《地理信息系统概论》笔记
黄杏元自己看吧
第一章导论
第一节地理信息系统基本概念
1 学科特点
GIS是一门典型的交叉性学科
因此，学生要学好GIS，首先必须要做好“GIS” Gentlemanlike, Intelligence, Smile。
GIS是一门实践性很强的学科
因此，要重视技能训练，重点掌握ArcInfo等基础GIS软件的操作和使用。
GIS是一门迅速发展中的学科
因此，要经常阅读有关的文献资料，掌握GIS学科的发展趋势，努力更新自己的知识，不断提高自己的能力。
2 数据是客观事物的属性、数量、位置及其相互关系等的抽象表示，随载荷它的物理设备的形式而改变。信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据、消息中所包含的意义。它不随载体的物理形式的改变而改变。数据是客观对象的表示，只有当数据对实体行为产生影响时才成为信息；数据是信息的表达，信息则是数据的内容。
3 地理信息是指表示地理环境诸要素的数量、质量、分布特征及其相互联系和变化规律的数字、文字、图象和图形等的总称。地理信息属于空间信息，它具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。
4 地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说，地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。
第二节GIS的基本构成及功能
1系统硬件由主机、外设和网络组成，用于存储、处理、传输和显示空间数据。
2系统软件由系统管理软件、数据库软件和基础GIS软件组成，用于执行GIS功能的数据采集、存储、管理、处理、分析、建模和输出等操作。
3空间数据库由数据库实体和数据库管理系统组成，用于空间数据的存储、管理、查询、检索和更新等。
4应用模型由数学模型、经验模型和混合模型组成，用于解决某项实际应用问题，获取经济效益和社会效益。
基本功能：
ω数据采集与编辑；
数据存储与管理；ω
数据处理和变换；ω
空间分析和统计；ω
产品制作与显示；ω
ω二次开发和编程。
第三节GIS的发展透视
发展趋势：
GIS已成为一门综合性技术；
GIS产业化的发展势头强劲；
GIS网络化已构成当今社会的热点；
第二章地理信息系统的数据结构
第一节地理空间的表达
地理空间的概念
? GIS中的概念常用“地理空间”(geo-spatial)来表述，一般包括地理空间定位框架及其所连接的空间对象；
?地理空间定位框架即大地测量控制，由平面控制网和高程控制网组成；
? GIS的任何空间数据都必须纳入一个统一的空间参照系中，以实现不同来源数据的融合、连接与统一；
?目前，我国采用的大地坐标系为1980年中国国家大地坐标系，现在规定的高程起算基准面为1985国家高程基准。
空间实体的表达
在计算机中，现实世界是以各种数字和字符形式来表达和记录的；
?
?对现实世界的各类空间对象的表达有两种方法，分别称为矢量表示法（矢量数据模型）和栅格表示法（栅格数据模型）,如下图。
第二节空间数据
GIS的空间数据特征
?空间特征是指空间对象的位置及与相邻对象的空间关系或拓扑关系；
属性特征是指空间对象的专题属性；?
时间特征是指空间对象随着时间演变而引起的空间和属性特征的变化。?
地理空间数据的来源
?地图数据
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得信息源
遥感数据?
各种遥感数据及其制成的图像资料（航片、卫片）包含着及其丰富的地理内容，尤其是先进的卫星遥感技术的广泛应用，能为地理信息系统提供源源不断的、现势性很强的数据
统计数据、实测数据及各种文字报告?
各种地理要素的统计数据、实验和各种观测数据、研究报告等
地理空间数据的类型:
1. 类型数据：居民点、交通线、土地类型分布等。
2. 面域数据：多边形中心点、行政区域界限和行政单元
3. 网络数据：道路交叉点、街道和街区等。
4. 样本数据：气象站、航线和野外样方的分布区等。
5. 曲面数据：高程点、等高线和等值区域。
6. 文本数据：如地名、河流名和区域名称。
7. 符号数据：点状符号、线状符号和面状符号等。
地理空间数据的拓扑关系:
拓扑邻接：同类元素之间的拓扑关系。
拓扑关联：不同类元素之间的拓扑关系。
拓扑包含：同类不同级元素之间的拓扑关系。
图：拓扑邻接：N1/N2 ,N1/N3 ,N1/N4 ;P1/P3 ;P2/P3
拓扑关联：N1/е1、е3 、е6 ；P1/е1、е5 、е6
拓扑包含：P3与P4
地理空间数据的拓扑关系的表示:
弧段号起结点终结点左多边形右多边形
C1 N1 N2 P2 P1
C2 N3 N2 P1 P4
C3 N1 N3 P1 ?
C4 N1 N4 ? P2
C5 N2 N5 P2 P4
C6 N4 N5 P3 P2
C7 N5 N6 P3 P4
C8 N4 N6 ? P3
C9 N7 N7 P4 P5
C10 N3 N6 P4 ?
地理空间数据的拓扑关系的表示:
（1）确定地理实体间的相对空间位置，无需坐标和距离
（2）利于空间要素查询
（3）重建地理实体
第三节空间数据结构
1矢量数据结构
矢量结构是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体。
特点：定位明显，属性隐含。
矢量数据的输入，是指将分类和编码的空间对象图形转换为一系列x、y坐标，然后按照确定的数据结构加入到线段或标示点的计算机数据文件中去；
(1) 手工数字化法；
(2) 数据结构转换法。
2栅格数据结构
栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地理要素的非几何属性特征。
特点：属性明显，定位隐含。
栅格数据的输入方法包括透明格网采集输入、扫描数字化输入及其它数据传输或转换输入等；
栅格结构编码
直接栅格编码是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码，可以每行从左到右逐像元记录，也可奇数行从左到右而偶数行由右向左记录，为了特定的目的还可采用其他特殊的顺序。
1 1 1 0
1 1 0 0
0 0 1 1
1 0 0 1
游程长度编码只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数。
（1，3），（0，1），（1，2），（0，4），（1，3），（0，2），（1，1）
四叉树编码是根据栅格数据二维空间分布的特点，将空间区域按照4个象限进行递归分割（2n×2 n，且n>1），直到子象限的数值单调为止。
1
2 3
4 5
6 7 10 11
8 9 12 13
3矢量与栅格数据结构的比较
优点缺点
矢量数据结构 1.便于面向现象(土壤类、土地利用单元等)；2.数据结构紧凑、冗余度低；3.有利于网络分析；4.图形显示质量好、精度高。 1.数据结构复杂；2.软件与硬件的技术要求比较高；3.多边形叠合等分析比较困难；4.显示与绘图成本比较高。
栅格数据结构 1.数据结构简单；2.空间分析和地理现象的模拟均比较容易；
3.有利于与遥感数据的匹配应用和分析；
4.输出方法快速，成本比较低廉。 1.图形数据量大；2.投影转换比较困难；3.栅格地图的图形质量相对较低；4.现象识别的效果不如矢量方法。
第四节空间数据结构的建立
需求分析
图层叠加
空间数据的编码：是指将数据分类的结果，用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程，编码的结果是形成代码。代码由数字或字符组成。例如，我国基础地理信息数据的分类代码由六位数字组成，其代码结构如下所示：
大类码小类码一级代码二级代码识别位
大类码、小类码、一级代码和二级代码分别用数字顺序排列。识别位由用户自行定义，以便于扩充。
矢量化
错误检验
拓扑生成
第三章空间数据的处理
第一节空间数据的坐标变换
几何纠正:
几何纠正是指对数字化原图数据进行的坐标系转换和图纸变形误差的改正，以实现与理论值的一一对应关系；
投影转换:
