地理信息系统的基本构成

什么是地理信息系统地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种通过计算机技术来捕捉、储存、管理、分析和展示地理数据的系统。

它将地理空间信息与其他属性数据相结合，帮助人们更好地理解地球和人类活动。

GIS的基本构成部分包括硬件、软件、数据和人员。

硬件是指用于收集地理数据和进行数据处理的计算机、传感器、全球定位系统等设备。

软件是用于运行GIS的应用程序，可以实现数据的处理、分析和可视化。

数据是GIS的核心，包括地理空间数据和属性数据。

地理空间数据是地球表面的几何形状和位置信息，如地图、遥感影像、地理标记等。

属性数据是与地理空间数据相关的非空间属性信息，如人口统计数据、气候数据等。

人员是使用GIS技术进行数据管理和分析的专业人员，他们具备地理信息系统的专业知识和技能。

地理信息系统可以广泛应用于各个领域。

在城市规划中，GIS可以帮助规划师分析土地利用、道路布局和基础设施建设等问题，提高规划的精度和效率。

在环境保护方面，GIS可以用来分析地表水污染、植被分布和土地退化等问题，为环境管理提供科学依据。

在农业领域，GIS可以用来评估土地适宜性、选择农作物种植和优化农田布局，提高农业生产的效益。

在交通运输方面，GIS可以用来分析道路交通流量、选择最佳路径和优化交通信号系统，提高交通运输的效率。

通过地理信息系统，人们可以更深入地了解地球表面的空间模式和地理现象。

利用GIS技术，可以进行地理数据的可视化，将复杂的地理空间关系呈现为直观的地图，帮助人们更好地理解和解读地理信息。

同时，GIS可以对大量的地理数据进行高效的处理和分析，通过空间统计和空间建模等方法，揭示地理现象的规律和变化趋势。

这为决策者提供了科学依据，帮助他们制定更合理和有效的决策。

然而，GIS也面临一些挑战和问题。

首先，地理数据的质量和准确性对GIS的应用至关重要，但现实中地理数据的收集和管理往往存在一定的困难。

理解：1.地理信息系统的组成一个完整的GIS主要由四个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理数据（或空间数据）和系统管理操作人员。

其核心部分是计算机系统（软件和硬件），空间数据反映GIS的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。

（1）计算机硬件系统：是计算机系统中的实际物理装置的总称，是GIS的物理外壳。

包括输入/输出设备、中央处理单元、存储器等，向提供信息、保存数据、返回信息给用户。

（2）计算机软件系统：计算机软件系统是指必需的各种程序。

对于GIS应用而言，通常包括：计算机系统软件、地理信息系统软件和其他支持软件、应用分析程序。

（3）系统开发、管理和使用人员：完善的地理信息系统项目应包括负责系统设计和执行的项目经理、信息管理的技术人员、系统用户化的应用工程师以及最终运行系统的用户。

地理信息系统专业人员是地理信息系统应用的关键。

（4）空间数据：它是由系统的建立者输入GIS，是系统程序作用的对象，是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。

主要包括空间位置、空间关系、属性等。

2.地理信息系统与其他系统的不同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。

3.数字化手段、栅格数据的获取方法P26栅格数据获取的方法:1，来自于遥感数据2，来自对图片的扫描3，由矢量数据转换而来4，由手工方法获取4.空间对象（实体）的类型5.矢栅互转给定矢量坐标P（x,y），若像元栅格大小为A，则栅格化后P点的行列为x/A取整后加1,y/A取整后加1。

P110矢量格式和栅格格式的相互转换：矢量格式向栅格格式的转换①内部点扩散法②复数积分算法③射线算法④扫描算法⑤边界代数算法；栅格格式向矢量格式的转换：多边形边界提取；边界线追踪；拓扑关系生成；去除多余点及曲线圆滑栅格向矢量的转换：矢量化的过程要保证以下两点：拓扑转换，即保持栅格表示出的连通性和邻接性。

