地理信息系统全书重点

地理信息系统全书重点数据的定义：某一目标定性、定量性描述的原始材料。包括：数字、文字、符号、图形、图像以及他们能够转换成的数字形式。地理信息系统定义：以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。系统的定义：广义：具有特定功能的，相互间有机联系的许多要素所构成的整体。计算机的定义：为实现特定功能，由必要的人、机器、方法或程序按一定的相关关系联系起来进行工作的集合体。信息系统的定义：具有处理、管理、分析数据能力的系统，能够为决策提供具有价值的信息。地理信息的定义：与空间有关的信息。包括地理实体和地理现象，时空特征和关联特征。地理信息系统的特征：1.具有采集管理分析和输出多种地理空间信息的能力。2.以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多种要素综合分析和动态预测的能力，并能够产生有侧次的地理信息。3.计算机系统的支持。80年代GIS发展特点：1.把GIS全面推向应用2.由发达国家推向发展中国家。3.GIS进入多学科领域，发展成为多功能共享的综合性信息系统，并向智能化发展。GIS的组成部分：1.计算机硬件设备2.计算机软件设备3.地理空间数据4.系统操作管理人员5.例程6.网络GIS硬件配置：1.计算机主机2.数据输入设备3.数据存储设备4.数据输出设备GIS软件组成：1.用户接口2.数据输入与校检3.空间分析函数转换4.数据存储与管理5.数据输出与表示GIS功能组成：1.数据输入子系统2.数据存储管理和分析子系统3.数据输入子系统ＧＩＳ类型：１.专题信息系统：具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务。２.区域信息系统：主要以区域综合研究和全面的信息服务为目的。３.ＧＩＳ工具或ＧＩＳ外壳ＧＩＳ应用：１.区域信息管理；５Ｍ：mapping制图measurement测量monitoring监测modeling：建模management管理２.区域信息的表示和管理、区域空间指标和空间关系的定连测量、区域综合分析、空间查询、空间分析、预测和模拟GIS的主要应用、典型应用领域：政府和公共服务、商业和服务规划、物流和交通、环境。GIS的发展趋势：面向人的应用。区域空间指标：1.几何指标:位置、长度、面积、体积、形状、方位。2.自然地理参数：坡度、坡向、河网密度、切割程度。3.经济地理参数:集中化指标、区位商、地理相关系数。4.人文指标：人口密度、人均收入。政府和公共服务应用GIS：被国家到社区政府用于资源和基础设施的财产清单、交通路线的规划、公共服务的改进，土地开发的管理以及计算经济活动的增长而产生的税收。GIS发展的趋势：1.system：强调系统的内部结构.2.Science：强调原理和理论。3.Study：强调数据和数据挖掘。4.Service：强调对社会经济服务。数据结构的定义：1.数据库中数据组织的方式。2.它应有效的表达个数据项之间的关系。3.决定了数据采集、存储、查询、检索和应用分析中数据操作处理的基本方式。空间数据的基本特征：1.位置特征，分为坐标位置（绝对位置）和相关位置（相对位置）。2.属性特征。1.命名属性：用来标示一个实体或与其他实体区分开来，包括数字、字母、颜色、ID等。（注意：算术运算无意义。）2.顺序属性：属性值有自然的顺序，相加和相除求平均值均无意义，中位值可作为排序数列的平均值。3.间隔属性：不同值之间的差异具有意义，如温度。4.比率属性：不同值之间的比具有意义，如重量。5.周期属性：具有方向性和周期性，如方位角、经度。3.时间特征。空间数据编码定义：把地理数据转换成适合计算机处理的数字或字符，并可以还原成原来的形式，这个转换过程是空间数据编码。空间数据编码的类型：1.矢量:在计算机图形中只一个有向线段，每个有向线段由有序的特征点来表示，其集合构成了图形。