投影转换是指当系统使用来自不同地图投影的图形数据时，需要将该投影的数据转换为所需要投影的坐标数据；
第二节空间数据结构的转换★
1. 由矢量向栅格的转换
2. 由栅格向矢量的转换
第三节多源空间数据的融合★
1. 遥感与GIS数据的融合
遥感图像与数字地图数据的融合；
遥感图像与DEM数据的融合；
遥感图像与地图扫描数据的融合。
2. 不同格式数据的融合
基于转换器的数据融合；
基于数据标准的数据融合；
基于公共接口的数据融合；
基于直接访问的数据融合。
第四节空间数据的压缩与综合★
1 空间数据的压缩，即从所取得的数据集合S中抽出一个子集A，这个子集作为一个新的信息源，在规定的程度范围内最好地逼近原集合。
数据压缩的目的:节省存贮空间,节省处理时间
2 常见空间数据的压缩方法
曲线数据的压缩
特征点筛选法：筛选抽取曲线特征点，并删除全部多余点以达到节省存贮空间的目的。
面域栅格数据的压缩
通过压缩编码技术来消除冗余数据：链码、游程长度编码、块码、四叉树编码
面域邻接线段的删除
数据属性的重新分类和空间图形的化简需要对数据进行压缩，如相邻界线的删除、共同属性的合并。
第五节空间数据的内插方法★
点的内插
点的内插是研究具有连续变化特征现象（如地形、气温、气压等）的数值内插方法；
点的内插方法可以采用：
移动拟合法；
局部函数法；
克里格（Kriging）内插法。
区域的内插
区域的内插是研究根据一组分区的已知数据来推求同一地区另一组分区未知数据的内插方法；
区域的内插方法可以采用：
叠置法；
比重法。
第六节图幅数据边沿匹配处理
图幅数据边沿匹配的概念
图幅数据边沿匹配的任务★
识别和检索相邻图幅的数据；
相邻图幅边界点坐标数据的匹配；
相同属性多边形公共界线的删除；
连续图幅数据文件的建立。
第四章地理信息系统空间数据库
第一节空间数据库概述★★
空间数据库的概念
GIS存储空间和属性数据的数据库。
空间数据库的设计
设计过程；
数据模型设计；
原则、步骤和技术方法。
空间数据库的实现和维护
第二节空间数据库概念模型设计
1 关系模型
将数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表。实体本身的信息以及实体之间的联系均表现为二维表，在数学上把这种二维表叫做“关系”。这些关系表的集合就构成了关系模型。
关系模型主要优点是：数据结构灵活、清晰，可以通过数学运算进行各种查询、计算和修改；数据描述具有较强的一致性和独立性。缺点时当关系很复杂时，计算机需要执行一系列的数据操作，比较费时。
2 层次模型
层次层次模型所表达的基本联系是一对关系，它把数据按其自然的层次关系组织起来，以反应数据之间的隶属关系。
层次模型的优点是模型层次分明、结构清晰，较容易实现。尽管每个记录只有一个双亲，当从子女查找双亲，只有唯一的结果，但查找比较麻烦，需要大量的索引文件，而且某种属性值可能要重复多次，导致数据冗余度增加，当对层次模型进行修改时，只有当新记录有上属记录时才能插入。删除一个记录其所有下属记录也同时被删除。
3 网状模型
基本特征是在记录之间没有明确的主从关系，任何一个记录可与任意其他多个记录建立联系，与层次模型相比较，大大压缩了数据的存贮量。可以表示实体的多种，关系更为灵活，对确定的数据表示效率高，冗余小，表示关系复杂的地理数据和具有网络特征的地理实体效果较好。但网状结构数据指针比较复杂，数据更新较为繁琐。
第三节空间数据库概念模型设计:语义模型与对象模型
语义数据模型
E-R模型。
面向对象的数据模型
面向对象的基本概念：
对象、类；
继承；
重载；
概括与聚集。
第四节空间数据库逻辑模型设计和物理设计
逻辑设计
步骤和内容；
E-R模型向关系数据模型转换。
物理设计
第五节 GIS空间时态数据库
空间时态数据库概述
空间时态数据的表达；
空间时态数据的更新；
空间时态数据的查询；
时空一体化数据模型
时间片快照模型；
底图叠加模型；
时空合成模型；
全信息对象模型。
第五章空间分析的原理和方法
空间分析是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成和空间演变等信息。
第一节数字地面模型分析
DTM（Digital Terrain Model）是通过地表点集的空间直角坐标（x，y，z）并使需要进一步伴随若干专题特征来表示地形表面的,它是构成地形、地理分析的基础。
DEM（ Digital Elevation Model）是地表单元上高程的集合，是地貌形态的离散表示。DEM是构成DTM的基础，DTM的其他元素均有DEM导出，显然，DEM的质量好坏直接决定着DTM的精确性。
1. 地形因子的自动提取
坡度计算；
坡向分析；
曲面面积计算；
地表粗糙度计算；
高程及变异分析；
谷脊特征分析；
日照强度的分析；
淹没边界的计算。
2. 地表形态的自动分类
拟定地形分类决策表；
建立地形类型分类系统；
输出地形类型图。
3. 地学剖面的绘制和分析
建立数字高程模型；
确定地形剖面线的位置；
剖面线交点的内插计算；
地形剖面线及相关地理信息（地质、土壤、土地利用等）的叠加表示和输出。
第二节空间叠合分析★★★
1. 空间叠合分析的概念
空间叠合分析是指在统一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠合，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系；
空间叠合分析根据叠合对象图形特征的不同，分为点与多边形的叠合、线与多边形的叠合和多边形与多边形的叠合三种类型。
2. 基于矢量数据的叠合分析
3. 基于栅格数据的叠合分析
第三节空间缓冲区分析
缓冲区是根据点、线、面地理实体，建立起周围一定宽度范围内的扩展距离图，缓冲区的作用是用来限定所需处理的专题数据的空间范围，一般认为缓冲区以内的信息均是与构成缓冲区的核心实体相关的，及邻接或关联关系，而缓冲区以外的数据与分析无关。
空间缓冲区分析的模型
线性模型；
二次模型；
指数模型。
空间缓冲区分析的方法★★
第四节空间网络分析
网络图论的基本概念
图及其构成元素；
有向图和无向图；
邻接矩阵和关联矩阵。
空间网络的类型和构成
空间网络的拓扑分类；
空间网络的构成元素。
空间网络分析方法
路径分析；
定位-配置分析。
第五节空间统计分析
变量筛选分析
变量筛选分析的概念；
变量筛选分析的方法。
变量聚类分析
变量聚类分析的概念；
变量聚类分析的方法。
第六节空间数据的集合分析和查询
空间数据的集合分析
空间集合分析的概念；
空间集合分析的方法。
空间数据的查询
基于关系查询语言扩充的空间查询方法；可视化空间查询方法；
基于自然语言的查询方法；
超文本查询方法。
（6、7章为选学内容）
第六章地理信息系统的应用模型
第一节 GIS应用模型概述
1. GIS应用模型的分类
理论模型；
经验模型；
混合模型。
2. GIS应用模型的构建
GIS环境内的模型构建；
GIS外部的模型构建；
混合型的模型构建。
第二节适宜性分析模型
1. 一般形式
2. 应用实例
选择评价对象；
确定评价方法；
评价过程和操作；
输出评价结果。
第三节发展预测模型
1. 一般介绍
2. 应用实例
第四节位址选择模型
1. 数据准备阶段
2. 综合影响评价阶段
3. 位址选择分析阶段
第五节交通规划模型
1. 交通发生量预测模型
2. 出行分布预测模型
3. 交通量最优分配规划
第六节地学模拟模型
1. 确定土壤侵蚀的数值分析模型
2. 设计土壤侵蚀数据处理流程
第七章地理信息系统的设计与评价
第一节 GIS设计概述
系统设计的目的
这里的系统设计是指应用型或业务型地理信息系统的设计；
应用型地理信息系统设计的目的是为了建立业务化的运行系统，以实现业务操作的手工模式向信息化模式的根本转变，实现管理和决策的高效率和科学化。
系统设计的模式
结构化的系统设计模式；
软件工程理论的应用。
系统设计的流程
系统分析；
系统设计；
系统实施；
系统运行与维护。
第二节地理信息系统的设计
系统分析
系统分析的任务是对系统用户进行需求调查和可行性分析，最后提出新系统的目标和结构方案；
系统分析的内容包括：
who——谁使用该系统；
