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地理空间技术、纳米技术和生物技术被美国劳工部列为三大新兴产业。地理信息系统（GIS）是用于采集、存储、查询、分析和显示地理空间数据的计算机系统。GIS组成：硬件、软件、专业人员、基础设施、模型（方法）。GIS的作用：空间数据输入、属性数据管理、数据显示、数据探查、数据分析、GIS建模。CGIS60-80年代，加拿大地理信息系统。国外软件：ArcGis,Mapinfo,Autodeskmap国内软件：SuperMap（超图）MapGis,吉奥之星。地理空间数据是具有地理参照的。地球表面的空间要素是以地理坐标系统为参照，用经纬度值来表示的。而这些要素在地图上显示时，他们通常是基于投影坐标系统，用x，y表示。地理关系数据模型将空间要素的空间数据和属性数据分别储存。两者通过要素ID连接起来。近年来，基于对象的数据模型将几何形状和属性存储在唯一系统中。栅格数据模型使用格网和格网像元来表示如高程、降水等连续要素。投影是将数据及从地理坐标转成投影坐标。重新投影是从一种投影坐标转成另一种投影坐标。经纬网——球面坐标。投影——平面坐标。1.PARAMETER[“False-Nothing”0.0]PARMETER[“Scale-Factor”,0.9996]高斯投影PARAMETER[“Latitude-Of-Origin”,0.0]回点在赤道上即时投影可以根据不同坐标系统显示其数据集。软件包使用现有投影文件并自动将数据集转换成通用坐标系统。即时投影不是真的改变数据集的坐标系统。即时投影存储在数据框里，不能改变、代替原始数据信息。1.矢量数据模型用点、线、面和体等几何对象来表示简单的空间要素。2.第一代AutoCAD.DXF非拓扑，文件格式；第二代ArcInfoCoverageCOV拓扑，文件格式，地理关系数据模型；第三代ArcInfoShapefile.SHP非拓扑，文件和数据库，地理关系数据模型，存储点线面数据；第四代。ArcGisGeodatabaseGDB拓扑，数据库，面向对象数据模型。3.拓扑是研究及和对象在弯曲和拉伸等变换下仍保持不变的性质。3.拓扑至少有两个主要优点：①拓扑能保证数据质量和完整性。②拓扑可以强化GIS分析。4.三种拓扑关系：连接性、面定义、邻接性5.地理关系数据模型的特点：①用两个独立的系统分别存储空间和属性数据。②用图形文件存储空间数据，用关系数据库存储属性数据。③地理关系数据模型一般用要素标识码（ID）对两者进行连接。④空间和属性两部分必须同步才能进行查询、分析和数据显示。Coverage和shapefile都是地理关系数据模型的例子。6.简单矢量数据与拓扑数据结构比较：①两者都是目前最常用的数据结构比较②简单矢量数据代表软件：ArcviewGIS3.3拓扑型数据代表软件：ArcGisArcinfo③简单矢量数据虽然会产生数据冗余和歧异，但易于编制；拓扑数据除了数据冗余和歧异外，操作复杂，甚至产生新的数据冗余。7.地理数据库包括要素数据集（要素类要素类）和要素类。要素类存储具有相同集合类型的空间要素；要素数据集存储则具有相同坐标系和区域范围的要素类。8.不规则三角网(TIN)把地表近似描绘成一组互不重叠的三角面。基本要素包括点线面。它采用一组互不叠置的三角形来近似表示地形。1.栅格数据模型用规则网格来覆盖整个空间。栅格数据类型：①卫星影像②数字高程模型③数字正射影像④二值扫描文件⑤数字栅格图⑥图形文件⑦特定GIS软件的栅格数据⑧非USGS数字高程模型⑨全球数字高程模型2.数字高程模型DEM由间隔海拔数据的排列组成。DEM是以点为基础的，但也容易由像元中心的海拔点转换成栅格数据。3.USGS的数字高程模型（DEM）。7.5分的DEM、30分的DME、1度的DEM和阿拉斯加的DEM。4.非USGS得数字高程模型。