地理信息系統(tǒng)原理學(xué)習(xí)大綱

1、地理信息系統(tǒng)原理學(xué)習(xí)大綱學(xué)時(shí)：32 任課教師：余志偉第1章 緒論內(nèi)容： 地理信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。GIS的特征。學(xué)習(xí)要點(diǎn)：數(shù)據(jù)(Data)：事實(shí)和其它原始資料，可以處理成信息。信息(Information)：經(jīng)過(guò)處理的有用的數(shù)據(jù)。知識(shí)(Knowledge):通過(guò)人類(lèi)智力活動(dòng)可將信息轉(zhuǎn)換成對(duì)事物普遍性的描述，即知識(shí)，可以記錄和傳播。認(rèn)識(shí)(Understanding):用世界觀和個(gè)人視角集成的知識(shí)，整體存在于人類(lèi)大腦中。智慧(Wisdom):人類(lèi)大腦產(chǎn)生的整體形成的認(rèn)識(shí)。知識(shí)經(jīng)濟(jì)：指建立在知識(shí)和信息的生產(chǎn)、分配和使用基礎(chǔ)上的經(jīng)濟(jì)。信息系統(tǒng)(Information System):能對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行

2、采集、存儲(chǔ)、加工和再現(xiàn)，并能回答用戶(hù)一系列問(wèn)題的系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)挖掘(Data Mining): 從數(shù)據(jù)中提取隱含的、先前不知道的和潛在有用的知識(shí)到過(guò)程，也稱(chēng)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)發(fā)現(xiàn)。數(shù)據(jù)挖掘的基本思想就是從數(shù)據(jù)中抽取有價(jià)值的信息，其目的是幫助決策者尋找數(shù)據(jù)間潛在的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)被忽略的要素，而這些信息對(duì)預(yù)測(cè)趨勢(shì)和決策行為也許是十分有用的。 地理信息:是有關(guān)地理實(shí)體的性質(zhì)、特征及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的表征和一切有用的知識(shí)，它是對(duì)表達(dá)地理特征與地理現(xiàn)象之間關(guān)系的地理數(shù)據(jù)的解釋。而地理數(shù)據(jù)則是各種地理特征和現(xiàn)象間關(guān)系的符號(hào)化表示，包括空間位置、屬性特征(簡(jiǎn)稱(chēng)屬性)及時(shí)域特征三部分?？臻g位置數(shù)據(jù)描述地物所在位置；這種位置即可以根

3、據(jù)大地參照系如大地經(jīng)緯度坐標(biāo)定義，也可以根據(jù)地物間的相對(duì)位置關(guān)系如空間上的相鄰、包含等定義。屬性數(shù)據(jù)又稱(chēng)為非空間數(shù)據(jù)，是屬于一定地物、描述其特征的定性或定量指標(biāo)。時(shí)域特征是指地理數(shù)據(jù)采集或地理現(xiàn)象發(fā)生的時(shí)刻/時(shí)段。時(shí)域數(shù)據(jù)對(duì)環(huán)境模擬分析非常重要?？臻g位置、屬性及時(shí)間是地理空間分析的三大基本要素。地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System, GIS):地理空間數(shù)據(jù)的數(shù)字處理系統(tǒng);是60年代發(fā)展起來(lái)的一種集數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析于一體，對(duì)地球表面(含大氣層)、地球內(nèi)部及空間、地理分布等情況進(jìn)行描述、管理的空間信息系統(tǒng)。地理是相對(duì)于地球而言；空間強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)的立體模型；數(shù)

