华东师范大学GIS ARCINFO 地理信息系统工程 课件及实验指导

1、第一章 绪论地理信息系统（GIS） Geographic Information System 关键词：地理信息系统 地理信息信息系统地理信息系统计算机技术一、信息与信息系统信息社会工业社会农业社会采集与渔猎社会标志：知识与技术为主要生产工具和生产资料，尤其是信息技术（IT）。信息的概念信息的表达信息的特点信息的概念信息即信号、消息、意义 是通过某种信号传递的消息，是客观世界中某事某物所包含的意义。在当今的信息社会，信息无论是对个人还是对社会都是非常重要的。信息的表达/载体实物语言文字、数据图形人脑、电脑信息的特点信息是客观存在的，但信息可能是隐含的，有时必须通过处理才能获取。信息是可以共享的

2、，不因其传播或扩散而损失。信息是有价的，而且其价值是具有时效性的。系统的概念 系统是由若干相互联系和相互作用的要素组成的，具有一定结构和功能的有机整体。系统的特征 整体性 层次性 目的性 开放性与稳定性信息系统的概念 信息系统是具有处理、管理和分析数据功能的系统，它能为企业、部门或组织的决策过程提供有用的信息。信息系统的特点 在信息系统中，尤其是现代社会计算机支持下的信息系统，其信息是以数据为载体的。 但数据并不等于信息。二、地理信息与地理信息系统地理： 泛指地球表面各种自然现象和人文现象，以及它们之间的相互关系和区域分异。地理信息： 指人对地理现象的感知，其内容包括地理系统诸要素的分布特征、

3、数量、质量、相互联系和变化规律等。地理信息的特征： 空间定位特征、多维结构特征、动态特征 地理信息的载体地图地图研究的对象： 地理环境诸要素地图表现的内容： 各种地理要素的数、质量特征及其时空关系。地图是地理学的第二语言 它是地理研究中必不可少的工具，也是地理研究成果的最好表达方式。 地理信息的载体地图著名的地理学家陈述彭先生说： 地理信息系统事实上就是地图的一个延续，就是用地理信息系统扩展地图工作的内容。2、关于地理信息系统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的功能，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。 地理信息系统是一种以地理坐标为骨干的

4、信息系统。空间信息系统查询分析存储显示采集输出GIS 功能数据采集480585.5, 3769234483194.1, 3768432485285.8, 3768391484327.3, 3768565483874.7, 3769823 CoordinatesPaper mapsDigital dataGPSGIS DataX,YX,YX,YX,Y实体X,YRowsColumns数据存储矢量格式实体的表示是不连续栅格格式使用方格来模拟实体 查询查找一个指定的要素基于条件查找要素人口数大于 300,000Which parcels are within 50 feet of the road?W

5、ell type DrilledBuilding owner SmithSoil type Sandy分析相邻叠加网络地图图表显示文本文档影象输出Internet纸图GIS Data2、关于地理信息系统GIS的发展60年代起步阶段70年代巩固阶段80年代突破阶段90年代产业化阶段21世纪网络化阶段（WebComOpen）GIS的应用资源管理、环境保护、建设规划、公安消防.3、关于数字地球数字地球的概念 可以理解为对真实地球及其相关现象统一的数字化重现和认识。通俗地说就是虚拟地球。数字地球的关键技术 高分辨率的卫星遥感、高速网络与数据标准、海量数据的存储、虚拟现实技术数字地球的应用领域 全球变化

6、与社会可持续发展 政治、经济与军事应用三、GIS的软硬件环境主机键盘显示器数字化仪扫描仪打印机绘图仪制版印刷RS数据处理器解析测图仪数字摄影测量仪器三、GIS的软硬件环境2. 软件环境 系统软件、应用软件 GIS开发软件矢量型栅格型ARC / INFOMapInfoMAPGISERDASIDRISIErMapper3. Mapinfo软件简介MapInfo的基本功能数据录入数据显示数据分析数据输出3. Mapinfo软件简介MapInfo的一个重要概念地图图层MapInfo文件组成 MapInfo是以表的形式来组织信息的，每一个表都是一组MapInfo文件，这些文件组成了地图文件和数据库文件。

7、一个典型的MapInfo表将由下列文件构成tab文件:描述表的数据结构dat（dbf/xls/bmp/tif）文件：属性数据map文件：描述图形对象id文件：图形对象文件的索引，用于连接数据和图形对象。第二章 GIS空间数据结构第一节 空间数据结构基础 地理信息空间信息属性信息GIS是以空间数据为骨干的信息系统第一节 空间数据结构基础地理要素特征空间位置定性特征定量特征名 称空间数据属性数据必然要与空间数据挂钩必然带有一定的属性一、数据结构的概念数据结构：数据记录的编排方式以及它们相互关系的描述。不同类型的数据，只有按照一定的数据结构进行组织，并将它映射到计算机存储器中，才能进行存贮、检索、处

