地理信息系统复习资料(四川农业大学)

数据：是一种以数字、文字、符号和图像等形式载存信息的物理符号信息：用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便向人们提供关于现实世界心动事实知识，作为生产、管理、经营、分析和决策的依据。信息特征：1.客观性2.实用性3.共享性4.可传输性地理信息特征：空间特征、属性特征、时序特征地图：是按照一定的法则，有选择性地以二维或多维的形式与手段在平面或球面上表示地球若干现象的图形或图像地图与地理信息的关系：1.地图是地理信息载体2.地图是地理信息的传统数据源3.地图是GIS查询与分析结果的表示方法地理空间信息：是描述地块的地理空间位置、形状及面积大小的信息。自然属性信息：反映某一特定地理空间区域内地块的自然属性状况，包括地形、岩石、基础地质、水文、气候等自然属性特点社会经济属性信息：反映某地理空间区域内的社会经济状况，包括交通运输能力、公共设施状况、人口总数、人口密度、商业与服务网点分布、工农业产值、人文特征土地利用的状况及特点等。信息系统：计算机硬件、软件、数据、用户1.管理信息系统2.决策支持系统3.智能决策支持系统4.空间信息系统地理信息系统：是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示。并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。地理信息系统特征：1.gis的物理外壳是计算机化的技术系统，该系统由若干个相互关联的子系统构成2.gis的对象是地理实体，操作对象是地理实体的数据3.gis技术优势在于它的混合数据结构和有效的数据集成、独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形可视化表达手段，以及地理过程的演化模拟和空间决策支持功能。地理信息系统组成：1.系统软件、2.系统硬件、3.空间数据、4.应用人员、5.应用模型1.数据处理与设备管理：计算机系统数据采集与输入设备：数字化仪、扫描仪2.gis基础软件平台功能：空间数据的输入和编辑、空间数据的储存与管理、空间数据的处理和分析、空间数据的显示与输出空间数据管理系统：它是gis软件工具的核心部分，统一管理属性和空间数据，具有初始化、输入、更新、删除、检查、变换、量测、维护等功能，并为其他模块提供基本图形图像支持工具和接口。空间数据分析系统：可分为三个层次，一是简单的空间查询、空间叠加，二是空间格局的关系及其描述，三是空间模拟Gis功能：文件图标→数据采集→原始数据→数据编辑投影变换→结构化数据→空间数据库空间查询→空间分析→交互展示→数据输出→制图表格存储检索近几年gis发展主要体现在：1.应用领域扩大。2.大量成熟的商业gis平台出现3.空间数据的建设越来越受到重视地理信息系统发展趋势：全球化、智能化、网络化、三维可视化、服务大众化地图投影：就是按照一定的数学法则，将地球椭球面上的经纬网转化到平面上，使地理点的地理坐标与地图上相对应的平面坐标或者极坐标间，建立一一对应的函数关系进行地图投影的意义：1.地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算2.地球椭球体为不可展曲面，地图为平面，符合视觉心理3.易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析地图投影的选择因素：1.根据投影变形性质：等角投影，等面积投影、任意投影2.根据投影面的形状：横圆柱状投影、圆锥投影、方位投影gis与地图投影关系：gis中地图投影设计与配置原则：1.各国家gis所配置的投影系统应该与该国的系列国家基本图投影系统一致。2.系统一般最多只采用两种投影系统，一种服务于大比例尺的数据处理与输入输出，另一种服务于中小比例尺。3.所用投影以等角投影为宜。4.所用投影应能与网络坐标系统相适应，即所用的网格系统在投影带中应保持完整常用地图投影类型：Lambert投影、高斯-克吕格投影、Albers投影常用大地坐标系：1954北京坐标系、1980坐标系、WGS84坐标系、2000国家大地坐标系高斯克吕格投影：在小范围内保持形状不变，可以想象成将一个圆柱体横躺，套在地球外面，将地表投影到这个圆柱上，再将圆柱展开成平面，圆柱与地球沿南北经线方向相切，我们称这条切线为中央经线特点：中央经线不变形，由中央经线往东西两侧延生，地表图形会被逐渐放大，变形也会越来越严重，变形最大处在赤道两端地理空间数据特征：1.空间特征：表示事物的空间位置，例如笛卡尔坐标等2.属性特征：表示实际现象或特征，例如变量、级别、数量特征和名称3.时间特征：指事物数据随时间的变化，其变化周期有长期、中期、短期等地理空间数据类型：几何数据：描述空间数据的空间特征的数据，也称位置数据、定位数据属性数据：描述空间数据的属性特征的数据关系数据：描述空间数据之间的空间关系的数据，主要指拓扑关系地理空间数据误差来源：1.空间现象自身存在的不稳定性2.空间现象的表达3.数据处理中的误差4.空间数据使用中的误差地理空间数据质量如何控制：设计过程的质量控制；对基础资料的质量控制；对数据采集手段的选择；对软硬件配置的要求；数据采集前的准备工作；数据采集中的监控；结果控制四叉树：一种可变分率的非均匀网格系统，最有效的栅格数据压缩编码方法之一TIN：将离散分布的实测数据点连成三角网，网中每个三角形要求尽量接近等边形状，并保证三角形的边长之和最小。游程编码结构：空间数据变换的意义：实现不同坐标系、比例尺和投影间的转变，消除数字化原图由于图纸变形带来的误差。矢量数据和栅格数据优缺点矢量数据：栅格数据优点：优点：1.便于面向实体的数据表达；1.数据结构简单2.数据结构紧凑、冗余度低；2.