地理信息系统概论.docx
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地理信息系统概论
第1章导论
第1节地理信息系统基本概念
1、数据与信息
(1)数据与信息的基本概念
(2)数据处理与解释
(3)信息的特点:
客观性、适用性、传输性、共享性(P2-P3)
2、地理信息与地理信息系统
(1)地理信息
1.地理信息与地理数据的概念:
地理信息的概念(P3)
2.地理信息的特征:
空间、属性、时序(P3)
(2)地理信息系统
1.地理信息系统的定义(P4)
2.地理信息系统的基本概念:
(1)一种计算机系统
(2)地理信息系统的操作对象(P5)(3)操作优势(4)相关学科
3.地理信息系统的特点及分类体系
第2节地理信息系统的基本构成
1、系统硬件:
(一)数据处理设备
(二)数据输入设备(三)数据输出设备(P7-P12)
2、系统软件:
(一)GIS功能软件
(二)基础支撑软件(三)操作系统软件(P13-P16)
3、空间数据:
地理数据的种类:
P19表1-1
第3节地理信息系统的功能简介
1、基本功能:
(一)数据采集与编辑
(二)数据储存与管理(三)数据处理和变换(四)空间分析和统计(五)产品制作与演示(六)二次开发和编程(P22-P25)
2、应用功能:
(一)资源管理
(二)区域规划(三)国土监测(四)辅助决策(P25-P27)
第2章地理信息系统的数据结构
第1节地理空间及其表达
1、地理空间的概念(P38):
(一)平面控制网
(二)高程控制网
2、空间实体的表达
第2节地理空间数据及其特征
1、GIS空间数据的分类:
空间数据的分类:
P41表2-2
2、空间数据的基本特征:
(一)基本特征:
(1)空间特征
(2)属性特征(3)时间特征
(二)基本信息
3、**空间数据的拓扑关系**:
1.拓扑关系的类型:
(1)拓扑邻接
(2)拓扑关联(3)拓扑包含(P45-P46)
2.**空间拓扑的意义**(P47)
4、空间数据的计算机表示:
GIS中空间数据计算机表示的基本方法是:
空间分幅、属性分层、时间分段(P47)
第3节空间数据结构的类型
1、矢量数据结构(P48)二、栅格数据结构(P52)三、曲面数据结构(P58)
第4节空间数据结构的建立
第3章空间数据处理
第1节空间数据的变换
一、几何纠正
二、地图投影及其转换:
(一)地图投影的基本原理(P71)
(二)地图投影的类型(p72)(三)地理信息系统常用的地图投影(四)地图投影转换
第2节空间数据结构的转换
矢量与栅格数据结构比较(P80表3-1)
1、由矢量向栅格的转换(简单说明)(P80)
2、由栅格向矢量的转换(简单说明)(P85)
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
1、空间数据的压缩
2、空间数据的重分类(简单说明)(P94)
第5节空间数据的内插方法
第6节空间拓扑关系的编辑
第4章地理信息系统空间数据库
第1节空间数据库概念
1、空间数据库的概念(P110):
空间数据管理的实现方式(P112-P113):
1.初级式2.混合式3.扩展式4.集成式
2、空间数据库的设计:
(一)空间数据库设计的过程和步骤(P114图4-4):
(1)需求分析
(2)概念设计(3)逻辑设计(4)物理设计
(2)空间数据库设计的原则和技术方法:
1.2.3.4.5(P115)
三、空间数据库的实现和维护
第2节空间数据库概念模型设计
第3节空间数据库逻辑模型设计
第4节空间数据库的物理设计
第5节空间数据查询
1、空间关系查询类型(简单说明)(P131):
点-点;线-点;面-点;点-线;线-线;面-线;点-面;线-面;面-面
2、属性数据查询(简单说明)(P133)
3、空间属性联合查询(简单说明)(P133)
4、空间查询语言(简单说明)(P133)
第6节空间数据库索引
第7节空间元数据
1、元数据及其作用(P138):
概念:
元数据是“关于数据的数据”他反应了某项数据自身的一些特征。
作用:
空间元数据的主要作用是帮助空间数据的使用者查询所需的空间信息,进行空间数据的共享,并进一步处理空间数据。
二、元数据实例
第8节空间数据库引擎
第9节空间时态数据库
第5章空间分析的原理与方法
第1节数字地形模型分析
DTM(数字地形模型)(P147):
用数字化的形式表达的地形信息。
TIN(不规则三角形网)(P147)
DEM(数字高程模型)(P147):
DEM是各种地球科学分析、工程设计和辅助决策的重要基础性数据,有广泛的应用领域。
1、地形因子的计算(P148):
地形因子包括地形的坡度、坡向、曲面信息、地表粗糙度、高程变异,以及谷脊特征等与地形有关的信息,这些信息都可以通过对数字高程模型的计算而获得。
2、地形剖面线计算
3、DEM的通视分析(怎么做?
