土地信息系统复习重点.doc

土地信息系统复习重点 第一节 绪论1、 数据：数据是通过文字、图表、符号、图像、声音等有效地组合后对特定现象客观描述的载体，并且随着载荷它的物理设备的形式而改变。数据具有自然属性与社会属性。自然属性是指数据具有可感知、可储存、可加工、可传输、可再生、可压缩等特征；而数据的商业性、资源性、功用性、隐秘性以及各行各业对数据的依赖性则体现了数据的社会属性。2、 信息：信息就是对客观事实用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表达事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、管理、经营、分析和决策的依据。3、 信息的性质：客观性、适用性 、传输性、共享性、时效性、无限性。4、 数据与信息的关系：数据是信息的表达，是描述客观事实的载体，是未经加工的原始材料，数据本身没有意义。而信息则是对数据的加工与处理，并得到数据内涵，直接或间接的对事物产生影响，为人类决策提供依据。二、1、 土地信息：土地信息是指表征土地系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。土地信息用文字、数字、符号、图件等不同形式定性、定量、定位、定时、可视化全面表征土地的这些属性特征。2、 土地信息的特征：资产性与法律性、空间性、多维性、时序性、空间分布性、数据海量性、信息载体的多样性、信息的多态性、信息的动态性3、 土地信息分类：基础地理信息；基础地理信息是指空间参考坐标系、地形地貌、水系、植被和线状道路等基础信息。基础地理信息为信息管理和应用提供统一的空间定位参考框架和专题信息的背景信息。专题图形信息：专题图形信息是指建立土地信息系统时涉及的有关土地方面的信息图层。具体包括：地籍地块信息和中间用地方案图层；建筑平面图层；土地利用总体规划及其专项规划图层；城市总体规划及其专项规划图层；土地利用现状分类图层；城镇土地定级和基准地价评估图层；行政区划图层。专题属性图层：专题属性信息是反映特定地块最基本属性的信息。包括：土地权利和限制、土地价值和税收、农村和城市土地利用。房屋和建筑物。土地相关属性信息：与土地相关的其他属性信息包括：人口和人口普查数据、行政管理、古迹、土壤、植被、水文、物种保护、气候、污染、健康与安全、工业与就业、交通运输、给水排水、煤气、电力和电话、消防设施、地质和地球物理资料等。三、1、系统与信息系统：系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的有机整体。一个系统的构成，一般包括功能、输入、输出、程序、系统环境和人员六个组成部分。 特性：系统容量、系统质量、系统兼容性、系统实时性、灵活性 信息系统：信息系统是由人、计算机软件、硬件、数据组成的，能对数据和信息进行采集、储存、加工和再现，实现系统既定目标的各类活动，并能回答用户一系列问题的系统，另外，智能化的信息系统还包括知识。 信息系统的分类：事务处理系统、管理信息系统、决策支持系统、人工智能和专家系统。2、地理信息系统：地理信息系统是一种决策支持系统，它具有信息系统的各种特点。地理信息系统与其他信息系统的主要区别在于：其储存于处理的信息是经过地理编码的，地理位置及与该位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。在计算机软硬件、网络与通信技术的支持下，运用系统工程与信息科学的理论，以空间数据为操作对象以数据库为核心，采用空间分析方法和建模方法。对有关空间数据进行预处理、输入、储存、编辑、查询、检索、管理、处理、分析、建模、虚拟、仿真、更新、应用、输出与可视化表达，实施提供多种空间动态信息，为规划、管理与决策等特定目标服务的技术系统。3、GIS：GIS的物理外壳是计算机软硬件系统，它又由若干个相过相互关联的子系统构成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等。