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地理信息系统与遥感技术
地理信息系统
1、 地理信息: 是地理数据所蕴含和表示的地理含义。
2、 地理数据: 是与地理环境要素有关的物质和数量、 质量、 分布特征、 联系和规律等的数字、 文字、 图像和图形等的总称。
3、 地理星系的特征
（1） 空间特征: 是地理信息区别于其它类型信息的一个最显著的标志
（2） 属性特征
（3） 时序特征
地理信第一章 导论
4、 第一个地理信息系统式”加拿大地理信息系统”
5、 息系统: 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。
6、 地理信息系统的操作对象是空间数据, 是区别其它系统的标志
7、 地理信息系统的六个功能: 采集、 管理、 处理、 分析、 建模、 显示
8、 地理信息系统基本构成: ( 1) 系统硬件; ( 2) 系统软件; ( 3) 空间数据; ( 4) 应用人员; ( 5) 应用模型
9、 数字化仪是地理信息系统所特有的
10、 地理信息系统应用在地理学、 数学、 计算机技术、 遥感、 摄影测量
11、 主要发展态势: ( 1) 综合化( 2) 产业化( 3) 网络化( 4) 地理信息科学的产生和发展
第二章 地理信息系统的数据结构
1、 地图投影: 将椭圆面上个点的大地坐标, 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, 成为地图投影
2、 地图投影变形: ( 1) 长度变形( 2) 面积变形( 3) 角度变形
3、 地图投影分类, 按变形性质分:
(1)任意投影( 包括等距投影, 既不等角也不等积, a、 b均为r等距投影: a或b有一个与r相等)
( 2) 等面积投影( 保持面积和属性不变, ab=K2)
( 3) 等角投影( 角度不变)
4、 地理空间的实体包括点、 线、 面、 曲面和体
5、 GIS空间数据的分类
( 1) 按照数据来源分类: 地图数据、 影像数据、 文本数据
( 2) 按照数据结构分类: 矢量数据、 栅格数据
( 3) 按照数据特征分类: 空间定位数据、 非空间属性数据
( 4) 按照数据几何特征分类: 点、 线、 面、 曲面、 体
( 5) 按照数据发布形式: 数字线画( DLG) 数据、 数字栅格图( DRG) 数据、 数字高程模型( DEM) 数据、 数字正射影( DOM) 像数据
6、 面: 面积或宽度过大, 在一定比例尺地图内, 不适合描述点或线
7、 曲面: 连续分布现象的覆盖表面
8、 空间数据的基本特征
( 1) 空间特征 ( 2) 属性特征 ( 3) 时间特征
9、 拓扑关系的类型:
( 1) 拓扑邻接: 指存在于空间图形的相同类型元素之间的拓扑关系
( 2) 拓扑关联: 指存在于不同类型空间元素之间的拓扑关系
( 3) 拓扑包含: 指存在于空间图形的相同类型可是不同等级的元素之间的拓扑关系
10、 空间拓扑关系的作用或意义
( 1) 根据拓扑关系, 不需要利用坐标或者计算距离, 就能够确定地理实体相对于另一种地理实体的空间位置关系。
( 2) 利用拓扑关系有利于空间要素的查询
( 3) 能够利用拓扑关系作为工具, 重建地理实体
11、 矢量数据结构: 基于矢量模型的数据结构
12、 空间数据结构的类型
( 1) 矢量数据结构( 2) 栅格数据结构( 3) 曲面数据结构
13、 矢量数据结构位置明显、 属性不明显
14、 拓扑数据和实体数据结构的区别
拓扑数据: 具有拓扑关系的数据, 在复合多边形中包括外边界和内边界
实体数据结构: 不具有拓扑关系, 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
15、 栅格数据结构: 属性明显, 位置不明显
16、 栅格数据结构: 基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构
17、 合理的网格尺寸为: H=1/2(min[Ai])1/2 Ai多边形面积, H网格边长
18、 栅格数据结构的集中主要存储类型:
( 1) 栅格矩阵结构( 2) 游程( 行程) 编码目的: 压缩栅格数据量( 从左下角开始) 结构
( 3) 四叉树结构----压缩效率高
19、 游程: 指栅格矩阵一行内相邻同值栅格的数量, 也成为行程
20、 四叉树结构原理: 将空间区域按照四个象展进行递归分割几次分割成2的n次方x2的n次方象限
21、 曲面结构有地形、 降水量、 温度和磁场
有两种表示去边的方法: ( 1) 一种是不规则三角网( IIV) ( 2) 规则格网( Grid)
22、 数字化的方法包括: ( 1) 手扶跟踪数字化仪数字化( 2) 屏幕数字化( 3) 扫描矢量化( 最常见)

