(shù)量的度量，測(cè)量法稱為歐拉函數(shù)， 它只用一個(gè)單一的數(shù)描

8、述這些函數(shù)，稱為歐拉數(shù)。數(shù)量上，歐拉數(shù)=（空洞數(shù)）-（碎片數(shù)-1）， 這里空洞數(shù)是外部多邊形自身包含的多邊形空洞數(shù)量，碎片數(shù)是碎片區(qū)域內(nèi)多邊形的數(shù)量。 有時(shí)歐拉數(shù)是不確定的。13、函數(shù)距離一一描述兩點(diǎn)間距離的一種函數(shù)關(guān)系，如時(shí)間、摩擦、消耗等，將這些用于距 離測(cè)量的方法集中起來，稱為函數(shù)距離。14、曼哈頓距離一一兩點(diǎn)在南北方向上的距離加上在東西方向上的距離，即 D（I，J） = |XI-XJ| + |YI-YJ|。對(duì)于一個(gè)具有正南正北、正東正西方向規(guī)則布局的城鎮(zhèn)街道，從一點(diǎn)到 達(dá)另一點(diǎn)的距離正是在南北方向上旅行的距離加上在東西方向上旅行的距離因此曼哈頓距 離又稱為出租車距離，曼哈頓距離不是距離

9、不變量，當(dāng)坐標(biāo)軸變動(dòng)時(shí)，點(diǎn)間的距離就會(huì)不同。15、鄰域功能一一所謂鄰域是指具有統(tǒng)一屬性的實(shí)體區(qū)域或者焦點(diǎn)集中在整個(gè)地區(qū)的較小部 分實(shí)體空間。鄰域功能就是在特定的實(shí)體空間中發(fā)現(xiàn)其屬性的一致性。它包括直接鄰域和擴(kuò) 展鄰域。16、緩沖區(qū)分析一一是指根據(jù)數(shù)據(jù)庫的點(diǎn)、線、面實(shí)體基礎(chǔ)，自動(dòng)建立其周圍一定寬度范圍 內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形實(shí)體，從而實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)在水平方向得以擴(kuò)展的空間分析方法。緩沖區(qū)在 某種程度上受控于目前存在的摩擦表面、地形、障礙物等，也就是說，盡管緩沖區(qū)建立在位 置的基礎(chǔ)上，但是還有其他實(shí)質(zhì)性的成分。確定緩沖區(qū)距離的四種基本方法：隨機(jī)緩沖區(qū)、 成因緩沖區(qū)、可測(cè)量緩沖區(qū)、合法授權(quán)緩沖區(qū)。17、統(tǒng)計(jì)

10、表面表面是含有Z值的形貌，Z值又稱為高度值，它的位置被一系列X和Y坐 標(biāo)對(duì)定義且在區(qū)域范圍內(nèi)分布。Z值也常被認(rèn)為是高程值，但是不必局限于這一種度量。實(shí) 際上，在可定義的區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的任意可測(cè)量的數(shù)值（例如，序數(shù)、間隔和比率數(shù)據(jù)）都可以 認(rèn)為組成了表面。一般使用的術(shù)語是統(tǒng)計(jì)表面，因?yàn)樵诳紤]的范圍內(nèi)Z值構(gòu)成了許多要素 的統(tǒng)計(jì)學(xué)的表述(Robinson et al., 1995)。18、DEM數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model)0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。DEM通常用地表規(guī)則網(wǎng)格單元構(gòu)成的高程矩陣 表示，廣義的DEM還包括等高線、三

