3S期末复习资料
考试时间：2011年12月21日(14:00-16:00) 考试地点：创新楼101、102
题型：填空20%（0.5分/空）、名词解释20%（2分/题）、简答题30%（5—6题）、计算或证明10%（1题）、综合论述20%（10分/题）
第一章绪论
1、地球信息科学：地球信息科学（Geoinformatics或Geomatics），又译为地理信息科学，是测绘学、摄影测量与遥感学、地图学、地理科学、计算机科学、卫星定位技术、专家系统技术与现代通讯技术等的有机集成，即多种学科的综合。是用各种现代化方法采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用与地理和空间分布有关数据的一门综合的计算机信息科学、技术和产业实体。
2、地球信息科学的特点：动态性、系统化、实时性、空间特征、信息科学
3、“3S”技术的含义：
遥感RS：获取地面信息，并更新。
全球定位系统GPS：实现精确的定位。（实时、动态、多维）
地理信息系统：对地理信息进行采集、存储、管理、分析和显示的基础平台。
4、遥感的概念
RS（抽象）：安装在平台上的传感器，借助于某种信息传播媒介来感测遥远事物的过程。
RS技术（具体）：从不同高度的平台（如飞机、人造卫星等）使用传感器收集地物的电磁波信息，再将这些信息传输到地面并加以处理，从而达到对地物的识别与监测的全过程的综合技术。
5、遥感的构成要素：对象、传感器、信息传播媒介、平台
6、遥感类型：
按遥感平台分：1、航天遥感 2、航空遥感 3、地面遥感
按传感器工作方式分：1、被动遥感2、主动遥感
被动遥感：传感器本身不发射任何人工探测信号，只能被动地接受来自对象的信息。如不用闪光灯的摄影。
主动遥感：传感器本身带有电磁波的辐射源，工作时向目标发射信号，接收目标物反射这种辐射波的强度。如使用闪光灯的摄影和侧视雷达。
7、遥感特性：空间特性、时间特性、光谱特性
这三大特性构成了遥感信息地学评价的三个基本标准：空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率。
8、全球定位系统（GPS）或卫星导航系统：是由一系列卫星组成的导航星座，对地面、海面、空中物体的
三维位置、三维速度和一维时间进行实时、连续、全天侯精确测量的技术系统。
9、地理信息系统（GIS）：在计算机软件和硬件的支持下，以一定的格式输入、存贮、检索、显示和综合分
析现实世界的各类空间数据及属性特征的技术系统。由于它有自已完整的理论体系，现已发展成为一门学科。
第二章空间信息技术基础
1、铅垂线：地理空间中任意一点的重力作用线。
2、大地水准面：与平均海水面重合，并向大陆、岛屿延伸所形成的封闭曲面。
3、地球椭球体：是可以用数学公式表示的椭圆绕其短轴旋转而成。
4、我国常用的坐标系：BJ54（1954年北京坐标系）、GDZ80（1980年国家大地坐标系）、WGS-84（全球公用的地球坐标系）。
5、黄道面：地球绕地轴(地球旋转轴)自转，同时绕太阳公转，地球绕太阳公转的平面。
6、绝对高程：地面点沿铅垂线至大地水准面的距离，亦称为海拔。
7、相对高程：以某假定水准面作为起算面，则地面点沿铅垂线至假定水准面的距离，亦称为相对高程。
8、高程异常：由于大地水准面与参考椭球面不重合，它们之间的距离称为高程异常，用ξ表示。
9、地图投影：由于球面的不可展示性，将椭球面上各点的大地坐标，按着一定的数学法则，变换为平面上相应
点的平面直角坐标，称之为地图投影。
转换解算方法主要可归为正解变换和反解变换
10、地图投影的种类：
按变形的性质分等角投影，等积投影，等距投影；
按展开方式分方位投影、圆柱投影、圆锥投影；
按投影面积与地球相割或相切分割投影和切投影。
11、我国常用的地图投影：
我国基本比例尺地形图(>100万)，采用高斯—克吕格投影（横轴等角切椭圆柱投影）；
我国1：100万地形图采用了Lambert(兰勃特)投影（正轴等角割圆锥投影）；
总之，在我国大比例尺时，采用高斯—克吕格投影，中小比例尺采用兰勃特投影。