名词解释：1．地理信息：是指与研究对象的空间地理分布有关的信息,它表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征，相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。

2．GIS概念：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、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

3．地理信息系统：地理信息系统的定义是由两个部分组成的。

一方面，地理信息系统是一门学科，是描述、处理、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科；另一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。

4．空间数据：空间数据是指描述地球表层一定范围内的地理事物及其关系的数据,又称地理数据。

5．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。

6．数据模型：是指数据库系统中关于数据内容和数据间联系的逻辑组织形式，它以抽象的形式描述和反映地理实体构成及其相互关系。

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．空间数据库重组织：指在不改变空间数据库原来的逻辑结构和物理结构的前提下，改变数据的存储位置，将数据予以重新组织和存放。

10．空间元数据：地理的数据和信息资源的描述性信息。

是通过对地理空间数据的内容、质量、条件和其他特征进行描述与说明，以便人们有效地定位、评价、比较、获取和使用与地理相关数据的数据。

11．空间数据库重构造：指局部改变空间数据库的逻辑结构和物理结构。

数据库重构通过改写其概念模式(逻辑模式)的内模式(存储模式)进行。

12．DTM:双重独立地图编码，简称DIME结构.它是由美国人口调查局建立起来的为人口调查目的而设计的一种拓扑编码方法。

地理信息系统的组成及其应用地理信息系统，简称GIS，是一种利用计算机技术进行地理空间数据收集、管理、统计、分析、下达对策、展示与传播的一种工具系统。

它在各个领域都有广泛的应用，例如城市规划、土地利用、环境保护、应急管理等。

那么，地理信息系统的组成及其应用是什么样的呢？一、地理信息系统的组成1.硬件GIS硬件主要是指计算机、投影仪、远程感应器等设备。

计算机是GIS最重要的硬件组件之一，它用来存储和分析数据，执行各种操作，制作地图等。

投影仪用于为用户展示地图和其他数据，使用户能够更好地理解和处理数据。

远程感应器用于测量空间数据，例如遥感卫星可以捕捉地球表面的图像。

2.软件GIS软件包括了各种系统：例如，ARC GIS、MAPINFO和OPENLAYER等，这些软件被用于数据收集，存储，管理，处理，分析和制图等任务。

GIS软件还可以链接其他软件，在GIS系统中集成数据，并自动触发一些操作，使得数据的管理和处理成为可能。

3.数据GIS系统可以处理数字地图、卫星图像、测量数据、统计数据、地形地貌数据等各类地理信息。

系统可以通过数据采集和处理来构建数字地图和其他空间数据。

其中，地形图主要包括高程数据，表示地形高低的等线和三角网。

地貌图主要包括地貌要素和地貌区划等。

二、地理信息系统的应用1.城市规划GIS在城市规划中的主要作用是用来收集和分析相关的数据，例如土地利用、建筑密度、交通、绿地等。

它可以通过模拟和预测来帮助城市规划者做出最优化的决策，同时提供数据支持以便以后进行规划的调整和管理。

2.土地利用GIS在土地利用方面的应用主要是用于土地调查、土地分析和土地利用的管理等方面。

基于GIS的土地利用管理系统，具有地图浏览、统计、查询等功能。

利用GIS分析土地利用的变化和模拟制定的规划对土地利用的管理有很大的帮助。

3.环境保护GIS在环境保护领域中主要用于监测污染源、分析污染物浓度、空气流量分析、水污染分析和污染物未来发展趋势分析等方面。

地信复习纲要1、地信构成：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。

