地理信息系統(tǒng)概論-知識點總結

1、地理信息系統(tǒng)概論第一章導論數(shù)據(jù)與信息的關系：數(shù)據(jù)：是通過數(shù)字化或記錄下來可以可以被鑒別的符號，不僅數(shù)字是數(shù)據(jù)，而且文字、符號、圖象也是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)本身沒有意義；信息：是對數(shù)據(jù)的解釋、運用與解算，數(shù)據(jù)即使是經過處理以后的數(shù)據(jù),只有經過解釋才有意義，才成為信息。數(shù)據(jù)(data)是信息(information)的表達，而信息是數(shù)據(jù)的內容。數(shù)據(jù)是未經加工的原始材料，地理信息系統(tǒng)的設計和建立，首先是收集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)。就本質而言數(shù)據(jù)是客觀對象的表示，而信息則是數(shù)據(jù)內涵的意義，只有數(shù)據(jù)對實體行為產生影響時才成為信息。信息是用數(shù)字、文字、符號、語言等介質來表示事件、事物、現(xiàn)象等的內容、數(shù)量或特征，以便向人們(

2、或系統(tǒng))提供關于現(xiàn)實世界新的事實的知識，作為生產、管理和決策的依據(jù)。數(shù)據(jù)處理：是指對數(shù)據(jù)進行收集、篩選、排序、歸并、轉換、存儲、檢索、計算，以及分析、模擬和預測等操作。信息的特點：客觀性、適用性、傳輸性、共享性。地理信息：是指表征地理圈或地理環(huán)境固有要素或物質的數(shù)量、質量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律等的數(shù)字、文字、圖象和圖形的總稱。地理信息屬于空間信息，它具有空間定位特征、多維結構特征和動態(tài)變化特征。地理信息系統(tǒng)(GeographicalInformationSystem):地理信息系統(tǒng)既是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應用工程技術，又是跨越地球科學、信息科學和空間科學的應用基礎學科。其技術系統(tǒng)是由計算機硬件

3、、軟件和不同的方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設計支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規(guī)劃和管理問題。GIS的基本構成：GIS一般包括以下5個主要部分：系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件、空間數(shù)據(jù)、應用人員和應用模型。1、系統(tǒng)硬件：GIS主機：包括大型、中型、小型機，工作站/服務器和微型計算機，其中各種類型的工作站/服務器成為GIS的主流。GIS外部設備：包括各種輸入(如圖形數(shù)字化儀、圖形掃描儀、解析和數(shù)字攝影測量設備等)和輸出設備(如各種繪圖儀、圖形顯示終端和打印機)。GIS網絡設備：包括布線系統(tǒng)、網橋、路由器和交換機等。2、系統(tǒng)軟件：按功能分為GIS專業(yè)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件和系統(tǒng)管理軟件。3

4、、空間數(shù)據(jù)：在地理信息系統(tǒng)中，空間數(shù)據(jù)是以結構化的形式存儲在計算機中的，稱為數(shù)據(jù)庫。4、應用人員：包括系統(tǒng)開發(fā)人員和GIS技術的最終用戶。5、應用模型GIS的功能：基本功能是數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析和輸出。1、基本功能：包括數(shù)據(jù)采集與編輯、數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)處理與變換、空間分析和統(tǒng)計、產品制作與顯示、二次開發(fā)和編程2、應用功能：包括資源管理、區(qū)域規(guī)劃、國土監(jiān)測、輔助決策、定位服務數(shù)據(jù)庫：在地理信息系統(tǒng)中，空間數(shù)據(jù)是以結構化的形式存儲在計算機中的，稱為數(shù)據(jù)庫。GIS數(shù)據(jù)庫：是區(qū)域內一定地理要素特征以一定的組織方式存儲在一起的相關數(shù)據(jù)的集合。GIS的發(fā)展概況：當前，GIS正向著集成化、產業(yè)化

5、和社會化發(fā)展方向邁進，呈現(xiàn)以下主要發(fā)展態(tài)勢：1、GIS已成為一門綜合性技術2、GIS產業(yè)化的發(fā)展勢頭強勁3、GIS網絡化已構成當今社會的熱點4、地理信息科學的產生和發(fā)展第二章地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構地理空間：地理空間一般包括地理空間定位框架及其聯(lián)結的特征實體。地理空間定位框架即大地測量控制，有平面控制網和高程控制網組成?？臻g實體的表達的方法：1、矢量表示法：如果采用一個沒有大小的點（坐標）來表達基本點元素時，稱為矢量表示法；2、柵格表示法：如果采用一個有固定大小的點（面元）來表達基本點元素時，稱為柵格表示法。GIS的數(shù)據(jù)來源：地圖數(shù)據(jù)；影像數(shù)據(jù)；地形數(shù)據(jù)；屬性數(shù)據(jù)；元數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)類型：類型數(shù)據(jù)

