第二十一章拓扑规则
1 拓扑规则简介
实际应用时，往往需要在空间数据各要素之间保持某种特定的关系。比如：行政区是多边形，不能有相互重叠
区域，线状道路之间不能有重叠线段、公共汽车站必须在公共交通线路上，等等。在ArcGIS 的Geodatabase 中可
以增加一系列的拓扑规则，在要素之间建立起空间关系，还可以对这些规则进行维护。为了便于理解拓扑规则，先
解释几个专用术语：
相交（Intersect）：线和线相交，并且只有一点重合（该点不是端点），称为相交。
接触（Touch）：某线段的端点和自身或其他线段有重合，称为接触。
悬点（Dangle Node）：线段的端点悬空，没有和其他任何线段连接，这个端点称为悬点。
伪结点（Pseudo Node）：二个端点相互接触，连接成一个端点，称为伪结点。
拓扑规则的种类可以按点、线、面来分。以下介绍ArcGIS 的主要拓扑规则，每条规则用一幅图来说明，图的左半部分是符合规则的例子，右半部分则是违反规则的例子。
1．1 点拓扑规则举例
规则一：Must be covered by boundary of，点必须在多边形边界上。例如有一个点要素类代表公共汽车站，另有一
个多边形要素类代表地块，可制定如下规则：公共汽车站必须位于地块的边界上。另一个例子是：行政界碑必须落在
行政边界线上。不满足该规则的点要素将被标记为错误，修复的方法是删除或移动错误点（移动也可理解为删除后立
即添加）。
图21-1 点拓扑规则一
规则二：Must be covered by endpoint of，点要素必须处于线要素的端点上。例如：阀门为点要素类，必须位于线要素类输水管的尽端。不满足该规则的点要素将被标记为错误，修复的方法是删除或移动错误点。
图21-2 点拓扑规则二
规则三：Point must be covered by line，点要素必须在线要素之上。例如点要素代表窨井用，线要素代表排水
管，窨井的必须位于排水管上。另一个例子是：公交汽车站（点要素类）必须在公交线路（线要素类）上。不满足
该规则的点要素将被标记为错误，修复的方法是删除或移动错误点。
图21-3 点拓扑规则三
规则四：Must be properly inside polygons，点要素必须落在多边形要素内（在边线上不算）。比如省界为多边形，省内的城市为点，城市一定要落在省界内。另一个例子是：代表住宅地址的点要素必须被居住用地多边形包含。不满足该规则的点要素将被标记为错误，修复的方法是删除或移动错误点。
图21-4 点拓扑规则四
注意：点要素本身是不能建立拓扑规则的，它必须和线要素或多边形要素一起才能建立拓扑规则。
1．2 多边形拓扑规则举例
规则一：Must not overlap，同一多边形类的要素之间不能重叠（几个多边形共享一个点或共享一条边界不算重叠）。例如规划地块之间不能有重叠，行政区不能有重叠。重叠的部分将产生多边形错误。修改错误的方法有三种，一是删除重叠部分，留出空白；二是将重叠部分合并到某一个多边形；三是在重叠部分新增多边形，并删除原来的
重叠部分。
图21-5 多边形拓扑规则一
规则二：Must not have gaps，多边形之间不能有间隙。比如规定表示连续分布的地形高程多边形之间不能有空隙。不满足规则的地方将产生线错误，表示空隙多边形，修改的方法是调整原来的边界，或添加新的多边形。
图21-6 多边形拓扑规则二
规则三：Contain point，多边形内必须包含点要素（边界上的点不算）。例如规定居住用地内至少有一个地址点。不包含点的多边形将被视为错误，修改的方法是：在错误多边形内增加一个点要素，或者将没有内部点的多边形删除。
图21-8 多边形拓扑规则三
图21-9 多边形拓扑规则四
规则四：Boundary must be covered by，多边形的边线必须与线要素中的线段重合。例如交通调查小区的边界必须和道路线要素类重合。违反规则的地方将产生线错误，修改的方法可以是调整线段，也可调整多边形。
规则五：Must be covered by feature class of，多边形要素中的每一个多边形都被另一个要素类中的多边形覆盖。例如城市规划区必须在若干行政区划内，工业建筑多边形必须在规划的工业用地内。违反规则的地方将产生多边形错误，修改的方法是在重叠部分增加新的多边形或调整错误的多边形。
图21-10 多边形拓扑规则五
规则六：Must be covered by，每个多边形要素都要被另一个要素类中的单个多边形覆盖。例如建筑物多边形必须在地块多边形内，一个建筑多边形不能跨越多个地块。不满足规则的地方将产生多边形错误，修改的方法是：调整第一类多边形，使他们不要和第二类有交叉，或者扩大第二个要素类中的某些多边形，使他们能覆盖第一类中的错误多边形。
图21-11 多边形拓扑规则六
规则七：must not overlap with，一个要素类中的多边形不能与另一个要素类中的多边形重叠。虽然和规则一相似，都是说不能重叠，但是这里是指两个多边形要素类（Feature Class）之间的关系。比如一个要素类表示湖泊，另一个要素类表示陆地，他们是相互独立的类，显然它们应该满足该规则。重叠的部分将产生多边形错误，修改方法同规则一。
图21-12 多边形拓扑规则七
规则八：Must cover each other，两个要素类中的多边形要相互满覆盖，外边界要一致。例如土壤层范围和地质层范围应一致。违反规则的地方将产生多边形错误，修改错误的方法是在重叠不到的地方增加多边形，或者调整、删除不重叠的部分。
图21-13 多边形拓扑规则八
规则九：Area boundary must be covered by boundary of，某个多边形要素类的边界线在另一个多边形要素类的边线上。例如县、市边界上必须有乡、镇边界，而且前者的边界必须被后者所重合。违反规则的地方将产生线错误，修改的方法是手工编辑边界。
图21-14 多边形拓扑规则九
多边形不仅可定义自身的规则，而且和点要素、线要素、其他多边形要素之间建立起拓扑关系。多边形要素和点要素的关系前节已经介绍，不同多边形要素类之间的关系在本节介绍，多边形要素和线要素的关系在下节介绍。
1．3 线拓扑规则举例
规则一：Must not have dangles，不允许线要素有悬点，即每一条线的端点都不能孤立，必须和本要素类中其他要素、或和自身相接触。例如，地块边界线段不能有悬点。违反规则的地方将产生点错误，修改的方法是：将包含悬点的线段延伸到其它要素上，或者将过长的部分截断后删除。
图21-15 线拓扑规则一
规则二：Must not have pseudo node，不能有伪结点，即线段的端点不能是二个端点的接触点（自身首尾接触是允许的），例如河流。违反规则的地方将产生点
错误，修改的方法是：将伪结点两边的线段合并为一个条线，使伪结点自然取消。
图21-16 线拓扑规则二
规则三：Must not overlap，在同一要素类中，线与线不能相互重叠。例如平面道路网。违反规则的地方将产生
线错误，修改的办法是将不需要的线段截断，再删除。
图21-17 线拓扑规则三
规则四：Must not self overlap，线要素不能自己和自己重叠。例如街道。违反规则的地方将产生线错误，修改的方法是截断、删除重叠部分。
图21-18 线拓扑规则四
规则五：Must not intersect，同一要素类中，线与线不能相交。例如河流、地块边界线。违反规则的地方将产生
线错误，修改的方法是重合处合并，相交处打断。
图21-19 线拓扑规则五
规则六：Must not self intersect，同一要素类中，线要素不能自相交，例如枝状的排水管。违反规则的地方将产生线错误和点错误，修改的方法是在自相交处适当缩短或外移。
图21-20 线拓扑规则六
图21-21 线拓扑规则七
规则七：Must not intersect or touch interior，线和线不能交叉，端点不能和非端点接触（非端相互重合是允许的）。例如铁路和铁路不能交叉。某铁路端点不能和其他铁路的非端点部分接触。违反规则的地方将产生线错误和点错误，该错误根据实际需要编辑、修改。
规则八：Must be single part，线要素必须单独，不能相互接触、重叠。违反规则的地方将产生线错误，修改的方法是将接触的地方合并，成为一个要素，或移动后分离。
图21-22 线拓扑规则八
规则九：Must not overlap with，两个线要素类中的线段不能重叠。违反规则的地方将产生线错误，该错误根据实际需要编辑、修改。
图21-23 线拓扑规则九
规则十：Must be covered by feature class of，某个要素类中的线段必须被另一要素类中的线段所覆盖。例如公交线路必须行驶在道路上。违反规则的地方将产生线错误，修改的方法是将错误线段删除，再重新输入正确的。
