第二章GIS空间数据结构1资料
《GIS空间分析原理与方法》考试复习资料
《GIS空间分析原理与方法》期末复习资料第一章地理空间数据分析与GIS1、什么是地理空间数据分析？它是通过研究地理空间数据及其相应分析理论、方法和技术，探索、证明地理要素之间的关系，揭示地理特征和过程的内在规律和机理，实现对地理空间信息的认知、解释、预测和调控。
2、什么是地理系统数学模拟？其模拟的一般过程是？建立地理系统数学模型的过程称为地理系统的数学模拟（简称地理模型）。
地理系统数学模拟的一般过程是：①从实际的地理系统或其要素出发，对空间状态、空间成分、空间相互作用进行分析，建立地理系统或要素的数学模型；②经验检查，若与实际情况不符，则要重新分析，修改模型；若大致相符，则选择计算方法，进行程序设计、程序调试和上机运算，从而输出模型解；③分析模型解，若模型解出错，则修改模型；若模型解正确，则对成果进行地理解释，提出切实可行的方案。
3、地理空间数据挖掘的体系结构？地理空间数据挖掘是数据挖掘的一个研究分支，其实质是从地理空间数据库中挖掘时空系统中潜在的、有价值的信息、规律和知识的过程，包括空间模式与特征、空间与非空间数据之间的概要关系等。
地理空间数据挖掘的体系结构由以下四部分组成：（1）图形用户界面（交互式挖掘）；（2）挖掘模块集合；（3）数据库和知识库（空间、非空间数据库和相关概念）；（4）空间数据库服务器（如ESRI/Oracle SDE，ArcGIS以及其他空间数据库引擎）。
4、什么是地理空间数据立方体？地理空间数据立方体是一个面向对象的、集成的、以时间为变量的、持续采集空间与非空间数据的多维数据集合，组织和汇总成一个由一组维度和度量值定义的多维结构，用以支持地理空间数据挖掘技术和决策支持过程。
5、地理空间统计模型的分为几类，它们的定义分别是什么？地理空间统计模型大致可分为三类：地统计、格网空间模型和空间点分布形态。
（1）地统计：是以区域化变量理论为基础，以变差函数为主要工具，研究空间分布上既具有随机性又具有结构性的自然现象的科学。
GIS的空间数据结构
GIS的空间数据结构GIS（地理信息系统）中的空间数据结构是指用来存储、组织和管理地理空间数据的方式和方法。
它们是构建GIS系统的基础，对于实现空间数据的高效查询、分析和可视化表示具有重要意义。
本文将介绍常见的空间数据结构，包括矢量数据结构、栅格数据结构和层次数据结构。
一、矢量数据结构（Vector Data Structure）是用点、线和面等几何要素来表示地理现象的空间数据结构。
常见的矢量数据结构包括点、线和面三种类型：1. 点（Point）是空间数据最基本的要素，它由一个坐标对(x, y)表示，常用于表示一个具体的地理位置或地物。
2. 线（Line）是由若干个连接起来的点所组成的线条，它可以用来表示道路、河流等线状地物。
3. 面（Polygon）是由若干个边界相连的线所围成的封闭区域，它可以用来表示国家、城市等面状地物。
矢量数据结构是一种拓扑结构，在存储空间数据时，常采用点-线-面的层次结构，以及节点、弧段和拓扑关系等数据结构来存储和组织地理空间数据。
二、栅格数据结构（Raster Data Structure）将地理空间数据划分为一系列均匀的像素或单元格，用像素值或单元格值来表示地物属性。
栅格数据结构适用于连续分布的地理现象，如温度、降雨等。
常见的栅格数据结构包括：1. 栅格图像（Raster Image）是将地理空间数据以图像的方式呈现，每个像素的灰度值或颜色代表了地物属性的强度或类型。
栅格图像可以通过数字遥感技术获取，并被广泛应用于地貌分析、图像处理等领域。
2. 数值地形模型（Digital Elevation Model，DEM）是一种栅格数据结构，用于表达地球表面的海拔高度。
DEM常用于地形分析、洪水模拟等应用中。
栅格数据结构的主要优点是简单、易于操作和处理，但由于其离散性，对于空间数据的存储和处理需求较大。
三、层次数据结构（Hierarchical Data Structure）是一种将地理空间数据按层次结构进行组织和管理的数据结构。
地理信息系统 GIS 第二章 空间数据的表达
1 1 1 0 0 -
0 0 0 1 0 0 -
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0 0 0 1 1 0 0 1 -
空间数据 的表达
关联性（节点与弧段的关系）
节点 1 2 3 4 5 6 弧段 8，9，5 5，7，10 1，2，6 4，7，9，12 2，3，4，11 1，11，8
多边形区域定义
4 6 5 A 3 5 C 2 多边形 多边形 A A B B C C D D 7 D 1 1
地理信息系统
空间数据 的表达
GIS描述现实世界的方法
地理信息系统
空间数据 的表达
地图描述现实世界的方法
空间数据 的表达
2.2.2 遥感影像对地理空间的描述
遥感影像对空间信息的描述主要是通过不同的颜色 和灰度来表示的。这是因为地物的结构、成份、分布等 的不同，其反射光谱特性和发射光谱特性也各不相同。 传感器记录的各种地物在某一波段的电磁辐射反射能量 也各不相同，反映在遥感影像上，则表现为不同的颜色 和灰度信息。
地理信息系统
空间数据 的表达
地图投影的变形
地图投影变形示意图
地理信息系统
空间数据 的表达
3、投影分类
1、按构成的方法分： 1）几何投影：把经纬网格投影到几何面上，再展开。
