950地理信息系統(tǒng)考試大綱解讀

1、碩士研究生入學(xué)統(tǒng)一考試地理信息系統(tǒng)科目大綱（科目代碼：950）學(xué)院名稱（蓋章）：地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院學(xué)院負責人（簽字）：編制時間： 2014年7月10日地理信息系統(tǒng)科目大綱科目代碼： 950一、考核要求 本地理信息系統(tǒng)考試大綱適用于西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng) 專業(yè)的碩士研究生入學(xué)考試。 地理信息系統(tǒng)是一門處理空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化綜合性學(xué)科， 是許多學(xué)科專 業(yè)的基礎(chǔ)課程。要求考生對地理信息系統(tǒng)基本概念、空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)有較深入的理解，能夠系統(tǒng)地掌握 空間數(shù)據(jù)采集、存儲、處理、查詢、分析和應(yīng)用的基本內(nèi)容，了解地理信息系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)與方法，并 具有綜合運用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力

2、。二、考核評價目標（一）地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)1理解并掌握地理信息系統(tǒng)的基本概念，了解地理信息系統(tǒng)與其他信息系統(tǒng)的區(qū)別。2熟悉地理信息系統(tǒng)的組成。3熟練掌握地理信息系統(tǒng)的基本功能，及其空間分析功能與應(yīng)用功能。4了解地理信息系統(tǒng)與地圖學(xué)、計算機科學(xué)、遙感等相關(guān)學(xué)科的關(guān)系。5了解地理信息系統(tǒng)的發(fā)展歷史與發(fā)展趨勢。（二）地理空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)1理解地理空間的概念， 了解實際的固體地球表面與大地水準面、 地球橢球體模型之間的關(guān)系。2熟悉地理空間數(shù)據(jù)的分類，熟練掌握地理實體的矢量表示方法和柵格表示方法。3熟悉空間拓撲關(guān)系中的拓撲鄰接、拓撲關(guān)聯(lián)和拓撲包含等關(guān)系。4掌握空間數(shù)據(jù)的時間特征、空間特征及屬性特征數(shù)據(jù)的內(nèi)涵。

3、5理解柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念及矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點；掌握游程編碼、四叉樹編碼方式，以及拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；熟練掌握多邊形和結(jié)點的拓撲編輯。6了解矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)的輸入與編輯，熟悉空間數(shù)據(jù)的分類和編碼，質(zhì)量標準要素及其內(nèi)容；理解空間數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的來源。7掌握元數(shù)據(jù)的概念；理解元數(shù)據(jù)的目的、內(nèi)容和作用；了解空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的獲取與管理方 法。（三）空間數(shù)據(jù)處理1理解數(shù)字化數(shù)據(jù)與其它柵格數(shù)據(jù)的空間坐標轉(zhuǎn)換；理解并掌握柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的特點及 其相互轉(zhuǎn)換。意義；2理解并熟練掌握多源空間數(shù)據(jù)的融合并能夠綜合應(yīng)用；理解空間數(shù)據(jù)壓縮編碼的目的、熟悉空間數(shù)據(jù)的綜合。3理解并熟練掌握空間數(shù)據(jù)

4、的內(nèi)插方法并能綜合應(yīng)用；熟練矢量、柵格數(shù)據(jù)鑲嵌方法及匹配處 理。4比較熟悉層次數(shù)據(jù)庫模型、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫模型和關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型的特點；深入掌握面向?qū)ο髷?shù) 據(jù)庫系統(tǒng)的特性，基本掌握其實現(xiàn)方式。（四）空間分析原理與方法1理解并掌握空間信息模型的基本概念。2理解空間疊置分析的概念，熟練掌握基于矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)的空間疊置分析與實現(xiàn)方法。3理解并掌握空間緩沖區(qū)分析的模型及緩沖區(qū)分析核心思路與實現(xiàn)方法；熟悉空間統(tǒng)計理論及 實現(xiàn)方法。4了解網(wǎng)絡(luò)分析、空間自相關(guān)分析的內(nèi)容與方法。5深入理解并掌握數(shù)字地面模型的概念及其生成方法。6了解典型疊加模型的分析過程與方法；掌握空間數(shù)據(jù)的集合分析和查詢方法。五）地理信息系統(tǒng)的

5、應(yīng)用模型1掌握地理信息系統(tǒng)模型的分類和簡單地理信息系統(tǒng)模型的構(gòu)建過程。2理解并掌握適宜性模型、發(fā)展預(yù)測模型、位址選擇模型和地學(xué)模擬模型的基本思路和建模方 法，并能靈活運用。3熟悉利用地理空間數(shù)據(jù)與地理模型進行簡單地理問題的模擬、預(yù)測與綜合分析。 （六）地理信息系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用1掌握地理信息系統(tǒng)設(shè)計流程；了解地理信息系統(tǒng)軟件平臺開發(fā)的基本方式。2熟悉地理信息系統(tǒng)的主要應(yīng)用與更新；理解地理信息系統(tǒng)應(yīng)用模式。3掌握網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng) （WebGIS） 的概念與特點；了解分布式地理信息系統(tǒng)概念。4熟練掌握組件式地理信息系統(tǒng) （ComGIS） 的概念與特點。5理解地理信息系統(tǒng)標準化的含義及其主要內(nèi)容。（七）