6、；面域數(shù)據(jù)；網絡數(shù)據(jù)；樣本數(shù)據(jù)；曲面數(shù)據(jù);文本數(shù)據(jù)；符號數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)的基本特征：空間特征是指空間對象的位置及與相鄰對象的空間關系或拓撲關系屬性特征是指空間對象的專題屬性空間數(shù)據(jù)的拓撲關系包括：拓撲鄰接；拓撲關聯(lián)；拓撲包含。它們在GIS的數(shù)據(jù)處理、空間分析以及數(shù)據(jù)庫的查詢與檢索中，具有重要的意義?？臻g數(shù)據(jù)結構的類型：（一）矢量數(shù)據(jù)結構：基于矢量模型的數(shù)據(jù)結構簡稱為矢量數(shù)據(jù)結構。矢量數(shù)據(jù)結構上利用歐幾里得（Euclid）幾何學中的點、線、面及其組合體來表示地理實體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式。矢量數(shù)據(jù)結構的主要類型：1、簡單數(shù)據(jù)結構2、拓撲數(shù)據(jù)結構3、曲面數(shù)據(jù)結構（二）柵格數(shù)據(jù)結構：基于柵格模型的

7、數(shù)據(jù)結構簡稱為柵格數(shù)據(jù)結構，指將空間分割成有規(guī)則的網格，在各個網格上給出相應的屬性值來表示地理實體的一種數(shù)據(jù)組織形式。柵格數(shù)據(jù)結構與矢量數(shù)據(jù)結構相比較，用柵格數(shù)據(jù)結構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，便于與遙感圖象及掃描輸入數(shù)據(jù)相匹配建庫和使用等。柵格數(shù)據(jù)結構的類型：1、柵格矩陣結構2、游程編碼結構3、四叉樹數(shù)據(jù)結構4、八叉樹和十六叉樹結構（三）適量與柵格一體化數(shù)據(jù)結構1、適量與柵格一體化的基本概念：2、適量與柵格一體化數(shù)據(jù)結構設計：點狀目標和結點只有位置，沒有形狀和面積；線狀目標只要將其通過的柵格地址全部記錄下來即可；面狀目標應包含邊界和邊界所保衛(wèi)的整個區(qū)域。矢量與柵格數(shù)據(jù)結

8、構的比較:優(yōu)點缺點矢量數(shù)據(jù)結構1便于面向現(xiàn)象（土壤類、土地利用單元等）；數(shù)據(jù)結構緊湊、冗余度低；有利于網絡分析；圖形顯示質量好、精度咼。數(shù)據(jù)結構復雜；軟件與硬件的技術要求比較咼；多邊形疊合等分析比較困難；顯示與繪圖成本比較咼。柵格數(shù)據(jù)結構數(shù)據(jù)結構簡單；空間分析和地理現(xiàn)象的模擬均比較容易；有利于與遙感數(shù)據(jù)的匹配應用和分析；輸出方法快速，成本比較低廉。圖形數(shù)據(jù)量大；投影轉換比較困難；柵格地圖的圖形質量相對較低；現(xiàn)象識別的效果不如矢量方法?？臻g數(shù)據(jù)結構的建立：是指根據(jù)確定的數(shù)據(jù)結構類型，形成與該數(shù)據(jù)結構相適應的GIS空間數(shù)據(jù)，為空間數(shù)據(jù)庫的建立提供物質基礎?？臻g數(shù)據(jù)的分類：空間數(shù)據(jù)的分類，是指根據(jù)系

9、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，以便從邏輯上將空間數(shù)據(jù)組織為不同的信息層。首先根據(jù)圖形原則，將空間數(shù)據(jù)分為點、線、面三種類型；其次是對象原則?？臻g數(shù)據(jù)的編碼：指將數(shù)據(jù)分類的結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。編碼的結果是形成代碼。代碼由數(shù)字或字符組成。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象圖形轉換為一系列X、y坐標，然后按照確定的數(shù)據(jù)結構加入到線段或標示點的計算機數(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誤和對數(shù)據(jù)進行拓撲關系檢查等而進行的操作。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