圆柱投影：投影面位圆柱面。 方位投影：投影面为平面。 圆锥投影：投影面为圆锥面。
2）非几何投影：不借助几何面，根据某些条件用数 学解析法确定球面与平面之间点与点的函数关系。
空间数据 的表达
2.2 地理空间的描述方法
2.2.1 地图对地理空间的描述方法
地图是现实世界的模型，它按照一定的比例，一定的投影原则， 有选择地将复杂的三维现实世界的某些内容投影到二维平面媒介上，并 用符号将这些内容要素表达出来。 点状要素 面积较小，不能按比例表示的地物。一般可用点状符号的形状和颜色 来表示其质量特征，用符号的尺寸来表示数量特征。 线状要素 对于地面上呈线状或带状分布的事物可用线状符号来表示。 面状要素 面状分布的地理事物较多，可分为连续分布的（如地形、气温等)和 不连续分布的（森林、居住区等）两种，可用相应的面状符号来表示。
地理信息系统的数据结构
其它有关的属性
线 实 体
线实体 唯一标识码 线标识码 起始点 终止点 坐标对序列 显示信息 非几何属性
面 实 体
多边形矢量编码， 不但要表示位置和 属性，更重要的是 能表达区域的拓扑 特征，如形状、邻 域和层次结构等， 以便使这些基本的 空间单元可以作为 专题图的资料进行 显示和操作。
简单的矢量数据结构—面条结构（实体式）
二、 地球模型
水准面 铅垂线 地球表面 大地水准面
地球椭球体
地理空间坐标系
• 地理坐标系是以地理极 (北极、南极)为极点 • 通过A点作椭球面的垂线， 称之为过A点的法线 • 法线与赤道面的交角， 叫做A点的纬度ψ • 过A点的子午面与通过英 国格林尼治天文台的子 午面所夹的二面角，叫 做A点的经度λ
只记录空间对象的位置坐标和属性信息，不记录拓扑关系。 存储： 独立存储：空间对象位置直接跟随空间对象； 点位字典：点坐标独立存储，线、面由点号组成 特征 无拓扑关系，主要用于显示、输出及一般查询 公共边重复存储，存在数据冗余，难以保证数据独立 性和一致性 多边形分解和合并不易进行，邻域处理较复杂； 处理嵌套多边形比较麻烦 适用范围： 制图及一般查询，不适合复杂的空间分析
点实体
有位置，无宽度和长度；
抽象的点
美国佛罗里达洲地震监测站2002年9月该洲 可能的500个地震位置
线实体
有长度，但无宽度和高度 用来描述线状实体，通常在网络分析中使用较多 度量实体距离
香港城市道路网分布
面实体
具有长和宽的目标
通常用来表示自然或人工的封闭多边形 一般分为连续面和不连续面
中国土地利用分布图（不连续面）
GIS的空间数据的分类
地图数据
地图是地理信息的主要载体，同时也是地理信息系 统最重要得信息源
第二章 GIS空间数据结构1
二、矢量数据的特点
三、矢量数据结构的类型
1、简单数据结构 空间数据按照以基本的空间对象(点、线或多边形)为单元 进行单独组织，不含有拓扑关系数据，最典型的是面条 (Spaghetti)结构。
主要特点：
(1)数据按点、线或多边形为单元进行组织，数 据编排直观，数字化操作简单。 (2)每个多边形都以闭合线段存储，多边形的公 共边界被数字化两次和存储两次，造成数据 冗余和不一致。 (3)点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有 拓扑数据，互相之间不关联。 (4)岛只作为一个单个图形，没有与外界多边形 的联系。
4、坐标系转换
x＝f1（L，B） y＝f2（L，B）
5、高程
指空间参考的高于或低于某基准平面的 垂直位置，主要用来提供地形信息。我国现 规定的高程基准面为“1985国家高程基准”， 比原“黄海平均海平面”高29mm。我国高程 的起算面是黄海平均海水面。1956年在青岛 设立了水准原点，称此为1956年黄海高程系。 1987年国家测绘局公布：中国的高程基准面 启用《1985国家高程基准》取代国务院1959 年批准启用的《黄海平均海水面》。《1985 国家高程基准》比《黄海平均海水面》上升 29毫米。
优、缺点
优点——文件结构简单，易于实现以多边形为单位的运 算和显示。 缺点—— (1)邻接多边形的公共边被数字化和存储两次(如图 2—19a中的7、8、9三个点)，由此会产生数据冗余和 边界不重合(由于数字化误差等因素造成)。 (2) 每个多边形自成体系，缺少有关邻域关系的信 息，难以进行邻域处理。如合并同类时要消除公共边。 (3) 不能解决“洞”或“岛”之类的多边形嵌套问 题，岛只作为单个的图形建造，没有与外包多边形的 联系。 （4）不易检查多边形边界的拓扑关系是否正确，如 无法判断有无不完整的多边形。
第2章 GIS的空间数据结构
矢量数据表达——拓扑数据结构
3、拓扑包含 ： 拓扑包含是指空间图形的 同类 ， 但 不同级 的 、 拓扑包含：拓扑包含是指空间图形的同类 同类， 不同级的 元素之间的拓扑关系。 元素之间的拓扑关系。
b
（a）简单包含 ）
（b)多层包含 多层包含
（c)等价包含 等价包含
图 (a)中多边形 中包含多边形P2，图（b）中多边形P3包 中多边形P1中包含多边形 ， ）中多边形 包 中多边形 中包含多边形 含在多边形P2中 而多边形P2， 又都包含在多边形 又都包含在多边形P1中 含在多边形 中，而多边形 ，P3又都包含在多边形 中。 都包含在多边形P1中 多边形P2， 图 （c）多边形 ，P3都包含在多边形 中，多边形 ，P3 ）多边形P2， 都包含在多边形 20 对P1而言是等价包含 . 而言是等价包含