4、字表示機(jī)器可讀; 處理則是數(shù)據(jù)到信息的必由之路。注意：地理信息系統(tǒng)中的“地理”是個(gè)空間概念，是一個(gè)大地質(zhì)的概念。第一章 小結(jié)一個(gè)GIS的構(gòu)成，可以簡(jiǎn)單地分成三個(gè)部分：空間數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)分析處理軟件。 一個(gè)地理信息系統(tǒng)如果不提供空間數(shù)據(jù)的分析處理功能，實(shí)際上就蛻化為 一個(gè)地理數(shù)據(jù)庫(kù)；反之，一個(gè)地理數(shù)據(jù)庫(kù)，如果加強(qiáng)了空間數(shù)據(jù)的分析處理功能，就升格為一個(gè)地理信息系統(tǒng)。當(dāng)然，目前的空間數(shù)據(jù)庫(kù)一般都帶有一定的分析處理功能，不過(guò)，一般來(lái)說(shuō)，地理信息系統(tǒng)應(yīng)具有比一般地理數(shù)據(jù)庫(kù)更為全面、豐富、完善的空間和非空間分析功能，尤其是一些專(zhuān)門(mén)化的應(yīng)用模型，更是GIS的核心組成之一。地理數(shù)據(jù)庫(kù): 完

5、備的數(shù)據(jù)管理功能地理信息系統(tǒng)：完備的空間分析功能智能化地理信息系統(tǒng)：還具有空間建模功能，能解決需要專(zhuān)家知識(shí)才能解決的問(wèn)題。關(guān)于空間分析：空間分析是地理信息系統(tǒng)的主要特征，也是評(píng)價(jià)一個(gè)地理信息系統(tǒng)的主要指標(biāo)之一?？臻g分析是基于地理對(duì)象的位置和形態(tài)特征的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，其目的在于提取和傳輸空間信息?？臻g分析是各類(lèi)綜合性地學(xué)分析的基礎(chǔ)，為人們建立復(fù)雜的空間應(yīng)用模型提供了基本工具。思考題數(shù)據(jù)與信息、知識(shí)的區(qū)別。地理信息系統(tǒng)與CAD的區(qū)別與聯(lián)系學(xué)習(xí)地理信息系統(tǒng)的必要性。第2章 地理坐標(biāo)與地圖投影內(nèi)容： 地圖投影與坐標(biāo)變換。學(xué)習(xí)要點(diǎn)：地理坐標(biāo)¾用經(jīng)緯度表示地面定位的球面坐標(biāo)。大地經(jīng)緯度：大地經(jīng)度&

6、#190;參考橢球面上某一點(diǎn)的大地子午面與本初子午面間的兩面角。東經(jīng)為正，西經(jīng)為負(fù)。大地緯度¾參考橢球面上某一點(diǎn)的法線(垂直線)與赤道面的交角。北緯為正，南緯為負(fù)。地心經(jīng)緯度：地心指地球橢球體的質(zhì)量中心。地心經(jīng)度同大地經(jīng)度，地心緯度是指參考橢球面上某一點(diǎn)和橢球中心連線與赤道面間的夾角。由于地球是一橢球體，大地緯度(j)與地心緯度(y)有差別;它們與赤緯(f)也不同。地圖投影：地圖投影是指建立地表曲面和投影平面兩個(gè)點(diǎn)集間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，亦即研究如何將地球曲面表示到地圖平面的方法與過(guò)程。簡(jiǎn)而言之，研究如何將地球上的點(diǎn)(地形地物)在平面上表示出來(lái)。(一)投影分類(lèi)1按地圖投影的構(gòu)成方法分類(lèi)(

7、1) 幾何投影l(fā) 方位投影(Azimuthal Projections)l 圓柱投影(Cylindrical Projections)l 圓錐投影(Conical Projections)上述投影又可根據(jù)球面與投影面的相對(duì)位置不同，分為： 正軸投影 (the normal aspect) 橫軸投影 (the transverse aspect) 斜軸投影 (the oblique aspect)(2) 非幾何投影 并不借助輔助投影面，而是根據(jù)某些特定要求，用數(shù)學(xué)解析方法，求出投影公式，確定平面與球面之間點(diǎn)與點(diǎn)之間的函數(shù)關(guān)系。按經(jīng)緯線形狀，分為偽方位投影、偽圓柱投影、偽圓錐投影、多圓錐投影。2.

