地理信息系统原理与方法课件.ppt

GIS原理与方法原理与方法中国地质大学中国地质大学(武汉武汉)信息工程学院信息工程学院1ppt课件GIS原理与方法原理与方法1 1 绪论绪论 2 2 空间数据结构空间数据结构 3 3 地理信息系统的地理数学基础地理信息系统的地理数学基础 4 4 地理信息系统数据输入地理信息系统数据输入 5 5 地理信息系统的数据处理地理信息系统的数据处理 6 6 空间数据管理空间数据管理 9 9 空间分析空间分析 10 10 数字高程模型数字高程模型 14 14 地理信息系统的发展趋势地理信息系统的发展趋势 2ppt课件1绪论绪论1.1 1.1 地理信息系统的基本概念地理信息系统的基本概念 1.2 1.2 地理信息系统发展过程地理信息系统发展过程 1.3 1.3 地理信息系统与其它相关学科系统间的关系地理信息系统与其它相关学科系统间的关系 1.4 1.4 地理信息系统组成地理信息系统组成 1.5 1.5 地理信息系统功能和应用地理信息系统功能和应用 1.6 1.6 地理信息系统与数字地球地理信息系统与数字地球 3ppt课件1.1 1.1 地理信息系统的基本概念地理信息系统的基本概念地理信息系统（地理信息系统（GIS）是在计算机）是在计算机软硬件支持下，以采集、存贮、管软硬件支持下，以采集、存贮、管理、检索、分析和描述空间物体的理、检索、分析和描述空间物体的地理分布数据及与之相关的属性，地理分布数据及与之相关的属性，并回答用户问题等为主要任务的技并回答用户问题等为主要任务的技术系统。

