地理信息系统第三章
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。
地理信息系统 第三章地理空间数据模型
同种属性表为一个层
按专题分层
每个图层对应一个专题，包含某一种 或某一类数据。如地貌层、水系层、道 路层、居民地层等。。
现实世界
获取
地形信息
+
水系信息
+
道路信息
+
植被信息等
存储
空间 数据库
按时间序列分层
即把不同 时间或不同时 期的数据分别 构成各个数据 层
图层i 图层j
点文件i 线文件i
代码有数字、字母、数字和字母混合三类表示形式。
数字型代码
用一个或若干个阿拉伯数字表示对象的代码。特点是结构 简单、使用方便、易于排序，但对对象的特征描述不直观。
字母型代码
用一个或若干个字母表示对象的代码。特点是比同样位数 的数字型代码容量大，还可提供便于识别的信息，易于记 忆，但比同样位数的数字型代码占用更多的计算机空间。
空间数据的分层和分区
地理信息本身具有层次性。分层和分区 是空间数据组织的高级形式，为管理和 使用提供了便利 分层依据地理实体性质 分区依据平面范围
分层
按专题
地貌、水系、植被、交通、居民地等
按时间
不同时间的数据成为不同层，便于对比、处理、表 现。如每年建的住宅用不同的颜色表现
按实体的几何类型
一般按点、线、面、注记
格网型空间索引
将区域用横竖线条划分大小相等和不等 的格网，记录每一个格网所包含的空间 实体。进行空间查询时，首先计算出查 询对象所在格网，然后再在该网格中快 速查询所选空间实体。
一条河流、一个湖泊和一条省界，它们的关键字分别为5，11和 23。河流穿过的栅格为2，34，35，67，68；湖泊覆盖的栅格为 68，69，100，101；省界所通过的栅格为5，37，36，35，67， 99，98，97。
第三章第一节 地理信息系统2
第一节地理信息系统及其应用
四.GIS的工作过 程
数据输入、 存储
数据操作、 分析 可视化表达（地 图、三维视图、 多媒体等）
地理信息输出
[教材图表点拨]
图3—8 地图数字化过程
常见的纸质地图、文字以及非数字形
式的资料，都必须转换为数字形式， 才能被 计算机存储、识别和处理。 实现从图形到数字的转换过程，称为 数字化。图形数据的 输入，常用的 方法是扫描纸质地图后进行数字化
第三章地理信息技术应用
第一节地理信息系统及其应用
二、地理信息系统与城市管理
二、地理信息系统与城市管理
GIS能满足人们对空间信息的要求，帮 助人们进行各种辅助决策。目前，GIS广泛 应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国 土管理、城市规划、邮电通信、交通运输、 公安、水利、公共设施、商业金融等人们生 产生活的各个领域。
[阅读指导]
GIS的查询与分析
和用GIS中的地理数据，实现 地理分析、评价、预测和辅助 决策，是GIS的重要应用领域。 网上的电子地图采用图层管理 的方法，用户可以选择需要的 图层进行显示、查询、分析。
例: 甲图为一幅具有林木、河流和住房的景观 图，乙图是根据该图而建立的空间数据模型。 由此比较地图与地理信息系统对地物的表示有 何差异。
4、全球气候监测和预报网络的GIS网络。
5、全球环境管理：如确定全球最敏感的植物产地， 让所在国家同意保护并作为国际债务偿还。
图层 —— 将空间信息按其几何 特征及属性划分成的专题。 专题地图 —— 以表现某一 属性的位置或若干个选定属性之间关 系为主要目的的地图。
[阅读指导]
数字化与GIS数据源
地理数据的采集方法包括实地调查、采样； 传统的测量方法，如三角测量法、三边测量 法；人口普查；生物遥测学；数字摄影技术； 全球定位系统(GPS)；现代遥感技术等。其中， 遥感数据已经成为GIs的重要数据来源，利用 卫星拍摄的高分辨率遥感技术影像，人们可 以迅速获得几周前甚至几天前的最新数据， 并且数据真实准确，成本也很低。
地理信息系统下的空间分析——第三章_空间分析的理论问题
4、顺序关系描述 顺序关系中的一类重要关系是方向关系，如东、西、 南、北等。 （1）方向关系的定量描述 方向关系的定量描述主要是使用方位角来进行
（2）方向关系的定性描述 方向关系的定性描述主要有投影法(projection)和锥形 法(cone)。 1）投影法：是将空间目标投影到特定的坐标轴上，通 过各目标投影间的关系去描述与定义方向关系。其中的投 影可以是正射投影，也可以是斜率投影。 2）锥形法：是将空间目标及其周围的区域分成带有方 向性的几个区域，通过各目标本身及方向区域之间的交的 结果来描述空间关系。
7）西南关系
South_West(Pi，Qj)=X(Pi)＜X(Qj) And Y(Pi)＜Y(Qj) 示意图如下：
8）东南关系
South_East(Pi，Qj)=X(Pi)＞X(Qj) And Y(Pi)＜Y(Qj) 示意图如下：
以上8种关系通过点的投影可以精确判断。对于任意两点， 上述8种关系必有一种满足。 这些关系具有传递性。 另外，一些关系可进行相互转换，如North_East(Pi，Qj)和 South_West(Qj，Pi)。
课堂练习： 请大家分别算 出8种面面关系 的4元组矩阵
8种面/面关系
………………….
