GIS地理信息系统资料

地理信息：地理圈和地理环境固有的要素和物质的数量、质量、分布特征、表示联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。 地区性的，多具有结构性的特性和动态变化的特性。地理数据：包括各种地理特征与现象之间关系的符号化表示、空间位置、属性特征的及时状态。地理信息特性：地区、多维结构特性、动态变化特性。地理信息系统概念：1、一门学科是描述、记忆、分析、输出空间信息的理论和方法的新交叉学科。2 .基于一个技术系统、地理空间数据库，采用地理模型的分析方法，及时提供多个空间的和动态的地理信息，用于地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。PS的特点：1 .有收集、管理、分析、输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性。2、计算机系统帮助管理空间地理数据，计算机程序模拟常规专业地理分析法，作用于空间数据，生成有用信息，完成人难完成的任务。3、能快速、准确、综合地进行复杂地理信息系统的空间定位和过程动态分析。GIS的类型：1.研究范围：全球信息系统和地区信息系统。2 .研究范围：依据主题信息系统和综合信息系统。3 .根据使用的数据种类：矢量信息系统、网格信息系统和混合信息系统。GIS工具或GIS情况：具有地理信息系统的基本功能，如图形图像数字化、存储管理、查询搜索、分析运算、多输出等。GIS的基本配置：系统硬件、系统软件、空间数据、应用程序和应用模式。GIS的基本功能：数据收集、数据存储、查询、分析、显示、输出。GIS应用的四个水平是事物处理系统、管理信息系统、决策支持系统和专家系统PS与地理学的关系：1、地理学的理论学习方法提供了与GIS有缘的空间分析的理论和方法，成为地理信息系统的理论依据。2、GIS的发展为地理问题的解决提供了新的技术手段，充分发挥了地理学研究的数学。PS与地图学的关系：1 .从历史上来看，GIS起源于地图，成为地图信息的新载体模式。 具有分析、保存、显示、传输功能。2、地图学理论和方法的GIS发展具有重要的影响。3、地图是地理信息系统的主要空间数据源，也是他最终输出的主要形式。4、计算机制图是地图特征的数字表示，操作和显示提供了成套方法，为GIS图形设计提供了技术支持。5、差异：地图强调数据的符号化和表示，GIS着重于分析。Roger Tomlinson从1963年开始启动了世界第一个地理信息系统加拿大地理信息系统(CGIS )。 Tomlinson被称为地理信息系统的父亲。 1964年哈佛研究所，PS实现的摇篮。GIS与管理信息系统的主要区别在于，处理的数据是否具有空间特征。第二章空间特征实体包含点、线、面、曲面和实体的各种元件。GIS的空间数据源和类型是地图数据、影响数据、地形数据、属性数据和元数据。元数据：描述数据的数据、数据内容、质量、形状和其他特征的背景信息。空间数据=地理实体或地理现象的定位数据=拓扑数据。空间特征：地理实体的空间位置及其相互关系。空间数据的基本特征：1，空间数据或地理数据包括空间特征数据和属性特征数据。2 .空间特征数据包括地理实体或现象的定位数据和拓扑数据。3、属性特征空间数据包括地理实体和现象的主题属性数据和时间数据。 拓扑关系：具有网格结构特征的地理要素存在节点、圆弧段、多变性之间的拓扑关系。空间数据拓扑关系：1、拓扑接收：指空间图形的同类要素之间存在的拓扑关系2 .拓扑关系：指空间图的不同要素之间存在的拓扑关系3、拓扑包含空间图形类中存在的不同级别元素之间的拓扑关系GIS数据处理和空间分析在空间数据拓扑关系中的重要意义：1 .一个地理实体可以识别相对于另一个地理实体的空间位置，这是因为不需要根据拓扑关系使用坐标线距离，一个地理实体可以具有更高的稳定性，即不会随着地图投影而变化。2 .利用拓扑数据有利于查询空间元素。3 .可利用拓扑数据作为工具重构地理实体。空间数据结构：指适合计算机系统存储、管理、处理的地理学图形的逻辑结构，是地理实体空间布局方式和相互关系的抽象描述。