地理信息系統(tǒng)概論電子教案課件

1、研制 黃杏元 馬勁松 高等教育出版社高等教育電子音像出版社面向21世紀(jì)課程教材地理信息系統(tǒng)概論電子教案地理信息系統(tǒng)GIS使 用 說(shuō) 明 本電子教案，是為了方便教師與學(xué)生使用面向二十一世紀(jì)課程教材地理信息系統(tǒng)概論（修訂版）(黃杏元、馬勁松、湯勤編著，高等教育出版社，2001)而制作的。 電子教案按照教材的章節(jié)體系設(shè)計(jì)，并輔以圖表的形式，力圖以形象生動(dòng)簡(jiǎn)潔的方式傳達(dá)各章的教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)難點(diǎn)以及可供選擇的教學(xué)活動(dòng)。 第六章是在前面各章教學(xué)基礎(chǔ)上的總結(jié)，要求教師通過(guò)12個(gè)應(yīng)用模型融入前述各章所介紹的內(nèi)容、方法和相關(guān)的操作，使學(xué)生了解應(yīng)用GIS技術(shù)解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的原理、方法和過(guò)程。 第六章的第一節(jié)和第

2、二節(jié)包含基本概念和應(yīng)用范例，為必修內(nèi)容。其余各節(jié)可根據(jù)實(shí)際情況，由教師選擇作為課堂討論、上機(jī)實(shí)習(xí)或課程論文的內(nèi)容。 電子教案僅提供了一個(gè)基本的思路和框架。教師在授課時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整與修改。 電子教案由黃杏元、馬勁松等設(shè)計(jì)制作。在編制過(guò)程中，還得到高等教育出版社徐麗萍副編審的鼓勵(lì)與支持。在電子教案出版之際，謹(jǐn)對(duì)所有關(guān)心和支持這項(xiàng)工作的單位和個(gè)人表示衷心的感謝！ 不當(dāng)之處敬請(qǐng)廣大師生批評(píng)指正。 聯(lián)絡(luò)信箱: 教學(xué)大綱簡(jiǎn)介課程特點(diǎn)和基本要求教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配考核方式與參考書(shū)目課程特點(diǎn)與基本要求課程特點(diǎn)GIS是一門典型的交叉性學(xué)科 因此，學(xué)生要學(xué)好GIS，首先必須要做好“GIS” (Gentl

3、emanlike, Intelligence, Smile。即博大(共建共享)、智能(開(kāi)發(fā)創(chuàng)新)、微笑(微笑服務(wù)) )。GIS是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科 因此，要重視技能訓(xùn)練，重點(diǎn)掌握ArcInfo等基礎(chǔ)GIS軟件的操作和使用。GIS是一門迅速發(fā)展中的學(xué)科 因此，要經(jīng)常閱讀有關(guān)的文獻(xiàn)資料，掌握GIS學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)，努力更新自己的知識(shí)，不斷提高自己的能力。基本要求 本課程旨在使學(xué)生掌握地理信息系統(tǒng)的基本原理、技術(shù)方法和實(shí)際應(yīng)用，了解其主要應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展方向，并為從事GIS的地理學(xué)應(yīng)用和應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。具體要求如下：了解地理信息系統(tǒng)的基本原理，包括空間數(shù)據(jù)的語(yǔ)義學(xué)基礎(chǔ)、GIS的科學(xué)定

4、義、空間關(guān)系和空間對(duì)象的表達(dá)、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和類型、空間分析原理和地學(xué)模型方法等；掌握地理信息系統(tǒng)的基本技術(shù)和方法，具有應(yīng)用MapInfo或ArcInfo軟件從事空間數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)與管理、處理、分析和圖形創(chuàng)造的基本技能；初步具有應(yīng)用GIS技術(shù)開(kāi)展地學(xué)研究的能力，包括地學(xué)應(yīng)用模型的構(gòu)建，應(yīng)用型GIS的設(shè)計(jì)，主要GIS軟件系統(tǒng)的使用和評(píng)價(jià)等。教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配內(nèi)容分八章，由課堂講授和上機(jī)實(shí)習(xí)兩大教學(xué)環(huán)節(jié)組成 ，總學(xué)時(shí)為80學(xué)時(shí)，具體安排如下：課堂教學(xué)(52學(xué)時(shí))上機(jī)實(shí)習(xí)(28學(xué)時(shí))課堂教學(xué)（52學(xué)時(shí)）第1章 導(dǎo)論 (2學(xué)時(shí))1.1 地理信息系統(tǒng)的基本概念1.2 地理信息系統(tǒng)的基本構(gòu)成1.3 地理信