三种点/线拓扑关系。 课堂练习：请大家分别算出3 种点线关系的4元组矩阵。
两种点/点拓扑关系。
课堂练习：请大家分别算出2种点 点关系的4元组矩阵。
三种点/面拓扑关系，请 写出4元组矩阵。
2、空间关系描述结果的评价： 完备性是指空间关系描述结果能包含目标间所有可能的定 性关系； 严密性是要求所推出的一组关系是实际存在的或正确的； 唯一性要求所有关系是互斥的； 通用性指描述方法应能处理各种形状的目标和各类关系。
地理信息系统GIS—第3章矢量数据
空间关系及其表达
绝对空间关系：坐标、角度、方位、距离等 相对空间关系：相邻、包含、关联（连接）
等
相对空间关系的类型
拓扑空间关系：描述空间对象的相邻、包含、关联 关系等。
顺序空间关系：描述空间对象在空间上的排列次序 ，如前后、左右、东、西、南、北等。
地图、遥感影像上的空间关系是通过图形识别的， 在GIS中的空间关系则必须显式的进行定义和表达
地理信息系统
第三章 矢量数据模型
第二章内容回顾
1、什么叫坐标系？ 2、为什么要建立坐标系？ 3、为什么要建立地球的坐标系？ 4、如何建立地球的坐标系统？ 5、坐标系统与地图绘制有什么关系？
第二章内容回顾
1. 什么是地图投影？ 2. 地图投影主要有几种分类方法？ 3. 中国、美国的地图投影主要有哪几种？ 4. 在地图投影过程中需要设置哪两部分内容？需要设
3.2 拓扑
Topology一词来自希腊文，它的原意是“形状 的研究”。拓扑学属于数学中几何学的内容， 最早由德国数学家莱布尼茨1679年提出。历 史上著名的哥尼斯堡七桥问题、多面体的欧 拉定理、四色问题等都是拓扑学发展史的重 要问题。
3.2 拓扑-哥尼斯堡七桥问题
问：能不能每座桥都 只走一遍，最后又回 到原来的位置？
空间数据结构
数据结构的概念：
数据结构即指数据组织的形式，是适于计算机存 储、管理和处理的数据逻辑结构。
对空间数据而言，数据结构则是地理实体的空间 排列方式和相互关系的抽象描述。
在地理系统中描述地理要素和地理现象的空间数 据主要包括：空间位置、拓扑关系和属性三个方 面的内容。
常用的空间数据结构
ArcGIS中的矢量数据模型
Coverage Shapefile
地理信息系统第三章
2、西安80坐标系
采用IUGG-75地球椭球参数，大地原点选在陕西省 永乐镇，椭球面与我国境内的大地水准面达到了 最佳密合。
3、WGS-84坐标系
采用WGS-84地球椭球参数，地心为坐标原点。
３.２.2 地图投影
一、地图投影的实质 建立地球椭球面上的点与投影平面上点的一一对应 关系。
3.5 空间数据的分层
空间数据可按某种属性特征形成一个数据层，通常称 为图层.
