地理信息系統(tǒng)黃杏元第三版

1、地理信息系統(tǒng)黃杏元第三版雪雨無痕整理第一章導(dǎo)論1、數(shù)據(jù)：是通過數(shù)字化并被記錄下來可以被識別的符號，用以定性或定量的描述事物的特征和狀況。不僅數(shù)字是數(shù)據(jù)，而且文字、符號、圖像和聲音等也可以是數(shù)據(jù)。2、信息：是用數(shù)字、文字、符號、語言等介質(zhì)來表示事件、現(xiàn)象等的內(nèi)容、數(shù)量和特征，以便向人們提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界新的事實(shí)的知識，作為生產(chǎn)、管理和決策的依據(jù)。3、數(shù)據(jù)處理：是指對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、篩選、排序、歸并、轉(zhuǎn)換、存儲、檢索、計(jì)算以及分析、模擬和預(yù)測等操作。數(shù)據(jù)處理的目的在于：把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成便于觀察、分析、傳輸和進(jìn)一步處理的形式；把數(shù)據(jù)加工成對正確管理和決策有用的數(shù)據(jù)；把數(shù)據(jù)編輯后存儲起來，以供后續(xù)使用。4、信

2、息的特點(diǎn)：（1）信息的客觀性。任何信息都是與客觀事物緊密相連系的；（2）信息的適用性。信息對決策是十分重要的，建立地理信息系統(tǒng)的目的就是為生產(chǎn)、管理和決策服務(wù)的，因而信息具有適用性；（3）信息的傳輸性。信息可以在發(fā)送者與接收者之間傳輸，既包括系統(tǒng)把有用信息傳送至終端設(shè)備，和以一定形式提供給有關(guān)用戶，也包括信息在系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的傳輸和交換（4）信息的共享性。信息與實(shí)物不同，它可以傳輸給多個(gè)用戶，為多個(gè)用戶共享，而其本身并無損失。信息的這些特點(diǎn)，使信息成為當(dāng)代社會發(fā)展的一項(xiàng)重要資源。5、地理信息：表征地理圈和地理環(huán)境固有要素或物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征，聯(lián)系和規(guī)律等的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的

3、總稱。6、地理信息的特征：（1）空間特征：地理信息具有空間特征，屬于空間信息，其數(shù)據(jù)是與確定的空間位置聯(lián)系在一起的，這是地理信息區(qū)別于其他類型信息的一個(gè)最顯著的標(biāo)志；（2）屬性特征：地理信息具有屬性特征，通常在二維空間的定位基礎(chǔ)上，按專題來表達(dá)多維即多層次的屬性信息，這對地理環(huán)境中的巖石圈、大氣圈、水圈、生物圈機(jī)器內(nèi)部的復(fù)雜交互作用進(jìn)行綜合性的研究提供了可能性，為地理環(huán)境多層次屬性數(shù)據(jù)的分析提供了方便。（3）時(shí)序特征；地理信息具有時(shí)序特征，通常可以按照時(shí)間的尺度來區(qū)分地理信息。要研究地理信息，首先必須把握地理信息的這種區(qū)域性的、多層次的和動態(tài)變化的特征，然后才能選擇正確的手段，實(shí)現(xiàn)地理環(huán)境的綜

4、合分析、管理、規(guī)劃和決策。7、地理信息系統(tǒng)：是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和不同的方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)用來支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題。8、對GIS定義的理解；（1）GIS的物理外殼是計(jì)算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng)；（2）GIS的操作對象是空間數(shù)據(jù)；（3）GIS的技術(shù)優(yōu)勢在它他的空間分析能力；（4）GIS與地理學(xué)、測繪學(xué)聯(lián)系緊密。9、地理信息系統(tǒng)的基本構(gòu)成（1）系統(tǒng)硬件數(shù)據(jù)處理設(shè)備：大型機(jī)、圖形工作站、個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器數(shù)據(jù)輸入設(shè)備：圖形手扶跟蹤數(shù)字化儀，大幅面圖形掃描儀，數(shù)據(jù)測量設(shè)備數(shù)據(jù)輸出設(shè)備：繪圖儀、計(jì)算機(jī)顯示器（2）系統(tǒng)軟件GIS功能軟件：GIS基礎(chǔ)軟

5、件平臺，GIS應(yīng)用軟件基礎(chǔ)支撐軟件：系統(tǒng)庫軟件、數(shù)據(jù)庫軟件操作系統(tǒng)（OS）：是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中支撐應(yīng)用程序運(yùn)行環(huán)境以及操作環(huán)境的系統(tǒng)軟件（3）空間數(shù)據(jù)地理信息系統(tǒng)的操作對象是地理數(shù)據(jù)，它具體描述地理現(xiàn)象的空間特征、屬性特征和時(shí)間特征（4）應(yīng)用人員地理信息系統(tǒng)應(yīng)用人員包括系統(tǒng)開發(fā)人員和地理信息系統(tǒng)的最終用戶，他們的業(yè)務(wù)素質(zhì)和專業(yè)知識是地理信息系統(tǒng)工程及應(yīng)用成敗的關(guān)鍵（5）應(yīng)用模型GIS應(yīng)用模型是為某一特征實(shí)際工作而建立的運(yùn)用GIS解決方案，其構(gòu)建和選擇也是系統(tǒng)應(yīng)用成敗的因素。10、地理信息系統(tǒng)的基本功能（1）數(shù)據(jù)采集與編輯：數(shù)據(jù)采集與編輯功能就是把各層地理要素轉(zhuǎn)化為空間坐標(biāo)及屬性對應(yīng)的代碼輸入到計(jì)算

6、機(jī)中，各類數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化和輸入方法（2）數(shù)據(jù)存儲與管理：數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)存儲與管理的主要技術(shù)，地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是地理要素特征以一定的組織方式存儲在一起的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。（3）數(shù)據(jù)處理和變換：保證數(shù)據(jù)在入庫時(shí)在內(nèi)容上的完整性，邏輯上的一致性。（4）空間分析和統(tǒng)計(jì)：主要特點(diǎn)是幫助確定地理要素之間新的空間關(guān)系，不僅成為區(qū)別于其他地理信息系統(tǒng)的一個(gè)重要標(biāo)志，而且為用戶提供了解決各類專門問題的有效工具。（5）產(chǎn)品制作與演示：其功能主要包括：設(shè)置地圖范圍、投影、比例尺、組織地圖要素顯示順序，定義文字字形字號，設(shè)置地圖的符號的大小和顏色，標(biāo)注圖名和圖例，以及圖形編輯等（6）二次開發(fā)和編程：用戶可以方便地編制自己的

7、地理信息系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)程序，聲稱可視化的用戶界面，完成地理信息系統(tǒng)的各項(xiàng)應(yīng)用功能的開發(fā)。11、地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用功能（1）資源管理資源的清查、管理和分析是地理信息系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，也是目前趨于成熟的主要應(yīng)用領(lǐng)域，包括森林和礦產(chǎn)資源的管理、野生動植物的保護(hù)、土地資源利用評價(jià)，以及水資源的時(shí)空分布特征研究等；（2）區(qū)域規(guī)劃城市與區(qū)域規(guī)劃具有高度的綜合性，涉及資源、環(huán)境、人口、交通、經(jīng)濟(jì)、教育、文化、金融等因素，但是要把這些信息進(jìn)行篩選并轉(zhuǎn)換成可用的形式并不容易，規(guī)劃人員需要切實(shí)可行的、實(shí)時(shí)的信息，而地理信息系統(tǒng)能為規(guī)劃人員提供功能強(qiáng)大的工具；（3）國土監(jiān)測利用地理信息系統(tǒng)功能結(jié)合多時(shí)相懂得遙感數(shù)