)(P157)
第2节空间叠合分析
1、空间叠合分析的概念
2、基于矢量数据的叠合分析(P158-P159)
(一)点与多边形叠合
(二)线与多边形叠合(三)多边形与多边形叠合
三、基于栅格数据的叠合分析(P162):
1.基于栅格数据的叠合分析的特点;2.栅格叠合分析的条件
第3节空间邻近度分析
1、空间缓冲区分析(P164):
(一)空间缓冲区的类型
(二)矢量缓冲区的建立(三)栅格缓冲区的建立(四)确定空间缓冲区半径的模型
2、Voronoi多边形分析(P167)
第4节空间网络分析
第6章地理信息系统的应用模型
第1节GIS应用模型概述
1、GIS应用模型的分类
2、GIS应用模型的构建:
(一)应用模型建模步骤(P174)
(二)应用模型建模的途径(三)应用模型建模的方法——制图建模
第2节土地定级估价模型
第3节适宜性分析模型
第4节发展预测模型
第5节区位选择模型
第6节交通规划模型
第7节地球科学模拟模型
第7章地理信息系统的设计与评价
第1节应用型GIS设计概述
1、系统设计的目的(P200):
STPS的主要目的;SMIS的主要目的
2、系统设计的模式三、系统设计的流程
第2节地理信息系统的设计
1、系统分析
2、系统设计:
(一)总体设计(P206):
1.用户需求2.系统目标3.总体结构4.系统配置5.数据库设计6.系统功能7.经费和管理
(二)详细设计(P209):
1.子系统设计2.数据库设计3.功能模块数据4.用户界面设计
3、系统实施四、系统运行和维护
第3节地理信息的标准化
一、地理信息标准化的内容(P211):
1.统一的名词术语内涵2.统一的数据采集原则3.统一的空间定位框架4.统一的数据分类标准5.统一的数据编码系统6.统一的数据组织结构7.统一的数据记录格式8.统一的数据质量含义
二、地理信息标准化的制定
第8章地理信息系统产品的输出设计
第1节地理信息系统产品的输出形式
一、地理信息系统产品及其类型
(一)按输出的载体类型分类(P219-P220):
1.常规地图2.数字地图
(二)按输出的内容和形式分类(P220-P222):
1.全要素地形图2.各类专题地图3.遥感影像地图4.统计图表与数据报表
二、网络地图和数字地图
第2节地理信息系统图形输出系统设计
第3节地理信息系统的可视化与虚拟现实
课后习题
第一章:
1、什么是地理信息系统(GIS)?
它与一般计算机应用系统有哪些异同点?
答:
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。
GIS脱胎于地图学,是计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等众多学科交叉融合而成的新兴学科。
但是,地理信息系统与这学科和系统之间既有联系又有区别:
(1)GIS与机助制图系统机助制图是地理信息系统得主要技术基础,它涉及GIS中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。
地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面。
一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能,此外它还应具有丰富的空间分析功能。
(2)GIS与DBMS(数据库管理系统)GIS除需要功能强大的空间数据的管理功能之外,还需要具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能。
因此,GIS在硬件和软件方面均比一般事务数据库更加复杂,在功能上也比后者要多地多。
(3)GIS与CAD系统二者虽然都有参考系统,都能描述图形,但CAD系统只处理规则的几何图形、属性库功能弱,更缺乏分析和判断能力。
(4)GIS与遥感图像处理的系统遥感图像处理的系统是专门用于对遥感图像数据处理进行分析处理的软件。
它主要强调对遥感栅格数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取。
这种系统一般缺少实体的空间关系描述,难以进行某一实体的属性查询和空间关系查询以及网络分析等功能。
2、地理信息系统有哪几个主要部分组成?
它的基本功能有哪些?
试举目前广泛应用的两个基础地理信息系统软件为例,列出它们的功能分类表,并比较异同点?
(1)系统硬件:
包括各种硬件设备,是系统功能实现的物质基础;
(2)系统软件:
支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统; (3)空间数据:
系统分析与处理的对象,构成系统的应用基础; (4)应用人员:
GIS 服务的对象,分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户; (5)应用模型:
解决某一专门应用的应用模型,是 GIS 技术产生社会经济效益的关键所在。
5、地理信息系统课应用于哪些领域?
根据你的了解论述地理信息系统的应用和发展前景?
答:
现今地理信息系统已应用于测绘与地图制图、资源管理、城乡规划、灾害监测、环境保护、国防、宏观决策支持等领域;应用:
1、资源管理、2、区域规划3、国土监测、4、辅助设计
第二章:
2、简述空间数据的拓扑关系及其对GIS数据处理和空间分析有何重要意义?
答:
空间数据的拓扑关系是明确定义空间结构关系的一种数学方法,在GIS中,它不但用于空间数据的编辑和组织,而且在空间分析和应用中都具有非常重要的意义。
意义:
(1)根据拓扑关系,不需要利用坐标或者计算距离,就可以确定一种地理实体,相对于另一种地理实体的空间位置关系;
(2)利用拓扑数据有利于空间要素的查询;(3)可以利用拓扑数据作为工具,重建地理实体。
3、试比较矢量与栅格数据结构各有什么特征?
答:
矢量数据的特点:
用离散的点、线、面织成的边界或表向来表达空间实体,用标识符表达的内容描述空间实体的属性。
描述的空间对象位置明确,属性隐含。
矢量数据之间的关系表示丁空间数据的拓扑关系。
栅格数据的特点:
用离散的量化的网格值来表示和描述空间目标;具有属性明显、位置隐含的特点;数据结构简单,易于遥感数据结合,但数据量大;几何和属性偏差;面向位置的数据结构,难以建立空间对象之间的关系。
(1)栅格数据结构类型具有“属性明显、位置隐含”的特点,它易于实现,且操作简单,有利于基于栅格的空间信息模型的分析,而采用矢量数据结构则麻烦的多;
(2)但栅格数据表达精度不高,数据存储量大,工作效率较低。
因此,对于基于栅格数据结构的应用来说,需要根据应用项目的自身特点及其精度要求来恰当地平衡栅格数据的表达精度和工作效率两者之间的关系。
(3)另外,因为栅格数据格式的简单性(不经过压缩编码),其数据格式容易为大多数程序设计人员和用户所理解,基于栅格数据基础之上的信息共享也较矢量数据容易。
矢量数据具有“位置明显,属性隐含”的特点,数据表达精度较高数据存储量小,较高分辨率,便于进行网络分析,但在多辨析跌至和抠门那个键均值处理等操作比较苦难
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