按专题分层 每个图层对应一个专题，包含某一种或某一类数据。
如地貌层、水系层、道路层、居民地层等。
3.5 空间数据的分层
1、空间数据分层的目的 便于空间数据的管理、查询、显示、分析等。
1）空间数据分为若干数据层后，对所有空间数据的管 理就简化为对各数据层的管理，而一个数据层的数据 结构往往比较单一，数据量也相对较小，管理起来就 相对简单；
的 “开始编辑”命令，进入编辑状态。 4、利用“编辑器”的功能完成地图要素的分层提取，
打开图层的属性表，输入要素的相关属性 5、在编辑过程中，点击“编辑器”中的“保存编辑”
可以随时保存修改的结果，点“停止编辑”完成 编辑。
创建新图层（要素类）
ArcCatalog中可以创建矢量数据集(shape文件和地 理数据库geodatabase = “要素类”) 1、点：Point 2、线：Line 3、多边形：Polygon
x=f1(λ, φ) y=f2(λ, φ)
二、地图投影的变形
（1）类型 长度变形 地图上的经纬线长度并非都是按照同一比例缩小的。 角度变形
面积变形 地图上经纬线网格面积不是按照同一比例缩小的。
三、地图投影的分类
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。
地理信息系统第三章
一、空间实体的特征空间实体具有4个基本特征：空间位置特征、属性特征、时间特征和空间关系。
1、空间位置特征表示空间实体在一定的坐标系中的空间位置或几何定位,空间位置特征也称为几何特征2、属性特征属性特征也称为非空间特征或专题特征，是与空间实体相联系的、表征空间实体本身性质的数据或数量。
如实体的类型语义定义、量值等。
属性通常分为定性和定量两种，定性属性包括名称、类型、特性等；定量属性包括数量、等级等。
3、时间特征时间特征是指空间实体随着时间变化而变化的特性。
空间实体的空间位置和属性相对于时间来说，可能会存在空间位置和属性同时变化的情况，如旧城区改造中，房屋密集区拆迁新建商业中心；也存在空间位置和属性独立变化的情况，但属性发生变化，如土地使用权转让，或者属性不变而空间位置发生变化，河流的改道。
4、空间关系特征在地理空间中，空间实体一般都不是独立存在的，而是相互之间存在着密切的联系。
这种相互联系的特性就是空间关系。
空间关系包括拓扑关系、顺序关系和度量关系等。
二、空间数据模型及种类空间数据模型可以归纳为概念模型、逻辑数据模型和物理数据模型3个层次。
概念模型包括：场模型，用于描述空间中连续分布的现象；对象模型，用于描述各种空间地物；网络模型，可以模拟现实世界中的各种网络。
常用的空间逻辑数据模型有矢量数据模型、栅格数据模型和面向对象模型等。
物理数据模型是概念数据模型在计算机内部具体的存储形式和操作机制，即在物理磁盘上如何存放和存取，是系统抽象的最底层。
三、空间数据类型地理信息中的数据来源和数据类型很多，概括起来主要有一下5种：（1）几何图形数据：来源于各种类型的地图和实测几何数据。
几何图形数据不仅反应空间实体的地理位置，还要反应是实体间的空间关系。
（2）影像数据：主要来源于卫星遥感、航空遥感和摄影测量等。
（3）属性数据：来源于实测数据、文字报告，和地图中的各类符号说明，以及从遥感影像数据通过翻译得到的信息等。
第3章地理信息系统的数据结构和空间数据库
第3章地理信息系统的数据结构和空间数据库地理信息系统（GIS）的数据结构是指用于存储、管理和分析地理空间数据的组织方式和模型。
GIS系统的数据结构可以分为两种类型：栅格数据结构和矢量数据结构。
此外，GIS系统还需要一个空间数据库来管理和存储数据。
栅格数据结构是将地理空间数据按照网格或像素的形式进行表示和存储的。
在栅格数据结构中，地理空间被划分为规则的方格或像元，每个像元上都有一个数值来表示特定的属性或特征。
栅格数据结构适用于连续的、均匀分布的数据，如卫星图像和遥感数据。
栅格数据结构的优点是可以进行方便的数值计算和分析，但其缺点是空间精度有限，无法捕捉到细小的地理特征。
矢量数据结构则是通过节点、线和面等几何要素来表示地理空间数据的。
矢量数据结构可以更准确地描述地理特征的形状、位置和属性等信息。
矢量数据结构适用于离散的、不规则分布的数据，如河流、道路和建筑物等。