8、據(jù)，可以有效用于森林火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報(bào)、洪水災(zāi)情監(jiān)測和淹沒損失估算、土地利用動態(tài)變化分析和環(huán)境質(zhì)量的評估研究等；（4）輔助決策地理信息系統(tǒng)利用擁有的數(shù)據(jù)和因特網(wǎng)傳輸技術(shù)，可以深化電子商務(wù)的應(yīng)用，滿足企業(yè)決策多維性的需求。12、數(shù)字地球：是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲技術(shù)為基礎(chǔ)，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶，御用海量地球信息對地球進(jìn)行多分辨率、多尺度、多時(shí)空和多種類的三維描述，并利用它作為工具來支持和改變?nèi)祟惢顒雍蜕钯|(zhì)量。13、地理信息系統(tǒng)發(fā)展階段（1）地理信息系統(tǒng)開拓期（二十世紀(jì)60年代）萌芽：這一時(shí)期計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用，1963年RongerTomlinson開拓了世界上第一個(gè)地理信息系統(tǒng)即加拿大地理

9、信息系統(tǒng)（CGIS），Tomlinson被譽(yù)為地理信息系統(tǒng)之父；（2）地理信息系統(tǒng)的鞏固和發(fā)展期（20世紀(jì)70年代）計(jì)算機(jī)發(fā)展到第三代，推出了大容量直接存取設(shè)備磁盤，而且通過計(jì)算機(jī)屏幕直接監(jiān)視數(shù)字化操作，ESRI公司開發(fā)了著名的Arcinfo軟件，這一階段還先后召開了一系列地理信息的國際學(xué)術(shù)討論會；（3）地理信息系統(tǒng)技術(shù)的大發(fā)展時(shí)期（20世紀(jì)80年代）由于第四代計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，促進(jìn)了地理信息系統(tǒng)技術(shù)提高，先后開發(fā)了ArcinfoGenamapMicrostationSystem9等地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)軟件，1987年美國成立了國家地理信息與分析中心（NCGIA）,地理信息系統(tǒng)開始用于解決全球化問題；

10、（4）GIS普及時(shí)代（20世紀(jì)90年代）GIS被認(rèn)為一種通用的地理信息技術(shù)工具被廣泛應(yīng)用，美國前副總統(tǒng)戈?duì)柼岢隽藬?shù)字地球的概念；（5）GIS應(yīng)用普及階段（21世紀(jì)）：GIS正在走進(jìn)千家萬戶，GIS與因特網(wǎng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)了人類社會巨大資源共享，網(wǎng)絡(luò)GIS、移動GIS逐漸普及。14、Geomatics:利用各種手段，通過一切途徑來獲取和管理有關(guān)空間基礎(chǔ)信息的空間數(shù)據(jù)部分的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。15、GIS社會的發(fā)展趨勢：當(dāng)前GIS正向集成化、產(chǎn)業(yè)化和社會化發(fā)展方向邁進(jìn)，呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：（1）GIS已成為一門綜合性技術(shù)，GIS不僅與全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）構(gòu)成“3S”集成系統(tǒng)，而且與CAD、多媒

11、體、通信、因特網(wǎng)、辦公自動化、虛擬現(xiàn)實(shí)等多種技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成了綜合的信息技術(shù)；（2）GIS產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，GIS及其產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展日益受到各國普遍關(guān)注，許多基礎(chǔ)地理信息數(shù)字化產(chǎn)品和大批專業(yè)地理科學(xué)數(shù)字化產(chǎn)品進(jìn)入市場,GIS已成為信息產(chǎn)業(yè)中市場前景廣闊，又相對獨(dú)立的新興產(chǎn)業(yè)；（3）地理信息網(wǎng)絡(luò)化已成為當(dāng)今社會熱點(diǎn)，逐步受到關(guān)注；（4）地理信息科學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展，GIS已發(fā)展到地理信息科學(xué)，但學(xué)科體系尚未健全，還處在發(fā)展階段。第二章地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、地圖投影：將橢圓面上各點(diǎn)的大地坐標(biāo)，按照一定的數(shù)學(xué)法則，變換為平面上相應(yīng)點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)。2、GIS空間數(shù)據(jù)的分類：（1）按數(shù)據(jù)來源分：地圖

12、數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)；（2）按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)；（3）按數(shù)據(jù)特征：空間數(shù)據(jù)、非空間數(shù)據(jù)；（4）按幾何特征：點(diǎn)、線、面、曲面、體；（5）按數(shù)據(jù)發(fā)布形式：數(shù)字線畫圖、數(shù)字柵格圖、數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像圖。3、4D數(shù)據(jù):（1）數(shù)字線畫圖（DLG）數(shù)據(jù)：DLG數(shù)據(jù)是現(xiàn)有地形圖要素的矢量數(shù)據(jù)，保存各要素間的空間關(guān)系和相關(guān)的屬性信息，全面地描述地標(biāo)目標(biāo)；（2）數(shù)字柵格圖（DRG）數(shù)據(jù)：DRG數(shù)據(jù)是現(xiàn)有紙質(zhì)地圖經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后得到的柵格數(shù)據(jù)文件；(3) 數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)：DEM數(shù)據(jù)是以數(shù)字形式表達(dá)的地形起伏數(shù)據(jù)；(4) 數(shù)字正射影像(DOM)數(shù)據(jù)：DOM數(shù)據(jù)是對遙感數(shù)字影像，經(jīng)逐

13、像元進(jìn)行投影差改正、鑲鍥，也是一種柵格形式的數(shù)據(jù)；4、空間數(shù)據(jù)的特征：(1) 空間特征：空間特征是指地理現(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?fù)潢P(guān)系、相鄰關(guān)系、相似關(guān)系等；(2) 屬性特征：屬性特征是指地理現(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)；(3) 時(shí)間特征：時(shí)間特征是指一定區(qū)域內(nèi)的地理現(xiàn)象和過程隨時(shí)間的變化狀態(tài)，稱為時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)。5、拓?fù)潢P(guān)系：是明確定義空間結(jié)構(gòu)關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法，在GIS中它不但用于空間數(shù)據(jù)的編輯和組織，而且在空間分析和應(yīng)用中都具有非常重要的意義6、拓?fù)潢P(guān)系的類型：(1) 拓?fù)溧徑?/p>

14、：指存在于空間圖形的相同類型元素之間的拓?fù)潢P(guān)系；(2) 拓?fù)潢P(guān)聯(lián)：指存在于不同類型空間元素之間的拓?fù)潢P(guān)系；(3) 拓?fù)浒褐复嬖谟诳臻g圖形的相同類型但不同等級的元素之間的拓?fù)潢P(guān)系7、空間拓?fù)潢P(guān)系的意義：(1) 根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系，不需要利用坐標(biāo)或者計(jì)算距離，就可以確定一種地理實(shí)體相對于另一種地理實(shí)體的空間位置關(guān)系；(2) 利用拓?fù)潢P(guān)系有利于空間要素的查詢；(3) 可以利用拓?fù)鋽?shù)據(jù)作為工具，重建地理實(shí)體；(4) 保證數(shù)字化原始數(shù)據(jù)的自動查錯編輯。8、空間數(shù)據(jù)表示的基本方法：(1) 空間分幅：即將整個(gè)地理空間劃分為許多子空間，在選擇要表達(dá)的子空間；(2) 屬性分層：即將要表達(dá)的空間數(shù)據(jù)抽象成不同類型屬

