gis复习纲要

第一章地理数据是与地理环境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。

地理数据分为空间特征数据和属性特征数据。

地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理含义特点空间特征属性特征时序特征地理信息系统定义是由计算机硬件、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。

地理信息系统的类型①根据研究范围全球系统区域系统国家系统②根据研究内容专题系统综合系统③根据其使用的数据模型矢量系统栅格系统矢栅混合系统GIS与其它系统的区别GIS有别于DBMS（数据库管理系统），GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS 是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。

GIS有别于地图数据库，地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来，不注重分析和查询，不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息，它只是GIS的一个数据源。

GIS有别于MIS（管理信息系统），GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备要复杂、系统功能要强；MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。

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。

GIS有别于CAD系统，二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只处理规则的几何图形，属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。

GIS的基本构成系统硬件系统软件空间数据应用人员应用模型GIS基本功能数据采集与编辑* 数据存储与管理数据处理和变换空间分析和统计产品制作与显示二次开发和编程空间分析是地理信息系统的核心功能，也是地理信息系统与其它计算机系统的根本区别。

地理信息系统的空间分析可分为三个不同的层次。

空间查询检索：空间位置→属性；属性→空间位置；通过图形手段查询指定范围的空间位置和属性。

定式化的空间分析：叠合分析，网络分析，缓冲区分析……空间模型分析：是在地理信息系统支持下，分析和解决现实世界中与空间相关的问题，它是地理信息系统应用深化的重要标志*国际GIS的发展状况开拓发展阶段（60年代）1963年，加拿大测量学家R.T.Tomlinson首先提出GIS 这一术语，建立加拿大地理信息系统（CGIS）；1966年美国成立城市和区域信息系统协会(URISA)。

1969年，ESRI（环境系统研究所）建立；1969年，Integraph公司建立。

1969年又建立州信息系统全国协会(NASIS)，国际地理联合会(IGU)于1968年设立了地理数据收集和处理委员会(CGDSP)。

巩固发展阶段（70年代 1978年，ERDAS成立GIS技术大发展阶段（80年代 1981年，ESRI ARC/INFO GIS发布；1986年，MapInfo建立；1987年，地理信息系统的国际杂志出版；1989年，Intergraph 发布MGE……GIS应用普及阶段（90年代——）地理信息系统已发展成世界范围公认的包括基础理论研究体系和技术应用体系在内的完整学科——地理信息科学或地球信息科学。

我国GIS的发展状况起步发展阶段（70年代）1980年中科院遥感所成立全国第一个地理信息系统研究室为标志，我国开始了地理信息系统研究和应用。

试验阶段（80年代）1985年中科院成立了“资源与环境信息系统国家重点实验室”。

1988年武测建立了“信息工程专业”和“测绘遥感信息工程国家重点实验室”。

全面发展阶段（80年代末到90年代以来这期间北大、地大、武测、中科院地理所等单位开发了具有自主知识产权的地理信息系统基础软件，CityStar、MapGIS、GeoStar、SuperMap…第二章地理空间的概念地理空间一般指上至大气电离层，下至地壳与地幔交界的莫霍面之间的空间区域。

其间是自然地理过程和生命及人类活动最活跃的场所。

在地图学上，地理空间实体分为点、线、面三种要素，分别用点状、线状、面状符号来表示。

地理信息数字化的必然性存在问题：①地图的生产周期太长②遥感影像因为存在着变形，且成像方式的不同③计算机软硬件技术的发展在计算机内描述空间实体有两种形式：显式描述和隐式描述。

计算机对地理实体的显式描述也称栅格数据结构，计算机对地理实体的隐式描述也称矢量数据结构。

栅格和矢量结构是计算机描述空间实体的两种最基本的方式地理空间数据的基本特征要完整地描述空间实体或现象的状态，一般需要同时有空间数据和属性数据。

如果要描述空间实体或现象的变化，则还需记录空间实体或现象在某一个时间的状态。

所以，一般认为空间数据具有三个基本特征：空间特征属性(专题)特征时间特征地理(空间)数据的类型一、根据数据来源划分地图是地理信息的主要载体，同时也是地理信息系统最重要的信息源；电子地图与纸质地图；普通地图、专题地图。

2. 影像数据各种遥感数据（多平台、多时相、多光谱）及其制成的图像资料。

3．文本数据来源于各类调查报告、实测数据、文献资料、解译信息等，如地名、河流名和区域名称二、根据数据结构划分1. 矢量数据用欧氏空间的点、线、面等几何元素来表达空间实体的几何特征的数据2. 栅格数据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空间实体的一种数据组织形式三、根据数据特征划分1. 空间定位数据是表达空间实体在地球上位置的坐标数据2. 非空间属性数据是有关空间实体自身的名称、种类、质量、数量等特征的数据四、根据几何特征划分1.点：是对0维的空间实体的抽象数据，如测量用的三角点、电视塔等。

