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第一章绪论1.信息：是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营管理、分析和决策的依据。2.信息的特征：客观性、适用性、可传输性和共享性。3.数据：一种未经加工的原始资料，数字、文字、符号、图像都是数据。4.地理信息：是有关地理实体空间分布、性质、特征和运动状态的信息，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。从另一个角度来说，一切与空间位置有关的信息都叫做地理信息。5.地理数据：各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置数据、属性（特征）数据和时域特征数据。6.地理信息特征：（1）空间分布性（2）海量数据（3）信息载体的多样性7.地理信息的特点：（1）空间分布性（2）具有多维结构的特征（3）时序特征十分明显（4）具有丰富的信息8.信息系统：是具有数据采集、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。9.信息系统的组成：硬件、软件、数据、用户10.信息系统的四大基本功能：数据采集、管理、分析和表达11.信息系统的类型：事务处理系统、决策支持系统12.Gis与其他系统的区别：gis有别于dbms、Mis、地图数据库和cad系统。Gis有管理、分析功能。Dbms和mis只有管理功能，地图数据库和cad只有分析功能。13.什么是gis？地理信息系统（GIS,GeographicInformationSystem）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，它作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科而迅速地兴起和发展起来。14.地理信息系统按其内容分为三类：专题地理信息系统（是具有有限目标和专业特点的地理信息系统）；区域地理信息系统（主要以区域综合研究和全面信息服务为目标）；地理信息系统工具(是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包）。15.地理信息系统的构成：（1）计算机硬件系统、（2）计算机软件系统、（3）地理空间数据、（4）系统开发、管理和使用人员16.地理信息系统的应用模式：局域网模式、广域网模式和单机式。17.地理信息系统的主要功能：位置、条件、趋势、模式、模型和模拟18.地理信息系统的基本功能：输入、查询、编辑、分析、输出19.Gis可以做什么？（1）管理海量数据（2）浏览、查询（3）专业性分析（4）路径分析（5）地图整饰（6）动态分段（7）断面分析（8）个网分析（9）生成数字地面模型（10）三维地下体分析20.Gis软件类型：专业gis、桌面gis、手持gis、组件gis、网络gis、其他（基于cad的gis）21.Gis的应用领域：测绘与地图制图、资源调查与管理、城乡规划、灾害监测、环境保护、国防、宏观决策支持22.地理信息系统发展简史：（1）国际发展概况——GIS开拓期(60年代）、GIS巩固发展期（70年代）、GIS技术大发展时期（80年代）、地理信息系统的应用普及时代（90年代）【60年代起源于北美：加拿大(CGIS)；70年代是GIS发展的巩固阶段：美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等；80年代为地理信息系统的大发展阶段：计算机的迅速发展和普及，地理信息系统也逐步走向成熟，并在全世界范围内全面地推向应用阶段；90年代至今为地理信息系统的应用普及时代：美国的“国家信息基础设施：行动计划（NationalInformationInfrastructure,简称NII）”“数字地球”、“数字中国”、“数字省区”、“数字城市”、“数字小区”直到“企业信息化”、“电子商务”、“数字通讯”、“虚拟现实”】（2）gis在我国的发展：准备阶段（1978年~1980年）；起步阶段（1981年~1985年)；初步发展阶段（1986年~90年代）。快速发展阶段（90年代末~现在）23.现代科学方法(系统论、信息论、控制论);现代高新技术(计算机技术、空间技术和自动化技术).现代科学方法和现代高新技术的形成与应用为GIS的产生提供了先决条件，也预示信息时代的到来。24.地理信息系统研究的内容：25.主要的gis软件：26.Gis课程特点：（1）学科与技术的统一体（2）空间抽象性（3）发展与内容更新的快速性（4）多学科集成、渗透性较强第二章：地球空间与空间数据基础1.地理信息科学：侧重于将地理信息视为一门科学，而不仅仅是一个技术实现，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题，包括：1）分布式计算2）地理信息的认知3）地理信息的互操作4）比例尺5）空间信息基础设施的未来6）地理数据的不确定性和基于GIS的分析7）GIS和社会8）地理信息系统在环境中的空间分析9）空间数据的获取和集成等等2.Geomatics（地球测量、地球信息学、地球空间信息学）：为利用各种手段，通过一切途径获取和管理在空间基础信息生产管理过程中的空间参考数据部分的科学与技术。主要包括大地测量、地籍测量、摄影测量与测深等传统测绘领域以及遥感和空间信息系统等新领域，可以认为是测绘学应现代社会对空间信息有极大需求这一特点提出的一个更全面、更综合的学科体系。主要内容：1）定义空间参考基础2）建立和使用对空间参照物体和现象进行定位和量测的方法、技术和工具3）整合不同参考系统中的数据4）提供合格数据5）运用计算机技术改善数据的处理、存储和发行3.地球信息科学（Geo-informationScience）：1）3S系统为解决区域范围更广、复杂性更高的现代地学问题提供了新的分析方法和技术保证。2）全球变化(GlobalChange）、可持续发展（SustanableDevelopment）等方面的研究需要。