地理信息系统分析

1、第一章 地理信息系统导论第一节 地理信息系统的产生信息革命的影响，要求地理学要顺应时代的要求，跟上时代的步伐，地理学要高度现代化。计算机技术、自动化技术等的发展为GIS的形成奠定了坚实的基础；地理信息系统脱胎于地图，它们都是地理信息的载体，具有存贮、分析和显示地理信息的功能。计算机制图技术的发展对GIS的产生起了有力的促进作用；海量资源信息，客观上需要GIS为之服务；由于社会的进步，人类开始觉悟到对于自然资源的利用，不能是简单的掠夺，而应当合理的管理利用，并且把开发和保护相结合。对自然资源应采取科学的管理，进行定量分析和预测，从而为宏观科学决策提供依据，这些为GIS的产生提供了应用基础。 基于

2、于以上社社会经济济与技术术发展的的历史背背景和原原因，地地理信息息系统于于60年年代中期期开始形形成并逐逐渐发展展起来。第二节 地理信信息系统统的基本本概念一、数据与与信息数据是客观观事物的的属性、数数量、位位置及其其相互关关系等的的抽象表表示，随随载荷它它的物理理设备的的形式而而改变。信息是向人人们或机机器提供供关于现现实世界界各种事事实的知知识，是是数据、消消息中所所包含的的意义。它它不随载载体的物物理形式式的改变变而改变变。信息的特点点：(1)信息息的客观观性 (2)信息的的适用性性 (33)信息息的传输输性 (44)信息息的共享享性数据与信息息的关系系：信息与与数据是是不可分分离的，数

3、数据是信信息的表表达，信信息是数数据的内内涵。数数据本身身并没有有意义数数据只有有对实体体行为产产生影响响时才成成为信息息二、地理信信息与地地图基本概念：地理数据是是指表示示地理环环境诸要要素的数数量、质质量、分分布特征征及其相相互联系系和变化化规律的的数字、文文字、图图象和图图形等的的总称。地理信息是是指有关关地理实实体的数数量、质质量、分分布特征征及其相相互联系系和变化化规律的的表征和和一切有有用的知知识。地图是将地地理环境境诸要素素按照一一定的数数学法则则，运用用符号系系统并经经过制图图综合缩缩绘于平平面上的的图形，以以传递各各种自然然和社会会现象的的数量与与质量的的空间分分布和联联系以

4、及及随时间间的发展展变化。 地图与地理理信息的的关系1. 地图图是地理理信息载载体2. 地图图是地理理信息的的传统数数据源3. 地图图是GIIS的查查询与分分析结果果的表示示方法三、地理系系统与地地理信息息系统地理系统是是一个多多层次的的巨系统统，它具具有多层层次的结结构和泛泛目标的的功能，需需要多学学科的知知识结构构和多种种形式技技术体系系的支持持。地理理系统是是认识地地理圈的的事物、现现象和发发生发展展过程，理理解物质质迁移与与能量转转换内外外循环的的规律，认认识地理理规律、掌掌握地理理信息，以以调控资资源与环环境为目目的的逻逻辑思维维过程。地理信息系系统是以以地理空空间数据据库为基基础，

5、在在计算机机软硬件件的支持持下，运运用系统统工程和和信息科科学的理理论，科科学管理理和综合合分析具具有空间间内涵的的地理数数据，以以提供管管理、决决策等所所需信息息的技术术系统。简简单的说说，地理理信息系系统就是是综合处处理和分分析地理理空间数数据的一一种技术术系统。地理系统是是地理信信息系统统的科学学依据；地理信信息系统统是研究究地理系系统的科科学技术术保证。第三节 地理信信息系统统的特点点和功能能一、地理信信息系统统的特点点1. 公共共的地理理定位基基础；2. 具有有采集、管管理、分分析和输输出多种种地理空空间信息息的能力力3. 系统统以分析析模型驱驱动，具具有极强强的空间间综合分分析和动

6、动态预测测能力，并并能产生生高层次次的地理理信息；4. 以地地理研究究和地理理决策为为目的，是是一个人人机交互互式的空空间决策策支持系系统。二、地理信信息系统统的分类类1、按功能能分类：（1）专题题地理信信息系统统(Thhemaaticc GIIS) （22）区域域地理信信息系统统(Reegioonall GIIS)（3）地理理信息系系统工具具(GIIS TToolls)2、按内容容分类：（1）城市市信息系系统 （22）自然然资源查查询信息息系 （33）规划划与评估估信息系系统土地管理信信息系统统等。三、地理信信息系统统的功能能1、数据输输入、存存贮和编编辑 2、操作运算 3、数据查询和检索

