地理信息系统概论期末总结

地理信息系统概论

第1章导论

第2节地理信息系统的基本构成

1.系统硬件

（1)数据处理设备：大型机，图形工作站，服务器，个人计算机

（2)数据输入设备：图形手扶跟踪数字化仪，大幅面图形扫描仪，数字测量设备（3)数据输出设备：各种绘图仪，打印机，计算机显示器，大屏幕投影仪

2.系统软件

按功能分为：地理信息系统功能软件（GIS应用软件，GIS基础软件平台），基础支撑软件（数据库系统软件，系统库），操作系统软件（操作系统）

3.空间数据

（1)实体分为

离散实体：点线面矢量数据模型

连续实体：栅格数据模型

4.应用人员;系统开发人员，地理信息系统的最终用户

5.应用模型

第3节地理信息系统的功能简介

1.基本功能

（1)数据采集与编辑

（2)数据存储与管理

（3)数据处理与变换：

①数据变换：投影变换，几何纠正，比例尺缩放，误差改正和处理

②数据重构：数据拼接，数据剪裁，数据压缩，结构转换

③数据抽取：类型选择，窗口提取，空间内插

（4)空间分析和统计：叠合分析；缓冲区分析；数字地形分析

（5)产品制作与演示：地形图的输出是GIS产品表现形式

（6)二次开发和编辑：山体阴影图、三维显示

2.地理信息系统的应用功能

（1）资源管理：将各种来源的数据汇集在一起，并通过系统的统计和覆盖分析功能，按多种边界和属性条件，提供区域多种条件组合形式的资源统计和进行原始数据的快速再现。

（2）区域规划：GIS数据库将多种数据信息归并到同一个系统中，最后进行区域中多个目标的开发和规划

（3）国土监测：GIS方法和多时相的遥感数据相结合，可以有效地用于森林火灾的预测预报、洪水灾情监测等等。

（4）辅助决策：GIS利用拥有的数据和互联网传输技术，通过一系列决策模型的构建和比较分析，可以为国家或企业的宏观决策提供依据。

第4节地理信息系统的发展概况（表1-34）

第二章地理信息系统的数据结构

第一节地理空间及其表达

1.大地原点:

（1）1954年北京坐标系：

坐标原点是前苏联玻尔可夫天文台，克拉索夫斯基椭球(Krasovsky) （2）1980年国家大地坐标系：

大地原点在陕西省咸阳市泾阳县永乐镇石际寺村境内

采用1975年国际大地测量协会(IUGG)推荐的IUGG 75 参考椭球体（3）地心坐标系：坐标原点是地球的质心

GIS空间数据的分类（表2-2）P41

按数据来源按数据结

构

按数据特

征

按几何特

征

按数据发布形式邬伦，数据表示对象不同

地图数据影像数据文本数据矢量数据

栅格数据

空间数据

非空间数

据

点

线

面，曲面

体

数字线画图DLG

数字栅格图DRG

数字高程模型DEM

数字正射影像图

DOM

类型数据区域数据

网络数据样本数据

曲面数据文本数据

符号数据

一．空间数据的基本特征

1.空间特征：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。（方位关系，拓扑关系，相邻关系，相似关系）

2.属性特征：指地理现象和过程所具有的专属性质（名称，数量，质量，性质）

3.时间特征：一定区域内的地理现象和过程随着时间的变化情况。

三．空间数据的拓扑关系

1.拓扑关系的类型

节点：线的起始点和终止点

弧段：有2个端点

多边形

（1）拓扑邻接：指存在于空间图形的相同类型元素之间的拓扑关系。

（2）拓扑关联：指存在于不同类型空间元素之间的拓扑关系。

（3）拓扑包含：指存在于空间图形的相同类型但不同等级的元素之间的拓扑关系。

2.空间拓扑关系的意义

（1）清楚地反映实体之间的逻辑结构关系

（2）有利于空间要素的查询

（3）重新建立实体

第3节空间数据结构的类型

一．矢量数据结构

矢量具有大小和方向的量弧段两端点的顺序表示矢量方向

（1）实体数据结构

第一种是每个点、线、面目标直接跟随着它的空间坐标，也就是说每个实体的坐标都是独立存储的。

第二种是点坐标作为一个文件，线和多边形由点号组成

优点：能够顺次进行数字化绘制工作

缺点：数据冗余，缺乏拓扑关系带来计算代价

（2）拓扑数据结构

1.包括DIME（对偶独立地图编码法），POL YVRT（多边形转换器），TIGER（地理编码和参照系统的拓扑集成）

2.共同特点：点是相互独立的，点连成线，线连成面。每条线始于起始节点，止

于中止节点，并与左右多边形项相邻接

3.弧段是数据结构的基本对象

拓扑数据结构的优点是：

①消除了重复线，减少数据冗余，不易产生裂隙或重叠

②建立了地物之间的拓扑关系，有利于相邻、包含等空间查询操作。另外，编辑或插入线条也非常简单。

拓扑数据结构的不足之处是：

①拓扑表必须在一开始就创建，需要一定的时间和存储空间

二．栅格数据

像元阵列，每个像元由行列号确定它的位置，并且具有表示实体属性的类型或值的编码值。

1.网格通常是正方形，矩形，等边三角形，正六边形。合理的网格尺寸H=1/2（min[Ai])的1/2次方

2.栅格单元代码的确定

（1）中心点法：常用于具有连续分布特性的地理要素

（2）面积占优法：常用于分类较细，地物类别斑块较小的情况

（3）重要性法：常用于具有特殊意义而面积较小的地理要素，特别是点状和线状地理要素

（4）百分比法

3.栅格数据结构的类型

（1）栅格矩阵结构－－直接栅格编码结构

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

（2）链式编码（优点:可以有效地压缩栅格数据，而且对于估算面积、长度、转折方向的凹凸度等运算十分方便，比较适合于存储图形数据。

缺点：对边界进行合并和插入等修改编辑工作比较困难，对于局部的修改将改变整体结构，效率较低，而且以每个区域为单位存储边界，相邻区域的边界被重复存储而产生数据冗余。）

（3）游程编码(游程编码是一种无损压缩编码，在栅格压缩时，压缩效率较高，而且易于检索、叠加合并等操作，运算简单，适用于机器存储容量小，数据需大量压缩，而又要避免复杂的编码解码运算增加处理和操作时间的情况。)

（4）块式编码(块码具有可变的分辨率，随着图形复杂程度的提高而降低效率。块码在合并、插入、检查延伸性、计算面积等操作时有明显的优越性。)

(5)四叉树结构

生成四叉树的方法：

自上而下方式（top-down）自下而上方式（bottom-up）

四叉树存储方法：常规四叉树和线性四叉树

常规四叉树每个节点通常存储6个量：4个子节点指针、1个父节点指针和1个节点值。

线性四叉树每个节点只存储3个量：Morton码、深度（节点大小）和节点值，比常规四叉树节省存储空间