GIS操作对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在在一定地分布的各种现象和过程，解决复杂的规划，决策和管理问题。GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力，地理信息的流动及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的交换来仿真。GIS与传统学科有着密切的关系。4、土地信息系统：土地信息系统是一种用于法律、行政管理和经济决策的工具，并辅助规划和开发。一方面这种系统由数据库组成，数据库中包含特定地区的土地有关的空间配准数据；另一方面，该系统的组成部分还包括一些处理过程和技术手段，用于系统采集、更新、处理和发布数据。一个土地信息系统的基本特点是系统内数据具有统一的空间参考系，便于对系统内的数据和系统外的其他土地有关的数据建立关联。5、土地信息系统和地理信息系统的区别与联系：联系：GIS和LIS都是空间信息系统。均以空间数据的采集，输入、管理、分析、显示、空间模拟为操作手段。都对空间数据、属性数据、时域数据进行有机结合并加以管理。大多数LIS都是在GIS平台上开发的应用系统。区别：GIS应用范围更大，应用部门更多，而LIS主要被与土地有关的部门利用。GIS更多的是地理信息的应用，而LIS更多的是以土地管理、相关法规等行业的应用为主，对地面的社会属性涉及较多。LIS中关于地学分析的功能可能只是GIS中的一小部分，但是LIS中关于土地相关属性数据，与时间数据的处理与分析的功能更加丰富，也较为完备。四、土地信息系统的基本组成：从应用的角度，土地信息系统有硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成。计算机硬件系统：计算机主机、数据输入设备、数据储存设备、数据输出设备、通信与网络设备。计算机软件系统：操作系统、土地信息系统操作软件、高级语言。数据：空间数据、非空间数据。五、土地信息系统的功能：基本功能：1数据的输入、编辑与管理。2数据的检索、统计与显示。土地信息系统的特殊功能：1图形数据的输入与编辑。2图层与图幅管理。3建立拓扑关系。4空间查询功能。5属性数据的输入与编辑。6空间分析功能。应用领域：1测绘与地图制图。2资源管理。3城乡规划。4灾害监测。5环境保护。6国防。7宏观决策支持。8土地日常管理事业。六、土地信息系统的发展趋势：1多“S”技术之间的结合更加紧密。2网络化土地信息系统的建设与发展。3PpenGIS与开放式土地信息系统。4分布式多层土地信息系统。5土地信息系统的大众化，产业化运行。6作为空间数据基础设施的重要组成部分。第二章 土地信息系统空间参照系统1、空间参照系：土地信息系统空间参照系是指地球椭球、地理坐标系统、平面直角坐标系统和高程参考系统。空间参照系，主要指大地参考系是指用数学方法来定义地面实体在通用坐标系中的绝对位置和大小，即用地面实体到原点和坐标轴的距离、与坐标轴和起始线的夹角在投影面上的大小来表示。地球椭圆：大地水准面与具有微小扁率的旋转椭球面非常接近，可用它来代表地球形状，称为地球椭球面，它是建立在土地信息空间参考系的基础。地理坐标系：地理坐标系是指用经纬度表示地面点位的球面坐标系。平面直角坐标系是指在同一平面上互相垂直且有公共原点的两条数轴构成平面直角坐标系。高程参考系统又称垂直坐标系。空间点的高程是以地球重力场决定的大地水准面为基准来建立的。由于地球重力场确定的复杂性，2、地图投影：建立地球椭球表面（或球体表面）与地图平面之间的点与点或线与线之间的一一对应关系。1:500000、1:250000、1:100000、1:50000、1:25000均采用高斯-克吕格投影，6分带。1:10000、1:5000、1:2000、1:1000、1:500均采用高斯-克吕格投影，3分带。1:1000000地形图采用正轴等角割圆锥投影，编制方法成图，其分幅与国际百万分之一所采用的分幅一致。把地形图上0.1mm所能代表的实地水平距离称为比例尺精度。第三章 土地信息系统数据采集与数据质量1、土地数据类型：空间特征数据（定位数据）、时间属性数据（尺度数据）和专题属性数据（非定位数据）。 