7、4、应用分析5、图形显显示和结结果输出出 66、数据据更新四、地理信信息系统统的应用用1. 统计计与量算算；2. 规划划与管理理；3. 预测测与监测测；4. 辅助助决策第四节 地理信信息系统统的组成成一、GISS 的 硬 件 系统二、GISS的软件件系统三、地理数数据地理数据分分类几何数据：几何坐坐标关系数据：1、度量量关系 2、延伸伸关系 33、拓扑扑关系属性数据：1、定性性 22、定量量四、用 户系统组织、管管理、维维护和数数据更新新、应用用程序开开发、信信息提取取、地理理决策第五节 地理信信息系统统的研究究内容 一、研究内内容GIS基本本理论1、概念、定定义、内内涵 22、构成成、特点点

8、、功能能和任务务 3、理理论体系系 4、发发展历史史及发展展趋势GIS技术术系统1、硬件配配置 2、数数据结构构与表示示 3、输输入输出出系统 4、地地理数据据管理5、用户界界面 6、GGIS工工具软件件研制应用方法1、应用系系统设计计 2、数数据采集集与校验验 3、专专题分析析模型 4、3SS结合 5、地地学专家家系统二 相关关学科树树第六节 GISS发展趋趋势一、地理信信息系统统的发展展概况1.起步阶阶段（660年代代），注注重空间间数据的的地学处处理。119633年，加加拿大测测量学家家R. T. Tommlinnsonn首先提提出GIIS这一一术语，建建立加拿拿大地理理信息系系统（CC

9、GISS）；19969年年，ESSRI （环境境系统研研究所）建建立；119699年， IInteegraaph公公司建立立。2.发展阶阶段（770年代代），注注重空间间地理信信息的管管理，受受到政府府部门、商商业公司司和大学学的普遍遍重视。1978年，ERDAS成立。3.推广应应用阶段段（800年代），注注重空间间决策支支持分析析。1981年年，ESSRI ARCC/INNFO GISS发布；19885年，GGPS成成为可运运行系统统；19986年年，MaapInnfo建建立；119866年，SSPOTT卫星首首次发射射；19987年年，地理理信息系系统的国国际杂志志出版；19888年，美美

10、国人口口调查局局第一次次公开发发布TIIGERR；19988年年，GIIS WWorlld 首首次发行行；19989年年，Inngeggrapph 发发布MGGE；4.用户时时代（990年代代后）, 注重重GISS社会应应用与服服务，GGIS技技术迅猛猛发展。控控件式GGIS成成为GIISTooolss的发展展方向;WebbGISS蓬勃发发展;三三维GIIS崭露露头角。5.国外主主流GIIS软件件ARC/IINFOO（ArrcViiew、AArcOObjeect、AArcIIMS），GENAMAP， MGE（Modular GIS Environment）（GeoMedia），MapInfo（

11、Mapinfo Proserver、MapX、MapXtreme、 SpatialWare）， ERDAS 二、我国GGIS的的发展1.准备阶阶段（770年代代）2.试验阶阶段（880年代代） 3.全面面发展阶阶段（990年代代） 4.国产主主流GIIS软件件： GeeoSttar ， MaapGIIS，SupperMMap ，CittySttar三、地理信信息系统统的发展展趋势(1)GIIS与遥遥感和全全球定位位系统进进一步结结合，构构成地理理学日趋趋完善的的技术体体系；(2)空空间数据据结构与与数据管管理的研研究更加加深入；(3)GISS应用模模型开发发日趋加加强；(4)GGIS智智能化；

12、(5)GISS网络化化；(66)三维GGIS的的研究不不断深入入；(7)宏宏观与微微观应用用进一步步加强，并并形成新新的产业业。第二章地理理数据结结构及其其文件组组织学习目标 理解地地理空间间信息的的概念 掌握地地理空间间信息的的描述方方法 理解地地理数据据分类描描述的方方法 理解和和掌握地地理空间间数据的的拓扑关关系 掌握栅栅格和矢矢量数据据结构及及其编码码方法 了解栅栅格与矢矢量数据据之间的的转化方方法重点：地理理空间数数据的拓拓扑关系系、两种种空间数数据结构构的特点点及其编编码方法法。难 点：拓拓扑结构构、栅格格数据编编码一、地理空空间信息息1地理空空间（GGeoggrapphicc S

13、ppacee）是指指物质、能能量、信信息的形形式与形形态、结结构过程程、功能能关系上上的分布布方式和和格局及及其在时时间上的的延续。2地理信信息 地理信息是是一个时时空过程程，它存存在于一一定物质质、能量量载体，并并能从一一种载体体向另一一种载体体进行转转移，从从而形成成所谓的的信息流流。按照照认知关关系可将将地理信信息载体体化分为为地理主主体和地地理对象象两种。二、地理空空间信息息的描述述是建立在地地理空间间坐标系系基础上上的地理坐标（经经度、纬纬度）是是描述地地理空间间信息最最直接的的方法。平面直角坐坐标系(X,YY)建立立了对地地理空间间良好的的视觉感感，并易易于进行行距离、方方向、面面