11、角網(wǎng)等所有表達(dá)地面高程的數(shù)字表示。在地理信息系 統(tǒng)中，DEM是建立數(shù)字地形模型(Digital Terrain Model)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其它的地形要素可 由DEM直接或間接導(dǎo)出，稱為派生數(shù)據(jù)，如坡度、坡向。19、空間插值一一空間插值常用于將離散點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的數(shù)據(jù)曲面，以便與其它 空間現(xiàn)象的分布模式進(jìn)行比較，它包括了空間內(nèi)插和外推兩種算法?？臻g內(nèi)插算法：通過已 知點(diǎn)的數(shù)據(jù)推求同一區(qū)域未知點(diǎn)數(shù)據(jù)?？臻g外推算法：通過已知區(qū)域的數(shù)據(jù)，推求其它區(qū)域 數(shù)據(jù)。20、泰森多邊形一通過數(shù)學(xué)方法定義、平分點(diǎn)間的空間并以直線相連結(jié)，在點(diǎn)狀物 體間生成多邊形的方法。21、線密度一一用所有區(qū)域內(nèi)的線的總長度除

12、以區(qū)域的面積。22、連通性一連通性是衡量網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的量度，常用Y指數(shù)和a指數(shù)計(jì)算它。其中，丫指 數(shù)等于給定空間網(wǎng)絡(luò)體節(jié)點(diǎn)連線數(shù)與可能存在的所有連線數(shù)之比；a指數(shù)用于衡量環(huán)路，節(jié) 點(diǎn)被交替路徑連接的程度稱為a指數(shù)，等于當(dāng)前存在的環(huán)路數(shù)與可能存在的最大環(huán)路數(shù)之 比。23、圖形疊加一一將一個(gè)被選主題的圖形所表示的專題信息放在另一個(gè)被選主題的圖形所表 示的專題信息之上。24、柵格自動(dòng)疊加一一基于網(wǎng)格單元的多邊形疊加是一個(gè)簡單的過程，因?yàn)閰^(qū)域是由網(wǎng)格單 元組成的不規(guī)則的塊，它共享相同的一套數(shù)值和相關(guān)的標(biāo)注。毫無疑問，網(wǎng)格單元為基礎(chǔ)的 多邊形疊加缺乏空間準(zhǔn)確性，因?yàn)榫W(wǎng)格單元很大，但是類似于簡單的點(diǎn)與多邊形

13、和線與多邊 形疊加的相同部分，由于它的簡單性，因此可以獲得較高的靈活程度和處理速度。25、拓?fù)涫噶刊B加一一如何決定實(shí)體間功能上的關(guān)系，如定義由特殊線相連的左右多邊形， 定義線段間的關(guān)系去檢查交通流量，或依據(jù)個(gè)別實(shí)體或相關(guān)屬性搜索已選擇實(shí)體。它也為疊 加多個(gè)多邊形圖層建立了一種方法，從而確保連結(jié)著每個(gè)實(shí)體的屬性能夠被考慮，并且因此 使多個(gè)屬性相結(jié)合的合成多邊形能夠被支持。這種拓?fù)浣Y(jié)果稱作最小公共地理單元(LCGU)。26、矢量多邊形疊加一一點(diǎn)與多邊形和線與多邊形疊加使用的主要問題是，線并不總是出現(xiàn) 在整個(gè)區(qū)域內(nèi)。解決該問題的最強(qiáng)有力的辦法是讓軟件測(cè)定每組線的交叉點(diǎn)，這就是所謂的 結(jié)點(diǎn)。進(jìn)行矢量多

14、邊形的疊加，其任務(wù)是基本相同的，除了必須計(jì)算重疊交叉點(diǎn)外，還要定 義與之相聯(lián)系的多邊形線的屬性。27、布爾疊加一種以布爾代數(shù)為基礎(chǔ)的疊加操作。28、制圖建模一一用以指明應(yīng)用命令組合來回答有關(guān)空間現(xiàn)象問題的處理。制圖模型是針對(duì) 原始數(shù)據(jù)也包括導(dǎo)出數(shù)據(jù)和中間地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列交互有序的地圖操作來模擬空間決策 的處理。29、地理模型的類型類似統(tǒng)計(jì)同類的描述性模型和與推理統(tǒng)計(jì)技術(shù)相關(guān)的規(guī)則性模型。30、常見模型一一1、注重樣式與處理的問題長時(shí)間以來用于解釋類似農(nóng)業(yè)活動(dòng)與運(yùn)輸成本 間的關(guān)系一一獨(dú)立狀態(tài)模型。2、最初為預(yù)測(cè)工業(yè)位置點(diǎn)的空間分布的樣式而設(shè)計(jì)的WEBER 模型，進(jìn)行改進(jìn)后可使參與者尋找最佳商業(yè)

