地理空间信息基础

地理信息系统知识点1.引言1.1 概述地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种集成多种地理数据、进行空间分析和地理问题解决的技术系统。

它利用计算机科学、地理学和地图学等学科知识，通过数据采集、数据存储、数据管理、数据处理和数据展示等功能，实现对地理现象的描述、分析和解释。

地理信息系统在各个领域中得到了广泛的应用，例如城市规划、资源管理、环境保护、农业决策等。

概括而言，地理信息系统是一种以地理位置为核心的信息处理系统，它能够将地理数据与属性数据相结合，实现对地理现象的综合分析和空间关系的可视化呈现。

通过地理信息系统，我们可以有效获取、管理和分析大量的地理数据，为决策提供科学的支持和参考。

本篇文章的主要目的是介绍地理信息系统的基本原理、组成和功能，以及它在不同领域的应用前景和发展趋势。

在接下来的内容中，我们将深入探讨地理信息系统在实际应用中的作用和意义，以及它为我们带来的各种便利和发展机遇。

通过对地理信息系统的全面了解，我们能够更好地认识和运用这一技术，推动地理信息技术的发展，并为实现可持续发展和智慧城市建设做出贡献。

1.2 文章结构文章结构部分的内容将介绍本文的整体架构和章节安排。

本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分首先概述了地理信息系统的重要性和应用场景，并介绍了本文的目的。

接下来，文章结构部分将详细阐述本文的章节安排。

正文部分将分为两个主要章节：地理信息系统的定义和基本原理以及地理信息系统的组成和功能。

在第一个章节中，将介绍地理信息系统的定义和基本原理，包括地理信息系统的概念、特点以及其在地理学、测绘学和遥感等领域的应用。

在第二个章节中，将详细探讨地理信息系统的组成和功能，包括地理数据、地理信息系统的硬件和软件组成等内容。

此外，还会介绍地理信息系统在农业、城市规划、环境保护等领域的具体应用案例。

最后，结论部分将展望地理信息系统的应用前景和发展趋势。

国家自然资源和地理空间基础信息库建设目录国家自然资源和地理空间基础信息库建设 (1)项目背景 (2)解决方案 (3)逻辑结构 (3)体系结构 (4)系统体系架构 (4)主要特点 (5)应用价值 (6)项目背景国家发展和改革委员会是国家自然资源和空间地理基础信息库（以下简称“基础信息库”）项目的牵头单位。

项目参加部门和单位包括：国家发展和改革委员会、国土资源部、水利部、中国科学院、国家海洋局、国家测绘局、国家林业局、中国气象局、中国航天科技集团总公司、总参谋部测绘局、总装备部电子信息基础部。

国家自然资源和空间地理基础信息库是《国家信息化领导小组关于我国电子政务建设指导意见》（中办发[2002]17号文）明确提出的国家电子政务四大基础信息库之一，项目计划建设周期为2年，项目建成后将为国家电子政务应用和社会公众提供长期、稳定、标准化的自然资源和空间地理基础信息产品及服务。

这对于建设跨部门的电子政务应用系统具有重要的参考价值，同时对跨部门电子政务合作机制的完善具有积极的探索意义。

2008年，太极计算机股份有限公司承担项目总集成任务。

解决方案逻辑结构基础信息库分布在1个主中心和11个分中心，采用分布式与集中式相结合的建设及运行服务模式。

专题信息产品库由11个分中心分布式建设和运行维护；综合信息库由数据主中心和11个分中心共同建设，各分中心分别建设相应综合信息子库，主中心汇集各分中心建设和维护的综合信息子库，构建综合信息汇集库，建设综合信息库，并在此基础上，建设综合信息产品库和综合信息定制产品库（应用系统）。

基础信息库通过交换系统实现数据主中心和各数据分中心之间的信息共享、交换、发布、访问和传输，在逻辑上形成统一的整体。

体系结构基础信息库的总体架构按照分层设计的思想设计，将系统划分为五层，分别是基础设施层、数据资源层、支撑平台层、应用服务层和访问层。

系统体系架构1、基础设施层：提供了基础库中各个数据库和交换系统的运行环境，主要包括硬件和系统软件。

自然资源和地理空间基础信息库项目标准XB/T 2008 ——————————————————————信息库地理框架数据库要素实体代码规范编制说明****-**-**发布****-**-**实施自然资源和地理空间基础信息库项目办公室发布一、任务来源和意义整合改造现有的基础地理空间数据是自然资源与地理空间基础信息库建设的核心任务，而相关标准研制是基础地理空间数据整合改造的基础。