术系统4ppt课件1.2 1.2 地理信息系统发展过程地理信息系统发展过程（）起始发展阶段（）起始发展阶段(60年代年代)（）发展巩固阶段（）发展巩固阶段(70年代年代)（）推广应用阶段（）推广应用阶段(80年代年代)（）蓬勃发展阶段（）蓬勃发展阶段(90年代以后年代以后)5ppt课件1.3 1.3 地理信息系统与其它相关地理信息系统与其它相关学科系统间的关系学科系统间的关系GISGIS与地图学与地图学GISGIS是以地图数据库（主要来自地图）为基础是以地图数据库（主要来自地图）为基础 最终产品之一也是地图最终产品之一也是地图 GISGIS是地图学理论、方法与功能的延伸是地图学理论、方法与功能的延伸 地图学强调图形信息传输地图学强调图形信息传输 GISGIS则强调空间数据处理与分析则强调空间数据处理与分析 6ppt课件GISGIS与一般事务数据库与一般事务数据库 数据库技术具有很好的管理数据库技术具有很好的管理,分析和处理数据的分析和处理数据的功能功能数据库技术是数据库技术是GISGIS的主要支撑技术之一的主要支撑技术之一GISGIS属性数据库部分相当于一般数据库属性数据库部分相当于一般数据库GISGIS数据库比一般数据库结构要复杂得多数据库比一般数据库结构要复杂得多GISGIS与计算机地图制图与计算机地图制图 计算机地图制图系统强调的是图形表示计算机地图制图系统强调的是图形表示 GISGIS既注重实体的空间分布又强调它们的显示方既注重实体的空间分布又强调它们的显示方法法,可综合图形和属性的数据进行深层次的空间可综合图形和属性的数据进行深层次的空间分析分析数字地图是数字地图是GISGIS的数据源，也是的数据源，也是GISGIS表达形式表达形式 7ppt课件GISGIS与计算机辅助设计与计算机辅助设计(CAD)(CAD)共同点共同点:都有空间坐标都有空间坐标都能把目标和参考系统联系起来都能把目标和参考系统联系起来都能描述图形数据的拓扑关系都能描述图形数据的拓扑关系都能处理非图形属性数据都能处理非图形属性数据 区别区别:CADCAD处理的多为规则几何图形及其组合处理的多为规则几何图形及其组合;它的图形功能尤其是三维它的图形功能尤其是三维图形功能极强图形功能极强;属性库功能相对要弱属性库功能相对要弱;采用的一般是几何坐标系采用的一般是几何坐标系 GISGIS处理的多为自然目标，因而图形处理的难度大处理的多为自然目标，因而图形处理的难度大;GIS;GIS的属性库的属性库内容结构复杂，功能强大内容结构复杂，功能强大;图形属性的相互作用十分频繁，且多图形属性的相互作用十分频繁，且多具有专业化特征具有专业化特征;GIS;GIS采用的多是大地坐标，必须有较强的多层次采用的多是大地坐标，必须有较强的多层次空间叠置分析功能空间叠置分析功能;GIS;GIS的数据量大，数据输入方式多样化的数据量大，数据输入方式多样化;所用所用的数据分析方法具有专业化特征的数据分析方法具有专业化特征 目前目前,GIS,GIS与与CADCAD仍有不同的侧重和特长仍有不同的侧重和特长,但它们主流技术但它们主流技术之间的融合仍在不断扩展之中之间的融合仍在不断扩展之中8ppt课件1.4 1.4 地理信息系统组成地理信息系统组成（）数据输入和检验（）数据输入和检验（）数据存储和管理（）数据存储和管理（）数据变换（）数据变换（）数据输出和表示（）数据输出和表示（）用户接口（）用户接口数据变换9ppt课件1.5 1.5 地理信息系统功能和应用地理信息系统功能和应用（）数据采集与输入（）数据采集与输入（）数据编缉与更新（）数据编缉与更新（）数据存贮与管理（）数据存贮与管理（）空间查询与分析（）空间查询与分析（）数据显示与输出（）数据显示与输出10ppt课件1.6 1.6 地理信息系统与数字地球地理信息系统与数字地球数字地球的概念和提出的背景数字地球的概念和提出的背景数字地球是对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现数字地球是对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现和认识，其核心思想是用数字化手段统一地处理地球问题和认识，其核心思想是用数字化手段统一地处理地球问题和最大限度地利用信息资源和最大限度地利用信息资源 数字地球的特点数字地球的特点 多源、多比例尺、多分辨率数据无缝集成的网络信息系统多源、多比例尺、多分辨率数据无缝集成的网络信息系统 面向全社会公众开放的网络信息系统面向全社会公众开放的网络信息系统 虚拟现实技术支持下多维网络信息系统虚拟现实技术支持下多维网络信息系统 11ppt课件数字地球需要的支撑技术与数字地球框架数字地球需要的支撑技术与数字地球框架 计算科学计算科学 海量存储海量存储 卫星图像卫星图像 宽带网络宽带网络 互操作互操作 元数据元数据 数字地球的应用和意义数字地球的应用和意义12ppt课件2空间数据结构空间数据结构 2.1 2.1 栅格数据结构栅格数据结构 2.2 2.2 矢量数据结构矢量数据结构 2.3 2.3 地理数据的显式和隐式表示地理数据的显式和隐式表示 2 2.4.4 矢量与栅格数据结构的比较矢量与栅格数据结构的比较 13ppt课件2.1 2.1 栅格数据结构栅格数据结构2.1.1 栅格数据基本概念栅格数据基本概念2.1.2 栅格数据层的概念栅格数据层的概念2.1.3 栅格数据取值方法栅格数据取值方法2.1.4 栅格数据存储编码栅格数据存储编码14ppt课件2.1.1 2.1.1 栅格数据基本概念栅格数据基本概念将将工工作作区区域域的的平平面面表表象象按按一一定定分分解解力力作作行行和和列列的的规规则则划划分分，形形成成许许多多格格网网，每每个个网网格格单单元元称称为为象象素素。

