土地信息系统复习.doc

信息：用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向系统（人们）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。数据：是一种未加工的原始资料，它是表示和记录信息的文字、符号、图像和声音的组合。土地数据：是各种土地特征和现象间关系的符号化表示。包括：空间位置、属性特征、时域特征。土地信息的特征：区域分布、数据量大、信息载体的多样性、动态性。土地信息系统（LIS）：是以土地空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对土地相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用空间模型分析方法，适时提供多种空间和动态的土地信息，并应用和传播土地信息，为决策服务而建立起来的计算机技术系统。特征:1.具有采集、管理、分析和输出多种土地空间信息的能力；2.以土地研究和土地决策为目的，以模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力，并能产生高层次的土地信息；3.由计算机系统支持进行土地数据管理，并由计算机程序模拟常规或专门的土地分析方法，作用于空间数据，产生有用信息。土地信息系统工具：一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等土地信息系统基本功能的软件包。土地信息系统的服务对象：地籍管理、土地定级估价、土地利用动态监测、耕地保护、土地利用规划、建设用地管理、土地整理。土地信息系统硬件构成：输入设备、输出设备、计算机系统、存储设备。土地信息系统的功能：数据采集、检验与编辑；数据格式化、转换、概化； 数据的存储与组织；查询、统计、计算；空间分析；输出。分类体系：主要是由分类与分级方法形成的。分类是把研究对象划分为若干个类组，分级则是对同一类组对象再按某一方面量上的差别进行等级划分。分类和分级，共同描述了地物之间的分类关系、隶属关系和等级关系。分类原则：科学性原则；稳定性原则；系统性原则；完整和可扩张性原则；易用性原则；灵活性原则；不受比例尺限制； 与有关国家规范和标准协调一致原则；考虑数据来源原则。分级原则（确定分级数的基本原则）：分级数应符合数值估计精度的要求；分级数应顾及可视化的效果；分级数应符合数据的分布特征；确定分级界限的基本原则：保持数据的分布特征；在任何一个等级内部都必须有数据，任何数据都必须落在某一个等级内； 尽可能采用有规则变化的分级界线。土地利用信息分类是土地分类中最常用的一种。它一般以土地利用的类型、土地利用的性质和土地经营的特点为依据。编码是将经过分类的信息用适当的数码（字符串或数值）来表示，也称代码化。编码原则：唯一性、可扩充性、易识别性、简单性和完整性。属性数据的编码是指确定属性数据的代码的方法和过程。编码的直接产物就是代码，而分类分级则是编码的基础。功能：鉴别、分类和排序。编码的类型是指代码符号的表示形式，有数字型、字母型、数字和字母混合型三类。GIS中代码可以分为两种，一种是分类码，另一种是标识码。分类码是根据地理信息分类体系设计出的专业信息的分类代码，用于标识不同类别的数据，根据它可以从数据中查询出所需类别的全部数据。标识码是在分类码的基础上，对每类数据设计出全部或主要实体的标识码，用一对某一类数据中的某个实体。它是联系实体的几何信息和属性信息的关键字。空间信息的编码方法：用空间坐标来表示地理要素的位置；在空间要素之间建立起联系，反映空间位置上的相互关系；对空间要素人为地给定一些编码或字符串。地籍信息编码是在地籍信息分类编码的基础上，由大类码、小类码、一级码和二级码组成，分类代码可由四位数字组成空间参考系(大地参考系)：用数学方法来定义地面实体在通用坐标系中的绝对位置和大小。地球的特点：自然表面极不规则；总体形状是接近于椭球；由大地水准面所包围。可用地球椭球面来代表地球表面，由其围成的大地体称为地球椭球体。 地理坐标系：以经度和纬度表示地面点位置的球面坐标系统。