12、高斯投影特征（横轴等角切椭圆柱投影）：
(1) 中央经线和赤道投影后为互相垂直的直线，且为投影的对称轴；
(2) 投影具有等角的性质(投影后经纬线相垂直)；
(3) 中央经线投影后保持长度不变。
13、高斯--克吕格投影的优点：
（1）等角性适合系列比例尺地图的使用与编制；
（2）经纬网和直角坐标的偏差小，便于阅读使用；
（3）计算工作量小，直角坐标和子午收敛角值只需计算一个带。
14、地形图的分幅与编号：（具体计算）
我国，基本地形图的分幅和编号按国际规定的在1:100万地形图基础上，按经纬度进行。
(一)1:100万地形图的分幅和编号：按纬差4度，经差6度分,J-50；
(二)1:50万、1:20万、1:10万地形图的分幅和编号,这三种图在1:100万地形图基础上，按经纬度划分；
1、1:50万按纬差2度，经差3度分,分4幅图,J-50-A；
2、1:20万按纬差40’，经差1度分, 分36幅图,J-50-A-[1]；
3、1:10万按纬差20’，经差30’,分144幅图,J-50-144；
(三)1:5、1:2.5万、1:1万地形图的分幅和编号，这三种图在1:10万地形图基础上，按经纬度划分。
1、1:5万按纬差10’，经差15’,分4幅图,J-50-144-A；
2、1:2.5万按纬差5’，经差7.5’,分16幅图,J-50-144-A-10；
3、1:1万按纬差2.5’，经差3.75’,分64幅图,J-50-144-A-[1]；
15、地形图的公里网：大于1:10万的地形图上绘有高斯－克吕格投影平面直角坐标网，其方格为正方形，以公里为单位，故又称公里网。
公里网在地图上间隔，随地图比例尺大小不同而不同。
表2-1地形图的公里网与地图比例尺
1﹕1万地形图公里网间隔10 cm 实地距离1km
1﹕2.5万地形图公里网间隔4 cm 实地距离1km
1﹕5万地形图公里网间隔2 cm 实地距离1km
1﹕10万地形图公里网间隔2 cm 实地距离2km
第三章 GPS的构成
1、GPS定位系统的3部分组成：
空间星座部分
地面监控部分由一个主控站，三个注入站和五个监控站组成。
用户部分
2、GPS卫星5个基本功能
(1)接收和储存由地面监控站发来的导航信息、执行监控站的控制指令；
(2)由星载微处理机进行部分必要的数据处理；
(3)通过星载的高精度原子钟提供精密的时间标准；
(4)向用户发送定位信息；
(5)在地面监控站指令下调整卫星姿态和启用备用卫星。
3、基本概念：
1、调制：将低频信号（不仅是二进制数字码序列信号，也可以是不规则的人的声音信号、音乐信号）“装载”到高频电磁波的过程。
2、解调：从带有高频电磁波载波信号中解译释放出原信号的过程。
3、伪随机码：凡是具有周期性的而又有良好自相关特性的数字码称之。
4、伪距(Pseudo range)：将接收机中GPS 复制码对准所接收的GPS 码所需要的时间偏移并乘以光速化算的距离。此时间偏移是信号接收时刻(接收机时间系列)和信号发射时刻(卫星时间系列)之间的差值。
4、GPS 定位的8个特点：
1、全球地面连续覆盖，24颗均匀分布的卫星保证地面上任何地点，任何时刻最少可以接收4颗以上的卫星，最多可以接收11颗卫星，从而保障全球、全天候连续、实时、动态导航、定位。
2、功能多，精度高，可为各类用户连续提供动态目标的三维位置、三维航速和时间信息。目前，单点实时定位精度为±15～100m ，静态相对定位为10-6～10-8，测速0.1m/s ，授时
3、实时定位速度快，可在1秒内完成。
4、抗干扰性能好，保密性强。
5、操作简单。
6、两观测点间不需通视，对于等级大地点节省了造标费用，此项费用可占总测量费用的30%～50%。
7、可同时提供三维坐标。
8、全天候作业。
5、GPS 定位原理：
