(完整版)地理信息系统概论_第三章
地理信息系统概论
第一章：导论1、地理信息系统地理信息系统的定义在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、计算、分析、显示和描述的技术系统。
其目的是为土地利用、自然资源管理、环境、交通、城市市政设施以及其它管理内容的规划和管理等领域提供决策支持。
地理信息系统（Geographic Information System GIS）的定义（1）工具角度(Tools)：GIS是在计算机硬件、软件及网络技术支持下，对有关空间数据进行输入、处理、存贮、查询、检索、分析、显示、更新和提供应用的技术系统。
（2）学科角度(Science) ： GIS是集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科。
（3）服务角度 (Service ) ： GIS是服务于GIS可用于土地管理、房地产经营、污染治理、环境保护、交通规划、上下管线管理、市政工程服务和城市规划、自然资源调查、环境研究、土地详查与利用、森林管理、农作物估产、各种灾害预测与防治、国民经济．调查和宏观决策分析等。
地理信息系统具有以下4个的特征：1、地理信息系统的外壳是计算机化的技术系统，它又有若干相互关联的子系统构成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图象处理子系统、数据产品输出子系统等。
这些子系统功能的强弱，直接影响在实际应用中对地理信息系统软件和开发方法的选型。
2、地理信息系统操作的对象是地理空间数据，即由点、线、面这三类基本要素组成的地理实体。
地理空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码（地理编码），实现对其定位、定性和定量描述。
只有在地理信息系统中，才实现了空间数据的空间位置、空间属性和时态三种基本要素的统一。
3、地理信息系统的技术优势在于它的数据综合、模拟和空间分析评价能力，可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息，实现地理空间过程的演化和预测。
地理信息系统概论-第三章
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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 除中央经线上的长度比为1外，其他任何点上长度比均大 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，变形最大值位于 赤道上。
局部比例尺： 由于投影中必定存在某种变形，地图仅能在某些点或线上保 持比例尺，其余位置的比例尺都与主比例尺不相同，即大于 或小于主比例尺。这个比例尺被称为局部比例尺。
一般地图上注明的比例尺是主比例尺，而对用于测量长度的
地图要采用一定的方式设法表示出该图的局部比例尺。这就
是在大区域小比例尺地图（小于1:1 000 000）上常见的图解
地形图上公里网横坐标前2位就是带号， 例如：1∶5万地形图上的坐标为（18576000， 293300），其中18即为带号。
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当地中央经线经度的计算
六度带中央经线经度的计算： 当地中央经线经度＝6°×当地带号－3°， 例如：地形图上的横坐标为18576000，其所处的六度带的中 央经线经度为：6°×18－3°＝105°。
2、建立地图投影的目的： 采用某种数学法则，使空间信息在地球表面上的位置和地 图平面位置一一对应起来，以满足地图制图的要求。
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理解地图投影如何改变空间属性的一种简便方法：
观察光穿过地球投射到表面（称为投影曲面）上。 想像一下，地球表面是透明的，其上绘有经纬网。用一 张纸包裹地球。位于地心处的光会将经纬网投影到一张纸上 。现在，可以展开这张纸并将其铺平。纸张上的经纬网形状 与地球上的形状不同。 地图投影使经纬网发生了变形。
黄杏元《地理信息系统概论》配套题库-课后习题(空间数据处理)
第3章空间数据处理1．比较空间内插的移动拟合法、局部函数和按距离加权法等。
答：（1）移动拟合法移动拟合法是指对每一个待插值点用一个多项式曲面拟合改点附近的表面，进而计算出该点的高程。
（2）线性内插法线性内插法是先将所有的已知数据点连接成三角网的形式，使用靠近内插点的三个已知数据点，来确定三角网中的一个三角形形成的空间平面，继而求出该内插点在平面中的高程值。
（3）按距离加权法按距离加权法是移动拟合法的特例，它在使用搜索圆寻找附近数据点的方法上和拟合法相同，但加权平均法在计算待差值点的高程时，可使用加权平均值代替误差方程求解出曲面函数。
权重的计算由于考虑到不同的数据点相对于待差值点的距离不同，对待差值点的影响程度不同，一般采用与距离相关的权函数来计算权重。
2．讨论在空间数据坐标变换中，选择控制点数量及分布的判断标准。
答：若是地图坐标到地图坐标的变换，图面坐标直接在涂上选取，真实坐标按照国家测绘标准，常用的是图廓点坐标，控制点个数与几何变换方法有关，相对较少；若是影像坐标到地图坐标的变换，图面坐标直接从影像上选取明显的像元，真实坐标通过GPS或数字化地图获取，控制点个数与几何变换方法有关，相对较多。
一般选取四个角点为控制点，控制点的分布要均匀布满整个区域。
3．试述克里金内插法的基本原理、优点及实施过程。
答：（1）克里金插值法的原理克里金插值法又称空间自协方差最佳插值法，它将被插值的莫要素（例如地形要素）当做一个区域化地变量来看待。
所谓区域化的变量就是介于完全随机的变量和完全确定的变量之间的一种变量，它随所在区域位置的改变而连续地变化，因此，彼此离得近点之间有某种程度上的空间相关性，而相隔比较远的点之间在统计上看是相互独立无关的。
（2）克里金插值法的优点克里金法广泛地应用于地下水模拟、土壤制图等领域，是一种很有用的地质统计格网化方法。
该方法在数学上可对所研究的对象提供一种最佳线性无偏估计的方法。