14、积等空空间参数数的量算算，以及及进一步步的空间间数据处处理和分分析。地理信息系系统中的的地理空空间，通通常就是是指经过过投影变变换后放放在笛卡卡儿坐标标中的地地球表层层特征空空间，它它的理论论基础在在于旋转转椭球体体和地图图投影变变换。三、地理数数据的分分类描述述定名（Noominnol）量量：定性而而非定量量地对众众多地理理事物进进行区分分和标识识。如北北京、天天津、石石家庄等等；长江江、黄河河、鸭绿绿江等；白洋淀淀、洪泽泽湖和太太湖等 顺序（Orrdinnal）量量：通过排排序来区区分和标标识地理理现象的的量称为为顺序量量。它是是按照地地理数据据的等级级序列，由由低到高高（或由由高到低低）

15、进一一步细分分的 间隔（Innterrvall）量：利用某某种标准准单位（可可以是任任意的）作作为间隔隔量来表表示不同同的量，是是一种较较精确区区分和标标识地理理现象的的测量方方法。 比率（Raatioo）量：比率量量是间隔隔量的精精确化。它它提供的的定量值值是具有有真零值值而且测测量单位位的间隔隔是相等等的数据据 第二节 地理空空间数据据类型 一、地理数数据的基基本特征征空间特征：表示实实体的空空间位置置或现在在所处的的地理位位置。空空间特征征又称定定位特征征或几何何特征，一一般用坐坐标数据据表示。属性特征：表示实实体的特特征。如如名称、分分类、质质量特征征和数量量特征等等。时间特征：描述实

16、实体随时时间的变变化，其其变化的的周期有有超短周周期的、短短期的、中中期的和和长期的的。二、地理数数据的来来源地图数据：地图是是地理信信息的主主要载体体，同时时也是地地理信息息系统最最重要得得信息源源 遥感数据：各种遥遥感数据据及其制制成的图图像资料料（航片片、卫片片）包含含着及其其丰富的的地理内内容，尤尤其是先先进的卫卫星遥感感技术的的广泛应应用，能能为地理理信息系系统提供供源源不不断的、现现势性很很强的数数据 统计数据、实实测数据据及各种种文字报报告：各种地理要要素的统统计数据据、实验验和各种种观测数数据、研研究报告告等三、地理空空间数据据的类型型1. 类型型数据：居民点点、交通通线、土土

17、地类型型分布等等。2. 面域域数据：多边形形中心点点、行政政区域界界限和行行政单元元3. 网络数数据：道道路交叉叉点、街街道和街街区等。4. 样本本数据：气象站站、航线线和野外外样方的的分布区区等。55. 曲曲面数据据 ：高程程点、等等高线和和等值区区域。66. 文文本数据据：如地地名、河河流名和和区域名名称。77. 符符号数据据：点状状符号、线线状符号号和面状状符号等等。 地理信息的的空间关关系一、地理空空间数据据的拓扑扑关系拓扑结构 是明明确定义义空间结结构关系系的一种种数学方方法。 在GISS中，它它不但用用于空间间数据的的组织，而而且在空空间分析析和应用用中都有有非常重重要的意意义。1

18、.地理空空间数据据的拓扑扑关系拓扑邻接：同类元素素之间的的拓扑关关系。拓扑关联：不同类类元素之之间的拓拓扑关系系。拓扑包含：同类不不同级元元素之间间的拓扑扑关系。2.地理空空间数据据拓扑关关系应用用价值（1）确定定地理实实体间的的相对空空间位置置，无需需坐标和和距离（2）利于于空间要要素查询询（3）重建建地理实实体二、地理空空间信息息的方向向关系方向关系：地理事事物在空空间中的的相互方方位和排排列顺序序。描述空间实实体的方方向关系系，对于于点状空空间实体体只要计计算两点点之间的的连线与与某一基基准方向向的夹角角即可，该该夹角称称为连线线的方位位角。基基准方向向通常有有真子午午线方向向、磁子子午

19、线方方向和坐坐标纵线线方向三三种。同样计算点点状和线线状空间间实体、点点状和面面状空间间实体时时，只需需将线状状和面状状空间实实体视为为由它们们的中心心所形成成的点状状实体，然然后按点点状实体体来求解解方向关关系即可可。三、地理空空间信息息的度量量关系度量空间关关系主要要是指空空间对象象之间的的距离关关系。这种距离关关系可以以定量地地描述为为特定空空间中的的某种距距离，如如A实体体距离BB实体1100mm。也可可以应用用与距离离概念相相关的术术语，如如远近等等进行定定性的描描述。第四节 地理信信息空间间数据结结构 矢量数据结结构 矢量量结构是是通过记记录坐标标的方式式来表示示点、线线、面等等地

20、理实实体。 特点点：定位位明显，属属性隐含含。 获取取方法： (11) 手手工数字字化法； (22) 手手扶跟踪踪数字化化法； (3) 数据据结构转转换法。栅格数据结结构 栅格格结构是是以规则则的阵列列来表示示空间地地物或现现象分布布的数据据组织，组组织中的的每个数数据表示示地理要要素的非非几何属属性特征征。 特点点：属性性明显，定定位隐含含。 获取取方法： (1) 手工网网格法； (2) 扫描数数字化法法； (3) 分类影影像输入入法；(4) 数数据结构构转换法法。矢量结构与与栅格结结构的比比较比较内容矢 量量 结 构栅 格 结 构数据结构复杂简单数据量小大图形精度高低图形运算、搜搜索复杂、