6、地理信息科學(xué)與數(shù)字地球1掌握地理信息科學(xué)的基本概念及其主要研究內(nèi)容。2掌握數(shù)字地球的基本概念；了解數(shù)字地球產(chǎn)生的背景及核心技術(shù)。3了解“ 3S”全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感）技術(shù)的基本概念及其主要應(yīng)用領(lǐng)域。三、考核內(nèi)容第一章 地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)的基本概念1. 地理信息定義：地理信息是指與研究對象的空間地理分布有關(guān)的信息,它表示地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征，相互聯(lián)系和變化規(guī)律的圖、文、聲、像等的總稱。特性：地域性；多維結(jié)構(gòu)；時序特征。2. 信息系統(tǒng)為了有效對信息流進行控制、組織管理，實現(xiàn)雙向傳遞，需要通過某種信息系統(tǒng)。它能對數(shù)據(jù)和信息進行采集、存儲、加工和再現(xiàn)，并能

7、回答用戶一系列問題的系統(tǒng)，具有采集、管理、分析和表達 數(shù)據(jù)的能力。由計算機硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶四大要素組成。3. 地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)， 在計算機軟硬件的支持下， 對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態(tài)的地理信息， 為地理研究和地理決策服務(wù)而建立起來的計算機技術(shù)系統(tǒng)。4. 地理信息系統(tǒng)特征(1) 具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力；(2) 以地理研究和地理決策為目的， 以地理模型方法為手段， 具有空間分析、 多要素綜合分析和動態(tài)預(yù)測的能力；并能產(chǎn)生高層次的地理信息；(3) 由計算機系統(tǒng)支持

8、進行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計算機程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務(wù)。第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的組成1. 硬件系統(tǒng)2. 計算機軟件系統(tǒng)3. 地理空間數(shù)據(jù)4. 系統(tǒng)管理人員5. 應(yīng)用模型第三節(jié) 地理信息系統(tǒng)的功能1. 基本功能基本功能包括：數(shù)據(jù)采集與編輯；數(shù)據(jù)存儲與管理；數(shù)據(jù)處理與變換；空間分析和統(tǒng)計；產(chǎn)品制 作與演示；二次開發(fā)和編程。2. 應(yīng)用功能 應(yīng)用功能包括：資源管理；區(qū)域規(guī)劃；國土監(jiān)測；輔助決策。第四節(jié) 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展1. 與其他學(xué)科的關(guān)系 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，明顯地體現(xiàn)出多學(xué)科交叉的特點，這些交叉的學(xué)科包括地理學(xué)、地圖學(xué)、 攝影測量學(xué)

9、、 遙感技術(shù)、 數(shù)學(xué)和統(tǒng)計科學(xué)、 計算機科學(xué)， 以及一切與處理和分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)的學(xué)科。 目前數(shù)據(jù)庫技術(shù)（ DBMS ）、計算機輔助設(shè)計、計算機輔助制圖（ CAM ）和計算機圖形學(xué)（ Computer Graphics）軟件包已被許多GIS研究者所采用，但這些系統(tǒng)不是為地理意義而設(shè)計的，無法取代GIS的作用。 GIS 正是這些相關(guān)學(xué)科與地理學(xué)相結(jié)合的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。2. 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展階段 地理信息系統(tǒng)的創(chuàng)立和發(fā)展是與地理空間信息的表示、 處理、分析和應(yīng)用手段的不斷發(fā)展分不開的。考察地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，可分為 60 年代的起始發(fā)展階段、 70 年代的鞏固階段和 80 年代的大 發(fā)展階段。

10、3. 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢目前地理信息系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢集中在以下幾個方面： 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)管理； 數(shù)據(jù)自動輸 入技術(shù)； GIS 與遙感的進一步結(jié)合； GIS 的智能化；具有統(tǒng)一標準的分布式系統(tǒng)；宏觀應(yīng)用和微觀應(yīng) 用進一步加強，并形成新的產(chǎn)業(yè)。第二章 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)第一節(jié) 地理空間及其表達1. 地理空間定義：一般指上至大氣電離層，下至地殼與地幔交界的莫霍面之間的空間區(qū)域。其間是自然地理 過程和生命及人類活動最活躍的場所。要在地理空間中準確測定位置，需要采用一種空間定位框架來實現(xiàn)，也就是大地測量控制系統(tǒng)， 包括平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。2空間實體表達地理空間實體：包括點、線、面、曲面、體等多種

11、類型?？臻g實體表達：在計算機中，把現(xiàn)實世界中各種以圖形形式表達的空間實體通過數(shù)字的形式記錄 和表現(xiàn)出來，以便更好地進行計算機存儲和處理。數(shù)據(jù)表達的關(guān)鍵：當對空間實體進行數(shù)據(jù)表達時，關(guān)鍵是如何表達空間的一個點，因為點是構(gòu)成 地理空間實體的基本元素。3大地水準面假設(shè)一個與靜止的平均海水面重合并延伸到大陸內(nèi)部的包圍整個地球的封閉的重力位水準面。4. 地球橢球體就是將大地體繞短軸飛速旋轉(zhuǎn)所形成的一個表面光滑的，規(guī)則的地球形體。是對地球形體的描述,是為了測量成果的計算和測圖工作的需要而定義的。第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征1地理空間數(shù)據(jù)分類（表1）表1地理空間數(shù)據(jù)分類按數(shù)據(jù)來源按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)按數(shù)據(jù)特征按幾何特征