这里主要说明单点定位原理。设有i=1,2,3,4四颗卫星，在某一时刻tj 的瞬时坐标为i(Xi,Yi,Zi)，欲确定地面上某点P 的三维坐标(Xp,Yp,Zp)，通过GPS 接收机测得P 点到各卫星的空间距离Si(i=1,2,3,4)，由于接收机钟为质量较低的石英钟，故其测时误差ζT 不可忽略，至于卫星钟，均配有原子钟，其测时精度较高，在阐述单点定位原理时可忽略，另外，对流层、电离层对测距的影响，卫星星历等误差对测距的影响可以忽略，因而， 可得到方程 Si= [( Xp-Xi)2 + (Yp-Yi)2+ (Zp-Zi)2]1/2 +C *δt
(i =1,2,3,4)式中有p X 、p Y 、p Z 、T 共计4个未知数，4颗卫星测距恰好能确定，解上式4个四元二次方程可得之，当多于4颗卫星或观测历元tj 更多时，可用最小二乘原理解之。上式中C 为光速。
第四章 全球定位系统定位方法和测量
1、GPS 定位方法按照定位分为：单点定位、静态相对定位、差分定位
2、差分定位或动态相对定位的基本原理：
动态相对定位的基本原理是在两个测站上安置接收机同步观测，其中一个测站的空间位置是已知点，通过对已知点的观测得到已知数据与观测数据之间的差值，然后用此差值对未知点的观测数据进行改正。主要有伪距差分 、位置差分、载波相位差分等基本定位模式。
差分定位按时间状态可分为实时差分和后处理差分；在资源和环境中，通常采用RTD (Real Time differential GPS for code ——以码相位为观测值的实时差分GPS 定位技术)和RTK (Real Time Kinematic differential GPS for carrier phase ——以载波相位为观测值的实时动态差分技术)。依据差分改正的方法和数学模型的不同，DGPS 为以基准站坐标差(dx,dy,dz 或dl,dB,dH)改正未知点的坐标差分和以伪距差(dpi)改正未知点伪距差分。
3、美国政府的GPS 政策：
由于全球定位系统在军事上有重要作用，因此，美国政府决定采用SA(Selective Availability —选择可用性)技术和AS(Anti —Spoofing —反电子诱骗)技术，把未经美国军方许可的广大用户的实时定位精度降低到它所
允许的水平±100m，以保护美国国家利益。
1）SA技术主要包括下列两个内容：
1.有意识地在广播星历中加入误差，在(1-1)式中起始计算数据Xi,Yi,Zi中加入误差，使星历精度降低，称之为ε技术。
2.有意识地在卫星钟的钟频信号中加入误差，使钟频相对于标准频率10.20MHz产生±2Hz的抖动，变化周期约10分钟，从而使(1)式中Si有误差，即降低观测值精度，称之为δ技术。
2）AS技术：
所谓AS技术指的就是对P码(精码)的码结构进行保密，以防敌对方进行电子干扰和电子诱骗。具体措施是将P码与保密的W码相加，形成更为保密的Y码，只有美军、美军盟军及经美国政府特许的用户才可使用之。4、全世界范围内展开了对抗SA和AS的研究，主要对策有：
（一）差分定位系统的建立；
(二)建立独立的卫星测轨系统；
(三)建立独立自主的卫星导航定位系统和不同卫星定位系统的联合定位；
(四)对AS实施解密。
第五章遥感系统和遥感技术的物理基础
1、遥感过程是指遥感信息的获取、传输、处理，以及分析判读和应用的全过程。
2、遥感技术系统的四个组成部分：(一)遥感试验(二)遥感信息获取(三)遥感信息处理(四)遥感信息应用
3、遥感信息获取是遥感技术系统的中心工作。遥感工作平台以及传感器是确保遥感信息获取的物质保证。
4、电磁波谱：按照波长的长短顺序将各种电磁波排列制成的一张图表叫做电磁波谱。
5、遥感中常用的电磁波段：可见光、红外线、微波是RS中常用的三大波段。
6、太阳辐射：太阳辐射是地球上生物、大气运动的能源，也是被动式遥感系统中重要的自然辐射源。
7、太阳辐射能量衰减的主要原因是散射
8、根据辐射的波长与散射微粒的大小之间的关系，散射作用可分为三种：
瑞利散射（粒子d＜＜λ）
米氏散射（粒子d≈λ）
非选择性散射（粒子d＞λ）
9、大气窗口：电磁波在大气中传输时，通过大气层未被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段范围，称为大气窗口。
10、地物的反射光谱特性：