10、明格網采集輸入、掃描數(shù)字化輸入及其它數(shù)據(jù)傳輸或轉換輸入等；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誤，根據(jù)柵格數(shù)據(jù)結構的特點，其編輯的內容還包括數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)組織方式的變換等。第三章空間數(shù)據(jù)的處理數(shù)據(jù)處理一般包括數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)重構、數(shù)據(jù)提取等內容。數(shù)據(jù)變換：指數(shù)據(jù)從一種數(shù)學狀態(tài)到另一種數(shù)學狀態(tài)的變換，包括幾何糾正、投影轉換和輻射糾正等，以解決空間數(shù)據(jù)的幾何配準。數(shù)據(jù)重構：指數(shù)據(jù)從一種格式到另一種格式的轉換，包括結構轉換、格式變換、類型替換等，以解決空間數(shù)據(jù)在結構、格式和類型上的統(tǒng)一，實現(xiàn)多源和異構數(shù)據(jù)的聯(lián)接與融合。數(shù)據(jù)提?。褐笇?shù)據(jù)進行某種有條件的提取，包括類型提取、窗口提取、

11、空間內插等，以解決不同用戶對數(shù)據(jù)的特定需求?？臻g數(shù)據(jù)坐標變換的實質是建立兩個平面點之間的一一對應關系，包括集合糾正和投影轉換，它是空間數(shù)據(jù)處理的基本內容之一。幾何糾正：是為了實現(xiàn)對數(shù)字化數(shù)據(jù)的坐標系轉換和圖紙變形誤差的改正。幾何糾正是指對數(shù)字化原圖數(shù)據(jù)進行的坐標系轉換和圖紙變形誤差的改正，以實現(xiàn)與理論值的一一對應關系。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。投影轉換：是指當系統(tǒng)使用來自不同地圖投影的圖形數(shù)據(jù)時，需要將該投影的數(shù)據(jù)轉換為所需要投影的坐標數(shù)據(jù)。投影轉換的方法包括：正解變換、反解變換、數(shù)值變換等。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

12、的信息源，在規(guī)定的精度范圍內最好地逼近原集合，而又取得盡可能大的壓縮比。第四章地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫：是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的簡稱，一個完整的據(jù)庫系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)等三個部分組成。數(shù)據(jù)庫：是按照一定的結構組織在一起的相關數(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)數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)：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?？臻g數(shù)據(jù)庫的概念：一個完整的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括空間數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和空間數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)等三個部分組成?？臻g數(shù)據(jù)庫：是指地理信息系統(tǒng)在計算

13、機物理存儲介質上存儲的與應用相關的地理空間數(shù)據(jù)的總和，一般是以一系列特定結構的文件的形式組織在存儲介質上?？臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：是指能夠對物理介質上存儲的地理空間數(shù)據(jù)進行語義和邏輯上的定義，提供必要的空間數(shù)據(jù)查詢檢索和存儲功能，以及能夠對空間數(shù)據(jù)進行有效地維護和更新的一套軟件系統(tǒng)?？臻g數(shù)據(jù)庫設計的原則、步驟和技術方法：原則-數(shù)據(jù)壓縮，減少冗余數(shù)據(jù)結構穩(wěn)定方便用戶訪問、查詢盡量反映空間數(shù)據(jù)的復雜性支持多種數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)庫設計技術數(shù)據(jù)分析技術技術設計技術數(shù)據(jù)庫設計內容包括數(shù)據(jù)模型的三個方面即：數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)操作、完整性約束。靜態(tài)特性設計動態(tài)特性設計物理設計步驟需求分析概念設計邏輯設計物理設計空間數(shù)據(jù)庫

14、的實現(xiàn)和維護：空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)建立實際的空間數(shù)據(jù)庫結構裝入試驗性的空間數(shù)據(jù)對應用程序調試裝入實際空間數(shù)據(jù)相關的其他設計空間數(shù)據(jù)庫的再組織設計故障恢復方案設計安全性考慮事務控制空間數(shù)據(jù)庫的運行與維護-維護空間數(shù)據(jù)的安全性和完整性監(jiān)測并改善數(shù)據(jù)庫性能-增加新的功能-修改錯誤關系數(shù)據(jù)模型：是一種數(shù)學化的模型，它把數(shù)據(jù)的邏輯結構歸結為滿足一定條件的二維表中的元素，這種表就稱為關系。關系的集合就構成為關系模型。第五章空間分析的原理與方法空間分析：是基于空間數(shù)據(jù)的分析技術，它以地學原理為依托，通過分析算法，從空間數(shù)據(jù)中獲取有關地理對象的空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間形成、空間演變等信息。空間疊合分析：