15、和服務(wù)位一位置-分配模型。3、建立在吸引 力與到潛在市場的距離呈反比這一基礎(chǔ)上的經(jīng)濟(jì)地理模型一一重力模型。4、通過空間驗(yàn)證 思想如今廣泛用于生態(tài)群落，通過地理空間跟蹤動(dòng)植物運(yùn)一一改進(jìn)擴(kuò)散模型。31、專題地圖一一以表現(xiàn)某單一屬性的位置或若干選定屬性之間關(guān)系為主要目的的地圖。專 題圖形設(shè)計(jì)的一般程序包括合適的符號(hào)和圖形對(duì)象的選擇、生成和放置，以明確突出研究主 題的重要屬性和空間關(guān)系，同時(shí)還要考慮參考系統(tǒng)GIS專題地圖輸出的規(guī)則：不但要有精 美的圖形，最重要的是去讀圖、分析地圖和理解地圖。32、元數(shù)據(jù)關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的全面描述，其目的是促進(jìn)數(shù)據(jù)集的高效利 用和充分共享。使用元數(shù)據(jù)的理由：

16、性能上，完整性、可擴(kuò)展性、特殊性、安全性；功能上， 差錯(cuò)功能、瀏覽功能、程序生成。33、聚合將單個(gè)數(shù)據(jù)元素進(jìn)行分類的大量數(shù)字處理過程。34、克立金法一一依靠地球自然表面隨距離的變化概率而確定高程的一種精確內(nèi)插方法。35、四叉樹一一一種壓縮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它把地理空間定量劃分為可變大小的網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格具 有相同性質(zhì)的屬性。36、比較工具型地理信息系統(tǒng)和應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)的異同。工具型地理信息系統(tǒng)：是一種通用型GIS，具有一般的功能和特點(diǎn)，向用戶提供一個(gè)統(tǒng)一的 操作平臺(tái)。一般沒有地理空間實(shí)體，而是由用戶自己定義。具有很好的二次開發(fā)功能。如： ArcInfo、Genamap、MapInfo、MapGIS、

17、GeoStar。應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)：在較成熟的工具型GIS軟件基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶的需求和應(yīng)用目的而 設(shè)計(jì)的用于解決一類或多類實(shí)際問題的地理信息系統(tǒng)，它具有地理空間實(shí)體和解決特殊地理 空間分布的模型。如LIS、CGIS、UGISo37、詳細(xì)描述應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)的開發(fā)過程1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)：需求和可行性分析、數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、方法設(shè)計(jì)2、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)：開發(fā)語言、用戶界面、流程、交互3、程序代碼編寫：投影、數(shù)據(jù)庫、輸入、編輯4、系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行：a調(diào)試、p調(diào)試5、系統(tǒng)的評(píng)價(jià)與維護(hù)：功能評(píng)價(jià)、費(fèi)用評(píng)價(jià)、效益評(píng)價(jià)38、空間信息系統(tǒng)：以多媒體技術(shù)為依托，以空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以虛擬現(xiàn)實(shí)為手段的集空 間數(shù)據(jù)的輸入、編輯、存儲(chǔ)、分析和顯示于一體的巨系統(tǒng)，體由若干個(gè)子系統(tǒng)組成。39、地理數(shù)據(jù)測(cè)量標(biāo)一命名（對(duì)數(shù)據(jù)命名，允許我們對(duì)把對(duì)象叫什么做出聲明，但不允 許