图21-24 线拓扑规则十
规则十一：End point must be covered by，线要素的端点被点要素覆盖。例如每一条公交线路的尽端必须有终点站。违反规则的地方将产生点错误，修改的方法是增补新的点要素。
图21-25 线拓扑规则十一
规则十二：Must be covered by boundary of，线要素必须被多边形要素的边界覆盖。例如城市的内部道路至少一侧有地块多边形边界。违反规则的地方将产生线错误，修改的方法是删除错误的线，或编辑多边形。
图21-26 线拓扑规则十二
一个要素类允许设置多个拓扑规则，但是这些规则必须定义在一个拓扑类中。
2 拓扑规则用于数据质量的检验和控制
2．1 建立线要素拓扑规则
启动ArcCatalog，在窗口左侧将路径定位到\gis_ex09\ex22，其中有Geodatabase geo22，双击鼠标展开其中的数据集，出现数据集dataset1。在dataset1 中有线要素类lotlines，是地块边界线。本练习目的是通过建立线要素类lotlines 的拓扑关系，检验输入的线要素是否全部封闭，为下一步构成地块多边形作准备。
选择dataset1，单击鼠标的右键，在弹出的菜单中，选择New / Topology…，表示新建拓扑规则。出现New Topology（新拓扑）对话框。如果dataset1 的拓扑规则已经存在，系统会提示无法建立拓扑规则。这时用选择
dataset1 下侧的拓扑关系图标，用鼠标右键选择Delete，将曾经建立的拓扑规则删除后再重建。在New Topology （新拓扑）对话框中，点击按钮“下一步”，有两个设置：
Enter a name for your topology：topology1 键盘输入新建拓扑规则的名称
Enter a cluster Tolerance 要求输入限差值，本练习用默认值，不修改
图21-27 选择拓扑规则
按“下一步”键继续，提示Dataset1 中的各种要素类名称，勾选lotlines，表示为该要素建立拓扑规则。按“下一步”键，出现Rank 设置对话框，保持默认值，再选“下一步”按钮，提示：S pecify the rules for the topology 要求定义拓扑规则。点击左侧按钮Add Rule…，为要素类添加拓扑规则（见图21-27）。
Features of feature class 下拉选择要素类lotlines
Rule：下拉选择规则Must Not Have Dangles，不能出现悬点
√ Show Errors 勾选
图21-28 拓扑错误
按OK 键，返回Specify the rules for the topology 对话框，按“下一步”按钮，再按“完成”键。经ArcCatalog 处理，建立拓扑规则，系统提示：The new topology has been created. Would you like to validate it now? 意
思是拓扑规则已建立，提问是否使它有效？选“是（Y）”，可以看到在dataset1 下多了一个topology1 类，它有
拓扑关系图标。鼠标单击topology1，在ArcCatalog 右侧窗口，选择标签Preview，可以看到有三个红色的小方块表
示悬点，他们就是有拓扑错误的地方（见图21-28）。
2.2 修改拓扑错误
启动ArcMap ，打开地图文档\gis_ex09\ex22\ex22.mxd ，有一个空的data frame1，按图标添加图层，在路径\gis_ex09\ex22\下展开geo22（Geodatabase），选择dataset1 中的topology1，按OK 键确定。系统出现提示：“Do you also want to add all feature classes that participate in “topology1” to the map?”，意思是是否将所有与拓扑类topology1 有关的要素类都加载进来？选择“是（Y）”。可以看到，添加两个图层：“lotsline”、“topology1”。其中，其中拓扑错误以红色方块显示。
在ArcMap 标准按钮一栏中点击按钮，调用出Editor 工具条，也可在菜单中选用View / Toolbars / Editor。在Editor 工具栏中选择Editor / More editing tools / Topology，调出拓扑（Topology）工具栏（见图21-29）。
图21-29 拓扑工具栏
虽然都是用红方块表示错误，但每个错误的类型都不一样，用工具放大左上角方块，可以发现这个错误是因
为线的端点过长（称为Overshoot，参见图21-30）。在Topology 工具栏点，选中该红色方块（用框选方式可能
比较方便）。方块变成黑色表示被选中，点鼠标右键弹出菜单，选择Trim…。在弹出的Maximum Distance 对话框中输入2，按回车，长出的部分被截去了。输入2 的意思是：如果长出去的悬挂线（Dangle line）的长度小于2
个坐标单位就截去。具体应用时如何判断合适的长度，可以用Tools 工具栏中的大致量一下出头部分的长度，从状态栏的Segment 读数可知长度大致为0.5，实际输入一个略大于0.5 的值即可。
图21-30 线过长（Overshoot）
点击（或者按），回到最开始的视图，用放大左下角的红色方块，可以发现这个错误是端点离目标线差一段距离，过短（称Undershoot，参见图21-31）。在Topology 工具栏点击图标，弹出Error Inspector 窗口。勾选Visible extent only，表示只在可视的地图范围内找错误，按Search now 按钮，在窗口下方出现了一行记录，表
示找到了一个错误（见图21-32）。
图21-31 线过短（Undershoot）
图21-32 错误检查窗口
点击该行记录，红色方块变成黑色（被选中），在该行上点鼠标右键，在弹出的菜单选择Extend，输入2 后按回车，错误被改正了。
点击图标，回到开始的视图，用放大右下角的红色方块，这处的错误是有一条多余的线（见图21-33），用
选中方块，在鼠标右键菜单中选择Select Features，按键盘上的Delete 键，多余的线被删除了。需注意，如果用Extend 方法（延长），该错误也会被“改正”，但是很显然不应该用Extend 方法，放大并看清错误的原因很重要的。
图21-33 另一种悬挂线，实际上是多余线
图21-34 Dirty Area
下面还要验证一下，刚才编辑过的地方是否还有拓扑错误。在TOC 中选择Topology1，单击右键，在弹
出的菜单选Properties…，选Symbology 标签，勾选Dirty Areas，按“确定”键。这时，地图上刚才编辑过的
地方被3 个蓝色矩形框住了，这3 个矩形就是Dirty Areas（见图21-34）。
只要对Dirty Areas 验证就可以了。在Topology 工具栏上选（该工具是在Class）被打开，针对parcel2，可
以看到有一个Res 字段，纪录取值为0 或者1，选定的区域内验证拓扑规则），框选3 个矩形框，蓝色矩形消
失了，说明该区域不存在拓扑错误了。线要素类lotsline 的数据质量检验完成。选择编辑工具条中的菜单Editor / Stop Editing，结束编辑状态，根据提示，选择“是（Y）”，保存编辑。选用菜单File / Exit，退出ArcMap。
2.2 生成地块多边形
启动ArcCatalog，定位到D:\gis_ex\ex22\geo22 下的dataset1，点击dataset1，单击右键，选择菜单New / Polygon Feature Class From Lines（从线要素产生多边形），出现对话框：
Enter name for the feature class: lotspolygon 输入生成的多边形名称
Enter a cluster Tolerance 要求输入限差值，本练习用默认值，不修改
在下方的对话框中勾选lotlines，按OK 按钮。在dataset1 中，根据线要素lotlines，生成了一个新多边形要素类lotspolygon，有关错误已经修改。
3 拓扑规则用于空间分析
3.1 建立多边形拓扑规则
本练习要求作一个分析：某公司准备在该地区开一个卡拉OK 厅，位置要沿道路，但是不能开在居住用地沿
线的道路上，避免干扰居民生活，要求将不符合条件的路段找出来。
启动ArcCatalog，在左侧路径栏中找到D:\gis_ex09\ex22\geo22（Geodatabase），双击展开，双击dataset2，