空间特征数据记录的是空间实体的位置、拓扑关系和几何特征，这是空间信息系统区别于其他数据库管理系统的标志。 专题特别数据指的是用于描述空间实体各种性质的数据，如土地质量等级、土壤质地、土地沙化程度、土壤侵蚀程度、地形的坡度、坡道、人口密度、交通流量、产业聚集程度等。 时间属性是指空间实体的时间演化过程数据。2、土地数据表示方法：分类数据、面域数据、网络数据、样本数据、曲面数据，文本数据，符号数据，图像数据。3、数据质量的基本概念：数据的准确性，完整性，一致性。数据误差的相关概念：误差、数据的准确性、数据的精密性、不确定性、我空间分辨率、比例尺精度。土地数据质量是指土地数据适用于不同用对象与目的的能力。在很长一段时间期数据质量的概念主要是指数据在生产过程中形成的质量指标，如精度、一致性、完整性等。4、土地数据误差来源：空间现象自身存在的不稳定性、空间现象的表达、空间数据处理中的误差、空间数据使用中的误差。5、LIS中的误差是指LIS中数据表示的主体与其现实世界该主体本身的差别。误差的类型有逻辑误差、几何误差、属性误差、时间误差。6元数据的概念：元数据是描述数据的数据。在空间数据中，元数据是说明数据内容、质量、状况和其他有关特征的背景信息。元数据的目的是促进数据集的高效利用。元数据的内容是，对数据集的描述，对数据质量的描述、对数据处理信息的说明、对数据转换方法的描述，对数据库的更新、集成等的说明。7、元数据的类型：根据内容分类：科研型元数据、评估型元数据、模型元数据。根据元数据描述的对象分类：数据层元数据、属性元数据、实体元数据。根据元数据在系统中的作用分类：系统级别元数据、应用层元数据。根据元数据的作用分类：说明元数据、控制元数据。8、土地数据元数据的应用：使用元数据的原因：性能上的原因：完整性、可扩展性、特殊性、安全性。功能上的原因：查错功能、浏览功能、程序生成功能。土地元数据的应用：帮助用户获取数据、数据质量控制、在数据集成中的应用。第四章 土地数据管理一、土地数据库1、土地数据库的发展：数据管理指的是对数据的分类、组织、编码、储存、检索和维护。多年来，随着计算机的发展，数据管理经历了三个阶段：人工管理阶段、文件管理阶段、数据库系统阶段。2、数据库概述：数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成的，一般由数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的数据管理软件，是提供数据库建立，使用和管理工具的软件系统。3、数据库的特征：数据集中控制特征、数据冗余度小特征、数据独立性特征、复杂的数据模型、数据保护特征。4、数据库系统的结构：概念模式：概念模式是数据库的总框架是对数据库中关于目标储存的逻辑结构和特性、基本操作、目标以及目标与操作的关系和依赖的描述，以及对数据的安全性，完整性等方面的定义。到了；外模式：是数据库用户的数据视图，它属于概念模式的一部分，描述用户数据的结构、类型、长度;内模式：它是对数据库在物理储存器上具体实现的描述，它规定数据在存储介质上的物理组织方式、记录寻址技术、定义物理存储块的大小、溢出处理方法等。5、空间数据库：是以描述空间位置的点、线、面、体特征的拓扑结构的位置数据及描述这些特征的性能的属性数据为对象的数据库。空间数据库的目的是利用数据库技术实现空间数据的有效存储、管理和检索，为各种空间数据库的用户所用。空间数据库管理系统是指对存储的地理空间数据进行语义和逻辑的定义，提供必需的空间数据查询检索和存取功能，以及能够对空间数据进行有效的维护和更新的一套软件系统。空间数据库与一般数据库相比，具有以下特点：数据量特别大，地理系统是一个复杂的综合体，要用数据来描述各种地理要素，尤其是要素的空间位置，其数据量往往很大。不只有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据，即描述地理要素空间分布位置的数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系。