反射率大小与入射光的波长、入射角大小及地物表面粗糙度等有关。地物的反射率随入射波长变化的规律是地物反射光谱特性的主要反映。一般地，反射率大，传感器记录的亮度值大，在象片上呈现的色调浅；反之，反射率小，传感器记录的亮度值小，在象片上呈现的色调深。
地物的反射光谱特性和反射光谱曲线：
地物的反射率随入射波长变化而变化的规律，称为地物的反射光谱特性。
以波长为横坐标，反射率为纵坐标，绘成的曲线图称为地物反射光谱曲线。
植物的发射光谱曲线的绘制及其影响因素：
①规律：在蓝光波段（0.38～0.50μm）反射率低，绿光波段（0.50～0.60μm）的中点0.55μm左右，形成一个反射率小峰，这就是植物叶子呈绿光的原因。在红光波段（0.60～0.76μm），起先反射率甚低，在0.65μm 附近达到一个低谷，随后又上升，在0.70～0.80μm反射率陡峭上升，到0.80μm附近达到最高峰。（如图所示：该图很重要）
②影响植物反射率的主要因素包括叶绿素、细胞结构和含水量等。
第六章 遥感技术体系
1、航空摄影的种类
(一)按象片倾斜角分类 ：
象片倾斜角：是航空摄影机主光轴与通过镜头中心的铅垂线间的夹角α。
1、垂直摄影：α＜3?，得到水平象片，各部分比例尺大致相同，可量测距离。
2、倾斜摄影：α≥3?，得到倾斜象片，变形大，但摄取面积大。
(二)按摄影的实施方式分类：
1、单片摄影：为特定目标或小地块进行的摄影，一般获得一张（或一对）象片。
2、航线摄影：沿一条航线对地面上狭长地带或线状地物（铁路、公路）进行连续的摄影。一般地，航线的长度限制为60～120km 。
3、面积摄影：沿数条平行航线对广大区域进行的连续的摄影。
对于航线摄影和面积摄影而言，象片之间存在着一定的重叠，包括：
○
1航向重叠：在同一条航线上相邻两张象片间的重叠； （纵向重叠）重叠度为53%～60%；目的是用于相邻象片地物的互相衔接和立体观察。
○
2旁向重叠：相邻航线间相邻象片的重叠； （横向重叠）重叠度为15%～30%；用于象片镶嵌等。
2、航空象片的几何特性
①中心投影：空间任意点A 均通过一固定点（投影中心）投影到一平面上，投影中心S 、投影平面P 和空间点A 三者之间的关系任意。
②垂直投影：所有投影光线互相平行且垂直地投影到投影面上。
3、中心投影与垂直投影的区别： 1
、投影距离影响比例尺，即航高影响比例尺： （f ：焦距，H ：航高）
2、地形起伏引起象点位移，产生投影差，从而引起比例尺变化；
3、投影面倾斜产生倾斜误差，引起象片上各部分比例尺不一致。
所以，航片比例尺变化与航高、地形起伏和象片倾斜情况有关。 应用航片时，需要统一比例尺：
4、航空象片的主要点和线：
由于航片一般会有一定倾斜，故有一些具有特殊性质的象点：
(1) 象主点（o ）：主光轴SO 与象面的交点，即象片中心点。
(2) 象底点（n ）：S 的铅垂线与象面的交点。
(3) 等角点（c ）：倾斜角α的分角线与象面的交点。
(4) 主垂面：包含主垂线与主光轴的平面。
(5) 主纵线（VV ）：主垂面与象面的交线，通过象主点和象底点。
(6) 主横线（hoho ）：与主纵线垂直且通过象主点。
(7) 等比线（hchc ）：通过等角点且垂直主纵线，等比线上比例尺不
变。
H f M =1
5、投影差是由于地形起伏的影响，在垂直摄影的像片，高于或低于基准面的地物点影像位置与平面位置相比较，产生了位移，其位移量投影差。（会考计算或证明）
投影差：
证明： ∵ △Saa0∽△SA0'A0
∴ 又 ∵ △Sao ∽△AA0'A0
∴ ∴ 同理， ao 、bo 为象点到象主点的距离，即r 。；以δh 表示 aa0 、bb0，
则有： 投影差规律：
1、 投影差大小与象点距离象底点的距离成正比，距象底点愈远，δh 愈大，象底点无象点位移；
2、 δh 与h 成正比，h >0时，δh >0，象点离开中心点向外移动； h <0时，δh <0，象点向着象底点移动；
3、δh 与H 成反比，H 愈大，δh 愈小。
6、航空象片判读
1.判读标志： 形状、大小、色调、阴影、纹理（组合图案）