8、 按地圖投影的變形性質(zhì)分類(lèi)(1) 等角投影(conformality，Conformal Projection)(2) 等積投影(equivalence, Equal-area Projection, Equivalent Projection)(3) 任意投影(二) 常用地圖投影1. 等角正割圓錐投影1978年我國(guó)規(guī)定用它作為1:100萬(wàn)分幅地形圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。2. 等角正切圓柱投影(墨卡托投影)由比利時(shí)人墨卡托于1569年為航海所創(chuàng)立。其實(shí)用價(jià)值為圖上任意兩點(diǎn)連成的直線為等角航線，按此方位角航行，可一直到達(dá)目的地。3. Gauss-Krüger(等角橫切橢圓柱投影)與通用橫軸墨卡托

9、投影(UTM， Universal Transverse Mercator) 高斯-克呂格投影是將一橢圓柱橫切于地球橢球體上，該橢圓柱與橢球體表面的切線為一經(jīng)線，稱(chēng)為中央經(jīng)線。然后根據(jù)一定的約束條件(投影條件)，將中央經(jīng)線兩側(cè)規(guī)定范圍內(nèi)的點(diǎn)投影到橢圓柱上，從而得到點(diǎn)的高斯投影，按投影分類(lèi)其屬于解析投影。UTM投影(通用橫軸墨卡托投影,Universal Transverse Mercator), 與高斯-克呂格投影基本一樣。UTM是等角橫割橢圓柱投影，在投影帶內(nèi)有兩條長(zhǎng)度比1的標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)線，中央經(jīng)線的長(zhǎng)度比為0.9996。所以，高斯-克呂格投影的y值乘上系數(shù)0.9996，即為UTM投影。本章提要地

10、球是球體，地圖是平面，將球面的景物表現(xiàn)在平面上必然會(huì)產(chǎn)生球面與平面之間的矛盾。地圖投影的實(shí)質(zhì)就是通過(guò)一定的數(shù)學(xué)方法，建立球面坐標(biāo)和平面直角坐標(biāo)(或極坐標(biāo))的變換函數(shù)關(guān)系。地圖投影必然產(chǎn)生變形。采用不同的投影方法，建立的經(jīng)緯網(wǎng)形狀不同，其變形性質(zhì)和變形分布規(guī)律也不同。地圖主比例尺是表明地圖投影時(shí)地球縮小的倍率，只適用于個(gè)別沒(méi)有變形的點(diǎn)或線。長(zhǎng)度變形是最主要的變形，它制約著角度變形和面積變形。變形性質(zhì)不同的投影，各有不同的用途。制圖區(qū)域的地理位置、范圍、形狀，影響地圖投影的選用。思考題·地理坐標(biāo)系的基本要素有哪些？分別寫(xiě)出其定義。·天文經(jīng)緯度、大地經(jīng)緯度和地心經(jīng)緯度的差別。&#

11、183;地圖投影變形表現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？為什么說(shuō)長(zhǎng)度變形是主要變形？·地圖投影按變形性質(zhì)分為哪幾類(lèi)？它們的特性是什么？·什么叫長(zhǎng)度比、長(zhǎng)度變形、面積比、面積變形？·什么是主比例尺？什么是局部比例尺？·簡(jiǎn)述空間定位數(shù)據(jù)在數(shù)字地球及地理信息系統(tǒng)中的意義。·地理坐標(biāo)涉及地理信息系統(tǒng)中的哪些主要問(wèn)題？·墨卡托投影具有什么特性和用途？·說(shuō)明高斯-克呂格投影的變形性質(zhì)、變形分布規(guī)律及用途。·UTM與高斯-克呂格投影的差別。第3章 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容：地理實(shí)體及空間關(guān)系。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；矢量到柵格的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換?？臻g數(shù)據(jù)

12、結(jié)構(gòu)新技術(shù)。學(xué)習(xí)要點(diǎn)：(一) 在地理信息系統(tǒng)中，將地理實(shí)體分為四種對(duì)象(object)：(1)點(diǎn)對(duì)象(Point Object) 點(diǎn)對(duì)象是有特定位置的維數(shù)為零的物體，代表一個(gè)點(diǎn)實(shí)體(Point Entity)，如城市、村莊、鉆孔等。一個(gè)主題可以是若干點(diǎn)對(duì)象組成。(2)線對(duì)象(Line Object)線對(duì)象是維數(shù)為1的物體，代表一個(gè)線實(shí)體(Line Entity)，如河流、線段、邊界、鏈、網(wǎng)絡(luò)等。可以定義一個(gè)線對(duì)象由多個(gè)多邊線組成，如河流有干流、支流等；也可以定義簡(jiǎn)單線對(duì)象(無(wú)回路和分叉)，此時(shí)一個(gè)線類(lèi)主題可由若干線對(duì)象組成。(3) 面對(duì)象(Surface Object)面狀實(shí)體包括湖泊、森林、

