GIS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 GIS既注重实体的空间分布又强调它们的显示方 法,可综合图形和属性的数据进行深层次的空间 分析 数字地图是GIS的数据源，也是GIS表达形式
GIS与计算机辅助设计(CAD)
共同点:
• • • • 都有空间坐标 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 都能处理非图形属性数据
区别:
• CAD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 维图形功能极强;属性库功能相对要弱;采用的一般是几何坐标 系 • GIS处理的多为自然目标，因而图形处理的难度大;GIS的属性库 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 具有专业化特征;GIS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;GIS的数据量大，数据输入方式多样化;所 用的数据分析方法具有专业化特征
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(3) 块式编码
把多边形范围划分成由象元组成的正方 形，然后对各个正方形进行编码。块式 编码数据结构中包括 3 个数字：块的初 始位置（行、列号）和块的大小（块包 括的象元数），再加上记录单元的代码 组成。 （1，1，2，3），（1，3，1，3）， （1，4，1，4），（1，5，3，4）, （1，8，1，4），（2，3，1，3）， （2，4，1，3），（2，8，1，4）， （3，1，1，1），（3，2，1，3）， （3，3，2，3），（3，8，1，2）， （4，1，1，1），（4，2，1，1）， （4，5，1，3），（4，6，1，2）， （4，7，2，2），（5，1，4，1）， （5，5，1，3），（5，6，1，2）， （6，5，1，2），（6，6，3，2）， （7，5，1，1），（8，5，1，1）。
1.3 地理信息系统与其它相关 学科系统间的关系
GIS与地图学
GIS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 GIS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 • GIS则强调空间数据处理与分析
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
GIS与一般事务数据库
数据库技术具有很好的管理,分析和处理数据的 功能 数据库技术是GIS的主要支撑技术之一 GIS属性数据库部分相当于一般数据库 GIS数据库比一般数据库结构要复杂得多
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2.2 矢量数据结构
2.2.1 矢量数据概念 2.2.2 拓扑关系 2.2.3 多边形矢量编码 2.2.4 ＤＩＭＥ结构
特征值 1 2 3 4
坐标位置 x1,y1;x2,y2;x3,y3;x4,y4;x5,y5;x6,y6;x7,y7;x8,y8;x9,y9;x10,y10;x1,y1 x28,y28; x29,y29; x30,y30; x31,y31; x32,y32; x33,y33; x28,y28
x1,y1; x11,y11; x12,y12; x13,y13; x14,y14; x15,y15; x16,y16; x17,y17; x18,y18; x19,y19; x9,y9 x10,y10; x1,y1
（2）拓扑关联
拓扑关联指存在于空间图形的不同类元素之间 的拓扑关系。结点与弧段关联关系有N1/C1、 C3、C6，N2/C1、C2、C5 ···等。多边形与线段 的关联关系有P1/C1、C5、C6，P2/C2、C4、C5、 C7等。
（3）拓扑包含
拓扑包含指存在于空间图形的同类但不同 级的元素之间的拓扑关系， P1包含P2和P3。
1.6 地理信息系统与数字地球
1.1 地理信息系统的基本概念
地理信息系统（GIS）是在计算机 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 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 术系统。
1.2 地理信息系统发展过程
（１）起始发展阶段(60年代) （２）发展巩固阶段(70年代) （３）推广应用阶段(80年代) （４）蓬勃发展阶段(90年代以后)
2.2.4 DIME结构
双重独立地图编码，简称DIME结构（Dual Independent Map Encoding）。它是由美国人口调查 局建立起来的为人口调查目的而设计的一种拓扑编码方法， 是一种把几何量度信息（直角坐标）与拓扑逻辑信息结 合起来的系统。 DIME文件的基本元素是连接两个端点（结点）的一条线段 （街段）、线段始结点和终结点标识符、伴有这两个结点 的坐标及线段两侧的区域代码（左区号和右区号）。根据 结点标识符和结点坐标建立结点坐标文件。根据结点、线段、 多边形间的拓扑关系建立拓扑结构文件。在这种结构中， 线段通常被认为是直线型的，复杂的曲线由一系列逼近曲线 的直线段来表示。结点与结点或者面域与面域之间为邻接关 系，而结点与线段或面域与线段之间为关联关系,。
1.6 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 和最大限度地利用信息资源
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 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
2.1.4 栅格数据存储编码
(1) (2) (3) (4) (5) 直接编码 链式编码 行程编码 块式编码 四叉树编码
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 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 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
数字地球需要的支撑技术与数字地球框架
计算科学 海量存储 卫星图像 宽带网络 互操作 元数据
数字地球的应用和意义
2 空间数据结构
2.1 2.2 2.3 2.4 栅格数据结构 矢量数据结构 地理数据的显式和隐式表示 矢量与栅格数据结构的比较
2.1 栅格数据结构
2.1.1 栅格数据基本概念 2.1.2 栅格数据层的概念 2.1.3 栅格数据取值方法 2.1.4 栅格数据存储编码
2.2.1 矢量数据概念
矢量数据就是代表地图图形的各离散点平面 坐标（x，y）的有序集合。
2.2.2 拓扑关系
拓扑关系是指网结构元素结点、弧段、面域 之间的空间关系，主要表现为下列三种关系： 拓扑邻接关系、拓扑关联关系、拓扑包含关 系。
（1）拓扑邻接
拓扑邻接指存在于空间图形的同类元素之间 的拓扑关系。结点邻接关系有N1/N4， N1/N2···等；多边形邻接关系有P1/P3， P2/P3 ···等。
x18,y18; x19,y19; x9,y9; x8,y8 ; x7,y7; x20,y20; x21,y21; x22,y22; x23,y23; x24,y24; x18,y18
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x16,y16; x17,y17; x18,y18; x24,y24; x23,y23; x27,y27; x26,y26; x25,y25; x16,y16
2.1.1 栅格数据基本概念
将工作区域的平面表象按一定分解力作行和列的规则划 分，形成许多格网，每个网格单元称为象素。根据所表 示实体的表象信息差异，各象元可用不同的“灰度值” 来表示 。 若每个象元规定N比特，则其灰度值范围可在0到2N—1之 间；把白～灰色～黑的连续变化量化成8比特（bit）， 其灰度值范围就允许在 0 ～ 255 之间，共 256 级；若每个 象元只规定 1 比特，则灰度值仅为 0 和 1 ，这就是所谓二 值图像，0代表背景。 栅格数据结构实际上就是象元阵列，即象元按矩阵形式 的集合，栅格中的每个象元是栅格数据中最基本的信息 存储单元，其坐标位置可以用行号和列号确定。
目前,GIS与CAD仍有不同的侧重和特长,但它们主流技术 之间的融合仍在不断扩展之中
1.4 地理信息系统组成
（１）数据输入和检验 （２）数据存储和管理 （３）数据变换 （４）数据输出和表示 （５）用户接口
数据输入
用户接口
数据存储
数据输出
数据变换
1.5 地理信息系统功能和应用
（１） （２） （３） （４）空间查询与分析 （５）数据显示与输出
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GIS 原理与方法
中国地质大学(武汉)信息工程学院