3
第二章 GIS的空间数据结构 GIS的空间数据结构
第1节 地理实体及其表达 第2节 矢量数据结构 第3节 栅格数据结构 第4节 矢量与栅格数据结构的比较 第5节 矢-栅一体化数据结构和三维数据结构
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第1 节
地理实体及其表达
一、地理实体
1. 地理实体与地理目标
地理实体：指一种在现实世界中不能再划分为同类现象的现象。 地理目标：实体在地理数据库中的表示
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第2 节
空间数据结构
二、矢量数据结构
(二)矢量数据获取方式
通过外业测量获得，利用测量仪器（全站仪、GPS、常规测量等） 记录测量结果，然后转到地理数据库中 跟踪数字化，用跟踪数字化的方式把地图变成离散的矢量数据 间接获取 栅格数据转换 空间分析（叠置、缓冲等操作产生的新的矢量数据）
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第2 节
特征（ 2. 地理实体特征（空间特征、属性特征、时间特征） 地理实体特征 空间特征、属性特征、时间特征） 3. 地理实体的类型（点、线、面、体） 地理实体的类型 类型（ 4. 地理目标的类型（0、1、2、3维） 地理目标的类型 、 、 、 维 的类型（
GIS地理信息系统空间数据结构解析
GIS地理信息系统空间数据结构解析GIS是地理信息系统的英文缩写，即Geographic Information System。
它是一种利用计算机和软件技术来收集、管理、分析和展示地理空间数据的工具。
GIS空间数据结构是指在地理信息系统中用来组织和存储地理空间数据的方式和方法。
GIS空间数据结构的核心是地理空间数据的表示方法。
在GIS中，地理空间数据可以分为两种类型：矢量数据和栅格数据。
矢量数据以几何实体为基本单位，通过点、线、面等几何对象来描述地理现象的空间分布。
而栅格数据以网格为基本单位，通过将地理空间划分为规则的网格单元来表示地理现象的分布。
矢量数据通常由三要素组成：空间位置、属性信息和拓扑关系。
空间位置是指地理现象在地球表面上的位置，可以用点、线、面等几何对象来表示。
属性信息是指地理现象的有关属性和属性值，例如地名、面积、人口等。
拓扑关系是指不同几何对象之间的空间关系，例如点和线之间的相交、包含等关系。
在矢量数据的存储和管理上，常用的数据结构包括点、线和多边形数据结构。
点数据结构采用坐标表示地理位置，通常使用点图层进行存储和管理。
线数据结构由多个点连接而成，可以表示河流、道路等线状地理现象。
多边形数据结构由多条线构成封闭的区域，可以表示湖泊、行政区等面状地理现象。
除了矢量数据外，栅格数据也是GIS中常用的一种数据结构。
栅格数据将地理空间划分为规则的网格单元，每个网格单元包含一个数值或类别信息。
栅格数据适用于连续变化的地理现象，例如地形高程、气候等。
在栅格数据存储和管理上，常用的数据结构包括二维数组和图像数据结构。
在GIS空间数据结构中，数据之间的空间关系是一个重要的概念。
常见的空间关系包括相交、邻接、包含等。
相交是指两个地理现象在地理空间上有交集，邻接是指两个地理现象在地理空间上相连或相邻，包含是指一个地理现象包含另一个地理现象。
GIS空间数据结构的选择取决于具体的应用需求和数据特点。
矢量数据适用于描述点、线、面等离散的地理现象，可以准确表示地理位置和拓扑关系。
GIS空间分析理论与方法复习资料
GIS空间分析理论与方法第一章绪论1.空间分析概念GIS空间分析是从一个或多个空间数据图层获取信息的过程。
空间分析是集空间数据分析和空间模拟于一体的技术，通过地理计算和空间表达挖掘潜在空间信息，以解决实际问题(刘湘南等, 2008)。
2.空间分析与GIS的关系空间分析是地理信息系统的核心和灵魂。
空间分析是地理信息系统的主要特征，是评价一个地理信息系统的主要指标之一。
3.空间分析在GIS中的地位和作用空间分析是GIS的核心；空间分析是GIS的核心功能；空间分析的理论性和技术性第二章GIS空间分析的基本理论1.空间分析有哪些理论？空间关系理论；地理空间认知理论；地理空间推论理论；空间数据的不确定性分析理论2.简述空间关系的类型及各类型的特点？GIS空间关系主要分为顺序关系、度量关系和拓扑关系三大类型。
顺序关系描述目标在空间中的某种排序，主要是目标间的方向关系，如前后左右、东西南北等。
度量关系是用某种度量空间中的度量来描述的目标间的关系，主要是指目标间的距离关系。
拓扑空间关系是指拓扑变换下的拓扑不变量，如空间目标的相邻和连通关系，以及表示线段流向的关系。
3.简述拓扑空间关系的特点？拓扑空间关系是指拓扑变换下的拓扑不变量，如空间目标的相邻和连通关系，以及表示线段流向的关系。
拓扑变换：拓扑所研究的是几何图形的一些性质，它们在图形被弯曲、拉大、缩小或任意的变形下保持不变，只要在变形过程中不使原来不同的点重合为同一个点，又不产生新点。
拓扑变换的条件：在原来图形的点与变换了图形的点之间存在着一一对应的关系，并且邻近的点还是邻近的点。
拓扑关系表达的代表性模型：4元组模型、9元组模型、基于Voronoi图的V91模型、RCC 模型、空间代数模型4.简述方向空间关系的类型和特点？方向关系是顺序关系中的最主要的关系。
