《地理信息系统原理与应用》读书心得

《地理信息系统原理与应用》读书笔记

《地理信息系统原理与应用》系统介绍了地理信息系统的基本原理、方法及其在水利学科中的应用。全书由两大部分组成，前6章阐述了地理信息系统的基本原理和方法，主要内容包括：地理信息系统的基本概念、组成和功能，地球椭球体模型、空间坐标系和地图投影等地理空间基础知识，空间数据模型与数据结构，数据获取及处理方法，空间数据库，空间分析原理与方法。后4章介绍了地理信息系统在水利学科中的应用，主要内容包括：GIS工程设计与开发过程，GIS 在水文科学、洪水管理和水土保持中的应用。

《地理信息系统原理与应用》可作为普通高等院校水利、地质、土地资源管理、城市规划、环境科学等相关专业本科生的教材，也可作为相关专业研究生和科技工作者的参考书。

一、绪论

数据——输入到计算机并能为计算机进行处理的一切现象（数字、文字、符号、声音、图像等），是在计算机环境中描述实体或对象的唯一工具，是用以载荷信息的数学符号的集合，是未经加工的原始资料。信息——是数据处理上的最终产品，具体而言，是经过收集、记录、处理、以可检索形式存储的事实或数据。信息资源——狭义上指信息内容本身（包括信息载体，因为信息内容不能脱离信息载体单独存在），而广义上除了指信息内容，还包括与其紧密相连的信息设备、信息人员、信息系统、信息网络等。分类标准：运营机制和政策机制（政府信息资源、为政府收集和生产的信息资源、商业企业信息资源、地理信息资源、社会信息资源、公益性信息资源），信息增值状态（基础性信息资源、增值性信息资源），信息资源的所有权（公共信息资源、私有信息资源、受控信息资源）信息系统——以提供信息服务（对数据和信息进行采集、存储、加工、再现，并能回答用户的一系列问题）为主要目的的数据密集型、人机交互的计算机应用系统。四大基本功能：数据采集、管理、分析和表达。特点:1.涉及的数据量大。（大部分存放于辅助存储器，内存值暂存当前处理数据）2.绝大部分数据是持久的，

不随程序运行结束而消失。3.持久数据为多个应用程序所共享，甚至在一个单位或更大范围内共享。4.除四大基本功能外，还可向用户提供信息检索、统计报表、事务处理、规划、设计等信息服务。地理数据——以地理空间位置为参照，描述自然、社会和人文经济景观的数据。三大基本要素：1.空间位置数据：即可根据大地参照系定义，也可以根据地物间的相对关系定义。 * 按照其形态或获取方式的差异分为：矢量图形数据、格网和TIN数据，以及栅格数据；* 实体间

的空间即拓扑关系，表示点、线、面实体之间的关系联系，如网络节点与网络线之间的枢纽关系，边界线与面实体之间的构成关系，面实体与岛或内部点之间的包含关系等。其他的空间关系还有度量关系、方位关系。2.属性数据：对一定地物描述其特征的定性或定量指标。* 定性变量包括名称、类型、特性等，如岩石类型、土壤种类、土地利用类型、行政区划等；定量变量包括数量和等级，如面积、长度、水土流失量等。* 非几何属性一般是经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、统计得到。* 任何地理实体至少有一个属性，而地理信息系统的分析、检索和表示主要通过属性的操作运算实现。3.时域数据：地理特征采集或地理现象发生时的时刻或时段。地理信息——有关地理实体空间分布、性质、特征和运动状态的信息，是对表达地理特征和地理现象之间关系的地理及环境数据的解释。特性：1.空间分布性：先定位再定性。2.数据量大：地理信息一般都包括空间位置数据、属性数据和时域数据，且往往以图形图像形式显示，因此数据量非常大。3.信息载体多样性。地理信息系统——采集、存贮、管理、分析和描述整个或部分地球表面（包括大气层）与空间和地理分布有关的空间信息系统。特性（与一般的管理信息系统相比）：1.在分析处理问题中使用了空间位置数据和属性数据，并通过数据管理系统将两者联系在一起共同管理、分析和应用，从而提供了认识地理现象的一种新的思维方式。2.强调空间分析，通过利用空间解析式模型来分析空间数据。地理信息系统的构成： 1. 地理空间数据库——反映了GIS的地理内容； 2. 系统管理操作人员——决定了系统的工作方式和信息表达方式； 3. 硬件系统——GIS的物理外壳，包括计算机主机、计算机输入设备、计算机存储设备和计算机输出设备； 4. 软件系统——GIS运行所需要的各种程序，包括计算机系统软件（主要指计算机操作系统）、数据库软件（包括服务于非空间属性数据为主的数据库系统）、地理信息系统软件和其他支撑软

件（是系统的核心，包括数据输入、存储与管理、分析与处理、输出与表示、用户接口）和应用分析软件（系统开发人员或用户根据地理专题或区域分析模型编写的用于某种特定应用任务的程序，是系统功能在具体应用中的扩充与延伸）地理信息系统的功能：主要回答location、condition、trends、pattern、model&simulation五个问题： 1. 数据的采集和输入 2. 数据的分析和处理：空间数据预处理（几何校正、坐标系统转换等）、拓扑关系构建、缓冲区分析与多边形重叠、数字地形分析。 3. 地图制图与数据输出：地图制图与制图综合（曲线化解、多边形简化等）、数据输出。

二地球空间与空间数据基础

地理空间——地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域。大地水准面——假设当海水处于“完全”静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部且与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。大地球体——大地水准面所包围的球体。（仍是个表面起伏的不规则球体，不能直接作为投影的依据）在大地测量和地图制图中采用旋转椭球体来代替大地球体，通称地球椭球体。椭球体的基本元素为长半径a和短半径b，及扁率α=（a-b）/b。地理空间被定义为绝对空间和相对空间两种形式。 1. 绝对空间：具有属性描述的空间位置的集合，由一系列不同位置的空间坐标组成； 2. 相对空间：具有空间属性特征的实体集合，由不同实体之间的空间关系构成。特征：空间位置特征、属性特征、时间特征、空间关系。Open GIS规范将基本地理空间认知模型抽象为9个层次： 1. 现实世界 2. 概念世界：由人们认识并命名的事物组成的世界； 3. 地理空间世界：反应地图与GIS的世界，用抽象和符号的形式表达概念世界中与地图和地理数据有关的事物； 4. 尺度世界：经过量测确定几何特征和定位精度的地理空间世界； 5. 项目世界：尺度地理空间世界的一个被选择部分，按照语义来构造； 6. 地理点列世界：在一个特殊地理层中定义的点列；7. 地理几何特征世界：基于空间点列来构造的地理要素几何特征；8. 地理要素世界：地理要素由几何特征、属性特征及空间参考系统组成，为地理信息处理提供一个开放界面；9. 地理要素集合世界：由单个要素组成。前5个层次均是对现实世界的抽象，也称为感知世界，