what——新系统需要具有哪些功能和条件；
why——为什么需要这些功能和条件；
where——新系统需要的资源和条件从哪里获得；
quality——系统需要具有的技术指标、性能和可靠性要求等。
最后将系统分析的结果写成可行性分析报告，为系统立项提供依据。
系统设计
总体设计：系统立项后便转入总体设计；总体设计完成后，撰写系统总体设计方案，提供专家论证和评审。
详细设计：专家论证通过后，才能转入详细设计。详细设计的任务是根据总体设计的方案确定的目标和阶段开发计划，紧密结合特定的硬件、基础软件和规范标准，进行子系统和数据库等的详细设计，用于指导系统的开发。
系统实施
系统实施是按照详细设计方案确定的目标、内容和方法，分阶段完成系统开发的过程；系统实施的内容包括：
系统硬件和软件的引进和调试；
系统数据库的建立和数据质量控制；
应用模块开发和建立用户应用界面；
应用系统联调、测试和编写系统测试报告；
按照计划任务书进行系统的验收及技术鉴定。
系统运行和维护
系统运行；
系统维护。
第三节地理信息的标准化
地理信息标准化的内容
统一的名词术语内涵；
统一的数据采集原则；
统一的空间定位框架；
统一的数据分类标准；
统一的数据编码系统；
统一的数据组织结构；
统一的数据记录格式；
统一的数据质量含义。
地理信息标准化的制定
国际标准化组织的任务；
中国标准化组织的任务。
第四节地理信息系统的评价
系统评价:
就是指从技术和经济两个大的方面,对所设计的地理信息系统进行评定。基本做法是将运行着的系统与预测目标进行比较,考察是否达到了系统设计时所预定的效果。
第八章地理信息系统产品的输出设计
地理信息系统产品的输出形式
常规地图
全要素地形图；
各类专题地图；
遥感影像地图；
统计图表与数据报表。
数字地图
屏幕地图；
电子地图；
动态地图。
地理信息系统图形输出系统设计
基本理论
图形坐标系统；★★
颜色模型与颜色空间；★★
地理信息系统图形数据结构与数据库。
输出的几何变换
二维图形变换；
三维图形变换；
地图投影变换。
地形图与专题图的输出组织形式
透明图层与影像图层；
专题图的符号系统。
地理信息系统的可视化与虚拟现实
三维空间图形模型
线框模型与面模型；
实体模型。
数字地面模型的构造
网格表面构造；
隐藏线与隐藏面的消除。
虚拟现实的设计与实现
真实感图形与纹理贴图；
光照模型和光线跟踪；
视差原理与体视图的生成；
VRML结构与虚拟现实的实现方法。
主要参考书：
1 陈述彭，鲁学军，周成虎，地理信息系统导论，科学出版社，1999
2 黄杏元，汤勤，地理信息系统概论，高等教育出版社，1989
3 边馥苓，地理信息系统原理和方法，测绘出版社，1996
4 陈俊，宫鹏，实用地理信息系统，科学出版社，1998
5 龚建雅，当代GIS的若干理论与技术，武汉测绘科技大学出版社，1999
6 严蔚敏，吴伟民，数据结构，清化大学出版社
7 张超，杨秉庚，计量地理学，高等教育出版社
8 黄杏元等，地理信息系统导论，高等教育出版社，2001
9 张超等，地理信息系统实验教程，高等教育出版社，2000
附：武测2001年考研考题
一名词解释1.拓扑关系2.缓冲区分析3.不规则三角网模型4.空间内插5.数据压缩二简答
1 点、线、面三者空间关系表现形式主要有哪些？
2 地图投影与地理信息系统的关系
3 数据处理在地理信息系统中的作用及数据处理的主要内容
4 DEM的优、缺点及主要用途
5 地理信息系统的组成部分及各部分的主要作用
6 判断点在多边形内的基本方法
三简述
1 地理信息系统中图形数据结构的主要类型及他们的各自特点
2 地理信息系统工程的三维体系结构
3 叙述四种栅格数据存储的压缩编码方法
4 空间实体可抽象为哪几种基本类型？它们在矢量数据结构和栅格结构中分别是如何表示的？
5举例说明拓扑数据结构
四综合
地理信息系统数据源的类型有哪些？在地理信息系统中有哪些主要的数据输入方法？数据输入过程中可能产生的误差有哪些形式？引起这些误差的主要因素有哪些？
一、信息与数据 1、数据 指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、符号、声音、图象等符号。数据是对客观现象的表示，数据本身并没有意义。数据的格式往往和具体的计算机系统有关，随载荷它的物理设备的形式而改变。 2、信息 1）定义： 信息是现实世界在人们头脑中的反映。它以文字、数据、符号、声音、图象等形式记录下来，进行传递和处理,为人们的生产，建设，管理等提供依据。 2）信息的特性： A、客观性：任何信息都是与客观事实相联系的，这是信息的正确性和精确度的保证。 B、适用性： 如股市信息，对于不会炒股的人来说，毫无用处，而股民们会根据它进行股票的购进或抛出，以达到股票增值的目的。 C、传输性：信息可在信息发送者和接受者之间进行传输信息的传输网络，被形象地称为“信息高速公路” D、共享性：信息与实物不同，信息可传输给多个用户，为用户共享，而其本身并无损失。 3、数据和信息的关系 （有人认为，输入的都叫数据，输出的都叫信息，其实不然）。 数据是信息的表达、载体； 信息是数据的内涵，是形与质的关系。 二、地理信息与地学信息 1、地理信息 地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，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。 或者定义为：表征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数字、文字、图像和图形等的总称。 2、地学信息 与人类居住的地球有关的信息都是地学信息。 、地理信息与地学信息区别（两者信息源不同） 地理信息的信息源是地球表面的岩石圈、水圈、大气圈和人类活动等； 地学信息所表示的信息范围更广泛，不仅来自地表，还包括地下、大气层甚至宇宙空间。它是人们深入认识地球系统、适度开发资源、保护环境的前提和保证。 三、GIS的定义 是在计算机软硬件支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题为主要任务的计算机系统。 四、GIS 应用功能 1 资源管理 2 区域和城乡规划 3 灾害监测 4 环境评估 5 作战指挥 6 交通运输 7 宏观决策 五、数字城市 数字城市是指城市规划建设与运营管理以及城市生产与生活活动中，利用数字化信息处理技术和网络通信技术，将城市的各种数字信息及各种信息资源加以整合并充分利用 六、地图投影：我国常用地图投影 1：100万：兰勃投影（正轴等积割圆锥投影）
第一章：导论 1、地理信息系统 地理信息系统的定义 在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、计算、分析、显示和描述的技术系统。其目的是为土地利用、自然资源管理、环境、交通、城市市政设施以及其它管理内容的规划和管理等领域提供决策支持。 地理信息系统（Geographic Information System GIS）的定义 （1）工具角度(Tools)：GIS是在计算机硬件、软件及网络技术支持下，对有关空间数据进行输入、处理、存贮、查询、检索、分析、显示、更新和提供应用的技术系统。 （2）学科角度(Science) ： GIS是集计算机科学、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。 （3）服务角度 (Service ) ： GIS是服务于GIS可用于土地管理、房地产经营、污染治理、环境保护、交通规划、上下管线管理、市政工程服务和城市规划、自然资源调查、环境研究、土地详查与利用、森林管理、农作物估产、各种灾害预测与防治、国民经济．调查和宏观决策分析等。 地理信息系统具有以下4个的特征： 1、地理信息系统的外壳是计算机化的技术系统，它又有若干相互关联的子系统构成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图象处理子系统、数据产品输出子系统等。这些子系统功能的强弱，直接影响在实际应用中对地理信息系统软件和开发方法的选型。 