2.判读方法： 直接判定、对比分析（与已有的标准象片比较）、逻辑推理。
3.判读过程：
A 准备工作
B 室内判读
C 野外校核
D 转绘成图
7、陆地卫星上的传感器：
Landsat-5为双向扫描共七个通道。TM1-5和TM7为30m ?30m 的地面分辨力，TM6为120m ?120m 。
Landsat-7 ETM+有八个通道，增加的全色波段分辨率为15m ，TM6提高到60m ?60m 。
8、陆地卫星的运行特征：
回归周期（重复周期）：Landsat1-3为18天，Landsat4-7为16天。
扫描宽度：185km ?185km
9、地球观测实验卫星（SPOT ）：
HRV 地面分辨力：
多谱段：20?20（m ?m ） 全色波段：10?10（m ?m ）
第七章 遥感图像处理技术
1、遥感信息地学评价的三个基本标准：空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率
2、遥感数据：
①模拟图像产品：有两个来源，其一是由遥感数据经激光扫描输出；其二是在空间遥感平台利用光学遥感系统获取的产品。它是目前经常使用的一种遥感数据。
②数字图像产品：将遥感传感器获取的地面光谱图像信息以数字的方式记录在计算机兼容磁带或其它介质上。利用遥感图象处理软件，可对数据进行增强、几何校正、地理编码、分类，也可与其它数据匹配、比较、融合。 对模拟图象进行采样获得数字图象。
r H
h h =δ000'A A H
f aa ?=ao f
h A A a ?=00'ao H
h ao f h H f aa a a ?=??=0bo H
h bb b ?=0r H h h =δ
①模拟图象：灰度和颜色连续变化；
②数字图象：模拟图象经采样和量化后成为一幅由一系列灰度值不连续的、按行列有规律地排列的像元组成的图象。
模拟图象到数字图象的转化（A/D转换analogue/digital）：包括采样和量化两个过程：
(1) 采样：位置离散化，将模拟图象按纵横两方向分割为若干个形状、大小相同的像元，即等间隔取样成离散值，各像元的位置其所在的行和列表示，一幅图象可以表示成一个矩阵。
(2) 量化：以每个像元的平均灰度或中心部分的灰度作为该像元的灰度值的处理过程。数字图象中的像元灰度值可以是整型、实型和字节型。为了节省存储空间，字节型最常用，即每个像元亮度记录为一个字节（byte），8bit。
3、信息源与最佳时相的选择依据（4个）：①遥感数据的空间分辨力、②时间分辨力、③光谱分辨力、④一次成
像的覆盖范围和价格。
4、彩色图象合成的原则：①具有最大信息量；②组合波段间具有最小相关性的原则。在分类中，一般通过地物
的波谱特性分析以及量化分析方法，还要考虑不同的时相、季相对判读效果的影响。
5、几何校正的原因、目的和步骤：
1、原因：卫星图像的几何性能受卫星轨道与成像姿态的稳定性、扫描偏差、地形起伏等等多种因素影响而发生几何畸变。
2、目的：经运算处理把处于两个坐标空间的原图像变换到新的图像坐标空间，得到某种归正的投影图，使没有任何实际地理坐标信息的图象变换到特征的地理坐标空间，满足不同类型或不同时相的遥感影像之间的几何配准和复合分析，以及遥感图象与其它来源的信息的匹配。
3、步骤：几何校正分两步：
(1)粗校正：由接收部门根据遥感平台、地球、传感器的各种参数进行；
(2)精校正：用户根据使用目的的不同由投影及比例尺进行。
因此，对于用户来说，主要需做几何精校正。几何校正的精度直接影响专题图的定位、面积量算及定性定量分析的精度。
6、有监分类过程：
1、遥感图象的预处理：包括几何校正、图象增强、镶嵌等等。
2、选择训练区：对于典型地物类别，选择训练区，并做标注。
3、分类：根据训练区地物的光谱统计特征，对整个区域进行分类判别。
4、分类精度统计分析：通过统计分析获得光谱特征统计意义上的分类精度。
5、野外调查与地学验证：通过调查验证自动分类与实际地物类型的一致程度，一般应用抽样技术获得地学
意义上的分类精度。
6、分类图编制：对自动分类的结果，根据专题图成图要求，进行着色，获得彩色分类图。