方向关系的描述方式包括定量描述和定性描述两种。
一般方向关系的形式化描述：使用的是绝对方向关系参考。
九种方向关系：正东：restricted-east(pi,qi)≡X(pi)>X(qi)∧Y(pi)=Y(qi)5.简述距离关系的类型和计算方法？欧氏距离、切比雪夫距离、马氏距离、明氏距离P216.简述空间关系描述模型的评价准则？一般从完备性、严密性、唯一性、通用性1.空间关系表达是否是形式化的、无歧义的2.表达的完备性3.表达的可靠性4.表达的唯一性5.表达的课推理性7.简述时空空间关系的特点？地理实体之间的空间关系往往随着时间而变化，时间关系交织在一起就形成了多种时空关系。
GIS三版总复习答案
第一章绪论1、信息（Information）：是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。
2、信息的特点1)信息的客观性2)信息的适用性3)信息的传输性4)信息的共享性3、数据：数据是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。
4、数据处理：即对数据进行收集、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。
5、数据与信息关系：信息与数据是不可分离的，即信息是数据的内涵，而数据是信息的表达。
也就是说数据是信息的载体。
6、地理信息：是地理数据所蕴含和表达的地理含义。
7、地理信息的特点:1）空间分布性2）具有多维结构的特征3）时序特征十分明显8、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、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。
9、地理信息系统：是由计算机硬、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、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
10、简述GIS的构成。
它的的基本功能有哪些？硬件系统、软件系统、空间数据库、应用模型、用户基本功：数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理与变换、空间分析和统计、产品制作与显示、二次开发和编辑。
11、GIS与其它系统的区别 GIS有别于DBMS（数据库管理系统），GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。
GIS有别于MIS（管理信息系统），GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS 的软硬件设备要复杂、系统功能要强；MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。
第二章GIS数据结构
第二章GIS数据结构GIS数据结构是指地理信息系统中用来存储和组织地理数据的数据模型和数据格式。
它们用于描述和管理多种类型的地理数据，包括地理位置、属性信息以及与地理实体相关的其他信息。
在GIS中，数据结构的选择对于数据的查询、分析和可视化都起着至关重要的作用。
常见的GIS数据结构主要有三种：基于栅格的数据结构、基于矢量的数据结构和基于数据库的数据结构。
基于栅格的数据结构是一种二维网格结构，将地理空间划分为一系列的像元，每个像元代表一个固定大小的地理空间单元。
栅格数据结构适用于连续变化的地理现象的表达和分析，如地形高程、气候温度等。
栅格数据结构的优点是简单易用，存储和计算效率较高。
然而，由于其固定的像元大小和离散化的特性，栅格数据结构对于精确定位和表达复杂地理对象的能力有限。
基于矢量的数据结构则是通过点、线和面等几何元素来表示地理对象。
矢量数据结构适用于离散型地理现象的表达和分析，如道路、河流等。
它可以准确地表达地理对象的形状、大小和拓扑关系，并支持各种地理操作，如缓冲区分析、叠加分析等。
矢量数据结构的缺点是数据量较大，处理效率相对较低。
此外，矢量数据在处理连续性地理现象时需要进行插值操作，可能会引入一定的误差。
基于数据库的数据结构利用数据库管理系统来存储和组织地理数据。
数据库系统提供了强大的数据管理和查询功能，可以方便地对地理数据进行存储、查询和更新。
同时，数据库系统还支持空间索引和空间查询优化等功能，提高了地理数据的访问效率。
基于数据库的数据结构可以与其他非地理数据进行关联，支持多种数据类型的存储和查询。
然而，数据库系统对硬件和软件资源有较高的需求，需要相应的数据库管理技术和系统维护工作。
综合来看，选择合适的GIS数据结构需要考虑地理数据的类型、规模和应用需求。
对于连续变化的地理现象，可以选择基于栅格的数据结构；对于离散型地理对象，可以选择基于矢量的数据结构；对于大规模地理数据和复杂的分析需求，可以选择基于数据库的数据结构。
GIS地理信息系统空间数据结构
GIS地理信息系统空间数据结构在当今数字化的时代，地理信息系统（GIS）已经成为了我们理解和处理地理空间数据的重要工具。
而在 GIS 中，空间数据结构则是其核心组成部分，它决定了如何有效地组织、存储和管理地理空间数据，以便于快速访问、分析和可视化。
