《地理信息系统导论》复习资料(要点)

《地理信息系统导论》复习资料（要点）陈诗吉（编）《地理信息系统导论》复习资料（要点）第一章GIS概述第一节GIS概念一、数据、信息和地理信息1、数据（1）定义：数据是指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能转换成的数据等形式。（2）数据项可以按目的组织成数据结构。但数据的格式往往与计算机系统有关，并随载荷它的物理设备的形式而改变。2、信息信息源自数据，信息是经过加工后的数据，它对接受者有用，对决策或行为有现实或潜在的价值。目前，学术界对信息尚未形成一致的定义。广义的认为，信息是物质运动状态和状态改变的方式，它通过数字、语音、图像、文本、图形等媒体形式来表现，它蕴含着事物相互间联系、发展趋势、过程规律等。3、信息的基本属性包括客观性、传输性、共享性、适应性、等级性、可压缩性、扩散性、增殖性、转换性等。信息最主要的特点：（1）客观性：任何信息都是与客观事实紧密相关的，这是信息正确性和精确度的保证。（2）传输性：信息可以在信息发送者和接受者之间传输，既包括系统把有用信息送至终端设备（包括远程终端）和以一定的形式或格式提供给有关用户，也包括信息在系统内各个子系统之间的流转和交换。（3）共享性：信息与实物不同，信息可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无损失。（4）适用性：可为决策提供支持。4、信息与数据既有区别又有联系（1）信息是与物理介质有关的数据表达；数据中所包含的意义就是信息。（2）数据是记录下来的某种可以识别的符号，具有多种多样的形式，也可以由一种数据形式转换为其他数据形式，但其中包含的信息的内容不会改变。（3）数据是信息的载体，但并不就是信息。只有理解了数据的含义，对数据做出解释，才能提取数据中所包含的信息。（4）数据是原始事实，信息是数据处理的结果。信息必须是有意义或有用的；使用的信息必须是完整、精确、相关和及时的。（5）人的知识、经验作用到数据上，可以得到信息，而获得信息量的多少，与人原有的知识水平有关。5、地理数据和地理信息（1）地理数据是对与地球表面位置相关的地理现象和过程的客观表示。（2）地理信息是指与研究对象的空间地理分布有关的信息，表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征，也是相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。（3）地理信息主要特性：地域性和层次性、复杂性和多维性、动态性和时序性等。二、系统、信息系统和GIS1、系统（1）定义：由相互联系、相互依存又相互协调的事物构成的统一体称为系统。（2）特征：①总体性：系统的构成元素按照统一性要求而构成一个集合。②关联性：系统的各元素相互联系、相互作用、相互影响。③功能性（目的性）：系统具有特定功能，为特定目标服务。④环境适应性：其他外部元素构成系统的环境，系统与环境要进行物质、能量、信息的交换，系统有适应外部环境变化的功能。（3）从系统论观点来看，地球就是一个既有序又复杂的相互联系的系统。2、信息系统（1）定义：指具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。（2）类型：从操作、管理的角度来考虑，信息系统可分为一般管理信息系统（MIS）和空间信息系统（SIS）。由于地理信息系统（GIS）涉及地球空间信息及相关内容，所以有人就把GIS看成SIS。3、GIS定义由于研究和应用领域的侧重点不同，人们对GIS的理解仍然存在着分歧。从20世纪60年代至今有代表性的定义有：美国联邦数字地图协调委员会（FICCDC）关于GIS的定义：由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。归纳上述定义，可以认为GIS是一个发展的概念，内容主要有两个部分。其一，地理信息系统是一门交叉学科；其二，地理信息系统是一个技术系统。