13、島嶼、地塊等，在二維圖中表現(xiàn)多邊形?？梢远x一個(gè)面對(duì)象由多個(gè)不連接Face(多邊形)組成，如一個(gè)國(guó)家的領(lǐng)土常由好幾個(gè)多邊形組成；也可以定義一 個(gè)面對(duì)象只由相連接的Face組成，由面類(lèi)主題將它們聚合起來(lái)。(4) 體對(duì)象(Body Object)一個(gè)體對(duì)象代表一個(gè)空間三維實(shí)體，如地層、斷層、礦體等。一個(gè)三維實(shí)體由若干平面或曲面包圍組成。體中間若包含“空洞”，則為復(fù)雜的體。但體中包含的“空洞”，應(yīng)作為另一個(gè)體對(duì)象處理。通過(guò)體類(lèi)主題可將體對(duì)象聚合起來(lái)。(二) 表達(dá)地理實(shí)體對(duì)象的幾何元素(geometric element)：節(jié)點(diǎn)(結(jié)點(diǎn))(Node)頂點(diǎn)(角點(diǎn))(Vertex)弧段(arc)邊(edge

14、)面或多邊形(face or polygon)其中節(jié)點(diǎn)和弧段是最基本的。(1)節(jié)點(diǎn)(結(jié)點(diǎn))(Node)Node可以代表一個(gè)點(diǎn)對(duì)象，也可以是一個(gè)弧段或多個(gè)弧段的起點(diǎn)和終點(diǎn)。(2)頂點(diǎn)(角點(diǎn))(Vertex)弧段的內(nèi)部點(diǎn)。(3) 弧段(arc)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連線，中間可以有也可以沒(méi)有頂點(diǎn)?；《慰梢允蔷€對(duì)象的一部分，也可以是Face的一部分。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，弧段可認(rèn)為是直線或折線，但也可以是數(shù)學(xué)曲線，此時(shí)應(yīng)有(與節(jié)點(diǎn)有關(guān)的)數(shù)學(xué)表達(dá)式。(4) 邊(edge)Edge是中間性質(zhì)的幾何元素。它們是Face的一部分，由弧段組成。每個(gè)Edge都有一個(gè)序號(hào)，表明了在Face中的位置，并規(guī)定了arc的方向。(5)

15、面或多邊形(face or polygon)Face是最高層次的幾何元素，由edge組成。它可以是面對(duì)象的一部分，也可以是體對(duì)象分一部分(若干Face構(gòu)成體的表面)。在二維情況下，face呈多邊形。在三維中，face有方向,可根據(jù)edge的方向用右手系規(guī)則定義。Face一般是平面，也可以是曲面(基于edge的數(shù)學(xué)函數(shù))。(三) 拓?fù)洹巴負(fù)洹币辉~在希臘語(yǔ)中是“形狀的研究”。拓?fù)鋵W(xué)研究在拓?fù)渥儞Q下能夠保持不變的幾何屬性¾拓?fù)鋵傩?。地圖上的拓?fù)潢P(guān)系是指圖形保持連續(xù)狀態(tài)下變形，但圖形關(guān)系不變的性質(zhì)。地理實(shí)體間的拓?fù)潢P(guān)系有：(1) 拓?fù)溧徑?指空間圖形中同類(lèi)元素之間呈鄰接的關(guān)系。(2)拓?fù)潢P(guān)聯(lián)