可以看到该要素数据集里包含了两个多边形要素类：blocks 和parcel2，在右侧的显示框内点击标签Preview，
下侧出现Preview 下拉框，选择Geography，可以分别显示该要素类的大致图形（见图21-35，图21-36），
在Preview 下拉框中选择Table，该要素类的属性表（Attribute Table of Feature Class）被打开，针对
parcel2，可以看到有一个Res 字段，纪录取值为0 或者1，0 表示非居住用地，1 表示居住用地。
图21-35 以道路划分的街坊（blocks）
图21-36 进一步细化的地块（parcel2）
在ArcCatalog 左侧目录框中双击要素类（Feature Class）parcel2，单击右键，选择菜单Properties…，打开Feature Class 属性窗口。在其中，点击Subtypes 标签，参考图21-37 进行设置：
Subtype Field: Res 下拉选择Subtype 字段为Res
Default Subtype: 非居住用地下拉选择Subtype 默认值为“非居住用地”
图21-37 建立Subtype
如果不出现“非居住”、“居住”下拉值，须事先输入：
Code（属性值）Description
0 非居住用地键盘输入
1 居住用地键盘输入
按“确定”按钮，关闭Feature Class Properties 对话框。
在目录框中展开dataset2，如果该数据集中已经存在拓扑规则的定义（如dataset2_Topology，一般原因是前次练习已经建立了拓扑规则，用鼠标右键点击该拓扑规则名，选菜单Delete，对Confirm Delete 对话框，回答“是（Y）”，将已经存在的拓扑规则删除。）确认没有拓扑规则后，再用鼠标右键单击dataset2，选择菜单New / Topology，弹出New Topology 对话框，点击“下一步”：
Enter a name for your topology: dataset2_Topology 输入拓扑规则数据名称
Enter a cluster 用默认值
点击“下一步”，勾选blocks 和parcel2 两个要素类，再点击“下一步”，提示输入Rank 值，接受系统默认值，再点击“下一步”，点击按钮Add Rule…，增加拓扑规则，在弹出的输入对话框按进行设置：
Features of feature class：block 下拉选择
Rule：Area Boundary Must Be Covered By Boundary of 下拉选择
Feature class：parcel2: 非居住展开parcel2，后再下拉选择
√ Show Errors 在对话框右侧勾选，要求显示拓扑错误
按OK 键继续，可以看到拓扑规则的描述：
blocks - Area Boundary Must Be Covered By Boundary Of - parcel2 : 非居住
意思是：blocks（街坊）边界必须和parcel2（地块细分）中非居住用地的边界重合，不满足规则的边界线将
被作为错误标出来。经过Subtype 设置，parcel2（地块细分）中属性为非居住的已被定义（Res 等于0），就满足
了分析的要求。点击“下一步”，点击“完成”，系统需要计算一段时间，产生拓扑规则数据，再出现提示：The new topology has been created. Would you like to validate it now? （新的拓扑规则已经建立，是否使它有效？）按“是（Y）”按钮，在dataset2 下出现拓扑规则数据名称dataset2_Topology 和对应的图标。选用菜单File /
Exit 退出ArcCalalog。
图21-38 显示不能建设卡拉OK 厅的区域（拓扑错误区）
3.2 查看分析结果
启动ArcMap，打开\gis_ex09\ex22\ex22.mxd，激活data frame2，按图标，添加D:\gis_ex09\ex22\geo22 —dataset2 —dataset2_Topology，出现提示：“Do you also want to add all feature classes that participate in …dataset2_Topology? to the map?”选择“否（N）”。拓扑类dataset2_Topology 添加显示出来，有拓扑错误的地方都
用红色粗线（Line Errors）标出来。这些红线是不允许开设卡拉OK 厅的位置，他们是居住用地的边界（图21-38）。
结束练习，选用菜单File / Exit 退出ArcMap，系统提示是否保存对地图文档的修改，为了不影响别人、后续
的练习，应回答“否（N）”。
4 建立拓扑规则的注意事项
建立拓扑规则比较简单，查错、改错时需要注意若干专门术语，包括Cluster Tolerance，Rank，Dirty Area，Error and Exception。其中Cluster Tolerance 和Rank在建立拓扑规则时遇到的，Dirty Area 和Error and Exception 是拓扑编辑时用到的。
Cluster Tolerance 的中文意思是线簇之间的限差，是一个长度值，在ArcGIS建立拓扑规则的时候，如果两个拐点（Vertex）之间的距离小于Cluster Tolerance，那么这两个拐点就被焊接（Snap）在一起，变成了一个拐点。这里所说的两个不同的拐点被焊接在一起，是属于需要建立拓扑规则的不同的要素类（Feature Class），如果同一个线要素类（Line Feature Class）内部不建拓扑规则，许多根线，他们的相互距离很近，不同的拐点（Vertex）之间的距离小于Cluster Tolerance 的设定值，也不会被焊接在一起。只有分别属于需要建立拓扑规则的要素类之间的拐点相互距离小于指定值时，才会有焊接作用。Cluster Tolerance 可用默认值，也可键盘输入，值的大小根据要素类的精度和几何范围确定。
既然有焊接（Snap）过程，要素就会移动，Rank 表示等级，每个要素类在参与拓扑规则时都会有一个Rank 值，如果需要焊接，Rank 值低的要素类的拐点向Rank 值高的要素类的拐点移动，实现焊接。前文建立拓扑规则时，参与的要素类只有lotlines 自身，这时，焊接过程就发生在同一个要素类的内部，所以它的Rank值不起作用。
Dirty Area 的中文意思是责任区，是指被编辑过的区域，该区域中可能有违反拓扑规则的要素。Dirty Area 用一个矩形框把编辑过的地方围起来，验证拓扑规则的时候，只需要对这些矩形框进行验证，这就提高了计算机的处理效率（对练习用的小数据量而言，计算时间的长短是微不足道的）。
Error 的中文意思是出错，值违反拓扑规则的地方，用红色方块表示。某些可接受的Error 被称之为Exception （例外）。
5 本章小结
Geodatabase 可以建立多种点、线、多边形的拓扑规则，用于控制要素类之间特定的空间关系。Geodatabase 的
拓扑关系在ArcCatalog 中建立。Geodatabase 中一个要素类允许设置多个拓扑规则，但是这些规则必须定义在一个
拓扑类中。建立拓扑关系，可以直接用于空间数据的质量控制、维护，有效地提高数据的精度和完整性。利用不同
的拓扑规则建立拓扑关系，还可以直接用于某些特定的空间分析。最后列出ArcGIS 的Geodatabase 所支持的拓扑
规则表，供查询。
点拓扑规则
多边形拓扑规则
线拓扑规则