它是一种光滑的内插方法，在数据点多时，其内插的结果可信度较高。
地理信息系统概论
第一章地理信息系统概论数据与信息信息是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理设备形式的改变而改变。
信息的特点：客观性（信息与客观事实紧密相关）、实用性(经过信息系统处理可以变为对生产、管理和决策具有重要意义的有用信息)、传输性（可以在发送者和接收者之间传播）、共享性（可为多个用户共享而本身无损失）。
数据是指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能够转换成的数据等形式。
数据的特点：格式依赖计算机系统，可以转换形式，是用以载荷信息的物理符号，本身并无意义。
数据与信息的关系：信息与数据是不可分离的。
信息由与物理介质有关的数据表达，数据中所包含的意义就是信息。
数据是记录下来的某种可以识别的符号，具有多种多样的形式，也可以加以转换，但其中包含的信息内容不会改变。
信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开信息系统的各个组成和阶段而独立存在；而数据的格式往往与计算机系统有关，并随载荷它的物理设备的形式而改变。
数据是原始事实，而信息是数据处理的结果。
不同知识、经验的人，对于同一数据的理解，可得到不同信息。
信息系统:信息系统是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用信息。
信息系统的类型：事务处理系统（支持操作层人员的日常活动，处理日常事务）；管理信息系统（为战术层管理者提供信息，包含事务处理系统）；决策支持系统（交互式信息系统，能支持管理者制定决策）;人工智能和专家系统（能模仿人工决策处理过程的基于计算机的信息系统）。
地理信息系统地理信息系统是一种决策支持系统。
它的定义由两方面组成，一方面，地理信息系统是一门学科，是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴交叉学科；另一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。
地理信息系统导论第3章 GIS数据结构及空间数据库
学习指南 本章介绍了地理实体及其描述、空间数据模 型、空间数据结构与空间数据库设计描述实体的 空间数据具有三个基本特征：空间特征、属性特 征和时间特征。根据反映实体特征的不同，空间 数据可分为不同的类型：几何数据、关系数据、 属性数据和元数据，而不同类型的空间数据在计
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拓扑关系不但用于空间数据的组织和编 辑，而且在空间分析和应用中具有十分 ①确定空间实体的相对位置 ②有助于空间要素的查询 ③根据拓扑关系可重建地理实体
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（2）拓扑关系的种类与表示
1)关联 2)邻接 3)包含关系 4)几何关系 5)层次关系
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图3.7 面状实体之间的包含关系
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3.2 空间数据模型 空间数据模型通常分为两大类：场(Field)模型 和对象(Object)模型。
通常的空间数据的概念模型包括场(Field)模型 和对象(Object) 矢量结构和栅格结构都可用来描述地理实体 1 的点、线、面三种基本类型。
3.1地理实体及其描述 3.1.1 从真实世界到GIS 现实世界又称“真实世界”，是所有事物或事 实（fact）的集合，无论人们是否知道、了解、认 识这些事物或现象，它们依然客观存在。要正确地 认识、掌握与应用这些广泛而复杂的信息，需要进 行去粗取精、去伪存真的加工。从真实世界到GIS 世界，经过了由感性认识到理性认识的一个抽象过 程。现实世界在人们头脑中的反映称为概念世界， 人类能对其所认识的事物用人类自然语言命名，因 而也称为“语言世界”。
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（1）定义 拓扑关系（Topology）是一种对空间结构关系 进行明确定义的数学方法。它是指图形在保持连续 状态下变形，但图形关系不变的性质。可以假设图 形绘在一张高质量的橡皮平面上，将橡皮任意拉伸 和压缩，但不能扭转或折叠，这时原来图形的有些 属性保留，有些属性发生改变，前者称为拓扑属性 ，后者称为非拓扑属性或几何属性。这种变换称为 拓扑变换或橡皮变换。
地理信息系统概论电子教案
地理信息系统概论电子教案第一章：地理信息系统概述1.1 地理信息系统的定义1.2 地理信息系统的组成1.3 地理信息系统的应用领域1.4 地理信息系统的发展历程第二章：地理信息系统技术基础2.1 遥感技术2.2 全球定位系统（GPS）2.3 数字地形模型2.4 空间数据库第三章：地理信息系统数据3.1 数据类型与质量3.2 数据采集与处理3.3 数据存储与管理3.4 数据可视化第四章：地理信息系统软件与应用4.1 常见GIS软件介绍4.2 GIS软件的操作与应用4.3 地理信息系统软件的选择与评价4.4 案例分析：地理信息系统在实际项目中的应用第五章：地理信息系统的前景与发展趋势5.1 云计算与大数据在GIS中的应用5.2 与深度学习技术在GIS领域的发展5.3 物联网技术与GIS的融合5.4 未来地理信息系统的发展方向第六章：空间分析与地理信息系统6.1 空间分析基本概念6.2 空间分析方法6.3 空间数据分析实例6.4 空间分析在实际应用中的价值第七章：地理信息系统设计与开发7.1 系统需求分析7.2 系统设计原则7.3 系统开发流程7.4 系统维护与管理第八章：土地管理中的应用8.1 土地资源调查8.2 土地利用规划8.3 土地管理监测与评估8.4 案例分析：我国土地管理中GIS的应用第九章：城市规划与管理中的应用9.1 城市规划概述9.2 城市规划与管理中的GIS技术9.3 城市基础设施管理9.4 