21、高效效简单、低效效软件与硬件件技术不一致一致或接近近遥感影像格格式要求比较高高不高图形输出显示质量好好、精度度高， 但 成本比比较高输出方法快快速，质质量低，成成本比较较低廉数据共享不易实现容易实现拓扑和网络络分析容易实现不易实现第三节 地理数数据的编编码方法法一、编码的的概念和和意义地理数据编编码，是是根据GGIS的的目的和和任务，把把地图、图图像等资资料按一一定数据据结构转转换为适适于计算算机存贮贮和处理理的数据据过程。地地理内容容的编码码要反映映出地理理实体的的几何特特征，以以及地理理实体的的属性特特征，空空间数据据的编码码是地理理信息系系统设计计中最重重要的技技术步骤骤，它表表现由现现

22、实世界界到数据据世界之之间的界界面，是是联结从从现实世世界到数数据世界界的纽带带。栅格结构编编码方法法直接栅格编编码链码(chhainn Enncoddingg)游程长编码码(Ruun_llenggth Enccodiing)块 码四叉树编码码(quuartter_treee EEncoodinng)3、游程长长度编码码(1)只在在各行（或或列）数数据的代代码发生生变化时时依次记记录该代代码以及及相同代代码重复复的个数数；逐个记录各各行（或或列）代代码发生生变化的的位置和和相应代代码。5、四叉树树编码是根据栅格格数据二二维空间间分布的的特点，将将空间区区域按照照4个象象限进行行递归分分割（22

23、n2 nn，且nn1），直直到子象象限的数数值单调调为止，最最后得到到一棵四四分叉的的倒向树树。四叉叉树分解解，各子子象限大大小不完完全一样样，但都都是同代代码栅格格单元组组成的子子块，其其中最上上面的一一个结点点叫做根根结点，它它对应于于整个图图形。不不能再分分的结点点称为叶叶子结点点，可能能落在不不同的层层上，该该结点代代表子象象限单一一的代码码，所有有叶子结结点所代代表的方方形区域域覆盖了了整个图图形。从从上到下下，从左左到右为为叶子结结点编号号，最下下面的一一排数字字表示各各子区的的代码。为了保证四四叉树分分解能不不断的进进行下去去，要求求图形必必须为22n2 nn的栅格格阵列。nn

24、为极极限分割割次数，nn1是是四叉树树最大层层数或最最大高度度直接栅格编编码：简简单直观观，是压压缩编码码方法的的逻辑原原型（栅栅格文件件）；链码：压缩缩效率较较高，以以接近矢矢量结构构，对边边界的运运算比较较方便，但但不具有有区域性性质，区区域运算算较难；游程长度编编码：在在很大程程度上压压缩数据据，又最最大限度度的保留留了原始始栅格结结构，编编码解码码十分容容易，十十分适合合于微机机地理信信息系统统采用；块码和四叉叉树编码码：具有有区域性性质，又又具有可可变的分分辨率，有有较高的的压缩效效率，四四叉树编编码可以以直接进进行大量量图形图图象运算算，效率率较高，是是很有前前途的编编码方法法。矢

25、量结构编编码方法法1、点实体体矢量编编码方法法2、线实体体矢量编编码方法法(1)唯一一标示码码(2)线标示示码(33)起始始点 (4)终终止点 (5)坐标对对序列 (6)显示信信息 (7)非非几何属属性3、多边形形矢量编编码方法法多边形环路路法: 由多边边形边界界的x,y坐标标队集合合及说明明信息组组成树状索引编编码法: 对所有有边界点点数字化化，将坐坐标对以以顺序方方式存储储，由点点索引与与边界线线号相联联系，以以线索引引与各多多边形相相联系树状索引法法拓扑结构编编码法: 形成完完整的拓拓扑结构构四、属性数数据编码码方法1.编码内内容 （1）登登录部分分（2）分分类部分分（3）控控制部分分2

26、.编码原原则 （1）管管理效率率高（22）适用用性好（33）接口口方便第六节 矢量结结构与栅栅格结构构的相互互转换一、矢量数数据结构构向栅格格数据结结构的转转换矢量数据转转换成栅栅格数据据后，图图形的几几何精度度必然要要降低，所所以选择择栅格尺尺寸的大大小要尽尽量满足足精度要要求，使使之不过过多地损损失地理理信息。为为了提高高精度，栅栅格需要要细化，但但栅格细细化，数数据量将将以平方方指数递递增，因因此，精精度和数数据量是是确定栅栅格大小小的最重重要的影影响因素素。栅格尺寸确确定 计算若若干个小小图斑的的面积SS（i1，22，n）； 求小图图斑面积积平均值值； 求栅格格尺寸LL（）11/2。一

