GIS复习重点(准北部湾大学用)

1 地理信息系统复习重点地理信息系统复习重点 1 地理信息系统定义地理信息系统定义 有计算机软件 硬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 地理信息系统的基本概念地理信息系统的基本概念 2 数据与信息的关系数据与信息的关系 1 数据是信息的表达形式 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 2 信息是用数字 文字 符号 语言等介质来表示事件 现象等的内容 数量 特征 以便向人们提供关于实现世界新的事实的知识 作为生产 管理和决策的依据 3 地理信息系统的分类地理信息系统的分类 按研究区域分 区域性 gis 全球性 gis 按研究内容分 综合 gis 专题 gis 按功能分 工具型 gis 应用型 gis 4 地理信息系统的基本构成 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 5 地理信息系统的特征 地理信息系统的特征 1 空间特征 地理现象的空间位置及其相互关系 其数据成为空间数据 2 属性特征 表示地理现象的名称 类型和数量等 其数据成为属性数据 3 时间特征 指地理现象 随时间而发生的变化 其数据成为时态数据 6 地理信息系统的基本功能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 7 Roger Tomlinson 1963 年开始创建世界上第一个地理信息系统即加拿大地理信息系统 加拿大地理信息系统 CGISCGIS Tomlinson 被誉为地理信息系统之父 8 与与 GISGIS 相关的学科 相关的学科 地理学 地图学 测量学 数学 计算机科学以及一切与获取 处理和分析空间 数据有关的科学 9 地理空间地理空间 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 10 地球自然表面地球自然表面 一个高低起伏很大的不规则表面 不能作为测量的依据 基准面 11 大地水准面大地水准面 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一个闭合曲面 12 旋转椭球体旋转椭球体 是一个椭圆绕其短轴旋转形成的形体 其赤道半径 a 大于极半径 b 是一个可以用数学 公式描述的规则的几何表面 可以作为平面坐标的基准 13 我国采用的大地坐标系为 19801980 年国家大地坐标系年国家大地坐标系 我国国家原点是在陕西省泾阳县永乐镇 我国国家原点是在陕西省泾阳县永乐镇 14 我国现在有三种大地坐标系并存 我国现在有三种大地坐标系并存 也是 1954 年北京坐标系 局部平差 二是 1980 年国家大地坐标 系 整体平差 三是地心坐标系 以地球质心 最为原点的坐标系 15 高程高程 指空间某点高于或低于基准面的垂直距离 主要用来提供地形信息 我国现在规定的高程基 准面为 1985 国家高程基准 它采用的是青岛验潮站 1953 年 1979 年验潮资料计算而定 该基准比 原先使用的 黄海平均海平面 高 29mm 16 空间数据的分类 空间数据的分类 按数据来源 地图 影像 文本数据 按数据结构 矢量 栅格数据 按数据特征 空间数据 非空间属性数据 按几何特征 点 线 面 曲面 体 按数据发布形式 数字线划图 数字栅格图 数字高程模型 数字正射影像图 17 空间数据的基本特征空间数据的基本特征 空间数据区别于其他数据的本质特征 1 空间特征 是指地理现象和过程 所在的位置 形状和大小等几何特征 以及与相邻地理现象和过程的空间关系 包括方位关系 拓扑 关系 相邻关系 相似关系等 2 属性特征 是指地理现象和过程具有的专属性质 通常包括名称 数量 质量 性质等 成为属性数据 3 时间特征 是指一定区域内的地理现象和过程随着时间的 变化情况 成为失态数据 18 空间数据的拓扑关系空间数据的拓扑关系 拓扑关系是定义空间结构关系的一种数学方法 在 GIS 中 他不但用于空间数 据的编辑和组织 而且在空间数据分析和应用中都具有非常重要的意义 其类型 邻接 包含 关联 19 矢量矢量 也叫向量 数学上称 具有大小和方向的量 为矢量 20 矢量数据结构矢量数据结构 特点 1 很好地表达地理实体的空间分布特征 2 数据精度高 3 数据存数的冗 余度低 缺点 1 表示坐标的计算机字长有限 2 所有矢量输出设备尽管分辨率比栅格设备高 但也有一定的步长 21 实体数据结构的主要特点实体数据结构的主要特点 1 数据按点 线或多边形为单元进行组织 数据结构主观简单 2 每个 多边形都以闭合线段存储 多边形的公共边界被数字化两次和存储两次容易造成数据冗余个产生不一 致性 3 点 线和多边形有各自的坐标数据 但没有拓扑数据 彼此不关联 4 岛或洞只作为一个 单个图形 