15、性的數(shù)據(jù)層來表示；(3) 時(shí)間分段：將有時(shí)間特征的地理數(shù)據(jù)按其變化規(guī)律劃分為不同的時(shí)間段數(shù)據(jù)，在逐一表示。9、矢量數(shù)據(jù)：是面向地物的結(jié)構(gòu)，即將對于每一具體的目標(biāo)都會直接賦有位置和屬性信息以及目標(biāo)之間的拓?fù)潢P(guān)系說明。10、柵格數(shù)據(jù)：面向位置的結(jié)構(gòu)，平面上的任意一點(diǎn)都直接聯(lián)系到某一個(gè)或某一類地物。但對于某一個(gè)具體的實(shí)體又沒有直接聚集所有信息，只能通過遍歷柵格矩陣逐一尋找，它也不能完整的建立實(shí)體之間的拓?fù)潢P(guān)系。11、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：是利用歐幾里得幾何學(xué)中的點(diǎn)、線、面及其組合體來表示地理實(shí)體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織形式。12、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：基于柵格模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即將空間分割成有規(guī)則的網(wǎng)格，在各個(gè)網(wǎng)格上給

16、出相應(yīng)的屬性值來表示地理實(shí)體的一種數(shù)據(jù)組織形式。13、試比較矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各有什么特征？矢量數(shù)據(jù)的特點(diǎn)：a、用離散的點(diǎn)、線、面織成的邊界或表向來表達(dá)空間實(shí)體b、用標(biāo)識符表達(dá)的內(nèi)容描述空間實(shí)體的屬性c、描述的空間對象位置明確、屬性隱含d、矢量數(shù)據(jù)之間的關(guān)系表示為空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系；柵格數(shù)據(jù)的特點(diǎn)：a、用離散的量化的網(wǎng)格值來表示和描述空間目標(biāo)b、具有屬性明顯、位置隱含的特點(diǎn)c、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、易于遙感數(shù)據(jù)結(jié)合，但數(shù)據(jù)量大d、幾何和屬性偏差e、面向位置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，難以建立空間對象之間的關(guān)系；(1) 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型具有屬性明顯、位置隱含的特點(diǎn)，它易于實(shí)現(xiàn)，且操作簡單，有利于基于柵格的空間信息模型的

17、分析，而采用矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)則麻煩得多；(2) 柵格數(shù)據(jù)表達(dá)精度不高，數(shù)據(jù)存儲量大，工作效率低。因此，對于基于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用來說，需要根據(jù)應(yīng)用項(xiàng)目的自身特點(diǎn)及精度要求來恰當(dāng)?shù)钠胶鈻鸥駭?shù)據(jù)的表達(dá)精度和工作效率兩者之間的關(guān)系；(3) 另外，因?yàn)闁鸥駭?shù)據(jù)格式的簡單性(不經(jīng)過壓縮編碼)，其數(shù)據(jù)格式容易為大多數(shù)程序設(shè)計(jì)人員和用戶所理解，基于柵格數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上的信息共享也較矢量數(shù)據(jù)容易；(4) 矢量數(shù)據(jù)具有位置明顯、屬性隱含的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)表達(dá)精度較高數(shù)據(jù)存儲量小，較高分辨率，便于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，但在多層空間數(shù)據(jù)的疊合分析比較困難。14、矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較：矢量：優(yōu)點(diǎn)：a、便于面向?qū)嶓w的數(shù)據(jù)表達(dá)b、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊

18、湊、冗余度低c、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有利于網(wǎng)絡(luò)分析、空間查詢等缺點(diǎn)：a、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜b、軟件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)要求比較高c、多邊形疊合等分析相對困難柵格：優(yōu)點(diǎn)：a、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相對簡單b、空間分析較容易實(shí)現(xiàn)c、有利于遙感數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用與分析缺點(diǎn)：a、數(shù)據(jù)量大、冗余度高、需要壓縮處理b、定位精度比矢量低c、拓?fù)潢P(guān)系難以表達(dá)15、游程編碼結(jié)構(gòu)：是逐行將相鄰?fù)档臇鸥窈喜ⅲ涗浐喜⒑髺鸥竦闹导昂喜鸥竦臄?shù)量(即游程)，其目的是壓縮柵格數(shù)據(jù)量，消除數(shù)據(jù)間的冗余。16、游程編碼結(jié)構(gòu)能否壓縮數(shù)據(jù)量，主要取決于柵格數(shù)據(jù)的性質(zhì)；17、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指將空間區(qū)域按照四個(gè)象限進(jìn)行遞歸分割n次，每次分割形成2n*2n個(gè)子象

19、限，直到子象限中的屬性數(shù)值都相同為止，該子象限就不再分割。凡屬性質(zhì)都相同的子象限，不論大小，均作為最后的存儲單元；18、常規(guī)四叉樹和線性四叉樹的區(qū)別：常規(guī)四叉樹：常規(guī)四叉樹每個(gè)節(jié)點(diǎn)通常存儲6個(gè)量，即4個(gè)子節(jié)點(diǎn)指針、一個(gè)父節(jié)點(diǎn)指針和一個(gè)節(jié)點(diǎn)值。常規(guī)四叉樹可采用自下而上的方法建立，對柵格按莫頓碼順序進(jìn)行檢測，這種方法除了要記錄葉節(jié)點(diǎn)，還要記錄中間結(jié)點(diǎn)。常規(guī)四叉樹在處理上簡便靈活，而且當(dāng)柵格矩陣很大，存儲和處理整個(gè)柵格矩陣有困難的時(shí)候，可用常規(guī)四叉樹存儲法；線性四叉樹：線性四叉樹每個(gè)節(jié)點(diǎn)只存儲3個(gè)量，即莫頓碼、深度(或節(jié)點(diǎn)大小)和節(jié)點(diǎn)值。線性四叉樹不需要記錄中間結(jié)點(diǎn)、0值節(jié)點(diǎn)、也不需要使用指針，僅記

20、錄非零值葉節(jié)點(diǎn)，并用莫頓碼表示葉節(jié)點(diǎn)的位置。線性四叉樹比常規(guī)四叉樹節(jié)省存儲空間；由于記錄節(jié)點(diǎn)地址，既能直接找到其在四叉樹中的走向路徑，又可以換算出它在整個(gè)柵格區(qū)域內(nèi)的行列位置；壓縮和解壓縮比較方便，各部分分辨率可不同，即可精確的表示圖形結(jié)構(gòu)，又可以減少存儲量，易于進(jìn)行大部分圖形操作與運(yùn)算。19、Grid規(guī)則格網(wǎng)：Grid規(guī)則格網(wǎng)通常是正方形，也可以是矩形、三角形等規(guī)則網(wǎng)格。規(guī)則網(wǎng)格將區(qū)域空間切分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，每個(gè)格網(wǎng)單元對應(yīng)一個(gè)數(shù)值。數(shù)學(xué)上可以表示為一個(gè)矩陣，在計(jì)算機(jī)中則是一個(gè)二維數(shù)組。每個(gè)格網(wǎng)單元或數(shù)組的一個(gè)元素，對應(yīng)一個(gè)高程值。20、TIN不規(guī)則三角網(wǎng)：是將離散分布的數(shù)測數(shù)據(jù)點(diǎn)連接成三

21、角網(wǎng)，網(wǎng)中的每份三角形要求盡量接近等邊形狀，并保證由最近鄰點(diǎn)構(gòu)成三角形，即三角形的邊長之和最小。21、Grid和TIN在表達(dá)曲面數(shù)據(jù)的時(shí)候各有什么特點(diǎn)？Grid規(guī)則網(wǎng)格：優(yōu)點(diǎn)：可以很容易的用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，特別是柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的地理信息系統(tǒng)。它還可以很容易的計(jì)算等高線、坡度坡向、山坡陰影和自動提取流域地形，使得它成為數(shù)字高程模型最廣泛的使用格式。缺點(diǎn)：是不能準(zhǔn)確表示表面網(wǎng)格所代表的地形的結(jié)構(gòu)和細(xì)部；在地形平坦的地方，存在大量的數(shù)據(jù)冗余；在不改變格網(wǎng)大小的情況下，又難以表達(dá)復(fù)雜地形的突變現(xiàn)象。此外，規(guī)則格網(wǎng)的數(shù)據(jù)量通常比較大，給數(shù)據(jù)管理帶來了不便，需要進(jìn)行壓縮存儲。如果采用無損壓縮難以達(dá)到很好的壓