案例分析：GIS在城市规划与管理中的应用实例第十章：环境保护与监测中的应用10.1 环境保护概述10.2 环境监测与评估10.3 环境影响评价10.4 案例分析：GIS在环境保护与监测中的应用实例第十一章：交通规划与管理中的应用11.1 交通规划概述11.2 交通网络分析11.3 公共交通规划与管理11.4 案例分析：GIS在交通规划与管理中的应用实例第十二章：水资源管理中的应用12.1 水资源管理概述12.2 水文分析与模拟12.3 水资源分配与规划12.4 案例分析：GIS在水资源管理中的应用实例第十三章：灾害管理与应急响应13.1 灾害类型与风险评估13.2 灾害管理与应急响应流程13.3 GIS在灾害管理与应急响应中的应用13.4 案例分析：GIS在自然灾害应对中的应用实例第十四章：农业与农村发展中的应用14.1 农业地理信息系统概述14.2 农田管理与农业决策支持14.3 农村发展规划与扶贫14.4 案例分析：GIS在农业与农村发展中的应用实例第十五章：GIS伦理与法律问题15.1 GIS数据与隐私权15.2 地图设计与版权15.3 GIS信息安全与合规性15.4 案例分析：GIS伦理与法律问题实例分析重点和难点解析本文档为您提供了一份关于地理信息系统概论的教学教案，内容涵盖了地理信息系统的定义、技术基础、数据、软件与应用、前景与发展趋势，以及在土地管理、城市规划与管理、环境保护与监测、交通规划与管理、水资源管理、灾害管理与应急响应、农业与农村发展等领域的应用。
《地理信息系统概论》课程笔记
《地理信息系统概论》课程笔记第一章地理信息系统基本概念1.1 数据与信息数据是原始的、未经处理的素材，它是信息的表现形式。
信息是从数据中提取的有意义的内容，它能够帮助人们做出决策。
在地理信息系统中，数据主要指的是空间数据，而信息则是通过对空间数据进行分析和处理得到的结果。
例如，一个地区的土地利用数据是原始数据，而通过分析这些数据得出的土地利用分布情况就是信息。
1.2 地理信息与地理信息系统地理信息指的是与地球表面位置相关的信息，包括自然地理信息（如地形、气候等）和人文地理信息（如人口、交通等）。
地理信息系统（GIS）是一种专门用于获取、存储、管理、分析和展示地理信息的计算机系统。
GIS能够将空间数据与属性数据结合起来，为用户提供强大的空间分析和决策支持功能。
例如，GIS可以用来分析城市交通拥堵情况，帮助规划交通路线。
1.3 地理信息系统的基本构成GIS由硬件、软件、空间数据、应用人员和应用模型五个基本部分组成。
硬件包括计算机、输入输出设备（如扫描仪、打印机等）；软件包括操作系统、数据库管理系统、GIS软件等；空间数据是GIS的核心，包括地图数据、遥感数据等；应用人员是使用GIS进行空间分析和决策的主体；应用模型则是根据实际问题构建的模型，用于解决具体问题。
例如，一个GIS系统可能包括一台计算机、GIS软件、地图数据和应用模型，用于分析土地利用变化。
1.4 地理信息系统的功能简介GIS的基本功能包括数据采集、数据管理、空间分析、可视化表达和输出等。
数据采集主要是获取空间数据和属性数据，可以通过遥感、野外调查等方式获取；数据管理主要是对数据进行存储、查询、更新和维护，确保数据的准确性和完整性；空间分析主要包括空间查询、空间叠合、空间邻近度分析等，用于解决实际问题；可视化表达主要是将空间数据以图形或图像的形式展示给用户，增强数据的可读性和可理解性；输出则是将分析结果以报表、地图等形式输出，为决策提供支持。
地理信息系统概论
地理信息系统概论复习要点第一章、导论1、数据：数据是通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。
2、信息：信息使用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、现象等的内容、数量或特征，以便向人们提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理和决策的依据。
3、数据与信息的关系：数据是信息的表达方式，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。
数据只有通过解释才有意义，才能成为信息。
4、数据处理：所谓数据处理，是指对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算，以及分析模拟和预测等操作。
数据处理的目的：（1）把数据转换成便于观察、分析、传输或进一步处理的形式；（2）把数据加工成对正确管理和决策有用的数据（3）把数据编辑后存储起来，以供后续使用。
5、地理信息和地理数据：地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理含义。
地理数据是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。
6、地理信息的特征（1）空间特征：空间特征是指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：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）时序特征：时间特征指地理现象随时间而发生的变化，其数据称为时态数据；地理空间数据的三要素缺一不可。
7、地理信息系统：地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和现实，以便解决复杂的规划和管理问题。
8、地理信息系统的分类体系(P6图)9、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、应用模型。
一、系统硬件：1、数据处理设备：例如大型机、图形工作站、服务器和个人计算机，主流采用C/S（客户机/服务器）模式；2、数据输入设备：图形手扶跟踪数字化仪、图形扫描仪、数字测量设备；3、数据输出设备：绘图仪、打印机、计算机显示器和大屏幕投影仪等；二、系统软件：1、GIS功能软件：GIS功能软件可分两大类型：①GIS基础软件平台：国外的有ESRI公司的ArcGIS（包括ArcInfo和ArcView GIS等）、Intergraph公司的GeoMedia、MapInfo公司的MapInfo；国内的有超图公司的SuperMap、中地公司的MapGIS和吉奥公司的GeoStar等； GIS基础软件平台功能：（1）空间数据输入和编辑（2）空间数据管理（3）空间数据处理和分析（4）空间数据输出（5）图形用户界面（6）系统二次开发功能；2、基础支撑软件：主要包括系统库软件和数据库软件（P16）3、操作系统软件：如windows、UNIX、Linux等。