2.网格：将图像或地图分成若干行和列组成网络，按每个网格作为一个点进行全面采样，得到每个点的属性。矢量数据的空间要素：点实体、线实体、面实体。基本数据要素：点、结点、矢量、线段、多边形。（结点：两条线段或两条以上线段的交点）XY坐标编码方式;由一组有序的（x，y）坐标确定线段的平面位置，再由构成多边形的一台哦或若干条线段确定整个多边形的边界位置。XY坐标编码的问题（缺陷）：1.数据冗余：相邻多边形的公共边必须数字化和存储两次。2.没有邻域信息。3.不能解决岛或洞的问题。4.不能检查错误。DIME双重独立地图编码的双重性;1.连接性2.多边形区域定义3.邻接性。多边形区域定义：多个弧段首尾相接构成了多边形的内部域。多边形区域的表现:多边形与弧段的拓扑关系。连接性定义：弧段在结点处的相互连接关系。连接性表现：弧段与结点的拓扑关系。邻接性的判断方法:通过定义弧段的左右边及其方向性来判断弧段左右多边形的邻接性。邻接性的表现:弧段和左右多边形的拓扑关系。即一个具有方向性的弧段，沿弧段方向有左右之分，根据左边和右边的关系来判断位置。拓扑编辑——最重要的技术特征和贡献：保证数字化原始数据的自动查错编辑，自动形成封闭的多边形边界。网络数据的取值方法:中心法、长度占优法、面积占优法、重要性法。网格数据的记录方法：1.当网格数据只表示一种属性时，一行一行记录。2.当网格数据表示多种属性时运用：独立文件方式、联合矩阵方式（联合重叠法、综合重叠法。）多通讯方式（波段顺序格式、波段按行交叉格式）网格数据压缩：1、行程编码：把原图只表示属性的数据阵列变成数据对行程：具有连续相同值的同行元素的数目——1）行程长度编码2）行程按列编码2、链式编码：当网络数据表示的图是等值线图成元素的值呈梯度分布类似于等值线时。3、四叉树编码：将区域化成大小相同的象限，四个象限根据一定的规则判断是否继续划分为一层的四个象限。终止原则：划分到代表一种第五或符合要求的几种网格数据特点：1.记录方式与遥感数据相通，使遥感数据成为GIS数据源，实现多数据的综合分析。2.用计算机进行处理方便。图形间的运算容易，并可以应用遥感图像处理中的方法和程序。3.网格大小表示精度4.数据冗余24.矢量数据与网格数据的比较数据量图形精度图形运算遥感图像格式输出表示数据共享拓扑和网络分析矢量小高复杂，高效不一致抽象，昂贵不易容易网格大低简单，低效一致直观，便宜容易不易网格数据转换成矢量数据的目的：1）网格数据分析的结果通过矢量绘画装置输出2）数据压缩3）空间分析网格数据转换矢量数据的步骤：1）多边形边界提取（二值化）2）边界线追踪3)拓扑关系生成4）去除多余点及曲线圆滑二值化：阀值法细化：消除横断面栅格数的差异，使得每一条线只保持代表其轴线或周围轮廓线单位的单个栅格的边界跟踪：将导入数据文件的细化处理后的栅格数据，处理为从伟点出发的线段或闭合的线条，并以矢量方式储存于特征栅格中心的坐标。去除多余点：在边界弧段上的连续三个点，如果在一定程度上以人为在一条直线上，则三点的中间一点可以被认识多余点去除。空间数据的输入数据源（输入范围）1）数据资源（原始数据，次生数据）2）地图3）遥感数据（卫星遥感器扫描数据）4）统计数据5）实测数据（绝对位置）6）数字数据7）文字报告野外数据采集：1)平板测量，非电子数据2）全站仪：电子经纬仪和激光测距仪的集成，可同时测得空间目标的距离和为止数据，并可进一步得到大地坐标3）GPS：原理已知卫星位置4）地图数字化：数字化，扫描仪5)摄影测量：解释摄影测量6）遥感图像处理输入方式（图形数据）：1）手工输入矢量数据2）手工输入网格数据3）数字化仪输入4）扫描仪输入输入方式（属性数据）：1）包括名称，类型，数量，代码2）记录方式：直接，简接3）编码原则：按科学分类方法进行4）属性的科学分类方法：a_层次分类编码法：按照分类对象的从属和关系为排顺序b_多远分类编码法：指对一个特定的分类目标，根据诸多不同的分类依据分别进行编码，各位数字代码之间并没有隶属关系。