地理信息系统资料.docx
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1、第一章 概论1.地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示,包括空间位置、属性特征简称属性准时域特征三局部。2.地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的学问,它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。3. 数据与信息既有区分又有联系:数据是一种未经加工的原始资料,数字、文字、符号、图像都是数据,数据本身没有意义。信息是数据的内容,它用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示大事、事物、现象等的内容、数量或特征。信息具有客观性、适用性、可传输性和共享性等特征。数据是客观对象的表示,而信息则是数据内涵的意义,是数据的内容和解释。信息 = 数据 + 数据处理4.
2、 地理信息的特性:空间相关性、空间区域性、空间多样性、空间层次性5. 地理信息系统GIS:是一种采集、储存、治理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统,是分析和处理海量地理数据的通用技术。6.地理信息系统根本特征:1数据的空间定位特征2空间关系处理的简单性3海量数据治理力量7.GIS 的构成,即计算机硬件系统,计算机软件系统,网络、地理数据,治理与应用人员。8.GIS 的根本功能:1数据采集功能,2数据编辑与处理,3数据存储、组织与治理,4空间查询与空间分析功能,5数据输出功能9.GIS 的应用范畴:测绘、地图制图,资源治理,灾难监测,环境保护,精细农业,电子商务,电子政务,城乡规划与治理,交
3、通运输,人口治理, 事,公安、急救,医疗卫生。10.3S 指: :地理信息科学,地理信息技术,地理信息产业老:遥感,地理信息系统,全球定位系统其次章 地理空间数学根底 天文地理坐标1.地理空间坐标球面坐标系统平面坐标系统大地地理坐标空间直角坐标系 高斯平面直角坐标系参心空间直角坐标系地心地固空间直角坐标系投影坐标系统地方独立平面直角坐标系2.投影:在地图学中,地图投影的实质就是依据肯定的数学法则,将地球椭球面上的经纬 网转换到平面上,建立地面点位的地理坐标B,L与地图上相对应的平面直角坐标X,Y 之间一一对应的函数关系。地图投影的变形:长度变形、面积变形、角度变形3.地图投影的分类4.空间坐标
4、转换:空间坐标转换是把空间数据从一种空间参考系映射到另一种空间参考系中。空间转换有时也称投影变换。投影变换是地图制图的根底理论之一,主要用来解决换带 计算、地图转绘、图层叠加、数据集成等问题。两个层面的解释:一是投影的转换,就是说在完成地理坐标值转换的同时,必需完成空间参考框架信息(包括参考椭球、大地基准面以及投影规章)的准确转换。二是单纯坐标值的变换,只需要把空间数据的坐标值从一种空间参考系映射到另一种空间参考系中,转换后的空间参考系信息直接承受目标空间参考系信息。5. 空间尺度:在概念上指争论者选择观看或者观测世界的窗口。观测尺度、比例尺、区分率、操作尺度观测尺度:观测尺度是指争论的区域大
5、小或空间范围。生疏或观看地理空间及其变化时一般需要更大的范围,即大尺度(地理尺度)争论掩盖范围较大区域。比例尺:把地球外表多维的景物和现象描写在二维有限的平面图纸上当制图区域比较小时, 地图比例尺指图上长度与地面之间的长度比例;当制围区域相当大时,地图比例尺指在进展地图投影时,对地球半径缩小的比率传统地图化例尺的表现形式:数字式:文字式,图解式区分率:图像区分率:表示景物信息的具体程度 a.光谱区分率 b.时间区分率 c.空间区分率。地面像元区分率:遥感仪器所能区分的最小地面物体大小数字图像的空间区分率应当通过离散的像元之间所能区分的目标物细节的最小尺寸或对应目标物空间中两点之间的 最小距离表