12、按數(shù)據(jù)發(fā)布形式地圖數(shù)據(jù)矢量數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)占八、數(shù)字線畫圖影像數(shù)據(jù)線數(shù)字柵格圖文本數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)非空間數(shù)據(jù)面、曲面數(shù)字高程模型體數(shù)字正射影像圖2地理空間數(shù)據(jù)基本特征空間特征：指地理現(xiàn)象和過程所在的位置、形狀和大小等幾何特征，以及與相鄰地理現(xiàn)象和過程 的空間關(guān)系，包括方位關(guān)系、拓撲關(guān)系、相鄰關(guān)系、相似關(guān)系等;屬性特征：指地理現(xiàn)象和過程所具有的專屬性質(zhì)，通常包括名稱、數(shù)量、質(zhì)量、性質(zhì)等，稱為屬 性數(shù)據(jù)；時間特征：指一定區(qū)域內(nèi)的地理現(xiàn)象和過程隨著時間的變化情況，稱為時間數(shù)據(jù)。3. 地理空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系拓撲關(guān)系類型拓撲鄰接：指存在于空間圖形的相同類型元素之間的拓撲關(guān)系； 拓撲關(guān)聯(lián)：指存在于不同類型空間元素之

13、間的拓撲關(guān)系； 拓撲包含：指存在于空間圖形的相同類型但不同等級的元素之間的拓撲關(guān)系。第三節(jié) 地理空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型1. 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 定義：是利用歐幾里得幾何學(xué)中的點、線、面及其組合體來表示地理實體空間分布的一種數(shù)據(jù)組 織方式。包括的內(nèi)容：實體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2. 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 定義：指將空間分割成為有規(guī)則的網(wǎng)格，稱為柵格單元，在各個柵格單元上給出相應(yīng)的屬性值來 表示地理實體的一種數(shù)據(jù)組織形式 .主要存儲類型：柵格矩陣結(jié)構(gòu)；游程（行程）編碼結(jié)構(gòu)。3. 矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 優(yōu)點：表示地理數(shù)據(jù)的精度較高；嚴密的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)量??；用網(wǎng)絡(luò)連接法能完整地描述拓撲 關(guān)系

14、；圖形輸出精確美觀；圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的恢復(fù)、更新、綜合都能實現(xiàn)。缺點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；矢量多邊形地圖或多邊形網(wǎng)很難用疊置方法與柵格圖進行組合；顯示和繪 圖費用高，特別是高質(zhì)量繪圖、彩色繪圖和暈線圖等；數(shù)學(xué)模擬比較困難；技術(shù)復(fù)雜，多邊形內(nèi)的空 間分析不容易實現(xiàn)。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：優(yōu)點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單；空間數(shù)據(jù)的疊置和組合十分容易方便；各類空間分析都很易于進行；數(shù)學(xué) 模擬方便；技術(shù)開發(fā)費用低。缺點：圖形數(shù)據(jù)量大；用大像元減少數(shù)據(jù)量時，可識別的現(xiàn)象結(jié)構(gòu)將損失大量信息；地圖輸出不 精美；難以建立網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系；投影變換花的時間多。4游程編碼、四叉樹編碼方式游程編碼：游程編碼是按行的順序存儲多邊形內(nèi)的各個像元的

15、列號，即在某行上從左至右存儲屬該多邊形的始末像元的列號。游程長度編碼柵格加密時，數(shù)據(jù)量沒有明顯增加，壓縮效率較高，且易 于檢索、疊加、合并等操作。這種編碼方法最適合于小型計算機，同時也減少了柵格數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)輸 入量，但計算期間的處理和制圖輸出處理工作量都有所增加。四叉樹編碼：四叉樹編碼又稱為四分樹、四元樹編碼。它是一種更有效地壓編數(shù)據(jù)的方法。它將2n >2n像元陣列的區(qū)域，逐步分解為包含單一類型的方形區(qū)域，最小的方形區(qū)域為一個柵格像元。圖 像區(qū)域劃分的原則是將區(qū)域分為大小相同的象限，而每一個象限又可根據(jù)一定規(guī)則判斷是否繼續(xù)等分為次一層的四個象限。其終止判據(jù)是，不管是哪一層上的象限，只要劃

16、分到僅代表一種地物或符合既 定要求的幾種地物時，則不再繼續(xù)劃分否則一直分到單個柵格像元為止。5多邊形和結(jié)點的拓撲編輯例如，設(shè)需要對多邊形 P1進行編輯，其算法過程為：從下表所示的弧段文件中，檢出與當前編 輯的多邊形P1相關(guān)的所有記錄（表 2）:表2對多邊形P1進行編輯的過程（1）弧段號起結(jié)點終結(jié)點左多邊形右多邊形CiNiN2P2PiC2N3N2PiP4C3NiN3Pi檢出的記錄中，計算機檢查當前編輯的多邊形P1所處的位置:如果P1位在左多邊形位置，將之與位于右多邊形位置的多邊形號相交換，同時也將該的結(jié)點號位置作相應(yīng)的交換；反之，如果當前編輯的多邊形P1位于右多邊形位置，則該記錄的所有數(shù)據(jù)項順序