第3章地理数据库 地理数据库（Geodatabase）是一种面向对象的空间数据模型，它对于地理空间特征的表达更接近我们对现实世界的认识。地理数据库在一个公共模型框架下，对GIS处理和表达的空间特征，如矢量、栅格、不规则格网（triangulated irregular network, TIV、网络等进行统一描述和存储，是目前最先进的数据管理模式。本章主要介绍地理数据库的概念，Ueodatabase的数据管理.智能化操作，版本与长事务管理等的原理与操作方法。 3.1 Geodatabase概述 3.1.1 Geodatabase数据模型 Geodatabase和空间数据库（spatial database）在本质上没有很大的区别，只是提法的不同。GIS使用Geodatabase来描述地理数据库的概念与操作，方便起见，本章皆用Geodatabase 描述地理数据库。 Geodatabase是Esri公司经过多年研发，在先前数据模型的基础上进化而来的，是保存各种数据集的“容器”。它建立在标准的关系数据库（RDBMS）基础之上，使用标准关系数据库技术表现地理信息数据模型，并加入了空间数据管理的模式。Geodatabase中所有的数据都被存储在一个RDBMS中，既包括每个地理数据集的框架和规则，又包括空间数据和属性数据的简单表格。Geodatabase为ArcGIS更好地管理和使用地理数据提供了数据接口和管理框架，它集成了所有在ArcGIS中可以使用的数据类型（如要素类、格数据集、表）及其显示、访问、存储、管理和处理的方法。 1.Geodatabase的数据组织 Geodatabase依据层次型的数据对象来组织空间数据，这些数据对象包括对象类（object class、要素类（feature class）和要素数据集（feature dataset）等。 1）对象类 在Geodatabase中，对象类是一种特殊的类，它没有空间特征，表现为可关联某种特定行为的表记录。如某块地的主人，在“地块”和“主人”之间，可以定义某种关系。 2）要素类 同类空间要素的集合即为要素类，如河流、道路、植被、用地、电缆等，也就是通常理解的矢量数据中的“图层”。要素类之间可以独立存在，也可以具有某种关系。当不同的要素类之间存在关系时，可将其组织到一个要素数据集中。 3）要素数据集 要素数据集由一组具有相同空间参考的要素类组成。一般而言，在以下三种情况下，可以考虑将不同的要素类组织到一个要素数据集（简称为要素集）中。 一专题归类表示。当不同的要素类属于同一范畴时，如全国范围内不同比例尺的公路交通专题数据，其点、线、面类型的要素类可组织成一个要素数据集。 一创建几何网络。构成几何网络的不同要素类必须组织到同一个要素数据集中。如燃气网络中，有阀门、减压阀、管路等设备，它们分别对应点或线类型的要素类，在进行燃气网络对应的几何网络建模时，这些要素类就必须放在同一要素数据集下。 一考虑平面拓扑。共享公共几何特征的要素类，如用地、水系、行政区界等。当移动其中的一个要素时，其公共的部分也要求一起移动，并保持这种公共关系不变。此种情况下，
GDOU-B-11-213《遥感与地理信息系统》课程教学大纲 课程简介 遥感技术及应用是一门具有广泛实用性的专业基础课。该课程在遥感技术理论阐述基础之上，讲述该技术在地质、土地、海洋、农林、城市等资源环境调查、监测等方面的应用。地理信息系统全面系统讲述的其技术体系，突出地理信息系统的基础理论、技术与应用。 课程大纲 一、课程的性质与任务：遥感与地理信息系统是农业资源与环境专业、森林资源保护与游憩专业的必修课程。通过该课程的学习，学生可以掌握遥感的物理基础、认识并能判读航空航天图像和地理信息系统（Geographical Information System）的基本原理，掌握利用现代化技术管理和评价农业及森 林旅游资源的基本技能。总学时70。 二、课程的目的与基本要求： 本课程将从遥感和地理空间信息的基本概念、特点及应用入手，介绍遥感影像的产生、特点、认识和应用，地理信息系统中地理空间信息的获取、数据库建立、信息处理、信息输出和地理信息系统的建立及应用等内容，通过本课程的学习，学生具有以下几个方面的能力： 1、掌握遥感影像产生的基本原理 2、能认识、判读、处理和应用遥感资料 3、掌握地理信息系统的基本原理 4、掌握地理信息系统的空间分析方法 5、掌握地理信息系统的开发方法 三、面向专业：农业资源与环境专业、森林资源保护与游憩专业 四、先修课程:《高等数学》、《地图编绘学》、《测量学》、《计算机高级编程语言》（面向对象的编程语言VB或VC++）、《数据库原理》 五、本课程与其它课程的联系： 本课程要应用到高等数学和计算机编程语言（面向对象的编程语言VB或VC++）及数据库原理
地理信息系统原理期末考试试卷A 一、名词解释（每小题5分，共25分） 1、地理信息系统 2、空间分析 3、空间数据元数据 4、Web地理信息系统 5、数字地形模型 二、简答题（每小题5分，共25分） 1、比较地理信息系统和一般信息系统的区别 2、地理信息系统的功能 3、简述栅格数据游程长度编码的基本思路；写出右图所示栅格数据的游程长度编码 （第二大题第3小题图） 4、简述地图投影的分类；说出右图所示地图投影的名称 （第二大题第4小题图） 5、空间数据质量问题的来源 三、论述题（共50分） 1、结合下图谈谈空间分析在地理信息系统中的地位（本小题15分）
2、请就根据所掌握的地理信息系统软件功能和空间分析方法，针对以下两个问题设计解决技术流程（可以采用文字描述和流程图相结合的方法答题）：（本小题15分） 1）城市A计划将道路R由原来的10米拓宽为30米，请列出所有需要拆迁居民的信息 2）B县计划对辖区内大于15度的耕地实施退耕还林，在地图中标识出所有需要实施退耕还林的区域 3、针对你在日常学习生活中所了解的问题（生活服务、科学研究、信息管理、政府办公等均可以），设计一个应用3S集成技术解决问题的方案，请尽可能将你所学到的知识应用到这个解决方案的细节中（如采用需要使用融合技术对遥感影像进行信息增强，使用空间叠置分析对多要素进行综合评价等）（本小题20分） 可以作为参考的案例：在对湿地环境的研究工作中，用GPS测量湿地的精确范围，通过遥感影像对湿地水环境及周边环境信息进行解译提取，采用GIS技术对湿地环境进行评价…
地理信息系统原理期末考试试卷B 一、名词解释（每小题5分，共25分） 1、空间数据模型 2、元数据 3、空间插值算法 4、地图投影 5、地理信息系统 二、简答题（每小题5分，共25分） 1、地理信息系统的研究内容 2、矢量数据与栅格数据的比较 3、画图表示右图所示矢量数据的多边形-边树状索引
地理信息系统教程考试复习题
1.与其它信息系统相比，地理信息系统的哪些功能是比较独特的? 空间分析和统计功能是GIS的一个独 立研究领域，它的主要特点是帮助确定地理要素之间新的空间关系，包括拓扑叠加，缓冲区建立，数字地形分析，空间几何分析。 8.GIS近代发展有什么特点? （1）面向对象技术与GIS结合。（4）Internet与GIS的结合。 （2）真三维GIS与时空GIS。（5）GIS与专家系统/神经网络的结合。 （3）GIS应用模型的发展。（6）GIS与虚拟现实技术的结合。 2．GIS的研究对象是什么? 地理实体有什么特点? GIS的研究对象是地理实体，即指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元。 属性特征：用以描述事物或现象的特性，即用来说的“是什么”。 空间特征：用以描述事物或现象的地理位置及空间相互关系，又称几何特征和拓扑特性。 时间特征：用以描述事物或现象随时间的变化。 3．地理实体数据的特征是什么？请列举出某些类型的空间数据 属性数据：描述空间实体的属性特征的数据，也称非几何数据，如类型/等级/名称/状态等； 几何数据：描述空间实体的空间特征的数据，也称位置数据，定位数据，即“在哪里” 关系数据：描述空间实体的空间关系的数据，如空间实体的邻接、关联、包含等，主要是拓扑关系。 依据空间数据来源的不同分为：地图数据、地形数据、属性数据、元数据、影象数据等； 依据表示对象的不同分为：点，线，面、体数据。 4．GIS的数据源有哪些？ ①地图数据②遥感数据③文本资料④统计资料 ⑤实测数据⑥多媒体数据⑦已有系统的数据 5．请说明分类分级对于属性数据的意义。 分类是将具有共同属性或特征的事物或现象归并在一起，而把不同属性或特征的事物或现象分开的过程。分级是对事物或现象的数量或特征进行等级的划分，主要包括确定分级数和分级界限。在属性数据中，有一部分是与几何数据的表示密切有关的，例如，道路的等级、类型等，决定着道路符号的形状、色彩、尺寸等。在GIS中，通常把这部分属性数据用编码的形式表示，并与几何数据一起管理起来。编码的过程是将信息转换成数据的过程，前提是首先要对需表示的信息进行分类分级。 6．如何发现进入GIS中的数据有错误？ 1、通过图形实体与其属性的联合显示，发现数字化中的遗漏，重复，不匹配等操作。 2、在屏幕上用地图要素对应的符号显示数字化的结果，对照原图检查错误。 3、把数字化的结果绘图输出在透明的材料上，然后与原图叠加以便发现遗漏。 4、对等高线确定最低和最高等高线的高程及等高距，编制软件来检查高程的赋值是否正确。 5、对于面状要素，可在建立拓扑关系时，根据多边形是否闭合来检查，或根据多边形与多边形内点的匹配来检查等。 6、对于属性数据，通
《地理信息系统原理与方法》 --课程内容大纲1、绪论 1.地理信息系统的基本功能 空间数据的获取 空间数据的组织与管理 空间数据的空间编辑与处理 空间数据的查询统计与空间分析 空间数据的制图输出 2.地理信息系统的应用 全球环境变化动态监测、预测 自然资源调查与管理 城市、区域规划和地籍管理 军事应用 提供地理信息服务 3.地理信息系统的基本概念 地理信息系统的定义 如何理解地理信息系统 地理信息系统的相关学科和技术 4.地理信息系统的构成与分类 地理信息系统的构成 地理信息系统的分类 常用的地理信息系统商业软件 5.地理信息系统的发展 地理信息系统产生的背景 地理信息系统发展的概况 2、地理空间数据 1.数据特征与数据类型