地理信息系统原理第九版第三章课后答案
地理信息系统原理第九版第三章课后答案第3章GIS的地理数学基础1、什么是地图投影，它与GIS的关系如何？答：将地球面上的点投影到平面上，而使其误差最小的各种投影方法称为地图投影。
其实质就是建立地球椭球面上的点的坐标（φ，λ）与平面上对应的坐标（x,y）之间的函数关系。
地图投影对GIS有较大的影响，其影响是渗透在地理信息系统建设的各个方面的，如数据输入，其数据包括地图投影数据；数据处理，需要对投影进行变换；数据应用中的检索、空间分析依据数据库投影数据；输出应有相应投影的地图。
2、地图投影的变形包括哪些？答：地图投影的变形，通常可分为长度、面积和角度三种变形，其中长度变形是其它变形的基础。
3、地图投影的分类方法有几种？它们是如何进行分类的？答：地图投影的分类方法很多，总的来说，基本上可以依外在的特征和内在的性质进行分类。
（1）根据地图投影的变形(内蕴的特征)分类根据地图投影中可能引入的变形的性质，可以分为等角、等面积和任意(其中包括等距离)投影。
（2）根据投影面与地球表面的相关位置分类根据投影面与地球表面的相对位置将投影区分为正轴投影(极点在两地极上，或投影面的中心线与地轴一致)、横轴投影(极点在赤道上，或投影面的中心线与地轴垂直)及斜轴投影(极点既不在两地极上又不在赤道上，或投影面的中心线与地轴斜交)。
4、我国地理信息系统中为什么要采用高斯-克吕格投影和正轴等角圆锥投影？答：是因为：（1）我国基本比例尺地形图(1∶5千，1∶1万，1∶2.5万，1∶5万，1∶10万，1∶25万，1∶50万和1∶100万)中大于等于1∶50万的图均采用高斯—克吕格投影为地理数学基础；（2）我国1∶100万地形图采用正轴等角割圆锥投影，其分幅与国际百万分之一所采用的分幅一致；（3）我国大部分省区图多采用正轴等角割圆锥投影和属于同一投影系统的正轴等面积割圆锥投影；（4）正轴等角圆锥投影中，地球表面上两点间的最短距离(即大圆航线)表现为近于直线，这有利于地理信息系统中空间分析和信息量度的正确实施。
(完整版)地理信息系统教程(考试重点)
地理信息系统教程第一章绪论1．信息系统：能对数据和信息进行收集、储存、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统。
拥有收集、管理、剖析和表达数据的能力。
2．地理信息系统：GIS 是由计算机硬件、软件和不一样的方法构成的系统，该系统设计用来支持空间数据的收集、管理、办理、剖析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题3． GIS 与 IS 之间的差别：GIS 是空间数据和属性数据的联合体。
4． GIS 系统五个基本构成部分：⑴硬件系统，各样设施-物质基础；⑵软件系统，支持数据收集、储存、加工、回答用户问题的计算机程序系统；⑶数据，系统剖析与办理的对象、构成系统的应用基础；⑷应用人员，GIS 服务的对象，分为一般用户和从事成立、保护、管理和更新的高级用户；⑸应用模型，解决某一特意应用的应用模型，是 GIS 技术产生社会经济效益的重点所在5．地理信息系统基本功能：⑴数据收集与编写；⑵数据储存与管理；⑶数据办理和变换；⑷空间剖析和统计；⑸产品制作与显示；⑹二次开发和编程6．地理信息系统应用功能：资源管理；地区规划；领土监测；协助决议第二章地理信息系统的空间数据构造和数据库1．地理实体：指自然界现象和社会经济事件中不可以再切割的单元，它是一个拥有归纳性，复杂性，相对性的观点。
2．地理实体的特点：⑴属性特点——用以描绘事物或现象的特征；⑵空间特点——用以描述事物或现象的地理地点以及空间互相关系；⑶时间特点——用以描绘事物或现象随时间的变化3．地理实体数据的种类：⑴属性数据——描绘空间对象的属性特点的数据；⑵几何数据——描绘空间对象的空间特点的数据；⑶关系数据——描绘空间对象之间的空间关系的数据4．点：有特定地点；线：拥有同样属性的点的轨迹，由一系列的有序坐标表示；面：对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描绘。
由关闭曲线加内点来表示；体：用于描绘三维空间中的现象与物体，它拥有长度、宽度及高度等属性5．空间数据构造：是指空间数据合适于计算机储存、管理、办理的逻辑构造，也就是指空间数据以什么形式在计算机中储存和办理。
地理信息系统概论——知识点总结
地理信息系统概论第一章导论数据与信息的关系：数据：是通过数字化或记录下来可以可以被鉴别的符号，不仅数字是数据，而且文字、符号、图象也是数据，数据本身没有意义；信息：是对数据的解释、运用与解算，数据即使是经过处理以后的数据，只有经过解释才有意义，才成为信息。
数据（data）是信息(information)的表达，而信息是数据的内容。
数据是未经加工的原始材料，地理信息系统的设计和建立，首先是收集数据和处理数据。
就本质而言数据是客观对象的表示，而信息则是数据内涵的意义，只有数据对实体行为产生影响时才成为信息。
信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理和决策的依据。
数据处理：是指对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算，以及分析、模拟和预测等操作。
信息的特点：客观性、适用性、传输性、共享性。
地理信息：是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图象和图形的总称。
地理信息属于空间信息，它具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。