8、理和分析。在GIS中，数据结构是系统完善的一个关键，它不仅决定了数据操作的效率，同时也影响了系统的灵活性和通用性。二、地理信息的地图表示地图坐标地理坐标（球面坐标）平面坐标椭 球 体椭球体定位国家坐标系地方坐标系：椭球面与地表面或局域地面更吻合，且短轴与地轴一致。北京坐标系、西安坐标系、WGS84坐标系我国曾经或正在采用的椭球体椭椭球球体体名名称称长长半半轴轴扁扁率率使使用用年年代代海海福福特特6633778833888811:229977.0011995533年年前前克克拉拉索索夫夫斯斯基基6633778822445511:229988.3311995533年年后后IAG7755663377

9、8811440011:229988.22557711998800年年后后GPS实测点与国家标准地形图匹配状况不同坐标系地形图邻接状况（中间部分为54、80两个坐标系邻接“真空”带）二、地理信息的地图表示地图上的地理坐标与平面坐标之间的关系遵守严密的数学法则。不同的地图其投影规则不同，直角坐标系也不相同。国家坐标系： 高斯克吕格直角坐标系上海地方坐标系：国际饭店为原点二、地理信息的地图表示 属性特征的表示 空间特征的表示地理要素的空间分布特点点状线状面状地图符号分类点状符号线状符号面状符号地图符号不仅通过其定位性反映地理要素的空间特性，而且通过符号的形状、结构、颜色、尺寸来表示各要素的不同属性。

10、三、计算机中的地理信息 属性信息或专题信息 空间信息地理坐标直角坐标数字代码两者通过序号或关键字段连接栅格结构矢量结构地理编码思 考 题不同的地理坐标系之不同平面坐标系与地图投影第二节 栅格数据结构一、栅格结构有关概念1.栅格结构：栅格结构是将地理空间划分成若干行、若干列，称为一个象元阵列，其最小单元称为象元或象素。每个象元的位置由行列号确定，其属性则以代码表示。以栅格数据结构表示的地理空间关系称为图像。一、栅格结构有关概念（续）2. 象元栅格单元 遥感影像：MSS 7979米 SPOT 1010米 TM 3030米 QuickBird 0.61 米影像分辨率扫描图象：150DPI、300DP

11、I、600DPI计算机屏幕分辨率：640780 800600 1024768一、栅格结构有关概念（续）3.象元阵列：反映某一空间分布的系列象元队列，其行、列确定每个象元的空间位置。 一、栅格结构有关概念（续）4. 象元属性：栅格单元值 地理要素的属性特征 5. 栅格结构的特点：属性明显，定位隐含二、栅格数据的取值方法栅格结构的数据获取途径 栅格数据的取值方法 人工采样、将矢量地图转换为栅格地图、扫描、影像中心点法面积占优法长度占优法重要性法二、栅格数据的取值方法中心点法此法常用于具有连续渐变分布特性的要素，如地形数字高程模型 DEM(Digital Terrain Modal)三、栅格数据的编

12、码方法1.直接编码无压缩编码 将栅格数据看作是一个数据矩阵，逐行或逐列逐个记录代码5,5A,A,B,B,BA,C,C,C,AD,C,C,A,AD,D,C,A,AD,D,A,A,A三、栅格数据的编码方法（续）2.链式编码边界链码 它是从某一起点开始用沿八个基本方向前进的单位矢量链来表示线状地物或多边形的边界。2.链式编码边界链码E / 0EN /7N / 6WN / 5W / 4WS / 3ES / 1S / 23,1,7,0,1,2,3,4,5,64,1,6,7,0,1,2,3,4,53.游程长度编码所谓游程是指按行的顺序连续且属性值相同的若干栅格。游程长度的记录方式有两种 记录每个游程起（迄

13、）列号 记录每个游程象元数3.游程长度编码（续） 逐行记录每个游程的迄点列号5，5A，2，B，5A，1，C，4，A，5D，1，C，3，A，5D，2，C，3，A，5D，2，A，53.游程长度编码（续）记录每个游程象元数5，5A，2，B，3A，1，C，3，A，1D，1，C，2，A，2D，2，C，1，A，2D，2，A，33.游程长度编码（续）记录每个游程象元数5，52，A3，B1，A3，C1，A1，D2，C2，A4. 块式编码块式编码是将游程扩大到两维情况，把多边形范围划分成若干具有同一属性的正方形，然后对各个正方形进行编码。块式编码的数据结构由初始位置（行列号）、半径和属性代码组成。4. 块式编码

14、（续）M M R M M M M M1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 8M M R M M M M MM M R R M R M MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM M R R R R R MM M M R R M M MM M R R M R M MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM M M R R M M MM M R R R R R M4. 块式编码（续）1，1，2，M；1，3，1，R；1

15、，4，1，M；1，5，1，M；1，6，1，M；1，7，2，M2，3，2，R；2，5，1，M；2，6，1，R3，1，1，M；3，2，1，R；3，5，3，R；3，8，1，M4，1，1，M；4，2，3，R;4，8，1，M5，1，1，M；5，8，1，MM M R M M M M M1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 8M M R R M R M MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM M M R R M M MM M R R R R R M5.四叉树编码四叉树又称四元树或四分树，是最有效的栅格数

16、据压缩编码方法之一。四分树将整个图像区域逐步分解为一系列方形区域，且每一个方形区域具有单一的属性。最小区域为一个象元。5.四叉树编码（续）区域分割原则： 将欲分解区域等分为四个象限，再根据各个象限的象元值是否单一决定要不要再分。如果单一则不再分割，否则同法再分，直到所有象限的象元属性值相同为止。5.四叉树编码（续）M M R M M M M MM M R R M R M MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM M R R R R R MM M M R R M M M1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4