要理解 GIS 地理信息系统的空间数据结构，首先我们得明白什么是地理空间数据。
简单来说，地理空间数据就是描述地球表面或与地球表面相关的各种信息，比如地形、地貌、道路、建筑物、水系等等。
这些数据具有空间位置、属性和时间等特征。
在 GIS 中，常见的空间数据结构主要有矢量数据结构和栅格数据结构两种。
矢量数据结构是通过点、线、面等几何图形来表示地理实体。
比如，一条河流可以用一系列的点连接成线来表示，一个城市的区域可以用一个封闭的多边形面来表示。
矢量数据结构的优点是数据精度高、存储空间小、图形显示质量好，并且能够方便地进行几何变换和拓扑分析。
拓扑分析在很多应用中非常重要，比如判断两个区域是否相邻、道路网络是否连通等。
然而，矢量数据结构在处理复杂的空间关系和大规模数据时，计算量会比较大。
栅格数据结构则是将地理空间划分成规则的网格单元，每个网格单元被赋予一个特定的值来表示相应的地理特征。
比如，在卫星影像中，每个像素就是一个栅格单元，其灰度值或色彩值代表了该位置的地物信息。
栅格数据结构的优点是数据结构简单、易于实现和操作，特别适合于进行空间分析和模拟。
但它的缺点也很明显，比如数据量大、精度相对较低，而且难以表达复杂的地理实体和空间关系。
除了这两种主要的数据结构，还有一些混合的数据结构，比如矢栅一体化数据结构。
这种结构试图结合矢量数据和栅格数据的优点，以满足不同应用场景的需求。
在实际应用中，选择合适的空间数据结构取决于多个因素。
比如数据的特点和精度要求，如果数据是高精度的、几何形状复杂的地理实体，矢量数据结构可能更合适；如果数据是大面积的、连续分布的，比如地形数据，栅格数据结构可能更适用。
全国GIS应用水平考试 复习考点
第二部分：GIS原理第一章、GIS的基本知识1、GIS的基本概念、定义、研究内容1.1、信息、数据、地理信息1.2、GIS的基本概念1.3、GIS的主要研究内容1.4、GIS的特点2、GIS的组成2.1、系统硬件2.2、计算机软件系统2.3、空间数据2.4、应用人员2.5、应用模块3、GIS的发展过程3.1、国际发展状况3.2国内发展状况3.3、我国GIS应用的现状及趋势4、GIS与其他学科或技术的关系4.1、GIS与地图学及地理数据处理系统4.2、GIS与地图学及电子地图4.3、地理信息系统与CAD、GPS、RS等的结合5、GIS软件的类型及分类6、GIS行业基本知识6.1、地理信息产业的政策支持6.2、地理信息产业的发展现状6.3、地理信息产业发展的机遇与挑战6.4、国内外常见的GIS软件6.5、地理信息标准化建设的意义及基本常识6.6、数字地球第二章、GIS的地理基础1、地球坐标系1.1、坐标系统的类型1.2、我国的大地坐标系统2、地图比例尺及图幅编号2.1、地图比例尺2.2、地形图的分幅与编号3、地图投影3.1、地图投影的概念3.2、地图投影的分类3.3、高斯克吕格投影3.4、投影带的划分3.5、地图投影的选择依据3.6、地图投影与GIS的关系3.7、地图投影的配置与设计第三章、空间数据库与空间数据库关系1、空间数据库的概念2、空间数据结构2.1、栅格数据结构2.2、矢量数据结构2.3、矢量数据结构与栅格数据结构的比较2.4、栅格数据结构向栅格数据结构的转换第四章、GIS空间数据及数据输入1、空间数据的基本特性2、GIS空间数据测量的尺度与精确度3、空间数据3.1、空间数据的来源3.2、空间数据的分类3.3、空间数据不同阶段的误差来源、质量控制及评价3.4、数据的规范化和标准化3.5、GIS数据输入第五章、GIS的数据处理1、图形的数据编辑2、属性数据编辑3、拓扑4、空间数据的误差分析与校正5、空间数据的投影变换5.1、常见的集中投影变换类型5.2、投影变换6、空间数据管理第六章、GIS的数据输出1、输出方式2、输出产品3、电子地图系统简介4、地理信息系统中元数据的概念5、GIS元数据系统第七章、空间分析1、矢量数据分析的基本方法1.1、叠加分析1.2、包含查询分析1.3、矢量数据的缓冲区分析2、数字地图模型（DTM）与地形分析2.1、DTM与DEM2.2、DEM的表示法2.3、DEM的常用标示模型2.4、DEM模型之间的相互装换2.5、DEM的建立2.6、DEM的分析和应用3、网络分析（矢量数据）4、空间分析举例第八章、WebGIS1、计算机网络与GIS2、webgis的概念机组成2.1、webgis概念及特点2.2、webgis的组成2.3、webgis的应用第三部分、3S基础知识与整合应用第一章、遥感的基础知识1、什么是遥感2、遥感图像的用途3、遥感的分类4、遥感的特点或特征5、遥感技术包括哪些技术6、遥感常用的传感器7、常用的遥感数据8、什么事图像处理第二章、遥感技术的发展1、遥感技术的发展2、中国遥感技术的发展第三章、遥感技术的应用案例（*参考阅读）1、在资源调查与管理中的应用2、在农业、林业方面的应用3、在地质矿产方面的应用4、在水文、水资源方面的应用5、在环境监测及对抗自然灾害方面的应用6、在土地调查中的应用第四章、GPS的基础知识1、GPS系统概念2、GPS定位原理3、GPS的作用于应用4、北斗卫星导航定位系统4.1、简单介绍4.2、北斗星导航系统与GPS系统的比较第五章、3S技术的整合应用1、RS在3S方面的应用2、GPS和GIS的结合3、3S集成应用的综述4、3S技术的结合应用案例（3S技术在土地调查中的应用）第四部分、GIS行业应用实务第一章、GIS在各行各业中的应用1、资源管理2、金融管理3、城市规划4、交通运输5、环境保护6、商业与市场7、测绘与制图8、政府决策9、电子政务10、军事第二章、GIS的发展趋势第三章、地理信息系统工程1、地理信息系统工程的基本概念2、应用型GIS的设计步骤和方法3、GIS工程的项目管理4、GIS业务运行管理第五部分、工具型GIS软件平台操作。