地理信息系统（Geographical Information System）：地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。
其技术系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计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。
GIS的基本构成：GIS一般包括以下5个主要部分：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。
1、系统硬件：（1）GIS主机：包括大型、中型、小型机，工作站∕服务器和微型计算机，其中各种类型的工作站∕服务器成为GIS的主流。
（2）GIS外部设备：包括各种输入（如图形数字化仪、图形扫描仪、解析和数字摄影测量设备等）和输出设备（如各种绘图仪、图形显示终端和打印机）。
地理信息系统概论课后习题答案_黄杏元、马劲松编著
地理信息系统概论课后习题答案第一章导论1、什么是地理信息系统（GIS）？它与一般计算机应用系统有哪些异同点？答：地理信息系统：是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计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。
GIS脱胎于地图学，是计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等众多学科交叉融合而成的新兴学科。
但是，地理信息系统与这学科和系统之间既有联系又有区别：（1）GIS与机助制图系统机助制图是地理信息系统得主要技术基础，它涉及GIS中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。
地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面。
一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能，此外它还应具有丰富的空间分析功能。
（2）GIS与DBMS(数据库管理系统) GIS除需要功能强大的空间数据的管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能。
因此，GIS在硬件和软件方面均比一般事务数据库更加复杂，在功能上也比后者要多地多。
（3）GIS与CAD系统二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只处理规则的几何图形、属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。
（4）GIS与遥感图像处理的系统遥感图像处理的系统是专门用于对遥感图像数据处理进行分析处理的软件。
它主要强调对遥感栅格数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取。
这种系统一般缺少实体的空间关系描述，难以进行某一实体的属性查询和空间关系查询以及网络分析等功能。
2、地理信息系统有哪几个主要部分组成？它的基本功能有哪些？试举目前广泛应用的两个基础地理信息系统软件为例，列出它们的功能分类表，并比较异同点？主要有五个组成部分：（1）系统硬件：包括各种硬件设备，是系统功能实现的物质基础；（2）系统软件：支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统；（3）空间数据：系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础；（4）应用人员：GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户；（5）应用模型：解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术产生社会经济效益的关键所在。
地理信息系统概论重点讲义(3)
重点一坐标及投影变换1．坐标变换实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换，他们是空间数据处理的基本内容之一。
几何纠正是对数据坐标转换和图纸变形误差的纠正。
投影变换是指投影方式的变换2．仿射变换。
在几何上定义为两个向量空间之间的一个仿射变换或者仿射映射，由一个线性变换接上一个平移组成。
是GIS 数据处理中使用最多的一种几何纠正方法。
它的主要特性为：同时考虑到因地突变形而引起的实际比例尺在x 方向和y 方向上的变形，因此纠正后的坐标数据在不同方向上的长度比将发生变化。
注：一般的GIS 软件都有仿射变换、相似变换和二次变换等几何纠正功能3．大地基准面(Geodetic datum) ，设计用为最密合部份或全部大地水准面的数学模式。
它由椭球体本身及椭球体和地表上一点视为原点间之关系来定义。
此关系能以6 个量来定义，通常(但非必然)是大地纬度、大地经度、原点高度、原点垂线偏差之两分量及原点至某点的大地方位角。
每个国家或地区均有各自的基准面，我们通常称谓的北京54 坐标系、西安80 坐标系，指的就是两个大地基准面。
4．我国采用的椭球体及坐标系我国参照前苏联从1953 年起采用克拉索夫斯基( Krassovsky) 椭球体建立了我国的北京54 坐标系。
1978 年采用国际大地测量协会推荐的1975 地球椭球体(IAG75) 建立了我国新的大地坐标系－－西安80 坐标系。
目前大地测量基本上仍以北京54 坐标系作为参照，北京54 与西安80 坐标之间的转换可查阅国家测绘局公布的对照表。
WGS1984 基准面采用WGS84 椭球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心，目前GPS测量数据多以WGS1984 为基准。
5．椭球体与基准面的关系。
椭球体与基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭球体能定义不同的基准面。
6．地图投影，就是指建立地球表面(或其他星球表面或天球面) 上的点与投影平面(即地图平面)上点之间的一一对应关系的方法。