矢量数据结构的优点是能够捕捉到地理特征的细节，但其缺点是对于复杂的地理现象，数据量较大且分析计算较为复杂。
为了存储和管理这些地理空间数据，GIS系统需要一个空间数据库。
空间数据库是一种专门用于存储和管理地理空间数据的数据库系统。
空间数据库使用了一些地理索引和查询技术，使得用户能够方便地对地理空间数据进行检索和分析。
空间数据库可以高效地存储和管理大量的地理空间数据，并能支持一些空间分析操作，如缓冲区分析、叠置分析等。
总的来说，地理信息系统的数据结构决定了地理空间数据的表示方式和存储结构，而空间数据库则是用来管理和存储这些地理空间数据的。
栅格数据结构适用于连续、均匀分布的数据，而矢量数据结构适用于离散、不规则分布的数据。
空间数据库则是为了方便地存储、管理和分析地理空间数据而设计的。
地理信息系统概述(第二版)-第三章
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
栅格结构中，点线面的表示
• 点用一个栅格单元表示； • 线状地物则用沿线走向的一组相邻栅格单元 表示，每个栅格单元最多只有两个相邻单元 在线上； • 面或区域用记有区域属性的相邻栅格单元的 集合表示，每个栅格单元可有多于两个的相 邻单元同属一个区域。任何以面状分布的对 象(土地利用、土壤类型、地势起伏、环境 污染等)，都可以用栅格数据逼近。
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
四叉树编码又称为四分树、四元树编码。它是一
种更有效地压编数据的方法。它将2n×2n像元阵列连
续进行4等分，一直分到正方形的大小正好与象元的 大小相等为止，而块状结构则用四叉树描述，习惯上
称为四叉树编码。
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
右图表示对左图的分割过程及其关系。这四个 等分区称为四个子象限，按左上(NW)、右上(NE)、 左下(SW)，右下(SE)。用—个树结构表示如下图所 示 ：
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
块状编码(Block Codes)
块码是游程长度编码扩展到二维的情 况，采用方形区域作为记录单元，每个记 录单元包括相邻的若干栅格，数据结构由 初始位置(行、列号)和半径，再加上记录单 元的代码组成。
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
根据块状编码的原则，对下图所示图像可以用12个单位正方形，5 个4单位的正方形和 2 个16 单位的正方形就能完整表示，具体编码如 下： (1,1,2,9)，(1,3,1,9)，(1,4,1,9)，(1,5,2,0)，(1,7,2,0)，(2,3,1,9)，(2,4,1,0) ，(3,1,1,0)，(3,2,1,9)，(3,3,1,9)，(3,4,1,0)，(3,5,2,7)，(3,7,2,0)， (4,1,1,0)，(4,2,1,0)，(4,3,1,0)， (4,4,1,0)，(5,1,4,0)，(5,5,4,7)
地理高二知识点第三章
地理高二知识点第三章地理高二知识点第三章：地理信息系统（GIS）地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据集成、管理、分析、展示的复杂信息技术系统。
它可以将地理和非地理数据相互关联，通过空间分析操作和数据查询功能，提供空间决策支持。
本文将从GIS的定义、功能、应用以及未来发展等方面进行详细探讨。
一、GIS的定义地理信息系统（GIS）是一种集计算机科学、地图学和地理学等学科为一体的技术，它以地图为基础，以空间数据为主要对象，通过空间数据采集、存储、处理、分析和展示等一系列操作，实现对地理现象和地理问题的综合研究。
GIS通过建立地理数据库，利用图层管理和叠加分析等方法，揭示地理现象的空间分布规律，为决策者提供科学依据。
二、GIS的功能1. 空间数据采集与处理：GIS可以通过遥感、摄影测量、GPS等技术手段获取地理空间数据，并进行质量控制和数据加工处理，形成可用的地理数据库。
