地理信息系统知识点总结
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
空间信息特点：1.空间性空间位置：坐标数据 不同坐标之间可以转换空间位置关系：拓 扑关系 2.属性：属非空间数据 3.时间性：空间特征、属性特征独立地随时间变化 空间实体的属性信息分类： 二元型：有、无；是、否。 等级型：地位级、火险等级。 数量型：面积、长度、重量等。 非数量型：坡向、坡位、植被类型等。 空间实体的度量信息：定位信息：点、线、面等用坐标对、坐标串、闭合坐标串描述。 1、拓扑关系概念： 拓扑关系是明确定义空间关系的一种数学方法。在 GIS 中，用来描述并确定空间的点线面 之间的关系及属性，并可实现相关的查询和检索。 2、拓扑关系特点： 1）独立于坐标系统的几何关系；2）不随几何实体平移 旋转 缩放而变化 拓扑关系反映了空间实体间的逻辑关系，不需要坐标、距离信息，不受比例尺限制，也不 随投影关系变化。
2、易于实现空间属性的分解与分类，易于实现空间分析中叠加等操作
缺点：数据存储量大 （二）费尔曼链码 （边界编码） 曲线或边界中有一点（i,j）其相邻栅格在 8 个邻域方向上。
优缺点： 数据压缩率强，便于计算长度，面积，便于表示图形凹凸部分，易于储存。但难 于实现叠置运算，不便于合并插入操作。适于对曲线和边界进行编码。 （三）游程（行程）编码 适于对块状地物的栅格数据进行压缩编码。 游程：以行为单位，将栅格数据矩阵中属性相同的连续栅格视为一游程。 分为游程终止编码和游程长度编码 编码方式：(gk，lk) gk—栅格属性值 lk —游程终止列号或长度 K=1,2,3,4…..m(m<n) 游程编码优点：数据压缩率高，易于实现叠置，检索运算。 缺点：只考虑水平分解元素之间相关性而未考虑垂直分解元素之间相关性，又称一维游程 编码。 （四）块状编码 以正方形区域为单元对块状地物的栅格数据进行编码，实质是把栅格阵列中同一属性方形 区域各元素映射成一个元素系列。 编码方式：（行号，列号，半径，代码） 块码特点：1、面状地物所能包含的正方形越大，多边形边界越简单，块码编码效率超高； 2、图形比较碎，多边形边界复杂的图形，数据压缩率低；3、利于计算面积、合并插入等 操作。 （五）四叉树编码（Quadtree Code） 1、常规四叉树基本思想
如何把有关的空间数据组织到计算机系统中? 客观的地理系统包括自然环境系统和社会经济环境系统 1）确定专题领域实际模型； 2）建立表达实际模型的概念模型； 3）建立为实现概念模型的数据结构； 4）确定数据文件在数据库中的组织方式。
空间实际模型:指在研究区（项目所相关的空间区域）内与某领域有关的实际存在的物质世 界，它包含所有能够被人们直接和不能直接观察到的各种有关信息。 空间数据模型:对有关真实世界的一种抽象表达，可称为概念模型。 空间数据结构：把概念模型转变为计算机系统所能接受的数据结构和逻辑关系。
理解拓扑变换和拓扑属性时，我们可以设想一块高质量的橡皮，它的表面是欧几里德平 面，可被任意拉伸压缩，但不能扭转折叠。表面上有由结点、弧、环和区域组成的图形。 若对该橡皮进行任意拉伸、压缩，但不扭转和折叠，则在橡皮形状的这些变换中，图形的 一些属性将得到保留，有些属性将消失。
拓扑属性：一个点在一个弧段的端点；一个弧段是一个简单的弧段；一个点在一个区域的 边界上；一个点在一个区域的内部；一个点在一个区域的外部；一个面是一个简单的面 （无岛）；一个面的连通性。 非拓扑属性：两点之间的距离；一个点指向另一个点的方向；弧段的长度；一个区域的周 长；一个区域的面积。 3、空间对象的拓扑空间关系 拓扑元素 点：孤立点、线的端点、面的首尾点、链的连接点 线：两结点之间的有序弧段，包括链、弧段和线段 面：若干弧段组成的多边形 基本拓扑关系：
关联：不同拓扑元素之间的关系 邻接：相同拓扑元素之间的关系 包含：面与其他元素之间的关系 层次：相同拓扑元素之间的层次关系 欧拉公式：欧拉公式在 GIS 中有着重要的意义，主要用来检查空间拓扑关系的正确性，能 发现点、线、面不匹配的情况和多余、遗漏的图形元素； Npl=NA+1-ND 拓扑关系的关联表达是指采用什么样的拓扑关联表来表达空间位置数据之间的关系。
Байду номын сангаас