手扶跟踪数字化：1）初始化2）输入控制点（建立数字化仪坐标系与大地坐标系的关系）3）确定图形显示窗口（更清晰地显示数字化对象）4）数字化（手扶跟踪数字化）5）编辑（增加，删除，更改）6)存盘输入设备：扫描仪，数字化仪，磁带机，软盘驱动器，光盘驱动器数字化方式和精度影响：1)点方式：误差主要来源于人工误差2）流方式：等时间，等距离空间位置与多边形属性链接1）全多边形模式——多个多边形封闭，每个分别给属性值2）手工拓扑关系建立模式—每输入一段边界，输入左右多边形代码3）自动拓扑关系建立模式——多边形弧段按弧段输入自动形成拓扑扫描仪输入：1类型：按数据，器件，宽度等、2扫描过程、3扫描模式设计4分辨率设计、5调节高度及对比度设计、6扫描范围扫描数据处理1二值化2细化3矢量化4断线修复5要素提取6符号识别7属性赋值主要功能：1）空间数据的编辑2）图像纠正3)数据格式转换4）投影转换5）图像判读6）图幅拼接空间数据的不完整或重复1）细碎多边形2）线的断点不达结点3）线的断点越过结点4）不正确多边形空间数据的编辑：1)空间数据的不完整或重复2）位置的不准确3)比例尺不准确4）空间数据的变形5）属性与空间数据的链接有误6）属性数据不完整主要编辑功能：1）合并2）移动3）捕获图像纠正——畸变的原因：1）节制及存放条件2）扫描操作3）要干图像本身的集合变形4）投影不同投影转换：1）几何畸变：等角投影：经纬线相互垂直等积投影：纬线平行直线，经线为对称于央经线等距投影：任意投影的一种2）投影面：平面投影：地理坐标→平面投影圆锥投影：1)等角投影：θ1=25º,θ2=45º2)等积投影：θ1=25º,θ2=47º圆柱投影：横轴墨卡托投影2）空间坐标的转换：平面坐标-地理坐标-平面坐标图像判读：1）目视判读：色调，大小，形状，纹理，模式，阴影2）图像处理-信息提取分类图像拼接：由于空间数据的采集误差和人工操作的误差，在相邻图幅的空间数据在结合处可能出现逻辑裂隙与几何裂隙逻辑裂隙：属性不一致——逻辑接边几何裂隙：位置不一致——几何接边图幅拼接步骤：1）逻辑一致性处理2）识别和检索相邻图幅3）相邻图幅边界点坐标数据匹配（4）相同实行多边形公共边界的删除相邻屠夫边界点坐标数据匹配的条件1）边缘选择一定范围2）根据弧段的结点坐标查找相邻图幅对应弧段3）地物编码相同4）结点坐标一定的容差范围内空间数据质量及误差（1）,误差：反映数据与其真值或公认真值之间的关系（2）准确度：结果，计算值，估计值与真值的接近程度（3）精密度：在数量上能够辨别的程度，指数据的有效位数，表示测量本身的离散程度（4）不确定性：关于空间过程和特征不能被准确确定的程度空间数据的误差来源（1）明显误差：年代，比例尺，故事==格式，代价，区域。（2）原始测量误差（3）数据处理过程中引起的误差空间数据管理与分析数据库：具有较高的数据独立性，较少的数据冗余，相互间有联系的文件集合。数据库管理系统：管理数据库的系统软件系统。计算机对数据库的发展阶段：1.数据和程序放在一起。2.单独文件管理数据3.数据库管理数据数据库特征：数据集中控制、冗余度小、数据独立性、复杂的数据模型、数据的保护特征空间数据库特点：数据量特别大、属性和空间数据并且二者不可分割、数据应用相当广数据文件简单文件：简单地列出全部数据项目的文件顺序文件：将数据按某种顺序排列的文件索引文件：按照关键属性检索的文件数据模型1）表示实体之间联系的模型传统的数据模型：1）层次模型：将数据组织成1-m关系的结构优点：1.存取方便且速度快2.结构清晰3.数据修改和数据扩展容易4.检索关键属性方便缺点：1.结构单板，缺乏灵活性2.要保留大量引索文件2）网络模型：将数据组织成m-m的结构优点：1.能够明确而且方便地表示数据间的复杂关系2.数据冗余小缺点：1.数据间的联系通过指针表示2.修改数据时指针也要变化3）关系模型：以记录或数据表的形式组织数据地图与多边形、多边形