2、地理信息系统操作的对象是地理空间数据，即由点、线、面这三类基本要素组成的地理实体。地理空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码（地理编码），实现对其定位、定性和定量描述。只有在地理信息系统中，才实现了空间数据的空间位置、空间属性和时态三种基本要素的统一。 3、地理信息系统的技术优势在于它的数据综合、模拟和空间分析评价能力，可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息，实现地理空间过程的演化和预测。 4、地理信息系统的成功应用更强调组织体系和人的因素的作用。这是由地理信息系统的复杂性和多学科交叉性所要求的。 分类 1、地理信息系统按照范围大小可分为全球的、区域的和局部的三种，分别适用于所研究对象的特征、内容以及所要解决的问题的性质。 2、按照表达空间数据维数，可分为2维、2.5维和布满整个三维空间的真三维地理信息系统，以及考虑时间维的时态地理信息系统，或4维地理信息系统。 3、按照地理空间数据模型或数据结构，可分为地理相关模型、地理关系模型、面向对象的模型的地理信息系统。 4、按照内容来分，可以分为专题地理信息系统、综合地理信息系统和地理信息系统工具。 1.1信息和数据 信息（Information）是用文字、数字、符号、语言、图形、图象等介质或载体，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。 信息的特点：客观性适用性可传输性共享性 数据（Data）是指对某一事件、事务、现象进行定性、定量描述的原始资料，包括文字、数字、符号、语言、图形、图象以及它们能转换成的形式。 1.2地理信息和地理数据 1.地理信息
绪论 简述GIS的理解（需具体说明） 地理信息系统、地理信息科学、地理信息服务、地理信息解决方案 GIS的概念 GIS是由计算机硬件、软件、用户、空间数据和不同方法组成的系统，该系统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。 GIS是以一种全新的思想和手段来解决复杂的规划、管理和地理相关问题，例如城市规划、商业选址、环境评估、资源管理、灾害监测、全球变化。 地理信息的定义 理解1：地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识； 理解2：表征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数字、文字、图像和图形等的总称； 理解3：一切与空间位置有关的信息都叫做地理信息。它起源于地图，地图是地理信息的载体，具有存储、分析与显示地理信息的功能。 地理信息的特点 空间分布性：地理信息的定位特征多维性：单点多重属性信息动态性（时间性）：随时间动态变化数据量大：具有空间特征、属性特征、时间特征 地理信息含义 “有地理参照的信息”(Geographically Referenced Information)或者，“与地理位置有关的信息”GIS的定义、特点 地理信息系统就是具有采集、存储、查询、分析、显示和输出地理数据功能的计算机软硬件系统。地理信息系统是一种以地理坐标为骨干的信息系统。 GIS的组成 ①系统硬件 GIS主机：大型、中型、小型机，工作站/服务器、微型计算机 GIS外部设备：输入设备：数字化仪、扫描仪、解析和数字摄影测量设备、全站仪等；输出设备：绘图仪、打印机、图形显示终端等；数据存贮与传送设备：磁带机、光盘机、活动硬盘、U盘、MP3等 GIS网络设备：布线系统、网桥、路由器、交换机等 硬件的三种应用模式 单机模式： 由基本外设、处理设备和输出设备构成 适用于小型GIS建设 数据传输与资源共享不方便 局域网模式： 部门或单位内部GIS建设 专线连接 资源共享较方便 广域网模式： 用户分布地域广泛，不适合专线连接 公共通讯连接 资源共享方便 局部范围为局域网，通过若干通道与广域网连接 ②系统软件 系统软件主要是计算机的操作系统以及各种标准外设的驱动软件，目前流行的有DOS、Windows98/Nnt/2000/XP、UNIX 等。系统软件关系到GIS软件和开发语言使用的有效性，是GIS软硬件环境的重要组成部分。 基础软件 数据库软件 流行数据库软件主要有Oracle、Sybase、Informix、DB2、SQL Server、Ingress等。 Oracle、Informix、Ingress等关系数据库管理软件都相继增加了空间数据类型。而ESRI公司的SDE（Spatial Database Engine）也是基于关系数据库的空间数据管理平台。 图形平台 某些GIS软件中图形处理平台。如AutoDesk公司开发的基于AutoCAD的AutoMap GIS软件、Intergraph公司的基于MicroStation的MGE GIS软件 ③空间数据是GIS的血液 GIS的操作对象为空间数据 空间数据特征：空间参考、属性、时间数据； 空间数据组织：矢量结构、栅格结构。 ④管理人员 GIS的开发是以人为本的系统工程。 业务素质与专业知识是GIS工程及应用成功的关键。 不但对GIS的技术和功能有足够的了解，而且要具备组织管理管理的能力。 技术培训、硬件维护与更新、系统升级、数据更新、文档管理、数据共享建设等。 GIS 功能：采集、处理、分析、查询、管理、显示、输出空间查询：位置查询、属性查询、拓扑查询 空间查询是最基本的分析功能，包括从空间位置检索空间物体和从属性条件检索空间物体 空间分析：地形分析、网络分析、缓冲区分析、几何量测、地图分析、叠置分析、统计分析、决策分析 缓冲区分析：解决近邻度问题 缓冲区分析就是对一组或一类地物按缓冲的距离条件，建立缓冲区多边形图，然后将这个图层与需要进行缓冲区分析的图层进行叠加分析，得到所需要的结果。 网络分析：解决路径分析和资源优化配置的问题 GIS中的网络由一系列相互联系的线状要素组成的，是对城市网络的抽象。 叠加分析：解决设施的选址问题 把同一地区的两幅或两幅以上的图层重叠在一起进行图形运算和属性运算，产生新的空间图形和属性的过程。 GIS的产生和发展（选择或判断） 1963年加拿大测量学家Tom linson创造了GIS系统 ①60年代起步阶段②70年代巩固阶段③80年代突破阶段④90年代产业化阶段⑤21世纪网络化阶段 简述GIS的建模过程：了解目的（实际问题）；准备所需数据，建立所需空间数据库；建模；查询和分析；生成报表。 举例说明GIS可应用的行业 所谓地理信息系统的应用就是人们应用GIS对地球表层人文经济和自然资源及环境等多种信息进行管理和分析，以掌握城乡和区域的自然环境和经济地理要素的空间分布、空间结构、空间联系和空间过程的演变规律，使它成为国家宏观决策和区域多目标开发的依据，从而为区域经济发展服务。 气象部门、环境评估、宏观决策、规划决策、A VHRR、城市土地利用信息系统、电信资源管理、铁路地理信息系统、公安警用地理信息系统、医疗机构信息查询 GIS的地学基础 GIS中为什么要考虑地图投影 地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算与分析。 地球椭球体为不可展曲面 地图为平面，符合视觉心理，并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析 地球椭球体是不可展曲面，而地图是一个平面，当球面展开为平面时必然产生破裂或褶皱。“地图投影”就是要解决球面不可展的矛盾。 地图投影 由于球面上一点的位置是用地理坐标(经度、纬度)表示，而平面上是用直角坐标(纵坐标、横坐标)或者极坐标(极径、极角)表示，所以要想将地球表面上的点转移到平面上，必须采用一定的数学方法来确定地理坐标与平面直角坐标或极坐标之间的关系。这种在球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法，称为地图投影。地图投影是保证地图精确度的重要的数学基础之一。 地图投影变形：面积变形、角度变形、长度变形 地图投影分类 投影面及球面的位置：圆锥投影、圆柱投影、方位投影