第三章 空间数据处理
1、 几何纠正的目的: 实现对数字化数据的坐标转换和图纸变形误差的纠正, 利用控制点和变换方程, 将数字地图图像, 从一种坐标系转换为另一种坐标系
原理: 建立正确坐标和错误坐标的关系, 求另一种坐标系数
2、 空间坐标变换: 几何纠正, 投影变换
3、 空间控制点选择标准: ( 1) 至少四个点( 2) 不在同一条直线上( 3) 均匀分布
4、 地图投影的类型( 按变形性质分) ( 1) 等角投影( 2) 等面积投影( 3) 任意投影
5、 GIS常见的地图投影------高斯—克吕格投影, 被确定为中国投影地形图中1: 50万、 1: 20万、 1: 10万、 1: 5万、 1: 2.5万、 1: 1万
6、 为什么进行矢量数据和栅格数据间的转化?
由于矢量数据结构和栅格数据结构各具不同的优缺点。数据采集采用矢量数据结构, 有利于保证空间实体的几何精度和拓扑特性的描述, 而空间分析则主要采用栅格数据结构, 有利于加快系统数据的运行速度和分析应用的进程:
矢量数据: 优点( 1) 便于面向实体的数据表示( 2) 数据结构紧凑, 冗余度低( 3) 拓扑结构有利于网络分析空间查询等; 缺点( 1) 数据结构较复杂( 2) 软件实现的技术要求较高( 3) 多边形叠合等分析相对困难
栅格数据: 优点( 1) 数据结构相对简单( 2) 空间分析较容易实现( 3) 有利于遥感数据的匹配应用和分析; 缺点( 1) 数据量较大, 冗余度高, 需要压缩处理( 2) 定位精度比矢量低( 3) 拓扑关系难以表示
7、 由矢量向栅格的转换: ( 1) 点的栅格化( 2) 线的栅格化( 3) 面得栅格化
8、 点的栅格化: 设置矢量坐标点( X,Y) 转换后的栅格单元行列值为( I,J)
侧有: I=( Y-Ymin) /dy J=( X-Xmin) /dy (取整数运算)
9、 矢量化步骤: ( 1) 二值化 ( 2) 细化 ( 3) 跟踪
10、 二值化: 大于或值的属性为1, 小于或值的属性为0
1 G(I,j)>T
B( i,j) = 0 G(I,j)<T
12、 细化: 是消除线画横断面栅格数的差异, 使得每一条线只保留代表其轴线或周围轮廓线位置的单个栅格的宽度
13、 跟踪: 跟踪的目的是将细化处理后的栅格数据转换为从节点处罚的线段或闭合的线条, 并以矢量形式存储线段的坐标
14、 数据融合的方法: ( 1) 基于转换器的数据融合( 最常见, 最主要的数据融合) ( 2) 基于数据标准的数据融合( 3) 基于公共接口的数据融合( 4) 基于直接访问的数据融合
15、 空间数据压缩: 从空间坐标数据集合中抽取一个子集, 使这个子集在规定的精度范围内最好地逼近集合, 而又取得尽可能大的压缩比
16、 空间数据内插分为: 点的内插和区域的内插
点的内插: 用来建立有连续变化特征现象的数值方法
区域的内插: 根据一组多边形分区的已知数据来推求同一地区另一组多边形分区未知数据的内插方法
17、 叠置法: 将目标区叠置在深区上, 首先确定两者面积的交集Ots, 然后利用下式算出目标区各个分区t的内插值Ut Ut>5/s *usats/O
18、 空间数据的内插: 经过已知点或分区数据推算任意点或多边形分区数据的方法