17、 5 6 7 8区域分割方法M M R M M M M MM M R R M R M MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM M R R R R R MM M M R R M M M5.四叉树编码（续）在四叉树中，不能再分的结点称为叶子结点，可再分的结点称为树杈结点树杈结点叶子结点1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 8M M R M M M M MM M R R M R M MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R

18、 R MM M R R R R R MM M M R R M M M5.四叉树编码（续）四叉树编码方法NW （0）NE （1）NW （2）SE （3）0层1层2层3层记录每个叶子结点的地址和属性0123202122232002012022032302312322335.四叉树编码（续）美国马里兰大学四叉树编码方法0层1层2层3层012320212223200201202203230231232233该方法用二进制（共32位）记录每个叶结点的地址和属性值，其中地址包括两个部分，即深度和路径。000001011000011属性编码 22位路径2n位深度4位6.分形压缩编码四、栅格结构数据应用实例遥

19、感图像处理数字高程模型DEM与数字地形模型DTM Digital Elevation Model Digital Terrain Model空间分析栅格数据结构小结基本概念象元及象元阵列 、象元属性及属性取值方法象元越小，分辨率越高，图斑越精细理解栅格编码同样的数据可以有不同的编码方式，不影响结果的显示数据压缩编码方式可以自己定义学习数据结构的意义：知其所以然第三节 矢量数据结构矢量数据结构是另一种常见的图形数据结构，它用一系列有序的x、y坐标对表示地理实体的空间位置。矢量结构的特点：属性隐含，定位明显矢量型数据结构按其是否明确表示各地理实体的空间相互关系可分为实体型和拓扑型两大类。一、实体型

20、数据结构实体是指地图的基本元素：点、线、面PLR1R2P（x1,y1)L (x2,y2)(xn,yn)R1 (xn+1,yn+1) (xn+1,yn+1)R2 (xm+1,ym+1) (xm+1,ym+1)对象一、实体型数据结构（续）实体型数据结构的优点 结构简单、直观，编码容易实体型数据结构的缺点 数据冗余，相邻多边形的公共边易产生分歧； 实体互相独立，缺乏联系； 岛弧处理比较困难二、拓扑型数据结构1.拓扑概念拓扑一词来自于希腊文，意思是“形状的研究”。拓扑学是几何学的一个分支，它研究在拓扑变换下能够保持不变的几何属性拓扑属性 拓扑结构是明确定义空间关系的一种数学方法2. 拓扑关系2. 拓扑

21、关系（续）非拓扑属性：两点之间的距离 一个点指向另一个点的方向 弧段的长度 一个区域的周长 一个区域的面积拓扑属性（拓扑关系）： 一个点在一个弧段的端点 一个简单弧段不会自相交 一个点在一个区域的边界上 一个点在一个区域的内部 一个点在一个区域的外部 一个点在一个环的内部 一个简单面是一个连续的面 3. 拓扑数据结构1) 拓扑结构的基本元素拓扑线段（arc）结点(node）多边形（poly）该线段中间不与其它线段存在联系拓扑线段的两个端点，分别为首结点、尾结点由数条拓扑线段连接而成2)拓扑关系表的建立结点编码：线段编码：1 2 3 4 5 6 7 8 9多边形编码：(1)(2)(3)(4)(5

22、)(2)(3)(5)(4)(1)1245678932）拓扑关系表的建立（续）表1：线段坐标表1245678932）拓扑关系表的建立（续）表2：线段多边形关系表(2)(3)(5)(4)(1)1245678932）拓扑关系表的建立（续）表3：线段结点关系表(5)124567832）拓扑关系表的建立（续）表4：多边形线段关系表(2)(3)(5)(5)(1)124567893实体型与拓扑型数据结构比较两者都是目前最常用的数据结构模型 实体型代表软件为MapInfo 拓扑型代表软件为ARC/INFO它们各具特色实体型虽然会产生数据冗余和歧异，但易于编辑。拓扑型消除了数据的冗余和歧异，但操作复杂，甚至会产

23、生新的数据冗余。第三节 TIN结构不规则三角网（TIN）表达地形表面Triangulated Irregular NetworkAEDCB165432TIN的主要特征TIN由一系列三角形组成三角形顶点都是一些特征点每个三角形的坡度、坡向均一三角形大小随地形变化而变尽可能是等边三角形三角形外接圆内没有其它点与Voronoi多边形(泰森多边形)对偶以拓扑方式存储TIN关系表AEDCB165432三角形临近关系AB,EBA,CCB,DDC,EEA,D三角形节点A1，5，6B4，5，6C3，4，6D2，3，6E1，2，6三角形关系表三角形/节点关系表坐标表节点坐标1X1，Y1，Z12X2，Y2，Z23