27、、矢量数数据结构构向栅格格数据结结构的转转换 点的栅格化化 直线栅格化化 直直线插补补法扫描线法面域的栅格格化 直线插补法法扫描线法二、栅格数数据结构构向矢量量数据结结构的转转换1、多边形形边界提提取2、边界线线追踪：边界线线跟踪的的目的就就是将写写入数据据文件的的细化处处理后的的栅格数数据，整整理为从从结点出出发的线线段或闭闭合的线线条，并并以矢量量形式存存储于特特征栅格格点中心心的坐标标3、拓扑关关系生成成：对于于矢量表表示的边边界弧段段，判断断其与原原图上各各多边形形空间关关系，形形成完整整的拓扑扑结构，并并建立与与属性数数据的联联系。4、去除多多余点及及曲线圆圆滑：由由于搜索索是逐个个

28、栅格进进行的，必必须去除除由此造造成的多多余点记记录，以以减少冗冗余。第三章 GGIS数数据管理理学习目标：1、掌握数数据的层层次单位位 2、了了解数据据间的逻逻辑关系系3、了解常常用的数数据文件件 4、了了解数据据库的基基本概念念5、了解数数据库的的特点和和结构 6、理解数据库管理系统、数据安全和数据更新7、理解传传统数据据库模型型重点：数据据库模型型的分类类和特点点难点：面向向对象的的数据库库模型第一节 数据层层次与文文件组织织数据项：最最基本的的不可分分割的数数据单位位,具有有独立的的逻辑意意义数据项组：逻辑上上具有某某种共同同标志的的若干数数据项组组成的记录：数据据项或数数据项组组集合

29、,对文件件进行存存取操作作的基本本单位文件：给定定类型逻逻辑记录录的全部部具体值值的集合合数据库：文文件的集集合，文文件之间间存在某某种联系系，不能能孤立存存在二、常用数数据文件件顺序文件：它是物物理顺序序与逻辑辑顺序一一致的文文件随机文件：文件中中的贮存存是根据据记录关关键字的的值，通通过某种种转换方方法得到到一个物物理存贮贮位置，然然后把记记录存贮贮在该位位置上。索引文件：即带有有索引的的文件，它它只能建建立在随随机存取取介质上上倒排文件：按照一一些辅关关键字来来组织索索引称为为辅索引引，带有有这种辅辅索引的的文件称称为倒排排文件二、数据库库分类存储信息特特征事物管理数数据库地理信息数数据

30、库（1）用户户级 用户使使用的数数据库对对应于外外部模式式，它是是用户与与数据库库的接口口，也就就是用户户能够看看到的那那部分数数据库，它它是数据据库的一一个子集集。（2）概念念级 概念数数据库对对应于概概念模式式，简称称模式，是是对整个个数据库库的逻辑辑描述，也也就是数数据库管管理员看看到的数数据库。（3）物理理级 物理数数据库对对应于内内模式，又又称为存存贮模式式，内模模式描述述的是数数据在存存贮介质质上的物物理配置置与组织织，是存存放数据据的实体体，也是是系统程程序员才才能看到到的数据据库。数据库管理理系统 ：数据库库管理系系统是处处理数据据库存取取和各种种管理控控制的软软件，应应用程序

31、序对数据据库的操操作全部部通过DDBMSS进行。 数据库定义义：提供供书写各各种模式式的语言言及其支支撑软件件，并把把各种定定义信息息也存贮贮于系统统之中。它它勾画出出数据库库的框架架。数据库的装装入 ：应用数数据装入入数据库库 aa)键盘盘输入； bb)接受受另一个个系统的的数据文文件数据管理：运行控控制，数数据存取取、更新新；数据据完整性性、有效效性；数数据公享享。数据库维护护 ：重重新定义义，数据据重新组组织；性性能监督督与分析析；数据据库整理理；故障障恢复；数据库通讯讯 ：操操作系统统接口处处理，各各种语言言接口；远程操操做接口口处理。DBMS组组成语言处理程程序：数据描描述语言言（D

32、DDL），数据操操作语言言（DMML）；终端命命令解译译。运行控制程程序：系系统控制制，数据据存取；数据更更新；并并发控制制；数据据完整性性。建立与维护护程序：数据装装入，性性能监控控；工作作日志；重新组组织；数数据转储储；系统统恢复。SQL语言言：数据据查询（ Daata Queery）数据定定义（ Daata Deffiniitioon）数据操纵（ Daata Mannipuulattionn）数据控控制（ Daata Conntrool）数据库管理理员1、决定数数据库的的信息内内容2、数据据库系统统的联络络员3、决定定存储结结构和访访问策略略4、决定系系统的保保护策略略 5、监监督系统统

33、工作第二节 传统统数据库库模型1. 关系系模型关系模型关系模型是是一种数数学化的的模型，它它是将数数据的逻逻辑结构构归结为为满足一一定条件件的二维维表。实实体本身身的信息息以及实实体之间间的联系系均表现现为二维维表，在在数学上上把这种种二维表表叫做“关系”。这些些关系表表的集合合就构成成了关系系模型。 关系模模型主要要优点是是：数据据结构灵灵活、清清晰，可可以通过过数学运运算进行行各种查查询、计计算和修修改；数数据描述述具有较较强的一一致性和和独立性性。缺点点时当关关系很复复杂时，计计算机需需要执行行一系列列的数据据操作，比比较费时时。层次模型结结构层次层次模模型所表表达的基基本联系系是一对对

