GIS概论复习资料

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第一章导论

第1节地理信息系统的基本概念

1.地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理含义。

2.地理信息的特征可以归纳为以下三点：(1)空间特征(2)属性特征(3)时序特征。

3.地理信息系统简称GIS。地理信息系统是由计算机硬件、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，以便解决复杂的规划和管理问题。

4.地理信息系统首先是一种计算机系统：该系统通常又由若干个相互关联的子系统构成，

如地理数据采集子系统、地理数据管理子系统、地理数据处理和分析子系统、地理数据可视化表达与输出子系统等。

5.地理信息系统的操作对象：地理数据或称空间数据(spatial data)。

第2节地理信息系统的基本构成

1.地理信息系统基本构成一般包括以下五个主要部分：系统硬件、系统软件、空间数据、

应用人员和应用模型。

2.主要的输入设备有：图形手扶跟踪数字化仪、图形扫描仪，以及各种类型的数字测量设

备等。

3.全球定位系统：美国具有在陆、海、空进行全方位实时三维导航与定位能力的卫星导航

与定位系统。它主要有GPS卫星、地面监控站和用户接收机组成。

4.地理信息系统数据输出设备主要有各种绘图仪、打印机、计算机显示器和大屏幕投影仪

等。

5.地理信息系统的软件按照功能可以分为地理信息系统功能软件、基础支撑软件和操作系

统软件等。

6.GIS功能软件常分为GIS基础软件平台和GIS应用软件两大类型。

7.GIS基础软件平台:ArcGIS、MapInfo、Idrisi、GRASS、SuperMap、MapGIS、GeoStar。

第3节地理信息系统的功能简介

地理信息系统基本功能：数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理与变换、空间分析和统计、产品制作和演示、二次开发和编程。

第4节地理信息系统发展状况

地理信息系统萌芽于20世纪60年代初，经过40多年的发展历程，已成为一门成熟的地理信息技术、具有生命力的地理信息科学和欣欣向荣的地理信息产业。

第二章地理信息系统的数据结构

第1节地理空间及其表达

1. 地理空间一般指上至大气电离层，下至地壳与地幔交界的莫霍面之间的空间区域。

2. 要在地理空间中准确测定位置需要采用一种空间定位框架来实现。地理空间定位框架就

是大地测量控制系统，用以建立地球的几何模型来精确地测量地球上任意一点的坐标，包括平面位置和高度值。大地测量控制系统由平面控制网和高程控制网组成，为建立地理空间数据的坐标位置提供了一个通用参照系。

3. 大地水准面是假设静止的平均海水面穿过大陆、岛屿形成包围整个地球的一个闭合曲

面。

4. 旋转椭球体是一个椭圆围绕其短轴旋转形成的形体，其赤道半径a 大于极半径b 。

5. 1980年中国国家大地坐标系的大地原点，即国家水平控制网中推算大地坐标的起标点，

设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇。 6. 将椭球面上各点的大地坐标，按照一定的数学法则，变换为平面上相应点的平面直角坐

标，通常称之为地图投影。

7. 高程指空间某点高于或低于基准面的垂直距离，主要用来提供地形信息。高程基准面即

大地水准面。

8. 地理空间的实体包括点（point ）。线（line ）、面（polygon ）、曲面（surface ）和体（volume ）

等多种类型。

第2节 地理空间数据及其特征

GIS 空间数据的分类

第3节 数据结构的类型

1. 基于栅格模型的数据简称为栅格数据结构，是指将空间分割成有规则的网格，称为栅格

单元，在各个栅格单元上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。 2. 在栅格数据结构中，点由一个单元网格表示。线由一串有序的相互连接的单元网格表示，

各个网格的指相同。多边形由聚集在一起的相互连接的单元网格组成，区域内部的网格值相同，但与外部的网格值不同。

3. 曲面是指连续分布现象的覆盖表面，具有这种覆盖表面的要素有地形、降雨量、温度和

磁场等。表达和存储这些要素的基本要求是必须便于计算连续现象在任一点的数值。通常有两种表达曲面的方法，一种是不规则三角网（TIN ），另一种是规则格网（Grid ）。 4. 在所有可能的三角网中，狄洛尼（Delaunay ）三角网在地形拟合方面运用的较普遍，因

此常被用于TIN 的生成。

第4节 空间数据结构的建立

数字化的方法包括：手扶跟踪数字化仪数字化、屏幕数字化、扫描矢量化等。

第三章 空间数据处理

按数据来源 按数据结构 按数据特征 按几何特征 按数据发布形式 地图数据 影像数据 文本数据

矢量数据 栅格数据

空间定位数据 非空间属性数据

点 线

面、曲面 体

数字线画图DLG 数字栅格图DRG 数字高程模型DEM 数字正射影像图DOM

第1节 空间数据的变换

1. 地图投影除了按投影变形性质可以分为等角（正形）投影、等面积投影和任意投影（包

括等距离投影）外，还可以按投影面与地球的相对位置关系分为正轴投影、斜轴投影和横轴投影等；或按投影面的形状分为圆锥投影、圆柱投影和方位投影等。此外，按投影面与地球的空间逻辑关系可以分为相切和相割两类投影。

2. 圆锥投影的投影面为圆锥面，圆柱投影以圆柱面为投影面，方位投影的投影面为平面。

3. 高斯-克吕格投影是等角横切椭圆柱投影，从几何意义上来看，就是假想用一个椭圆柱

横向套在地球椭球外面，并与某一子午线相切（此子午线称为中央子午线或中央经线），椭圆柱的中心轴位于地球椭球的赤道上，再按高斯-克吕格投影所规定的条件，将中央经线两侧一定经差范围内的经纬线投影到椭圆柱面上，并将此椭圆柱面展为平面，即得高斯-克吕格投影。

4. 墨卡托投影是一种“等角正切圆柱投影”。在地图上保持方向和角度的正确是墨卡托投

影的优点，墨卡托投影地图常用作航海图和航空图，如果循着墨卡托投影图上两点间的直线航行方向不变可以一直到达目的地。

5. 通用横轴墨卡托投影（UTM ）属于横轴等角割圆柱投影，圆柱割地球与两条等高圆上，

投影后这两条割线上没有变形，中央经线上长度比0.9996。

6. 兰勃特（Lambert ）等角投影，在双标准纬线下是一“等角正轴割圆锥投影”。

第2节 空间数据结构的转换

矢量向栅格转换处理的根本任务就是把点、线或面的矢量数据，转换成对应的栅格数据。这一过程称为栅格化。栅格化可以分别针对点、线和面来进行。

栅格化技术方法

第3节 多元空间数据的融合

第4节 空间数据的压缩与重分类 第5节 空间数据的内插方法

点的空间内插法分类

第6节 空间拓扑关系的编辑

栅格化技术

点的栅格化

线的栅格化 扫描线算法

面的栅格化

基于弧段的栅格化

扫描线算法 基于多边形的栅格化

内点填充法

边界代数法 包含检验法

检验夹角之和法 铅垂线法（交点个数法）

点的空间内插

分块内插法

线性内插法 双线性多项式内插法 二元样条函数内插法

逐点内插法 移动拟合法 加权平均法 克里金法 整体内插法

N 次多项式拟合法