总之，GIS是组织、存储、管理、表达和分析处理空间信息的软件工具，它以实体的空间位置信息为主线，集经济、社会、环境、科技、文化等各类信息，为各种应用服务。它一方面可以形成自己的产业，另一方面又可以推进空间信息应用与产业的发展，是空间技术应用领域的主要软件基础，具有广阔的应用前景。从GIS概念的提出到现代对GIS概念的理解，是一门不断发展、不断完善的学科和技术。从20世纪80年代至今，先后经历了从GISystem（80s-90s）到GIScience（90s-00s）再到GIService（00s-）的发展，形成了理论研究、技术开发、工程应用与产业化管理的完善体系，三个不同侧重阶段的发展时期。三、GIS与相关学科GIS作为传统科学与现代技术相结合的产物，为各门涉及空间数据分析的学科提供了新的技术方法，而这些学科又都不同程度地提供了一些构成地理信息系统的技术与方法。与GIS相关的学科。1《地理信息系统导论》复习资料（要点）陈诗吉（编）1、GIS与地理学及地学数据处理系统（1）GIS是地理技术学科的主要内容；地理学为GIS提供了丰富的空间分析方法。（2）地学数据处理系统为地理信息系统提供符合一定标准和数据格式的信息系统，既可作为GIS的外部数据处理，为GIS准备数据，又可作为GIS内部数据处理。2、GIS与地图学及电子地图（1）GIS是地图的一个延续，脱胎于地图，并成为地图信息的又一种新的载体形式；地图是GIS的重要数据来源之一，地图学理论与方法对GIS有重要的影响；地图强调的是基于可视化理论对数据进行符号化表达，而GIS则注重于信息分析；地图具有一定的图示空间分析功能，但它对信息是一种静态的表达；GIS在专业化地学分析模型支持下，其空间分析功能要强大，可以方便地与其他数据集成，并对信息实现多维动态表达。（2）电子地图系统（EMS）声、图文、多媒体集成；查询检索和分析决策功能；图形动态变化功能；良好用户界面、读者可以介入地图生成；多级比例尺的相互转换。一个好的电子地图（制图）系统应具有GIS的基础功能。3、地理信息系统与计算机科学（1）GIS与桌面制图：桌面制图系统的目的是产生地图，“地图”是其数据库，只有极其有限的数据管理、空间分析以及个性化能力；桌面制图系统是在桌面计算机上进行操作的；GIS的桌面制图通过编辑器为用户提供交互式界面对图形进行操作。（2）GIS与CAD的区别和联系（3）GIS与CAM区别和联系（4）GIS与DBMS（或MIS）数据库管理系统第二节GIS构成一般认为构成GIS要素应具备：①应有处理地理数据的能力。②在统一的地表定位坐标系统下，以特定的数据模型输入、组织、存储和管理地理数据，并允许用户访问和以可视化的形式表示地理数据。③拥有一套特殊的用于处理和分析地理数据的基本工具。④要有很强的地理数据的输出功能。若从人机系统来看，GIS是由硬件、软件、数据、应用环境（即方法和人员）等要素组成。若只从计算机系统来看，GIS则由输入系统、输出系统和处理系统三大部分构成。一、GIS硬件主要包括计算机、输入与输出设备以及计算机网络通信设备。二、GIS软件1、主要功能GIS软件包括执行地理数据输入、存储、管理处理、分析和输出功能的计算机程序以及用户接口。2、典型的GIS软件系统结构以空间数据库为引擎，系统结构有三层，即：一为界面层，由图形用户界面和应用程序接口构成；二为工具层，由数据输入和输出以及数据处理与分析软件构成；三为数据管理层，包括数据存储和管理。三、GIS数据GIS数据是系统分析的对象与处理的内容。相应的区域数据包括位置数据、属性数据和时间数据。GIS则将把这些数据集成在一起统一管理。四、GIS方法2《地理信息系统导论》复习资料（要点）陈诗吉（编）GIS方法，即GIS应用模型，是面向实际应用，在较高层次上对基础的空间分析功能集成并与专业模型接口、研制解决应用问题的模型方法。GIS应用模型是客观世界到信息世界的映射，它反映了人类对客观世界的认知水平，也是GIS技术产生社会、经济、生态效益的所在。五、GIS人员一般GIS人员可以分为三类：高级技术人员（GIS专家或受过GIS基本训练的系统分析员、系统设计人员）、一般技术人员（代码设计员、数据录入员、系统管理员）、管理人员（领导决策者、各开发阶段的公关协调人员）。