地理信息系统概论 第一章 1、数据是通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事情的特征和状况。 2、信息是指主体与外部客体之间相互联系的一种形式，是主体和客体之间的一切有用的消息或知识，是表征事物特征的一种普遍形式。 2（1）信息与数据的关系：数据是信息的表达式，是信息的载体。 2（2）信息的特点：a. 信息的客观性;b. 信息的适用性;c. 信息的传输性; d. 信息的共享性. 3、数据处理是指对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算，以及分析和预测等操作。 4、地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理含义。 5、地理信息的特征：空间特征、属性特征、时序特征。 6、地理信息系统是由计算机硬件、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。 7、地理信息系统的基本构成：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。 8、地理信息系统的基本功能：数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理与变换、空间分析和统计、产品制作与演示、二次开发和编程。（最基本功能：数据采集、管理处理、分析和输出） 9、地理信息系统的应用功能：资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策。 10、GIS 发展状况： 1、地理信息系统已成为一门综合性技术 2、地理信息系统产业化的发展势头强劲 3、地理信息系统网格化已构成当今社会的热点 4、信息系统科学的产生和发展 第二章 1、空间数据的分类：（1）按数据来源：地图数据，影像数据，文本数据。 （2）按数据结构：矢量数据，栅格数据。 （3）按数据特征：空间数据，非空间属性数据。 （4）按几何特征: 点，线，面、曲面，体 2、按数据发布形式：数字线画图（DLG ,数字栅格图（DRG,数字高程模型（DEM,数字正射影像图（DOM）。 3、空间数据的基本特征: ①空间特征：指地理现象和过程所在的位置、形状和大小等几何特征,以及与相地理现象和过程的空间关系。 ②属性特征：指地理现象和过程所具有的专属性质。 ③时间特征：指一定区域内的地理现象和过程随着时间的变化情况。 4、空间数据的基本信息：（P44） （1）三条呈不同分布状态的交通线：一条近乎直线（C1 和C2 组成）,一条呈S 形 （C3）, 另一条为环状（C4）。表示它们在地球表面上呈不同分布状态,称为定位信息。 （2）三条分别具有不同等级的交通线：近乎直线的C1和C2为主干道，呈S形的C3为次干道，成环状C4的为支路，称为属性信息。 （3）三条互相具有关联关系的交通线：主干道和次干道在节点N2处相连接，主干道的 节点N1和N2相邻接，节点N2分别与三条弧段C1、C2和C3相关联等，称拓扑信息。
地理信息系统概论 第一章导论 数据与信息的关系： 数据：是通过数字化或记录下来可以可以被鉴别的符号，不仅数字是数据，而且文字、符号、图象也是数据，数据本身没有意义； 信息：是对数据的解释、运用与解算，数据即使是经过处理以后的数据，只有经过解释才有意义，才成为信息。 数据（data）是信息(information)的表达，而信息是数据的内容。数据是未经加工的原始材料，地理信息系统的设计和建立，首先是收集数据和处理数据。就本质而言数据是客观对象的表示，而信息则是数据内涵的意义，只有数据对实体行为产生影响时才成为信息。 信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理和决策的依据。 数据处理：是指对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算，以及分析、模拟和预测等操作。 信息的特点：客观性、适用性、传输性、共享性。 地理信息：是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图象和图形的总称。地理信息属于空间信息，它具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。地理信息系统（Geographical Information System）：地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。其技术系统是由计算机硬件、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。 GIS的基本构成： GIS一般包括以下5个主要部分：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。1、系统硬件： （1）GIS主机：包括大型、中型、小型机，工作站∕服务器和微型计算机，其中各种类型的工作站∕服务器成为GIS的主流。 （2）GIS外部设备：包括各种输入（如图形数字化仪、图形扫描仪、解析和数字摄影测量设备等）和输出设备（如各种绘图仪、图形显示终端和打印机）。 （3）GIS网络设备：包括布线系统、网桥、路由器和交换机等。 2、系统软件：按功能分为GIS专业软件、数据库软件和系统管理软件。 3、空间数据：在地理信息系统中，空间数据是以结构化的形式存储在计算机中的，称为数据库。 4、应用人员：包括系统开发人员和GIS技术的最终用户。 5、应用模型 GIS的功能： 基本功能是数据的采集、管理、处理、分析和输出。 1、基本功能：包括数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理与变换、空间分析和统计、产品制作与显示、二次开发和编程 2、应用功能：包括资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策、定位服务 数据库：在地理信息系统中，空间数据是以结构化的形式存储在计算机
地理信息系统名词解释 数据数据是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，包括数字、文字、符号、图形、图像以及 它们能够转换成的数据等形式。 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。对空间数据则是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。 数据模型：是表达现实世界的规格化说明，在数据库中用形式化的方法描述数据的逻辑结构和操作。 空间数据模型：就是对空间实体及其联系进行描述和表达的数学手段，使之能反映实体的某些结构特性 和行为功能。一般而言，GIS空间数据模型由概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型三个有机联 系的层次所组成。 关系数据模型用表格数据表示实体和实体之间关系的数据模型，表为二维表，满足一定的条件。 数据处理即对数据进行运算、排序、转换、分类、增强等，其目的就是为了得到数据中包含的信息。 地理数据是以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文景观的数据，主要包括数字、文字、图 形、图像和表格等形式。 地理信息(2005) 地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理意义，是指表征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、图像和图形的总称。地理信息具有空间、属性、 时态三种特征。 地理信息流即地理信息从现实世界到概念世界，再到数字世界（GIS），最后到应用领域。 地球信息科学(2004) 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》） 地理信息系统(2004,2008，2009) 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。——美国联邦数字地图协调委员会（FICCDC） 专题地理信息系统（Subject GIS）是具有有限目标和专业特点的地理信息系统。为特定的专门的目 的服务，如水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水 土流失信息系统、环境管理信息系统等。 区域地理信息系统（Regional GIS）主要以区域综合研究和全面信息服务为目标。如国家级、地区 级、市级或县级等。 信息系统：是具有数据采集、管理、分析和表达能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有 用信息。
