《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案

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)概論》電子教案地理信息系統(tǒng)GIS《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案使用說明

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，并輔以圖表的形式，力圖以形象生動簡潔的方式傳達(dá)各章的教學(xué)重點、教學(xué)難點以及可供選擇的教學(xué)活動?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案

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1~2個應(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)解決實際應(yīng)用問題的原理、方法和過程。第六章的第一節(jié)和第二節(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)實際情況，由教師選擇作為課堂討論、上機實習(xí)或課程論文的內(nèi)容?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案

電子教案僅提供了一個基本的思路和框架。教師在授課時可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整與修改。 電子教案由黃杏元、馬勁松等設(shè)計制作。在編制過程中，還得到高等教育出版社徐麗萍副編審的鼓勵與支持。在電子教案出版之際，謹(jǐn)對所有關(guān)心和支持這項工作的單位和個人表示衷心的感謝！ 不當(dāng)之處敬請廣大師生批評指正。聯(lián)絡(luò)信箱:

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《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案教學(xué)大綱簡介課程特點和基本要求教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時分配考核方式與參考書目《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案課程特點與基本要求課程特點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”(Gentlemanlike,Intelligence,Smile。即博大(共建共享)、智能(開發(fā)創(chuàng)新)、微笑(微笑服務(wù)))。GIS是一門實踐性很強的學(xué)科

因此，要重視技能訓(xùn)練，重點掌握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)的文獻資料，掌握GIS學(xué)科的發(fā)展趨勢，努力更新自己的知識，不斷提高自己的能力?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案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)的語義學(xué)基礎(chǔ)、GIS的科學(xué)定義、空間關(guān)系和空間對象的表達(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，主要GIS軟件系統(tǒng)的使用和評價等?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時分配內(nèi)容分八章，由課堂講授和上機實習(xí)兩大教學(xué)環(huán)節(jié)組成，總學(xué)時為80學(xué)時，具體安排如下：課堂教學(xué)(52學(xué)時)上機實習(xí)(28學(xué)時)《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案課堂教學(xué)（52學(xué)時）第1章導(dǎo)論(2學(xué)時)

§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地理信息系統(tǒng)的功能簡介

§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)

§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

《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第3章

空間數(shù)據(jù)的處理(6學(xué)時)

§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(8學(xué)時)

§4.1空間數(shù)據(jù)庫概述

§4.2空間數(shù)據(jù)庫概念模型設(shè)計：傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型

§4.3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

§4.4空間數(shù)據(jù)庫邏輯模型設(shè)計和物理設(shè)計

§4.5GIS空間時態(tài)數(shù)據(jù)庫《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第5章空間分析的原理與方法(10學(xué)時)

§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)

§6.1GIS應(yīng)用模型概述

§6.2適宜性分析模型

§6.3發(fā)展預(yù)測模型

§6.4位址選擇模型《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案

§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)計與評價(6學(xué)時)

§7.1GIS設(shè)計概述

§7.2地理信息系統(tǒng)的設(shè)計

§7.3地理信息的標(biāo)準(zhǔn)化

§7.4地理信息系統(tǒng)的評價第8章地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出設(shè)計(6學(xué)時)

§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

§8.3地理信息系統(tǒng)的可視化與虛擬現(xiàn)實《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案上機實習(xí)（28學(xué)時）

實習(xí)1初識MapInfo2學(xué)時實習(xí)2屏幕數(shù)字化2學(xué)時實習(xí)3數(shù)字化圖形的編輯2學(xué)時實習(xí)4MapInfo與數(shù)據(jù)庫:空間庫與屬性庫的建立2學(xué)時實習(xí)5無縫圖層的建立2學(xué)時實習(xí)6地理編碼2學(xué)時實習(xí)7地理分析功能2學(xué)時實習(xí)8數(shù)據(jù)庫應(yīng)用:空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的雙向查詢2學(xué)時實習(xí)9數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計2學(xué)時實習(xí)10專題地圖的繪制2學(xué)時實習(xí)11用戶界面設(shè)計2學(xué)時實習(xí)12模塊設(shè)計2學(xué)時實習(xí)13MapBasic文件操作2學(xué)時實習(xí)14MapInfo與其他程序的集成方法(OLE)2學(xué)時《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案考核方式與參考書目考核方式本課程的教學(xué)應(yīng)堅持理論與實踐相統(tǒng)一的原則，考核方式包括平時提問、期中檢查、期末考試和上機實習(xí)成果考評等；本課程采用的結(jié)構(gòu)化考核和評分方法為：學(xué)生的總成績（100分）=平時提問和課堂討論成績（20分）+上機實習(xí)和課程設(shè)計成績（40分）+期末考試成績（40分）。