17、不作改變。按照上述規(guī)則，檢出的記錄變?yōu)橐韵滦问剑ū?）：表3對多邊形P1進行編輯的過程（2）弧段號起結(jié)點終結(jié)點左多邊形右多邊形C1N1N2P2P1C2N2N3P4P1C3N3N1P1從經(jīng)過代碼位置轉(zhuǎn)換的記錄中，任取一個起結(jié)點作為起點，順序連接各個結(jié)點，必要時可對記錄的前后順序作調(diào)整，使得連接的結(jié)點能自行封閉，如表4所示。表4對多邊形P1進行編輯的過程（3）弧段號起結(jié)點終結(jié)點左多邊形右多邊形C1林1fN2P2P1C2N2±二N3P4P1C3N3A-N1P1如果依照上述順序的結(jié)點不能自行閉合，或者出現(xiàn)記錄缺損或記錄多余等情況，則表示弧段文件 有錯，必須改正出錯的記錄。直到所有多邊形都經(jīng)過

18、編輯的改正，再轉(zhuǎn)入結(jié)點連接編輯。第四節(jié) 地理空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立1元數(shù)據(jù)定義：元數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)的描述性數(shù)據(jù)信息，它應(yīng)盡可能多地反映數(shù)據(jù)集自身的特征規(guī)律，以便 于用戶對數(shù)據(jù)集的準確、高效與充分的開發(fā)與利用，不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫，其元數(shù)據(jù)的內(nèi)容會有很大差 異。作用：幫助數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位有效地管理和維護空間數(shù)據(jù)、建立數(shù)據(jù)文檔，并保證即使其主要工作人 員離退時，也不會失去對數(shù)據(jù)情況的了解；提供有關(guān)數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)內(nèi)容、 數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)銷售等方面的信息，便于用戶查詢檢索地理空間數(shù)據(jù)；幫助用戶了解 數(shù)據(jù)，以便就數(shù)據(jù)是否能滿足其需求做出正確的判斷；提供有關(guān)信息，以便用戶處理和轉(zhuǎn)換有用

19、的數(shù)據(jù)。2. 元數(shù)據(jù)的內(nèi)容對數(shù)據(jù)集的描述；對數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)所有者及數(shù)據(jù)序代（數(shù)據(jù)生產(chǎn)歷史）等 的說明；對數(shù)據(jù)質(zhì)量的描述，如數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)的邏輯一致性、數(shù)據(jù)完整性、分辨率、元數(shù)據(jù)的比例 尺等；對數(shù)據(jù)處理信息的說明，如量綱的轉(zhuǎn)換等；對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的描述；對數(shù)據(jù)庫的更新、集成等的說明。第三章 空間數(shù)據(jù)處理第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)的變換1. 幾何糾正定義：幾何糾正是為了實現(xiàn)數(shù)字化數(shù)據(jù)的坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換和圖紙變形誤差的糾正。2. 地圖投影定義：地圖投影是利用一定的數(shù)學(xué)方法則把地球表面的經(jīng)、緯線轉(zhuǎn)換到平面上的理論和方法。目的：研究解決曲面如何轉(zhuǎn)化到平面，進一步分析如何解決地圖投影中始終存在的變形問題

20、。常用地圖投影：高斯 -克呂格投影，墨卡托投影， UTM 投影，蘭勃特投影。3. 地圖投影轉(zhuǎn)換研究從一種地圖投影變?yōu)榱硪环N地圖投影的理論和方法。第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換1. 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義：通過記錄坐標的方式，盡可能地將點、線、面地理實體表現(xiàn)得精確無誤。特點：矢量數(shù)據(jù)能更精確地定義位置、長度和大小。2. 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義：柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實際就是像元陣列，每個像元由行列確定它的位置。特點：適合計算機處理。3. 由矢量向柵格轉(zhuǎn)換定義： 矢量格式向柵格格式轉(zhuǎn)換又稱為多邊形填充， 就是在矢量表示的多邊形邊界內(nèi)部的所有柵 格上賦予相應(yīng)的多邊形編號，從而形成柵格數(shù)據(jù)陣列。技術(shù)方法：點的柵格化；線的柵格化

21、；面的柵格化。4. 由柵格向矢量轉(zhuǎn)換 目的：是為了將柵格數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，通過矢量繪圖裝置輸出，或者為了數(shù)據(jù)壓縮的需要，將大 量的面狀柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為由少量數(shù)據(jù)表示的多邊形的邊界。 更重要的是為了將自動掃描儀獲取的柵格 數(shù)據(jù)加入矢量形式的數(shù)據(jù)庫。方法：基于圖像數(shù)據(jù)的矢量化方法，柵格數(shù)據(jù)的矢量化方法。第三節(jié) 多元空間數(shù)據(jù)的融合1. 不同遙感平臺和傳感器數(shù)據(jù)之間的融合Landsat 與 SPOT 數(shù)據(jù)的融合； SPOT 與 Quick Bird 的融合等。2. 遙感數(shù)據(jù)與 GIS 數(shù)據(jù)的融合遙感影像與數(shù)字線畫圖（ DLG ）的融合：經(jīng)過正射糾正后的遙感影像，與數(shù)字線畫圖信息融合， 可產(chǎn)生影像地圖。遙感