①立体测图仪可以创建三维模型，使得操作者能够编辑高程数据；②用其他方法可以替代立体测图仪，使用可以买到的软件包从高分辨率卫星影像中提取高程数据和生成数字高程数据模型。5.数字正射影像（DOQ）是一种由航片或其他遥感数据制备而得到的数字化影像，其中由于照相机镜头倾斜和地形起伏的位移已被取消。6.二值扫描文件（栅格）是含数值1或数值0的扫描图像。7.数据压缩指数据量的减少对数据传递和网络制图尤其重要。有损压缩方法虽然不能完全重构原始图像，但是却可以达到很高的压缩率。无损压缩TIFF有损压缩JPEG8.栅格化指矢量数据转换为栅格数据。栅格数据转换成矢量数据称为矢量化。第五章GIS数据获取1.元数据可提供关于空间数据的信息。数据的数据。2.扫描数字化（矢量化）是利用扫描仪将模拟地图转换成栅格格式扫描文件的数字化方法，而后在对扫描文件跟踪描绘把它转回到矢量格式。第六章几何变换1.几何变换就是利用一系列控制点和转换方程式在投影坐标上配准数字化地图、卫星图像和航空照片的过程。2.仿射变换：允许矩形角度改变，但保留线的平行。3.控制点：控制点在确定仿射变换精度中起着关键作用。控制点的选择因地图到地图的变换和图像到图像的变换而异。仿射变换至少需要三个控制点，才能估算6个变换系数。4.均方根误差：控制点的好坏通常通过均方根误差来衡量，即对控制点实际位置（真实的）与估算位置（数字化的）之间偏差的估量。在几何变换中，用均方根估算控制点实际位置和估算位置的偏差的统计方法。第七章空间数据编辑1.拓扑错误：coverage将拓扑关系归纳为：连接、面定义和邻接。如果数字化的要素不能遵循这些关系，就会产生拓扑错误。2.几何要素的拓扑错误：①悬挂弧段与悬挂节点（过伸未及）②伪节点③弧段方向④标志点。多边形要素的拓扑错误：①未闭合多边形②两个多变性之间有缝隙③多边形重叠。3.伪节点不一定是错误的。第七章属性数据管理1.属性数据存储在表格中。属性表由行和列组成，每一行代表着一个空间要素，每一列代表空间要素的一个特征，行与列相交显示特定要素的特征值。行又称为记录，列又称为字段。2.合并使用两个表格的一个共同关键字或者主关键字和外部关键字把两个表格连在一起。多变一。3.关联：关联操作知识临时性把两个表格连接在一起，而各表格保持独立。4.5.属性数据的分类：通过对现有属性数据的分类可以创建新的属性数据。基于单个属性或属性数据集，数据分类将数据集减少至较少分类数的数据集。例如，海拔可以分为小于500M、500~1000M等几级。6.属性数据的计算：通过现有属性数据的计算也可以生成新的属性数据。第一步：定义一个新的字段，二是通过现有字段的属性值计算新字段的属性值。第十章数据显示与地图编制1.以原始数据为中心的数据探查可使用户查验数据中的总趋势，细查数据子集并关注期间可能存在的关系。探查数据的目的是更好地理解数据，为系统地阐明研究问题和设想提供一个起点。2.数据探查的一个重要组成部分为交互式、动态链接的可视化工具。地图（无论基于栅格还是矢量）、图形和表格在多视窗中显示并动态链接。3.刷亮是用于操作动态图形的一种常用方法。是用于在多视图中选择和高亮显示数据子集的一种数据探查技术。4.结构查询语言SQL是一种专为关系数据库设计的数据处理语言。第十一章矢量数据分析1.矢量数据分析的分类：①建立缓冲区②地图叠置③距离量测④模式分析2.联合（UNION）保留了来自输入图层中的所有要素。相交（INTERSECT）仅保留两个图层共同区域的要素。3.地图叠置的应用。地图叠置操作是将输入图层的要素和属性结合在一起。4.点模式分析：点模式分析的一个经典方法是最近邻分析方法。它使用图层中各个点与其最邻近点的距离，判断该点是呈随机的、规则的还是集聚的分布模式。第十二章栅格数据分析1.栅格数据分析是基于栅格像元和栅格的。因此，栅格数据分析能在独立像元、像元组或整个栅格全部襄垣的不同层次上进行。各种类型的数据被存储为栅格数据格式。