5、息系統(tǒng)的功能簡(jiǎn)介1.4 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展透視 第2章 地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (6學(xué)時(shí))2.1 地理空間及其表達(dá)2.2 地理空間數(shù)據(jù)及其特征2.3 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型2.4 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立 第3章 空間數(shù)據(jù)的處理 (6學(xué)時(shí)) 3.1 空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換 3.2 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換3.3 多源空間數(shù)據(jù)的融合 3.4 空間數(shù)據(jù)的壓縮與綜合 3.5 空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法 3.6 圖幅數(shù)據(jù)邊沿匹配處理第4章 地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù) (8學(xué)時(shí))4.1 空間數(shù)據(jù)庫(kù)概述4.2 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 4.3 空間數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型設(shè)計(jì)：語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型和 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型 4.4 空間數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯

6、模型設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)4.5 GIS空間時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)第5章 空間分析的原理與方法 (10學(xué)時(shí))5.1 數(shù)字地面模型分析5.2 空間疊合分析5.3 空間緩沖區(qū)分析5.4 空間網(wǎng)絡(luò)分析5.5 空間統(tǒng)計(jì)分析5.6 空間數(shù)據(jù)的集合分析和查詢第6章 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用模型 (8學(xué)時(shí))6.1 GIS應(yīng)用模型概述6.2 適宜性分析模型6.3 發(fā)展預(yù)測(cè)模型6.4 位址選擇模型6.5 交通規(guī)劃模型6.6 地學(xué)模擬模型6.7 專家系統(tǒng)概述第7章 地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià) (6學(xué)時(shí))7.1 GIS設(shè)計(jì)概述7.2 地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7.3 地理信息的標(biāo)準(zhǔn)化7.4 地理信息系統(tǒng)的評(píng)價(jià)第8章 地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出設(shè)計(jì)(6學(xué)時(shí)

7、)8.1 地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出形式8.2 地理信息系統(tǒng)圖形輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)8.3 地理信息系統(tǒng)的可視化與虛擬現(xiàn)實(shí)上機(jī)實(shí)習(xí)（28學(xué)時(shí)） 實(shí)習(xí)1初識(shí)MapInfo 2學(xué)時(shí) 實(shí)習(xí)2 屏幕數(shù)字化 2學(xué)時(shí) 實(shí)習(xí)3 數(shù)字化圖形的編輯 2學(xué)時(shí) 實(shí)習(xí)4MapInfo與數(shù)據(jù)庫(kù):空間庫(kù)與屬性庫(kù)的建立 2學(xué)時(shí)實(shí)習(xí)5無(wú)縫圖層的建立2學(xué)時(shí)實(shí)習(xí)6地理編碼2學(xué)時(shí)實(shí)習(xí)7地理分析功能2學(xué)時(shí)實(shí)習(xí)8數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用:空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的雙向查詢2學(xué)時(shí)實(shí)習(xí)9數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計(jì)2學(xué)時(shí)實(shí)習(xí)10專題地圖的繪制 2學(xué)時(shí)實(shí)習(xí)11用戶界面設(shè)計(jì) 2學(xué)時(shí)實(shí)習(xí)12模塊設(shè)計(jì)2學(xué)時(shí) 實(shí)習(xí)13MapBasic文件操作 2學(xué)時(shí)實(shí)習(xí)14MapInfo與其他程序的集成方法(O

8、LE) 2學(xué)時(shí)考核方式與參考書(shū)目考核方式本課程的教學(xué)應(yīng)堅(jiān)持理論與實(shí)踐相統(tǒng)一的原則，考核方式包括平時(shí)提問(wèn)、期中檢查、期末考試和上機(jī)實(shí)習(xí)成果考評(píng)等；本課程采用的結(jié)構(gòu)化考核和評(píng)分方法為：學(xué)生的總成績(jī)（100分）= 平時(shí)提問(wèn)和課堂討論成績(jī)（20分）+ 上機(jī)實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)成績(jī)（40分）+ 期末考試成績(jī)（40分）。 參考書(shū)目龔健雅.地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ).北京：科學(xué)出版社，2001郭達(dá)志等.地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)與應(yīng)用.北京：煤炭工業(yè)出版社，1997張超等.地理信息系統(tǒng)實(shí)習(xí)教程.北京：高等教育出版社，2000吳信才等.地理信息系統(tǒng)原理與方法.北京：電子工業(yè)出版社，2002考核方式與參考書(shū)目第一章 導(dǎo) 論第一節(jié) 地理信