22、影像與數(shù)字地形模型 （DEM ）的融合： 數(shù)字地形模型與遙感數(shù)據(jù)的融合有助于實現(xiàn)遙感影像 的幾何校正與配準，消除遙感影像中因地形起伏所造成的像元位移，提高遙感影像的定位精度，同時 數(shù)字地形可參與遙感影像的分類，改善分類精度。遙感影像與數(shù)字柵格圖（ DRG ）的融合：將數(shù)字柵格地圖與遙感圖像配準疊合，可以從遙感圖像 中快速發(fā)現(xiàn)以變化的區(qū)域，進而實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫的自動/半自動更新。第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的壓縮與重分類1. 空間數(shù)據(jù)壓縮的目的與意義目的： 空間數(shù)據(jù)往往具有巨大的數(shù)據(jù)量， 不采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)整個系統(tǒng)在存儲空間和處理時間上 都將承受巨大的壓力。意義： 即從空間坐標數(shù)據(jù)集合中抽取一個子集， 使這個

23、子集在規(guī)定的精度范圍內(nèi)最好的逼近原集 合，而又取得盡可能大的壓縮比。2. 空間數(shù)據(jù)編碼矢量編碼方法： x， y 坐標方法；樹狀索引編碼法； 拓撲結(jié)構(gòu)編碼方法 柵格編碼方法：鏈式編碼；游程長度編碼；塊式編碼；四叉樹編碼第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法1.點的內(nèi)插用來建立具有連續(xù)變化特征現(xiàn)象的數(shù)值方法。方法：分塊內(nèi)插發(fā)：線性內(nèi)插法，雙線性多項式內(nèi)插發(fā)，二元樣條函數(shù)內(nèi)插發(fā) 逐點內(nèi)插發(fā)：移動擬合法，加權(quán)平均法，克里金法整體內(nèi)插發(fā)： N 次多項式擬合法2.區(qū)域的內(nèi)插定義：根據(jù)一組多邊形分區(qū)的已知數(shù)據(jù)來推求同一地區(qū)另一組多邊形分區(qū)未知數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法。 方法：疊置法；比重法第六節(jié) 空間數(shù)據(jù)庫1.層次數(shù)據(jù)庫模型 定

24、義：層次數(shù)據(jù)模型表現(xiàn)為倒立的樹，用戶把層次數(shù)據(jù)庫理解為段的層次。一個段等價于一個文 件系統(tǒng)的記錄型。在層次數(shù)據(jù)模型中，文件或記錄之間的聯(lián)系形成層次。換句話說，層次數(shù)據(jù)庫把記錄集合表示成倒立的樹結(jié)構(gòu)。特點：有且只有一個節(jié)點沒有雙親節(jié)點，除根節(jié)點外的其他節(jié)點有且只有一個雙親節(jié)點。2.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫模型定義：網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型與層次模型類似，只是一個記錄可以有多個雙親。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型有三個基本 概念，即記錄型、數(shù)據(jù)項（或字段）以及鏈接。此外，在網(wǎng)狀模型術(shù)語里，聯(lián)系被稱為系，一個系至 少由兩個記錄型組成。第一個記錄型稱為主記錄，相當于層次模型的雙親。第二個記錄型稱為成員記 錄，相當于層次模型的子女。主記錄和它的成

25、員記錄之間的聯(lián)系用鏈接來標識，數(shù)據(jù)庫設(shè)計者給這個 鏈接賦予系名。這個系名用來檢索和操縱數(shù)據(jù)。特點：能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，如一個結(jié)點可以有多個雙親。具有良好的性能，存取效率 較高。3. 關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型定義：關(guān)系數(shù)據(jù)模型用簡單的表代替復(fù)雜的樹和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來簡化數(shù)據(jù)庫的用戶視圖。特點：簡單，結(jié)構(gòu)獨立性，易于設(shè)計、實現(xiàn)、維護和使用，靈活和強大的查詢能力。4. 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義：由數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)的操作組成。類是對多個對象共同特性的抽象概括。消息是對象之間通信 的唯一方式， 用來指示接受消息的對象執(zhí)行它的操作。 方法是對象收到消息后應(yīng)采取的動作系列的描 述。對象具有的特性：封裝性；繼承性；多態(tài)性等

26、。第四章 空間分析原理與方法第一節(jié) 空間信息模型的基本概念1.空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫主要是為 GIS 提供空間數(shù)據(jù)的存儲和管理方法。 其主要有兩種方式： 空間數(shù)據(jù)文件存 儲管理和空間數(shù)據(jù)庫存儲和管理。2.模型就是將系統(tǒng)的各個要素，通過適當?shù)暮Y選，用一定的表現(xiàn)規(guī)則描寫出來的簡明的映象。模型通常 表達了某個系統(tǒng)的發(fā)展過程或發(fā)展結(jié)果。第二節(jié) 空間疊置分析1.空間疊置分析的概念空間疊置分析是指在相同的空間坐標系統(tǒng)調(diào)價下， 將同一地區(qū)兩個不同地理特征的空間和屬性數(shù) 據(jù)重疊相加，以產(chǎn)生空間區(qū)域的多重屬性特征，或建立地理對象之間的空間對應(yīng)關(guān)系。2.基于矢量數(shù)據(jù)的疊置分析點與多邊形的疊合： 點與多邊形的疊合是通