2.线：是对1维线性的空间实体的抽象数据，如河流、道路等。

3.面：是对2维平面的空间实体的抽象数据，如湖泊、行政区等。

4.曲面：是对在面上连续分布的空间实体的抽象数据，常被称为2.5维数据，如地形、气温等。

5.体：是对3维的空间实体的抽象数据，如地质构造、矿产等五、根据数据发布形式1.数字线划图(DLG)数据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。

2.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。

每一幅地形图在扫描数字化后，经几何纠正，并进行内容更新和数据压缩处理，即可以得到数字栅格图。

3.数字高程模型(DEM)数据是以数字形式表达的地形起伏数据。

4.数字正射影像(DOM)数据是对遥感数字影像，经逐像元进行投影差改正、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空间关系是指地理空间实体对象之间空间相互作用关系。

包括度量空间关系；方向空间关系；拓扑空间关系等拓扑空间关系描述地理空间实体之间的一种关系，这种关系不会因为地理空间实体的空间变换而变化，仍然保持原有的性质。

拓扑关系包括邻接关系、关联关系和包含关系。

地图、遥感影像上的空间关系是通过图形识别和解释的；在GIS中的空间关系则必须显式的进行定义和表达。

拓扑关系的意义1．根据拓扑关系可以确定地理实体间的相对空间位置，而无需利用坐标和距离。

拓扑数据已经很清楚地反映出地理实体之间的逻辑结构关系；拓扑数据较之几何数据有更大的稳定性，即它不随地图变换而变化。

2．利用拓扑关系有利于空间要素的查询。

例如某条铁路通过哪些地区；某县与哪些县邻接；某条河流能为哪些政区的居民提供水源；与某一湖泊邻接的土地利用类型有哪些；确定一块与湖泊相邻的土地覆盖区；3．可以利用拓扑数据重建地理实体。

如建立封闭多边形；实现道路的选取；进行最佳路径的计算；空间数据的拓扑关系1．邻接关系邻接关系是指空间图形中同类元素之间的拓扑关系。

2．关联关系关联关系是指空间图形中不同元素之间的拓扑关系。

3．包含关系包含关系是指空间图形中同类但不同级元素之间的拓扑关系。

栅格和矢量数据结构数据结构即指数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。

空间数据结构是指适合于计算机存储、管理和处理的地理空间数据逻辑结构。

是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述在地理信息系统中，常用的空间数据结构有两种，即栅格数据结构和矢量数据结构。

栅格数据结构概念基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构，又称网格结构或像元结构，是指将空间分割成有规则的网格，称为栅格单元，在各个栅格单元上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织方式栅格数据结构特点用离散化的格网值来表示和描述空间目标的属性信息；描述的空间对象属性明显，位置隐含；数据结构简单，易于与遥感结合，但数据量大。

栅格数据的获取扫描获取栅格数据；遥感获取栅格数据；矢量数据转换成栅格数据栅格数据的组织目的：占用最少的存储空间，最优的数据存取速度及最短的处理时间。

a.直接栅格数据编码基本思想：将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行(或逐列)记录代码数据。

1）每行都从左到右记录；栅格数据可存储记录为:(AAABABBBAABBAABB)2）奇数行从左到右，偶数行从右到左；特点：最直观、最基本的网格存贮结构。

b.游程长度编码基本思想：按行扫描，将相邻等值的像元合并，并记录代码的重复个数。

属性码，长度：连续相同码值的栅格个数。

编码为(A3 B1 A1 B3 A2 B2 A2 B2)特点：对于游程长度编码，区域越大，数据的相关性越强，则压缩越大，适用于类型区域面积较大的专题图。

这种编码在栅格加密时，数据量不会明显增加，压缩效率较高，叠加、合并等运算简单，编码和解码运算快，这种编码应用广泛。

c.四叉树编码基本思想：将2n×2n像元组成的图像按四个象限进行递归分割，并判断属性是否单一，单一：不分。

不单一：递归分割。

最后得到一棵四分叉的倒向树。

四叉树的树形表示：用一倒立树表示这种分割和分割结果。

根：整个区域高：深度、分几级，几次分割叶：不能再分割的块树叉：还需分割的块每个树叉均有4个分叉，叫四叉树。

特点：具有区域性质，又具有可变的分辨率，有较高的压缩效率，可以直接进行大量图形图象运算，效率较高，是很有前途的编码方法。

矢量数据结构概念基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据结构，矢量结构是通过记录坐标的形式来表示点、线、面(多边形)等地理实体。

矢量数据结构能很好地表达地理实体的空间分布特征，数据精度高，数据存储的冗余度低，但对多层空间数据的叠合分析比较困难。

矢量数据结构特点用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示空间实体，用标识符与属性数据进行连接；矢量数据之间的关系表示了空间属性的拓扑关系；描述的空间对象位置明确，属性隐含矢量数据的获取数字化仪获取；扫描数据矢量化；数字摄影测量获取数据；全球定位仪(GPS)获取数据；其他栅格数据转换成矢量数据。