24、X3，Y3，Z34X4，Y4，,Z45X5，Y5，Z56X6，Y6，Z6上节课主要内容回顾实体型矢量数据结构 实体/对象；基本要素：点、线、面拓扑型矢量数据结构 拓扑关系；基本要素：点、线、面不规则三角网结构 易于表达不规则表面栅格结构与矢量结构的比较优 点缺 点矢量数据数据精度较高数据量小能完整描述拓扑关系图形输出美观数据结构复杂叠置分析难数学模拟困难空间分析技术上复杂栅格数据数据结构简单叠置和组合方便便于实现叠置分析数学模拟方便技术开发费用低数据量大降低分辨率时，信息损失严重地图输出不够精美投影转换较费时第三章 GIS数据库的建立第一节 GIS数据源第二节 空间数据的采集一、空间数据采集的

25、一般方法二、数字化中的物理坐标、用户坐标三、MapInfo数字化四、数字化精度分析第三节 属性数据库的建立第四节 数据维护与管理第一节 GIS数据源1. 地图资料普通地图空间信息专题地图专题（属性）信息2. 遥感(RS)资料数据图片3. 实测数据资料空间数据：数字测图仪、GPS接受仪属性数据：气象气候数据等Global Positioning SystemRemote Sensing4. 统计资料数字：人口、产值、收入、消费文字：土地类型、劳动力状况、 受教育程度、污染情况第二节 空间数据的采集一、空间数据采集的一般方法 1. 手扶跟踪数字化仪（Digitizer）数字化 工作原理1. 手扶跟

26、踪数字化（续） 数据采集方式点方式时间方式距离方式 数字化仪的精度 手扶数字化的缺陷无法及时发现错误作业辛苦2. 扫描数字化台式扫描仪滚筒式扫描仪 扫描仪简介2. 扫描数字化（续）扫描精度：扫描分辨率用每英寸点数 DPI（Dot Per Inch）表示例：当分辨率为300DPI时，则扫描象元的大小为3. 屏幕跟踪数字化栅格图象矢量化 扫描数据、遥感数据二、数字化中的物理坐标、用户坐标地球坐标经度、纬度地图投影变换地图投影变换地图坐标直角坐标屏幕显示坐标数字化仪、扫描仪坐标用户坐标物理坐标二、数字化中的物理坐标、用户坐标 1. 物理坐标数字化仪坐标：以其分辨率为坐标单位XY(0,0)设某A0幅面

27、数字化仪分辨率为0.025mm，则Ymax=900mm/0.025mm=36000 Xmin=1200mm/0.025mm=480001. 物理坐标（续）扫描图象坐标Ymax 行数 图纸宽度分辨率Xmax 列数 图纸长度分辨率地球坐标地理经纬度地图坐标直角坐标地图投影我国大中比例尺地形图坐标系的建立中央经线XY500km2.用户坐标（续）我国小比例尺图（圆锥投影）MapInfo2.用户坐标（续）世界图用户自定义坐标当我们不需要考虑地图投影变形，把制图区域看成是一个平面时，或者当研究区域数据不与其它数据综合使用时，用户可自定义数字化原图的坐标，一般取左下角为（0，0）。MapInfoMapInf

28、oArcGISXYxxxyyyO (a0,b0)X = x + a0Y = y + b0 x = y* cos () - x * sin ()y = x* cos () +y * sin ()y = y* Sxy = y* Sy设物理坐标系为xo y，用户坐标系为XOY，则OP4.物理坐标与用户坐标的转换（续）整理可得变换公式如下：x = a0 + a1x + a2yy = b0 + b1x + b2yx = a0 + m * cos() x + n * sin() yy = b0 + m * sin() x + n * cos() yx = a0 + a1x + a2y+ a4x2 + a5

29、y 2 + a6xy +y = b0 + b1x + b2y + b4x2 + b5y 2 + b6xy +相似变换(m=n)仿射变换(m=n)多项式变换4.物理坐标与用户坐标的转换（续）x = a0 + a1x + a2yy = b0 + b1x + b2yX方向误差为X x（ a0 + a1x + a2y）Y方向误差为Y y（ b0 + b1x + b2y ）则距离误差为d X2 Y2最小二乘法求解4.物理坐标与用户坐标的转换（续）则距离误差为d X2 Y2设：Ud2X2 Y2Ux( a0 + a1x + a2y)2 y( b0 + b1x + b2y ) 2分别对未知数ai、bi求导，并

30、令各导数为零，则可得：x = n a0+a1x+a2yxx = a0 x+a1x2+a2xyxy = a0 y +a1 xy+a2y2y = n b0+b1x+b2yxx = b0 x+b1x2+b2xyxy = b0 y +b1 xy+b2y24.物理坐标与用户坐标的转换（续）转换的实质是建立两个坐标系之间的数学关系转换的意义:1.将设备坐标转换为地理要素的实际坐标2.实现多幅图,包括不同比例尺地图的拼接或叠置3.减少各种变形(投影变形、扫描变形、纸张变形等)转换通过配准来实现5.MapInfo环境下栅格图像的配准MapInfo所识别的栅格文件种类MapInfo图像配准方法从底图上采控制点从

31、数字地图上采控制点关于配准配准的目的：建立物理坐标与用户坐标的转换关系配准的方法：采集一定数量的控制点方法一与方法二只是输入用户坐标的方法不同实习中出现的问题：控制点分布不均匀点位不精确控制点坐标不能任意改动配准结果将直接影响数字化精度三、MapInfo数字化1.数字化前的准备工作 判断并设置原图坐标系：投影及参数 选择控制点 a.点数=4 b.点位分布均匀、易判断 图像配准误差允许范围： 与数字化仪分辨率在同一数量级上； 屏幕数字化则尽量在两个象元以内。误差纠正控制点误差纠正检查投影设置检查控制点位置精度及其分布情况增加控制点检查原图质量2.屏幕数字化打开已配准的图象：已生成Table文件要