34、多的关关系，它它把数据据按其自自然的层层次关系系组织起起来，以以反应数数据之间间的隶属属关系。层次模型的的优点是是模型层层次分明明、结构构清晰，较较容易实实现。尽尽管每个个记录只只有一个个双亲，当当从子女女查找双双亲，只只有唯一一的结果果，但查查找比较较麻烦，需需要大量量的索引引文件，而而且某种种属性值值可能要要重复多多次，导导致数据据冗余度度增加，当当对层次次模型进进行修改改时，只只有当新新记录有有上属记记录时才才能插入入。删除除一个记记录其所所有下属属记录也也同时被被删除。第三节 地理空空间数据据库一. 地理理空间数数据与空间位置置有关的的各种地地理信息息，或者者是可以以用地图图来描述述的

35、各种种地理信信息。1. 位置置信息22. 资资源与环环境信息息3. 社会经经济信息息二. 地理理空间数数据库的的数据结结构拓扑结构拓拓扑结构构多边形结构构格网结构点记录文件件结构三. 地理理空间数数据库的的内容由于地理空空间数据据的多源源性，就就决定了了地理空空间数据据库的多多样性。地地理信息息数据来来自完全全不同的的领域和和部门，数数据的形形式有图图形、图图像、文文字、统统计等多多种类别别。目前前地理空空间数据据库包括括如下几几种“分立”的子数数据库。(1)以地地形内容容为代表表的地理理基础数数据库。(2)以统统计数据据为代表表的专题题数据库库。(3)以遥遥感图像像数据为为代表的的栅格数数据

36、库。(4)以DDTM、环环境监测测数据为为代表的的网格数数据库四.地理数数据库的的设计过过程了解用户需需求 确定定研究区区域范围围 组织和和描述数数据 定义数数据库结结构 分区 数据输输入数据字典(数据目目录、元元数据)（ MeetaDDataa 定义：描述述数据库库中各种种数据属属性与组组成的数数据集合合，它是是数据库库设计与与管理的的有力工工具。 简言言之：关关于数据据的数据据数据字典的的主要内内容： 数据据项（数数据项名名、含义义、类型型、长度度、取值值等） 数据据结构（数数据结构构名、组组成成分分、等） 数据据流（数数据流名名、流入入流出过过程名、组组成等） 数据据存储（存存储名、数数

37、据量、存存取方式式、操作作方式） 加工工过程（加加工过程程名、加加工的简简要说明明）第四节 面向对对象数据据库系统统1、传统数数据库管管理地理理空间数数据的局局限性传统数据库库系统管管理的是是不连续续的、相相关性较较小的数数字和字字符传统数据库库系统管管理的实实体类型型较少，并并且实体体类型之之间通常常只有简简单、固固定的空空 间间关系传统数据库库系统存存贮的数数据通常常为等长长记录的的原子数数据传统数据库库系统只只操纵和和查询文文字和数数字信息息2、向对象象方法中中的基本本概念 (1)对对象与封封装性(2)分分类(33)概括括 (44)联合合 (55)聚集集面向对象方方法的集集合抽象象类型A

38、、空间地地物的几几何数据据模型B、拓扑关关系与面面向对象象模型 这一模型既既解决了了数据共共享问题题，又建建立了弧弧段与节节点的拓拓扑关系系。同样样，面状状地物对对弧段的的聚集方方式与数数据共享享和几何何拓扑关关系的建建立也达达到一致致。 数据管理设设计文件管理系数据库管管理文件结合关关系数据据库管理理面向对象数数据库管管理3、向对象象方法的的数据抽抽象技术术和数据据抽象工工具4、面向对对象的集集合抽象象类型5、面向对对象的属属性数据据模型6、面向对对象数据据库系统统的实现现第四章地理理数据输输入与处处理第一节 数数字采集集方式1. 手工工方式：通过手手工在计计算机终终端上输输入数据据，主要要

39、是键盘盘输入。主要用于属属性数据据的输入入。2. 手扶扶跟踪化化数字方方式：手扶跟跟踪数字字化仪是是一种图图形数字字化设备备，是目目前常用用的地图图数字化化方式 （生成成矢量数数据。）3. 扫描描方式：扫描仪仪是一种种图形、图图象输入入设备，可可以快速速地将图图形、图图象输入入计算机机系统，是是目前发发展最快快的数字字化设备备 （生成栅栅格数据据。）4. 影像像处理和和信息提提取方式式：从遥感感影像上上直接提提取专题题信息。5. 数据据通讯方方式：联网方方式下，信信息系统统内部各各子系统统之间以以及与其其它信息息系统之之间实现现信息交交流和信信息共享享的主要要方式。数据采集系系统功能能1.图形