李建松《地理信息系统原理》课后习题(地理信息系统概论)【圣才出品】
第3章地理信息系统概论1．什么是地理信息系统？它与地图数据库有什么异同？与地理信息的关系是什么？答：（1）地理信息系统的定义地理信息系统是指在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、计算、分析、显示和描述的空间信息系统。
（2）地理信息系统与地图数据库的异同①相同点两者均可对地理数据进行存储和管理。
②不同点：a．地理信息系统是一个对有关地理分布数据进行采集、存储、管理、计算、分析、显示和描述的技术系统，侧重于对地理数据进行分析和应用，在地理信息的基础上对真实世界进行数量化处理分析，以解决实际应用问题；b．地图数据库是一类基础地理空间数据库，通过对数据的调度、更新、维护、并发控制、安全、恢复等提供服务，侧重于地理数据的日常维护和管理，是地理信息系统的下游产品，其更新依赖于地理信息系统。
（3）地理信息系统与地理信息的关系①地理信息是有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，是与地球表面空间位置数据相关联的信息，是对表达地理特征和地理现象之间关系的地理数据的解释。
②地理信息系统在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、计算、分析、显示和描述的技术系统，属于决策支持系统类型。
③地理信息系统是一种特定的、十分重要的空间型信息系统，通过运用地理信息系统对地理数据展开分析，从而能够得到有助于提高人们地理认识的地理信息，揭示相关的客观规律。
2．地理信息系统由哪些部分组成？它与其它信息系统的主要区别有哪些？答：（1）地理信息系统组成部分如下：①硬件系统计算机硬件系统是计算机系统中的实际物理装置的总称。
②软件系统GIS的软件系统构成了GIS的核心，关系到GIS的功能，是由一组程序集按层次结构组成和运行的。
③地理空间数据（地理空间数据库）数据是GIS的操作对象，包括空间数据和属性数据，地理空间数据库是地理数据组织的直接结果，并提供数据管理系统进行管理。
地理信息系统概论(2012)
地理信息系统概论(2012)地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种集成了地理学、计算机科学、遥感技术和空间分析等多种学科的技术。
它能够将空间数据（如地图、卫星图像等）与属性数据（如人口统计、土地使用等）结合起来，以便于我们更好地理解和分析地理现象。
GIS可以应用于多个领域，包括城市规划、环境管理、灾害评估、资源勘探等。
它可以帮助我们更好地理解地理空间关系，为决策提供科学依据。
GIS的核心是空间数据模型，它将现实世界中的物体和现象抽象为点、线、面等几何对象，并赋予它们属性信息。
通过空间数据模型，我们可以进行空间查询、空间分析和空间模拟等操作。
GIS的软件工具多种多样，如ArcGIS、QGIS等。
它们提供了丰富的功能，包括数据输入、数据编辑、数据管理和数据分析等。
通过这些工具，我们可以轻松地处理和管理地理空间数据。
GIS的发展已经取得了巨大的进步，随着技术的不断进步，它将继续在各个领域发挥重要作用。
通过GIS，我们可以更好地理解我们的地球，为可持续发展做出贡献。
地理信息系统概论(2012)GIS技术的应用不仅仅局限于专业领域，它也深刻地影响了我们的日常生活。
例如，在交通导航中，GIS技术被广泛应用于路线规划、实时交通监控和路况预测。
当我们使用智能手机上的地图应用时，实际上是在享受GIS技术带来的便利。
在教育领域，GIS技术也被广泛采用。
通过GIS，学生可以更直观地学习地理知识，了解不同地区的自然和人文特征。
同时，GIS也提供了丰富的数据资源，为学术研究提供了支持。
在环境保护方面，GIS技术同样发挥着重要作用。
它可以帮助我们监测和评估环境变化，制定科学的保护措施。
例如，通过分析卫星图像和地面监测数据，我们可以及时发现森林火灾、洪水等自然灾害，并采取相应的应对措施。
GIS技术还在商业领域得到了广泛应用。
企业可以利用GIS技术进行市场分析、选址决策和物流管理。
《地理信息系统概论》电子教案
《地理信息系统概论》电子教案第一章：地理信息系统概述1.1 地理信息系统的定义1.2 地理信息系统的组成1.3 地理信息系统的发展历程1.4 地理信息系统在各领域的应用第二章：地理信息系统的关键技术2.1 遥感技术2.2 全球定位系统（GPS）2.3 数字地形模型2.4 空间数据库技术第三章：地理信息系统软件与硬件3.1 常见的GIS软件介绍3.2 GIS软件的操作界面及基本功能3.3 GIS硬件设备介绍3.4 GIS软件与硬件的选型及配置第四章：地理信息系统的数据处理与分析4.1 空间数据采集与处理4.2 属性数据采集与处理4.3 空间数据分析方法4.4 属性数据分析方法第五章：地理信息系统的应用案例5.1 城市规划与管理5.2 环境保护与监测5.3 农业资源调查与规划5.4 交通运输规划与管理第六章：地理信息系统的应用领域6.1 土地管理与规划6.2 资源与环境管理6.3 城市规划与建设6.4 交通运输与物流管理6.5 公共安全与紧急救援第七章：空间建模与分析7.1 空间建模方法7.2 空间分析算法7.3 空间数据分析案例7.4 空间建模与分析在实际应用中的应用第八章：遥感与GIS的结合应用8.1 遥感技术概述8.2 遥感数据处理与分析8.3 遥感与GIS的集成应用8.4 遥感与GIS在实际案例中的应用第九章：地理信息系统的发展趋势9.1 云计算与GIS9.2 大数据与GIS9.3 物联网与GIS9.4 与GIS9.5 GIS的未来发展趋势第十章：地理信息系统的实践操作10.1 GIS软件的操作流程10.2 空间数据的采集与处理实践10.3 空间数据分析与可视化实践10.4 地理信息系统应用案例的实践操作重点和难点解析重点环节1：地理信息系统的定义与组成解析：理解GIS的基本概念和组成部分是学习GIS的基础。
学生需要掌握GIS 的定义、功能、主要组成部分（如硬件、软件、数据和人员）以及它们之间的关系。
《地理信息系统概论》课件
地理信息系统概论