针对自然资源和地理空间基础信息库建设和应用需求，在信息库地理框架数据整合过程中，需采用面向实体的构模方法，以地理要素为数据的构成单元，反映和描述客观世界中独立存在的“地理实体”，从而实现对象化逻辑表达。

为保证信息库地理框架数据整合过程全面展开，在现有国际、国家、行业相关标准基础上，面向自然资源和地理空间基础信息库项目实际需求，编制《信息库地理框架数据库要素实体代码规范》，为信息库整合过程提供可操作的地理框架要素实体编码规则，并给出实体代码，对于指导地理空间基础信息库建设具有重要意义。

二、制定依据本标准编制过程既考虑了现有国家标准和行业标准规范，也考虑了未来地理框架要素的应用需求。

在现有国家标准或行业标准规范，特别是在统一公用的要素实体代码规则的基础上，制定了地理框架要素实体编码的规则，并规定了对要素实体编码进行一致性测试的方法、程序。

因此本标准与国际、国内相关标准具有良好的同一性。

引用或参照的相关标准包括：信息库地理框架数据内容ISO 19101 地理信息参考模型GB/T 2260-2007中华人民共和国行政区划代码GB/T10114-2003县级以下行政区划代码编制规则GB/T 7027 -2002信息分类和编码的基本原则与方法GB 917-2000公路路线标识规则命名、编号和编码规则GB/T 917-2009公路路线标识规则和国道编号GB/T 2659-2000世界各国和地区名称代码JT/T 307.1-1997公路及主要构筑物、管理养护单位代码省干线公路代码TB1945-1987中华人民共和国铁路线路名称代码国家基础地理信息系统 1：50000 数据库建库工程暂行规定《中华人民共和国铁路线路名称代码》国家基础地理信息系统 1：50000 数据库建库工程暂行规定《河流、湖泊与水库名称编码原则》三、制定过程1.1收集分析相关标准和文献资料起草组在工作初期，对自然资源和地理空间基础信息库地理框架数据内容进行了详细分析，确定了可以进行对象化的实体类型，并对说明和描述相关实体编码结构和编码方式的国内外标准和文献资料进行了收集和分析，结合信息库建设的应用需求，在已有标准的基础上，进行地理框架要素的实体编码规则的编写，并给出了道路、铁路、河流、湖泊和水库的实体代码。

一、名词解释1、地理信息系统:指在计算机硬件、软件系统支持下，对空间数据进行采集、操作、储存与管理、分析、输出的技术系统。

地理信息系统是综合处理和处理空间数据的一种技术系统。

2、缓冲区分析：指以点、线、面实体为基础，在其周围建立一定宽度范围内的缓冲区多边形，用以分析实体的邻近性或对周围的影响，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的空间分析方法。

3、空间查询：指按一定的要求对空间数据库中空间时提及其空间信息进行访问，从众多的空间实体中挑选出满足用户要求的空间实体及其相应的属性。

4、栅格数据模型：是一种用规则排列的像元阵列来描述空间目标对象的数据模型。

5、空间分析：对空间问题的求解，获取空间信息是解决空间问题的必要手段。

现代意义的空间分析是指在计算机技术的支撑下，提取地理对象的位置、属性、关系等方面的信息，以支持特定的空间决策问题。

6、坡向：指表面上一点的切平面的法线矢量在水平面的投影与过该点的正北方向之间的夹角。

7、矢量数据模型：是一种通过记录空间“坐标对”的方式，以点、线、面等形式来描述空间目标对象位置，以标识符表示对象属性的一种数据模型。

8、叠加分析：指在统一的空间坐标系统下，将同一区域的两个或两个以上空间要素图层进行叠加，产生新的空间图形，获得新的属性信息。

9、数据压缩：指在一定的数据存储空间要求下，将相对庞大的原始数据重组为满足特定条件相对较小的数据集合，并且能够使得从该数据集合中恢复出来的信息与原始数据相一致，或者能够获得与原始数据一样的使用品质。

10、DEM模型：数字高程模型是地表属性特征为高程时的数字地面模型，DEM是DTM的一个子集或是特例。

11、曼哈顿距离：城市A（x1，y1）、B(x2，y2)两点在南北方向上的距离加上东西方向上的距离，即d=|x2-x1|+|y2-y1|，相当于直角三角形的两个直角边的距离之和。