5、难于处理位置关系 （二）矢量数据的获取 外业测量获取（如 GPS）；用跟踪数字化方法获取数据；从栅格数据转换成矢量数据
空间数据结构： 空间数据结构：把概念模型转变为计算机系统所能接受的数据结构和逻辑关系。 （一）二维矩阵数据结构 l 在数据无压缩的情况下，栅格数据按直接编码顺序进行存储。 所谓直接编码，是将栅格数据看成一个数字矩阵，数据存储按矩阵编码方式存储，即把规 则格网平面作为一个二维矩阵进行数学表达，每个栅格是具有行、列位置的矩阵元素，该 空间实体属性编码值赋予矩阵元素。 基本要素包括：行，列，属性值（N，M，Xij） 其中行、列值隐性，属性值显性。 优点：1、易于实现用循环语句编程，实现快速运算
1）全显式表达 2）半隐式表达
1）全显式表达既明确表示空间数据多边形、弧段、结点之间的拓朴关系，同时还明确表达 结点、弧段、多边形之间的拓扑关系。4 个表格； 2）半隐式只有一个表格即可，其他的可由此表推出。 确定空间数据模型的基本原则： 1、把所基本空间信息储存于计算机介质中 2、便于对数据库信息的复原、查询、分析和处理等的高效与可能性 一、.规则格网式空间数据模型（栅格数据模型)：空间单元人为划定成大小相等的正方形 网格，有着统一的定位参照系。每个空间单元只记录其属性值，而不记录它的坐标值。 （一）栅格数据模型特点: 1.用离散的量化栅格值表示空间实体 2.描述区域位置明确，属性明显 3.数据结构简单，易与遥感结合 4.难以建立地物间拓扑关系 5.图形质量低，数据量大 每个栅格元素只能取一个值，实际上一个栅格可能对应于实体中几种不同属性值，存在栅 格数据取值问题，解决方法： 1、面积占优法：栅格中占最大面积的属性值为栅格的属性值 2、长度占优法：将网格中心画一横线，用横线所占最长部分属性值作为栅格属性值。 3、中心点法：将栅格中心点的属性值作为栅格属性值。 4、重要性法：某些主要属性，只要在栅格中出现就把该属性作为栅格属性值。 （三）栅格数据的获取 1、目读法：适用于所选区域范围小，栅格单元尺寸大的情况。 2、从扫描仪获取：高精度，快速度，数据格式标准化。 3、从摄像机获取：栅格元素数固定 512×512 1024×1024 4、从遥感中获取：周期性，动态性，可自动提取专题信息。 5、从矢量数据转换成栅格数据 二、面向实体的空间数据模型（矢量数据模型） 把连续的空间按实体集中，每个实体分割成空间单元，记录描述它们位置的坐标数据。必 须有一个参照坐标系和划分地理实体的分类系统，坐标系决定矢量数据模型的精度。 （一）矢量数据模型的特点 1、用离散的点或线描述地理现象及特征 2、用拓扑关系描述矢量数据之间关系 3、面向目标的操作 4、数据结构复杂且难以同遥感数据结合
2、易于实现空间属性的分解与分类，易于实现空间分析中叠加等操作
缺点：数据存储量大 （二）费尔曼链码 （边界编码） 曲线或边界中有一点（i,j）其相邻栅格在 8 个邻域方向上。
优缺点： 数据压缩率强，便于计算长度，面积，便于表示图形凹凸部分，易于储存。但难 于实现叠置运算，不便于合并插入操作。适于对曲线和边界进行编码。 （三）游程（行程）编码 适于对块状地物的栅格数据进行压缩编码。 游程：以行为单位，将栅格数据矩阵中属性相同的连续栅格视为一游程。 分为游程终止编码和游程长度编码 编码方式：(gk，lk) gk—栅格属性值 lk —游程终止列号或长度 K=1,2,3,4…..m(m<n) 游程编码优点：数据压缩率高，易于实现叠置，检索运算。 缺点：只考虑水平分解元素之间相关性而未考虑垂直分解元素之间相关性，又称一维游程 编码。 （四）块状编码 以正方形区域为单元对块状地物的栅格数据进行编码，实质是把栅格阵列中同一属性方形 区域各元素映射成一个元素系列。 编码方式：（行号，列号，半径，代码） 块码特点：1、面状地物所能包含的正方形越大，多边形边界越简单，块码编码效率超高； 2、图形比较碎，多边形边界复杂的图形，数据压缩率低；3、利于计算面积、合并插入等 操作。 （五）四叉树编码（Quadtree Code） 1、常规四叉树基本思想
如何把有关的空间数据组织到计算机系统中? 客观的地理系统包括自然环境系统和社会经济环境系统 1）确定专题领域实际模型； 2）建立表达实际模型的概念模型； 3）建立为实现概念模型的数据结构； 4）确定数据文件在数据库中的组织方式。