22、縮效果，如果要保證壓縮效果，只能采用有損壓縮，即犧牲了地形的細(xì)節(jié)信息。TIN特點(diǎn)：減少了規(guī)則格網(wǎng)帶來的數(shù)據(jù)冗余，同時(shí)在計(jì)算效率和表達(dá)精度方面也有其優(yōu)越性。不規(guī)則三角網(wǎng)的數(shù)據(jù)存儲方式比規(guī)則格網(wǎng)復(fù)雜，不規(guī)則三角網(wǎng)與規(guī)則格網(wǎng)不同之處是隨地形起伏變化的復(fù)雜性而改變采樣點(diǎn)的密度和決定采樣點(diǎn)的位置，因而它能避免地形平坦時(shí)的數(shù)據(jù)冗余，又能按地形特征點(diǎn)如山脊、山谷線、地形變化線等表示數(shù)字高程特征。22、空間數(shù)據(jù)的分類：是指根據(jù)系統(tǒng)功能和國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，將具有不同屬性或特征的要素區(qū)別開來的過程，以便從邏輯上將空間數(shù)據(jù)組織為不同的數(shù)據(jù)層，為數(shù)據(jù)采集、存儲、管理、查詢和共享提供依據(jù)。23、空間數(shù)據(jù)的編碼：也成特征碼

23、，是指將數(shù)據(jù)分類結(jié)果用一種易于被計(jì)算機(jī)和認(rèn)識別的符號系統(tǒng)表示出來的過程。第三章空間數(shù)據(jù)處理1、幾何糾正：是指對數(shù)字化原圖數(shù)據(jù)進(jìn)行的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和圖形變形誤差的改正，以實(shí)現(xiàn)與理論上的一一對應(yīng)關(guān)系。2、幾何糾正的方法包括仿射變換，相似變換，二次變換和高次變換等。3、數(shù)據(jù)處理包括：（1）數(shù)據(jù)變換：是指數(shù)據(jù)從一種數(shù)學(xué)狀態(tài)到另一種數(shù)學(xué)狀態(tài)的變換，包括幾何糾正和地圖投影轉(zhuǎn)換等，以實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的幾何配準(zhǔn)。（2）數(shù)據(jù)重構(gòu)：指數(shù)據(jù)從一種格式到另一種格式的轉(zhuǎn)換，包括結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換、格式轉(zhuǎn)換、類型替換等，以實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)在結(jié)構(gòu)、格式和類型上的統(tǒng)一，多元和異構(gòu)數(shù)據(jù)的連接與融合；（3）數(shù)據(jù)提?。褐笇?shù)據(jù)進(jìn)行某種條件的取舍，包括類型

24、提取、窗口提取、空間內(nèi)插等，以適應(yīng)不同用戶對數(shù)據(jù)的不同要求。4、仿射變換：可以對坐標(biāo)數(shù)據(jù)在x和y方向進(jìn)行不同比例的縮放，同時(shí)進(jìn)行扭曲、旋轉(zhuǎn)和平移。特性：（1）直線變換后仍為直線（2）平行線變換后仍為平行線（3）不同方向上的長度比發(fā)生變化。5、地理信息系統(tǒng)常用的地圖投影：（1）高斯-克呂格投影：等角橫切橢圓柱投影特點(diǎn)：中央經(jīng)線上沒有任何變形，滿足中央經(jīng)線投影后保持長度不變的條件； 出中央經(jīng)線上的長度比為1外，其他任何點(diǎn)上長度比都大于1； 在同一條緯線上，離中央經(jīng)線越遠(yuǎn)，變形越大，最大值位于投影帶的邊緣； 在同一條經(jīng)線上，緯度越低，變形越大，變形最大處位于赤道上； 投影屬于等角性質(zhì)，故沒有角度變形

25、，面積比為長度比的平方； 長度比的等變形線平行于中央子午線。（2）墨卡托投影：等角正切圓柱投影墨卡托投影沒有角度變形，由每一點(diǎn)向各方向的長度比相等，它的經(jīng)緯線都是平行直線，且相交成直角，經(jīng)線間隔相等，緯線間隔從標(biāo)準(zhǔn)緯線向兩極逐漸增大。墨卡托投影的地圖上長度和面積變形明顯，但標(biāo)準(zhǔn)危險(xiǎn)無變形，從標(biāo)準(zhǔn)緯線向兩極變形逐漸增大，但因?yàn)樗哂懈鱾€(gè)方向均等擴(kuò)大的特性，保持了方向和相互位置關(guān)系的正確。（3）UTM投影：橫軸等角割圓柱投影該投影將世界劃分為60個(gè)投影帶，帶號為1、2、3、：60連續(xù)編號，每帶經(jīng)差6度，經(jīng)度自180度W和174度W之間為起始帶，且連續(xù)向東計(jì)算，帶的編號系統(tǒng)與1:100萬比例尺地圖有

26、關(guān)規(guī)定是一致的。（4）蘭勃特投影：等角正軸割圓錐投影分布規(guī)律：角度沒有變形 兩條標(biāo)準(zhǔn)緯線上沒有任何變形 等變形線和緯線一致，即同一條緯線上的變形處處相等 在同一經(jīng)線上，兩標(biāo)準(zhǔn)緯線外側(cè)為正變形（長度比大于1）,而兩標(biāo)準(zhǔn)緯線之間為負(fù)變形（長度比小于1）。變形比較均勻，變形絕對值也比較小 同一緯度上等經(jīng)差的線段長度相等，兩條緯線間的經(jīng)緯線長度處處相等。（5）阿爾伯通投影：正軸等面積割圓錐投影6、地圖投影的方法：（1）正解變換：通過建立一種投影變換為另一種投影的嚴(yán)密或近似的解析關(guān)系式，直接由一種投影的數(shù)字化坐標(biāo)X、y變換到另一種投影的直角坐標(biāo)X、Y。（2）反解變換：即由一種投影的坐標(biāo)反解出地理坐標(biāo)（x

27、、y-B、L）,然后將地理坐標(biāo)代入另一種投影的坐標(biāo)公式中（B、L一X、Y）,從而實(shí)現(xiàn)由一種投影的坐標(biāo)到另一種投影坐標(biāo)的變換（x、yfX、Y）；（3）數(shù)值變換：在原數(shù)據(jù)投影公式未知時(shí)（包括投影公式難判斷時(shí)），或不易求的原數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)兩投影間解析關(guān)系式的情況下，可以采用多項(xiàng)式來擬合它們之間的關(guān)系。7、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換；（一）由矢量向柵格的轉(zhuǎn)換：矢量向柵格的轉(zhuǎn)換處理的根本任務(wù)就是把點(diǎn)、線或面的矢量數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的柵格數(shù)據(jù)這一過程稱為柵格化。柵格化可以針對點(diǎn)、線和面進(jìn)行，其中，點(diǎn)的柵格化是線和面的基礎(chǔ)。（1）、點(diǎn)的柵格化設(shè)矢量坐標(biāo)點(diǎn)（x,y）,轉(zhuǎn)換后的柵格單元行列值為（I,J）,則有1=1+（YY