空间大地直角坐标系：以椭球中心O为坐标系原点，OZ 轴与椭球的旋转轴一致，OX轴位于起始子午面和赤道面的交线上，在赤道面上与X轴正交的方向为Y轴，OXYZ构成右手坐标系。平面直角坐标系：由空间大地坐标系经过地图投影变换而建立的。在平面上选一点O为直角坐标原点，过该点O作相互垂直的两轴XOX和YOY而建立平面直角坐标系。高程是以大地水准面为基准建立的1985年国家高程基准，原点高程为72.260米。地图投影：建立地球表面上的点与投影平面上点之间的一一对应关系。按地图投影变形性质的分类：等角投影、等积投影和任意投影。按构成的方法分类：几何投影、非几何投影。按照投影面积与地球相割或相切分类：割投影、切投影。地图投影的选择主要考虑因素：制图区域的范围、形状和地理位置，地图的用途、出版方式及其他特殊要求等，高斯-克吕格投影：一种横轴等角切椭圆柱投影。这种投影是将一椭圆柱面套在地球椭球的外面。并与某一子午线相切（此子午线叫中央子午线或中央经线），椭圆中心轴通过地球椭球的中心，然后用等角条件将中央子午线东西两侧各一定经差范围内的地区投影到圆柱面上，并将此柱面展成平面，特征：中央经线和赤道被投影为互相垂直的直线，且为投影的对称轴； 投影后无角度变形，即保角投影； 中央经线投影后没有长度变形。普通地图：具有自然和社会经济等特征的地图，它包含水文，地形，土质，植被，居民点，交通线及社会经济等因素。普通的地图又可分为地理图和地形图。专题地图：在普通地图基础上，着重表示一种或几种自然或社会经济现象的地图。大比例尺地图：比例尺大于等于1:10万的地图。中比例尺地图：比例尺在1:10万到 1:100万的地图小比例尺地图：比例尺在小于等于1:100万的地图按制图区域分类：世界地图，半球地图，大陆地图，海洋地图，国家地图，省、市、区地图等。按地图结构分类：线划地图和影像地图按地图用途分类：军用图，交通图，旅行图，飞行图，行政区图等。矩形分幅主要优点：图幅之间结合紧密，便于拼接使用，各图幅的印刷面积可以相对平衡有利于充分利用纸张和印刷机的版面；可以使分幅有意识地避开重要地物，以保持其图形在图面上的完整。缺点：整个制图区域只能一次投影制成。经纬线分幅（梯形分幅）优点：每个图幅都有明确的地理位置概念，因此适用于很大范围（全国、大洲、全世界）的地图分幅。其缺点是经纬线被描述为曲线时，图幅拼接不方便；并且随着纬线的升高，相同的经纬差所限定的面积不断地缩小，因而图幅不断变小，不利于有效地利用纸张和印刷机的版面（为了克服这个缺点，在高纬度地区不得不采用合幅的方式，这样就干扰了分幅的系统性；另外，还经常会破坏重要物体。）土地数据的基本特征空间特征：空间特征记录的是空间实体的位置、拓扑关系和几何特征，这是地理信息系统区别于其他数据库管理系统的标志。专题特征：指的是地理实体所具有的各种性质，如地形的坡度、坡向、某地的年降水量，土地的酸碱度、人口密度、交通流量、空气污染程度等。时间特征：时间属性是指土地实体的时间变化或数据采集的时间等空间数据的测量尺度命名量：命名量的测量尺度也称为类型测量尺度，只对特定现象进行标识，赋予一定的数值或符号而不定量描述。次序量：是线性坐标上不按值的大小，而是按顺序排列的数。间隔量：是不按照某个固定点，而是按间隔表示相对位置的数。比率量：是比例测量尺度的测量值指那些有真零值而且测量单位的间隔是相等的数据，比例测量尺度与使用的测量单位无关。获取数据途径有五种：野外实地测量（获得的资料具体、准确，但花费人工多，工作周期长）；摄影测量；现场专题考察与调查；社会调查与统计；利用已有资料。土地数据输入主要考虑：统一的地理基础、空间数据、属性数据。地理基础是土地数据表示格式与规范的重要组成部分，它主要包括统一的地图投影系统、统一的地理坐标系统以及统一的编码系统。土地信息系统中的投影坐标系统配置中有以下一般性特征：各个国家的土地信息系统采用的投影系统与该国的基本地图系列所用投影系统一致。各地区的土地信息系统中的投影系统与其所在区域使用的投影系统一致。数据采集过程： (1)放置，固定图纸； (2)联机驱动； (3)坐标采样，确定数据定位坐标系：用户定义坐标系、通过TIC点确定坐标系； (4)手扶跟踪采点。