空间数据结构包括矢量数据结构和网格数据结构。矢量数据结构：欧几里得几何中使用点、线、面及其组合体表现地理实体空间分布的数据组织方式。矢量数据结构有实体数据结构、拓扑数据结构、曲面数据结构三种。简单数据结构(实体数据结构):空间数据是以基本的空间对象为单位单独组织的，不包含拓扑关系的数据。简单数据结构的主要特征：1、数据是以点、线、多边形为单位组织的，数据组织直观，数字化操作简单。2、各多边形容纳闭合线段，多边形的共同边界被二次数字化，被二次容纳，容易产生数据的冗长性和不匹配。3、点、线、多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数据，相互不关联。4、岛只能看作一个图形。地理信息系统功能：数据收集、数据存储、查询、分析、显示、输出拓扑数据结构特征：1、数据冗长，记忆效率高2 .所有领域的关系都可以实现3、岛与多边形的层次关系不受限制。4 .后续查询检索和处理效率高矢量数据的特征：1、用离散的线和点表现地理现象和特征，定位明确，属性隐含2 .用拓扑关系描述矢量数据间的关系3 .面向目标的操作精度高，数据冗馀度小，运算量少4 .难以与遥感数据结合矢量数据的获取方法：1 .利用各种定位设备的设备2、通过将纸张地图数字化而得到的，常用的数字化方式有扶手跟踪数字化和扫描矢量化。3、间接获取：转换网格数据，利用现有数据通过模型运算获取。网格数据结构：将空间分割为规则网格，并为每个网格提供适当的属性值，以表示地理实体的组织形式。网格数据的取法分析：中心归属法、长度占有法、面积占有法、重要性法。网格数据结构的压缩类型： 1、行程长度压缩编码2、块编码3、四叉树编码四叉树代码：将空间区域乘以二k次、二k次的像素阵列按四象限分割，直到子象限的属性值变得单调为止。 属性值是单调的要素，无论其大小，作为最后的存储手段，形成四叉树图。四叉树编码法的优点：1 .容易且有效地计算多边形的数量特征。2、阵列的各个部分的分辨率是可变的，边界复杂的部分的四叉树高，即，层级多，分辨率也高，不需要显示许多细节的部分的层级少，分辨率低，因此可以准确地示出结构来减少存储容量。3、网格到四叉树和四叉树到简单的网格结构的转换比其他压缩方法更容易。4、多边形中嵌套的多边形的表现很方便。网格数据的特征：1、用离散量化网格值表示空间实体：当网格数据表示某一区域实体时，实际上用网格元素近似表示，这种描述方法通常不准确。2 .描述的属性信息明显，定位是隐式的。 数据直接记录属性，但是通过基于数据集合内的位置来获得定位。 位置根据矩阵编号变换为对应的坐标。3、数据结构简单，容易与遥感结合，但数据量大。4 .很难建立地物之间的拓扑关系。网格数据结构的获取方法： 1、遥感图像解释2、规则点采样、不规则点采样和插值。 3 .从扫描仪、摄像机等设备获取。 4 .通过向量进行网格运算获得。矢量数据结构域网格数据结构的比较1、向量数据结构：数据存储量小，空间位置精度高，能用网络连接法完全描述拓扑关系，输出简单，描绘精细，精密美丽，能检索图形及其属性，更新和整合，数据结构复杂，数据获取慢，数学模拟2、网格数据结构：数据存储量大，空间位置精度低，难以建立网络连接关系，输出速度快，但描绘粗糙，外观差，化妆数据处理容易，数据结构简单，授课容易迅速地获得大量数据，数学模拟容易矢量数据结构和网格数据结构的选择：1 .向量数据结构的选择1、矢量数据结构式的人们最清楚的图形表现方法是，在线图中，用矢量数据进行记录的方法多用网格数据来节省存储空间。2 .向量数据结构有利于网络分析3、矢量数据结构表示的数据精度高，容易向制图物体附加图形。4 .只能用矢量绘图仪输出矢量数据5、矢量数据便于生成各个独立的制图物体。2 .网格数据结构的选择1 .网格数据结构是一种视频数据结构，适合于遥感图像的处理2 .网格数据结构和制图物体的空间分布特征简单，具有直观、严格的对应关系，提供了与机器视觉相对应的可能性。3 .多边形数据结构的计算方法经常采用网格方式4、网格坐标是有规律的，数据的删除和提取是根据位置来决定窗口实现的，比矢量数据结构方便得多。