空间分析和地理现象的模拟均比较易3.有利于网络分析、空间查询等；3.有利于遥感数据的匹配应用和分析4.图形显示质量好、精度高。4.输出方法快速成本比较低廉缺点：缺点：1.数据结构复杂；1.图形数据量大，冗余度高，需要压缩处理2.软件与硬件的技术要求比较高2.投影转换比较困难3.多边形叠合等分析比较困难；3.图形质量比较低4.显示与绘图成本比较高。4.定位精度比矢量低5.拓扑关系难以表达举例说明矢量和栅格数据的应用实例二值法：地理信息标准化的内容：1.统一的名词术语内涵2.统一的数据采集原则3.统一的空间定位框架4.统一的数据分类标准5.统一的数据编码系统6.统一的数据组织结构7.统一的数据记录格式8.统一的数据质量含义(完整性、一致性、时间位置属性精度)矢量数据.vct影像数据.tif/.bmp格网数据.grid元数据.mat元数据：是关于数据的数据，反映了某项数据自身的一些特征空间元数据：是指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方法、空间参考和管理方式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核心标准之一空间元数据的主要作用：帮助空间数据的使用者查询所需的空间信息，进行空间数据的共享，并进一步处理空间数据。空间数据获取方法野外直接测量获、摄影测量方法获取、地图数字化获取矢量数据的输入过程实际是产生和矢量数据结构相适应的GIS空间数据的过程。空间数据编辑的目的是为了消除数字化过程中引入的各类错误，以及将数字化数据重新组织，以便进一步处理和使用的格式矢量数据输入方法：手扶跟踪数据化、屏幕数字化、扫描矢量化栅格数据输入方法：透明格网采集输入、扫描数字化输入、遥感影像解译数据结构转换空间数据处理内容：数据变换：一种数学状态到另一种数学状态，实现空间数据的几何配准数据重构：一种格式到另一种格式，实现空间数据在结构、格式和类型上的统一数据提取：有条件的提取，实现不同用户对数据的特殊要求空间数据变换实质：空间数据坐标系的变换，即建立两个坐标系坐标点之间的一一对应关系。内容包括几何纠正和投影转换意义：实现不同坐标系、比例尺和投影间的转变，消除数字化原图由于图纸变形带来的误差数据库在gis的地位与作用1.地理信息数据花费的时间要占整个管理系统建设所花时间的85%以上。2.贮存于数据库中的空间数据和属性数据是GIS的基础。3.地理信息数据库是数据库在资源环境管理方面的应用字段：数据库最基本的存储单元，与对象或类关联的变量记录：数据项或数据项组集合,对文件进行存取操作的基本单位数据库：文件的集合，文件之间存在某种联系，不能孤立存在三者关系空间数据库：是某以区域内关于一定地理要素特征的数据集合空间数据库特点：1.数据量特别大2.不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据3.数据应用广泛空间数据库设计的目的：1.最大限度的满足用户要求2.数据库总体性能良好3.对现实世界模拟尽量精确4.能被某个DBMS系统接受空间数据库设计过程：规划——系统需求分析——需求说明书︳概念设计——E-R模型︳逻辑设计——逻辑数据库结构︳物理设计——物理数据库结构︳数据字典设计规划：进行建立空间数据库的必要性和可行性分析,确定空间数据库之间的关系需求分析：调查用户需求、需求数据的收集和分析、编制用户需求说明书E-R模型：即实体-联系模型，包括实体、联系、和属性三个基本成分实体：即现实世界中存在的“人”或“物”。联系：表示实体之间存在的关系。用E-R图描述概念模型：1.确定Ｅ－Ｒ模型应含的实体。实体应包括管线点、管线段、道路和附属物。2.建立系统单项应用的局部Ｅ－Ｒ模型3.将局部Ｅ－Ｒ模型综合为系统的总体Ｅ－Ｒ模型。4.改进总体Ｅ－Ｒ模型，减少数据冗余地下管线的实体关系模型从e-r模型向关系模型转换的主要过程：1.确定各实体的主关键字2.确定并写出实体内部属性之间的数据关系表达式3.把经过消冗处理（规范化处理）的数据关系表达式中的实体作为相应的主关键字4.根据B、C形成新的关系5.进行分析、评价和优化举例用层次、网络、关系和面向对象模型描述同一空间问题可视化：是指在人脑中形成对某物（某人）的图像，是一个心理处理过程，促使对事物的观察力及建立概念等。科学计算可视化：通过研制计算机工具、技术和系统，把实验或数值计算获得的大量抽象数据转换为人的视觉可以直接感受的计算机图形图像，从而可进行数据分析。空间信息可视化：指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，并结合图表、文字、表格、视频等可视化形式显示，并进行交互处理的理论、方法和技术空间信息可视化的形式：1.地图2.多媒体地学信息3.三维仿真地图4.虚拟现实空间信息可视化的类型:地图可视化、地理可视化、gis可视化地图符号：是地图的语言，它是表达地图内容的基本手段。地图符号由形状不同、大小不一和色彩有别的图形和文字组成专题地图：专题地图是突出地表示一种或几种自然现象和社会经济现象的地图专题地图分类1.自然地图示自然界各种现象的特征、地理分布及其相互关系，如地质图等2.社会经济地图表示自然界各种现象的特征、地理分布及其相互关系，如地质图等3.其他专题地图指不属于上述二类的专题地图，如航海图、航空图等制图综合：制图综合是对制图区域客观事物的取舍和简化。经过概括后的地图可以显示出主要的事物和本质的特征影响制图综合的主要因素1.地图用途2.地图比例尺3.区域地理特征4.图解限制5.数据质量制图综合的方法：1.分类空间数据的排序、分级或分群2.简化为显示空间数据的重要特征，删弃不重要的细部3.夸张提高或强调符号的重要特征4.符号化将空间数据通过分类、简化、夸张等方法所获得的记号，根据其基本特征、相对重要性和相关位置指定成各种图形