属性数据输入土地信息中的属性数据主要是从社会经济的角度描述地块实体及其相关特征的，主要包括三个方面：描述地块实体的数量、质量、权属和利用状况的数据；描述有关地理实体的基本特征的数据；描述地块实体与地理实体相互关系的数据误差：反映了数据与真实值或者大家公认的真值之间的差异，它是一种常用的数据准确性的表达方式。误差包括：位置误差、属性误差、位置误差和属性误差之间的关系。误差的产生原因：投影变换、矢量化过程、数据格式转换、数据抽象、建立拓扑关系、与主控数据层的匹配、数据的叠加和更新、数据集成处理、数据的可视化表达。数据处理过程中误差会传递和扩散。数据的准确度被定义为结果、计算值或估计值与真实值或者大家公认的真值的接近程度。数据的精密度指数据表示的精密程度，亦即数据表示的有效位数。它表现了测量值本身的离散程度。不确定性：是关于空间过程和特征不能被准确确定的程度，是自然界各种空间现象固有的属性。LIS的不确定性包括空间位置的不确定性、属性的不确定性、时域不确定性和逻辑上的不一致性及数据的不完整性。空间分辨率：分辨率是空间目标可识别的最小尺寸空间数据质量标准是生产、使用和评价空间数据的依据、数据质量数据整体性能的综合体现。包括：数据情况说明；位置精度或称定位精度；属性精度；时间精度；逻辑一致性；数据完整性；表达形式的合理性。空间数据质量的评价：用空间数据质量标准要素对数据所描述的空间、专题和时间特征进行评价空间数据误差来源：地图固有误差；材料变形产生的误差；图形数字化误差；遥感数据误差；测量数据的误差。几何误差：点误差、线误差元数据：Metadata描述数据的数据。内容包括：对数据集的描述；对数质量的描述；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。土地信息系统中元数据主要内容包括：帮助数据生产单位有效地管理和维持空间数据，建立数据文档，并保证即使其主要工作人员离退时，也不会失去对数据情况的了解；提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换网络及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索空间数据；帮助用户了解数据，以便就数据能否满足其需求作出正确的判断；提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。空间数据元数据的获取方法主要有五种：键盘输入、关联表、测量法、计算法和推理法。数据库：为了一定的目的，在计算机系统中以特定的结构组织、存储、管理和应用的相关联的数据集合。空间数据库：为保存数据，扩展人的记忆，帮助人们去管理和控制与这些数据相关联的事物。土地信息系统中的数据库是一种专门化的数据库，具有明显的空间特征。空间数据库管理系统则是指能够对存储的地理空间数据进行语义和逻辑定义，提供必需的空间数据查询检索和存取功能，以及能够对空间数据进行有效的维护和更新的一套软件系统。数据库的主要特征： 能够减少空间数据存储的冗余量； 提供稳定的空间数据结构； 满足用户对空间数据及时访问的需求，并能高效地提供用户所需的空间数据查询结果； 在数据元素间维持复杂的联系，以反映空间数据的性质； 支持多种多样的决策需要，具有较强的应用适应性； 应用程序对数据资源的共享； 数据独立性； 统一管理，能够用一个软件统计管理这些数据。层次模型：用树状结构来表示实体之间联系的模型。它是以结点来表示数据库中的记录类型的有向树。特点：有且仅有一个结点无父结点，即根结点；除根结点之外，所有结点有且仅有一个父结点。层次模型的优点是容易理解；缺点是不能直接表示实体之间多对多（m : n）的联系。网络模型：用网络结构来表示实体之间联系的模型。特点：可以有零个或多个结点无父结点； 至少有一个结点有多于一个父结点； 允许两个结点之间有两种或多种联系。网状模型较层次模型扩充了实体之间联系的限制，可以较灵活表示实体之间的多种关系，对确定的数据表示效率较高，数据冗余也较小，适合于表示关系较复杂的地理数据和具有网络状特征的地理实体，但网状模型的数据指针比较复杂，数据更新也较繁琐。关系数据模型：是一种数学化模型，它把数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表中的元素，这种表就称为关系。关系的集合就构成为关系模型。