教学大纲 课程名称：地理信息系统概论系别：土木建筑系 教师姓名：孙微 职称：助教 授课班级：地信2011 铜陵学院
《地理信息系统概论》教学大纲 课程类别：专业基础课（必修）课程代码：1110203 总学时：34 学分：2 适用专业：地理信息系统考核方式：考试课 先修课程：地图学 一、课程的地位、性质与任务 地理信息系统（GIS）是集计算机科学、地理科学、测绘学、遥感学、环境科学、空间科学、信息科学、管理科学等学科为一体的新兴边缘学科。它从20世纪60年代问世，至今已经跨越了40多个春秋，却始终发展迅猛。地理信息系统不但与全球定位系统（GPS）和遥感（RS）相结合，构成三S集成系统，而且与CAD、多媒体、通信、因特网、办公自动化、虚拟现实等多种技术相结合，构成了综合的信息技术。《地理信息系统概论》作为全国高等学校地理类专业公共核心课程，主要介绍了地理信息系统的基础理论、技术体系及其应用方法。通过本课程的学习，可以让地理类专业的学生掌握地理信息系统的基础理论和知识。本课程的教学，应当使学生掌握地理信息系统的基本概念、基础理论和方法。同时，《地理信息系统概论》又是一门实践性较强的课程，通过实践教学，使学生更直观地掌握地理信息系统的构成、地理信息系统产品的制作；了解地理信息系统软件和常用的信息检索方法，使学生的实践能力和创新能力得到一定的培养。 二、课程教学的基本要求 通过对本课程的学习，使学生牢固掌握地理信息系统得基本概念：如数据和信息、地理信息系统、地理信息系统空间数据库等。使学生掌握地理信息系统的基础理论和方法，如数据结构、空间分析的原理与方法、常用的应用模型等。使学生了解地理信息系统的相关知识，如空间数据的处理、产品的制作与显示。总之，通过学习本课程,使学生掌握地理信息系统的基本概念、基础理论和应用方法，为今后其他专业课程和软件的学习打下坚实的基础。
地理信息系统概论 第1章导论 第2节地理信息系统的基本构成 1.系统硬件 （1)数据处理设备：大型机，图形工作站，服务器，个人计算机 （2)数据输入设备：图形手扶跟踪数字化仪，大幅面图形扫描仪，数字测量设备（3)数据输出设备：各种绘图仪，打印机，计算机显示器，大屏幕投影仪 2.系统软件 按功能分为：地理信息系统功能软件（GIS应用软件，GIS基础软件平台），基础支撑软件（数据库系统软件，系统库），操作系统软件（操作系统） 3.空间数据 （1)实体分为 离散实体：点线面矢量数据模型 连续实体：栅格数据模型 4.应用人员;系统开发人员，地理信息系统的最终用户 5.应用模型 第3节地理信息系统的功能简介 1.基本功能 （1)数据采集与编辑 （2)数据存储与管理 （3)数据处理与变换： ①数据变换：投影变换，几何纠正，比例尺缩放，误差改正和处理 ②数据重构：数据拼接，数据剪裁，数据压缩，结构转换 ③数据抽取：类型选择，窗口提取，空间内插 （4)空间分析和统计：叠合分析；缓冲区分析；数字地形分析 （5)产品制作与演示：地形图的输出是GIS产品表现形式 （6)二次开发和编辑：山体阴影图、三维显示 2.地理信息系统的应用功能 （1）资源管理：将各种来源的数据汇集在一起，并通过系统的统计和覆盖分析功能，按多种边界和属性条件，提供区域多种条件组合形式的资源统计和进行原始数据的快速再现。 （2）区域规划：GIS数据库将多种数据信息归并到同一个系统中，最后进行区域中多个目标的开发和规划 （3）国土监测：GIS方法和多时相的遥感数据相结合，可以有效地用于森林火灾的预测预报、洪水灾情监测等等。 （4）辅助决策：GIS利用拥有的数据和互联网传输技术，通过一系列决策模型的构建和比较分析，可以为国家或企业的宏观决策提供依据。 第4节地理信息系统的发展概况（表1-34） 第二章地理信息系统的数据结构 第一节地理空间及其表达 1.大地原点:
关于地理信息系统概论 复习重点 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
地理信息系统概论重点 1、数据：是通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。 2、信息：是指主体与外部客体之间相互联系的一种形式，是主体和客体之间的一切有用的消息或知识，是表征事物特征的一种普遍形式。 3、数据与信息的关系：数据是信息的表达形式，是信息的载体；而信息是数据中蕴含的事物的含义，是数据的内容。 4、地理信息：是地理数据所蕴含和表达的地理含义。 5、地理信息的特征：空间特征、属性特征、时序特征。 6、地理信息系统：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。 7、地理信息系统的基本构成：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。8、地理信息系统的基本功能：（1）数据采集与编辑（2）数据存储与管理（3）数据处理和变换（4）空间分析和统计（5）产品制作与演示（6）二次开发和编辑 1、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。 2、我国大地坐标系：（1）1954年北京坐标系（2）1980年国家大地坐标系（常用）；（3）地心坐标系 3、地图投影：将椭圆上各点的大地坐标，按照一定的数学法则，变换为平面上相应点的平面直角坐标。 4、高程：指空间某点高于或低于某基准面的垂直距离，主要用来提供地形信息。 5、我国现在规定的高程基准面为：1985国家高程基准 6、空间实体的表达分：矢量表示法（采用一个没有大小的点来表达基本元素）和栅格表示法（采用一个有固定大小的点来表达基本元素） 7、GIS空间数据按照几何特征分;点、线、面、曲面、体。 8、空间数据的基本特征：空间特征、属性特征、时间特征。 9、空间数据的拓扑关系：（1）拓扑邻接:指存在于空间图形的相同类型元素之间的拓扑关系（2）拓扑关联：指存在于不同类型空间元素之间的拓扑关系（3）拓扑包含：指存在于空间图形的相同类型但不同等级的元素之间的拓扑关系10、拓扑关系全表达:46页，理解11、空间数据结构：对复杂的空间数据特征，组织和建立起他们之间的联系，
一、名词解释（每题5分，共20分） 1. 地理信息系统 2. TIN模型 3. 元数据 4. 信息 二、简答题（每题10分，共40分） 1. 地理信息系统的组成。 2. 简述栅格数据及其主要编码方式。 3. 格网DEM分析的主要应用。 4. 根据下面示意图，给出其的矢量数据结构编码。 三、分析题（每题20分，共40分） 1. 论述点、线、多边形数据之间的叠加分析的内容和方法。 2. 结合自己的实际工作，论述一个地理信息系统的应用实例 一、名词解释
1. 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、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。 2. TIN即不规则三角网（Triangulated Irregular Network），是一种表示数字高程模型的方法。TIN模型根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。如果点不在顶点上，该点的高程值通常通过线性插值的方法得到。 3. 元数据是关于数据的描述性数据信息，它应尽可能多地反映数据集自身的特征规律，以便于用户对数据集的准确、高效与充分的开发与利用。元数据的内容包括对数据集的描述、对数据质量的描述、对数据处理信息的说明、对数据转换方法的描述、对数据库的更新、集成等的说明。 4. 信息是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理设备形式的改变而改变。 二、简答题 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。