根根据据所所表表示示实实体体的的表表象象信信息息差差异异，各各象象元元可可用用不不同同的的“灰灰度度值值”来表示来表示 若若每每个个象象元元规规定定N N比比特特，则则其其灰灰度度值值范范围围可可在在0 0到到2 2N N1 1之之间间；把把白白灰灰色色黑黑的的连连续续变变化化量量化化成成8 8比比特特（bitbit），其其灰灰度度值值范范围围就就允允许许在在0 0255255之之间间，共共256256级级；若若每每个个象象元元只只规规定定1 1比比特特，则则灰灰度度值值仅仅为为0 0和和1 1，这这就就是是所所谓谓二二值值图图像，像，0 0代表背景代表背景栅栅格格数数据据结结构构实实际际上上就就是是象象元元阵阵列列，即即象象元元按按矩矩阵阵形形式式的的集集合合，栅栅格格中中的的每每个个象象元元是是栅栅格格数数据据中中最最基基本本的的信信息息存储单元，其坐标位置可以用行号和列号确定存储单元，其坐标位置可以用行号和列号确定15ppt课件2.1.2 2.1.2 栅格数据层的概念栅格数据层的概念在栅格数据结构中，物体的空间位置就用其在在栅格数据结构中，物体的空间位置就用其在笛卡尔平面网格中的行号和列号坐标表示，物笛卡尔平面网格中的行号和列号坐标表示，物体的属性用象元的取值表示，每个象元在一个体的属性用象元的取值表示，每个象元在一个网格中只能取值一次，同一象元要表示多重属网格中只能取值一次，同一象元要表示多重属性的事物就要用多个笛卡尔平面网格，每个笛性的事物就要用多个笛卡尔平面网格，每个笛卡尔平面网格表示一种属性或同一属性的不同卡尔平面网格表示一种属性或同一属性的不同特征，这种平面称为层。

特征，这种平面称为层16ppt课件17ppt课件2.1.3 2.1.3 栅格数据取值方法栅格数据取值方法中心归属法：每个栅格单元的值以网格中心点对中心归属法：每个栅格单元的值以网格中心点对应的面域属性值来确定应的面域属性值来确定长度占优法：每个栅格单元的值以网格中线（水长度占优法：每个栅格单元的值以网格中线（水平或垂直）的大部分长度所对应的面域的属性值平或垂直）的大部分长度所对应的面域的属性值来确定面积占优法：每个栅格单元的值以在该网格单元面积占优法：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中占据最大面积的属性值重要性法：根据栅格内不同地物的重要性程度，重要性法：根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决定对应的栅格单元值，选取特别重要的空间实体决定对应的栅格单元值，如稀有金属矿产区，其所在区域尽管面积很小或如稀有金属矿产区，其所在区域尽管面积很小或不位于中心，也应采取保留的原则不位于中心，也应采取保留的原则18ppt课件2.1.4 2.1.4 栅格数据存储编码栅格数据存储编码(1)(1)直接编码直接编码(2)(2)链式编码链式编码(3)(3)行程编码行程编码(4)(4)块式编码块式编码(5)(5)四叉树编码四叉树编码 19ppt课件直接栅格编码直接栅格编码是最简单最直观而又非常重要的一种栅格结构编码是最简单最直观而又非常重要的一种栅格结构编码方法，通常称这种编码为图像文件或栅格文件。

直接编码就是将方法，通常称这种编码为图像文件或栅格文件直接编码就是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码，可栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码，可以每行都从左到右逐象元记录，也可奇数行从左到右，而偶数行以每行都从左到右逐象元记录，也可奇数行从左到右，而偶数行由右向左记录，为了特定目的还可采用其它特殊的顺序由右向左记录，为了特定目的还可采用其它特殊的顺序 3 3 3 4 4 4 4 43 3 3 3 4 4 4 41 3 3 3 4 4 4 21 1 3 3 3 2 2 21 1 1 1 3 2 2 21 1 1 1 2 2 2 21 1 1 1 1 2 2 21 1 1 1 1 2 2 213334444423333444431333444241133322251111322261111222271111122281111122220ppt课件(2)(2)行程编码行程编码 按按行行（或或列列）记记录录相相同同代代码码的的始始末末象象元元的的列列号号（或或行行号号）和和相相应应的的代代码码，左左图可沿行方向进行程编码：图可沿行方向进行程编码：1行：（行：（1，3，3），（），（4，8，4）；）；2行：（行：（3，4，3），（），（5，8，4）；）；3行：（行：（1，1，1），（），（2，4，3），），（5，7，4），（），（8，8，2）；）；4行：（行：（1，2，1），（），（3，5，3），），（6，8，2）；）；5行：（行：（1，4，1），（），（5，5。