28、）/AYmaxJ=1+（XX）/Xmin（2）線的柵格化；線的柵格化可以分解成為對組成折線的每一個(gè)線段的柵格化。先使用點(diǎn)的柵格化的方法，柵格化線段的兩個(gè)端點(diǎn)，然后在柵格化線段中間部分。當(dāng)列數(shù)差大于行數(shù)差的時(shí)候，平行于Y軸做每一列的中心線，稱為掃描線。求每一條掃描線與線段的交點(diǎn)，按點(diǎn)的柵格化方法將交點(diǎn)轉(zhuǎn)化為柵格坐標(biāo)；當(dāng)行數(shù)差大于列數(shù)差的時(shí)候，平行于X軸做每一行的中心掃描線，再求每一條掃描線與線段的交點(diǎn)，按點(diǎn)的柵格化方法將交點(diǎn)轉(zhuǎn)化為柵格坐標(biāo)。（3）面的柵格化：基于數(shù)據(jù)的柵格化：是針對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格化的方法?；诙噙呅螖?shù)據(jù)的柵格化：是針對實(shí)體結(jié)構(gòu)的多邊形矢量數(shù)據(jù)柵格化的。方法包括：內(nèi)點(diǎn)填

29、充法：首先按線的柵格化方法把多邊形的邊界柵格化，然后在多邊形的內(nèi)部找一點(diǎn)作為內(nèi)點(diǎn)，從該點(diǎn)出發(fā)，向外填充多邊形區(qū)域，直到邊界為止；邊界代數(shù)法：沿著多邊形實(shí)體的邊界環(huán)繞多邊形一圈，當(dāng)向上環(huán)繞的時(shí)候，把邊界左邊一行中所有的柵格單元都減去屬性值，當(dāng)向下環(huán)繞時(shí)，把邊界左邊一行中所有的柵格單元的數(shù)值都加上屬性值，則多邊形外部的柵格正負(fù)數(shù)值抵消，而多邊形內(nèi)部的柵格被賦予屬性值；包含檢驗(yàn)法：對每個(gè)柵格單元，逐個(gè)判定其是否包含在某個(gè)實(shí)體多邊形之內(nèi)，若包含在多邊形內(nèi)，則將多邊形的屬性值賦給該柵格單元。包含檢驗(yàn)法實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于點(diǎn)在多邊形內(nèi)”的判定，可以通過檢驗(yàn)夾角之和的方法或鉛垂線法。（二）由柵格向矢量的轉(zhuǎn)換柵格數(shù)

30、據(jù)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換又稱為矢量化。矢量化的目的：一是掃描儀獲取的圖像柵格數(shù)據(jù)存入矢量形式的空間數(shù)據(jù)庫：二是將柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，將面狀柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為由矢量數(shù)據(jù)表示的多邊形邊界。1、基于圖像數(shù)據(jù)的矢量化方法 二值化：設(shè)以G（i、j）表示第i行第j列的像素灰度值，為將這種256級不同的灰度壓縮到2個(gè)灰度形成二值圖，即0和1兩級灰度值，首先要在最大與最小灰度之間定義一個(gè)閾值，則根據(jù)下式使灰度圖像二值化，如 細(xì)化：細(xì)化是消除線畫橫斷面柵格數(shù)的差異，使得每一條線只保留代表其軸線或周圍輪廓線（對面狀符號言）位置的單個(gè)柵格的寬度。對于柵格線畫的細(xì)化方法，可分為“剝皮法”和“骨架法”兩大類 跟蹤：跟蹤的目

31、的是將細(xì)化處理后的柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為從節(jié)點(diǎn)出發(fā)的線段或閉合的線條，并以矢量形式存儲線段的坐標(biāo)。跟蹤時(shí)，從起點(diǎn)開始，根據(jù)八個(gè)鄰域進(jìn)行搜索下一個(gè)相鄰點(diǎn)的位置，記錄坐標(biāo)，直到完成全部柵格數(shù)據(jù)的矢量化。2、柵格數(shù)據(jù)的矢量化方法其步驟是：首先在柵格數(shù)據(jù)中搜索多邊形邊界弧段相交處的節(jié)點(diǎn)位置，這些節(jié)點(diǎn)通常是相鄰柵格單元不相同的屬性值個(gè)數(shù)大于等于3的柵格處。接著從搜索出的節(jié)點(diǎn)里任選出一個(gè)作為其實(shí)跟蹤節(jié)點(diǎn)，順著柵格單元屬性值不同的兩個(gè)柵格單元之間進(jìn)行多邊形邊界弧段的跟蹤，記錄每一步跟蹤的坐標(biāo)，直到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)為止，則完成一條邊界弧段的跟蹤矢量化。重復(fù)上述過程，做到所有的邊界弧段都被生成。最后，將跟蹤得到的弧段數(shù)據(jù)連接

32、組織成多邊形。8、遙感與GIS數(shù)據(jù)的融合最常用的方法有：（1）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。這種影像地圖具有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，有豐富的光譜信息與幾何信息，又有行政界線和屬性信息，直接提高了用戶的可視化效果。（2）遙感影像與數(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(shí)施遙感影像的幾何校正與配準(zhǔn)，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(shí)數(shù)字地形可參與遙感影像的分類，改善分類精度。（3）遙感影像與數(shù)字柵格圖（DRG）的融合：將數(shù)字柵格地圖與遙感影像配準(zhǔn)疊合，可以從遙感圖像中快速

33、發(fā)現(xiàn)已發(fā)生變化的區(qū)域，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫的自動/半自動更新。9、解決不同格式數(shù)據(jù)之間的融合方法（1）基于轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)融合：在這種模式下，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換一般通過交換格式進(jìn)行，其存在的主要問題是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程復(fù)雜，系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式需要公開等；（2）基于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)融合：這種方法是采用一種空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)多元GIS數(shù)據(jù)的融合，這種轉(zhuǎn)換方法能處理多個(gè)數(shù)據(jù)集，轉(zhuǎn)化次數(shù)少，系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式不需公開，只要公開轉(zhuǎn)換采用的技術(shù)即可；（3）基于公共接口的數(shù)據(jù)融合：基于公共接口的數(shù)據(jù)融合模式又稱為數(shù)據(jù)互操作模式。其主要特點(diǎn)是獨(dú)立于具體平臺，轉(zhuǎn)換技術(shù)高度抽象，數(shù)據(jù)格式不需公開，代表著數(shù)據(jù)共享技術(shù)的發(fā)展方向；（4

34、）基于直接訪問的數(shù)據(jù)融合：直接數(shù)據(jù)訪問指一個(gè)GIS軟件中實(shí)現(xiàn)對其他軟件數(shù)據(jù)格式的直接訪問，用戶可以使用單個(gè)GIS軟件存取多種數(shù)據(jù)格式。直接數(shù)據(jù)訪問不僅避免了繁瑣的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，而且在一個(gè)GIS軟件訪問其他軟件的數(shù)據(jù)格式，不要求用戶擁有該數(shù)據(jù)格式的宿主軟件，更不需要該軟件的運(yùn)行，這位多源數(shù)據(jù)的融合提供了更為使用便捷的支持。10、空間數(shù)據(jù)壓縮：即從空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)集合中抽取一個(gè)子集，使這個(gè)子集在規(guī)定的精度范圍內(nèi)最好地逼近原集合，而又取的盡可能大的壓縮比。壓縮比是表示信息載體減少的程度。11、空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插：設(shè)已知一組空間數(shù)據(jù)，他們可以是離散的形式，也可以是多邊形分區(qū)數(shù)據(jù)的形式，現(xiàn)在要從這些數(shù)據(jù)中找到一個(gè)函