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添加目录项标题 地理信息系统概述 地理信息系统的技术基础 地理信息系统的数据输入与处理 地理信息系统的空间分析方法 地理信息系统的发展趋势与展望
01
添加目录项标题
02
地理信息系统概述
地理信息系统的定义
地理信息系统 （GIS）是一种 用于管理、分析 和显示地理数据 的计算机系统。
GIS可以处理和 分析空间数据， 如地图、遥感图 像、地形数据等。
GIS可以用于各 种领域，如城市 规划、环境监测、 灾害管理等。
GIS的核心技术 包括空间数据管 理、空间分析、 空间查询和空间 可视化。
地理信息系统的组成
数据源：包括地图、遥感影像、 地形图等
数据处理：包括数据采集、数 据转换、数据存储等
于理解和决策
数据格式转换
地理信息系统 的数据格式： 矢量数据、栅 格数据、属性
数据等
数据格式转换 的目的：便于 数据共享、提 高数据处理效 率、满足不同
应用需求
数据格式转换 的方法：数据 格式转换工具、 编程实现、数 据格式转换服
务等
数据格式转换 的注意事项： 数据丢失、数 据精度损失、 数据格式兼容
空间插值与模拟
空间插值：根据已知数据点预测 未知区域的值
空间插值方法：包括反距离权重 法、克里金法、趋势面法等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
空间模拟：模拟地理现象的空间 分布和变化
空间模拟方法：包括地理信息系 统模型、系统动力学模型等
空间决策支持系统
概念：利用地理信息系统进行空间决策支持的系统 功能：提供空间决策支持，如选址、规划、资源管理等 特点：集成多种空间分析方法，如缓冲区分析、网络分析等 应用：广泛应用于城市规划、交通规划、环境规划等领域
黄杏元《地理信息系统概论》(第3版)章节题库-第三章至第四章【圣才出品】
第3章空间数据处理一、名词解释1．栅格数据压缩编码答：栅格数据压缩编码是指在不丢失信息的前提下，缩减数据量以减少存储空间，提高传输、存储和处理效率的一种技术方法。
编码方式有键码、游程长度编码、块码和四叉树编码等。
其类型又有信息无损编码和信息有损编码之分。
2．边界代数算法答：边界代数算法是一种基于积分思想的矢量格式向栅格格式转换算法，它适合于将记录拓扑关系的多边形矢量数据转换为栅格结构。
它不是逐点判断与边界的关系完成转换，而是根据边界的拓扑信息，通过简单的加减代数运算将边界位置信息动态地赋给各栅格点，实现了矢量格式到栅格格式的高速转换，而不需要考虑边界与搜索轨迹之间的关系，因此算法简单、可靠性好，各边界弧段只被搜索一次，避免了重复计算。
3．DIME文件答：DIME文件是美国人口普查局在1980年的人口普查中提出的双重独立地图编码文件。
它含有调查获得的地理统计数据代码及大城市地区的界线的坐标值，提供了关于城市街道、住址范围以及与人口普查局的列表统计数据相关的地理统计代码的纲要图。
在1990年的人口普查中，TIGER取代了DIME文件。
4．空间数据内插答：空间数据内插是通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的方法。
在已观测点的区域内估算未观测点的数据的过程称为内插。
一般情况下，空间位置越靠近已观测点的未观测点越有可能获得与实际值相似的数据，而空间位置越远的点则获得与实际值相似的数据的可能性越小。
5．坐标变换答：坐标变换是把一个坐标系下的空间对象转换到另一个坐标系下的过程，是空间实体的位置描述。
其实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换，是空间数据处理的基本内容之一。
两个及以上的坐标转换时由极坐标相对参照确定维数空间。
6．仿射变换答：仿射变换是GIS数据处理中使用最多的一种几何纠正方法。
是指在几何中，一个向量空间进行一次线性变换并接上一个平移，变换为另一个向量空间。
它的主要特性为：同时考虑到因地形突变而引起的实际比例尺在x和y方向上的变形，因此纠正后的坐标数据在不同方向上的长度比将发生变化。
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第二节 传统数据库系统 的数据模型
关系数据库模型
缺点：
– 实现效率不够高。由于概念模式和存贮模式的相互独立 性，按照给定的关系模式重新构造数据的操作相当费时。 另外，实现关系之间联系需要执行系统开销较大的联接 操作。
层次命令具有过程式性质，它要求用户了解数据的物理 结构，并在数据操纵命令中显式地给出存取途径。
模拟多对多联系时导致物理存贮上的冗余。 数据独立性较差。
第二节 传统数据库系统 的数据模型
网状数据库模型
反映着世界中实体间更为复杂的联系，其基本 特征是，结点数据间没有明确的从属关系，一个结
第二节 传统数据库系统 的数据模型
关系数据库模型
地图
M
Ⅰ
Ⅱ
2
b
3 e5 M
a
Ⅰc
Ⅱ
f
1
d4
g
6
多边形
Ⅰa b c d Ⅱc e f g
Ⅰ
a
1
2
线
Ⅰ
b
2
3
Ⅰ
c
3
4
Ⅰ
d
4
1
Ⅱ
e
3
5
Ⅱ
f
5
6
Ⅱ
g
6
4
1 x1 y1 2 x2 y2 3 x3 y3 4 x4 y4 5 x5 y5 6 x6 y6
第二节 传统数据库系统 的数据模型
第三节 GIS中空间数据库 的组织方式
文件关系数据库混合管理方案
GIS用户界面
ID
几属 何性 数数 据据
数 据 文 件
数 据 库
图形用户界面 属性用户界面
数据库开发
早
期
图形处理
图形 文件库
DBMS
属性 数据库
数据库开发
高级语言 数据库开发语言
图形处理
DBMS
图形 文件库
属性 数据库
GIS用户界面
第二节 传统数据库系统 的数据模型
层次数据库模型
缺陷：
由于层次结构的严格限制，对任何对象的查询必须始于 其所在层次结构的根，使得低层次对象的处理效率较低， 并难以进行反向查询。数据的更新涉及许多指针，插入 和删除操作也比较复杂。母结点的删除意味着其下属所 有子结点均被删除，必须慎用删除操作。
(5) DBMS (3)
OS
应用程序的 外部模型
模式
数据库
存储模式
第一节 数据库概述
数据库中数据组织方式
数据库中的数据组织一般可以分为四级：数据 项、记录、文件和数据库。