9、息系統(tǒng)基本概念第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本構(gòu)成第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的功能簡(jiǎn)介第四節(jié) 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展透視第一節(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；信息是當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)重要任務(wù)。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。第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)基本概念地理信息系統(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

10、，它研究關(guān)于地理空間信息處理和分析過(guò)程中提出一系列基本問(wèn)題，如空間對(duì)象表達(dá)與建模、空間關(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(wèn)題提供了有效的手段，而地理學(xué)則為GIS提供了

11、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(guò)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(wèn)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。空間數(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

12、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(wèn)題，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)圖硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)應(yīng)用模型GIS用戶GUI空間數(shù)據(jù)DBMS第三節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介基本功能數(shù)據(jù)采集與編輯；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(kāi)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)。第三節(jié) GIS的功能簡(jiǎn)介第四節(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

13、社會(huì)的熱點(diǎn)； 地理信息科學(xué)( geoinformatics )的產(chǎn)生和發(fā)展。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(lái)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(shū)中，扼要敘述了地球空間信息學(xué)的七大理論問(wèn)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)

14、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) 地理空間及其表達(dá)第二節(jié) 地理空間數(shù)據(jù)及其特征第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立第一節(jié) 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(lái)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(lái)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

15、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)?？臻g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(lái)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。湖泊河道居民地流路GIS的空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)可以按照數(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)間特征空間對(duì)象的三大基本特征：第二節(jié) 地理空間數(shù)據(jù)及其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。第二節(jié) 地理空間數(shù)據(jù)及其特

16、征空間數(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。第二節(jié) 地理空間數(shù)據(jù)及其特征空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表示指通過(guò)利用確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型來(lái)表達(dá)空間對(duì)象的空間位置、拓?fù)潢P(guān)系和屬性信息。第二節(jié) 地理空間數(shù)據(jù)及其特征第三節(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(lái)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。第三節(jié) 空間數(shù)

17、據(jù)結(jié)構(gòu)的類型C4N4C8C6P3C7N6C10N3C3N1P1C2N2C1P2C5N5P4P5C9N7拓?fù)鋽?shù)據(jù)舉例第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型弧段號(hào)起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)左多邊形右多邊形C1N1N2P2P1C2N3N2P1P4C3N1N3P1C4N1N4P2C5N2N5P2P4C6N4N5P3P2C7N5N6P3P4C8N4N6P3C9N7N7P4P5C10N3N6P4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(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、八叉樹(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和十六叉樹(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類

18、型第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型 矢量結(jié)構(gòu) 柵格結(jié)構(gòu) 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)據(jù)結(jié)構(gòu)1.便于面向現(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、精度高。1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；2.軟件與硬件的技術(shù)要求比較高；3.多邊形疊合等分析比較困難；4.顯示與繪圖成本比較高。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

19、相對(duì)較低；4.現(xiàn)象識(shí)別的效果不如矢量方法。第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立系統(tǒng)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)重要特征是數(shù)據(jù)與功能之間具有密切的聯(lián)系(見(jiàn)下表)，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(kāi)發(fā)的GIS系統(tǒng)的功能，是通過(guò)用戶需求調(diào)查來(lái)確定的，因此，在開(kāi)發(fā)GIS系統(tǒng)之前，首先要進(jìn)行系統(tǒng)分析?？臻g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(kāi)來(lái)的過(guò)程，以便從邏輯上將空間數(shù)據(jù)組織為不同的信息層(見(jiàn)下圖)；系統(tǒng)功能與數(shù)據(jù)間的關(guān)系(據(jù)Jack Dangermond等) 信息層示意圖空間數(shù)據(jù)的編碼：是指將數(shù)據(jù)分類的結(jié)果，用一

20、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(lái)的過(guò)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： 大類碼 小類碼 一級(jí)代碼 二級(jí)代碼 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。國(guó)土基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)分類與代碼舉例 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(guò)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)

21、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(guò)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,如下圖。 空間數(shù)據(jù)的不同組織方式第三章 空間數(shù)據(jù)的處理第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換第三節(jié) 多源空間數(shù)據(jù)的融合第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的壓縮與綜合第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法第六節(jié) 圖幅數(shù)據(jù)邊沿匹配處理第一節(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