32、素分层选择数字化工具采集特征点点状符号定位点 线状符号中心线拐弯点 面状符号轮廓特征点正形符号中心点侧视符号正下方公共点、公共边的采集要素分层实质：要素分类目的：便于使用和管理查询、取舍、 连接、编辑、显示（例：无锡.wor）方法：分别创建新图层文件菜单下新建表 图层控制窗口使装饰图层可编辑， 然后在地图菜单下保存装饰对象3.分幅图拼接如果数字化前为各分幅图配准了同一坐标系统下的用户坐标，分幅数字化的结果即可自动拼接MapInfo4、数据（图形）编辑常用工具整形点、线、面式样替换文本编辑图层控制保存工作空间工作空间是指保存时的一种工作状况。通过后缀名为wor的文件记录：打开的所有文件、建立的各

33、种窗口，以及地图窗口的大小、位置、各图层的状况等。四、数字化精度分析原始资料误差：测量、绘图、印刷、纸张采点误差：控制点、数据点仪器误差：数字化仪、扫描仪软件误差：数据处理程序设计、数据精度MapInfo中的坐标系定义（设置相关参数）1 ） 投影与坐标系MapInfo 提供300多个预定义坐标系在MapInfo中，投影和坐标系这两个术语经常可以交换使用，但它们的意义并不同。投影是包含一组参数的一个或一组公式，参数的个数和性质取决于投影的类型。当每一个参数被赋予特定的值时，投影便成为坐标系。 投影是球面坐标与平面坐标之间的一种转换方法；坐标系则是描述坐标的参数的集合。MapInfo中的坐标系定义

34、（续）2 )坐标系及其参数MapInfo 坐标系通过来定义文件参数说明(正轴等距圆柱投影） - Longitude / Latitude - Longitude / Latitude (WGS 84), 1, 104投影代码基准面代码取决于参考椭球体及其定位1正轴等距圆柱投影有两个特殊基准面代码：0和999用于自定义基准面文件参数说明（续）(非球面投影）- Non-Earth -Non-Earth (meters), 0, 7投影代码直角坐标单位码代常用单位代码：0英里；1千米；3英尺；6厘米；7米；9海里文件参数说明（续） （圆锥投影）- Regional Conformal Project

35、ions -Conformal Projection (China) , 3, 0, 0, 110, 10, 25, 40, 0, 0投影代码基准面代码单位代码等积割圆锥投影中国政区图。 标准纬线分别为25、45（ 47）等角割圆锥投影小比例尺地形图。两条边纬与中央纬线长度变形绝对值相等。标准纬线1 N-352 S+35文件参数说明（续） （圆锥投影全国图用）- Regional Conformal Projections -“Conformal Projection (China)”, 3, 0, 0, 110, 10, 25, 40, 0, 0原点经度原点纬度标准纬线1标准纬线1东伪偏移（

36、实际坐标原点相对于前原点经线的偏移量）北伪偏移（实际坐标原点相对于前原点纬线的偏移量）文件参数说明（续） （高斯克吕格投影）- Gauss-Kruger (DHDN) -GK Zone 5 (DHDN)p31495, 8, 1000, 7, 15, 0, 1, 5500000, 0投影代码基准面代码坐标单位原点经度比例系数东伪偏移原点纬度北伪偏移- Universal Transverse Mercator (Corrego Alegre) -UTM Zone 18, Southern Hemisphere (Corrego Alegre), 8, 24, 7, -75, 0, 0.9996,

37、 500000, 10000000高斯克吕格投影 投影分带6分带：小于、等于万3分带：大于、等于1:1万文件参数说明（续） （墨卡托投影）- Projections of the World -Mercator, 10, 62, 7, 0投影代码基准面代码原点经度坐标单位ArcGIS投影及参数设置实习三小结控制点的选取：对应点误差的产生是必然的，但也是有限的，否则数字化的结果将产生变形。如何修改配准文件路径关闭文件三、空间数据采集（数字化、矢量化） 判断并设置原图坐标系：投影及参数 选择控制点 a.点数=4 b.点位分布均匀、易判断 图像配准误差允许范围： 与数字化仪分辨率在同一数量级上； 屏

38、幕数字化则尽量在两个象元以内。误差纠正控制点误差纠正检查投影设置检查控制点位置精度及其分布情况增加控制点检查原图质量打开已配准的图像：已生成Table文件要素分层选择数字化工具采集特征点点状符号定位点 线状符号中心线拐弯点 面状符号轮廓特征点正形符号中心点侧视符号正下方公共点、公共边的采集特别注意：行政界线在地图上的表示要素分层实质：要素分类目的：便于使用和管理查询、取舍、 连接、编辑、显示方法：分别创建新图层文件菜单下新建表 图层控制窗口使装饰图层可编辑， 然后在地图菜单下保存装饰对象如果数字化前为各分幅图配准了同一坐标系统下的用户坐标，分幅数字化的结果即可自动拼接MapInfo4、数据（图