16、:指空間圖形中不同元素之間呈關(guān)聯(lián)的關(guān)系。(3) 拓?fù)浒?指空間圖形中同類(lèi)但不同級(jí)元素之間的包含關(guān)系。(四) 空間數(shù)據(jù)的組織矢量數(shù)據(jù)格式柵格數(shù)據(jù)格式矢量柵格一體化數(shù)據(jù)格式矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以代表實(shí)體的幾何要素的空間坐標(biāo)值為基礎(chǔ)。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以空間坐標(biāo)系的連續(xù)性為假定前提。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上就是像元陣列。柵格數(shù)據(jù)是二維表面上地理空間 數(shù)據(jù)的離散、量化、近似值。(五) 多邊形矢量編碼(1) 實(shí)體型點(diǎn)用一對(duì)坐標(biāo)(x,y)表示，線用兩個(gè)或兩個(gè)以上有序坐標(biāo)表示，面由一條或一個(gè)以上首尾相連的線(或弧段)組成。用實(shí)體型數(shù)據(jù)表示空間數(shù)據(jù)直觀、明了，但空間相互關(guān)系被隱含其中。(2) 索引式索引式編碼的核心就是建立一本

17、“字典”，用以說(shuō)明多邊形和點(diǎn)或線的隸屬關(guān)系。即先建立點(diǎn)坐標(biāo)文件，再建立弧段-點(diǎn)索引文件、多邊形-弧段索引文件。(3) 雙重獨(dú)立式雙重獨(dú)立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對(duì)圖上網(wǎng)狀或面狀要素的任何一條線段，用其兩端的節(jié)點(diǎn)及相鄰多邊形來(lái)予以定義，組成一個(gè)弧段文件。通過(guò)雙重獨(dú)立式編碼可以檢查數(shù)據(jù)，并自動(dòng)形成面文件(面由哪些弧段組成)。(4) 鏈狀雙重獨(dú)立式 鏈狀雙重獨(dú)立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是DIME數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)。在DIME中，一條邊只能有直線兩端點(diǎn)的序號(hào)及相鄰的多邊形來(lái)表示，而在鏈狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，將若干直線段合為一個(gè)弧段，每個(gè)弧段可以有若干中間點(diǎn)。 鏈狀雙重獨(dú)立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要有四個(gè)文件組成：多邊形文件、弧段文件、弧段坐標(biāo)文件

18、、節(jié)點(diǎn)文件。鏈狀雙重獨(dú)立式編碼也稱(chēng)為多邊形轉(zhuǎn)換器(POLYVRT,POLYgon conVeRTor)在上述矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型中，前兩種(實(shí)體型、鏈/點(diǎn)字典型)稱(chēng)為路徑拓?fù)?Path Topology)模型，后兩種稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?Graph Topology)模型。這兩種模型的主要區(qū)別在于前者將二維要素的邊界作為獨(dú)立的一維要素來(lái)單獨(dú)處理，而不考慮要素之間的相互關(guān)系；而后者則是在一個(gè)關(guān)于邊界的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)模型中來(lái)考查二維要素。(六)三維拓?fù)潢P(guān)系三維拓?fù)潢P(guān)系要建立的文件:(1) 對(duì)象文件(點(diǎn)、線、面、體)(2) 幾何元素文件(Node、Arc、Edge、Face)(3) 拓?fù)洳樵?xún)文件 包括NODEONF(

19、Node on Face)、NODEINB (Node In Body Object)、ARCONF(Arc On Face)、ARCINB(Arc In Body Object)、ARCPOFL(Arc Part Of the Line)共5個(gè)文件(七)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編碼方法1. 直接編碼將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行逐列地記錄每個(gè)代碼數(shù)據(jù)。不采用任何壓縮處理，是一種最直觀、最基本的柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。2. 游程壓縮編碼又稱(chēng)游程長(zhǎng)度編碼(Run Length Encoding)，是柵格數(shù)據(jù)的一種比較簡(jiǎn)單的保真壓縮編碼方法。編碼中，將原始柵格陣列中屬性值相同的連續(xù)若干個(gè)柵格單元映射為一個(gè)游程，