2、地信的发展、应用（结合专业）3、空间数据的分类按数据来源 按数据结构 按数据特征 按几何特征 按数据发布形式 地图数据 矢量数据 空间数据 点 数字线画图DLG 影像数据 栅格数据 非空间属性数据 线 数字栅格图DRG 文本数据 面、曲面 数字高程模型DEM 体 数字正射影像图DOM 数字线划图:DLG 是现有地形图要素的矢量数据,保存各要素间的空间关系和相关的属性信息,全面地描述地表目标.数字栅格图:DRG 数据是现有纸质地图经计算机处理后得到的栅格数据文件. 数字高程模型:DEM 数据是以数字形式表达的地形起伏数据.数字正射影像图:DOM 数据是对遥感数字影像,经过像元进行投影改正、镶嵌,按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射投影影像数据.4、拓扑关系的类型：关联：不同拓扑元素之间的关系邻接：相同拓扑元素之间的关系包含：面与其他元素之间的关系层次：相同拓扑元素之间的层次关系拓扑关系的意义：1）根据拓扑关系，不需要利用坐标和距离，可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体地空间位置关系。

（因为拓扑数据已经清楚地反映出地理实体之间的逻辑结构关系，而且这种拓扑数据较之几何数据有更大的稳定性，即它不随地图投影而变化。

）2）利用拓扑数据有利于空间要素的查询。

（例如应答像某区域与哪些区域邻接；某条河流能为哪些政区的居民提供水源等）3）可以利用拓扑数据，重建地理实体。

（例如建立封闭多边形，实现道路的选取，进行最佳路径的计算等。

）5、游程编码结构逐行将相邻同值的网格合并，并记录合并后网格的值及合并网格的长度，其目的是压宿栅格数据量，消除数据间冗余。

（特别适用于二值图像数据的表示）6、四叉树结构（会写）将空间区域按照四个象限进行梯归分割，直到子象限的数值单调为止。

序号 二元组序列 1 （2,2） 2 （5,2) 3 （2,1） 4 （7,1） 5 （5,2） 6 （7,3） 7 （5,5） 2 2 5 5 2 7 5 5 7 7 7 5 5 5 5 5 二元映射7、布尔逻辑运算和(AND)、或(OR)、异或(XOR)、非(NOT)等。

第一章1.地理信息系统的构成主要包括（）5 个部分。

答案:硬件、软件、数据、人员、基础设施2.下列有关GIS的叙述错误的是（）。

答案:GIS从用户的角度可分为实用型的与应用型。

3.信息是通过数据形式来表示的，是加载在数据之上的。

答案:对4.GIS是在计算机软硬件支持下，以采集、存贮、管理、检索、分析和描述空间物体的地理分布数据及与之相关的属性，并回答用户问题等为主要任务的技术系统。

答案:对5.GIS与CAD系统两者都有空间坐标，都能把目标和参考系统联系起来，都能描述图形拓扑关系，也能处理属性数据，因而无本质差别。

答案:错6.GIS技术起源于计算机地图制图技术，因此，地理信息系统与计算机地图制图系统在本质上是同一种系统。

答案:错7.常用的GIS软件有MapGIS、CAD、MapInfo、ArcGIS等。

答案:错8.在GIS数据中，把非空间数据称为统计数据。

答案:错9.GIS与机助制图的差异在于具有强大的空间分析能力。

答案:对10.UNIX属于GIS专业软件。

答案:错第二章1.在GIS中，明确定义空间结构关系的数学方法称为：（）。

答案:拓扑关系2.现需要得到一张地图的栅格数据，最捷径的输入方法是：（）。

答案:扫描数字化输入3.下面不属于GIS数据来源的是：（）。

答案:4D产品4.描述地理实体本身位置、形状和大小等的数据为（）。

答案:几何数据5.地理数据一般具有的三个基本特征是（）。

答案:空间特征、属性特征和时间特征6.矢量结构的特点是（）。

答案:定位明显、属性隐含7.存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系是（）。

答案:拓扑邻接8.对一幅地图而言，要保持同样的精度，栅格数据量要比矢量数据量（）。

答案:大9.在栅格数据获取过程中，为减少信息损失提高精度可采取的方法是（）。

答案:缩小栅格单元面积10.栅格数据表示地物的精度取决于（）。

答案:栅格尺寸的大小11.对同一幅地图而言，矢量结构与栅格结构相比（）。