地理信息系统原理
第一章绪论
1.数据:①狭义:为人们获得信息前后对事物认识的差别
②广义:指主体(人、生物和机器)与外部客体(环境、其
他人、生物和机器)之间相互联系的一种形式。
是
主体与客体之间一切有用的消息和知识,是表征事
物特征的一种普遍形式。
2.信息:是用数字、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。
3.信息的特征:客观性、适用性、可传输性和共享性。
4.信息和数据的关系:信息来源于数据,数据是未加工的原始资料,
数据对实体行为产生影响时才成为信息。
数据是信息的内容和解释,信息是数据的载体和表达。
5.地理信息:是指与所研究对象的空间地理分布有关的信息,它表示
地表物体及环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律。
6.地理信息的特征:其属于空间信息、区域性、多维结构(多层次性)、
时序特征(动态变化特征)。
7.信息系统:能对数据和信息进行采集、储存、加工和再现,并能回
答用户一系列问题的系统称为信息系统。
8.信息系统的四大功能:数据的采集、管理、分析和表达。
9.地理信息系统:是一种特定而又十分重要的空间信息系统,它是以
采集、贮存、管理、分析和描述(五大功能)整个或部分地球表面
(包括大气层在内)与空间和地理分布有关的数据的空间系统。
10.地理信息的分类:①按研究对象的分布范围分:全球和区域;②按
GIS功能分:工具型和应用型;③按研究对象的性质和内容分:综合和专题;④按GIS的数据结构分:矢量、栅格和混合;⑤按研究对象的空间分布特征分:2D、2.5D、3D、4D。
11.地理信息系统国内外发展对比:
12.地理信息系统和其他学科的区别:
地
区
第二章地理信息系统的构成
1.组成:由计算机硬件、软件、数据和用户四部分组成。
1)硬件配置:地理信息系统的硬件配置根据经费条件、应用目的、
规模以及地域分布可以有单机模式、局域网模式和广域网模式。
共同部分是(输入/出部分、储存部分、计算机部分<即图像处理
部分>、用户)
2)软件配置:GIS由数据输入子系统、图形及属性编辑子系统、空
间数据库管理系统、空间查询与空间分析子系统、制图与输出子
系统五个子系统组成。
2.地理空间数据:以地球表面空间位置为参照描述自然、社会和人文
经济景观的数据。
包含三个相互联系的方面:
1)空间位置(地理坐标、大地直角坐标等)
2)空间关系(拓扑关系)
3)属性数据(包括定性、定量两方面)
3.功能:数据输入、数据编辑、数据管理、数据查询与分析、数据输
出。
1)数据采集与编辑功能:数据编辑、数据管理、数据查询与分析、
数据输出。
2)地理数据的管理功能:图形数据采集及编辑、属性数据编辑及分
析。
3)空间查询与空间分析功能:
a)空间查询:可以用来完成6种不同的查询:①点——点②点
——线③点——面④线——线⑤线——面⑥面——面
b)空间分析:利用空间特征之间的空间关系通过空间运算得到
新的信息或知识。
1.缓冲区分析:对一组或一类地物按缓冲
区的距离条件,建立缓冲区多边形图,然后将这个图层与需
要进行缓冲区分析的图层进行叠置分析,得到所需结果。
2.
空间叠置:同一地区,同一比例尺的两个或两个以上的图层
进行叠置(其中至少有一个图层是多边形图层亦称基本图层,
其他图层可以是点、线、面图层),生成具有多层属性的新
的图层和属性。
3.泰森多边形分析:首先由离散点建立泰森
多边形,然后由多边形内唯一一个离散点的值代表多边形的
值。
4)制图功能
5)地形分析功能
a)数字高程模型的建立:数字高程模型有三种主要的形式:网
格DEM,不规则三角网TIN,以及由两者混合成的数字高程
模型。
b)地形分析:①等高线分析②透视图分析③坡度、坡向分析④
断面图分析⑤计算地形表面积和填挖方体积
第三章空间数据的获取
1.空间数据用数字表达可分为:数字线划数据、影像数据、数字高程
模型和地物的属性数据。
1)数字线划数据:将空间地物直接抽象为点、线、面的实体,用坐
标描述它的位置和形状。
2)影像数据:包括遥感影像和航空影像,它可以是彩色图像也可以
是灰度影像。
3)数字高程模型:地表物体的高程信息。
4)属性数据:记录地物的种类,和详细信息。
2.空间数据的基本特征包括:空间特征、专题特征和时间特征。
1)空间特征:是地理信息系统或者说空间信息系统所独有的。
空间
特征是指空间地物的位置、形状和大小等几何特征。
2)专题特征:亦指空间现象或空间目标的属性特征,它是指除了时
间和空间特征以外的空间现象的其他特征,如地形的坡度、坡向、
某地的年降雨量、土地酸碱度、土地覆盖类型、人口密度、交通
流量、空气污染程度等。
3)时间特征:空间数据总是在某以特定时间或时间内采集到或计算
得到的。
目前还处于研究阶段。
3.空间数据的获取:数据源可以分为原始数据(第一手数据)或经过
处理加工后的数据(第二手数据),又可将数据源分为非电子数据和电子数据两类。
4.空间数据测量的尺度和精度:空间目标的描述包括了定性和定量描
述。
1)定性描述:是指对空间目标的鉴别、分类和命名。
定性描述主要
表现在属性方面,对地物的分类通常是一种定性描述。
定性描述
的尺度和精度因GIS应用的领域或地区、不同的系统而不尽相
同。
2)定量描述:包括图像和属性数据。
图形主要指它的空间坐标;属
性指一些量化指标,如工农业产值、职工工资等。
对于空间坐标
的测量,其尺度主要取决采样点的取舍和坐标测量的精确度或者
说有效值。
5.空间数据质量:数据质量是指数据适用于不同应用的能力。
1)数据质量的基本特点:①准确度:测量值与真值之间的接近②精
度:对现象描述的详细程度。
③不确定性④相容性:指两个来源
的数据在同一个应用中使用的难易程度。
⑤一致性⑥完整性⑦可
得性⑧现势性:反映客观现象目前状况的程度。
第四章空间数据的表达
1.地理信息系统是开放的复杂的系统。
其主要涉及地球表层空间,按
照层次划分,可分为岩石圈、水圈、生物圈、大气圈和电离层。
现
阶段所涉及的范围是在岩石圈和大气圈之间。
2.空间实体:在地理信息系统中不可再分的最小单元现象是对地理现
象的抽象观察和描述。
3.空间关系:拓扑关系:邻接、相交、相离、包含和重合。
4.空间实体的类型:
1)0维空间对象的定义:实体点、标号点、面点标识、节点。
2)1维空间对象的定义:线段、弦列、弧、拓扑连线、链、全链、
面链、网链和环。
3)2维空间对象的定义:内面、G-多边形、GT-多边形、广义多边
形、虚多边形、像元、网络单元。
4)3维空间对象的定义:体元、标识体元、三维组合空间目标、体
空间。