地理信息系统原理重点整理

地理信息系统原理

第一章绪论

地理信息系统是对地理空间实体和地理现象的特征要素进行获取处理表达管理分析显示和应用的计算机空间或时间系统

地理空间实体是指具有地理空间参考位置的地理实体特征要素，具有相对固定的空间位

置和空间相关关系相对不变的属性变化离散属性取值或连续属性取值的特性地理现象是指发生在地理空间中的地理事件特征要素，具有空间位置空间关系和属性

随时间变化的特性

地理信息系统具有以下五个基本特点：

1地理信息系统是以计算机系统作为支撑的

2地理信息系统操作的对象是地理空间数据

3地理信息系统具有对地理空间数据进行空间分析评价可视化和模拟的综合利用优势

4地理信息系统具有分布特性

5地理信息系统的成功应用更强调组织体系和人的因素的作用，这是由地理信息系统的复杂

性和多学科交叉性所要求的

地理信息系统的组成：

硬件分为基本设备和拓展设备两大部分，基本设备包括计算机主机（含鼠标键盘硬盘图形显示器等），存储设备（光盘刻录机磁带机光盘塔磁盘阵列等），数据输入设备（数字化仪扫描仪手写笔等），以及数据输出部分（打印机绘图仪等）；拓展部分包括数字测

图系统图像处理系统多媒体系统虚拟现实与仿真系统各类测绘仪器等

软件按层次结构组成和运行的软件体系

低水平………………………………→高水平

操作系统网络管理软件，工具软件；标准软件（图像图形处理数据库系统系统库程序设计等）；GIS基本功能软件（商业化的GIS工具或平台）GIS应用软件（二次开发）GIS与用户的接口、通讯软件（用户界面、通讯软件）

4D产品：数字线划数据（digital line graph,DLG）数字栅格数据（digital raster graph，DRC）数字高程模型（digital elevation model，DEM）数字正射影像（digital ortho map，DOM）

基于“3s”技术的对地观测系统

P26 图1.25

地理信息系统的技术基础：地理信息系统是一项多种技术集成的技术系统。数据采集技术（包括遥感技术，全球定位系统，三维激光扫描技术，数字测图技术等）、现代通信技术、计算机网络技术、软件工程技术、虚拟现实与仿真技术、信息安全技术、网络空间信息传输

技术等构成了GIS技术体系的主要技术。

第二章地理信息系统基础理论

地理学是研究地球表面地理环境的结构分部、发展变化的规律性以及人地关系的学科，

已经经历了近代地理学和现代地理学两个发展阶段。地理学是研究地理环境的科学。地理环境可以划分为自然环境、经济环境和社会文化环境

地理学的三个发展阶段，第一阶段一地理学定量分析为特点；第二阶段以图形学为特点，

注重数量的空间关系，进一步由大地测量、遥感、摄影测量、GPS的融入，发展到geomatics；第三阶段开始引入GIS，借助GIS来研究地理问题。

地理信息系统与地理学的关系：

1 地理学是我们理解世界的基础科学，GIS使得地理科学活生生的应用到现实世界中，包括

科学中的基础部分

2 地理学与GIS密不可分，两者完美结合。地理学的进一步研究，需要gis的支持。GIS的开

发需要对地理问题深入认识。两者结合，互相促进了二者的发展。地理信息科学的理论体系、

研究方法、学科地位的建立和完善，有利于地理学家对瞬时信息进行定性分析、空间信息的定位分析、时间信息的趋势分析、环境信息的综合分析

3 地理信息的虚拟分析与严爵得以发展

4 数值模拟和定量化研究不断加强

地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，他是对表达地理特征要素和地理现象之间关系的地理数据的解释

地理数据是各种地理特征和现象之间关系的符号化表示，包括位置特征、属性特征和时态特征三个基本特征部分

第三章地理空间数据表达基础

方里网是由平行于投影坐标轴的两组评选线索构成的方格网，因为是每隔整公里绘出坐

标纵线和坐标横线，所以称为方里网，又称直角方里网

经纬网地理坐标网

地图对地理信息实体要素的描述方法分为线划地图和影像地图两种，地图图层是对地理

信息的专题表达

1 线划地图是按照一定的比例、一定的投影规则，有选择地将复杂的三维地理实体的某些内

容投影绘制在二维平面媒体上，并用符号将这些内容要素表现出来，在地图学上把地理空间

分为点线面三种要素

点状要素是指那些占据面积较小，不能按比例尺表示，又要定位的实体

线状要素是指那些在地面上呈线状或带状的地理实体，如河流道路等

面状要素指在空间占有一定面积的地理实体，一般用面状填充符号表达

2 遥感影像地图有正射影像图（DOM）和真正射影像图（TDOM），前者由数字高程模型纠

正获得(DEM)，后者由数字地形表面模型纠正获得

3 在GIS中，地理实体要素是以数字化的数据形式存在的

GIS数据表达的基本要求和原则

1 定义表达空间数据的表达类型

2 对不同的数据表达类型进行空间建模的原则

3 同一空间参考系原则

4 数据分层组织和无缝图层原则

5 数据分类编码原则

6 数据库存储和管理原则

7 数据集组织原则

8 空间索引要求

9 建立空间拓扑关系原则

10 建立空间元数据库要求；为了对空间数据库进行维护更新和共享服务，需要对空间数据

的定义内容格式参考系统质量标准状态日期等信息进行描述，这类信息称为元数据

11 为了到达上述的数据表达要求，需要对空间数据进行输入整合和编辑，这一系列的工作

称为空间数据库的建库

在GIS中，地理空间对象的基本表达类型有5种：矢量数据栅格数据连续数据属性数据元数据；矢量数据用于描述和表达离散地理空间实体要素；地图描述信息的属性是通

过地图符号颜色和地图注记；栅格由一系列的栅格坐标或像元所处栅格矩阵的行列号（I,J）定义其位置，每个像元独立编码，并载有属性；栅格单元的大小代表空间分辨率，表示表达的精度；连续表面数据书描述地球表面上的每一个位置都具有一个值的一类数据，替代方法：1 等值线方法 2 等值域方法 3 栅格数据集方法 4 不规则三角网表达方法