GIS空间数据结构
GIS空间数据结构GIS空间数据结构1、引言1.1 背景1.2 目的1.3 范围2、概述2.1 GIS空间数据的定义2.2 空间数据结构的重要性2.3 空间数据结构的分类3、点数据结构3.1 点数据的定义3.2 点数据的存储方式3.3 常用的点数据结构4、线数据结构4.1 线数据的定义4.2 线数据的存储方式4.3 常用的线数据结构5、面数据结构5.1 面数据的定义5.2 面数据的存储方式5.3 常用的面数据结构6、栅格数据结构6.1 栅格数据的定义6.2 栅格数据的存储方式6.3 常用的栅格数据结构7、多维数据结构7.1 多维数据的定义7.2 多维数据的存储方式7.3 常用的多维数据结构8、空间索引结构8.1 空间索引的定义8.2 空间索引的分类8.3 常用的空间索引结构9、数据一致性与拓扑关系9.1 数据一致性的概念9.2 拓扑关系的定义9.3 数据一致性与拓扑关系的维护10、数据转换与投影10.1 数据转换的定义10.2 常用的数据转换方法10.3 投影的概念与应用11、附件附件1：示例数据结构图纸附件2：示例代码12、法律名词及注释- GIS：地理信息系统- 空间数据：带有地理位置信息的数据- 数据结构：组织和存储数据的方式和方法 - 点数据：仅包含一个坐标的数据- 线数据：由多个连接的点组成的数据- 面数据：由多条线的闭合组合形成的数据- 栅格数据：将地理空间划分为规则的网格单元的数据- 多维数据：具有多个维度的数据，如时间、空间、属性等- 空间索引：加快地理数据查询的索引结构- 数据一致性：保证数据的准确性和完整性- 拓扑关系：地理实体之间的空间关系- 数据转换：将数据从一种格式或坐标系转换到另一种格式或坐标系- 投影：根据地球表面的属性将数据映射到二维平面上。
地理信息系统教程课后参考答案
“地理信息系统教程”习题及参考答案第一章绪论1.什么是数据和信息？它们有何联系和区别？定义：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。
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。
联系和区别：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。
信息是对数据解释、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；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。
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。
即不随载体的物理设备形式的改变而改变。
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。
2.什么是地理信息系统（GIS）?与地图数据库有什么异同?与地理信息的关系是什么? GIS定义：GIS是一个发展的概念。
不同领域、不同专业对GIS的理解不同，目前没有完全统一的被普遍接受的定义。
定义①：是对地理环境有关问题进行分析和研究的一门学科，它将地理环境的各种要素，包括它们的空间位置形状及分布特征和与之有关的社会、经济等专题信息以及这些信息之间的联系等进行获取、组织、存储、检索、分析，并在管理、规划与决策中应用。
定义②：是在计算机软硬件支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题为主要任务的计算机系统。
定义③：是为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统。
定义④：地理信息系统是一种决策支持系统。
GIS第二章总结
GIS第二章总结第一节地理空间及其表达1.地理空间定义不同学科对“空间”（Space）概念的解释：物理学，空间是指宇宙在三个相互垂直方向上所具有的广延性；天文学，空间是指时/空连续体的一部分；地理学，地理空间（Geographic space）是指物质、能量、信息的存在形式在空间形态、结构过程、功能关系上的分布、格局及其在时间上的延续。
地理信息系统中的“地理空间”，一般包括地理空间定位框架及其所关联的空间对象。
2.地理空间定位框架即大地测量控制，由平面控制网和高程控制网组成GIS的任何空间数据都必须纳入一个统一的空间参照系中，以实现不同来源数据的融合、连接与统一；2.1定位坐标系：平面控制网直接建立在球体上的地理坐标，用经度和纬度表达地理对象位置投影：建立在平面上的直角坐标系统，用（x，y）表达地理对象位置不同地理空间模型之间的关系固体地球表面、大地水准面和椭球体模型之间的关系2.2定位坐标系：高程控制网3.地图投影定义：将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为地图投影（1）投影—为什么要进行投影将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为地图投影地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算地球椭球体为不可展曲面地图为平面，符合视觉心理，并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析（2）投影实质建立地球椭球面上经纬线网和平面上相应经纬线网的数学基础，也就是建立地球椭球面上的点的地理坐标（λ，φ）与平面上对应点的平面坐标（x，y）之间的函数关系：当给定不同的具体条件时，将得到不同类型的投影方式(3)投影变形将不可展的地球椭球面展开成平面，并且不能有断裂，则图形必将在某些地方被拉伸，某些地方被压缩，故投影变形是不可避免的。