20、每個(gè)游程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為(A,P)，其中A代表屬性值或?qū)傩灾档闹羔?，P 表示該游程最右端柵格的列號(hào)。(注:還有一種游程編碼P是行程的長(zhǎng)度即重復(fù)的個(gè)數(shù))。3 鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)編碼(Chain Encoding)又稱(chēng)為Freeman編碼。此法是從某一起點(diǎn)開(kāi)始沿8個(gè)基本方向前進(jìn)的單位矢量鏈來(lái)表示線狀地物或多邊形的邊界。單位矢量的長(zhǎng)度為一個(gè)柵格單元的邊長(zhǎng)或?qū)蔷€的長(zhǎng)度，每個(gè)后續(xù)點(diǎn)位于前繼續(xù)點(diǎn)的8 個(gè)基本方向之一。4 線性四叉樹(shù)編碼四叉樹(shù)壓縮編碼(Quarter-tree Encoding)的基本思路為：將一幅柵格圖像或地圖四等分，逐塊檢查每塊的屬性值是否一致，再對(duì)屬性值不均一的塊四等分，再逐塊檢查其屬性值的一致性

21、，以此類(lèi)推，直至每個(gè)子塊的屬性值均一為止。MQ碼: 四進(jìn)制線性四叉樹(shù)Morton碼(地址碼)。該碼實(shí)際上就是自然數(shù)碼。MD碼: 十進(jìn)制線性四叉樹(shù)Morton碼(地址碼)。該碼實(shí)際上就是自然數(shù)碼。l 自下而上(down-top)線性四叉樹(shù)編碼: (1) 基于四進(jìn)制的線性四叉樹(shù)地址編碼法中每個(gè)柵格的Morton碼(實(shí)際操作中該步可不作) MQ=2×Ib+Jb Ib和Jb 是二進(jìn)制行、列號(hào) (2) 計(jì)算十進(jìn)制的Morton碼(MD) II=(inin-1i2i1)2 JJ=(jnjn-1j2j1)2 MD=(injnin-1jn-1i2j2i1j1)2 再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制(3) 壓縮、合并記錄

22、葉節(jié)點(diǎn)的地址(MD)及屬性值 對(duì)每一層次，如果4個(gè)相鄰的MD對(duì)應(yīng)的柵格的屬性值相同則合并(只保留4個(gè)中最小的MD)，否則將4個(gè)柵格作為葉節(jié)點(diǎn)記錄下來(lái)(記錄其地址MD及屬性值)。 (4) 將壓縮后的MD按大小次序排列 排序后前后兩個(gè)MD碼之間的差值即表示了葉節(jié)點(diǎn)的大小(子區(qū)的大小)，因而也省去了葉節(jié)點(diǎn)深度的存儲(chǔ)。(5) 二維行程編碼(八)矢量柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相互轉(zhuǎn)換(不要) 1. 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換點(diǎn)、線、面的轉(zhuǎn)換。2. 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的方法步驟對(duì)于圖像數(shù)據(jù)文件和再生柵格數(shù)據(jù)文件，應(yīng)采用不同的方法。1) 基于圖像數(shù)據(jù)的矢量化方法：二值化 細(xì)化 跟蹤2) 基于再生柵格數(shù)據(jù)的

23、矢量化方法：邊界線跟蹤化 拓?fù)潢P(guān)系生成 去除多余點(diǎn)及曲線圓滑(九)矢量-柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)細(xì)分格網(wǎng)一個(gè)點(diǎn)的位置用兩個(gè)Morton碼來(lái)表示，第一個(gè)表示點(diǎn)在基本格網(wǎng)中的位置，第二個(gè)則表示在細(xì)分格網(wǎng)的位置。思考題1. 總結(jié)、歸納矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2. 總結(jié)、歸納柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。3. 歸納矢量-柵格數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換的方法。4. 線性四叉樹(shù)編碼的方法步驟？5. 矢柵一體化數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)？第4章 GIS數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容：ARC/INFO、MapInfo數(shù)據(jù)模型。GIS中的SQL查詢(xún)，GIS數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)要點(diǎn):(一) ARC/INFO數(shù)據(jù)模型 ARC/INFO采用一種混合數(shù)據(jù)模型定義和管理地理數(shù)據(jù)。其中的空間數(shù)據(jù)使