2.GIS的数据源 3.GIS数据质量 数据质量的基本概念 研究数据质量的常用方法 研究数据质量的主要理论 GIS数据质量的评价 4.空间元数据 空间元数据的定义及其作用 空间元数据的分类 空间元数据的内容 3、地理空间数据模型 1.从现实世界到GIS 对现实世界的地理认知 对现实世界建模 2.模拟离散要素----矢量数据模型 几何对象模型 网络模型 路径和事件（线性参考） 3.模拟影像和抽样数据-----栅格数据模型 栅格数据结构 编码方法 4.模拟表面-----TIN、DEM TIN DEM 5.高级模型：三维数据模型、时空数据模型 三维数据模型 时空数据模型 4、空间数据获取
1.空间数据获取方法 野外直接获取 摄影测量和遥感 地图数字化 数据交换 2.野外直接获取空间数据 3.摄影测量和遥感获取空间数据 4.地图数字化 5.属性数据输入 手工输入 连接数据库 5、空间数据的组织 1.空间数据组织的原由 通过举1个用GIS解决实际问题的实例（重点放在详细的操作过程上），指出地理空间数据在GIS中的数据流向及所缓存的位置，指明地理数据为什么需要缓存在不同图层？为什么不加载全国的数据进行处理等等问题？以此来说明空间数据的一般组织方法：纵向分层横向索引。 2.空间数据分层组织 分层组织的目的 分层组织的方法 通过举例提问巩固分层方法的应用 3.空间数据图幅组织 图幅组织的依据 图幅组织的基本方法（通过MGIS软件演示我国图幅图层组织数据的方法） 4.空间索引的概念 基本概念 索引的优势 举例说明建立索引的性能优劣对比情况（主要是对比内存变化） 5.空间索引的类型及比较 6.常用空间索引的算法
《地理信息系统原理与应用》模拟试卷（B）卷 考试时间：100 分钟考试方式：闭卷 （注：除填空题以外的各题请在答题纸上解答） 一、填空题（每题1分，共10分） 1．GIS软件开发是整个GIS工程中最重要的环节，目前主要的开发路线有结构化开发方法（SP）方法、___________、___________、集成式开发策略。 2．地理空间认知模型大体上分为、、三类。 3．面向对象方法的数据抽象技术包括分类、概括、、等。 4．三维空间数据模型研究主要有两个趋势：一是采用基元及其组合来表示三维空间目标，并且这些基元本身能够用较简单的数学解析函数描述，二是采用模型来表示三维空间特征及其属性的非均衡变化。 5．专题地图的制图表示方法比较多，有定点符号法、等值线法、、等。 二、名词解释（每题2分，共20分） 1．DIME 2．OpenGIS 3．GIS互操作 4．地理数据和地理信息 5．空间索引 6．规则格网模型7．DTM空间拟合8．叠置分析（Overlay Analysis）9．空间数据质量10．3S集成 三、选择题（每题2分，共10分） 1．空间集合分析主要完成： A 地形分析B缓冲区分析C逻辑运算D叠置分析 2 以下哪种方法是判断点是否在多边形内常用： A空间内插B空间拟合C射线法D维数变化 3. 我国地理信息系统的发展自20世纪（）起步。 A.60年代初； B.70年代初； C.80年代初； D.90年代初 4. 以下分析方法中不属于空间统计分类分析的是（）。 A.地形分析； B.主成分分析； C.系统聚类分析； D.判别分析 5 以线性四叉树表示8*8的栅格矩阵时，第6行第5列位置处的栅格的MORTON（M D）码值为：（）（行列下标从0开始） A 57 B 50 C54 D36 四、判断题（每题2分，共10分）
地理信息系统概论 第一章 1:什么是地理信息系统？它与一般的计算机应用系统有哪些异同点？ 答：geographicalhical information system，它是一种特定的十分重要的空间信息系统，是 在计算机软硬件支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，以便解决复杂的规划和管理问题。 GIS脱胎于地图学，是计算机科学、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等众多学科交叉融合而成的新兴学科。但是，地理信息系统与这些学科和系统之间既有联系又有区别。 （1）GIS与机助制图（数字地图）系统 机助制图是地理信息系统的主要技术基础，它涉及GIS中的空间数据采集、表示、处理、可 视化甚至空间数据的管理，主要功能是强调空间数据的处理、显示和表达，有些数字制图系统包含空间查询功能。地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面。一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能，此外它还应具有丰富的空间分析 功能。 （2）GIS与DBMS(数据库管理系统) 数据库管理系统不仅是一般数据管理系统，而且通常也是地理信息系统中属性数据管理的基 础软件。GIS除需要功能强大的空间数据的管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空 间数据的可视化和空间分析等功能。因此，GIS在硬件和软件方面均比一般事务数据库更加 复杂，在功能上也比后者要多得多。 （3）GIS与CAD系统 二者都有坐标参考系统，都能描述和处理图形数据及其空间关系，也都能处理非图形属性数据。区别在于CAD系统处理的多为规则几何图形及其组合图形功能较强，属性库功能弱， 缺乏分析和判断能力，而GIS处理的多为地理空间的自然目标和人工目标,图形关系复杂，需要有丰富的符号库和属性库，较强的空间分析功能，图形与属性的相互操作频繁，具有专业化的特征且CAD多在单幅图上操作，海量数据的图库管理能力不如GIS。 （4）GIS 与遥感图像处理的系统 遥感图像处理的系统是专门用于对遥感图像数据处理进行分析处理的软件，强调对遥感栅格数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取，是GIS的重要信息源，遥感数据经过遥感图像 处理系统处理之后，或是进入GIS系统作为背景影像，或是与经过分类的专题信息系统一道 协同进行GIS与遥感的集成分析。这种系统一般缺少实体的空间关系描述，难以进行某一实体的属性查询和空间关系查询以及网络分析等功能。 2：地理信息系统有哪几部分组成？它的基本功能有哪些？试举目前广泛应用的两个地理信 息系统软件为例，列出它们的功能分类表，并比较其异同点。 GIS 主要有以下五部分： （1）系统硬件：用以存储、处理、传输和显示地理信息系统或空间数据。 （2）系统软件：是系统的核心，用于执行GIS功能的各种操作，包括数据输入、处理、数 据库管理、空间分析和数据输出等。 （3）空间数据：地理信息系统的操作对象，它具体描述地理实体的空间特征、属性特征和 时间特征。 （4）应用人员：GIS应用人员包括系统开发人员和GIS的最终用户，他们的业务素质和专业知识是GIS 工程及其应用成败的关键。 （5）应用模型：GIS 应用模型是为某一特定的实际工作而建立的运用地理信息系统的解决 方案，其构建和选择也是系统应用成败至关重要的因素，是GIS技术产生社会经济效益的关
天津大学《地理信息系统导论》课程教学大纲 课程代码：2160247 课程名称：地理信息系统导论 学 时： 40 学 分： 2 学时分配： 授课：24 上机：16 授课学院： 计算机科学与技术学院 适用专业： 计算机科学与技术 先修课程： 数据库原理 一．课程的性质与目的 地理信息系统近年来成为支持地理学及其相关学科发展的一项重要技术，为本科生开设这门课程，目的是通过本课程的学习，使学生了解地理信息系统的产生背景、功能、应用领域及发展方向；掌握GIS的基本概念、GIS的数据结构、GIS数据输入存储编辑方法、GIS空间分析方法、GIS产品等知识点；懂得如何利用GIS去解决实际问题的思路。了解地理信息系统在各个学科和社会中的应用。 二．教学基本要求 该课程注重地理信息系统的基础理论，全面系统讲述地理信息系统的技术体系，重点突出地理信息系统的基础理论、技术与应用。地理信息系统是一门理论性和实践都很强的学科，要求学生在掌握基本理论与方法的同时，加强实验和实践。该课程力求将地理空间基础理论、地理信息系统技术方法和地理信息系统的实践融为一体，使学生在学习地理信息系统技术方法的同时，掌握与地理信息系统的技术实现和方法应用有关的基础理论，从而使学生能够真正领会和把握作为现代高科技的地理信息系统的科学性、技术性和实践性。 三．教学内容 课程内容： 第一部分：基本概念 1. 导论