22、和高次變換等。第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換仿射變換舉例投影轉(zhuǎn)換投影轉(zhuǎn)換是指當(dāng)系統(tǒng)使用來(lái)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。第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換地圖投影轉(zhuǎn)換等面積偽圓錐投影第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換斜軸等面積方位投影第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換由矢量向柵格的轉(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

23、柵格數(shù)據(jù)分析的結(jié)果通過(guò)矢量繪圖機(jī)輸出，或者將柵格數(shù)據(jù)加入矢量數(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。柵格矢量化舉例（柵格數(shù)據(jù)）柵格矢量化得到的弧段數(shù)據(jù)弧段數(shù)據(jù)自動(dòng)生成多邊形第三節(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)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(wèn)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

24、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a 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)。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：游程編碼法；四叉樹(shù)編碼壓縮法。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) 空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法點(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

25、（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)域的內(nèi)插是研究根據(jù)一組分區(qū)的已知數(shù)據(jù)來(lái)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?？死锔瘢↘riging）內(nèi)插法舉例高程數(shù)據(jù)設(shè)置參數(shù)插值結(jié)果三維顯示第六節(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)模型第三節(jié)

26、空間數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型設(shè)計(jì):語(yǔ)義 數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模型設(shè)計(jì)和物 理設(shè)計(jì)第五節(jié) GIS空間時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)態(tài)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(guò)程；數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)；原則、步驟和技術(shù)方法。空間數(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)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(yǔ)義模型與對(duì)象模型語(yǔ)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

27、輯模型設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容；E-R模型向關(guān)系數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。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第一節(jié) 數(shù)字地面模型分析第二節(jié) 空間疊合分析第三節(jié) 空間緩沖區(qū)分析第四節(jié) 空間網(wǎng)絡(luò)分析第五節(jié) 空間統(tǒng)計(jì)分析第六節(jié) 空間數(shù)據(jù)的集合分析和查詢第五章 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(guò)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)、

28、空間形成和空間演變等信息?？臻g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(méi)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空間疊合分析是指在統(tǒng)一空間參照系統(tǒng)條件下，每次將同一地區(qū)兩

29、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。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。 空間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

30、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)、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?？臻g緩沖區(qū)分析的方法 方案一 方案二計(jì)算模型參數(shù)f0和d0設(shè)定di計(jì)算ri和Fi緩沖區(qū)圖形表達(dá)計(jì)算模型參數(shù)f0和d0設(shè)定Fi計(jì)算di緩沖區(qū)圖形表達(dá)第四節(jié) 空間網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)圖論的基本概念圖及其構(gòu)成元素；有向圖和無(wú)向圖；鄰接矩陣和關(guān)聯(lián)矩陣?？臻g網(wǎng)絡(luò)的類型和構(gòu)成空間網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞诸?；空間網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成元素。空間網(wǎng)絡(luò)分析方法路徑

31、分析；定位-配置分析。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(yǔ)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(yǔ)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)用模型概述第二節(jié) 適宜性分析模型第三節(jié)* 發(fā)展預(yù)測(cè)模型第四節(jié)* 位址選擇模型第五節(jié)* 交通規(guī)劃模型第六節(jié)* 地學(xué)模擬模型第七節(jié)* 專家系統(tǒng)概述 *第三至第七節(jié)供選擇使用第一節(jié) GIS應(yīng)用模型概述GIS應(yīng)用模型

32、的分類理論模型；經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?；混合模型。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(guò)程和操作；輸出評(píng)價(jià)結(jié)果。第三節(jié)第七節(jié) (供選擇使用)第七章 地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)第一節(jié) GIS設(shè)計(jì)概述第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第三節(jié) 地理信息的標(biāo)準(zhǔn)化第四節(jié) 地理信息系統(tǒng)的評(píng)價(jià)第一節(jié) GIS設(shè)計(jì)概述系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的這里的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是指應(yīng)用型或業(yè)務(wù)型地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是為了建立業(yè)務(wù)化的運(yùn)行系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)操作的手工模式向信息化模式的根本轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)管理和決策的高效率和科學(xué)化。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模式結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式；軟件工程理論的應(yīng)用。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程系統(tǒng)分析；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；系統(tǒng)實(shí)施；系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)。第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析的任務(wù)是對(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；系統(tǒng)分析的內(nèi)容包括：who誰(shuí)使用該系統(tǒng)；what新