15、是指在統(tǒng)一空間參照系統(tǒng)條件下，每次將同一地區(qū)兩個地理對象的圖層進行疊合，以產生空間區(qū)域的多重屬性特征，或建立地理對象之間的空間對應關系?？臻g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讀，以便為某項分析或決策提供依據(jù)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)，他的運算符號或算子包括AND、OR、XOR、NOT及其組合等，邏輯運算的結果為“真”或“假”。空間數(shù)據(jù)查詢：是指從數(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?？臻g數(shù)據(jù)的查詢方法：基于關系查詢語言擴充的空間查詢

16、方法、可視化空間查詢方法、基于自然語言的查詢方法、超文本查詢方法變量篩選分析：在研究空間對象時，在同一個取樣點上可能收集到幾十種原始變量。根據(jù)統(tǒng)計學原理，這些復雜的多變量之間有許多是相互關聯(lián)的，可以通過尋找一組相互獨立的變量，使多變量數(shù)據(jù)得到簡化，這就叫變量篩選分析。變量聚類分析：是指將一組數(shù)據(jù)點或變量按照其在性質上親疏遠近的程度進行分類?？臻g數(shù)據(jù)的查詢：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?？臻g數(shù)據(jù)的查詢方法：1、基于關系查詢語言擴充的空間查詢方法；2、可視化空間查詢方法；3、基于自然語言的查詢方法；4、超文本查詢方法。第六章地理信息系統(tǒng)的應用模型GIS應用模

17、型的分類：理論模型；經驗模型；混合模型。適宜性分析：是指土地針對某種特定開發(fā)活動的分析，這些開發(fā)活動包括農業(yè)應用、城市化選址、作物類型布局、道路選線、選擇重新造林的最適宜的土地等。發(fā)展預測：是運用已有的存儲數(shù)據(jù)和系統(tǒng)提供的手段，對事物進行科學的數(shù)量分析，探索某一事物在今后的可能發(fā)展趨勢，并作出評價和估計,以調節(jié)、控制計劃或行動。預測方法常分為：定性、定量、定時和概率預測。第七章地理信息系統(tǒng)的設計與評價系統(tǒng)設計：是指應用型地理信息系統(tǒng)的設計系統(tǒng)設計的流程：系統(tǒng)分析；系統(tǒng)設計；系統(tǒng)實施；系統(tǒng)運行與維護。系統(tǒng)分析：系統(tǒng)分析的任務是對系統(tǒng)用戶進行需求調查和可行性分析，最后提出新系統(tǒng)的目標和結構方案；系

18、統(tǒng)分析的內容包括：who誰使用該系統(tǒng)；what新系統(tǒng)需要具有哪些功能和條件；why為什么需要這些功能和條件；where新系統(tǒng)需要的資源和條件從哪里獲得；quality系統(tǒng)需要具有的技術指標、性能和可靠性要求等。最后將系統(tǒng)分析的結果寫成可行性分析報告，為系統(tǒng)立項提供依據(jù)。系統(tǒng)實施：是按照詳細設計方案確定的目標、內容和方法，分階段完成系統(tǒng)開發(fā)的過程；系統(tǒng)實施的內容包括：系統(tǒng)硬件和軟件的引進和調試；系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立和數(shù)據(jù)質量控制；應用模塊開發(fā)和建立用戶應用界面；應用系統(tǒng)聯(lián)調、測試和編寫系統(tǒng)測試報告；按照計劃任務書進行系統(tǒng)的驗收及技術鑒定。地理信息標準化的內容：統(tǒng)一的名詞術語內涵；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集原則；統(tǒng)一的空間定位框架；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分類標準；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)組織結構；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)記錄格式；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)質量含義。系統(tǒng)評價：就是指從技術和經濟兩個大的方面，對所設計的地理信息系統(tǒng)進行評定?；咀龇ㄊ菍⑦\行著的系統(tǒng)與預測目標進行比較，考察是否達到了系統(tǒng)設計時所預定的效果。第八章地理信息系統(tǒng)產品的輸出與設計地理信息系統(tǒng)產品的輸出形式：1、常規(guī)地圖：全要素地形圖；各類專題地圖；遙感