35、數(shù)關(guān)系式，使關(guān)系式最好地逼近這些已知的空間數(shù)據(jù)，并能根據(jù)該函數(shù)關(guān)系式推求出區(qū)域范圍內(nèi)其他任意點(diǎn)或任意多邊形分區(qū)范圍的值。這種通過已知點(diǎn)或多邊形分區(qū)的數(shù)據(jù)，推求任意點(diǎn)或多邊形分區(qū)數(shù)據(jù)的方法稱為空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插。12、數(shù)字高程模型的建立一般包括數(shù)據(jù)取樣、數(shù)據(jù)內(nèi)插和數(shù)據(jù)精度分析等步驟（一）數(shù)據(jù)取樣：數(shù)據(jù)點(diǎn)的選取和坐標(biāo)的確定。建立數(shù)字高程模型，就是要生成按柵格形式排列的地面點(diǎn)高程。（二）數(shù)據(jù)內(nèi)插：（1）分塊內(nèi)插法：分塊內(nèi)插法是把整個(gè)內(nèi)插空間劃分成若干塊，并對各分塊求出各自的曲面函數(shù)來刻畫曲面形態(tài)。分塊內(nèi)插的關(guān)鍵是要解決各相鄰分塊函數(shù)間的連續(xù)性問題。分塊內(nèi)插法分為線性內(nèi)插法、雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插法和二元樣條函

36、數(shù)內(nèi)插法等具體的方法。 線性內(nèi)插法：線性內(nèi)插法是先將所有的已知數(shù)據(jù)點(diǎn)連接成三角網(wǎng)的形式，使用靠近內(nèi)差點(diǎn)的三個(gè)已知數(shù)據(jù)點(diǎn)，來確定三角網(wǎng)中的一個(gè)三角形形成的空間平面，繼而求出該內(nèi)插點(diǎn)在平面中的高程值； 雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插法：雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插法常常是在規(guī)則分布的已知數(shù)據(jù)點(diǎn)，使用最靠近內(nèi)插法的四個(gè)已知數(shù)據(jù)點(diǎn)組成一個(gè)四邊形，確定一個(gè)雙線性多項(xiàng)式來內(nèi)插其中點(diǎn)的高程； 二元樣條函數(shù)內(nèi)插法（雙三次多項(xiàng)式）：在分塊插值區(qū)用雙三次多項(xiàng)式即樣條函數(shù)模擬地表面。（2）逐點(diǎn)內(nèi)插法分塊內(nèi)插法的分塊范圍在內(nèi)插過程中一經(jīng)確定，其形狀、大小和位置都保持不變，而逐點(diǎn)內(nèi)插法則是以插值點(diǎn)為中心，定義一個(gè)局部函數(shù)去擬合周圍的數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)

37、點(diǎn)的范圍隨插值點(diǎn)位置的變化而變化，因此又稱為移動曲面法 移動擬合法：該方法是指對每一個(gè)待插值點(diǎn)P用一個(gè)多項(xiàng)式曲面擬合該店附近的表面，從而計(jì)算出該點(diǎn)的高程值。 加權(quán)平均法：加權(quán)平均法在使用搜索圓尋找附近數(shù)據(jù)點(diǎn)的方法上和移動擬合法相同，但加權(quán)平均法在計(jì)算待插值點(diǎn)的高程值時(shí)，使用加權(quán)平均值代替誤差方程求解出的曲面函數(shù) 克里金法：原理：將被插值的某要素（例如地形要素）可以被當(dāng)做一個(gè)區(qū)域化地變量來看待。所為區(qū)域化的變量就是介于完全隨機(jī)的變量和完全確定的變量之間的一種變量，它隨所在區(qū)域位置的改變而連續(xù)地變化，因此，彼此離得近的點(diǎn)之間有某種程度上的空間相關(guān)性，而相隔較遠(yuǎn)的點(diǎn)之間在統(tǒng)計(jì)上看是相互獨(dú)立無關(guān)的。優(yōu)

38、點(diǎn)：克里金法被認(rèn)為能產(chǎn)生最優(yōu)的現(xiàn)行無偏估計(jì)，其變量圖可以被用來對每一個(gè)插值點(diǎn)計(jì)算估計(jì)的預(yù)期誤差。實(shí)施過程：首先是利用那些將要用來插值的離散點(diǎn)集合建立一個(gè)變量圖，變量圖通常包含兩部分，一個(gè)根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲得的變量圖，另一個(gè)是模型變量圖，一旦實(shí)驗(yàn)獲得的變量圖計(jì)算完成后，就是定義一個(gè)模型變量圖。其次將變量圖用來計(jì)算克里金方法中的權(quán)重。分類：普通克里金簡單克里金通用克里金13、區(qū)域的內(nèi)插：是根據(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。主要有疊置法和比重法。P104-10514、地圖投影的實(shí)質(zhì)是將地球橢球體面上的經(jīng)緯度線按照一定的數(shù)學(xué)法則轉(zhuǎn)移到平面上，在地球橢球面和平面之間建

39、立點(diǎn)對點(diǎn)之間函數(shù)關(guān)系的數(shù)學(xué)方法。地圖投影分類：按地圖投影的構(gòu)成方法可分為：1）幾何投影：方位投影、圓柱投影、圓錐投影按球面與投影面的幾何位置不同分為正軸投影、橫軸投影、斜軸投影2）非幾何投影偽方位投影、偽圓柱投影、偽圓錐投影、多圓錐投影按地圖投影變形性質(zhì)可分為：等積投影、等角投影、任意投影。第四章地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫1、空間數(shù)據(jù)庫:指的是GIS在計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)上存儲的與應(yīng)用相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總和,一般是以一系列特定結(jié)構(gòu)的文件的形式存儲在硬盤、光盤等存儲介質(zhì)中。2、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。通常有兩種方式：空間數(shù)據(jù)文件存儲管理、空間數(shù)據(jù)庫存儲和管理3、空間數(shù)據(jù)文件

40、存儲和管理的特點(diǎn):一個(gè)GIS軟件可以同時(shí)直接使用多個(gè)空間數(shù)據(jù)文件，一個(gè)空間數(shù)據(jù)文件也可同時(shí)為多個(gè)GIS軟件共享；但空間數(shù)據(jù)存儲在不同的文件里造成數(shù)據(jù)是面向應(yīng)用的,多個(gè)文件之間彼此孤立,不能反映數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，易造成數(shù)據(jù)的冗余和不一致等問題。4、一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)該包括數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBNS）、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)三個(gè)組成部分。數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)是按照一定的結(jié)構(gòu)組織在一起的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合，通常是一系列相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)文件；數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是提供數(shù)據(jù)庫建立、使用和管理工具的軟件系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)則是為了滿足特定的用戶數(shù)據(jù)處理需求而建立起來的，具有數(shù)據(jù)庫訪問功能的應(yīng)用軟件，它提供用戶一個(gè)訪

41、問和操作特定數(shù)據(jù)庫的用戶界面。5、空間數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)方式從文件發(fā)展到數(shù)據(jù)庫主要經(jīng)歷四個(gè)階段，即:（1）初級式的管理模式:（2）混合式的管理模式:（3）擴(kuò)展式的管理模式（引擎方式）:（4）集成式的管理模式:6、空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的步驟和內(nèi)容:（1）需求分析:即用系統(tǒng)的觀點(diǎn)分析與某一特定的空間數(shù)據(jù)庫應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)集合；（2）概念分析:把用戶的需求加以解釋，并用概念模型表達(dá)出來；（3）邏輯設(shè)計(jì):空間數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)的任務(wù)是把信息世界中的概念模型利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所提供的工具映射為計(jì)算機(jī)世界中為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型，并用數(shù)據(jù)描述語言表達(dá)出來；（4）物理設(shè)計(jì):數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)指數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)和存儲路徑