1、数据项：是可以定义数据的最小单位，也 叫元素、基本项、字段等。
2、记录：由若干相关联的数据项组成。 3、文件：文件是一给定类型的(逻辑)记录的全 部具体值的集合。 4、数据库：是比文件更大的数据组织。数据 库是具有特定联系的数据的集合，也可以看成是具 有特定联系的多种类型的记录的集合。数据库的内 部构造是文件的集合，这些文件之间存在某种联系， 不能孤立存在。
第三章 空间数据库
学习目标
了解数据库的基本概念 了解数据库的特点和结构 理解传统数据库模型
重点：数据库模型的分类和特点 难点：面向对象的数据库模型
第三章 空间数据库
第一节 数据库概述 第二节 传统数据库系统的数据模型 第三节 GIS中空间数据库的组织方式 第四节 面向对象空间数据库系统
GIS的数据管理方法
GIS应用 软件
GIS应用 软件
GIS应用 软件
GIS应用 软件
管理空间 数据的软件
管理属性 数据的DBMS
扩展DBMS 以容纳空间数据
商业数据库
用户设计 的数据库
空间及 属性数 据文件
空间数据库
属性数据库
空间及属性 数据库
空间及属性 数据库
第三节 GIS中空间数据库
的组织方式
第一节 数据库概述
数据库的主要特征
数据库方法与文件管理方法相比，具有更强的 数据管理能力。数据库具有以下主要特征
1、数据集中控制特征 2、数据冗余度小的特征 3、数据独立性特征 4、复杂的数据模型 5、数据保护特征
第一节 数据库概述
数据库的系统结构
1、物理级：数据库最内的一层。它是物 理设备上实际存储的数据集合(物理数据库)。 它是由物理模式(也称内部模式)描述的。
b 3e
M
2
5
a
Ⅰc Ⅱ f
1
d4
g
6
M
层次数据库结构特 别适用于文献目录、土 壤分类、部门机构等分 级数据的组织。
Ⅰ
Ⅱ
a
b
c
d
c
e
f
g
1 22 33 44 1 3 43 55 66 4
第二节 传统数据库系统 的数据模型
层次数据库模型
优点：
存取方便且速度快 结构清晰，容易理解 数据修改和数据库扩展容易实现
每一种数据模型都以不同的数据抽象与表示能 力来反映客观事物，有其不同的处理数据联系的方 式。
数据库领域采用的数据模型有层次模型、网状 模型和关系模型，其中应用最广泛的是关系模型。
第二节 传统数据库系统 的数据模型
层次数据库模型
它的特点是将数据 组织成一对多关系的结 构。
层次结构采用关键 字来访问其中每一层次 的每一部分。
用户B1 用户B1
外部模型A
外部模式
外部/概念映射A
外部模型B
外部模式
外部/概念映射B
概念模式 概念模型 概念/内部映射
数据库 管理系统
物理数据库
内模式
第一节 数据库概述
数据库的系统结构
数据库管理系统
数据库管理系统是 处理数据库存取和各种管理 控制的软件，应用程序对数 据 库 的 操 作 全 部 通 过 DBMS 进 行。
– 描述对象语义的能力较弱。现实世界中包含的数据种类 和数量繁多，许多对象本身具有复杂的结构和涵义，为 了用规范化的关系描述这些对象，则需对对象进行不自 然的分解，从而在存贮模式、查询途径及其操作等方面 均显得语义不甚合理。
– 不直接支持层次结构，因此不直接支持对于概括、分类 和聚合的模拟，即不适合于管理复杂对象的要求，它不 允许嵌套元组和嵌套关系存在。
文件关系数据库混合管理方案
属性数据建立在RDBMS上，数据存储和检索比较 可靠、有效；
几何数据采用图形文件管理，功能较弱，特别是 在数据的安全性、一致性、完整性、并发控制方 面，比商用数据库要逊色得多。
空间数据分开存储，数据的完整性有可能遭到破 坏。
GIS软件：Arc/Info，MGE，SICARD、GENEMAP 等。
面文件j
Shape文件
第三节 GIS中空间数据库 的组织方式
文件关系数据库混合管理方案
用户可以不使用特征码而自己设定标识码
X
X
▪ 传统数据库系统存贮的数据通常为等长记录的数据；而地 理空间数据通常由于不同空间目标的坐标串长度不定，具 有变长记录，并且数据项也可能很大，很复杂。
▪ 传统数据库系统只操纵和查询文字和数字信息；而空间数 据库中需要有大量的空间数据操作和查询，如相邻、连通、 包含、叠加等。
第三节 GIS中空间数据库 的组织方式
点可与其它多个结点建立联系。
实
例
北京
学生甲
学生乙
学生丙
学生丁
西安
上海
广州
课程 1
课程 2
课程 3
课程 4
第二节 传统数据库系统 的数据模型
网状数据库模型
优点：
–能明确而方便地表示数据间的复杂关系 –数据冗余小
缺陷：
–网状结构的复杂，增加了用户查询和定位的困难。 它要求用户熟悉数据的逻辑结构，知道自身所处 的位置。
入
的数据文件
数据库管理系统
数 据 库 定 义
数 据 库 的 装 入
数 据 管 理
运数数数数 据 库 维 护行据据据控存完公制 取 整 享、 性数据库通讯更 、新 有效性
数据库管理系统
数
数
数
数
据 库 定
重数新据据 库 的定重义新组织据 管 理
据 库 维
义 性能装监督与分析 护
数 据 库 通 讯
数据入库整理
故障恢复
数据库管理系统
数 据 库 定 义
数
数
数
据 库操作系据 管统接口处据 库理
的各种语理言接口 维
装 入远程操做接口处护理
数 据 库 通 讯
DBMS组成 数据描述语言（DDL） 数据操作语言（DML） 终端命令解译
语言处理程序 运行控制程序
系统控制 数据存取 数据更新 并发控制 数据完整性
建立与维护程序
高级语言
图形处理
图形 文件库
ODBC协议
DBMS
属性 数据库
第三节 GIS中空间数据库 的组织方式
文件关系数据库混合管理方案
不同的层以及同一层中不同图形要素类型（点、 线、面）,将产生不同的Shape文件，同时对每一个要 素自动产生一个特征码（FeatureID）。
图层i 图层j
点文件i 线文件i 面文件i 点文件j 线文件j
–网状数据操作命令具有过程式性质。 –不直接支持对于层次结构的表达。
第二节 传统数据库系统 的数据模型
关系数据库模型
关系模型是根据数学概念建立的，它把数据的逻 辑结构归结为满足一定条件的二维表形式。实体本身 的信息以及实体之间的联系均表现为二维表，这种表 就称为关系，而关系表的集合就构成为关系模型。关 系模型不是人为地设置指针，而是由数据本身自然地 建立它们之间的联系，并且用关系代数和关系运算来 操纵数据，这就是关系模型的本质。