优点：结构特别灵活，满足所有布尔逻辑运算和数学运算规则形成的查询要求能搜索、组合和比较不同类型的数据增加和删除数据非常方便缺陷：数据库大时，查找满足特定关系的数据费时 对空间关系无法满足类是具有相同属性结构和操作方法的对象的集合对象与实体一样是客观世界中客体的一种抽象的描述，它由客体的数据和对数据的操作组合而成。消息是对象之间相互请求或相互协作的唯一途径。方法是对象的所有操作面向对象数据模型的特性：抽象性、封装性、多态性、重载性、继承性、概括性、聚集性。时空土地信息系统是一种四维（X，Y，Z，T）或（S，T）的信息系统，其中（X，Y，Z）或（S）表示空间数据，（T）表示时间数据结构定义：指数据之间的逻辑结构和物理结构以及这两种结构之间的关系和建立在结构定义上的相应的运算。它是对空间数据逻辑关系的表示，是对空间数据的组织方式。数据结构类型：矢量数据结构、栅格数据结构和矢量栅格一体化数据结构空间要素的种类：点：表示点状地物，比如小比例尺图中的居民点、建筑物、桥梁、井位等。线：表示公路、铁路、河流等线状地物。面：表示一个行政区、土地分类的一个区域、一种土壤类别的区域等等。土地信息系统中的“面”被视为一个封闭的区域。拓扑要素的种类：图斑：由几个弧段组成的多边形。一个首尾相接的弧段组成的，被另一个面包围的面称为岛。弧段：两个结点之间的曲线（或折线）。结点：三条以上曲线（或折线）汇集的点。拓扑关系：反映图件要素空间上相关性的关系。拓扑邻接（存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系）、拓扑关联（存在于空间图形的不同元素之间的拓扑关系）、拓扑包含（面与面之间包含与被包含关系）栅格数据结构的特点：1）离散的量化栅格值表示空间对象2）位置隐含,属性明显3）数据结构简单,易于遥感数据结合,但数据量大4）几何和属性偏差5）面向位置的数据结构,难以建立空间对象之间的关系栅格数据结构的编码方法：直接栅格编码、链式编码、游程长度编码、块状编码、四叉树编码、八叉树编码几种栅格编码方法的比较直接栅格编码：简单直观，是压缩编码方法的逻辑原型（栅格文件）；链码：压缩效率较高，以接近矢量结构，对边界的运算比较方便，但不具有区域性质，区域运算较难；游程长度编码：在很大程度上压缩数据，又最大限度的保留了原始栅格结构，编码解码十分容易，十分适合于微机地理信息系统采用；块码和四叉树编码：具有区域性质，又具有可变的分辨率，有较高的压缩效率，四叉树编码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。栅格数据的类型：1)卫星遥感影像； 2)航空摄影照片； 3)专题数字影像（DEM等）；4)普通数字影像。矢量数据结构的定义：是通过记录坐标的方式，来表现点、线、面地理实体位置及关系的数据结构。其坐标空间假定为连续空间，不必象栅格数据结构那样进行量化处理。因此矢量数据能更精确地定义位置、长度和大小。矢量数据结构的特点用离散的点描述空间对象与特征，定位明显，属性隐含用拓扑关系描述空间对象之间的关系面向目标操作，精度高，数据冗余度小与遥感等图象数据难以结合输出图形质量好，精度高栅格化：矢量数据向栅格数据转换矢量化：栅格数据向矢量数据转换矢量数据优点：表示地理数据的精度较高；严密的数据结构，数据量小；完整的描述空间关系；图形输出精确美观缺点：数据结构复杂、矢量叠置较为复杂、数学模拟比较困难、术复杂（特别是软硬件）栅格数据优点：数据结构简单、空间数据的叠置和组合方便、各类空间分析很易于进行、数学模拟方便缺点：图形数据量大、地图输出不美观、难以建立网络连接关系数据库管理系统的主要功能：数据库定义、数据库管理、数据库维护、数据库通讯等。数据仓库定义为面向主题的、集成的、历史的、稳定的、支持管理决策过程的数据集合。特点：主题与面向主题；集成的数据；数据是持久的；数据是随时间不断变化的。元数据是关于数据的数据，它描述了数据仓库的数据和环境。分为管理元数据和用户元数据。数据字典：数据库的元数据，它描述数据库的整体结构、数据内容和定义等。包括：数据库的总体组织结构；数据库总体设计的框架； 各数据层的详细内容定义及结构；数据命名的定义；元数据的内容等。图幅的拼接：逻辑一致性的处理、识别和检索相邻