空间实际模型:指在研究区（项目所相关的空间区域）内与某领域有关的实际存在的物质世 界，它包含所有能够被人们直接和不能直接观察到的各种有关信息。 空间数据模型:对有关真实世界的一种抽象表达，可称为概念模型。 空间数据结构：把概念模型转变为计算机系统所能接受的数据结构和逻辑关系。
理解拓扑变换和拓扑属性时，我们可以设想一块高质量的橡皮，它的表面是欧几里德平 面，可被任意拉伸压缩，但不能扭转折叠。表面上有由结点、弧、环和区域组成的图形。 若对该橡皮进行任意拉伸、压缩，但不扭转和折叠，则在橡皮形状的这些变换中，图形的 一些属性将得到保留，有些属性将消失。
拓扑属性：一个点在一个弧段的端点；一个弧段是一个简单的弧段；一个点在一个区域的 边界上；一个点在一个区域的内部；一个点在一个区域的外部；一个面是一个简单的面 （无岛）；一个面的连通性。 非拓扑属性：两点之间的距离；一个点指向另一个点的方向；弧段的长度；一个区域的周 长；一个区域的面积。 3、空间对象的拓扑空间关系 拓扑元素 点：孤立点、线的端点、面的首尾点、链的连接点 线：两结点之间的有序弧段，包括链、弧段和线段 面：若干弧段组成的多边形 基本拓扑关系：
关联：不同拓扑元素之间的关系 邻接：相同拓扑元素之间的关系 包含：面与其他元素之间的关系 层次：相同拓扑元素之间的层次关系 欧拉公式：欧拉公式在 GIS 中有着重要的意义，主要用来检查空间拓扑关系的正确性，能 发现点、线、面不匹配的情况和多余、遗漏的图形元素； Npl=NA+1-ND 拓扑关系的关联表达是指采用什么样的拓扑关联表来表达空间位置数据之间的关系。
Байду номын сангаас
5、难于处理位置关系 （二）矢量数据的获取 外业测量获取（如 GPS）；用跟踪数字化方法获取数据；从栅格数据转换成矢量数据
空间数据结构： 空间数据结构：把概念模型转变为计算机系统所能接受的数据结构和逻辑关系。 （一）二维矩阵数据结构 l 在数据无压缩的情况下，栅格数据按直接编码顺序进行存储。 所谓直接编码，是将栅格数据看成一个数字矩阵，数据存储按矩阵编码方式存储，即把规 则格网平面作为一个二维矩阵进行数学表达，每个栅格是具有行、列位置的矩阵元素，该 空间实体属性编码值赋予矩阵元素。 基本要素包括：行，列，属性值（N，M，Xij） 其中行、列值隐性，属性值显性。 优点：1、易于实现用循环语句编程，实现快速运算
1）全显式表达 2）半隐式表达
1）全显式表达既明确表示空间数据多边形、弧段、结点之间的拓朴关系，同时还明确表达 结点、弧段、多边形之间的拓扑关系。4 个表格； 2）半隐式只有一个表格即可，其他的可由此表推出。 确定空间数据模型的基本原则： 1、把所基本空间信息储存于计算机介质中 2、便于对数据库信息的复原、查询、分析和处理等的高效与可能性 一、.规则格网式空间数据模型（栅格数据模型)：空间单元人为划定成大小相等的正方形 网格，有着统一的定位参照系。每个空间单元只记录其属性值，而不记录它的坐标值。 （一）栅格数据模型特点: 1.用离散的量化栅格值表示空间实体 2.描述区域位置明确，属性明显 3.数据结构简单，易与遥感结合 4.难以建立地物间拓扑关系 5.图形质量低，数据量大 每个栅格元素只能取一个值，实际上一个栅格可能对应于实体中几种不同属性值，存在栅 格数据取值问题，解决方法： 1、面积占优法：栅格中占最大面积的属性值为栅格的属性值 2、长度占优法：将网格中心画一横线，用横线所占最长部分属性值作为栅格属性值。 3、中心点法：将栅格中心点的属性值作为栅格属性值。 4、重要性法：某些主要属性，只要在栅格中出现就把该属性作为栅格属性值。 （三）栅格数据的获取 1、目读法：适用于所选区域范围小，栅格单元尺寸大的情况。 2、从扫描仪获取：高精度，快速度，数据格式标准化。 3、从摄像机获取：栅格元素数固定 512×512 1024×1024 4、从遥感中获取：周期性，动态性，可自动提取专题信息。 5、从矢量数据转换成栅格数据 二、面向实体的空间数据模型（矢量数据模型） 把连续的空间按实体集中，每个实体分割成空间单元，记录描述它们位置的坐标数据。必 须有一个参照坐标系和划分地理实体的分类系统，坐标系决定矢量数据模型的精度。 （一）矢量数据模型的特点 1、用离散的点或线描述地理现象及特征 2、用拓扑关系描述矢量数据之间关系 3、面向目标的操作 4、数据结构复杂且难以同遥感数据结合