地理信息系统原理与应用复习总结
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地理信息系统原理与应用
复习总结
Prepared on 24 November 2020
地理信息系统原理与应用复习总结
第一章绪论
1.美国联邦数字地图协调委员会(FICCDC) 地理信息系统概念(GIS): GIS是
由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统,
该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处
理、分析、建模和显示,以便解决复杂的管理和
规划问题。
GIS的物理外壳是计算机化的技术系统,GIS操作对象是地理实体的数据——
区别于其他类型信息系统的根本标志。
组成:系统硬件、系统软件、空间数据、应用模型、应用人员。or Internet,设计
和使用GIS的人,空间数据,系统硬件,系统软
件,分析处理程序。
功能:1)基本功能:数据的采集与编辑、数据存储与管理、数据处理和变换、
空间分析和统计,产品制作和显示,二次开发和
编程;
2)应用功能:资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策。
第二章地理信息系统的空间数据结构和数据库
1.空间数据结构概念:是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构,换句话说就是空间数据以什么样的形式在计算机中存储和管理。
2.矢量数据结构概念:是通过坐标值来精确表示点、线、面等地理实体的。
获取方式:外业测量,栅格数据转换,跟踪数字化
3.栅格数据结构概念:以规则的像元阵列来表示空间地物和现象的分布的数据
结构,阵列中的每个数据表示地物或现象的属性特征。获取方式:来自于遥感数据,图片的扫描,矢量数据转换,手工方法获取,格网
DEM数据(当属性值为地面高程)
栅格数据常用的相邻:四方向相邻,八方向相邻
栅格数据编码方法:①直接栅格编码(将栅格数据看做一个数据矩阵,逐行或逐
列记录代码操作方便无数据压缩)②游程长度编码(按行
扫描,将相邻等值像元合并,并记录代码重复的个数区
域越大,数据相关性越强则压缩越大压缩效率高,叠加
合并等运算简单,编码和解码运算快)③链式编码④四叉
树编码⑤行程长度编码
4.空间数据(地理实体)基本特征:属性~ 空间~ 时间~
5.根据地理实体的特征,可以把它的数据分为属性数据,几何数据(描述空间实
体空间特征定位数据) ,关系数据(描述空间实体之间的
空间关系的数据,主要指拓补关系)
6.拓补关系:图形保持连续状态下变形,但图形关系不变的性质。拓补空间中不
考虑距离函数。
7.最基本拓补关系:关联(不同拓补元素之间的关系,如结点与链链与多边形),
邻接(相同拓补元素之间的关系,如结点与结点链与链
面与面等,邻接关系是借助于不同类型的拓补元素描述
的,如面通过链而邻接)
其他拓补关系:包含关系,连通关系,层次关系
8.拓补关系的表示:①面–链关系面and构成面的面的链 (注意边的方向和构成面
的方向)②链–结点关系链and链两端的结点③结点–链
关系结点and通过该结点的链④链–面关系链and左面
and右面
第三章空间数据的采集和质量控制
数据源:是指建立GIS地理数据库所需要的各种数据的来源。主要包括地图数据、遥感图像数据、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数
据和已有系统的数据。
2空间数据采集的任务:是将现有的地图、外业观测成果、航空图片、遥感图
像、文本资料等转换成GIS可以处理和接受的数字形
式,通常要经过验证、修改和编辑等处理
数据质量(GIS空间数据的可靠性,通常用空间数据的误差来度量)研究目的:建
立一套空间数据的分析和处理体系,包括误差源的确定、
误差的鉴别和度量误差的方法、误差传播的模型、控制和
消弱误差的方法等,使未来GIS在提供产品的同时,提供
产品的质量指标,即建立GIS产品合格证制度。
4.研究GIS数据质量的意义:对于评定GIS质量、评判算法的优劣性、减少
GIS在设计与开发时的盲目性具有重要意义。
5.空间数据的地理参照系:①地球的形状(大地水准面,参考椭球)
②坐标系:地理坐标系(大地坐标系)
平面坐标系
③高程系高程是指由高程基准面起算的地面点的高度
6.地图投影(GIS不可缺少的):将地球椭球面上的点映射到平面上的方法。
GIS以地图方式显示地理信息,地图是平面,而
地理信息则是在地球椭球上因此地图投影在GIS
中不可缺少。
7.空间数据采集:GIS的核心是地理数据库
建立GIS第一步就是把空间实体的几何数据和属性数据输入地理数据库
中——GIS的数据采集
三方面工作:几何数据采集(地图跟踪数字化,地图扫描数字化)、属性
数据采集、几何数据与属性数据的连接。
数据质量内容:位置精度、属性精度、逻辑一致性、完备性、现势性。
误差类型:误差源、处理误差
误差传播:代数关系下的误差传播(代数运算)
逻辑关系下的误差传播(逻辑交并等运算如叠置分析时的误差传播)
推理关系下的误差传播(不精确推理)
第四章空间数据的处理
1.矢量数据拓扑关系的自动建立:链的组织
结点匹配
检查多边形是否闭合
建立多边形
岛的判断
确定多边形的属性
内点个数=多边形个数
2.空间数据的坐标变换:1)几何纠正:高次变换、二次变换、仿射变换
2)投影变换:解析变换法(反解变换法正解变换法换带算法)、数
值变换
数值解析变换
题:一般从扫描仪上直接得到的地图存在图形变形、坐标系不一致等问题,可以通过几何纠正和投影变换来纠正。
3.空间数据的压缩处理:1)矢量数据 (压缩目的:删除冗余数据,减少数据存储
量,节省存储空间,加快后继处理速度):道格拉
斯普克法
垂距法
光栏法
2)栅格数据:直接栅格编码
游程长度(行程)编码
四叉树编码(最有效)
例: AAAA
ABBB
AABB
AABB
解:直接栅格编码:1)从左到右AAAAABBBAABBAABB
2)奇数行从左到右,偶数行从右到左AAAABBBAAABBBBAA
游程长度编码:A4A1B3A2B2A2B2或同样字符连续A5B3A2B2A2B2
第五章空间查询与空间分析