39、形）编辑常用工具整形点、线、面式样替换文本编辑图层控制保存工作空间工作空间是指保存时的一种工作状况。通过后缀名为wor的文件记录：打开的所有文件、建立的各种窗口，以及地图窗口的大小、位置、各图层的状况等。四、数字化精度分析原始资料误差：测量、绘图、印刷、纸张采点误差：控制点、数据点仪器误差：数字化仪、扫描仪软件误差：数据处理程序设计、 变量精度设置第三节 属性数据录入一、属性数据库的建立 1. 将普通数据库转换为GIS属性数据库异构数据库与 GIS互操作 2. MapInfo环境下创建新的属性数据库 属性字段field（表列）的设计 数据记录（表行）的添加 数据的录入属性字段的设计字段名 字段

40、名可以长达31个字母或数字字符。可以使用字母、数字和下划线。不能使用空格。为易读起见，可以使用大小写，但MapInfo对大小写不敏感。属性字段的设计（续）字段类型：字符型、数值型、日期型、逻辑型字符型(Character/String)：存储多达250个字母或数字字符。不能对字符型字段中的数字执行算术运算。十进制(decimal) ：存储小数点固定的十进制形式的数字。范围从20亿到+20亿。 注意：不要在十进制整数部分加逗号。属性字段的设计（续）短整型(Short Integer) ：从32,767到32,767的整数（2bytes）。长整型(Long Integer)：从2,147,482,

41、647到 2,147,482,647的整数(4个字节)浮点型(Float) ：以浮点十进制形式存储数字（4个字节，双精度浮点型(Double)为8个字节） 。日期型(Date) ：属性字段的设计（续）逻辑型：该字段只能包含真假或是否信息。对于 “真是 ” 存储 “T ” ，对于 “假否 ” 存储 “F ”。十进制、整型、短整型和浮点型统称为数值型，只能包含数字符号。这些字段不能接受除数字、负号或十进制及浮点数中的小数点以外的任何字符。属性字段的设计（续）字段宽度给定字段的字符数（只针对字符型和十进制字段）。对于字符型字段，最大字段宽度是250，对于十进制最大字段宽度为19。注意：若用户插入越界

42、的数据，则系统插入错误的值且不显示错误信息。3. 修改已有的属性数据库修改结构 修改数据 浏览窗口中修改 运用信息按钮修改派生新数据派生新数据表达式对话框列：选择一个列（即记录字段）。运算符：选择一个运算符 函数：函数有零个或多个参数，并返回一个值。返回值可在表达式中使用。第四节 数据库及其维护与管理一、相关概念1.文件与数据库2.文件管理与数据库管理系统3.数据模型4.数据仓库与数据挖掘5.数据词典与元数据文件：若干可存储信息的集合数据库：若干文件的集合文件数据库field1field2Record1110ABRecord2115CDRecord389EFRecordn2.文件管理与数据库管

43、理系统文件管理系统 Files Management System数据库管理系统Database Management System(DBMS)主流软件：ORACLE、 IBM DB2、 Sybase、Informix、 AccessMicrosoft SQL Server 3.数据模型1）概念：数据模型是对客观事物及其联系的数据描述。2）数据库设计其核心问题之一就是设计一个好的数据（库）模型。概念数据库设计概念数据模型逻辑数据库设计逻辑数据模型物理数据库设计物理数据模型概念数据库设计概念数据模型与软硬件无关：指出终端用户的需要关于数据的分析应用区域的确定目的、任务、需求标准对象类型及其属性的

44、描述相关术语、定义的协调空间数据结构的选择对象关系的描述数据质量逻辑数据库设计逻辑数据模型软件依赖性体现由不同的GIS软件所决定的数据库元素的逻辑结构逻辑数据模型的表示：绘制实体关系图考虑数据如何组织：按地图分幅？按行政区域？按专题？同一层数据应该：功能相同、总是一起使用、逻辑相关、同时更新、同一种式样显示物理数据库设计物理数据模型数据库的物理实现硬件依赖性：考虑文件结构、内存和硬盘空间、数据交换、速度3）传统数据模型层次模型（hierarchical model)网状模型（network model)关系模型（relational model)关系数据模型20世纪80年代以来，关系型数据库理

45、论日益成熟并得到空前广泛的应用。关系数据模型成为主流数据模型二维关系表数据项（属性）列column/字段field记录行row后关系数据模型面向对象数据模型（O-O数据模型Object-Oriented Data Model）实体联系数据模型（E-R数据模型Entity-Relationship Data Model）4.数据仓库与数据挖掘数据仓库（Data Warehouse）这个概念在20实际90年代初被提出来的（1992年,W.H.Inmon,Building Data Warehouse ），1995年开始盛行。数据仓库是面向主题的、集成的、非易失的，是随时间变化的数据集合，用来支持管

