李建松《地理信息系统原理》第2版笔记和课后习题(含考研真题)详解-第一章至第二章【圣才出品】

第1章绪论

1.1复习笔记

一、地理信息系统的概念

1．地理信息系统的相关定义

（1）地理信息系统

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空信息系统。

（2）地理空间实体

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。就属性取值而言，地理实体特征要素可以分为离散特征要素和连续特征要素两类。

（3）地理现象

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。

（4）空间对象

空间对象是地理空间实体和地理现象在空间或时空信息系统中的数字化表达形式，具有随着表达尺度而变化的特性。

（5）离散对象

离散对象是采用离散对象方式进行表达的空间对象，每个对象对应于现实世界的一个实体对象元素，具有独立的实体意义。离散对象在空间或时空信息系统中一般采用点、线、面

和体等几何要素表达。根据表达的尺度不同，离散对象对应的几何元素会发生变化。

（6）连续对象

连续对象（或称为空间场）是采用连续对象方式进行表达的空间对象，每个对象对应于一定取值范围的值域。连续对象在空间或时空信息系统中一般采用栅格要素进行表达。根据表达的尺度不同，表达的精度会随栅格要素的尺寸大小变化。

（7）地理数据

地理数据是根据特定的空间数据模型或时空数据模型，对地理空间对象进行概念定义、关系描述、规则描述或时态描述的数据逻辑模型，按照数据结构，生成的地理空间数据文件。

（8）地理数据集

地理数据集是地理信息在GIS中的数据表达形式，是GIS应用时的一组数据文件，如拓扑关系文件、索引文件等，这些文件之间也需要进行必要的概念、关系和规则定义。

（9）显示

显示是对地理空间数据的可视化处理，以帮助人们更好地理解其含义。

（10）应用

应用指的是地理信息如何服务于人们的需要。只有将地理信息适当应用于人们的认识行为、决策行为和管理行为，才能满足人们对客观现实世界的认识、实践、再认识、再实践的循环过程，这正是人们建立GIS的根本目的所在。

（11）地理信息系统的基本特点

①地理信息系统是以计算机系统为支撑的，由若干相互关联的子系统构成。这些子系统功能的强弱，直接影响在实际应用中对地理信息系统软件和开发方法的选型。

②地理信息系统操作的对象是地理空间数据，每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性和定量描述。

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，这决定了地理数据的获取、存储和管理。

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。

2．地理信息系统概念内涵的演进

（1）地理信息系统与地理学

地理信息系统最初的定义是基于地理学范畴的概念，沿用了地理学研究的空间范围，即地球表层空间范围。

（2）地理信息系统与空间信息系统

人们更习惯使用地理空间信息系统作为一切关于空间信息系统的代名词。因为：

①地理信息系统研究的空间范围不再局限于传统地理学定义的空间范围。

②空间信息系统泛指具有空间位置特性的所有空间对象，也可能是非地理空间对象，它们都是地理信息系统研究处理的对象。

（3）地理信息系统、地理信息科学与地理信息服务

随着遥感技术的应用发展以及计算机网络技术的发展，人们对GIS内涵的理解可以概括为地理信息系统（GISYSTEM）、地理信息科学（GISCIENCE）和地理信息服务（GISERVICE）之间的关系，如图1-1所示。

图1-1地理信息系统、地理信息科学和地理信息服务的关系

3．为什么需要地理信息系统

（1）地理信息系统可以解决的问题

当遇到下述问题时，就需要建立地理信息系统来解决问题：

①地理数据维护管理不善；

②制图和统计分析方法落后；

③难以提供准确的数据和信息；

④缺乏数据恢复服务；

⑤缺乏数据共享服务。

（2）建立地理信息系统的好处

①地理数据以标准格式得到有效维护管理；

②修订和更新变得容易；

③地理数据和信息容易被搜索、分析和描述；

④更多的地理信息附加值产品；

⑤地理信息可以被自由地共享和交换；

⑥员工的生产力得到提高和更有效；

⑦节省时间和资金投入；

⑧可以提高决策管理水平。

（3）地理信息系统与人工操作管理数据的区别

表1-1GIS与人工操作比较

4．地理信息系统的组成

（1）信息系统的概念及其类型

①概念

信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力，并能回答用户一系列问题的系统。

②组成

a．计算机硬件：包括各类计算机处理及终端设备；

b．软件：支持数据采集、存储、加工、再现和回答问题的计算机软件系统；

c．数据：系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础；

d．用户：信息系统服务的对象。

另外，智能化的信息系统还应包括知识。

③分类

根据信息系统所执行的任务，信息系统可分为以下四类：

a．事务处理系统（Transaction Process System，TPS）

事务处理系统强调的是对数据的记录和操作，主要用以支持操作层人员的日常活动，处理日常事务，如民航订票系统。

b．决策支持系统（Decision Support System，DSS）

决策支持系统是用以获得辅助决策方案的交互计算系统，一般由语言系统、知识系统和问题处理系统共同组成。

c．管理信息系统（Management Information System，MIS）

管理信息系统包含组织中的事务处理系统，提供内部综合形式的数据，以及外部组织的一般范围的数据。

d．人工智能和专家系统（Expert System，ES）

人工智能和专家系统是模仿人工决策处理过程的计算机信息系统。它扩大了计算机的应用范围，将其从单纯的资料处理发展到智能推理上来。

④地理信息系统的组成

完整的地理信息系统由硬件系统、软件系统、数据、空间分析和人员等五个部分组成。

硬件系统是GIS的支撑，软件是系统的功能驱动，硬件和软件系统决定GIS的框架。数据是系统操作的对象，空间分析是其重要的功能，为GIS解决各类空间问题提供分析应用工具。人员主要由系统管理人员、系统开发人员、数据操作处理、数据分析人员组成和终端用户等，他们共同决定系统的工作方式和信息表示方式。

（2）地理信息系统硬件组成

计算机硬件系统是计算机系统中的实际物理设备的总称，是构成GIS的物理架构支撑。