2. 空间数据存储和管理：GIS采用分层次的数据组织结构，将各类数据按照一定的逻辑关系进行分类、整合和存储，方便用户进行查询和分析。
3. 空间数据分析：GIS提供了强大的空间分析功能，通过空间关系和属性关系的分析，揭示地理现象和问题的空间规律，帮助决策者进行决策。
4. 空间数据展示和制图：GIS可以将地理数据以图像或者图层的形式展示出来，帮助用户直观地理解地理现象的分布和变化。
三、GIS的应用1. 土地管理和规划：GIS可以对土地利用现状进行调查和分析，为城市规划、农田开发等提供科学依据，同时也可以对土地资源进行监测和保护。
2. 环境保护和资源管理：GIS可以对环境要素的分布和变化进行研究，帮助环保部门进行环境监测和评估，同时也可以对自然资源的开发和利用进行规划和管理。
3. 交通运输和物流：GIS可以对交通网络进行分析和优化，帮助交通部门进行道路规划和交通管理，同时也可以对物流和配送进行路径选择和优化。
地理信息系统原理第三章 空间数据模型与数据结构3.2
第1行第N列亮度值 波段n 波段1 第2行第1列亮度值 波段n
BSQ结构
BIP结构
BIL结构
星蓝海学习网13
以行为记录单位按行存储 地理数据。属性明显，位 置隐含。 缺点：存在大量冗余，精 度提高有限制。
星蓝海学习网14
0 0 0 0 0 4 4 4 记录1 0 0 0 0 0 4 4 4
星蓝海学习网
• 优点：
• 栅格加密时，数据量不会明显 增加，压缩效率高，最大限度 保留原始栅格结构，
• 编码解码运算简单，且易于检 索、叠加、合并等操作，得到 广泛应用。
• 缺点：
• 不适合于类型连续变化或类型 区域分散的数据。
星蓝海学习网
(2)压缩栅格数据结构
块码（二维游程编码）（行，列，半径，属性值）
弧段ID a b c d e
起始点 5 7 1 13 7
终结点 1 1 13 7 5
… … … 左多边形 Q A Q D D
右多边形 A B B B A
f
13
5
Qห้องสมุดไป่ตู้
D
点号 1 2
…… 25
坐标 （x1，y1） （x2，y2）
…… （x25，y25）
g
25
弧段ID
点号
a
5,4,3,2,1
b
7,8,1
c
1,9,10,11,12,13
• 采用方形区域作为记录单元，每个记录单元包括相邻的若干栅格，数据结构由初始位置(行、 列号)和半径，再加上记录单元代码组成。特点：
• 一个多边形所包含的正方形越大，多边形的边界越简单，块状编码的效率就越好。
• 块状编码对大而简单的多边形更为有效，而对那些碎部较多的复杂多边形效果并不好。
北师大地理信息系统课件03空间数据模型
因此，最好的通用数据模型是不存在的，数据模型优劣取决于 你的需要，使用数据的方式和目的才是决定数据模型优劣的标 准。
地理空间数学基础
胡嘉骢
BNUEP 地 理 信 息 系 统
空间数据模型类型
例子：
河流作为组成网络的一系列要素。每条线段都拥有流量、容量和其他属性 。这时可以使用线性网络模型（几何网络）来分析水文流量或者船务运输 等。
空间事物或现象 选择、综合、简化和抽象
概念世界
数据世界 （计算机）
概念模型 Conceptial Model
最高层
编码、表达、建立空间关系
逻辑数据模型 Logical Data Model
中间层
数据结构对数据进行组织
物理数据模型 Physical Data Model
最底层
信息
11 地理空间数学基础
地理空间数学基础
胡嘉骢
BNUEP 地 理 信 息 系 统
空间数据模型类型
例子： 即使在同一数据模型中，每种空间数据也有不同的表达方式。
地理空间数学基础
胡嘉骢
BNUEP 地 理 信 息 系 统
空间数据概念模型类型
现有GIS中常用的空间数据概念模型主要有三个： 场(Field)模型：强调空间要素的连续性
地图使用者的认识模型
地理空间数学基础
胡嘉骢
BNUEP 地 理 信 息 系 统
维度世界：度 量语言
地理空间世 界：GIS 语言
概念世界：自 然语言
现实世界：基 本语言
地理空间数学基础
对现实世界的抽象
项目世界： 信息团体
点世界：坐标 几何
几何世界：WKT
OpenGIS的九层模 型