长度变形、面积变形、角度变形（4）投影方法（5）投影分类（6）投影影响因素制图区域的地理位置、形状和范围制图比例尺地图内容出版方式(7)GIS中的地图投影GIS以地图方式显示地理信息。
2GIS数据结构
6. 八叉树（三维空间信息的数据结构）
许多问题要求GIS能处理三维的空间信息。 例如，研究矿藏资源地下分布情况、研究不 同深度土壤肥力情况等。
在二维数据结构中，将第三维坐标，如高 程，作为属性值来处理。由于它只能对地形 表面进行模拟，无法对模型进行三维操作， 因此常称它为2.5维空间信息。
三） TIN结构
1、不规则三角网（TIN）——表达地形表面 Triangulated Irregular Network
4 3
C
B 5
D
6
AE
2
1
2、TIN的主要特征
1）TIN由一系列三角形组成 2）三角形顶点都是一些特征点 3）每个三角形的坡度、坡向均一 4）三角形大小随地形变化而变 5）尽可能是等边三角形 6）三角形外接圆内没有其它点 7）与Voronoi多边形(泰森多边形)对偶 8）以拓扑方式存储
二）栅格数据的编码方法
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
A,A,B,B,B A,C,C,C,A D,C,C,A,A D,D,C,A,A D,D,A,A,A
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。
N/6 WN / 5
EN /7
W/4
E/0
3,1,7,0,1,2,3,4,5,6
WS / 3
ES / 1
S/2
4,1,6,7,0,1,2,3,4,5
3.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。
空间数据结构
第五章空间数据结构数据结构即指数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。
地理信息系统空间数据结构是指空间数据在系统内的组织和编码形式（GIS数据结构也可称为图形数据格式），它是指适合于计算机系统存储、管理和处理地理图形的逻辑结构。
GIS中，空间数据一般有着较为复杂的数据结构，目前，主要有两种数据模型表示空间数据，即矢量数据模型和栅格数据模型。
4.1 栅格数据结构4.1.1概述栅格数据是计算机和其它信息输入输出设备广泛使用的一种数据模型，如电视机、显示器、打印机等的空间寻址。
甚至专门用于矢量图形的输入输出设备，如数字化仪、矢量绘图仪及扫描仪等，其内部结构实质上是栅格的。
遥感数据也是采用特殊扫描平台获得的栅格数据。
栅格数据就是用数字表示的像元阵列，其中，栅格的行和列规定了实体所在的坐标空间，而数字矩阵本身则描述了实体的属性或属性编码。
栅格数据最显著的特点就是存在着最小的、不能再分的栅格单元，在形式上常表现为整齐的数字矩阵，因而便于计算机进行处理，特别是存储和显示。
4.1.2编码方案以图4-1为例，介绍几种编码方法的编码思路、方案和特点。
图4-1 栅格数据结构1. 游程长度编码地理数据往往有较强的相关性，也就是说相邻象元的值往往是相同的。
游程长度编码的基本思想是：按行扫描，将相邻等值的象元合并，并记录代码的重复个数。
游程长度编码的数据结构: 行号,属性,重复次数。
图4-1的游程长度编码为：1,A,4,R,1,A,6…对于游程长度编码，区域越大，数据的相关性越强，则压缩越大。
其特点是，压缩效率较高，叠加、合并等运算简单，编码和解码运算快。
2. 块式编码块式编码是将游程扩大到二维情况，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。
块式编码的基本思想：由初始位置（行列号）、半径和属性代码组成。
图4-1的块状编码为：(1,1,3,A),(1,5,1,R),(1,6,2,A),…块状编码对大而简单的多边形更为有效，对一些虽不较多的复杂多边形效果并不好。
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➢ 地图投影是将地图从球面转换到平面的数学 变换。
1、三种大地坐标系：1954年北京坐标系；1980 年国家大地坐标系；地心坐标系。
（1）我国1954年在北京设立了大地坐标原点，由 此计算出来的各大地控制点的坐标，称为1954年 北京坐标系。
（2）我国1978年宣布在陕西省泾阳县永乐镇设立 新的大地坐标原点，并采用1975年国际大地测量 协会IAG推荐的大地参考椭球体，由此计阳县永乐镇，称西安原点。
3、大地原点
"大地原点"亦称"大地基准点"，即国家水平 控制网中推算大地座标的起标点。