40、数数字化：驱动数数字化仪仪、扫描描仪等数数字化设设备。对对影像、图图形、数数字等多多种形式式、多方方来源的的信息实实现自动动、半自自动或人人工的数数字化，建建立空间间数据库库。2.数据的的编辑：数据查查询、修改、更新、图形分分割与拼拼接、图形缩缩放、比例尺尺转换3.拓扑关关系生成成：大多数数GISS系统都都采用基基于拓扑扑结构模模型的GGIS数数据库，一一些系统统具有拓拓扑关系系的自动动生成功功能，由由矢量数数据自动动生成多多边形，并并根据相相应的多多边形内内部点文文件，生生成多边边形边界界的左右右多边形形信息并并识别岛岛状多边边形，大大大减少少了编辑辑工作量量。4.基本量量算：（1）质质心量

41、算算 对地理分布布变化的的跟踪；计算目目标物对对周围地地区的经经济辐射射范围。例例如，应应用质心心量测分分析人口口变迁、经经济增长长级等。（2）几几何量算算 自动快速的的计算三三维目标标的表面面积、体体积，各各类多边边形的的的周长、面面积，各各类线段段的曲率率、方向向，以及及点状物物体的坐坐标等。如如公路、铁铁路线的的长度，各各种土地地类型的的面积量量算，道道路设计计中的土土石方量量算等。5.数据结结构转换换：矢量数数据-栅格格数据，栅格数数据-矢量量数据二值化细化填充空空隙矢量追追踪矢量数数据6.地理数数据库建建立：地理数数据库四四种方式式:（1）全部部采用文文件管理理 （2）文文件结合合关

42、系数数据库管管理 （3）.全全部采用用关系数数据库管管理 （4）重重新设计计具有空空间数据据和属性性数据管管理和分分析功能能的数据据库系统统（OOODBMMS）第三节 地图图数字化化一、手扶跟跟踪数字字化数字化仪组组成、数数字化方方式、操操作步骤骤数字化仪的的工作方方式操作方方式1点方式式 每次定定标器的的键被按按下，感感应板发发送一对对坐标数数据到计计算机。2开关流流方式 在定标标器上，每每按下一一次键，即即将一组组坐标数数据发送送到计算算机。当当用数字字化来输输入一条条连续曲曲线是很很有效。3连续流流方式 不论定定标器的的键是否否按下，数数字化仪仪每个一一定的时时间就向向计算机机发送坐坐标

43、数据据，即是是不可控控的。4增量方方式 当定标标器在感感应板上上移动某某个距离离，数字字化仪就就发送一一对绝对对坐标数数据。数字化仪的的工作方方式输出格格式1ASCC格式 22二进进制输出出格式二、扫描矢矢量化 扫扫描仪原原理、处处理流程程、操作作方式 扫描仪数字字化方法法1、扫描仪仪的工作作原理 2、扫扫描仪的的使用方方法3、扫描描数字化化4、地图扫扫描数据据处理：二值化化、细化、矢量化化、冗余去去除、断线修修复、要素提提取、符号识识别、属性赋赋值GIS与遥遥感的结结合一、结合的的必要性性二、结合的的途径发展标准的的空间数数据交换换格式建立能综合合处理矢矢量数据据与栅格格数据的的GISSGI

44、S软件件与遥感感图像处处理系统统之间建建立接口口地图数据处处理数据处理的的概念一 、数据据处理的的概念：对采集集的各种种数据，按按照不同同的方式式方法对对数踞进进行编辑辑运算，清清除数据据沉余，弥弥补数据据缺失，形形成符合合用户要要求的数数据文件件格式二、 数据据处理的的内容：数踞编编辑、数数据压缩缩、数据据变换、数数据格式式转换、空空间数据据内插边沿匹配、数数据提取取三、 数据据处理的的意义：空间数数据有序序化、检检验数据据质量、实实现数据据共享、提提高资源源利用效效果空间数据处处理的方方法1.平面坐坐标变换换（3）比例例变换（图图形缩放放） 点可以通过过对其PP（x，y）坐标分分别乘以以各

45、自的的比例因因子Sxx和Sy来改改变它们们到坐标标原点的的距离。 x=xSx x=x00+(x- x0) Sx y=ySy y=y00+(y- y0) Sy（4）地图图投影变变换 当系统使用用的数据据来自不不同地图图投影的的图幅时时，需要要将一种种投影的的数字化化数据转转换为所所需要投投影的坐坐标数据据正解变换：通过建建立两个个投影的的解析关关系式，直直接把一一种投影影坐标 ( xx , y ) 变换换成另一一种投影影的坐标标 ( X , YY )反解变换：由一种种投影的的坐标 (x,y)反反解出地地理坐标标（,) ，然然后再将将地理坐坐标代入入另一种种投影公公式中，求求出该投投影下的的直角坐