12、空间索引：指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系，按一定的顺序排列的一种数据结构。

地理空间基础知识点总结地理空间是指地球表面上的各种地理现象在空间上的分布、组合和相互关系。

地理空间包括自然地理空间和人文地理空间两个方面。

自然地理空间是指地球上自然环境的分布、演变、交融及其与人类活动的相互作用；人文地理空间是指地球上各种人文现象在空间上的分布、组合和相互关系。

1.地球的几何特征地球是一个椭球体，其赤道半径为6378千米，极半径为6357千米。

地球自西向东自转一周约需24小时，在赤道的自转速度约为1670千米/小时。

地球的自转和公转轨道相互配合，使地球的自转轴相对太阳固定在一个倾斜的23.5度角上，造成了季节变化。

地球的自转和公转还影响了地球上的日照、气候和地理空间分布。

2.地球的地理环境地球的地理环境包括自然环境和人文环境两个方面。

自然环境包括地形地貌、气候、水文、土壤、生态等自然要素，其分布和相互作用影响了地球上的生产活动和城乡发展。

人文环境包括人口、居民人口、农业人口和流动人口等主要人文要素，以及城市、交通、通讯等人文活动，其分布影响了地球上的社会经济活动和文化传承。

3.地理空间格局地理空间格局是指地理现象在地球表面上的分布、组合和相互关系。

地理空间格局的基本要素包括地域、地方和地带。

地域是指地球上的各类地理环境的广阔范围、较为稳定的自然特征区域，如毛伊岛、中国大陆、美国大陆等。

地方是指地球上具有一定规模和地理边界的地理区域，是自然、人文现象的空间表现和生活活动场所，如农村、城市、工业区等。

地带是指地球上一定地理要素分布特征相似的自然地理和人文地理分布区域，如亚热带、冷带、古镜带、城市带等。

4.地理空间关系地理空间关系是指地球上各类地理现象之间在空间上的相互联系和影响。

地理空间关系主要包括相对位置关系，即地理现象在地球表面上的相对位置和方位关系；空间分布关系，即地理现象在地球表面上的分布规律和地域格局；空间交流关系，即地理现象之间在空间上的联系和互动关系；空间分工关系，即地理现象在地球表面上的专门分工和合作关系。

地理空间信息工程专业基础设置一、导言地理空间信息工程专业是一门综合性的学科，涉及地球空间信息的获取、处理、存储和分析等各个方面。

地理空间信息工程专业基础设置是该专业教育的基础，对培养学生的理论基础、技术能力和实践能力具有重要意义。

本文将从学科背景、核心课程和实践环节三个方面来讨论地理空间信息工程专业基础设置。

二、学科背景地理空间信息工程专业的学科背景主要包括地理学、测绘学、地球物理学、计算机科学与技术等多个学科。

地理学为该专业提供了地球科学的基础知识，测绘学为该专业提供了地理空间数据获取和处理的技术手段，地球物理学为该专业提供了地球空间信息的物理属性描述，计算机科学与技术为该专业提供了地理空间数据处理和分析的技术支持。

三、核心课程1. 地理信息系统原理地理信息系统原理是地理空间信息工程专业的核心课程之一。

该课程主要介绍地理信息系统的基本概念、原理和技术方法，包括空间数据模型、空间数据库、地图制图技术、空间数据分析等内容。

通过学习该课程，学生能够掌握地理信息系统的基本理论和应用技术，具备构建和管理地理信息系统的能力。

2. 遥感技术与应用遥感技术与应用是地理空间信息工程专业的另一个核心课程。

该课程介绍了遥感技术的原理和应用，包括遥感数据获取、遥感图像处理、遥感信息提取和遥感应用等内容。

通过学习该课程，学生能够了解遥感技术的基本原理和主要应用领域，具备遥感数据处理和解译的能力。

3. 数字地图制图技术数字地图制图技术是地理空间信息工程专业的核心实践课程之一。

该课程主要教授数字地图制图的基本原理和技术方法，包括数字地图设计、制图软件使用和地图输出等内容。

通过学习该课程，学生能够掌握数字地图制图的基本技术和操作方法，具备进行数字地图制作的能力。

四、实践环节地理空间信息工程专业基础设置中的实践环节主要包括实验课程、实习和毕业设计等。

实验课程旨在让学生通过实际操作来巩固所学的理论知识和技能。

实习环节旨在让学生在实际工作中应用所学的知识和技能，培养实践能力和解决问题的能力。

1.地理信息系统：是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

2.操作尺度：对空间实体、现象的数据进行处理操作时应采用最佳尺度，不同操作尺度影响处理结果的可靠程度或准确度3.地理网格：是指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的网格。

数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。

4.数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。

5.对象模型：将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。

6.地图数字化：根据现有纸质地图，通贯手扶跟踪或扫描矢量化地方法，生产出可在技术机上进行存储、处理和分析的数字化数据。

7. 拓扑关系：图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质。

8.空间数据结构：对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式。

9.影像金字塔结构：在同一的空间参照下，根据用户需要以不同分辨率进行存储与显示，形成分辨率由粗到细，数据量由小到大的金字塔结构。

10.空间索引：依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构。

11.空间数据查询：其属于空间数据库的范畴，一般定义为从空间数据库中找出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。

