地理信息系统复习笔记

地理信息系统

【第一章】

◆地理信息系统的概念：

（1）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的交叉学科

（2）一个技术系统，以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信

息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。

◆地理信息系统的特点：

（1）具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性

（2）由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析法，作用与空间

数据，产生有用的信息，完成人类难以完成的任务（3）能够快速、精确、综合地对复杂的地理信息系统进行空间定位和过程动态分析。

◆地理信息系统工具：

是一组具有图形图像数字化、存储管理、检索查询、分析运算、多种输出等地理信息系统基本功能的软件包

◆地理信息系统的基本功能

数据采集、数据存储、查询、分析、显示、输出

◆地理信息系统与其他学科的关系

（1）与地理学：地理学的理论方法为GIS提供了有关空间分析的理论方法，成为GIS的理论依托；GIS大发展

为地理问题的解决提供了全新的技术手段，并使地理

学研究中的数学研究充分发挥

（2）与地图学：GIS脱胎于地图，并成为地图信息的新的载体模式，具有分析、存储、显示和存储功能。地图

学理论与方法对GIS的发展有重要的影响；地图是

GIS的数据来源，也是GIS最中国的输出形式；计算

机特征值图为地图特征的数字表示、操作和现实提供

了成套方法，为GIS的图形设计提供了技术支持；但

是地图强调数据的符号化与现实，而GIS则注重与分

析

（3）与计算机科学

（4）大地测量、遥感测量、数学

（5）与管理信息系统

【第二章】

◆空间数据的拓扑关系

（1）拓扑邻接：同类

（2）拓扑关联：不同类

（3）拓扑包含：同类不同级（这是严格意义上的包含）◆矢量数据结构与栅格数据结构

矢量数据结构面向目标，栅格数据结构面向……

◆简单数据结构及其特点

定义：空间数据以基本的控件对象为单元进行单独组织，不含有拓扑关系的数据

特点：

（1）数据按点、线、面为单元进行组织，数据编排直观，数字化操作简单

（2）个多边形都以闭合线段存储，公共边界被矢量化两次，容易产生不一致性造成数据冗余

（3）点线面有各自的坐标，不含有拓扑关系

（4）岛只作为一个多变形

◆拓扑栅格数据结构特点并叙述三个文件

（1）数据没有冗余，存储效率高

（2）所有邻域关系都能实现

（3）岛屿多边形的层次关系不受限制

（4）后续的查询检索和处理效率高

弧段文件（弧段标识码、起点、终点、左多边形、右多边形）节点文件（节点号、节点坐标、弧段标识码）

多变行文件（多边形标识码、弧段标识码、其他属性）

◆矢量数据特点

（1）用离散的点或线描述地理现象及特征，定位明显，属性隐含

（2）用拓扑关系描述矢量数据之间的关系

（3）面向目标的操作，精度高，数据冗余度小，运算量少（4）与遥感数据结合难

◆矢量数据的获取

利用各种定位仪测得、通过纸质地图数字化、间接获取利用已有的数据通过模型得到

◆栅格数据的取值分析

（1）中心归属法：网格中心点对应的面域属性值

（2）长度占优法

（3）面积占优法

（4）重要性法

◆栅格数据的压缩技术

（1）游程压缩编码：将具有相同属性值的相邻的栅格单元合并在一起，合并一次称为一个游程。游程用一对数

字表示，第一个表示游程属性值，后一个表示游程长

度

（2）块式编码：把多边形范围划分成由属性值相同的像元组成的正方形，然后对各个正方形进行编码。块式编

码有三个数字表示：块的原点（块左上角像元的行列

号）、块的大小、记录单元的代码

（3）四叉树编码：将空间区域以2的K次方乘以2的K 次方的像元阵列按照四个象限进行逐步分割，直到子

象限的属性值单调为止。属性值单调的像元，不论其

大小都作为最后的存储单元，形成四叉树。

此外，可用Morton码来确定像元位置，四进制十进制均可，注意从零开始，形成线性四叉树编码表。

四叉树编码优点：

①便于对多边形特征进行计算

②阵列各部分的分辨率是可变的，边界复杂部分四叉树较

高，分级多，分辨率高；不需要详细表述的地方四叉树

较低、分辨率低。既可以精确表示图示又可减少存储量◆栅格数据特点

（1）以离散的量化栅格值表示空间实体，是一种逼近表示，不精确

（2）属性明显，定位隐含

（3）结构简单，易于与遥感结合，但数据量大

（4）难于建立拓扑关系

◆矢量数据结构与栅格数据结构比较

◆矢量数据结构与栅格数据结构选择

（1）矢量数据选择：

①人们最熟悉的，节省空间

②有利于网络分析

③精度高

④只能在矢量制图机上输出

⑤便于生成制图单元

（2）栅格数据选择

①使用与遥感数据

②与制图物体的空间分布特征有着简单、直观而严格的对应

关系，为应用机器视觉提供了可能性

③多边形数据结构的计算

④栅格坐标是规则的，删除和提取数据则按位置进行方便（3）局限性

①大范围小比例尺的用栅格

②小范围大比例尺用矢量

◆四库合一

图形数据、属性数据、影像数据、数字高程模型数据

◆空间数据结构的建立

根据用户需求，确定数据项目→根据数据项目确定数据源→数据数据分类和编码→确定数据模型和数据结构模型→矢量和栅格的输入与编辑，分别形成矢量数据库和栅格数据库

【第三章】

◆矢量化电子地图定义

纸质地图经过计算机图形图像系统光—电转换量化为点阵数字图像，经图像处理和曲线矢量化，或者直接进行手扶跟踪数字化后，生成可以为地理信息系统显示、修改、标注、漫游、计算、管理和打印的矢量地图数据文件，这种与纸质地图相对应的计算机数据文件称为矢量化电子地图

◆矢量化电子地图与纸质地图

◆常用投影

高斯—克绿格投影、墨卡托、通用横轴墨卡托

◆GIS中地图投影的配置与设计

（1）各国GIS采用的地理投影与该国基本比例尺地图系列