第四章 地理信息系统空间数据库
1、 地理信息系统的数据库( 简称数据库或地理数据库) : 是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合
2、 空间数据库系统: ( 1) 空间数据库存储系统 ( 2) 空间数据库管理系统 ( 3) 空间数据库应用系统
3、 相对复杂的空间数据查询功能大致分为:(1)属性查询 ( 2) 空间关系和属性的查询 ( 3) 空间关系查询
4、 空间关系查询实质分为: 点线面的邻近, 包含, 相交三种
5、 数据项: 是能够定义数据的最小单位, 也称数字段
6、 记录: 多个相关联的数据项组成记录
7、 文件: 多个记录组成文件
8、 数据库: 多个文件组成数据库
9、 元数据: 是”关于数据的数据”, 它反映了某项数据自身的一些特征
10、 比例尺、 指南针都是元数据

第五章 空间分析的原理与方法
1、 空间叠合分析包括( 1) 基于矢量数据的叠合分析( 2) 基于栅格数据的叠合分析
2、 基于矢量数据叠合分析和基于栅格数据叠合分析的区别?

3、 空间缓冲区: 地理空间实体的一种影响范围或服务范围
4、 矢量缓冲区能够分为: ( 1) 基于点特征的缓冲区( 2) 基于线特征的缓冲区 ( 3) 基于面特征的缓冲区
5、 矢量缓冲区是最常见的
6、 定位-配置分析: 经过对供给系统和需求系统, 两者空间行为相互作用的分析, 来实现网络设施布局的最优化
7、 地形因子包括的坡度, 坡向、 曲面面积、 地表粗糙度、 高程变异、 谷脊特征

第六章 地理信息系统的应用模型
1、 应用模型的构建包括目的导向和数据导向两个过程
2、 GIS应用模型建模的步骤
( 1) 明确分析的目的和评价准则
( 2) 准备分析数据
( 3) 空间分析操作
( 4) 结果分析
( 5) 解释、 评价结果
( 6) 结果输出
3、 应用模型建模的方法----制图建模

第七章 地理信息系统的设计与评价
1、 应用型地理信息系统: 在工具型和基础型地理信息系统的基础上, 经过二次开发, 建成满足专业用户解决一类或多类实际问题的地理信息系统
2、 系统设计的流程:
( 1) 系统分析 ( 2) 系统设计 ( 3) 系统实施 ( 4) 系统运行与维护
3、 GIS开发方式: ( 1) 独立开发 ( 2) 单纯二次开发 ( 3) 集成式二次开发

第八章 GIS系统产品的输出设计
1.、 按输出的载体类型分类
( 1) 常规地图 ( 2) 数字地图
2、 数字地图与纸张地图相比的优点
( 1) 存储介质: 计算机、 磁盘、 光盘、 存储量大, 体积小, 易携带和经过网络进行传输
( 2) 显示: 实现无极缩放, 漫游等显示和信息的动态选择、 查询、 量算等功能
( 3) 结合: 便于与遥感信息和GIS空间数据相结合、 实现地图快速更新和多层次信息的综合表现和分析
3、 按输出内容和形式将地理信息产品分类为:
( 1) 全要素地形图 ( 2) 各类专题地图 ( 3) 遥感影像地图 ( 4) 统计图表与数字报表
4、 专题图的表示方法: ( 1) 定点符号法 ( 2) 线状符号法 ( 3) 质别底色法 ( 4) 等值线法 ( 5) 定位图表法 ( 6) 范围发 ( 7) 点值法 ( 8) 分级比值法 ( 9) 分区图表法 ( 10) 动线法
5、 统计图的类型: ( 1) 垂直条形图 ( 2) 水平条形图 ( 3) 扇形图 ( 4) 折线图 ( 5) 散点图 ( 6) 直方图
6、 1998撵1月31日, 美国总统戈尔在加利福尼亚州科学中心做了题为”数字地球”的演讲
7、 三维空间制图模型特征:
( 1) 立体感的视觉效果 ( 2) 存在感 ( 3) 多感知性 ( 4) 闲环互交性 ( 5) 动态显示