地理信息复习资料.doc

第一章：绪论1、 地理信息系统是在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统特征：v 数据的空间定位特征 v 空间关系处理的复杂性v 海量数据管理能力2、 信息系统由计算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成，具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统 信息系统的分类：v 数据处理对象 空间信息系统、非空间信息系统v 应用层次 事务处理系统、管理信息系统、决策支持系统 3、 数据（Data）是人类在认识世界和改造世界过程中，定性或定量对事物和环境描述的直接或间接原始记录，是一种未加工的原始资料，是客观对象的表示4、 信息（Information）是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据5、 数据和信息都具有客观性、适用性、可传输性和共享性6、 地理数据是各种地理特征和现象以他们之间关系的数字化表示7、 地理数据和信息都具有空间上的分布性、数量上的海量性、载体的多样性和位置与属性的对应性等特征。

8、 地理信息具有空间特征、时间特征、属性特征三大特征9、 GIS功能数据采集功能数据编辑与处理数据存储、组织与管理功能空间查询与空间分析功能数据输出功能第二章：地理空间数学基础1、地理空间的数学基础是GIS空间位置定位、量算、转换和参与空间分析的基准地理空间的数学基础主要包括地球空间参考、空间数据投影及坐标转换、空间尺度及地理格网2、地球表面的4 类几何模型：v 地球的自然表面v 大地水准面 v 地球椭球面v 数学模型 3、坐标系统的基本参数：v 球面坐标系 地球椭球 一个大地基准面v 平面坐标系 地球椭球 一个大地基准面 投影规则4、高程 —— 表示地球上一点至参考基准面的距离，就一点位置而言，它和水平量值一样是不可缺少的 5、不同高程体系的参考面： 正 高 —— 大地水准面 正常高 —— 似大地水准面 大地高 —— 地球椭球面6、投影 —— 建立两个点集之间一一对应的映射关系地图投影 —— 按照一定的数学法则，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） 与地图上相应的平面直角坐标（X，Y）之间的一一对应关系。

7、地图投影方法：几何透视法、数学解析法 8、 高斯－克吕格投影属于横轴等角切圆柱投影这种投影是将椭圆柱面套在地球椭球的外面，并与某一子午线相切（此子午线叫中央子午线或中央经线），椭圆柱的中心轴通过地球椭球的中心，然后用等角条件将中央子午线东西两侧各一定经差范围内的地区投影到柱面上，并将此柱面展成平面，即获得高斯投影 高斯－克吕格投影变形特征在同一条经线上，长度变形随纬度的降低而增大，在赤道处为最大； 在同一条纬线上，长度变形随经差的增加而增大，且增大速度较快 在6 °带范围内，长度最大变形不超过0.14％9、空间坐标转换 —— 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也 称投影变换 主要用来解决换带计算、地图转绘、图层叠加、数据集成等问题对于空间坐标变换两个层面的解释： 1、投影的转换 2、单纯坐标值的变换不同地理坐标基准下的坐标转换 ：地理坐标基准的变换、坐标值的变换10、数值－解析变换是先采用多项式逼近的方法确定原投影的地理坐标，然后将所确定的地理坐标代入新投影与地理坐标之间的解析式中，求得新投影的坐标，从而实现两种投影之间的变换。

11、空间尺度v 观测尺度v 比例尺 v 分辨率v 操作尺度12、尺度—— 在概念上是指研究者选择观察（测）世界的窗口 观测尺度—— 研究的区域大小或空间范围13、地图比例尺的表示数字式：即用阿拉伯数字表示 文字式：即用文字注解的方法表示 图解式：用图形加注记的形式表示直线比例尺、斜分比例尺和复式比例尺 无极比例尺 （数字制图中） 14、图像分辨率—— 是成像细节分辨能力的一种度量，也是图像中目标细微程度的指标，它表示景物信息的详细程度v 光谱分辨率：对图像光谱细节的分辨能力v 时间分辨率：同一目标的序列图像成像的时间间隔v 空间分辨率：图像目标的空间细节在图像中可分辨的最小尺寸地面像元分辨率—— 是遥感仪器所能分辨的最小地面物体大小操作尺度—— 是指对空间实体、现象的数据进行处理操作时应采用的最佳尺度15、地理格网—— 是指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的格网v 地理坐标格网 优点：不随投影系统的选择而改变格网位置 缺点：格网对应的实地大小不均匀v 直角坐标格网 优点：实地格网大小均匀的优点 缺点：随选用的地图投影的不同而改变16、格网系统：10°×10°格网系统：适用于表示海洋、气象、地球物理等领域的信息4°×6°格网系统：适用于表示陆地与近海地区全国或省（区）范围内各种地理信息直角坐标格网系统：适用于表示陆地与近海地区进行规划、设计、施工等应用需要的地理信息17、格网设计原则v 科学性v 系统性v 实用性v 可扩展性18、区域多边形系统：由点、线、面等图形元素为基础所形成的空间数据的组织系统。