《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案參考書目龔健雅.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考核方式與參考書目《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第一章導(dǎo)論第一節(jié)地理信息系統(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)的功能簡介第四節(jié)地理信息系統(tǒng)的發(fā)展透視《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第一節(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)是客觀對象的表示，只有當(dāng)數(shù)據(jù)對實體行為產(chǎn)生影響時才成為信息；信息是當(dāng)代社會發(fā)展的一項重要任務(wù)?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案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)概論》電子教案地理信息系統(tǒng)(簡稱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，它研究關(guān)于地理空間信息處理和分析過程中提出一系列基本問題，如空間對象表達(dá)與建模、空間關(guān)系及推理機制、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)計與評價GIS應(yīng)用模型與可視化、空間信息的政策與標(biāo)準(zhǔn)等；GIS的操作對象是空間數(shù)據(jù),空間數(shù)據(jù)的主要特點是按統(tǒng)一的地理坐標(biāo)編碼，并實現(xiàn)對其定位、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)勢是有效的地理實體表達(dá)、獨特的時空分析能力、強大的圖形創(chuàng)造手段和可靠的科學(xué)預(yù)測與輔助決策功能等；《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案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)劃與管理問題提供了有效的手段，而地理學(xué)則為GIS提供了重要的基礎(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)由計算機硬件、軟件和相關(guān)的方法過程所組成，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)劃和管理問題。《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第二節(jié)GIS的基本構(gòu)成系統(tǒng)硬件

由主機、外設(shè)和網(wǎng)絡(luò)組成，用于存儲、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、管理、處理、分析、建模和輸出等操作?？臻g數(shù)據(jù)庫

由數(shù)據(jù)庫實體和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)組成，用于空間數(shù)據(jù)的存儲、管理、查詢、檢索和更新等。應(yīng)用模型

由數(shù)學(xué)模型、經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃突旌夏Ｐ徒M成，用于解決某項實際應(yīng)用問題，獲取經(jīng)濟效益和社會效益。《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案用戶界面

由菜單式、命令式或表格式的圖形用戶界面所組成，是用以實現(xiàn)人機對話的工具。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《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第三節(jié)GIS的功能簡介基本功能數(shù)據(jù)采集與編輯；數(shù)據(jù)存儲與管理；數(shù)據(jù)處理和變換；空間分析和統(tǒng)計；產(chǎn)品制作與顯示；二次開發(fā)和編程?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案應(yīng)用功能資源管理；區(qū)域規(guī)劃；國土監(jiān)測；輔助決策；定位服務(wù)。第三節(jié)GIS的功能簡介《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第四節(jié)GIS的發(fā)展透視發(fā)展概況發(fā)展簡史；發(fā)展態(tài)勢：GIS已成為一門綜合性技術(shù)；GIS產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展勢頭強勁；GIS網(wǎng)絡(luò)化已構(gòu)成當(dāng)今社會的熱點；地理信息科學(xué)(geoinformatics)的產(chǎn)生和發(fā)展?；A(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；《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案各國政府設(shè)立相應(yīng)的組織機構(gòu)來引導(dǎo)GIS理論研究，如美國國家自然科學(xué)基金委員會（NSF）支持成立了國家地理信息與分析中心（NCGIA）等，研究重點包括空間關(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)的集成與實現(xiàn)》一書中，扼要敘述了地球空間信息學(xué)的七大理論問題：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。《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案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《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第一節(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)來表述，一般包括地理空間定位框架及其所連接的空間對象；地理空間定位框架即大地測量控制，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)都必須納入一個統(tǒng)一的空間參照系中，以實現(xiàn)不同來源數(shù)據(jù)的融合、連接與統(tǒng)一；目前，我國采用的大地坐標(biāo)系為1980年中國國家大地坐標(biāo)系，現(xiàn)在規(guī)定的高程起算基準(zhǔn)面為1985國家高程基準(zhǔn)?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案空間實體的表達(dá)在計算機中，現(xiàn)實世界是以各種數(shù)字和字符形式來表達(dá)和記錄的；對現(xiàn)實世界的各類空間對象的表達(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《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案GIS的空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)可以按照數(shù)據(jù)項、空間對象和圖形特征的不同分為各種不同的類型；空間、屬性和時間特征——空間對象的三大基本特征：第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案空間特征是指空間對象的位置及與相鄰對象的空間關(guān)系或拓?fù)潢P(guān)系；《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案屬性特征是指空間對象的專題屬性；《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案時間特征是指空間對象隨著時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)及其特征《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案空間數(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。第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案空間數(shù)據(jù)的計算機表示