7、有监分类：有监分类方法是通过训练区内样本的光谱数据计算各类别的计特征参数，作为各类型的度量标准，然后根据判别规则将图像的各象元分到一定的类别中。常用的判别规则有贝叶斯判别、最大似然判别和最小距离判别等。
无监分类：无监分类是直接利用象元灰度值的统计特征进行类别划分，常用无监分类方法有逐步聚类方法、系统聚类法等等。
第八章 GIS的组成和功能
1、GIS应包括四个基本部分：计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据库和系统管理应用人员。
2、GIS空间数据的类型：1、空间要素数据 2、面域数据
3、网络数据
4、样本数据
5、曲面数据
6、文本数据
7、符号数据
8、图象数据
9、多媒体数据
3、空间数据的特征：1、空间特征2、属性特征3、时间特征（时间尺度）
4、空间数据表达主要有两种数据格式：1、网格格式：又称栅格格式。 2、矢量格式
网格格式：又称栅格格式
假想用一个细密的网格蒙在一张图件上，每一格点都属于图件的一个区域，显然，网格越致密，图件就表现得越精细，越逼近原图件。它表达图件空间数据的方法可以表现点、线、面。若某位置有一点E，那么该点所在网格标为E即可。线F，则在线所途经的所有网格全部标为F即可。
矢量格式：
在图件设置一个X-Y平面坐标系，图件上任意一点都有（X,Y）坐标值，当然，此时X,Y是实数。对于点状地物，就用该点所在的坐标（X,Y）表示它的空间位置。对于线状地物，就用该线上经采点采出的一连串坐标点的连线来表达，这些点的连线是一条折线，而用这条折线逼近原线状地物的曲线。
两种数据格式的优缺点
优点缺点
矢量数据结构1
便于面向对象（如土壤类型、土地利用单元等）的数
据表示
1 数据结构复杂
2 数据结构紧凑、冗余度低 2 软件和硬件技术要求比较高
3 有利于网络分析 3 多边形叠置分析比较困难
4 图形显示质量高、精度好 4 显示与绘图成本比较高
5 图形运算效率高，投影转换容易 5 实现数据共享不易实现
栅格数据结构1 数据结构简单 1 图形数据量大、冗余度高
2 空间分析和地理现象的模拟均比较容易 2 投影转换比较困难
3 有利于同遥感数据的匹配应用和分析 3 图形显示质量比较低
4 输出方法快速、成本比较低廉 4 现象识别的效果不如矢量方法
5 易于实现数据共享 5 图形运算效率低
5、GIS 数据源类型：1、地图数据2、遥感数据3、测量数据4、野外采集数据5、调查统计数据
6、法律文档数据
7、已有系统数据等等。
6、地图数据的获取：
通常有两种方法实现地图数字化，即：1、直接数字化（数字化仪）输入；2、扫描（扫描仪）输入。
两种数字化方式的比较：
直接数字化扫描数据矢量化
数据量小数据量大
劳动强度大，技术要求低涉及技术多
适合线条少，多余信息多的图适合线条清晰地形图
7、遥感数据的获取：1、目视法获取遥感影像数据2、将RS影像作为基础层输入到GIS中3、将RS直接进入GIS 系统
8、GIS屏幕跟踪矢量化概念：栅格图像经过配准以后，在电脑屏幕上用鼠标跟踪进行栅格数据的矢量化，获取矢量数据的过程。
第九章空间数据的结构
1、栅格结构：用规则的网格阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织形式。
2、栅格结构的显著特点是：属性明显，定位隐含
3、栅格数据结构编码：（看书上的例子，要懂得怎么编码）书P236-238
1、链码（适合于存储图形数据）：链码又称为弗里曼链码[Freeman]或边界链码，链码可以有效地压缩栅格
数据，而且对于估算面积、长度、转折方向的凹凸度等运算十分方便，比较适合于存储图形数据。缺点是对边界进行合并和插入等修改编辑工作比较困难，对局部的修改将改变整体结构，效率较低，而且由于链码以每个区域为单位存储边界，相邻区域的边界将被重复存储而产生冗余。链码主要应用于线状地物的编码。
2、游程长度编码：其方法有两种方案：一种编码方案是，只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记