要素世界：要 素
地理信息系统概论第三章实习报告
地理信息系统概论第三章实习报告示例文章篇一：《地理信息系统概论第三章实习报告》嗨，老师和同学们！今天我要和大家分享一下我们地理信息系统概论第三章的实习经历。
一、实习的开始我刚听到要做这个实习的时候，心里可好奇了。
就像一个探险家要去探索一个神秘的小岛一样，充满了期待。
我们实习的内容和地理信息系统的一些基本操作有关，那时候我就在想，这会是怎样一种有趣的过程呢？我们到了实习的地方，那里有好多电脑，摆放得整整齐齐的。
老师站在前面，脸上带着那种神秘又兴奋的表情，就像他要给我们展示一个超级厉害的魔法一样。
老师说：“同学们，今天我们要在地理信息系统这个大宝藏里挖掘一些特别的东西。
”我和同桌对视了一眼，眼睛里都闪着光，仿佛已经看到了无数的宝藏在等着我们。
二、实习中的操作开始动手操作啦。
首先要打开地理信息系统的软件，那个界面一出来，我就有点懵了。
感觉就像是进入了一个超级复杂的迷宫，到处都是各种各样的图标和菜单。
我旁边的同学小李皱着眉头说：“哎呀，这怎么跟外星文似的。
”我也有点着急，但是我想，不能被这点小困难吓倒啊。
我就按照老师之前讲的，先从简单的地方入手。
就像搭积木一样，先找那些大块的、容易的部分开始搭。
我找到了地图加载的功能，当我把第一张地图加载出来的时候，我兴奋得差点跳起来。
那感觉就像我真的把一块大宝藏挖出来了一样。
我赶紧叫小李看：“小李，你看你看，地图出来了，这多酷啊！”小李也很惊讶，说：“哇，原来也没有那么难嘛。
”然后我们开始做一些数据的编辑。
这可就有点麻烦了，就像给一幅画改细节一样，得小心翼翼的。
有时候不小心点错了一个地方，整个数据就乱了。
我有一次不小心把一个图层的颜色给改得乱七八糟的，我着急地说：“这可怎么办呀，就像我把好好的蛋糕给弄成了一团糟。
”这时候，后面的小王同学探过头来说：“别急，你看，撤销这个操作就好啦。
”我按照他说的做，果然就恢复了正常，我松了一口气，说：“真是太感谢你了，小王，你就像我的救星一样。
第三章GIS设备的结构
第三章GIS设备的结构GIS（地理信息系统）设备的结构主要包括硬件设备、软件系统和数据资源三个方面。
一、硬件设备GIS硬件设备包括计算机、外设和通信设备等。
1.计算机：GIS计算机系统是构建GIS的核心设备，主要包括主机、服务器、工作站和个人计算机等。
主机和服务器通常用于处理大规模的空间数据，提供高性能和稳定的计算能力；工作站提供中等规模的计算能力，适用于一般的GIS应用；个人计算机则适用于小规模的GIS应用。
2.显示设备：GIS的操作界面主要通过显示设备来进行交互。
常见的显示设备包括CRT显示器、液晶显示器、投影仪等。
4.存储设备：GIS的数据量通常很大，因此需要大容量的存储设备来保存数据。
常见的存储设备有硬盘、磁带库等。
5.通信设备：GIS通常需要进行数据的共享和交换，因此需要网络和通信设备来实现。
常见的通信设备有路由器、交换机、通信线路等。
二、软件系统GIS软件系统是对GIS功能和操作进行统一管理和控制的软件集合。
1. GIS核心软件：GIS核心软件是GIS系统的基础和核心，提供地图显示、地理数据管理、空间分析等基本功能。
常见的GIS核心软件有ArcGIS、MapInfo等。
2. 数据库管理软件：GIS系统需要存储大量的空间数据，因此需要具备强大的数据库管理能力。
常见的数据库管理软件有Oracle、SQL Server等。
3. 空间分析软件：GIS系统还需要进行各种空间分析和模型计算，以实现地理问题的定量分析和预测。
常见的空间分析软件有GeoDA、ENVI 等。
4. WebGIS软件：随着互联网的发展，WebGIS技术已经成为GIS的重要发展方向，可以通过浏览器直接实现GIS功能。
常见的WebGIS软件有ArcGIS Server、SuperMap等。
三、数据资源GIS系统的数据资源是构建GIS的重要基础，包括地理数据、属性数据和元数据等。
1.地理数据：地理数据是GIS系统的基础数据，包括地理实体的空间位置和形状信息。
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1．3．2三维空间数据模型