46、坐标（XX,Y)数值变换：根据两两种投影影在变换换区内若若干同名名的坐标标点，采采用插值值法、有有限差分分法、待待定系数数法等，实实现不同同投影之之间的转转换2.空间数数据的压压缩处理理3.空间数数据类型型的转换换（1）矢量量向栅格格转换：网格尺尺寸的确确定、点的网网格化、直线网网格化 、多边形形网格化化（2）栅格格向矢量量转换 ：网格尺尺寸的确确定、点的网网格化、直线网网格化 、多边形形网格化化 4.空间数数据插值值（1）离散散空间：空间具具有跳跃跃特征（土土地利用用类型），重重要变化化发生在在边界上上，边界界内的变变化则是是均匀的的，同质的的，即在在各个方方面都是是相同的的。 邻近元元法：

47、以以最相邻邻近图元元的特征征值表征征未知图图元的特特征值。 （2）连续空间：空间具有渐变特征（地形表面），内插技术必须采用连续的空间渐变模型实现这些连续变化，可用一种平滑的数学表面加以描述。这类技术可分为整体拟合和局部拟合技术两大类。 整体拟合技技术：拟合模模型是由由研究区区域内所所有采样样点上的的全部特特征观测测值建立立的。通通常采用用的技术术是整体体趋势面面拟合。这这种内插插技术一一般用于于模拟大大范围内内的变化化，而不不能提供供内插区区域的局局部特性性 局部拟合技技术则是是仅仅用用邻近的的数据点点来估计计未知点点的值，而而不受局局部范围围外其它它点的影影响。这这类技术术包括双双线性多多项

48、式内内插、样样条函数数、移动动拟合法法等等。基本提取 按照照属性或或窗口 找出所所需要的的数据查询检索 满足足一定范范围条件件的限定定性查询询 （相邻邻分析检检索、相相关分析析检索、 叠置置分析检检索、边边沿匹配配检索）布尔处理 是指根根据用户户规定的的布尔标标准或条条件表达达式所进进行的限限定性的的多重属属性的查查询和数数理统计计。5.数据提提取空间数据的的编辑处处理空间数据编编辑处理理的目的的是为了了消除地地图数字字化过程程中所产产生的错错误，以以及将数数字化数数据重新新组织以以便得到到进一步步处理和和使用的的格式。一、图幅幅拼接处处理二、地图图输入出出错处理理三、图形形要素重重叠处理理第

49、六章 空间分分析的基基本方法法空间分析是是综合分分析空间间数据的的技术的的通称。空空间分析析有着十十分丰富富的内涵涵，它是是构成地地理信息息系统的的核心部部分之一一，在整整个地理理数据的的应用中中发挥着着举足轻轻重的作作用，也也是GIIS区别别与其它它信息系系统的一一个显著著标志。分析技术: 空间图图形数据据的拓扑扑运算； 非空间间属性数数据运算算； 空间和和非空间间数据的的联合运运算。基本图形分分析：其其它分析析运算的的基础图形量算、包含分分析、直线段段求交、图形裁裁剪第一节 数字字地形模模型分析析DTM（DDigiitall Teerraain Moddel）是通过地表点集的空间直角坐标（

50、x，y，z）并使需要进一步伴随若干专题特征来表示地形表面的,它是构成地形、地理分析的基础。DEM（ Diggitaal EElevvatiion Moddel）是地表单元上高程的集合，是地貌形态的离散表示。DEM是构成DTM的基础，DTM的其他元素均有DEM导出，显然，DEM的质量好坏直接决定着DTM的精确性。一、数字高高程模型型的生成成方法等高线数字字化法、地性线线数字化化法、三角网网法、摄影测测量法、人工网网格法二 数 字 地地 形 模 型型 分 析地貌类型的的自动化化分；极极值高程程和最大大高差 ；相对高高程和平平均高程程；坡度度和坡向向；求地表面积积； 地表粗粗糙度；谷脊特特征分析析；

51、形剖剖面分析析；淹没没损失估估算；地地形的立立体显示示。第二节 空 间 变 换 分 析矢量量数据一、包含分分析铅垂线线算法是解决点、线线、面之之间是否否存在直直接联系系的一种种方法。例例如确定定某一矿矿区属于于那个行行政区，这这是点与与面之间间的包含含分析。通通过著名名的铅垂垂线算法法来解决决。算法法原理二、多边形形叠置分分析定义：同一一地区、同同一比例例尺的两两种或两两种以上上专题要要素进行行叠置，形形成具有有二重或或多重属属性的相相交多边边形集合合。步骤：对原原始多边边形数据据形成拓拓扑关系系多层多边形形数据的的空间叠叠置，形形成新的的层对新层中的的多边形形重新进进行拓扑扑组建剔除多余的的多边形形，提取取出感兴兴趣的部部分分类：合成成叠置：通过区区域多重重属性的的模拟，寻寻找和确确定同时时具有几几种地理理属性的的分布区区域，或或者按照照确定的的地理指指标，对对叠置后后产生的的具有不不同属性性级的多多边形进进行重新新分类或或分级。因因此，合合成叠置置的结果果为新的的多边形