24、用拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型來(lái)表示，而屬性數(shù)據(jù)則使用關(guān)系數(shù)據(jù)模型。在“ARC/INFO”中，ARC是指用于定義地物空間位置和關(guān)系的拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，“INFO”是指用于定義地物屬性的表格數(shù)據(jù)(關(guān)系數(shù)據(jù))結(jié)構(gòu)，“ARC/INFO”則是兩種混合數(shù)據(jù)模型及其處理過(guò)程的關(guān)系。(二)MAP/INFO數(shù)據(jù)文件組織 MapInfo以實(shí)體型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織圖形數(shù)據(jù)，點(diǎn)、線、多邊形、區(qū)域等要素的空間位置和相互關(guān)系都是通過(guò)坐標(biāo)來(lái)表示。1. MapInfo表 一個(gè)典型的MapInfo表主要由 .TAB文件,.DAT(MDB、TXT、DBF、XLS、WKS)文件，*.MAP文件，*.ID文件，*.IND文件五種文件組成。2.工作空間文件

25、*.WOR 工作空間是正在使用的所有表和窗口的列表。.WOR用于保存有關(guān)在某次MapInfo交互使用中所使用的表和窗口的信息，相當(dāng)于VB、VC中的工程文件。3. MIF文件和MID文件MIF(MapInfo Interchange Format)即MapInfo交換格式，是一種能完整描述MapInfo數(shù)據(jù)庫(kù)的ASCII文件格式。MID (MapInfo Interchange Data)即MapInfo交換數(shù)據(jù)。MIF文件存放空間數(shù)據(jù)，MID文件存放屬性數(shù)據(jù)。(三) 地理元數(shù)據(jù)(Geospatial Metadata)和數(shù)據(jù)字典(Data Dictionary) 地理元數(shù)據(jù): 關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)(

26、Data about data)，是有關(guān)數(shù)據(jù)和信息資源的描述信息。數(shù)據(jù)字典:是數(shù)據(jù)庫(kù)中各類(lèi)數(shù)據(jù)描述的集合，或說(shuō)是元數(shù)據(jù)及相關(guān)數(shù)據(jù)操作的集合，其主要功能是存儲(chǔ)和檢索元數(shù)據(jù)。(四)如何通過(guò)MIF、MID文件將圖形和屬性數(shù)據(jù)導(dǎo)入MapInfo系統(tǒng)?(五) MapInfo的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模式MapInfo采用雙數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模式，即將空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)分開(kāi)存儲(chǔ)。屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的若干屬性表中，而空間數(shù)據(jù)則以MapInfo的自定義格式保存于若干文件中，二者通過(guò)一定的索引機(jī)制聯(lián)系起來(lái)。(六) MapInfo中用點(diǎn)數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入點(diǎn)對(duì)象有幾種途徑？它們有何區(qū)別？有三種途徑: 通過(guò)MIF、MID文件導(dǎo)入； 通過(guò)打

27、開(kāi)圖表文件調(diào)入點(diǎn)數(shù)據(jù)文件(TXT或數(shù)據(jù)庫(kù)文件)，再用“制造圖點(diǎn)”法將點(diǎn)對(duì)象投影到地圖上; 通過(guò)地理編碼導(dǎo)入。 前二種方法適用于已有坐標(biāo)的點(diǎn)數(shù)據(jù)，后一種適用于沒(méi)有坐標(biāo)的點(diǎn)數(shù)據(jù)；第1、3種方法產(chǎn)生本地(Native)表數(shù)據(jù)庫(kù),第2種方法使用外部表數(shù)據(jù)庫(kù)。(七) SQL查詢(xún)SelectFromWhere思考題1. 如何通過(guò)MIF、MID文件將圖形和屬性數(shù)據(jù)導(dǎo)入MapInfo系統(tǒng)?2. 如何對(duì)柵格圖像進(jìn)行配準(zhǔn)、在屏幕上跟蹤圖層，并對(duì)圖層建立屬性數(shù)據(jù)庫(kù)？3. 何謂地理元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)詞典？第5章 空間分析內(nèi)容：基本圖形運(yùn)算。緩沖區(qū)分析?？臻g疊置分析原理與操作。網(wǎng)絡(luò)分析。柵格數(shù)據(jù)的空間分析。空間分析綜合應(yīng)用實(shí)