主要内容：1）地球信息的结构、性质、分类和表达；2）地球圈层间信息传输机制、物理过程及其增益和衰减以及信息流的形成机理；3）地球信息的空间认识及其不确定性与可预见性；4）地球信息模拟物质流、能量流和人流相互作用关系的时空转换特征；5）地球信息的获取和处理的应用基础理论等。4.地球信息技术包括：1）地球数据获取技术2）地球信息模拟技术3）地球信息传播技术5.数字地球的基本概念：1）数字地球是指数字化的三维显示的虚拟地球，或指信息化的地球，包括数字化、网络化、智能化和可视化的地球技术系统；2）实施数字地球计划，需要有政府、企业和学术界的共同协力参加。实施数字地球计划是社会的行为，需要全社会的关心和支持；3）数字地球是一次新的技术革命，将改变人类的生产和生活方式，进一步促进科学技术的发展和推动社会经济的进步。6.创建数字地球需要的技术：计算科学、海量存储、卫星图像、宽带网络、互操作、metadata（元数据）7.数字地球技术系统的框架的4个组成部分：基础科学，关键技术，实现层，应用层8.国家空间数据基础设施（NSDI）：是国家信息基础设施之后的又一个国家级信息基础设施，其目的是为了协调基础地理空间数据集的收集、管理、分发和共享的基础设施。空间数据基础设施主要由四个部分组成：数据交互网络体系、基础数据集、法规与标准、机构体系。9.我国NSDI建设：1）空间信息的收集、管理、协调和分发的体系和机构2）空间数据收集系统3）地理空间数据集Metadata和空间信息交换网络4）基础空间框架数据5）地理空间数据标准：10.数字城市：指在城市规划、建设与运营管理以及城市生产和生活中，充分利用及数字化信息处理技术和网络通讯技术，将城市的各种资料和环境信息加以整合和充分，为调控、监管、预测城市提供现代化手段，为城市规划、建设、管理及生活娱乐服务。11.数字城市的内容包括数字化、网络化、智能化与可视化12.地理基础：是地理信息数据表示格式与规范的重要组成部分。它主要包括统一的地图投影系统、统一的地理网格坐标系统以及统一的地理编码系统。统一的地图投影系统就是要为地理信息系统选择和设计一种或几种适用的地图投影系统和网格坐标系统。13.地理坐标——直接建立在球体上的地理坐标，用经度和纬度表达地理对象位置；建立在平面上的直角坐标系统，用（x，y）表达地理对象位置14.地标的垂直和水平基准面：地表以最近似平均海平面的地球重力等势面作为高度为零的大地水准面（Geoid)，以大地水准面为参考测量得到的高度H被用于地形制图，它是一种正射（视）高度。如果将大地水准面换成一个椭球面，人们也可以计算一个几何高度h或以椭球面为参考的高度。H-h即是大地水准面和椭球面在基点的高度差。15.地球的形状：地球体大地体椭球体16.椭球的大小：扁率=(a-b)/a第一偏心率e2=(a2-b2)/a2第二偏心率e`2=(a2-b2)/b217.我国的椭球：海福特椭球体、克拉索夫斯基椭球体、GRS椭球体18.地面点的坐标系统：大地坐标系/地理坐标系、高程系19.我国的大地坐标系和高程系：1954年北京坐标系、1980年国家大地坐标系、1956年黄海高程系、1985年国家高程基准20.地图坐标系统：平面直角坐标系(用于绘制地图)；平面极坐标系(用于地图投影计算)21.地图坐标系统的建立：由投影几何特征建立平面直角坐标系;自行规定坐标系(原点/横、纵轴).22.大中比例尺地形图坐标系：高斯－克吕格投影；中央经线和赤道投影后互为垂直的直线，作为直角坐标轴；两种坐标网格：经纬网和公里网23.地图投影的基本分类：1）根据投影面及其与球面相关位置的分类2)根据投影变形性质的分类3)根据投影探求的方法的分类（透视——几何投影：这类投影完全依据透视的原理，根据视点、物点与像点之间的几何关系来建立投影的方程；几何——解析投影：这类投影的特点是首先根据经纬线形状确定投影方程的基本形式，再根据给定的某种条件解析地推求出特定投影的具体方程；解析投影——解析投影事先并不人为确定经纬线的形状，其投影后的经纬线形状与投影方程的形式完全依据人们给出的条件逐步推求得到。）24.地图投影:所谓地图投影就是建立地图平面上的点（x,y)和地球表面上的点(,)之间的函数关系。一般通式为:25.26.地图投影的变形主要体现在:长度变形、面积变形、角度变形27.统一的坐标系统是地理信息系统建立的基础28.地理信息系统中地图投影配置的一般原则为：1）所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图投影系统一致；2）系统一般地只考虑至多采用两种投影系统，一种服务于大比例尺的数据处理与输入输出，另一种服务于中小比例尺；3）所用投影以等角投影为宜；4）所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统在投影带中应保持完整。29.1）我国基本比例尺地形图除1：100万外均采用高斯-克吕格投影为地理基础；2）我国1：100万地形图采用了Lambert（正轴等角割圆锥）投影，其分幅原则与国际地理学会规定的全球统一使用的国际百万分之一地图投影保持一致；30.高斯—克吕格投影：高斯投影是一种横轴等角切椭圆柱投影，其条件为：1）中央经线和地球赤道投影成为直线且为投影的对称轴；2）等角投影；3）中央经线上没有长度变形。高斯投影变形具有以下特点：1）中央经线上无变形2）同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大；3）同一条经线上，纬度越低，变形越大；4）等变形线为平行于中央经线的直线31.实体的空间特征可以有四种不同类型的表示，即点（有位置，无宽度和长度，抽象的点。属性：符号）、线（有长度，但无宽度和高度；用来描述线状实体,通常在网络分析中使用较多;度量实体距离;属性：符号、形状、颜色、尺寸）、面（具有长和宽的目标，通常用来表示自然或人工的封闭多边形，一般分为连续面和不连续面；属性：符号变化、等值线）、体（有长、宽、高的目标，通常用来表示人工或自然的三维目标，如建筑、矿体等三维目标）。它),(),(21fyfx们的整数维数分别为0维