46、理决策。数据挖掘（Data Mining）：从大型数据库或数据仓库中发现并提取隐藏信息的一种新技术，帮助决策者寻找间潜在的关联，发现被忽略的因素。5.数据词典与元数据数据词典(Data Dictionary)关于各类数据描述的集合元数据（Metadata）顾名思义元数据是指处于操作数据后面的数据，也称为关于数据的数据。用于描述其起源、意义和由来等。其主要目标是提供数据资源的全面指南。元数据是数据仓库的基础，是整个数据仓库概念的中枢部件。没有易于利用的高质量元数据，数据资源将变得毫无用处。目的：事务处理特点：量小、简单（琐碎、 同构）、易失、短期目的：决策支持特点：量大、复杂（综合、 异构）、稳

47、定、长期系统化管理数据模型（实体抽象）关系数据模型元数据（二次抽象）数据挖掘空间数据库空间数据仓库分析决策查询选择空间数据引擎SDE数据库数据仓库由文件组成二、关于GIS数据管理Mapinfo文件管理系统ARC/INFO：从Coverage到Geodatabase空间数据引擎Spatial Data Engine三、MapInfo数据维护表的创建表的维护3. 数据的转入与转出空间数据库引擎SDE将空间位置作为一个属性放入关系表中建立一个空间索引层cell空间索引层地理要素层1. 数据性质（内容）： 空间数据、属性数据2. 数据的组织形式（数据结构）： 空间数据：栅格结构、矢量结构 属性数据：关

48、系表（模型）3. 数据管理方式文件管理系统数据库管理系统1. 空间数据库的建立： 2. 属性数据库的建立： 3. 空间数据与属性数据的关联 课堂练习GIS数据库的建立方法对本课程的建议和希望实习四的问题打开已配准图像分层小技巧：跟踪、整形、合并、分割、擦除图层控制精度与进度第四章 GIS分析应用事例一个伐木公司的决策采伐树种不同收益不同可以砍伐的范围不得砍伐的区域：墓地周围10km以内 水域沿岸1km以内其它限制：不允许新修公路 （采伐点位于沿公路5km 范围内） 采伐点必须在雪线（1000m）以下 采伐点所在地坡度应小于5采用GIS分析方法建数据库林区分布河、湖、海分布道路分布墓地分布地形地

49、貌 空间分析手段分析可采面积：面积量算、查询、统计河、湖、海分布： 1km缓冲区道路分布：可通行性分析、 5km缓冲区墓地分布： 10km缓冲区地形地貌：制作DEM及DTM 划分海拔1000m以下、小于5区域决策 第四章 GIS分析1.空间信息量算2.空间信息分类、统计 数字化分层只是一种最基本的分类 查询、选择、分区是常用的分类方法3.地理空间分析：空间叠置、缓冲区分析 及网络分析4.模型分析第一节 空间信息的量算1. 长度量算P1P2P3P4P52. 面积量算12345XYx1x2x3x4x5y1y2y3y4y5abcde3. 体积量算等高线法方格法第二节 空间信息分类、统计1. 一般选择

50、（图形选择）1) 作用：图形编辑 查看记录 另建Table2) 方法：使用选择工具 单选 半径选择 矩形框选择 边界选择复选2 . 查询选择Selection查询选择可以通过查询一张表，根据记录或对象的属性选出满足某种条件的对象或记录。查询结果将被命名为Selection工作表，并在地图窗口中突出显示。Selection工作表与普通Table一样可进行各种操作，但它是临时表，若要永久保存需起名另存。3.SQL选择SQL-Structured Query Language 结构化查询语言20世纪70年代，IBM公司 SEQL- Structured English Query Language1

51、981年，IBM公司 SQL- Structured Query Language1986年美国国家标准局 SQL- Standard Query Language国际标准化组织ISO (International Standardization Organization)3.SQL选择Selection命令生成的查询表中的记录只能包含基础表的信息。SQL选择创建的查询表可以派生出基础表以外的信息。 派生列 创建列的别名 聚合数据(group by) 排序(order by) 连接不同的表4. 重新分区重新分区是将地图对象分组的处理。当把地图对象分组时，MapInfo自动为每组对象计算总计值，

52、并在一个特殊的浏览窗口中显示总计值。重新分区并不是创建新的地图对象或永久改变地图对象的样式，它只是一个动态的分组工具。重新分区有着广泛的用途：划分选区、就近入学区、特殊服务（110、119、120）覆盖区4. 重新分区MapInfo重新分区方法添加分区字段新建重新分区窗口设置目标分区分配选中对象第三节 地理空间分析一、 缓冲区分析1. 概念：根据地理对象点、线、面的空间特性，自动建立对象周围一定距离的区域范围（缓冲区域），以分析该对象对缓冲区内邻近对象的影响程度。2. 类型：缓冲区分为：点缓冲区、线缓冲区、面缓冲区3. 应用：分析某地理要素（主体）对邻近对象的影响程度、影响范围一、 缓冲区分析

53、4. 分析模型5. MapInfo中缓冲区的创建二、空间叠置分析1. 概念：在统一的坐标系下将同一区域的两个图层进行叠合，产生新的空间图形和属性。以提取具有多重指定属性特征的区域，或者根据区域的多重属性进行分级、分类。 ACB3241A1C2B3A2C4B4B1C1A1C2B3A2C4B4B1C1典型应用：土地适宜性分析二、空间叠置分析2. 类型：根据要素的空间类型分为点、面叠合线、面叠合面、面叠合3. MapInfo中的叠合3. MapInfo中的叠合1) 对象分割方法：a. 使对象所在图层可编辑。b.选中分割对象，对象菜单下将对象设置为目标。c.创建并选择分割对象（或使用同一图层或另一图层