录该代码以及相同的代码重复的个数，从而实现数据的压缩。另一种游程长度编码方案就是逐个记录各行（或列）代码发生变化的位置和相应代码。
3、块码：块码是游程长度编码扩展到二维的情况，采用方形区域作为记录单元，每个记录单元包括相邻的
若干栅格，数据结构由初始位置（行、列号）和半径，再加上记录单位的代码组成。块码具有可变的分辨率，即当代码变化小时图块大，就是说在区域图斑内部分辨率低；反之，分辨率高以小块记录区域边界地段，以此达到压缩的目的。因此块码与游程长度编码相似，随着图形复杂程度的提高而降低效率，就是说图斑越大，压缩比越高；图斑越碎，压缩比越低。块码在合并、插入、检查延伸性、计算面积等操作时有明显的优越性。
然而在某些操作时，则必须把游程长度编码和块码解码，转换为基本栅格结构进行。
4、矢量结构：通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。
5、空间数据误差的来源：
1、数据采集引起误差。如野外测量仪器的误差、记录的误差；RS数据纠正和提取误差；地图印刷误差、坐
标转换引起误差等。
2、数据输入引起的误差。如数字化误差、格式转换引起的误差等。
3、数据存储引起的误差。数据存储选用精度不够、存储空间数据的格网太大、比例尺太小等
4、数据处理引起的误差。如插值引起的误差、叠加引起的误差、算法产生的误差等。
5、数据输出引起的误差。如输出媒体不稳引起的误差、设备精度引起的误差等。
6、数据使用引起的误差。如选择和使用不当引起的误差等。
6、GIS数据的检查
数据检核
（1）空间数据检核；
（2）叠合比较法；
（3）非空间数据检核；
（4）打印出文件后逐行检核；
（5）编写检核程序；
（6）编写空间和非空间数据的连接程序。
7、数据模型的分类:1、概念模型2、逻辑模型3、物理模型
8、传统数据库系统的数据模型：
1、层次模型树数据结构、
2、网络模型图数据结构、
3、关系模型表数据结构。
9、空间数据管理中的数据库技术：1、关系数据库技术2、面向对象的数据库管理系统3、对象---关系数据库技术4、网络数据库技术
第十章空间数据分析
1、空间分析的主要内容：
1、查询检索:
2、形态分析
3、地形分析
4、叠置分析
5、邻域分析
6、网络分析
7、图象分析
8、应用模型分析
2、空间量算
形状量算：
面状地物形状量测的两个基本考虑：空间一致性问题，即有孔多边形和破碎多边形的处理；多边形边界特征描述问题。
度量空间一致性最常用的指标是欧拉函数，用来计算多边形的破碎程度和孔的数目。欧拉函数的结果是一个数，称为欧拉数。欧拉函数的计算公式为：欧拉数=（孔数）-（碎片数-1）
关于多边形边界描述的问题，由于面状地物的外观是复杂多变的，很难找到一个准确的指标进行描述。最常用的指标包括多边形长、短轴之比，周长面积比，面积长度比等。其中绝大多数指标是基于面积和周长的。通常
认为圆形地物既非紧凑型也非膨胀型，则可定义其形状系数r 为： 长度计算： 1）矢量数据的长度计算 两点（x1,y1) (x2,y2)之间距离（欧氏距离）D 的计算：
点（x0,y0)到直线 之间欧氏距离的计算
线目标的长度：
n 表示组成线目标的线段数
2）栅格数据的长度计算
用8邻域方向累加地物骨架线通过的栅格数目： Nd -- 水平和垂直方向的栅格数
Ni – 对角方向的栅格数
D -- 每个栅格的长度
面积的计算
空间数据的自动量算是GIS 的重要功能，也是进行空间分析的定量化基础。面积的量算（辛普森（Simposion)公式）
1）矢量格式下面积的量算通常用辛普森公式
2） 栅格数据面积的计算
统计相同属性的格网数目。
3）辛普森公式的用处
（1）编程时自动计算面积的公式
（2）判断多边形闭合坐标链走向
计算出面积为正，坐标链走向顺时针；计算出面积为负，坐标链走向逆时针。
（3）判断线段（矢量）和空间的关系
计算ABPA 的面积，如为正，坐标链走向顺时针，P 在右面。计算ABPA 的面积，如为负，坐标链走向逆时针，P 在左面。