第二部分：空间数据与空间信息 2.空间数据模型 3.空间参照系与GIS中的数据 第三部分：GIS的功能 4.空间数据获取与管理 5.空间分析 6.空间数据表现 第四部分：GIS的应用 7.GIS平台、应用与工程 8.GIS展望 课程设计： 和ESRI和SuperMap公司联合制定课题，各同学分组完成课程设计。 四．学时分配 教学内容 授课 上机 实验 实践 实践(周) 导论 2 空间数据模型 4 空间参照系与GIS中的 数据 4 空间数据获取与管理 4 空间分析 4 空间数据表现 2 GIS平台、应用与工程 2 GIS展望 2 课程设计 16 总计： 24 16 五．评价与考核方式
南京信息工程大学地理信息系统原理试卷（二） 一、填空题(每空1分，共30分) 1、一个实用的GIS 要支持对空间数据的________________、_________________、_________________、___________________、___________________等功能；其基本构成一般包括以下 5 个部分_________________、___________________、 ________________________、_________________________、______________________。 2、空间数据结构建立的基本过程包括： 、_________________________________、_________________________、____________ ___ 、 ________________________ 。 3、空间数据的拓扑关系包括：__________________________________________________，其对地理信息系统的数据处理和空间分析，具有重要的意义： 1）_______________________________________________________________________; 2）_______________________________________________________________________; 3）_______________________________________________________________________。 4、空间数据的坐标变换的实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括___________和_____________。前者，可利用仿射变换进行，根据图形变换原理，得出含有6个参数的坐标变换公式，需要知道不在同一直线上的3对控制点的___________________及其____________，才能求得上述参数。但在实际应用中。通常利用4个以上的点来进行。 5、基于多边形数据的栅格化方法，又称为______________________________。 6、基于图像的矢量化方法中，可利用剥皮法进行“细化”，剥皮过程的前提条件是_______________________________________。 7、从DEM 中可以提取出各地表单元的坡向，其计算公式如下： 式中，A 表示__________方向的倾斜，B 表示___________方向的倾斜。 8、地形剖面图的绘制，常常可以以线代面，通过求算出剖面线和________________的交点的____________和__________________________________来自动绘出所需要的地形剖面图。 二、 单选题(每小题 2 分，共20分) 1、．以下不属于GIS 输出设备的为（ ） A. 绘图仪 B. 数字化仪 C. 打印机 D. 高分辨率显示装置 2、以下不属于拓扑数据结构的特点为（ ） A. 点是相互独立的，点连成线，线构成面； B ．弧段是数据组织的基本对象； B y A x z z z z y z z z z x x y j i j i j i j i j i j i j i j i n n j i j i **arctan ) ()(arctan arctan ,1,,11,1,,11,11,,,??=--+?--+?==++++++++ θ
地理信息系统教程 第一章概论第一节GIS概念 （一）地理信息 1．数据 2．信息 3．地理信息 4．地理数据 5．地理信息特征 （1）空间相关性（2）空间区域性（3）空间多样性（4）空间层次性 （二）信息系统 1．概念 2．类型 （三）地理信息系统 1．定义基本内涵（4）2．基本特征 （1）数据的空间定位特征（2）空间关系处理的复杂性（3）海量数据管理能力，来自：1）地理数据2）空间分析 （四）外延 第二节GIS功能 （一）基本功能需求 1．位置2.条件3.趋势4.模式5.模拟 （二）GIS基本功能 1．数据采集功能 2．数据编辑处理 3．数据存储、组织与管理功能 4．空间查询与空间分析功能 5．数据输出功能 第三节GIS组成 （一）硬件系统 （二）软件系统 （三）网络 （四）空间数据 1．数据类型：（1）某个已知坐标系中的位置 （2）实体间的空间相关性 （3）与几何位置无关的属性 （五）人员 第四节GIS类型 1
（一）与相关学科关系 （二）与其他信息系统区别与联系1．GIS与机助制图系统的区别与联系2．GIS与数据库系统的区别与联系3．GIS与CAD的区别与联系 4．GIS与遥感图像处理系统的区别与联系（三）GIS应用范畴 1．测绘、地图制图2．资源管理3．灾害监测4．环境保护5．精细农业6．电子商户7．电子政务 （四）地理信息系统发展历程 1．地理信息系统的开拓期（20世纪五六十年代） 2．地理信息系统的巩固发展期（20世纪70年代） 3．地理信息系统技术大发展时期（20世纪80年代） 4．地理信息系统的应用普及时代（20世纪90年代至今） 第二章地理空间数学基础 第一节地球空间参考 （一）三类地球表面几何模型 1．地球的自然表面 2．相对抽象的面:大地水准面大地体 3．地球椭球面：地球椭球 4．数学模型 （二）坐标系统 1．坐标系统的分类及基本参数 2．球面坐标系统建立 （1）天文地理坐标系 （2）大地地理坐标系 （3）空间直角坐标系 3．平面坐标系 （1）高斯平面直角坐标系 （2）地方独立平面直角坐标系 （三）高程基准 1．概念高程是表示地球上一点至参考基准面的距离，就一点位置而言，它和水平量值一样是不可缺少的。它和水平量值在一起，统一表达点的位置。 2．我国主要高程基准 （1）1956年黄海高程系 （2）1985年国家高程基准 2
《地理信息系统》课程大纲 一、课程概述 课程名称（中文）：地理信息系统 （英文）：geographical information system 课程编号：19371087 课程学分：2 课程总学时：32 课程性质：专业选修课 二、课程内容简介（300字以内） 地理信息系统是集计算机科学、地理科学、测绘学、遥感学环境科学、信息科学、管理科学等学科为一体的新型边缘学科。它从20世纪60年代问世，至今已跨越了50多个春秋，现已广泛用于资源、环境、交通、城市、农业、林业、海洋、军事等领域。本课程的主要内容是介绍地理信息系统的基本概念、原理、基本组成，地理信息系统的结构与功能，空间数据结构的类型、数据的处理方法与空间分析以及在林业和相关专业中的基本应用等。 三、教学目标与要求 《地理信息系统》课程是林学专业的专业选修课。通过本课程的学习，使学生了解地理信息系统的产生背景、功能、应用领域及发展方向；掌握GIS的基本概念、GIS的基本功能、GIS的数据结构、GIS 数据的采集与处理方法、GIS空间分析的原理与方法、GIS产品等知识点；掌握如何利用GIS去解决实际的相关专业问题。 在学完本课程后，学生应对GIS有一个较全面的了解，提高利用GIS解决相关专业实际问题的能力。
四、教学内容与学时安排 第一章导论（4学时） 1. 教学目的与要求：了解什么是地理信息系统？地理信息系统有哪些内容构成？地理信息系统能做什么？ 2. 教学重点与难点：重点掌握地理信息系统的概念、地理信息系统的基本构成基本功能和应用功能；难点是区别数据与信息的概念及关系、地理信息系统与其他管理系统的区别。 第一节、地理信息系统基本概念（1学时） 一、数据与信息 二、地理信息与地理信息系统 第二节、地理信息系统的基本构成（1学时） 一、系统硬件 二、系统软件 三、空间数据 四、应用人员 五、应用模型 第三节、地理信息系统的功能简介（1学时） 一、基本功能 二、应用功能 第四节、地理信息系统的发展概况（1学时） 一、发展概况 二、基础理论 第二章地理信息系统的数据结构（6学时） 1. 教学目的与要求：通过本章内容的学习，让学生了解地理信息系统的核心是空间数据，掌握空间数据的来源、空间数据的分类、空间数据结构的类型。