2.局域运算：由单个段元格网或多个单元格网生成一个新的格网的过程。浮点型栅格转换为整型栅格的方法就是局域运算。3.邻域运算：对一个中心点的单元只和他周围的单元只进行计算的方法。4.邻域类型：矩形、圆形、环形和楔形。5.邻域运算的应用：简化数据、图像处理、种类测量、地形分析。6.分区运算：用于处理相同值或相似要素的像元分组。可以对单一格网或两个格网进行处理。第十三章地形制图与分析1.自然距离量测运算：指计算与源像元的直线距离。2.在GIS中，距离可以表达为自然距离和耗费距离。自然距离是测量直线距离，而耗费距离量测的是指穿越自然距离的耗费。3.数字高程模型。DEM模型表示高程点的规则排列。4.分层设色法：用于高程描述地球块体的分布。是用不同颜色符号表示不同的高度分区。5.透视图：透视图是地形的三维视图。受四个参数控制：①观察方位②观察角度③观察距离④z-比例系数。6.栅格与TIN的对比：两种数据的区别表现在数据灵活性和计算效率两个方面。①使用TIN的主要好处是输入数据来源的灵活性。除了数据灵活性外，TIN还适用于地形制图和三位现实的最佳数据模型。②采用栅格进行地形分析的主要优点是计算效率高。③进行量算坡度、坡向和其他地性参数时，采取数据模型的的答案取决于TIN或者DEM的生成方法。如果TIN是由DEM采样生成的，TIN的准确度不可能与完整DEM的精度相同。但是吐过DEM是由TIN内插得来的，则该DEM的准确度低于TIN。第十四章视域或流域1.视域主要指的是从一个或多个观察点可以看见的地表范围。提取视域的过程称为视域分析或者可视性分析。视域分析的基础是视线操作。视线是连接管差点和观察目标的线。2.流域分析。是指用DEM和栅格数据运算来勾绘流域并提取河网等地形要素。第十五章空间插值1.空间插值是用一直点的数值来估算其它点的熟知的过程。2.控制点：是已知数值的点，也称为已知点、样本点和观测点。3.空间插值的类型：①全局和局部拟合法②精确和非精确插值法③确定性和随机性。4.整体拟合法：①趋势面模型：用多项方程你和已知点的点，并用于估算其它点的值。②回归模型：把方程中的一个因变量与多个自变量以线性方程联系起来，而后可用于预测或估算。5.局部拟合法：局部插值法用一组已知点的样本来估算未知值。第十六章地理编码和动态分段地理编码指将空间位置与数据对应的过程，数据存于表格中，表格中含有描述数据位置的字段。地理编码最常见的形式是地址地理编码，也称地理匹配，他将街道地址用点要素表示在地图上。第十八章GIS模型与建模1.二值模型用逻辑表达式从一个组合要素图层或多重山各种选择空间要素。二值模型的输出结果也是二值格式。1（为真）表示空间要素满足选择的条件，0（为假）则表示不满足。我们可以把二值模型当做是数据查询的扩展。2.指数模型：指数模型计算每个像元区域的指数值，然后根据该指数值生成一个等级地图。地下水脆弱性分析：建立基于矢量的指数模型收集数据-预处理-建模并运算-分等定级-输出数据1收集数据：土壤图层（soil.shp）土地利用图层（landuse.shp）地下水深度图层（deepwater.shp）2数据处理：进行简单的几何纠正等，重分类。。3建模并运算：①将土壤、土地利用、地下水深的图层标准化（0.0-1.0）②假定土壤图层比其他两个重要，而赋值0.6，其他两项权重值为0.2，则可构建如下指数模型指数值=土壤×0.6＋土地利用×0.2＋地下水深×0.2③计算出指数值4.分等定级：选择五级分类，分别为（0-3）（3-4）（4-5）（5-6）（＞6）即非常轻微0-3轻微3-4中等4-5严重5-6非常严重＞6修订分类、使指数值呈一个等级序列1非常轻微2轻微3中等4严重5非常严重5.输出结果：1表示非常轻微2表示轻微3表示中等4表示严重5表示非常严重为使结果更加清晰，将指数图可转化为等级图，并消除相同等级的多边形边界。从而更清楚的显示该区域地下水的脆弱程度。