6、达。操作尺度:指对空间实体、现象的数据进展处理操作时应承受的最正确尺度,不同操作尺度影响处理结果的牢靠程度或准确度。6. 地理网格:是指按肯定的数学规章对地球外表进展划分而形成的网格。按不同的坐标系统可以分为: 地理坐标格网(按经纬度坐标系统)直角坐标格网(按直角坐标系统)第 3 章 空间数据模型1.空间数据模型:使用一系列能支持空间查询与分析、地图编辑与显示的数据对象来对现实世界进展的抽象。即对现实世界进展抽象建模,其结果就是空间数据模型。2.地理空间:是指地球外表及近地表空间,是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域,也是地球上最简单的物理过程、化学过程、生物过程和生物地
7、球化学 过程发生的区域。3.地理空间实体:对简单地理事物和现象进展简化抽象得到的不行再分割的同类对象,就是地理空间实体,简称空间实体。4. 空间实体具有 4 个根本特征:(1) 空间位置特征大小、外形、位置、分布(2) 属性特征实体数量、质量;定性、定量两种(3) 时间特征位置与属性的变化关系(4) 空间关系特征拓扑关系、度量关系、挨次关系5. P64 空间实体抽象的 3 个层次:最高层概念模型,中间层规律数据模型,最底层物理数据模型6. 空间数据构造:在规律数据模型和物理数据模型间,用于对规律数据模型描述的数据进展合理的编码和组织,是规律数据模型映射为物理数据模型的中间媒介。7. 地理空间数
8、据的概念模型(1) 对象模型:将争论的整个地理空间看成一个空域,地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中,对象模型强调地理空间中的单个地理现象。(2) 场模型:把地理空间中的现象作为连续的变量或体来对待,如大气污染程度、地表温度、土壤湿度、地形高度以及大面积空气和水域的流速和方向等。(3) 网络模型:网络是由欧式空间 R2 中的假设干点及它们之间相互连接的线段构成。网络是由一系列节点和环链组成的,在本质上,网络模型可看成对象模型的一个特例,它是由点对象和线对象之间的拓扑空间关系构成的。8. 空间数据类型(1) 几何图形数据地图、实测几何数据(2) 影像数据卫星、航空遥感、摄影测量等(3)
9、 属性数据实测数据、文字报告或各类符合说明等(4) 地形数据DEM、DTM、TIN(5) 元数据如头文件信息,包括数据来源、地理空间参考、区分率、比例尺、精度、产生时间等空间数据的表示方法:点、线、面9.空间关系:拓扑空间关系、挨次空间关系、度量空间关系10. 空间拓扑关系:地图上的拓扑关系是指图形在保持连续状态下的变形缩放、旋转和拉伸等,但图形关系不变的性质。邻接关系:同类图形要素之间的拓扑关系,如点与点,线与线,面与面。关联关系:不同类别图形要素之间的拓扑关系,如点与线,线与点,线与面,面与点。包含关系:同类但不同级图形要素之间的拓扑关系只有面类要素才有包含关系。 连通关系:空间图形中弧段
10、之间的拓扑关系。11.空间规律数据模型:矢量数据模型、栅格数据模型、矢量-栅格一体化数据模型、镶嵌数据模型、面对对象数据模型。12. 镶嵌数据模型:镶嵌数据模型承受规章或不规章的小面块集合来靠近自然界不规章的地理单元,适合于用场模型抽象的地理现象。13. Voronoi 多边形的特点:组成多边形的边总是与两相邻样点的连线垂直,并且多边形内的任何位置总是离该多边形内样点的距离最近,离相邻多边形内样点的距离远,且每个多边形 内包含且仅包含一个样点。TIN 承受不规章的三角网形成对地理空间的完整掩盖。在该模型中,样点的位置掌握着三角形的顶点,这些三角形尽可能接近等边。14.空间现象:客观世界的现象可
11、划分为自然现象和认为现象。第四章 空间数据构造1.空间数据构造:是指对空间数据规律模型描述的数据组织关系和编排方式,对地理信息系统中数据存储、查询检索和应用分析等操作处理的效率有着至关重要的影响。2.空间数据主要包括空间位置、拓扑关系和属性三个方面的内容。空间数据构造包含的内容:(1) 矢量数据构造按其是否明确表示实体之间空间关系分为实体数据构造和拓扑数据构造。(2) 栅格数据构造包括:完全栅格数据构造、压缩栅格数据构造拓扑数据构造包括:索引式构造、双重独立编码构造、链状双重独立编码构造。压缩栅格数据构造包括:游程长度编码构造、四叉树数据构造、二维行程编码构造、链码构造、块式编码。3.矢量数据