适合大范围的小比例尺用网格数据结构，适合窄范围的大比例尺用矢量数据结构。“四库一体型”:可以统一管理图纸数据、属性数据、图像数据、数字标高模型数据。空间数据结构的构建过程： 1、根据用户的需要，确定数据项目2，根据数据项目，确定数据源3，数据分类和编码4，确定数据模型和数据结构类型5，数据输入和编辑操作。第三章矢量化电子地图的定义：纸张地图通过计算机图形图像系统的光-电变换量化为点数字图像，经过图像处理和曲线矢量化，或直接携手数字化后，将可为地理信息系统显示的矢量地图数据文件地理信息系统的地理基础：主要包括统一的地图投影系统、统一的地理网格坐标系统、统一的地理代码系统。GIS地图投影的布置与设计1 .各国GIS采用的投影系统与该国基本比例尺地图系列使用的投影系统一致。2. GIS中各种缩放的投影系统将与用于相应缩放的主要信息源图的投影相匹配。3 .各地区GIS中的投影系统与应用于该地区的投影系统一致。4 .各种GIS一般采用一种或两种投影系统，保证地理定位框架一致。我国比例尺1:50万的地图使用高斯-克鲁格投影，1:100万的地图使用朗伯投影。GIS数据源：地图数据、遥感图像、数字数据、文本报告GIS数据质量问题：1、微观面：定位精度、属性精度、逻辑整合性、分辨率2、宏观方面：完整性、时间性、地域性、数据文件数据的主要误差源：数据采集过程、数据输入过程、数据记忆过程、数据处理过程、数据输出过程、数据使用过程空间数据的质量管理：1、传统的手工方法：主要比较数字数据域的数据源，图形部分的检查常采用目视法，属性部分的检查可以与原来的属性一个一个地进行比较，也可以采用其他的比较方法。2、元数据的方法：元数据包括数据质量的信息和处理过程中的质量变化，从而检查数据质量，了解数据质量的状况和变化。3、地理相关法：用空间数据的地理特征要素本身的相关性来分析数据质量。数据输入现在也是手动输入的主要数据输入手段。属性数据编码策略：1、系统性和科学性：编码系统应当在逻辑上满足有关学科的科学分类方法，表达此类属性本身的自然系统性2、一贯性：相同的专业名称和术语必须是唯一的3 .方便的语言和通用性：创建相同的代码内容、代码长度、代码位分配和代码位格式。4、简单性：在满足国家标准的前提下，各代码应以最小数据量承载最大的信息量5、可扩展性：代码的设定应该留有可扩展的馀地。属性数据的编码方法：1 .显示所有制图对象的列表2、制定分类对象、分类原则和指标，将制图对象分成分类等级3 .建立分类代码系统4、设置代码及其格式，并且代码使用各个字符和数字来包含码位长、码位分配等。5、制作编码和编码对象的对照表，只要对最终成果文件进行编码，是数据输入计算机进行编码的依据。地图数字化的过程：纸地图扫描变换接头块裁剪地图图像处理矢量化矢量图合成矢量图连接。野外数据采集的方法： 1、全站仪(电子平板)测量2、GPS测量3、摄影测量4、遥感图像处理第四章空间分析：一种基于空间数据的分析技术，它通过基于地学原理的分析算法从空间数据中获取地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间进化等信息。空间分析类型： 1、基于空间图形数据的分析运算2、基于非控制属性的数据运算3、空间和非空间数据的联合运算。空间分析的一般步骤： 1、分析的目的和标准2、空间操作数据3、空间分析操作4、表分析数据5、表分析6、结果评价和解释7、根据需要改进分析8，生成最终的结果图和表报告空间放置查询：指定点或几何图形，以检查图形中的空间图像及其对应属性。缓冲区查询：根据用户的要求提供点缓冲区、行缓冲区或面缓冲区的距离，形成缓冲区多边形，并根据多边形的搜索原理在该缓冲区多边形中搜索空间图形。包含运算：包含点面包含解析、线面包含解析与多变性之间等包含解析。角算法的基本思想：应判别的点m与多边形f的边界上的点p相连，点p沿边界移动时，PM和某条直线(例如x轴)的角度变化，p沿边界绕一周，角度的变化值为0，则m一定在多边形以外的角度的变化值为219垂直线算法的基本思想：应判别的点p画垂线l，如果l和多边形f的边界的交点数为奇数，点p在多边形内部的