12.空间分析：以地理事物的空间位置和形态特征为基础，异空间数据运算、空间数与属性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。

13.栅格数据的追踪分析：对于特定的栅格数据系统，有某一个或多个起点，按照一定的追种法则进行追踪目标或者追踪的空间分析方法。

14.数字高程模型：是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，高程数据通常采用绝对高程。

地理信息系统的框架与基础一、地理信息系统的框架1.1概念地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种专门用于存储、管理、处理和分析地理空间数据的计算机系统，可以帮助人们更好地理解和把握地球表面上的空间分布规律和时空变化趋势。

1.2组成部分GIS的核心技术包括地图制作、空间数据管理、数据分析、空间模型构建和空间可视化等方面。

具体来说，GIS的组成部分包括地图、数据、软件、硬件和人员等，其中，地图和数据是GIS 的基础，软件和硬件是GIS的技术支撑，人员则是GIS的使用者和管理者。

1.3标准体系GIS的标准体系包括数据标准、软件标准、服务标准和元数据标准等，这些标准保证了GIS数据的互操作性，使得不同来源、格式、用途的数据可以在GIS系统中进行有效整合和分析，同时也为GIS应用的共享和交流提供了基础。

二、地理信息系统的基础2.1地图与地图投影地图是GIS系统的基础，它是将地球表面投影到平面上的一种表现方式。

地图制作需要选择合适的投影方式，投影方式的选择应当考虑数据的地理位置、形状、大小、距离、方向及比例等因素。

常见的投影方式包括等角圆柱投影、等积圆柱投影、等角圆锥投影、等积圆锥投影、等面等距投影等，每种投影方式都有其适用范围和优缺点。

2.2空间数据类型GIS系统主要管理和处理的是空间数据和属性数据，空间数据又包括矢量数据和栅格数据两种类型。

矢量数据是由离散的点、线、面等几何要素组成的，它采用坐标系来确定要素的位置和形状，通常用于表示地物的分布和空间关系。

栅格数据是由行列网格组成的，每个单元格代表一定大小的实际地面区域，栅格数据的值代表某一属性的信息，通常用于高程和遥感图像等数据的表达和分析。

2.3空间数据采集空间数据采集是GIS系统的关键环节，它决定了GIS数据的质量和精度，常见的空间数据采集方法包括GPS（全球定位系统）、航空摄影、遥感影像解译、地形测量和野外调查等。

地理空间参考基础地理空间参考基础是地理信息系统（GIS）和地理空间分析的核心概念之一。

它为地球表面上的空间位置提供了一种标准化的框架，以便在地理信息系统中精确地描述和定位地理现象。

以下是地理空间参考基础的关键要素：1.坐标系统（Coordinate System）：坐标系统是描述地球表面上点位置的一种方式。

常见的坐标系统包括经纬度坐标系统和投影坐标系统。

经纬度用度、分、秒（或十进制度）来表示地球表面上的位置，而投影坐标系统使用平面坐标来表示地图上的点。

2.椭球体（Ellipsoid）：由于地球并非完美的球体，使用椭球体来逼近地球的形状。

地球的椭球体模型通常由长轴和短轴的半长轴参数定义。

3.大地基准（Geodetic Datum）：大地基准是一组定义了椭球体参数和原点的参数，用于确定坐标系统的基准。

不同的国家和地区可能采用不同的大地基准。

4.投影（Map Projection）：投影是将地球表面上的三维坐标映射到平面地图上的过程。

由于地球是三维的，而地图是二维的，因此需要一种方法将球面上的信息映射到平面上，这就是投影。

不同的投影方法适用于不同的地图使用目的。

5.坐标单位（Coordinate Units）：坐标系统中使用的单位，如米、千米、度等。

这是描述地理位置的度量单位。

6.坐标原点（Origin）：坐标系统中的参考点，通常是坐标值为零的地方。

坐标原点的选择可以影响坐标值的表示和计算。

7.坐标转换（Coordinate Transformation）：在不同的坐标系统之间进行数据转换的过程。

这是为了使来自不同数据源的地理空间数据能够在同一坐标系统中进行有效的比较和分析。

地理空间参考基础的建立和维护对于GIS的正常运作至关重要，因为它确保了地理数据的一致性和可靠性。

正确的地理空间参考基础使得地图和地理信息能够准确地表示和分析现实世界中的空间关系。