GIS地理信息系统资料

地理信息：表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。具有区域性、多为结构特性和动态变化的特性。

地理数据：各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置，属性特征及时态。

地理信息的特性：区域性、多维结构特性、动态变化特性。

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，一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。

GIS的特征：

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专门的地理分析法，作用于空间数据，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，综合的对复杂的地理信息系统进行空间定位和过程动态分析。

GIS的类型：1.根据研究范围：全球性信息系统和区域性信息系统。

2、根据研究范围：专题信息系统和综合信息系统。

3、根据使用的数据类型：矢量信息系统、栅格信息系统和混合信息系统。

GIS工具或GIS外壳：是一组具有图形图像数字化，存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等，地理信息系统基本功能的软件包。

GIS的基本组成：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。GIS的基本功能：数据采集、数据存储、查询、分析、显示、输出。

GIS应用的四个层次：事物处理系统、管理信息系统、决策支持系统、专家系统GIS与地理学的关系：

1、地理学的理论学习方法为GIS提供了有缘空间分析的理论与方法，成为地理信息系统的理论依据。

2、GIS的发展为地理问题的解决提供了全新的技术手段，并使地理学研究的数学得到充分发挥。

GIS与地图学的关系：

1、从历史看，GIS是脱胎于地图，并成为地图信息的又一种新的载体模式。它具有分析、存储、显示和传输功能。

2、地图学理论与方法的GIS的发展有着重要影响。

3、地图是地理信息系统中主要的空间数据来源，也是他最终输出的一种主要形式。

4、计算机制图为地图特征的数字表示，操作和显示提供了成套方法，为GIS的图形设计提供了技术支持。

5、差别：地图强调数据的符号化与显示，而GIS则注重于分析。

Roger Tomlinson从1963年开始创建世界上第一个地理信息系统即加拿大地理信息系统（CGIS）。Tomlinson被誉为地理信息系统之父。1964年哈弗实验室，GIS实现的摇篮。

GIS与管理信息系统主要区别是它处理的数据没有或者不包括空间特征。

第二章

地理空间的特征实体包括点、线、面、曲面、和体的多种组成。

GIS 的空间数据来源和类型有：地图数据、影响数据、地形数据、属性数据、元数据。

元数据：描述数据的数据，说明数据的内容、质量、形状和其它有关特征的背景信息。

空间数据=地理实体或地理现象的定位数据=拓扑数据。

空间特征：指地理实体的空间位置及其相互关系。

空间数据的基本特征:1、空间数据或者地理数据包括空间特征数据和属性特征数据。

2、空间特征数据包括地理实体或现象的定位数据和拓扑数据。

3、属性特征空间数据包括地理实体或现象的专题属性数据和时间数据。拓扑关系：对于凡是具有网状结构特征的地理要素都存在节点、弧段和多变性之间的拓扑关系。

空间数据的拓扑关系：

1、拓扑领接：指存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系

2、拓扑关联：指存在于空间图形的不同元素之间的拓扑关系

3、拓扑包含：指存在于空间图形的同类，但不同级的元素之间的拓扑关系

空间数据的拓扑关系中对GIS的数据处理和空间分析的重要意义：

1、根据拓扑关系不需要利用坐标线距离可以确定一种地理实体相对予另一种地理实体的空间位置，具有更大的稳定性，即它不随地图投影变化。

2、利用拓扑数据有利于空间要素的查询。

3、可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。

空间数据结构：指适合于计算机系统存贮、管理和处理的地学图形的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。

空间数据结构包括矢量数据结构和栅格数据结构。

矢量数据结构：利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。

矢量数据结构包括实体数据结构、拓扑数据结构和曲面数据结构三种。

简单数据结构（实体数据结构）：空间数据以基本的空间对象为单元进行单独组织，不含有拓扑关系的数据。

简单数据结构的主要特点：

1、数据按点、线或多边形为单元进行组织，数据编排直观，数字化操作简单。

2、每个多边形都已闭合线段存储，多边形的公共边界被数字化两次和存储两次，容易造成数据冗余和产生不一致性。

3、点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数据，彼此不关联。

4、岛只作为一个单个图形。

地理信息系统的功能：数据采集，数据存储，查询，分析，显示，输出

拓扑数据结构的特点：

1、数据诶有冗余，存储效率高

2、所有领域关系都能实现

3、岛与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

矢量数据的特点：

1、用离散的线或点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

矢量数据的获取方式：

1、利用各种定位仪器设备

2、通过纸质地图数字化得到，常用的数字方式有手扶跟踪数字化和扫描矢量化。

3、间接获取：通过栅格数据转化而来和利用已有数据通过模型运算得到。

栅格数据结构：将空间分割成有规则的格网，在各个栅格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种组织形式。

栅格数据的取值分析：中心归属法、长度占优法、面积占优法、重要性法。

栅格数据结构压缩类型：1、游程压缩编码2、块式编码3、四叉树编码

四叉树编码：将空间区域以二的K次乘二的K次的象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。属性值为单调的象元，不论其大小，均作为最后存贮单元，形成四叉树图。

四叉树编码法的优点：

1、容易而有效地计算多边形的数量特征。

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，即分级多，分辨率也高，不需要表示许多细节的部分则分级少，分辨率低，所以既可以精确表示图示结构又可减少存储量。

3、栅格到四叉树及四叉树到简单栅格结构的转化较其他压缩方法容易。

4、多边形中嵌套一类的多边形的表示较方便。

栅格数据的特点：

1、用离散的量化栅格值表示空间实体：栅格数据表示某一地区实体时，实际上是用栅格象元逼近表示，这种描述方法往往不精确。

2、描述的属性信息明显，定位隐含。数据直接记录属性，而定位是根据数据在数据集中的位置得到。位置则根据行列号转换为相应的坐标。

3、数据结构简单，易于与遥感结合，但数据量大。

4、难于建立地物间拓扑关系。

栅格数据结构的获取方法：1、遥感图像解译2、规则点采样、不规则点采样及插值。3、从扫描仪、摄像机等设备获取。4、从矢量转栅格运算得到。

矢量数据结构域栅格数据结构的比较

1、矢量数据结构：数据存储量小、空间位置精确度高、用网络连接法能完整描述拓扑关系、输出简单容易，绘图细腻，精确美观、可对图形及其属性进行检索，更新和综合、数据结构复杂、获取数据慢、数学模拟困难、多种地图叠置分析困难、不能直接处理数字图像信息。

2、栅格数据结构：数据存储量大、空间位置精确度低、难于建立网络连接关系、输出速度快，但绘图粗糙，不美观、便于面妆数据处理、数据结构简单、课快速获取大量数据、数学模拟容易、多种地图叠置分析方便、能直接处理数字图像信息。

矢量数据结构与栅格数据结构的选择：

1、矢量数据结构的选择