数据应用广泛，可用于地理研究、环境保护，土地利用与规划，资源开发，生态环境，市政管理，道路建设等领域6、土地数据库：土地数据库是一个空间数据库，土地数据库是土地信息系统在计算机物理存储介质上存储与应用相关的土地空间数据的集合。随着土地信息系统空间数据库的技术的发展，空间数据库所能表达的空间对象日益复杂，数据库和用户功能日益集成化，从而对空间数据库的设计过程提出了更高要求。二、土地数据模型1、数据模型概述：数据模型：空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念，在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息，它为描述空间数据的组织和设计空间数据库模式提供的最基本的方法。通俗地讲，数据模型就是现实世界的模拟。数据结构、数据操作和数据的约束条件是数据模型的三要素。2、层次模型：层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系。每个节点表示一个记录类型，节点之间的联系表示记录类型间的联系，这种联系只能是父子联系。每个记录类型可包含若干个的字段，这里记录类型描述的是实体，字段描述的是实体的属性。3、网络模型：网状模型就是用网络结构来表示实体之间联系的模型。网状数据模型是一种比层次模型更具普遍性的结构，它去掉了层次模型的两个限制，允许多个节点没有双亲节点，允许节点有多个双亲结点，此外它还允许两个节点之间有多种联系。网状模型与层次模型在本质上是一样的。从逻辑上看，他们都是用连线表示实体之间的联系，用节点表示实体集，区别仅在于网状模型中的链接更复杂，更加纵横交错，从而使数据结构更加复杂。4、关系模型：关系数据模型是种数学化的模型。它把数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表中的元素，这种表就称为关系，关系的集合就构成了关系模型。关系模型将用户对数据的视图与其最终的物理实现分割开来，从而使得关系模型比层次模型和网状模型更利于数据库的设计。5、面向对象的基本概念：类：它是具有相同属性结构和操作方法对象的集合，是对一组对象的抽象描述，它将该组对象所具有的共同特征集中起来，以说明该组对象的能力和性质。对象：对象与实体一样是客观世界中客体的一种抽象的描述。属性和方法：一个对象包含一组属性，用以描述对象的状态、组成和特性。除了一组属性外，对象包含一组方法，用以描述对象的行为特性。封装和消息传递。类层次和继承性。三、土地数据结构1、数据结构：描述地理实体数据本身的组织方法，称为内部数据结构。空间数据结构是指适合于计算机系统存储、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。内部数据结构分为两大类：矢量结构和栅格结构。2、栅格结构：栅格结构是最简单、最直接的空间数据结构，是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个像元或像素由行、业定义，并包含一个代码表示该像素的属性类型或量值，或仅仅包括指向其属性记录的指针。特点：属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性的指针或属性本身，而所在位置则根据行列号转换为相应的坐标，也就是说定位是根据数据在数据集中的位置得到的。决定栅格单元代码的方式：中心点法、面积占优法、重要性法、百分比法。编码方法：直接栅格编码、压缩栅格编码。3矢量数据结构：土地信息系统中的矢量数据结构，即通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。特点：定位明显，属性隐含。矢量结构允许最复杂的数据以最小的数据冗余进行存储，相对栅格结构来说，精确精度高，所占空间小，是高效的空间数据结构。编码方法：点实体、线实体、多边形。四、土地数据组织管理1、分层组织管理：纵向分层是指将空间按照逻辑类型分为不同的数据层，每个数据层对应特定的专题内容和属性结构。