三维矢量模型 体模型
1．3．3分布式空间数据模型
分布式空间数据库管理系统 联邦空间数据库（Federated Spatial Database）
1．3．4 CASE工具 (Computer-Aided Software Engineering)
2．场模型
1．2空间数据模型的类型
在GIS中与空间信息有关的信息模型有三个，即基于对象 （要素）（Feature）的模型、网络（Network）模型以及 场（Field）模型。 选择某一种模型而不选择另外一种模型主要是顾及数据的 测量方式。
1．3 GIS空间数据模型的学术前沿
1．3．1时空数据模型 核心问题是研究如何有效地表达、记录和管理现实世界的 实体及其相互关系随时间不断发生的变化。
е1 P1 е5 P2 е2
N1
е6
N4
P3
N5
е3
N2
е4
N3
P4
е7
2.地理空间数据拓扑关系应用价值
（1）确定地理实体间的相对空间位置，无需坐标 和距离 （2）利于空间要素查询 （3）重建地理实体
3.地理空间数据 拓扑关系的表示
N2
е1
P1 е5
N4
е6
P3
N5
е3
结点集合
P2
е2
е4
N3 针
4．4度量空间关系分析
度量空间关系主要是指空间对象之间的距离关系。 这种距离关系可以定量地描述为特定空间中的某种距离， 如A实体距离B实体100m。也可以应用与距离概念相关的术
语，如远近等进行定性的描述。
4．4．1空间指标量算
定量量测区域空间指标和区域地理景观间的空间关系是地 理信息系统特有的能力。其中区域空间指标包括：
对于模拟具有一定空间内连续分布特点的现象来说，基于 场的观点是合适的。
2．1场的特征
2．1．1空间结构特征和属性域 “空间”经常是指可以进行长度和角度测量的欧几里德空 间。 属性域的数值可以包含以下几种类型：名称、序数、间隔 和比率。 2．1．2连续的、可微的、离散的
2．1．3与方向无关的和与方向有关的（各向同性和各向 异性）
1、地理空间数据的拓扑关系
拓扑邻接： 同 拓扑关联： 不 类 元素之间的拓扑关系。
同
类 元素之间的拓扑关系。
拓扑包含： 同类不同级 元素之间的拓扑关系。
拓扑邻接：N1/N2 ,N1/N3 ,N1/N4 ;P1/P3 ;P2/P3
拓扑关联：N1/е1、е3 、е6 ；P1/е1、е5 、е6 拓扑包含：P3与P4
（1）根据应用领域的特点（如宏观变化观测与微观变化 观测）和客观现实变化规律（同步变化与异步变化、频繁 变化与缓慢变化），折中考虑时空数据的空间/属性内聚 性和时态内聚性的强度，选择时间标记的对象。 （2）同时提供静态（变化不活跃）、动态（变化活跃） 数据建模手段（静态、动态数据类型和操作）。 （3）数据结构里显式表达两种地理事件：地理实体进化 事件和地理实体存亡事件。 （4）时空拓扑关系一般指地理实体空间拓扑关系的拓扑 事件间的时态关系。
3．要素模型
3．1欧氏（Euclidean）空间和欧氏空间中 的四类地物要素
许多地理现象模型建立的基础就是嵌入（Embed）在一个 坐标空间中，在这种坐标空间中，根据常用的公式就可以 测量点之间的距离及方向，这个带坐标的空间模型叫做欧 氏空间。
将地理要素嵌入到欧氏空间中，形成了三类地物要素对象， 即点对象、线对象和多边形对象。
方向关系：地理事物在空间中的相互方位和排列顺序。 描述空间实体的方向关系，对于点状空间实体只要计算两 点之间的连线与某一基准方向的夹角即可，该夹角称为连 线的方位角。基准方向通常有真子午线方向、磁子午线方 向和坐标纵线方向三种。
同样计算点状和线状空间实体、点状和面状空间实体时， 只需将线状和面状空间实体视为由它们的中心所形成的点 状实体，然后按点状实体来求解方向关系即可。
6．时空模型
6．1时空数据模型概述
传统的地理信息系统应用只涉及地理信息的两个方面：空 间维度和属性维度 TGIS数据模型特点是语义更丰富、对现实世界的描述更准 确，其物理实现的最大困难在于海量数据的组织和存取。 TGIS技术的本质特点是“时空效率”。
6．2时空数据模型设计的基本思想
基于要素的空间信息模型把信息空间分解为对象（Object） 或实体（Entity）。一个实体必须符合三个条件： ．可被识别； ．重要（与问题相关）； ．可被描述（有特征）。 而有关实体的特征，可以通过静态属性（如城市名）、动 态的行为特征和结构特征来描述实体。