54、的对象）。分割对象必须封闭。d.选择“ 对象”“ 分割”。e.在“ 数据分解”对话框中，将字段函数设置为 “ 空白”、“ 值”或“ 面积比例”。f.单击“ 确定”。3. MapInfo中的叠合2）对象的合并a.任意合并：合并对象必须在同一可编辑层中b. 用列合并对象：该图层可编辑c. 目标合并：合并对象不一定在同一图层，但目标对象所在图层必须可编辑数据聚合方法：无变化、总和（数值型字段默认）、值（其它型字段默认）、均值、加权合并结果：删除合并前的对象及其记录，生成新的对象；（保留原有对象），生成新的对象；保留目标对象，删除同一图层中的合并对象及其记录。3. 对象擦除 根据欲擦除的目标对象与作为

55、擦除工具的对象两者的叠置情况 1) 擦除内部：叠置部分2) 擦除外部：非叠置部分三、 网络分析1.网络的概念：指一系列相互联结的线状要素的集合，其通常具有一定的流通功能。如：交通网车流、人流管网水流、煤气流、热流电网电流因特网Internet信息流三、 网络分析2.网络的基本组成部分 链（Link）：供物体运移的通道节/结点（Node）:网络中链的端点或任意两条链的交点。结点中又有下面几种特殊的类型。中心（Center） ：接受或分配资源的位置，有源、汇之分站点（Stop）：资源中转站 障碍（Barrier）：资源不能通过的节点拐点（Turn）：资源流向发生改变处，出现在网络链中的分割结点上

56、网络的主要属性 ：阻强、资源需求量、资源容量三、 网络分析3. 应用：管网布设、资源调配、地址匹配4. 网络分析的基本方法1）路径分析：求最佳路径最佳环境：静态、动态；最佳目标：距离最短路径、时间最短路径、耗费最低路径；最佳数量：1条、N条实习五、六小结关于属性数据库与空间数据库的关联1. 修改空间数据库，直接添加属性2. 通过关键字段（两者都有，且类型相同）进行连接关于信息查询与选择关于重新分区关于省区界线的修改第四节 建模（型）分析关于模型建立模型的基础在于模型本身与被建对象之间存在着某种相似性。形状相似结构相似行为相似如果两个对象之间建立了某种相似，那么它们之间就存在着原型模型关系。关于

57、模型模型的种类实物模型：地形模型、建筑物模型图象模型：地图、建筑结构图、工艺流程图、网络图数学模型：函数关系一、数字高程模型DEMDEM是国家基础地理信息产品之一4D产品 ： DLG、 DRG 、DEM、DOMDLG： Digital Line Graphic 数字线划图DRG： Digital Raster Graphic 数字栅格图DEM： Digital Elevation Model 数字高程模型DOM： Digital Orthophoto Map 数字正射影像图1. 数字高程模型的含义Digital Elevation Model ( DEM )Digital Terrain Mo

58、del ( DTM )它是地球表面地形地貌离散数字的一种数学表达。DEM是DTM的一个子集。Vi = ( Xi , Yi , Zi ) ( i= 1,2 ,3 , n )2. DEM的数据模型等高线模型正方形格网模型（Grid）不规则三角网模型（TIN）75605070Delaunay三角网 Delaunay三角网与Voronoi图Delaunay三角网与Voronoi图是互偶的Delaunay三角网有以下特性： Delaunay三角网的唯一性；没有任何点在三角形的外接圆内部，反之，如果一个三角网满足此条件，那么它就是Delaunay三角网；Delaunay三角网中的三角形最接近于等边三角形3

59、. 构建DEM的主要技术手段地面测量数字摄影测量基于数字线划图的内插激光、雷达4. 国家DEM库的建设目前我国已建成了全国1:25万DEM库（在建全国1:5万DEM）七大江河流域重点防范区的1:1万DEM库： 长江、黄河、珠江、淮河、海河、辽河、松花江5. DEM的应用可以较好地将地表三维可视化；能够方便地计算坡度、坡向等各种地形因子；求算体积、表面积；制作坡度图、断面图；与其他专题信息进行叠置分析；规划中的项目选址（道路、水库）、开发建设中土方量计算、通视性的判断.在防洪减灾方面，DEM是进行水文分析不可或缺的基础：汇水区分析、水系网络分析、淹没分析杭州湾三维地形六、初步成果与研究基础长江口

60、三维地形二、地图模型地图是客观世界的模型1、基础地图的编制2、统计图的制作3、专题地图的制作2、统计图的制作新建统计图窗口，并选择数据项及标注选择统计图类型更改标注轴及数值轴自定义统计图的点、线、面式样保存统计图4、地图输出输出到其它软件系统对象连接与嵌入（Object Linking and Embeding），简称OLE。转出为一定的交换格式将当前窗口另存为其它系统接受的文件打印输出MapInfo布局窗口的建立3、专题地图的制作1） 选择专题地图类型2）选择欲在图中表现的数据项 从本表中某字段获取数据 从其它相关的表中获取数据 从本表或相关表中获取派生数据3）修改、编辑专题图4）保存专题地