没有与外界多边形的联系 22 游程编码结构游程编码结构 游程 指栅格矩阵一行内相邻同值栅格的数量也成为行程 游程编码结构 是逐行将 相邻同值的栅格合并 记录合并后栅格的值及合并栅格的数量 其目的是压缩栅格数据 消除数据间 2 的冗余 P54 23 四叉树结构四叉树结构 p56 狄洛尼三角网狄洛尼三角网 p59 24 我国基础地理信息数据分类为我国基础地理信息数据分类为 测量控制点 水系 居民地 交通 管线与垣栅 境界 地形与土质 和植被 25 矢量数据的输入与编辑矢量数据的输入与编辑 1 手扶跟踪数字化仪输入步骤 原图准备 连接数字化仪 输入变频数据 输入空间实体坐标数据 检查和修改数字化错误 输入属性数据 检查和修改属性错误 2 屏幕数 字化过程 打开栅格图像 图像配准 输入空间数据 输入属性数据 26 空间数据编辑的目的 空间数据编辑的目的 为了消除数字化过程中引入的错误 以及数字化数据重新组织 以便得到便于 进一步处理和使用的格式 27 常用的产生栅格数据的方法常用的产生栅格数据的方法 扫描输入 遥感影像解译 数据结构转换 28 高斯克吕格投影 高斯克吕格投影 等角横切椭圆柱投影 只要用于大比例尺地形图 P75 高斯克吕格投影所规 定的条件 1 中央经线和赤道投影后为互相垂直的直线 且为投影的对称轴 2 投影具有等角性质 3 中央经线投影后保持长度不变 高斯克吕格投影的特点高斯克吕格投影的特点 1 中央经线上没有任何变形 满足中央经线投影后保持长度不变的条件 2 除中央经线的长度比为 1 外 其他任何点上的长度比均大于 1 3 在同一条纬线上 离中央经线越远 变形越大 最大值位于投影带的边缘 4 在同一条经线上 纬度越低 变形越大 变形量最大值位于赤 道上 5 投影属于等角投影 故没有角度变形 面积比为长度比的平方 6 长度比的等变形线平行于 中央子午线 29 墨卡托投影墨卡托投影 是一种等角正切圆柱投影 常用于航海图 航空图 30 通用横轴墨卡托投影 通用横轴墨卡托投影 UTMUTM 投影 横轴等角割圆柱投影投影 横轴等角割圆柱投影 美国 日本 加拿大 泰国 阿富汗 巴西 法国和瑞士等约 80 个国家采用作为地形图的数学基础 31 我国我国 1 1001 100 万的小比例尺地形图采用了兰勃特投影万的小比例尺地形图采用了兰勃特投影 32 32 矢量与栅格数据的比较矢量与栅格数据的比较 1 矢量数据的优点矢量数据的优点 便于面向实体的数据表达 数据结构紧凑 冗余度低 拓扑结构有利于网络分析 空间查询等 缺点 数据结构比较复杂 软件实现的技术要求比较高 多边形叠合等分析相对困难 2 栅格数据特点栅格数据特点 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 33 由矢量向栅格的转换由矢量向栅格的转换 P80 栅格化技术的方法栅格化技术的方法 p81 34 基于多边形数据的栅格化方法基于多边形数据的栅格化方法 内点填充法 边界代数法 包含检验法 35 栅格数据转化为矢量数据步骤栅格数据转化为矢量数据步骤 二值化 细化 线追踪 拓扑关系生成 去除多余点及曲线圆滑 36 基于矢量的压缩基于矢量的压缩 道拉斯 佩克算法 p93 37 数字地形模型简称数字地形模型简称 DTMDTM 数字高程模型简称 数字高程模型简称 DRMDRM 两者关系 两者关系 DTMDTM 中地形属性为高程时称为中地形属性为高程时称为 DEMDEM 38 点的内插点的内插 通过抑制已知点或多边形分区的数据 推求任意点或多边形分区数据的方法 是用来建立 具有连续变化特征现象的数值方法 步骤 数据取样 数据处理 数据记录 数据精度分析 外推 在已知观测点的区域外估算观测点的数据过程 39 区域的内插 p104 40 空间数据文件存储和管理即空间数据以操作系统的文件形式保存在计算中 如 mapinfo 使用的 WOR 和 TAB 文件 Arcinfo 使用的 Coverage 和 Shape 文件 41 典型的数据库管理系统有典型的数据库管理系统有 微软公司提供的 access SQL server 甲骨文公司的 oracle Sybase IBM DB2 MySQL 等 42 数据库设计的步骤数据库设计的步骤 需求分析 概念设计 逻辑设计 物理设计 43 实体实体 联系模型 联系模型 E RE R 模型 模型 三种主要的语义概念 1 实体 是对客观存在的其独立作用的事物的一 种抽象 用矩形符号代表 2 联系 是实体间有意义的相互作用或对应关系 一般可分为一对一 一对多 多对多三种 用菱形表示 3 属性 是对实体和联系特征的描述 用椭圆表示 44 采用采用 E RE R 模型进行数据库概念设计的步骤模型进行数据库概念设计的步骤 设计局部的 E R 模型 设计全局的 E R 模型 全局 E R 模 型的优化 45 E R 模型与二维表之间的转化 p117 46 SQLSQL Structured Query L