常用的嵌入式空间类型有： （1）欧氏空间，它允许在对象之间采用距离和方位的量 度，欧氏空间中的对象可以用坐标组的集合来表示； （2）量度空间，它允许在对象之间采用距离量度（但不 一定有方向）； （3）拓扑空间，它允许在对象之间进行拓扑关系的描述 （不一定有距离和方向）； （4）面向集合的空间，它只采用一般的基于集合的关系， 如包含、合并及相交等。
N2
е1
P1 е5
P2 е2
N4
е6
P3
N5
е3 е7
е4
N3
P4
3.地理空间数据 拓扑关系的表示
N2
е1 P1 е5 P2 е2
N4
е6
P3
N5
е3
е7
弧段集合
е4
N3
P4
弧 始 段 结 名 点
终 离开始结 结 点的下一 点 条弧段
到达终结点 右多 左多 右多边形顺 左多边形 的下一条弧 边形 边形 时针下一条 逆时针下 段 弧段 一条弧段
4．基于要素的空间关系分析
4．1空间关系的基本概念
在地理信息系统中集中存储了以下的内容： ．空间分布位置信息 ．属性信息 ．拓扑空间关系信息。 地理要素之间的空间区位关系可抽象为点、线（或弧）、 多边形（区域）之间的空间几何关系。 空间关系包含三种基本类型，即拓扑关系、方向关系、度 量关系。
3．1．1点对象
点是有特定的位置，维数为零的物体。
3．1．2线对象
线对象是GIS中非常常用的维度为1的空间组分，表示对象 和它们边界的空间属性，由一系列坐标表示。
3．1．3多边形对象
面状实体也称为多边形，通常在数据库中由一封闭曲线加 内点来表示。
3．1．4 体对象
3．2要素模型的基本概念
5．网络结构模型
5．1网络空间 5．2网络模型
网状模型的基本特征是，结点数据间没有明确的从属关系， 一个结点可与其它多个结点建立联系。网状模型将数据组 织成有向图结构。
网状模型存在的问题：
1、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。 2、网状数据操作命令具有过程式性质。 3、不直接支持对于层次结构的表达。 4、基本不具备演绎功能。 5、基本不具备操作代数基础。
7．三维模型
7．1三维GIS的功能
1）数据编码： 2）数据的组织和重构： 3）变换： 4）查询： 5）逻辑运算： 6）计算： 7）分析： 8）建立模型。 9）视觉变换： 10）系统维护：
7．2三维数据结构
八叉树三维数据结构 1）规则的八叉树 2）线形八叉树 3）一对八式的八叉树 三维数据的显示
P4
е7
结点名 N1 N2 N3
指
坐标 x1，y1 x2，y2 x3，y3
第一个离开弧段 e3 e1 e2
第一个到达弧段 e1 e2 e3
多边 形名
P0 P1 P2 P3
指 顺时针第一弧段 e1 e2 e3
针 逆时针第一弧段 e5 e5 e4
属性 t0 t1 t2 t3
3.地理空间数据 拓扑关系的表示 多边形集合
4．2拓扑空间关系分析
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。 在地理信息系统中，空间数据具有属性特征、空间特征和 时间特征，基本数据类型包括属性数据、几何数据和空间 关系数据。作为基本数据类型的空间关系数据主要指点/ 点、点/线、点/面、线/线、线/面、面/面之间的相互关 系。
第三章 空间数据模型
1．空间数据模型的基本问题
1．1概念
地理数据也可以称为空间数据（Spatial Data）。地理空 间是指物质、能量、信息的存在形式在形态、结构过程、 功能关系上的分布方式和格局及其在时间上的延续。 地理信息系统中的地理空间分为绝对空间和相对空间两种 形式。 绝对空间是具有属性描述的空间位置的集合，它由一系列 不同位置的空间坐标值组成；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。
现实世界 要素模型 选择要素 选择一个位置 场模型
它在哪里
那里怎么样
数据
3．3矢量数据模型
矢量方法强调了离散现象的存在，由边界线（点、线、面） 来确定边界，因此可以看成是基于要素的。