地理信息系统概论期末 复习题 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
(A) 1、地理信息系统的定义、分类。 定义：地理信息系统由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统的设计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。 分类： 一、按提供性能角度分类：1.空间管理；2.空间分析；3.空间决策 二、按系统开发角度分类：1.用户版；2.专业版；3.开发版 三、按数据结构分类：1.矢量数据；2.栅格数据；3.混合数据 四、按研究内容分类：1.专题GIS；2.综合GIS；3.GIS工具 五、按研究范围分类：1.全国GIS；2.市级GIS; 3.流域GIS等 2、地理信息系统的组成、研究内容。 组成：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型。 研究内容：1.资源管理； 2.区域规划；3.国土监测；4.辅助决策 3、数据库结构的分类与特点。 4、数据、信息的定义、两者特点与关系。 数据定义：通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。 数据特点：数量性、离散性、具体性。 信息定义：是人们或机器提供关于现实事实的知识，是事物或物质特征的表征，是数据、消息所包含的意义。 信息特点:客观性、适用性、传输性、共享性、信息不对称性。 5、数据的类型。 按数据来源分类：1.地图数据；2.影像数据；3.文本数据 按数据结构分类：1.矢量数据；2.栅格数据 按数据特征分类：1.空间数据；2.非空间属性数据
按几何特征分类：1.点；2.线；3.面、曲面；4.体 按数据发布形式：1.数字线画图；2.数字栅格图；3.数字高程模型；4.数字正射影像图6、地理信息定义、地理信息特点。 定义：地理数据所蕴含和表达的地理含义。 特点：空间特征、多属性特征、时序特征（时间动态特征） 7、地理信息系统的基本功能。地理信息系统的定义、分类 基本功能： 1.数据采集与编辑； 2.数据存储与管理； 3.数据处理和变换； 4.空间分析和统计； 5.产品制作与演示； 6.二次开发和编程。 8、Mapinfo中扫描地图进行坐标配准的基本操作步骤。 1. 启动mapinfo，打开表，选择栅格类型打开。 2. 选择投影、坐标体系。 3. 读取坐标点，进行配准。 4. 输入4个控制点后，继续输入控制点，纠正误差。 5. 配准完成，保存工作空间。 9、列举3种GIS工具名称。 Arcgis、mapgis、autocadmap、supermap 10、GIS发展历史阶段及主要标志。
地理信息系统导论考试重点 1、地理信息系统 地理信息系统是由计算机硬件、原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。 2、拓扑关系 描述两个对象之间在拓扑变化（及发生缩放、旋转、拉伸等变形）下保持不变的几何属性（即图形关系保持不变），用来表示要素间的连通性或邻接性的关系。 3、空间索引 依据空间实体的位置和形状或空间实体之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间实体的概略信息，如标识码、最小外接矩形以及存储地址。 4、元数据与空间元数据 元数据就是“关于数据的数据”，它反映了某项数据自身的一些特征。 空间元数据是指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方法、空间参考和管理方式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核心标准之一。 5、叠合分析 在统一的空间参照系统下，将同一地区的两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。 6、泰森多边形（V oronoi） 将已知的离散分布的数据点连接成三角形，做三角形各边的垂直平分线，每个数据点周围的若干垂直平分线便围成一个多边形，该多边形即为泰森多边形。 7、矢量数据结构 基于矢量模型的数据结构称为矢量数据结构。矢量数据结构通过记录空间对象的坐标及空间关系来表达空间对象的位置。 8、栅格数据结构 栅格数据结构实际上就是像元阵列，像元的行列号确定位置，用像元值表示
空间对象的类型、等级等特征，每个栅格单元只能存在一个值（行、列、像元值）9、矢量数据的输入与编辑 跟踪数字化 扫描矢量化 数字测图仪 数据结构转换 10、栅格数据的输入与编辑 图像扫描 遥感解译 数据结构转换 11、矢量数据的优缺点 优点： 便于面向实体的数据表达； 数据结构紧凑，冗余度底； 拓扑关系有利于网络分析、空间查询等。 缺点： 数据结构复杂； 软件实现的技术要求比较高； 多边形等叠合分析相对困难。 12、栅格数据的优缺点 优点： 数据结构相对简单； 空间分析较容易实现； 有利于遥感数据的匹配应用和分析。 缺点： 数据量大，冗余度高，需要压缩处理； 定位精度比矢量低； 拓扑关系难以表达。 13、图像数据矢量化方法
(A) 1、地理信息系统的定义、分类。 定义：地理信息系统由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统的设计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。 分类： 一、按提供性能角度分类：1.空间管理；2.空间分析；3.空间决策 二、按系统开发角度分类：1.用户版；2.专业版；3.开发版 三、按数据结构分类：1.矢量数据；2.栅格数据；3.混合数据 四、按研究内容分类：1.专题GIS；2.综合GIS；3.GIS工具 五、按研究范围分类：1.全国GIS；2.市级GIS; 3.流域GIS等 2、地理信息系统的组成、研究内容。 组成：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型。 研究内容：1.资源管理；2.区域规划；3.国土监测；4.辅助决策 3、数据库结构的分类与特点。 4、数据、信息的定义、两者特点与关系。 数据定义：通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。 数据特点：数量性、离散性、具体性。 信息定义：是人们或机器提供关于现实事实的知识，是事物或物质特征的表征，是数据、消息所包含的意义。 信息特点:客观性、适用性、传输性、共享性、信息不对称性。 5、数据的类型。 按数据来源分类：1.地图数据；2.影像数据；3.文本数据 按数据结构分类：1.矢量数据；2.栅格数据 按数据特征分类：1.空间数据；2.非空间属性数据 按几何特征分类：1.点；2.线；3.面、曲面；4.体
按数据发布形式：1.数字线画图；2.数字栅格图；3.数字高程模型；4.数字正射影像图 6、地理信息定义、地理信息特点。 定义：地理数据所蕴含和表达的地理含义。 特点：空间特征、多属性特征、时序特征（时间动态特征） 7、地理信息系统的基本功能。地理信息系统的定义、分类 基本功能： 1.数据采集与编辑； 2.数据存储与管理； 3.数据处理和变换； 4.空间分析和统计； 5.产品制作与演示； 6.二次开发和编程。 8、Mapinfo中扫描地图进行坐标配准的基本操作步骤。 1. 启动mapinfo，打开表，选择栅格类型打开。 2. 选择投影、坐标体系。 3. 读取坐标点，进行配准。 4. 输入4个控制点后，继续输入控制点，纠正误差。 5. 配准完成，保存工作空间。 9、列举3种GIS工具名称。 Arcgis、mapgis、autocadmap、supermap 10、GIS发展历史阶段及主要标志。 一、萌芽阶段：20世纪60年代。标志:Tomlinson 提出GIS概念 二、发展巩固阶段：20世纪70年代。标志：Dangermond成立ESRI公司、西方国家政府部 门开发各种GIS