12、构造是对矢量数据模型进展数据的组织。它直接以几何空间坐标为根底,记录 实体坐标及其关系,尽可能准确地表示点、线、多边形等地理实体,允许任意位置、长度和面积的准确定义。4.实体数据构造的表现形式P87:会写点数据文件,多边形数据文件,多边形文件拓扑数据构造 P88:会写索引式、双重独立编码构造 DIMEdual independent mapencoding、链状双重独立编码构造等。5.确定栅格单元的属性值的方法:1) 长度占优法:每个栅格单元的值以网格中线水平或垂直的大局部长度所对应的面域的属性值来确定。2) 面积占优法:每个栅格单元的值以在该网格单元中占据最大面积的属性值。3) 重要性法:依
13、据栅格内不同地物的重要性程度,选取特别重要的空间实体打算对应的栅格单元值。4) 中心点法:用位于栅格中心处的地物类型打算其取值。5) 百分比法:依据矩形区域内各地理要素所占面积的百分比数确定栅格单元的取值。6.压缩栅格数据构造P97-P1011) 会写游程长度编码构造两种编码2) 四叉树构造:会计算 100 页的 MD 码3) 二维行程编码构造:会写 101 页二维行程编码4) 会写链码构造文件和块式编码文件8.多级格网的方法是将栅格划分成多级格网:粗格网、根本格网和细分格网7.栅格数据构造与矢量数据构造的比较优点缺点矢量数据构造1.数据构造严密,冗余度小,数据量小;1.数据构造处理算法简单2
14、. 空间拓扑关系清楚,易于网络分析;2.叠置分析与栅格图组合比较难;3. 面对对象目标的,不仅能表达属性编码,而且能便利地记录每个目标的具体的属性描述信 3.数学模拟比较困难; 息;4. 空间分析技术上比较简单,需4.能够实现图形数据的恢复、更和综合;要更简单的软、硬件条件;5.图形显示质量好、精度高。栅格数 1.数据构造简洁,易于算法实现; 据构造5.显示与绘图本钱比较高。1.图形数据量大,用大像元减小数据量时,精度和信息量受损失;2.空间数据的叠置和组合简洁,有利于与遥感数据的匹配应用和分析;2.难以建立空间网络连接关系;3.各类空间分析,地理现象模拟均较为简洁; 3.投影变化实现困难;4
15、.输出方法快速建议,本钱低廉。4.图形数据质量低,地图输出不精巧。第五章 空间数据组织与治理1. 空间数据治理是空间信息技术的根底和核心,由于空间数据惊人的数据量及其空间上的简单性,使得空间数据的组织与治理给传统数据库系统带来巨大挑战。2. 数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按肯定的数据模型组织、描述和储存,具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性,并可为各种用户共享。3. 数据库领域中最常用的数据模型:层次模型、网络模型、关系模型、面对对象模型4.地理信息系统的数据库简称空间数据库或地理数据库是某一区域内关于肯定地理要素特征的数据集合;是地理信息系统
16、在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总和,一般是以一系列特定构造的文件的形式组织在存储介质之上的。网络数据库模型的特点: 承受双向指针来表示数据间的连接关系。可表示多对多关系。优点:网络模型类似于拓扑数据模型,可表示相邻的图形特征。在简单的拓外构造中搜寻, 双向环路指针很有效,避开了数据冗余。缺点:间接的指针占用大量存贮空间,数据更时,指针也需变化,其建立和维护困难,5.空间数据库的特点: 数据量特别大; 数据内包包括空间数据、属性数据以及二者之间的关系; 数据应用广泛;6.空间数据治理:基于传统的数据库技术,面对空间数据的特点,争论数据的存储方法、索引技术和查询手段。空间数据
17、的根本特征:空间特征、非构造化特征、空间关系特征、多尺度与多态性、分类编码特征、海量数据特征7.矢量数据的治理的四种模式:文件关系型数据库混合治理(组织)、全关系数据库治理(组织)、对象关系数据库治理(组织)、面对对象型模式(组织)8.空间数据组织的定义:在空间数据提取过程中,用户对空间数据的的理解如工程、工作区域、图幅、图层、数据集等及这些可理解元素的计算机规律表示就是空间数据组织。 空间数据组织:文件关系型空间数据治理模式下的空间数据组织,全关系型空间数据治理 模式下的空间数据组织,对象关系型空间数据治理模式下的空间数据组织,纯对象型空间 数制治理模式下的空间数影组织。9.空间索引:就是指
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