指通過利用確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型來表達(dá)空間對象的空間位置、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《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第三節(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、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(jié)構(gòu)分為簡單數(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)特征和貢獻是具有拓?fù)渚庉嫻δ埽ǘ噙呅芜B接編輯和結(jié)點連接編輯。《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型C4N4C8C6P3C7N6C10N3C3N1P1C2N2C1P2C5N5P4P5C9N7拓?fù)鋽?shù)據(jù)舉例《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型弧段號起結(jié)點終結(jié)點左多邊形右多邊形C1N1N2P2P1C2N3N2P1P4C3N1N3P1?C4N1N4?P2C5N2N5P2P4C6N4N5P3P2C7N5N6P3P4C8N4N6?P3C9N7N7P4P5C10N3N6P4?《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案柵格數(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規(guī)則的網(wǎng)格單元，然后在各個格網(wǎng)單元內(nèi)賦以空間對象相應(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)、四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、八叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和十六叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第三節(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)《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案矢量與柵格數(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。矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較優(yōu)點缺點矢量數(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)量相對較低；

4.現(xiàn)象識別的效果不如矢量方法?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案第四節(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)模式的一個重要特征是數(shù)據(jù)與功能之間具有密切的聯(lián)系(見下表)，因此，在確定數(shù)據(jù)內(nèi)容時，首先必須明確系統(tǒng)的功能；對開發(fā)的GIS系統(tǒng)的功能，是通過用戶需求調(diào)查來確定的，因此，在開發(fā)GIS系統(tǒng)之前，首先要進行系統(tǒng)分析。空間數(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(見下圖)；《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案系統(tǒng)功能與數(shù)據(jù)間的關(guān)系

(據(jù)JackDangermond等)《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案

信息層示意圖《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案空間數(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，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：

× × ×× × ×

大類碼小類碼一級代碼二級代碼識別位 大類碼、小類碼、一級代碼和二級代碼分別用數(shù)字順序排列。識別位由用戶自行定義，以便于擴充。《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案國土基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)分類與代碼舉例《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案矢量數(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(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?fù)潢P(guān)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；《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案柵格數(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(jié)構(gòu)的特點，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《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第三章空間數(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《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第一節(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數(shù)字化原圖數(shù)據(jù)進行的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換和圖紙變形誤差的改正，以實現(xiàn)與理論值的一一對應(yīng)關(guān)系；幾何糾正的方法包括仿射變換、相似變換、二次變換和高次變換等?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案第一節(jié)空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換仿射變換舉例《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案投影轉(zhuǎn)換投影轉(zhuǎn)換是指當(dāng)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(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《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第一節(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《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第一節(jié)空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換斜軸等面積方位投影《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第二節(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，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。《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案由柵格向矢量的轉(zhuǎn)換當(dāng)由柵格數(shù)據(jù)分析的結(jié)果通過矢量繪圖機輸出，或者將柵格數(shù)據(jù)加入矢量數(shù)據(jù)庫時，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。《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案柵格矢量化舉例（柵格數(shù)據(jù)）《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案柵格矢量化得到的弧段數(shù)據(jù)《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案弧段數(shù)據(jù)自動生成多邊形《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第三節(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；基于直接訪問的數(shù)據(jù)融合?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案第四節(jié)空間數(shù)據(jù)的壓縮與綜合空間數(shù)據(jù)的壓縮空間數(shù)據(jù)的壓縮，即從所取得的數(shù)據(jù)集合S中抽出一個子集A，這個子集作為一個新的信息源，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為曲線的原點數(shù)；n為曲線經(jīng)壓縮后的點數(shù)。曲線上點的壓縮方法：道格拉斯-普克法(Douglas-Peucker)；Li-openshaw的自然綜合法則法；垂距法。《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案面域柵格數(shù)據(jù)的壓縮方法：游程編碼法；四叉樹編碼壓縮法?？臻g數(shù)據(jù)的綜合空間數(shù)據(jù)的綜合是針對存貯在GIS數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)因?qū)傩詳?shù)據(jù)的重新分類而進行的操作；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?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案第五節(jié)空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法點的內(nèi)插點的內(nèi)插是研究具有連續(xù)變化特征現(xiàn)象（如地形、氣溫、氣壓等）的數(shù)值內(nèi)插方法；點的內(nèi)插方法可以采用：移動擬合法；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?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案克里格（Kriging）內(nèi)插法舉例高程數(shù)據(jù)《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案設(shè)置參數(shù)《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案插值結(jié)果《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案三維顯示《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第六節(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)識別和檢索相鄰圖幅的數(shù)據(jù)；相鄰圖幅邊界點坐標(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?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案第四章GIS空間數(shù)據(jù)庫第一節(jié)空間數(shù)據(jù)庫概述第二節(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)模型第四節(jié)空間數(shù)據(jù)庫邏輯模型設(shè)計和物