中华人民共和国大地原点，位于陕西省泾阳 县永乐镇石际寺村境内 ，距西安36公里，1978 年建成，是我国地理坐标的起点和基准点。它不 但在各项建设和科学技术上有重要作用，而且象 征着国家的尊严。 大地的地面海拔417.7米，它 距我国陆边正北880公里，东北2500公里，正东 1000公里，正南1750公里，西南2250公里，正 西2930公里，西北2500公里。
2 地理信息系统的数据结构
§1 地理空间及其表达 §2 地理空间数据及其特征 §3 空间数据结构的类型 §4 空间数据结构的建立
§1 地理空间及其表达
1.1 地理空间的概念 一、地理空间（geo-spatial） 二、我国大地坐标系 1.2 空间实体的表达 一、空间实体类型 二、表示方法
§1 地理空间及其表达
§2 地理空间数据及其特征
2.1 GIS的空间数据 一、根据GIS的数据来源和数据类型分类 二、元数据 三、根据表示对象的不同分类 2.2 空间数据的基本特征 一、基本信息 二、空间数据的拓扑关系 三、拓扑关系的意义 2.3 空间数据的计算机表示
§2 地理空间数据及其特征
2.1 GIS的空间数据 一、根据GIS的数据来源和数据类型分类 1、地图数据。 2、影像数据。 3、地形数据。 4、属性数据。 5、元数据。
2.1 GIS的空间数据 二、元数据（Metadata）
1、概念：是描述数据的数据。是关于数据的描述性 数据信息，它应尽可能多地反映数据集自身的特征规律， 以便于用户对数据集的准确、高效与充分的开发与利用， 不同领域的数据库，其元数据的内容会有很大差异。通 过元数据可以检索、访问数据库，可以有效利用计算机 的系统资源，可以对数据进行加工处理和二次开发等。 传统的图书馆卡片、出版图书的版权说明、磁盘的标签 等都是元数据。纸质地图的元数据主要表现为地图类型、 地图图例，包括图名、空间参照系和图廓坐标、地图内 容说明、比例尺和精度、编制出版单位和日期或更新日 期、销售信息等。用户通过它可以非常容易地确定该书 或地图是否能够满足其应用的需要。
1．2 空间实体的表达
一、地理空间的特征实体包括点（point）、线 (line)、面(polygon)、曲面(surface)和体 (volume)等多种类型。
二、表示方法：
1、矢量表示法：用一个没有大小的点(坐标)来 表达基本点元素。——矢量数据模型
2、栅格表示法：用一个有固定大小的点(面元) 来表达基本点元素。——栅格数据模型
1.1 地理空间的概念 一、地理空间（geo-spatial） 1、定义为绝对空间与相对空间两种形式。 （1）绝对空间是具有属性描述的空间位置的集合，
由一系列的空间坐标值组成。 （2）相对空间是具有空间属性特征的实体的集合，
由不同实体之间的空间关系构成。 2、包括地理空间定位框架及其所联结的特征实体。
➢ 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。
（3）地心坐标系即以地心作为椭球体中心。如 WGS1984基准面采用WGS84椭球体，是地心坐 标系，目前GPS测量数据多以WGS1984为基准。
2、1980年中国国家大地坐标系，具体参数 为：
赤道半径（a）＝6378140.0000000000m 极半径（b）＝6356755.2881575287m 地球扁率（f）＝（a－b）/a＝1/298.257 1980年中国国家大地坐标系的大地原点，
GIS中的坐标系定义由基准面和地图投 影两组参数确定，而基准面的定义则由特 定椭球体及其对应的转换参数确定，因此 欲正确定义GIS系统坐标系，首先必须弄 清地球椭球体(Ellipsoid)、大地基准面 (Datum)及地图投影(Projection)三者的基 本概念及它们之间的关系。
➢ 基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面 的逼近，因此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 标系实际上指的是我国的两个大地基准面。
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，如前苏联的 Pulkovo 1942、非洲索马里的Afgooye基 准面都采用了Krassovsky椭球体，但它们 的基准面显然是不同的。
我国3个椭球体参数如下
4、坐标系转换
x＝f1（L，B） y＝f2（L，B）
5、高程
指空间参考的高于或低于某基准平面的 垂直位置，主要用来提供地形信息。我国现 规定的高程基准面为“1985国家高程基准”， 比原“黄海平均海平面”高29mm。我国高程 的起算面是黄海平均海水面。1956年在青岛 设立了水准原点，称此为1956年黄海高程系。 1987年国家测绘局公布：中国的高程基准面 启用《1985国家高程基准》取代国务院1959 年批准启用的《黄海平均海水面》。《1985 国家高程基准》比《黄海平均海水面》上升 29毫米。
1、地理空间定位框架：大地测量控制，由平 面控制网和高程控制网组成。为建立所有的 地理数据的坐标位置提供了一个通用参考系， 可以将全国范围使用的平面及高程坐标系与 所有的地理要素相连接。
2、大地测量控制点：大地控制信息的主要要 素，其平面位置和高程被精确地测量，并用 于其他点位的确定。
二、我国大地坐标系