3、空间数据复合分析：主要是将同一空间上两个或两个以上不同含义的地理要素的重合点之间进行分析处理，它是地理信息系统中最重要的分析功能之一。
4、叠置分析同前面所说视觉信息复合的主要区别在于:
1、视觉信息复合后，参加复合的各图均不改变数据结构，也不形成新的数据，只给用户带来视觉效果。叠置的结果不仅产生视觉效果，更主要形成一新的目标。其中，对空间数据的区域进行了重新划分，属性数据中包含了参加叠置的多种数据项。
2、从叠置条件看，叠置分析分条件叠置和无条件叠置。无条件叠置也称全叠置，适用于叠置要素较少的场合。条件叠置是指以特定的逻辑、算术表达式为条件，对两组或两组以上图件中相关要素进行叠置。
3、从数据结构的角度看，叠置分析有栅格叠置分析和矢量叠置分析。
5、定位与配置分析：定位与配置分析是根据中心地理论框架，通过对供给系统和需求系统间空间关系，实现网络设施布局的最优化。 ()()212212y y x x d -+-=0=++C By Ax ∑==n
i i d
L 1D
N N l i d ?+=)2(n 1 2 3 n-1 X Y ))((2111i i i i i x x y y S -+=++2/))((1111
n n n i i x x y y S S -++=∑-=110111)(2/1x x x x x x y S n n i i n i i ==-=+-+=∑
A
P r ?=π22200B A C By Ax D +++=
6、定位问题：指已知需求源的分布，确定在何处设置供应点最好。
7、分配问题：指确定需求源分别由哪些供应点提供。
8、网络分析：两个矩阵
①邻接矩阵：是顶点之间相邻关系的矩阵。
②关联矩阵：是顶点和边之间关系距阵。
9、邻域分析:是通过空间点周围的邻点，或某特定位置及方向范围内的某种性质的邻点，对其进行分析的一种方法。
10、泰森多边形：由一批具有一定分布的样本点数据生成。其实质是将每个样本点周围划出一个地块，认为这地块可以用此样本点数据作为平均数据，代表该地块的属性。
11、泰森多边形的特点：设有n个互不重叠的离散数据点Pi, i = 1, 2, 3, 4……..n ，生成的泰森多边形的特性：
1、每个泰森多边形内只包含一个离散数据点；
2、泰森多边形内的任意点k(x,y) 同该多边形内的离散数据点距离小于它同任何离散数据点间的距离；
3、泰森多边形的任意一个顶点必有三条边同它连接，这些边是相邻三个泰森多边形的两两拼接的公共边；
4、泰森多边形内的任意一个顶点周围有三个离散数据点，将其连成三角形后，该三角形的外接圆圆心即为
该顶点。
12、缓冲区：是指给定空间对象的邻域，通常用邻近度描述地理空间中两个地物距离相近的程度。即基于对点、线或
面等因素，按指定的条件，在其周围建立一定空间区域作为分析对象，该区域称缓冲区。
13、缓冲区分析是解决邻近度问题的分析工具，也是GIS中基本的空间分析工具。如确定公共设施的服务半径，确定交通线及河流周围的特殊区域。
14、从计算机图形角度看，空间的几何形状主要是由自由曲线和曲面组成的。因此，通常可用一组离散的数据点来定义和构造几何形状，这种定义曲线、曲面的方法涉及到插值，逼近，拟合，光滑等概念。
插值：是根据一组已知的数据点，构造一个函数，使已知的数据点全部通过该函数。并用该函数求出其它位置数据点值，这种方法称为插值法，所构造的函数称为插值。
空间数据插值的类型：点插值和区域插值
区域插值方法四步骤：（比重法）
1)在源区上叠加满足精度的格网；
2)将源区内的各栅格赋予平均值；
3)按8（4）邻域法平滑数据;
4 )求区域数据的变化率，将其修正，直到区域数据的变化率满足要求。
第十一章 3S技术的应用
1、3S之间的关系（要懂得表述）
GPS GIS
RS 空间定位信息
动态区域信息
几何配准
辅助分类
定位显示专题
信息查询
GPS是定位器RS是传感器
几何校正、遥感定位
定位信息查询
2、3S的集成：
3、数字地球的概念:数字地球是以地球为对象，在全球范围内建立一个以空间位置为主线，把各种相关多维信息组织起来的，具有数字化、空间化、网络化、智能化、可视化的技术系统。