第一章：绪论 1，阐述GIS定义： 地理信息系统（GIS）是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据采集、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。 2、GIS在信息系统中的地位与分类。 由于地球是人类赖以生存的基础，所以GIS是与人类的生存、发展和进步密切关联的一门信息学科与技术，受到人们越来越广泛的重视。 GIS按其范围大小可以分为全球的、区域的和局部的三种。 3、简述GIS与相关学科的关系。 1）GIS与CAD,CAM之间的关系： ◆坐标参考系统； ◆处理图形、非图形数据； ◆空间对象空间相关关系的建立和处理； ◆CAD不能建立地理坐标统和完成地理坐标 ◆变换； ◆CAD处理多为规则图形，而GIS为非几何图形； ◆CAD图形功能强而属性处理能力若，而GIS图形与属性的操作比较频繁，且 专业化特征比较强； ◆GIS的数据量比CAD大得多，数据结构、数据类型复杂，数据之间联系紧密； ◆CAD不具备地理意义上的查询和分析能力。 2）GIS与管理信息系统的关系：υ对属性数据进行管理和处理； ?对图形数据进行存储； ?GIS对图形和属性数据共同管理、分析和应用； ?MIS一般只处理属性数据，对图形数据以文件形式进行管理，图形要素不能分解、查询，图形与数据之间没有联系； ?管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。3）GIS与遥感信息处理系统的关系： ●遥感强调信息提取，是GIS的重要信息源，； ●反之，GIS可以为遥感数据的分类等处理提供参考依据； ●遥感图象信息处理系统是专门用于对遥感数据进行处理的软件，主要强调 对遥感数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取，具有较强的制图功能，可设计丰富的符号和注记，虽有空间叠置分析空能，但由于缺少实体空间关系的描述，难以进行空间实体的空间关系查询、属性查询及网络分析等；?面向位置的特征?遥感图象处理系统不能看作是GIS。 4） GIS与机助制图，地图数据库的关系： ?CAC是GIS的主要技术基础；λ强调空间数据的处理、显示与表达；
《地理信息系统》教学大纲 一、基本信息 二、教学目标及任务 地理信息系统是面向农业资源与环境、环境科学、生物科学、生物技术等专业本科生的科类方向选修课。通过本课程的学习，使学生系统学习与掌握地理信息系统的概念、组成、类型、功能和数据采集、存储、处理、更新、查询检索、综合分析和应用、成果输出等基本知识、基本理论和基本方法，培养学生具备利用地理信息系统技术对资源、环境、生态等信息进行综合处理与分析的基本技能。 三、学时分配 四、教学内容及教学要求 第1章绪论 第一节GIS基本概念 1．信息与数据 2.地理信息与地学信息 3.信息系统与地理信息系统 习题要点：掌握GIS的定义及其涉及到的基本概念。 第二节GIS相关学科 1．GIS与地理学 2．GIS与地图学 3．GIS与计算机科学 4．GIS与遥感 5．GIS学科“树” 习题要点：理解GIS与相关学科的关系。
第三节GIS功能与应用领域 1．GIS基本功能 2．GIS主要应用领域 3．无处不在的GIS 习题要点：掌握GIS的基本功能，了解其应用功能及在本专业的应用情况。 第四节GIS构成 1．硬件 2．GIS软件配置 3．数据 4．GIS人员 习题要点：掌握GIS的基本构成及其相互间的关系。 第五节GIS发展历史与趋势 1．国际GIS的发展状况 2．我国GIS发展 3．GIS发展趋势 习题要点：了解GIS发展趋势 本章重点、难点： 重点：信息、数据、地理数据、地理信息、信息系统的概念，地理信息系统的主要功能，地理信息系统研究的主要内容。 难点：地理信息系统的概念，地理信息系统功能的理解。 本章教学要求：掌握地理信息系统的基本概念、GIS的组成与GIS的功能，理解GIS与相关学科的关系，了解GIS 的发展与趋势。 第2章地理信息系统的数据及其表示 第一节地理空间及其表达 1．地理空间的概念 2．地理信息系统中的地理空间 3．地理空间实体 习题要点：理解地理空间的定义、在计算机中地理空间实体的表达。 第二节数据结构 1．数据结构 2．矢量数据结构 3．栅格数据结构 4．矢量、栅格数据结构比较与选择 5．属性数据存储 习题要点：掌握矢量数据结构的定义及其类型、栅格数据结构的定义及其类型，掌握矢量与栅格数据结构的比较。 第三节地理数据的编码方法 1．编码的概念和意义 2．栅格结构编码方法 3．矢量结构编码方法 4．属性数据编码方法 习题要点：理解栅格数据结构的编码方法（栅格矩阵结构、游程编码结构、四叉树结构）、矢量数据结构编码方法（简单数据结构、拓扑数据结构）。 本章重点、难点： 重点：地理空间及其表达，空间数据结构，栅格数据结构及编码方法，矢量数据结构及编码方法。 难点：栅格数据结构及编码方法，矢量数据结构及编码方法。 本章教学要求：理解地理空间及其表达，掌握地理空间数据及其特征、空间数据结构的类型。理解空间数据结构编码的方法。 第3章地理信息系统的数据输入 第一节数据预处理和分类编码 1．数据预处理
南京信息工程大学地理信息系统原理试卷（三） 一、填空（20×0.5′） 1．GIS 的应用功能有：（1）、（2）、（3）、（4） 2．拓扑数据结构与spaghetti 结构相比，拓扑数据结构优点是： （1）一个多边形和另一个多边形之间没有空间坐标重复，这样就消除了。 （2）和分开存储，有利于诸如包含相连等查询操作。 3．空间数据压缩处理中，对矢量复杂曲线压缩常用的方法有：（1）、（2）、（3） 4．面向对象数据模型的基本概念有：（1）、（2）、（3） 5．变量筛选分析方法有：（1）、（2）、 （3） 6． GIS 应用模型根据表达的对象的不同，将模型分为：（1）、（2）、（3） 7．系统分析基本思想是从观点出发，通过对事物进行分析和综合，找出各种可行方案，为 系统设计提供依据。 二、判断，对的，在后面括号里打“∨”, 错的，在后面括号里打“×”（4×1′） １．矢量数据结构优点之一是数据结构简单。 （ ） ２．栅格数据结构优点之一是图形显示质量好，精度高。 （ ） ３．点内插精确的方法之一是有限差分法。 （ ） ４．关系数据模型优点之一是易于理解、更新和扩充。 （ ） 三、名词解释 （4×5′） 1. GIS 2. DTM 3. 空间数据编码 4. 地学可视化 四、分别写出下图层次模型、网络模型、关系模型。（10′） 地图M 及其空间要素I 、II 说明： 1．I 为张三所有，面积125.2，为林地 II 为李四所有，面积43.5，为麦地 2． 边a 、b 、c 、d 、e 、f 边长分别为30、22、16、25、16、14、17 3．结点1、2、3、4、5的坐标分别为：（26.7，23.5）、（28.4，46.5）、（46.1，42.5）、（31.3，45.5）、（68.4，38.7） 五、求端点V1到V7的最短路径。（8′） a 3 e b 1 2 4 5 c d f I II
地理信息系统教程 第一章绪论 1．信息系统：能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统。具有采集、管理、分析和表达数据的能力。 2．地理信息系统：GIS是由计算机硬件、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3．GIS与IS之间的区别：GIS是空间数据和属性数据的联合体。 4．GIS系统五个基本组成部分：⑴硬件系统，各种设备-物质基础；⑵软件系统，支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统；⑶数据，系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础；⑷应用人员，GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户；⑸应用模型，解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术产生社会经济效益的关键所在 5．地理信息系统基本功能：⑴数据采集与编辑；⑵数据存储与管理；⑶数据处理和变换； ⑷空间分析和统计；⑸产品制作与显示；⑹二次开发和编程 6．地理信息系统应用功能：资源管理；区域规划；国土监测；辅助决策 第二章地理信息系统的空间数据结构和数据库 1．