多边形大致有两大类型：v 按地理要素分布自身的质量特征划分v 按综合的自然和社会要素，并考虑管理、规划和决策需要划分19、区域多边形划分的原则：v 须与我国历史上长期形成的信息收集、统计和分析单元相一致v 须与国家现行管理制度相一致v 要充分考虑到国家今后在资源开发、环境保护方面的发展需要v 要与格网系统的设计相适应v 须充分考虑到它们的相对稳定性，使其具有修改、合并和上下延伸的可能性v 须充分考虑到用户查询检索信息和进行分析决策的基本单元、途径和使用频率等第三章：空间数据结构1、地理空间是指地球表面及近地表空间，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，地球上最复杂的物理过程、化学过程、生物过程和生物地球化学过程就发生在该区域2、空间实体 —— 对复杂地理事物和现象进行简化抽象得到的结果空间实体具有4个基本特征：空间位置特征、属性特征、时间特征、空间关系特征3、地理信息中的数据类型，概括起来主要有5种： 几何图形数据、影像数据、属性数据、地形数据、元数据v 在具有智能化的GIS中还应有规则和知识数据4、空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系。

空间关系主要有：v 拓扑空间关系：用来描述实体间的相邻、连通、包含和相关等关系v 顺序空间关系：用于描述实体在地理空间上的排列顺序，如实体之间前后、上下、左右和东、南、西、北等方位关系v 度量空间关系：用于描述空间实体之间的距离远近等关系5、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v 邻接关系：同类元素之间的拓扑关系如点与点、线与线、面与面；v 关联关系：不同类元素之间的拓扑关系如点与线、线与点、线与面、面与点等；v 包含关系：不同类或同类不同级如面与点、不同大小的面；v 连通关系：空间图形中弧段之间的拓扑关系6、空间数据的拓扑关系，对数据处理和空间分析具有重要的意义：v 拓扑关系能够清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何坐标关系有更大的稳定性，不随投影变换而变化v 利用拓扑关系有利于空间要素的查询v 可以根据拓扑关系重建地理实体例如根据弧段构建多边形，实现道路的选取，进修最佳路径选择等7、空间逻辑数据模型：矢量数据模型、栅格数据模型、矢栅一体化数据模型、镶嵌数据模型8、矢量数据结构是对矢量数据模型进行数据的组织它直接以几何空间坐标为基础，记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。

矢量数据结构中，传统的方法是几何图形及其关系用文件方式组织，而属性数据通常采用关系型表文件记录，两者通过实体标识符连接矢量数据结构包括：v 实体数据结构v 拓扑数据结构9、拓扑数据结构没有固定的格式，还没有形成标准，但基本原理是相同的拓扑数据结构的共同特点是：点是互相独立的，点连成线，线构成面每条线始于起始节点，止于终止节点，并与左右多边形相邻接拓扑数据结构主要有：索引式、双重独立编码、链状双重独立编码10、以规则格网阵列表示空间对象的数据结构称为栅格数据结构v 栅格阵列中每个栅格单元的行列号确定位置，数值表示空间对象的类型、等级等特征每个栅格单元只能存在一个值v 栅格数据结构表示的地表是不连续的，是量化和近似离散的数据v 栅格数据结构的显著特点是：属性明显，定位隐含；数据结构简单、数学模拟方便；缺点是：数据量大，难以建立实体间的拓扑关系，通过改变分辨率而减少数据量时精度和信息量同时受损11、一个完整的栅格模型需要有几个参数：v 栅格形状v 栅格单元尺寸大小v （分辨率）v 栅格原点v 栅格倾角12、四叉树结构按其编码方式的不同又分为常规四叉树和线性四叉树13、链码数据结构首先采用弗里曼（Freeman）码对栅格中的线或多边形边界进行编码，然后再组织为链码结构。

14、 优 点缺 点矢量数据结构1.数据结构严密，冗余度小，数据量小；2.空间拓扑关系清晰，易于网络分析；3.面向对象目标的，不仅能表达属性编码，而且能方便地记录每个目标的具体的属性描述信息；4.能实现图形数据的恢复、更新和综合；5.图形显示质量好、精度高1.数据结构处理算法复杂；2.叠置分析与栅格图组合比较难；3.数学模型比较困难；4.空间分析技术上比较复杂，需要更复杂的软、硬件条件；5.显示与绘图成本比较高栅格数据结构1.数据结构简单，易于算法实现；2.空间数据的叠置和组合容易，有利于与遥感数据的匹配应用和分析；3.各类空间分析、地理现象模拟均较为容易；4.输出方法快捷简便，成本低廉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.难以建立空间网络连接关系；3.投影变化实现困难；4.图形数据质量低，地图输出不精美15、三个基本约定：v 点状地物仅有空间位置而无形状和面积，在计算机中仅有一个坐标数据；v 线状地物有形状和面积，在计算机中需要组织一组元子填满的路径表达；v 面状地物有形状和面积，在计算机中有一组元子表达的填满路径的边界线和内部（空洞外均填满）的区域组成16、 将地理区域划分为多级格网：粗格网、基本格网、细分格网第四章：空间数据组织与管理1、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。

数据库中的数据按一定的数据模型组织、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 目前，数据库领域中最常用的数据模型有4种：v 层次模型。