27、過確定一個點狀空間特征中的點落在另一個多邊形空 間特征中的哪一個多邊形內(nèi)，以便以每個點賦予新的多邊形屬性。線與多邊形的疊合： 現(xiàn)與多邊形的疊合是通過確定一個線狀空間特征中的線經(jīng)過另一個多邊形空 間特征中的哪個多邊形，以便為線賦予新的多邊形屬性。多邊形與多邊形的疊合：多邊形與多邊形的疊合是指將兩個不同的多邊形空間特征屬性相重疊， 產(chǎn)生新的多邊形特征屬性，以解決地理變量的多準則分析、區(qū)域多重屬性的分析、地理特征的動態(tài)變 化分析，以及圖符要素跟新、區(qū)域信息提取等。3. 柵格數(shù)據(jù)的疊合分析特點： 參與疊合分析的空間數(shù)據(jù)為柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 柵格數(shù)據(jù)的疊合算法可以有多個空間特征數(shù)據(jù) 參與分析， 而不像矢量疊

28、合分析只能在空間特征數(shù)據(jù)之間進行。柵格疊合分析雖然占用存儲量比較大，但是運算過程比較簡單。條件：具備兩個或多個相同地區(qū)的相同行列數(shù)的柵格數(shù)據(jù)，柵格單元的大小也相同。第三節(jié) 空間緩沖區(qū)分析1.空間緩沖區(qū)的類型基于點特征的緩沖區(qū)是在點特征的周圍以點為圓心、 按照設(shè)定的距離為半徑做的圓， 相互靠近的 圓可以相互重疊，以此表示點特征的影響范圍或服務(wù)區(qū)域?；诰€特征的緩沖區(qū)是按緩沖距離在線的兩側(cè)做平行線， 在線的端點出做半圓與平行線連接成封 閉的區(qū)域。相互靠近的緩沖區(qū)可以相互重疊?；诿嫣卣鞯木彌_區(qū)與線的緩沖區(qū)相似， 可以在面的外部做緩沖區(qū)， 也可以在面的內(nèi)部做緩沖區(qū)， 同樣可以在內(nèi)外都生成緩沖區(qū)。2.

29、矢量緩沖區(qū)的建立建立點狀實體的矢量緩沖區(qū)只需要以點狀實體為圓心， 以緩沖區(qū)距離為半徑繪圓即可。 線狀實體 和面狀實體緩沖區(qū)的建立也是以現(xiàn)狀實體或面狀實體的邊線為參考線， 做參考線的平行線， 再考慮端 點圓弧，即可建立緩沖區(qū)。3. 柵格緩沖區(qū)的建立柵格緩沖區(qū)的生成可以通過兩個步驟來實現(xiàn)。 首先是對需要做緩沖區(qū)的柵格單元做距離擴散， 及 技術(shù)員其他柵格到需要做緩沖區(qū)的柵格的距離。然后按照設(shè)定的緩沖區(qū)距離提取符合要求的柵格單 元。第四節(jié) 網(wǎng)絡(luò)分析1.空間網(wǎng)絡(luò)分析 網(wǎng)路分析是通過模擬、分析網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)以及資源在網(wǎng)絡(luò)上的流動和分配等，研究網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、流動 效率及網(wǎng)絡(luò)資源等的優(yōu)化問題的一種方法。2.網(wǎng)絡(luò)組成和

30、屬性組成：站點；節(jié)點；拐角點；中心；鏈；障礙。屬性(1) 阻強：指資源在網(wǎng)絡(luò)流動中的而阻力大小。(2) 資源容量： 指網(wǎng)絡(luò)中心為了滿足各鏈的需求， 能夠容納或提供的資源總數(shù)量， 也值從其他中心 流向該中心流向其他中心的資源總量。(3) 資源需求量： 指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中需提的線路、 鏈、節(jié)點所能收集的或可以提供給某一中心的資源量。第五節(jié) 數(shù)字地面模型1. 數(shù)字地面模型數(shù)字地面模型就是用數(shù)字化的形式表達的地形信息。2. DEM 的表示方法(1)數(shù)學(xué)分塊法數(shù)學(xué)方法擬合表面時需依靠連續(xù)的三維函數(shù)， 連續(xù)的三維函數(shù)能以高平滑度表示復(fù)雜表面。 局部 擬合法是將復(fù)雜表面分成正方形像元， 或面積大致相同的不規(guī)則形狀

31、小塊， 根據(jù)有限個離散點的高程， 可得到擬合的 DEM 。盡管在小塊的邊緣，坡度不一定都是連續(xù)變化的，還是應(yīng)使用加權(quán)函數(shù)來保證 小塊連接處的匹配，最近分段模擬已用于地下水、土壤特征或其它環(huán)境數(shù)據(jù)的表面內(nèi)插。(2)圖形法線模式：表示地形的最普通線模式是一系列描述高程曲線的等高線。點模式：人工網(wǎng)絡(luò)法；立體像對分析；不規(guī)則三角網(wǎng)方法。第五章 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用模型第一節(jié) GIS 應(yīng)用模型的概述1.GIS 應(yīng)用模型的分類根據(jù)表達控件對象的不同可分為三類：一類是基于理化原理的理論模型，又稱為數(shù)學(xué)模型；一類 是基于變量之間的統(tǒng)計關(guān)系或啟發(fā)式關(guān)系的模型， 這類模型統(tǒng)稱為經(jīng)驗?zāi)Ｐ停?是通過理化統(tǒng)計方法和 大量