42、的設(shè)計(jì)，即將數(shù)據(jù)庫的邏輯模型在實(shí)際的物理存儲設(shè)備上加以實(shí)現(xiàn)，從而建立一個(gè)具有較好性能的物理數(shù)據(jù)庫。7、空間數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)過程:（1）建立實(shí)際的空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)；（2）裝入試驗(yàn)性的空間數(shù)據(jù)對應(yīng)用程序進(jìn)行測試，以確認(rèn)其功能和性能是否滿足設(shè)計(jì)要求，并檢查對數(shù)據(jù)庫存儲空間的占有情況；（3）裝入實(shí)際的空間數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)庫的加載，建立起實(shí)際運(yùn)行的空間數(shù)據(jù)庫8、空間數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行和維護(hù)主要工作：（1）維護(hù)空間數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性，需要及時(shí)調(diào)整授權(quán)和密碼，轉(zhuǎn)儲及恢復(fù)數(shù)據(jù)庫；（2）檢測并改善數(shù)據(jù)庫性能，分析評估存儲空間和響應(yīng)時(shí)間，必要時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的在組織；（3）增加新的功能，對現(xiàn)有功能按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)充；（4）修改錯

43、誤，包括程序和數(shù)據(jù)。9、當(dāng)前最為普遍的概念模型是語義數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型。最常用的語義數(shù)據(jù)模型之一是實(shí)體-聯(lián)系模型（E-R模型），ER模型為數(shù)據(jù)庫分析設(shè)計(jì)人員提供三種主要的語義概念：實(shí)體、聯(lián)系、屬性。實(shí)體：實(shí)體是對客觀存在的起獨(dú)立作用的事物的一種抽象，在ER模型中，用矩形符號代表實(shí)體；聯(lián)系：聯(lián)系是實(shí)體間有意義的相互作用或?qū)?yīng)關(guān)系，一般可以分為一對一的聯(lián)系，一對多的聯(lián)系和多對多的聯(lián)系三種類型。聯(lián)系在ER圖中用菱形符號表示；屬性：屬性是對實(shí)體和聯(lián)系特征的描述。屬性用一個(gè)橢圓形表示10、采用ER模型進(jìn)行數(shù)據(jù)概念設(shè)計(jì)的步驟：P117（1）設(shè)計(jì)局部的ER模型；（2）設(shè)計(jì)全局的ER模型：3）全局ER

44、模型的優(yōu)化：11、消息：是對象與對象之間相互聯(lián)系、請求、協(xié)作的途徑；12、類：是對一組對象的抽象描述，它將該組對象所具有的共同特征集中起來，以說明該組對象的能力和性質(zhì)；13、繼承：繼承是現(xiàn)實(shí)世界中對象之間的一種獨(dú)特關(guān)系，是指一個(gè)對象直接使用另一個(gè)對象的屬性和方法；14、重載：一個(gè)類中的方法與另一種方法同名，但參數(shù)表不同，這種方法稱為重載；15、多態(tài)：是指同一個(gè)消息可以根據(jù)發(fā)送消息對象的不同采用多種不同的行為方式；16、概括：是把一組具有相同特征和操作的類歸納在一個(gè)更一般的超類中；17、聚集：聚集反映了鍥套對象的概念，鍥套對象是由一些其他對象組成的，它用來描述更高層次對象的一種形式；18、關(guān)系：

45、關(guān)系是一個(gè)二維表，表的每行對應(yīng)一個(gè)元組，表的每列對應(yīng)一個(gè)域；19、關(guān)鍵字：關(guān)系中的某一屬性組，若它的值唯一的標(biāo)識了一個(gè)元組，則稱該屬性組為候選關(guān)鍵字；20、關(guān)系模式：關(guān)系的描述稱為關(guān)系模式，它包括關(guān)系名、屬性名、屬性向域的映射、屬性間的依賴關(guān)系。21、關(guān)系數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)理論的三個(gè)主要部分：數(shù)據(jù)依賴、函數(shù)依賴、范式（1）數(shù)據(jù)依賴：是通過一個(gè)關(guān)系中屬性間值的相等與否體現(xiàn)出的數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系；（2）函數(shù)依賴表征一個(gè)屬性或?qū)傩约系闹祵α硪粋€(gè)屬性或?qū)傩约系闹档靡蕾囆?；最基本的函?shù)依賴是主關(guān)鍵字決定關(guān)系模型中的非關(guān)鍵字；完全函數(shù)依賴傳遞函數(shù)依賴多值依賴22、范式：由于關(guān)系的屬性之間存在著多種多樣的函數(shù)依

46、賴特性，當(dāng)用關(guān)系模式表達(dá)時(shí)，一些不良的語義特性就可能造成數(shù)據(jù)存儲的冗余及由此造成的數(shù)據(jù)操作的異常，所以提供了必須遵循的一些規(guī)范化形式，簡稱范式。（1）第一范式（INF）：指數(shù)據(jù)庫表的每一列都是不可分割的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)，同一列中不能有多個(gè)值，即實(shí)體中的某個(gè)屬性不能有多個(gè)值或者不能有重復(fù)的屬性。第一范式是一個(gè)關(guān)系模式所要遵循的最基本的條件；（2）第二范式（2NF）：第二范式是指關(guān)系在滿足1NF的基礎(chǔ)上，每一個(gè)非主屬性完全函數(shù)依賴于該關(guān)系的關(guān)鍵字；（3）第三范式（3NF）：第三范式是在滿足第二范式的基礎(chǔ)上，其非關(guān)鍵字屬性既非函數(shù)依賴，也不傳遞依賴于關(guān)鍵字，即屬于3NF的關(guān)系，其非關(guān)鍵字屬性之間都是獨(dú)立的

47、，不存在函數(shù)依賴關(guān)系；（4）BC范式（BCNF）：它是指如果關(guān)系模式R是第三范式，且沒有一個(gè)非關(guān)鍵字屬性是完全函數(shù)依賴于其他的非關(guān)鍵字屬性，是關(guān)系模式R稱為擴(kuò)充第三范式的模式，即BC范式模式。23、ER圖向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換的規(guī)則是：一個(gè)實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的關(guān)鍵字就是關(guān)系的關(guān)鍵字；一個(gè)聯(lián)系類型轉(zhuǎn)換成一個(gè)關(guān)系模式，參與該聯(lián)系的各實(shí)體的關(guān)鍵字以及聯(lián)系的屬性轉(zhuǎn)換成關(guān)系的屬性。24、空間數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)：是從一個(gè)滿足用戶信息需求的、已確定的邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（即邏輯模型）出發(fā)，研制出一個(gè)有效地，可實(shí)現(xiàn)的物理數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)（存儲結(jié)構(gòu)和物理模型）的過程。物理設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、約束和

48、應(yīng)用設(shè)計(jì)等。25、空間索引：就是依據(jù)空間實(shí)體的位置和形狀或空間實(shí)體之間的某種空間關(guān)系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。常見的空間索引有范圍、格網(wǎng)和四叉樹等。（1）范圍索引：即在記錄每個(gè)空間實(shí)體的坐標(biāo)時(shí)，同時(shí)記錄每個(gè)空間實(shí)體的最大和最小坐標(biāo)；（2）格網(wǎng)空間索引：將區(qū)域劃分成大小相等的網(wǎng)格，記錄每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)所包含的空間實(shí)體在數(shù)據(jù)庫中的地址；（3）四叉樹索引：將區(qū)域進(jìn)行若干層次的劃分，每個(gè)層次的劃分是將上一個(gè)層次劃分得到的每個(gè)區(qū)域分成四個(gè)相等的子區(qū)域，判定空間實(shí)體包含在哪一個(gè)層次的那一個(gè)子區(qū)域中，則用子區(qū)域的編碼來記錄空間實(shí)體，這樣就形成了一個(gè)四叉樹的空間劃分。26、空間元數(shù)據(jù)：是指在空間數(shù)據(jù)庫中用于描