地理实体：指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具有概括性，复杂性，相对性的概念。 2．地理实体的特征：⑴属性特征——用以描述事物或现象的特性；⑵空间特征——用以描述事物或现象的地理位置以及空间相互关系；⑶时间特征——用以描述事物或现象随时间的变化 3．地理实体数据的类型：⑴属性数据——描述空间对象的属性特征的数据；⑵几何数据——描述空间对象的空间特征的数据；⑶关系数据——描述空间对象之间的空间关系的数据4．点：有特定位置；线：具有相同属性的点的轨迹，由一系列的有序坐标表示；面：对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。由封闭曲线加内点来表示；体：用于描述三维空间中的现象与物体，它具有长度、宽度及高度等属性 5．空间数据结构：是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，也就是指空间数据以什么形式在计算机中存储和处理。其分为基于矢量的数据结构和基于栅格的数据结构两种基本类型 6．矢量数据获取方式：⑴通过外业测量获得，利用测量仪器记录测量结果，然后转换到地理数据库中；⑵跟踪数字化，用跟踪数字化的方式把地图变成离散的矢量数据；⑶间接获取：a栅格数据转换b空间分析 7．矢量数据结构：通过记录空间对象的坐标及其空间关系来表达地理实体的一种数据结构。8．栅格数据结构：是指将地表区域划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元或象素由行、列定义，并包含一个代码表示该象素的属性类型或量值。 9．栅格数据获取途径：手工获取；扫描仪扫描；由矢量数据转换而来；遥感影像数据；格网DEM数据 10．拓扑关系：是一种对空间结构关系进行明确定义的方法，指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。 11．拓扑元素量、质不变及相互关系——欧拉公式：c + L = A+P（P: 点数；L: 线数；A: 面数；c: 常数，为多边形地图特征，若A包含边界里面和外面的多边形，则c=2；若A仅包含边界内部多边形，则c=1） 12．矢量和栅格数据结构的比较：⑴矢量数据结构优点：便于面向现象(土壤类型等)的数据
《地理信息系统基础》课程标准 1、课程概述 1.1课程标识 课程代码：63116015 课程名称：地理信息系统基础 课程性质：必修 课程类别：职业技术基础课程 开课学期：第一学期。 授课学时：总学时：32。其中理论学时：22；实践学时：10。 1.2课程定位 《地理信息系统基础》使学生了解和掌握地图为基础管理和分析空间数据的技术，以方便处理国土整治、区域规划、可持续发展等宏观的辅助决策信息，作为生产、管理和决策的依据。课程主要内容包括：空间数据模型与数据结构、空间数据获取、空间数据处理、空间数据组织与管理、空间分析的基本方法、数字地形模型及其应用、空间建模与空间决策支持、地理信息系统产品输出及可视化等。 本课程是一门综合性很强的专业基础课，在学习本课程之前应先修：《计 算机应用基础》、《测量学》课程；通过本课程的学习，为其后继课程《电子地 图原理与应用》、《空间数据库》、《GIS二次开发》的学习奠定基础。为学生定 岗实习、毕业后能胜任岗位工作起到必要的支撑作用。 1.3课程设计思路 本课程在内容组织与安排上遵循学生职业能力培养的基本规律，以真实的工作任务及工作过程为载体，按工作过程组织教学，将工作任务设计成“学习项目”，采用项目化教学，按项目分别采用任务驱动、项目导向等教学模式。课程教学方法以有利于课程内容的学习和取得良好的教学效果为原则，主要采用多媒体课件演示、自学和讨论、上机实习等形式。其中多媒体课件主要用于课程要点、难点的讲解，图形图像资料和模拟演示等，预制的课件条理清晰、利于更新，信息量大，效果远远超过传统授课方式，作为课堂授课辅助工具效果明显；自学和
讨论要求学生通过网络课件、资料阅读和习题完成非重点难点和描述性内容的学习，自学效果通过讨论、提问、批改作业等方式予以检查；上机实习广泛地采用了网络和计算机辅助教学等现代教育技术，在网上公布所有教学资源，包括教学大纲、中英文教案、多媒体电子教材、网络课程教材、实习教材、实习指导书、习题集等，同时设计了“网上答疑”与“网上讨论”等栏目，为学生提供了多种可供选择的学习方式，充分体现“互动教学”的特点。教学资源上网很好地解决了学生课前预习、课后复习、自学、以及由于课堂信息量大给学生做笔记带来一定困难（可以下载打印后作为笔记底稿）等问题，并有助于形成教学过程和课程建设自我约束、自我管理、健康发展的机制。 为了培养学生的动手能力和创新精神，全面提高其综合素质，教学过程中要始终注重培养学生的动手能力，动脑能力，动口能力（提出和讨论问题以及辩论的能力），在学习过程中让学生自己不断发现问题，积累问题，最终达到提高分析问题和解决问题能力的目的。除了专题讨论课之外，原则上每次课堂授课都要布置思考题和讨论题，每次上课正式授课前或在课间要组织10－20分钟的课堂讨论，并注意让每个学生都发言。 2、课程目标 总体目标：通过本课程的学习和相应的实践性教学环节，使学生掌握地理信息系统的基本概念、空间数据的采集、处理与组织、GIS空间分析的原理方法、GIS设计的技术方法等内容，并掌握常用GIS软件的操作，为后续其它GIS课程的学习打下基础。 2.1 能力目标 ①懂得如何利用GIS去解决实际问题的思路； ②能处理国土整治、区域规划、可持续发展等宏观的辅助决策信息； ③能够从事工程测量岗位中现场的相关工作。 2.2 知识目标 学生应对GIS有一个较全面的了解，要求学生着重掌握GIS的基本概念、基本理论及其发展趋势，理解GIS学科分析问题、解决问题的方法；同时，理清各专业课程之间的关系。 2.3素质目标
地理信息系统名词解释 1地理信息系统: 地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计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管和管理问题。 2地理信息地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理含义。地理数据是与地理要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；它属于空间信息，具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。 3.地理信息科学（南大98、南师99）与地理信息系统相比，它更加侧重于将地理信息视作为一门科学，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。地理信息科学在对于地理信息技术研究的同时，还指出了支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。（邬伦，《地理信息系统原理、方法和应用》） 4地理数据地理数据是与地理要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；它属于空间信息，具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。 5数据是通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。 6网络（中科院04）是一个由点、线的二元关系构成的系统，通常用来描述某种资源或物质在空间上的运动。 7四叉树数据结构是将空间区域按照四个象限进行递归分割n次，每次分割形成2n*2n个象限，直到子象限的属性值相同为止，该子象限就不再分割。凡数值都相同的子象限，不论大小，均作为最后的存储单元。 8拓扑关系凡具有网状结构特征的地理要素都存在节点、弧段和多边形之间的拓扑关系，拓扑关系就是明确定义这种空间关系的数学方法。类型：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。 9 栅格数据结构（基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构，是指将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。 10矢量数据结构矢量数据是用欧式空间的点、线、面等几何元素来来表达地理实体几何特征的数据。 11非空间属性数据：非空间属性数据是关于空间实体自身的名称、种类、数量等特征的数据。