32、觀測試驗建立的模型； 另外一類是基于原理和經(jīng)驗的混合模型， 這類模型基于理論原理的確定性變量，也有應(yīng)用經(jīng)驗加以確定的不確定性變量。按照研究對象的瞬時狀態(tài)和發(fā)展過程，可將模型分為靜態(tài)、半靜態(tài)和動態(tài)三類。2.GIS 應(yīng)用模型的構(gòu)建應(yīng)用模型建模的步驟；應(yīng)用模型建模的途徑；應(yīng)用模型建模的方法 制圖建模。第二節(jié) 適宜性分析模型1.模型概述 適宜性分析是指土地針對某種特定開發(fā)活動的分析，這些開發(fā)活動包括農(nóng)業(yè)應(yīng)用、城市化選址、 作物類型布局、道路選線、選擇重新造林的最適宜的土地等。2.應(yīng)用實例評價對象；評價方法；評價過程。第三節(jié) 發(fā)展預(yù)測模型1. 一般介紹發(fā)展預(yù)測是運用已有的存儲數(shù)據(jù)和系統(tǒng)提供的手段， 對事

33、物進行科學(xué)的數(shù)量分析， 探索某一事物 在今后的可能發(fā)展趨勢，并作出評價和估計，以調(diào)節(jié)、控制計劃或行動。預(yù)測方法通常分為定性、定 量、定時和概率預(yù)測。2.應(yīng)用實例評價對象；評價方法；評價過程。第四節(jié) 區(qū)位選擇模型1.區(qū)位選擇 按照規(guī)定的標準通過空間分析方法，確定廠址、電站、管線或交通路線等的最佳區(qū)位或路徑。 2.建立區(qū)位選擇模型的階段：可分為數(shù)據(jù)準備階段、因子研究和綜合影響的評價階段，以及選址分析階段。第五節(jié) 地球科學(xué)模擬模型1. 地球科學(xué)模擬模型地球科學(xué)模擬模型是應(yīng)用計算機、數(shù)字模擬技術(shù)及綜合分析的方法來模擬許多地理過程和現(xiàn)象。2. 應(yīng)用實例：以土壤侵蝕的模擬模型為例，首先，確定土壤侵蝕的數(shù)值

34、分析模型；其次，設(shè)計土壤侵蝕數(shù)據(jù)處 理流程；最后，土壤侵蝕圖的輸出。第六章 地理信息系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)設(shè)計流程1.系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)是將系統(tǒng)分析階段提出的邏輯模型轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的物理型， 其設(shè)計的內(nèi)容隨系統(tǒng)的 目標、數(shù)據(jù)的性質(zhì)和系統(tǒng)的不同而有很大的差異。首先應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)研制的目標，確定系統(tǒng)必須具備的 空間操作功能， 稱為功能設(shè)計； 其次是數(shù)據(jù)分類和編碼， 完成空間數(shù)據(jù)的存儲和管理， 稱為數(shù)據(jù)設(shè)計； 最后是系統(tǒng)的建模和產(chǎn)品的輸出，稱為應(yīng)用設(shè)計。2.系統(tǒng)設(shè)計流程（圖 1）第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的設(shè)計1.系統(tǒng)分析這一次來源于美國的蘭德公司，其基本思想是從系統(tǒng)觀點出發(fā)，通過對事物進行分析與

35、綜合，找 出各種可行的方案，為系統(tǒng)設(shè)計提供依據(jù)。2.系統(tǒng)設(shè)計又稱邏輯設(shè)計， 其任務(wù)是根據(jù)系統(tǒng)研制的目的來規(guī)劃系統(tǒng)的規(guī)模和確定系統(tǒng)的各個組成部分， 說 明他們在整個系統(tǒng)中的作用和相互關(guān)系，以及確定系統(tǒng)的軟硬件配置，規(guī)定系統(tǒng)采用的技術(shù)規(guī)范，并 做出經(jīng)費預(yù)算和時間安排，以保證系統(tǒng)總體目標的實現(xiàn)。3系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容包括：用戶需求；系統(tǒng)目標；總體結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)配置；數(shù)據(jù)庫設(shè)計；系統(tǒng)功能；經(jīng)費和管理。第三節(jié)地理信息系統(tǒng)的主要應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域：城市規(guī)劃、建設(shè)管理；農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃；大氣污染監(jiān)測管理；道路交通 管理；地震災(zāi)害和損失估算；地貌研究；醫(yī)療衛(wèi)生；軍事應(yīng)用。系 統(tǒng) 實 施運 行 維 護圖1地理信息

36、系統(tǒng)設(shè)計流程第四節(jié)網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)I. Web GIS （網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)）定義：是在 INTERNET 信息發(fā)布、數(shù)據(jù)共享、交流協(xié)作基礎(chǔ)之上實現(xiàn) GIS 的在線查詢和業(yè)務(wù)處 理等功能， Web 分布式交互操作是工作的重心。特點：WebGIS的興起，反映了網(wǎng)絡(luò)時代的 GIS要求，反映了信息的靜態(tài)存儲與動態(tài)遷移的需要。無論是 GIS 的數(shù)據(jù)，還是 GIS 的功能，都存在這種靜態(tài)存儲、動態(tài)遷移的需要。在便于管理、更新的 服務(wù)端， 可以提供 GIS 信息的管理和存儲， 提供高效率的功能服務(wù)單元代碼的存儲， 而用戶端不需要 存儲任何數(shù)據(jù)和功能， 卻能通過 WebGIS 讓 GIS 數(shù)據(jù)和功能單元遷移到