第三节GIS功能一、GIS基本功能和核心功能GIS基本功能包括：空间数据/信息采集、空间数据/信息处理（包括编辑）、空间数据/信息存储、空间数据/信息分析、模型分析及空间数据/信息输出等。空间分析功能是GIS的核心功能，也是GIS与其它系统区别的重要标志。二、GIS应用功能GIS应用模型分析是GIS支持下处理和分析问题的方法体现，也是GIS应用深化的重要体现。GIS典型的应用有：专题地图制图及空间分析；地理数据的导入、导出；多媒体可视化或虚拟表达。第四节GIS类型一般地，可根据GIS的研究内容、功能和作用等对GIS类型进行划分。按功能分为应用功能（工具型、应用型、大众型）、软件功能（专业、桌面、手持、组件等）。按数据结构分为矢量GIS、栅格GIS和矢—栅GIS。按维数分为2DGIS、2.5DGIS、3DGIS、TGIS。按软件和支持环境分为GIS模块、集成GIS、核心GIS等。第五节GIS发展简史一、世界GIS发展简史二、中国GIS发展简史三、全球GIS发展趋势当前，GIS正向着集成化、产业化和社会化发展规律方向迈进。从单机、二维、封闭向开放、网络、多维、动态的方向发展。总的表现为：①GIS已成为一门综合性技术，即GIS集成技术、3S技术（包括一般GIS、RS和GPS）和地球信息科学等名词的出现。②GIS产业化的发展势头强劲。③GIS网络化已构成当今社会的热点。④地理信息科学的产生和发展。具体的体现在：①软、硬件发展。②数据资源日益丰富，共享机制健全。③GIS学科成熟、④GIS理论技术研究走向深入。⑤应用领域更为广阔。⑥GIS建设开发走上高效率的技术路线。第二章GIS的地理基础第一节地球空间的认知及表达人类认识地球可以说经历了三次大飞跃，第一次“地理大发现”对地球是球体的认识，第二次“哥白尼的日心说”对地球绕日运动的认识，第三次“数字地球”对地球信息的认识，则有助于人类监控地球，人们对地球科学的认知走过了艰难的历程。从日地关系来看，地球空间包括被太阳风包围着的、受3《地理信息系统导论》复习资料（要点）陈诗吉（编）地球磁场控制的空间区域，也是各种应用卫星、空间站和载人飞船运行的主要空间区域，是地球最重要的宇宙环境。地理学主要研究地球表层的环境特点及演变规律。空间实体，是人们用于概括表达对表层（现实世界）有意义的环境，是对现实世界有意义的东西的统称。对于空间实体来说，它是有形状的，可用维度表达。一、地理实体和地理数据1、地理实体和地理数据概念（1）地理实体：GIS的研究对象是地理实体，即指地球表层自然现象和社会经济要素中不能再分割的单元，可进一步简化、抽象分为点、线、面、体等实体类型。（2）地理数据：用于描述空间要素的空间位置。①离散要素：是指观测值是不连续的、形成分离的要素，并可单个识别。②连续要素：是指观测值是连续的要素。2、地理数据与地理实体的关系地理数据是地理实体的概括，反映地理实体在地表分布的定位数据是依据一定的地表定位参照系统。地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，反映了实体空间、属性和时间三个特征，也是地理空间分析的三大基本要素。（1）空间特征：包括地理位置和空间关系，定位数据描述地物所在位置，这种位置既可以根据大地参照系定义，也可以定义为地物间的相对位置关系。（2）属性特征：又称为非空间特征，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标。（3）时间特征：是指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段，反映时序变化等。3、地理数据与比例尺用地理数据表示现实世界经历了一定的对地理实体的概括和综合过程的。在GIS中，地理数据对地理实体概括描述的程度主要以地图比例尺表示。地图比例尺定义为地图上一条直线段的长度与其在地面上相应的水平投影长度之比。GIS中常使用图解式比例尺（随着显示在计算机屏幕上的地图的放大或缩小，图解比例尺相应地按比例拉长或缩短）。GIS表