理設(shè)計第五節(jié)GIS空間時態(tài)數(shù)據(jù)庫時態(tài)數(shù)據(jù)庫《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第一節(jié)空間數(shù)據(jù)庫概述空間數(shù)據(jù)庫的概念GIS存儲空間和屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫?？臻g數(shù)據(jù)庫的設(shè)計設(shè)計過程；數(shù)據(jù)模型設(shè)計；原則、步驟和技術(shù)方法?？臻g數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)和維護《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第二節(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；關(guān)系完整性?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案第三節(jié)

空間數(shù)據(jù)庫概念模型設(shè)計:語義模型與對象模型語義數(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ο?、類；繼承；重載；概括與聚集?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案第四節(jié)空間數(shù)據(jù)庫邏輯模型

設(shè)計和物理設(shè)計邏輯設(shè)計步驟和內(nèi)容；E-R模型向關(guān)系數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。物理設(shè)計《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第五節(jié)GIS空間時態(tài)數(shù)據(jù)庫空間時態(tài)數(shù)據(jù)庫概述空間時態(tài)數(shù)據(jù)的表達(dá)；空間時態(tài)數(shù)據(jù)的更新；空間時態(tài)數(shù)據(jù)的查詢；時空一體化數(shù)據(jù)模型時間片快照模型；底圖疊加模型；時空合成模型；全信息對象模型?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案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)計分析第六節(jié)空間數(shù)據(jù)的集合分析和查詢《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案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，通過分析算法，從空間數(shù)據(jù)中獲取有關(guān)地理對象的空間位置、空間分布、空間形態(tài)、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(productmode)；咨詢式分析(querymode)?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案第一節(jié)數(shù)字地面模型分析地形因子的自動提取坡度計算；坡向分析；曲面面積計算；地表粗糙度計算；高程及變異分析；谷脊特征分析；日照強度的分析；淹沒邊界的計算?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案地表形態(tài)的自動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；剖面線交點的內(nèi)插計算；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?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案第二節(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)兩個地理對象的圖層進行疊合，以產(chǎn)生空間區(qū)域的多重屬性特征，或建立地理對象之間的空間對應(yīng)關(guān)系；空間疊合分析根據(jù)疊合對象圖形特征的不同，分為點與多邊形的疊合、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；《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案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；《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第三節(jié)空間緩沖區(qū)分析空間緩沖區(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)；空間緩沖區(qū)的三大要素，即主體、鄰近對象和作用條件?？臻g緩沖區(qū)分析的模型線性模型；二次模型；指數(shù)模型?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案空間緩沖區(qū)分析的方法方案一方案二計算模型參數(shù)f0和d0設(shè)定di計算ri和Fi緩沖區(qū)圖形表達(dá)計算模型參數(shù)f0和d0設(shè)定Fi計算di緩沖區(qū)圖形表達(dá)《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第四節(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?？臻g網(wǎng)絡(luò)分析方法路徑分析；定位-配置分析?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案第五節(jié)空間統(tǒng)計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。《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第六節(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)系查詢語言擴充的空間查詢方法；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?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案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《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第一節(jié)GIS應(yīng)用模型概述GIS應(yīng)用模型的分類理論模型；經(jīng)驗?zāi)Ｐ停换旌夏Ｐ?。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?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案第二節(jié)適宜性分析模型模型的一般形式模型的應(yīng)用實例選擇評價對象；確定評價方法；評價過程和操作；輸出評價結(jié)果?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案第三節(jié)—第七節(jié)

(供選擇使用)《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第七章地理信息系統(tǒng)的

設(shè)計與評價第一節(jié)GIS設(shè)計概述第二節(jié)地理信息系統(tǒng)的設(shè)計第三節(jié)地理信息的標(biāo)準(zhǔn)化第四節(jié)地理信息系統(tǒng)的評價《地理信息系統(tǒng)概論》電子教案第一節(jié)GIS設(shè)計概述系統(tǒng)設(shè)計的目的這里的系統(tǒng)設(shè)計是指應(yīng)用型或業(yè)務(wù)型地理信息系統(tǒng)的設(shè)計；應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)設(shè)計的目的是為了建立業(yè)務(wù)化的運行系統(tǒng)，以實現(xiàn)業(yè)務(wù)操作的手工模式向信息化模式的根本轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)管理和決策的高效率和科學(xué)化。系統(tǒng)設(shè)計的模式結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)設(shè)計模式；軟件工程理論的應(yīng)用。系統(tǒng)設(shè)計的流程系統(tǒng)分析；系統(tǒng)設(shè)計；系統(tǒng)實施；系統(tǒng)運行與維護?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)概論》電子教案第二節(jié)地理信息系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析的任務(wù)是對系統(tǒng)用戶進行需求調(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