37、本地后自動執(zhí)行。 這是一種思 想的進步，也是技術(shù)文明的進步。2. 分布式地理信息系統(tǒng)概念指在計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下， 以分布式計算的理論技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為應(yīng)用指導(dǎo)，用來設(shè)計地理信息系統(tǒng)中的時空數(shù)據(jù)采集、存儲、管理、分析、表現(xiàn)等運算的理論計算模型。它是按照系統(tǒng)中的數(shù) 據(jù)分布的特征和針對其中數(shù)據(jù)處理的計算特征而分類的， 是描述系統(tǒng)級各功能模塊與數(shù)據(jù)之間的運算 關(guān)系的計算模型。 其研究對象是網(wǎng)絡(luò)上分布存在的地理信息數(shù)據(jù)以及受其影響的數(shù)據(jù)和操作。目的是要解決網(wǎng)絡(luò)上地理信息系統(tǒng)中存在的數(shù)據(jù)異構(gòu)、數(shù)據(jù)共享、復(fù)雜運算等問題，也是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)地理信息 系統(tǒng)的途徑和重要的計算模型。3. ComGIS （組件式地理信息

38、系統(tǒng)）定義：構(gòu)件式軟件技術(shù)成為了當今軟件技術(shù)的潮流之一，它的出現(xiàn)改變了以往封閉、復(fù)雜、難以 維護的軟件開發(fā)模式。 ComGIS 便是順應(yīng)這一潮流的新一代地理信息系統(tǒng)，是面向?qū)ο蠹夹g(shù)和構(gòu)件 式軟件技術(shù)在 GIS 軟件開發(fā)中的應(yīng)用。特點：與語言無關(guān)性；二次開發(fā)性能強；開放性和可擴展性；大眾化；低成本；分布式多數(shù)據(jù)源 集成；可操作性。第五節(jié) 地理信息系統(tǒng)標準化1.主要內(nèi)容：統(tǒng)一的名詞術(shù)語內(nèi)涵；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集原則；統(tǒng)一的空間定位框架；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分類標準；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)記錄格式；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)質(zhì)量含義。2.地理信息系統(tǒng)的評價：系統(tǒng)效率；系統(tǒng)可靠性；可擴展性；可移植性；系統(tǒng)

39、效益；安全性。第七章 地球信息科學(xué)與數(shù)字地球第一節(jié) 地球信息科學(xué)1.地理信息科學(xué)地理信息科學(xué)是 1992 年 Goodchild 提出的， 與地理信息系統(tǒng)相比， 它更加側(cè)重于將地理信息視作 為一門科學(xué)，而不僅僅是一個技術(shù)實現(xiàn)，主要研究在應(yīng)用計算機技術(shù)對地理信息進行處理、存儲、提 取以及管理和分析過程中提出的一系列基本問題，包括：(1) 分布式計算(2) 地理信息的認知(3) 地理信息的互操作(4) 比例尺(5) 空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的未來(6) 地理數(shù)據(jù)的不確定性和基于 GIS 的分析(7) GIS 和社會(8) 地理信息系統(tǒng)在環(huán)境中的空間分析(9) 空間數(shù)據(jù)的獲取和集成等等2.主要研究內(nèi)容 地球

40、信息科學(xué)的本質(zhì)是從信息流的角度來揭示地球系統(tǒng)的發(fā)生、 發(fā)展及其演化規(guī)律， 從而實現(xiàn)資 源、環(huán)境和社會的宏觀調(diào)控。地球信息研究包括：地球信息的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、分類和表達；地球圈層間信息傳輸機制、物理過程地球信息模及其增益和衰減以及信息流的形成機理； 地球信息的空間認識及其不確定性與可預(yù)見性； 擬物質(zhì)流、能量流和人流相互作用關(guān)系的時空轉(zhuǎn)換特征；地球信息的獲取和處理的應(yīng)用基礎(chǔ)理論等。3. 地球信息技術(shù)包括的內(nèi)容(1) 地球數(shù)據(jù)獲取技術(shù)用以從外部世界獲得記錄地球性質(zhì)和狀態(tài)的地球數(shù)據(jù)。 遙感、全球定位系統(tǒng)等地球數(shù)據(jù)獲取技術(shù) 的發(fā)展已經(jīng)形成了覆蓋全球的監(jiān)測運行系統(tǒng)，建立起多層次、立體的對地觀測系統(tǒng)( EOS,

41、Earth Observation System),是快速獲取和更新地球數(shù)據(jù)的主要技術(shù)手段。(2) 地球信息模擬技術(shù)用于將地球數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為地球信息， 包括地球空間信息的加工、 再生以及獲得有關(guān)某一地球空間問 題解決的目的、計劃和策略信息。(3) 地球信息傳播技術(shù)用以實施空間數(shù)據(jù)的傳遞和信息的傳播。第二節(jié)數(shù)字地球的概念及其產(chǎn)生的背景1. 基本概念一個以地球坐標為依據(jù)的、 具有多分辨率的海量數(shù)據(jù)和多維顯示的地球虛擬系統(tǒng)。數(shù)字地球看成是對地球的三維多分辨率表示、它能夠放入大量的地理數(shù)據(jù)”在接下來對數(shù)字地球的直觀實例解釋中可以發(fā)現(xiàn)，戈爾的數(shù)字地球?qū)W是關(guān)于整個地球、 全方位的 GIS 與虛擬現(xiàn)實技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的 產(chǎn)