影响数据分层的因素很多，主要分为一下几个方面：信息分类、数据与数据之间的关系、数据与其功能之间的关系、数据的安全性和保密性。2、分块组织管理：横向分块是把大面积的海量图形数据按一定的规则分成大小适当的若干图块。方法：规则分幅、不规则分块。优点：保证街坊内的宗地不会分割，使其具有完整性。基本保证建库地图为无缝图。有利于数据的更新维护。分幅地籍图、宗地图可以通过街坊地籍图生成。3、无缝组织管理：五、空间数据仓库的理论与实践1、空间数据仓库的主要功能特征：空间数据仓库是面向主题的。空间数据仓库是集成的。数据的变换与增值。时间序列的历史数据。空间序列的方位数据。第五章 土地数据空间分析1、空间信息：空间信息反映地物在地理空间的发生、存在和变化的情况。具体地讲，空间信息可分为九个基本信息类，或者说从九个方面描述事物的空间特性，九个信息类为：空间位置：空间位置描述物体的个体定位信息，它不仅仅是定位，而且是对物体的整体描述，因此空间位置随空间物理形态差异可以是点位、线划，也可以是范围。空间分布：空间分布反映物体的群体定位信息。空间概率、空间结构、空间聚类、离散趋势、空间延展。空间形态：空间形态描述空间物体的几何特征，通常易于被视觉感受，亦可以定量描述。空间关系：空间关系反映空间物体之间在空间域上的集合联系。空间相关：与空间物体在空间域上的统计相关，空间相关反映空间事物之间因果联系的紧密程度及其在空间域上的变化，往往据此可以得出深层的结论。空间相似：空间相似描述物体在形态和结构上的一致性。空间对比：空间对比反映事物在空间域上单差异，解释空间现象的地带规律。空间趋势：空间趋势反映空间事物在空间域上全局变化的主要特征，它忽略了局部差异的、占主导地位的变化规律。空间运动：空间运动反映空间事物在空间域上的位置和形态变化。3、空间分析的基本内容：空间位置的描述与分析：空间位置可以用地理位置来描述，亦可以用平面坐标来描述。空间分布分析：地理对象的空间分布特征多种多样，定性地和定量描述这些分布特征都存在理论和应用的问题。空间形态分析：空间形态分析所分析的是面向空间物体的个体几何特征。空间关系分析：距离、方位、连通性。空间相关分析：空间事物在空间域的相关性可以通过统计方法来分析。4、缓冲区分析：根据LIS数据库中点、线、面实体，研究自动建立起其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形。缓冲区的建立：点的缓冲区：以点空间对象为圆心，按给定的缓冲半径绘圆即为点的缓冲区。线的缓冲区：在线的左右两侧按给定的缓冲半径绘平行线，并在线的端点处绘半圆即生成线的缓冲区。面的缓冲区：只面向一个方向按指定的缓冲半径扩展生成面的缓冲区。5、叠置分析：叠置分析是土地信息系统的又一基本空间分析功能，由于空间实体具有多种属性，在对地理现象进行分析建模时，通常需要对空间实力的特征进行联合分析。叠置分析是指在同一地学坐标空间中，将不同层的地物要素相重叠，使得一些要素和属性相叠加，从而产生新的特征及获取新信息的方法。6、网络分析：网络分析是空间分析的一个重要方面，是依据网络拓扑关系，并通过考察网络元素的空间、属性数据，对网络的性能特征进行多方面的分析计算。7、农用地适宜性评价：对农用地进行适宜性评价的是合理配置和利用土地资源的必要手段，也是土地利用规划过程中十分重要的日一步操作。由于农地的适宜性评价与自然地理环境有十分密切的关系，在LIS的环境下，结合数学模型可以比较完善的解决农用地分析问题。明确分析的目的，确定研究对象与评价因子，资料、数据收集和抽取，专题数据的分析处理，编制土地适宜性评价成果。第八章国外主要GIS软件：ArcGIS软件，MapInfo产品家族软件国内主要GIS软件：北京超图地理信息技术有限公司SuperMap软件、武汉吉奥信息工程公司GeoStar软件、中地数码MAPGIS软件第九章1、3S技术是指遥感，全球定位系统，地理信息系统及集成技术目前在土地资源管理领域发挥着重要的作用。利用遥感提供最新图像信息，利用全球定位系统提供图像信息中的“骨架”位置信息，利用地理信息系统为图像处理、分析应用提供技术手段，三者紧密结合的集成技术。