28、例。學(xué)習(xí)要點(diǎn)：GIS的空間分析是指以地理事物的空間位置和形態(tài)特征為基礎(chǔ)，以空間數(shù)據(jù)運(yùn)算或空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的綜合運(yùn)算為特征，提取與產(chǎn)生新的空間信息的技術(shù)和過(guò)程。 空間分析功能是GIS的主要特征和評(píng)價(jià)GIS軟件的主要指標(biāo)之一。GIS空間分析技術(shù)主要包括空間幾何分析、網(wǎng)絡(luò)分析、空間統(tǒng)計(jì)分析、影像分析和數(shù)字地形分析等內(nèi)容，從技術(shù)方法上，又可將GIS空間分析分為兩大類(lèi)，即基于矢量數(shù)據(jù)的空間分析和基于柵格數(shù)據(jù)的空間分析。(一) 基本圖形運(yùn)算1. 圖形量算長(zhǎng)度量算公式多邊形面積的量算地形的體積量算2. 包含分析(二) 緩沖區(qū)分析緩沖區(qū): 緩沖區(qū)又稱(chēng)為影響區(qū)或影響帶，是指圍繞地理要素的一定寬度的區(qū)域。緩沖區(qū)

29、分析:緩沖區(qū)分析是用來(lái)確定不同地理要素的空間鄰近性和接近程度的一類(lèi)重要的空間操作。從數(shù)學(xué)的角度看，緩沖區(qū)分析是給定一個(gè)空間對(duì)象或集合，確定它們的鄰域，鄰域的大小由鄰域半徑R決定。(三) 空間疊置分析原理與操作空間疊置分析:把同一地區(qū)的兩幅或兩幅以上的圖形重疊在一起進(jìn)行圖形運(yùn)算和屬性運(yùn)算，產(chǎn)生新的空間圖形和屬性的過(guò)程。視覺(jué)信息疊加點(diǎn)與多邊形疊置線與多邊形疊置多邊形疊置(四)網(wǎng)絡(luò)分析1. 網(wǎng)絡(luò)的組成2路徑優(yōu)化與選址 (1) 計(jì)算最短(佳)路徑的Dijkstra算法(2) 選址問(wèn)題用圓去覆蓋該網(wǎng)絡(luò)，其中半徑最小的圓的圓心即定義為該網(wǎng)絡(luò)中心。3. 地理編碼地理編碼又稱(chēng)為地址匹配，是在含地址的表格數(shù)據(jù)和

30、相關(guān)圖層之間建立聯(lián)系，并為表格數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個(gè)相應(yīng)的點(diǎn)要素圖層。地理編碼的過(guò)程是先對(duì)含地址記錄的數(shù)據(jù)庫(kù)和帶有地址屬性的要素圖層進(jìn)行比較，如果找到一個(gè)匹配，被匹配的地理要素的地理坐標(biāo)就被分配給含相應(yīng)地址的表格數(shù)據(jù)記錄，并在地址信息和被匹配的地圖要素之間建立鏈接。當(dāng)對(duì)表格數(shù)據(jù)進(jìn)行地理編碼后，就可以對(duì)表格數(shù)據(jù)進(jìn)行空間定位查詢(xún)和分析。(五) 柵格數(shù)據(jù)的空間分析柵格圖層疊置地圖代數(shù)¾作用于不同數(shù)據(jù)層面上的基于數(shù)學(xué)運(yùn)算的疊加運(yùn)算。地圖代數(shù)有三種不同的類(lèi)型：(1) 基于常數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)層面進(jìn)行的代數(shù)運(yùn)算(2) 基于數(shù)學(xué)變換對(duì)數(shù)據(jù)層面進(jìn)行的數(shù)學(xué)變換(指數(shù)、對(duì)數(shù)、三角函數(shù)等)(3) 多個(gè)數(shù)據(jù)層面的代數(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算(與、或、非、異或等)。