1.数据：是通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。 包括数字、文字、符号、图像、声音。数据 本身并没有意义。 2.信息：狭义：两次不定性之差，即指人们获得信息前后对事物认识的差别。 广义：信息是指主体与外部客体之间相 互联系的一种形式，是主体和客体之间 的一切有用的消息或知识，是表征事物 特征的一种普遍形式。 GIS中的信息即是广义的信息概念，它 不随数据形式的改变而改变。 3.数据与信息的关系：数据的信息的表达形式， 是信息的载体；而信息则是数据中蕴含的事物的含义，是数据的内容。数据只有通过解释才有意义，才成为信息。 4.数据处理：是指对数据进行收集、筛选、排 序、归并、转换、存储、检索、计算，以及分析、模拟和预测等操作。 数据处理的目的在于：1）把数据转换成便于观察、分析、传输或进一步处理的形式。 2）把数据加工成对正确管理和决策有用的数据。 3）把数据编辑后存储起来，以供后续使用。 5.信息的特点：1）信息的客观性。2）信息的适用性。3）信息的传输性。4）信息的共享性。 6.地理信息：是地理数据所蕴含和表达的地理含义。 7.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。 8.地理信息的特征：1）空间特征。2）属性特征。3）时序特征。 9.地理信息系统（GIS）：地理信息系统是由计 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。 10.地理信息系统的基本概念： 1）地理信息系统首先是一种计算机系统 2）地理信息系统的操作对象：地理数据或空间数据（spatial data） 3）地理信息系统的技术优势：在于它的空间数据结构和有效的数据集成、独特的地理 空间分析功能力、快速的空间定位搜索和 复杂的空间查询功能、强大的图形生成和 可视化表达手段，以及地理过程的演化模 拟和空间决策支持功能等。 4）地理信息系统的相关学科：它与地理学和测绘学有着密切的关系。 11.地理信息系统的特点：地理信息系统是隶属 于信息系统中的一类，属于空间信息系 统。与非空间信息系统（如管理信息系统） 的主要区别在于它能够处理空间定位数 据。 12.地理信息系统的分类： 按研究范围分：全球系统、区域系统、国家系统 按研究内容分：专题系统、综合系统 按其使用的数据模型分：矢量系统、栅格系统、矢栅混合系统 13.地理信息系统的基本构成：系统硬件、系统 软件、空间数据、应用人员、应用模型。 14.地理信息系统的基本功能：1）数据采集与 编辑。2）数据存储与管理。 3）数据处理和变换。（数据变换、数据重构、数据抽取） 4）空间分析和统计。（叠合分析、缓冲区分析、数字地 形分析） 5）产品制作与演示。6）二次开发和编辑。 应用功能：1）资源管理。2）区域规划。3）国土监测。4）辅助决策。 15.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。 16.平面控制网：用以确定物体在地球上的平面 位置，通常是地理经纬度坐标。 17.大地水准面：是假设静止的平均海水面穿过 大陆、岛屿形成包围整个地球的闭合曲面 （一级逼近） 18旋转椭球体：是一个椭圆围绕其短轴旋转形成的形体，其赤道半径a大于极半径b（二 级逼近） 19参考椭球体（三级逼近，对局部地区而言）20.我国不同时期采用的旋转椭球体：
《地理信息系统概论》笔记 黄杏元自己看吧 第一章导论 第一节地理信息系统基本概念 1 学科特点 GIS是一门典型的交叉性学科 因此，学生要学好GIS，首先必须要做好“GIS” Gentlemanlike, Intelligence, Smile。 GIS是一门实践性很强的学科 因此，要重视技能训练，重点掌握ArcInfo等基础GIS软件的操作和使用。 GIS是一门迅速发展中的学科 因此，要经常阅读有关的文献资料，掌握GIS学科的发展趋势，努力更新自己的知识，不断提高自己的能力。 2 数据是客观事物的属性、数量、位置及其相互关系等的抽象表示，随载荷它的物理设备的形式而改变。信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据、消息中所包含的意义。它不随载体的物理形式的改变而改变。数据是客观对象的表示，只有当数据对实体行为产生影响时才成为信息；数据是信息的表达，信息则是数据的内容。 3 地理信息是指表示地理环境诸要素的数量、质量、分布特征及其相互联系和变化规律的数字、文字、图象和图形等的总称。地理信息属于空间信息，它具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。 4 地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说，地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。 第二节GIS的基本构成及功能 1系统硬件由主机、外设和网络组成，用于存储、处理、传输和显示空间数据。 2系统软件由系统管理软件、数据库软件和基础GIS软件组成，用于执行GIS功能的数据采集、存储、管理、处理、分析、建模和输出等操作。 3空间数据库由数据库实体和数据库管理系统组成，用于空间数据的存储、管理、查询、检索和更新等。
《地理信息系统概论》课程教学大纲 课程编号：507605 课程名称：地理信息系统概论 英文名称：Geography Information System 课程类型: 专业核心课 总学时：64 讲课学时：56 实验学时：8 学分：4 适用对象: 地理科学、资源环境与城乡规划管理、地理信息系统、环境科学 先修课程：地图学、自然地理学、计算机基础 执笔人：肖燕、段艺芳、侯战方审定人：张金萍 一、课程性质、目的和任务 《地理信息系统》课程是地理信息系统专业本科生的专业必修课，是地理科学专业和资源环境与城乡规划管理专业的专业基础课，教师应具有GIS专业的学习和应用背景，学生应具有计算机高级语言、地图概论、数据库原理等课程基础，其课程目的是介绍地理信息系统的一些最基本的理论、方法和应用实例，讨论地理信息如何被存贮在计算机中，并可进行更新、查询检索、分析处理和综合应用。通过本课程的学习学生应能够掌握地理信息系统基本概念、基本原理和基本方法，了解若干重要GIS 工具软件的特点及基本使用方法，并能付诸应用解决实际问题。 二、课程教学和教改基本要求 本课程不仅为学生利用现代技术手段进行科技研究提供了必要的知识准备，而且更重要的是进 一步提高了学生学习和研究地理学的档次。因此要求学生具备一定的计算机知识和地图遥感知识，这将是学好本课程的基础。该课程在教学观念和教学方法上注重能力培养，采用课堂讲授与具体实践相结合的方法完成教学任务。地理信息系统的实习要求在计算机软硬件支持下，在数字环境下进行。根据本课程实践性强、图形内容多的特点，课堂讲授全部采用多媒体授课方式。本课程实践性强，教学中除注意突出重点，讲清基本原理外，应把重点放在提高学生操作、应用地理信息系统软件的能力上，加强上机练习，理论联系实际，学以致用。 三、课程各章重点与难点 第一章导论 一、本章重点：GIS的概念和基本构成以及GIS的功能 二、本章难点：数据和信息的相关关系，GIS与其他信息系统的区别 三、教学要求：掌握地理信息系统的概念及其软硬件构成以及功能；理解数据和信息的相关关系；了解地理信息系统的历史、发展趋势和常用的地理信息系统软件。 四、教学内容： 第一节地理信息系统基本概念 1 数据与信息 数据是客观对象的表示，而信息则是数据内涵的意义，只有数据对实体行为产生影响时才成为信