49、述空間數(shù)據(jù)的內(nèi)容、質(zhì)量、表示方式、空間參考和管理方式等特征的數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)地理空間信息共享的核心標(biāo)準(zhǔn)之一?？臻g元數(shù)據(jù)的主要作用是幫助空間數(shù)據(jù)的使用者查詢所需的空間信息，進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的共享，并進(jìn)一步處理空間數(shù)據(jù)。27、時(shí)空數(shù)據(jù)系統(tǒng)或數(shù)據(jù)處理技術(shù)，其內(nèi)容可表現(xiàn)在以下三個(gè)主要方面：（1）空間時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的表達(dá)：空間時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)表達(dá)的目的在于建立空間時(shí)態(tài)一體化數(shù)據(jù)模型。它涉及時(shí)間標(biāo)志、時(shí)態(tài)版本的標(biāo)識、空間變化的類型的定義、空間拓?fù)渑c時(shí)態(tài)拓?fù)洹⒖臻g時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)，以及存儲策略等內(nèi)容；（2）空間時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的更新：空間時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的更新研究空間數(shù)據(jù)更新的類型、操作方法，更新對時(shí)空數(shù)據(jù)庫中空間和時(shí)態(tài)拓?fù)涞挠绊?，以及拓?fù)渲?/p>

50、建等問題；（3）空間時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的查詢：空間時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的查詢探討空間時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的各種跟蹤算法，多維信息的復(fù)合、分析、可視化等。時(shí)空一體化數(shù)據(jù)模型：時(shí)間片快照模型、底圖疊加模型、時(shí)空合成模型第五章空間分析的原理與方法1、空間分析是基于空間數(shù)據(jù)的分析技術(shù)，它是以地球科學(xué)原理為依托，通過分析算法，從空間數(shù)據(jù)中獲取有關(guān)地理對象的空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間構(gòu)成、空間演變等信息。2、數(shù)字地形模型分析P1473、空間疊合分析：指在相同的空間坐標(biāo)系統(tǒng)條件下，將同一地區(qū)兩個(gè)不同地理特征的空間和屬性數(shù)據(jù)疊合相加，以產(chǎn)生空間4、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。5、基于矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的疊合分析（一

51、）點(diǎn)與多邊形的疊合點(diǎn)與多邊形的疊合是通過確定一個(gè)點(diǎn)狀空間特征中的點(diǎn)落在另一個(gè)多邊形空間特征中的那一個(gè)多邊形內(nèi)，以便為每個(gè)點(diǎn)賦予新的多邊形屬性；（二）線與多邊形的疊合是通過確定一個(gè)線狀空間特征中的線經(jīng)過另一個(gè)多邊形空間特征的那個(gè)多邊形，以便為線賦予新的多邊形屬性；（三）多邊形與多邊形的疊合指將兩個(gè)不同的多邊形空間特征數(shù)據(jù)相重疊，產(chǎn)生新的多邊形特征數(shù)據(jù)，用以解決地理變量的多準(zhǔn)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，以及圖幅要素更新、區(qū)域信息提取等。通常有以下5種疊合方式：（1）union:將兩個(gè)多邊形空間特征中的各個(gè)多邊形進(jìn)行對比，若是所在區(qū)域相互覆蓋，則把多邊形切割成重疊的小多邊形，

52、每個(gè)小多邊形包含兩個(gè)空間特征的全部屬性數(shù)據(jù)；（2）Intersect：輸出數(shù)據(jù)為保留原來兩個(gè)輸入多邊形的共同部分；（3）Identity:輸出數(shù)據(jù)為保留其中一個(gè)輸入多邊形的為控制邊界之內(nèi)的所有多邊形；（4）Erase:輸出數(shù)據(jù)為保留其中一個(gè)輸入多邊形為控制邊界之外的所有多邊形；（5）Update:輸出數(shù)據(jù)為一個(gè)經(jīng)刪除處理后的多邊形與一個(gè)新特征多邊形。6、基于柵格數(shù)據(jù)的疊合分析:基于柵格數(shù)據(jù)疊合分析的特點(diǎn)是（1）參與疊合分析的空間數(shù)據(jù)為柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；（2）柵格數(shù)據(jù)的疊合算法可以有多個(gè)空間特征數(shù)據(jù)參與分析，而不像矢量疊合分析只能在兩個(gè)空間特征數(shù)據(jù)之間進(jìn)行（3）柵格疊合分析雖然數(shù)據(jù)占用存儲量比較大，

53、但是運(yùn)算過程比較簡單柵格疊合分析的條件:要具備兩個(gè)或多個(gè)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。柵格疊合分析的結(jié)果是一個(gè)新生成的柵格數(shù)據(jù)，其中的每一個(gè)柵格的數(shù)值都是由參與計(jì)算的原柵格數(shù)據(jù)計(jì)算得到的。7、空間鄰近度分析通常有空間緩沖區(qū)分析和voronoi多邊形分析（1）空間緩沖區(qū)分析是圍繞空間的點(diǎn)、線、面實(shí)體，自動建立其周圍一定寬度范圍內(nèi)的多邊形；（2）Voronoi多邊形：即泰森多邊形，它采用了一種極端的邊界內(nèi)插方法，只用最近的單個(gè)點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域插值，泰森多邊形按數(shù)據(jù)點(diǎn)位置將區(qū)域分割成子區(qū)域，每個(gè)子區(qū)域包含有一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，各子區(qū)域到其內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的距離小于任何到其它數(shù)據(jù)點(diǎn)的距離，并用其內(nèi)數(shù)

54、據(jù)點(diǎn)進(jìn)行賦值。Voronoi多邊形原理：是根據(jù)離散分布的已知數(shù)據(jù)點(diǎn)對研究區(qū)域進(jìn)行劃分，使得劃分成的多邊形覆蓋整個(gè)研究區(qū)域，形成一個(gè)voronoi圖，且每一個(gè)多邊形僅包含一個(gè)已知數(shù)據(jù)點(diǎn)，則可以用該已知數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)來表達(dá)和分析該多邊形內(nèi)的所有其他數(shù)據(jù)點(diǎn)，所以，voronoi多邊形分析常常用于空間插值計(jì)算。Voronoi多邊形的特征：所有的voronoi多邊形都是凸多邊形；voronoi多邊形的頂點(diǎn)是相鄰已知點(diǎn)構(gòu)成的三角形外接圓的圓心；所有這些外接圓的內(nèi)部不包含已知點(diǎn)。8、delaunay三角網(wǎng)：即由狄洛尼三角形組成的三角網(wǎng)，它是在地形擬合方面表現(xiàn)最出色的三角網(wǎng)，因此常被用于TIN的生成。狄洛尼三角

55、形由三個(gè)最鄰近的點(diǎn)連接而成，這三個(gè)相鄰點(diǎn)對應(yīng)的voronoi多邊形有一個(gè)公共的頂點(diǎn)，此頂點(diǎn)同時(shí)是狄洛尼三角形外接圓的圓心。9、空間網(wǎng)絡(luò)分析：是指依據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系，通過考察網(wǎng)絡(luò)元素的空間及屬性數(shù)據(jù)，以數(shù)學(xué)理論模型為基礎(chǔ)，對網(wǎng)絡(luò)的性能特征進(jìn)行多方面研究的一種分析計(jì)算。10、Dijkstra算法以及其在GIS最短路徑分析中的應(yīng)用：Dijkstra算法是按照路徑長度遞增順序產(chǎn)生各頂點(diǎn)的最短路徑。算法過程：設(shè)最短距離已確定的頂點(diǎn)集合稱為紅點(diǎn)集，最短距離尚未確定的為藍(lán)點(diǎn)集。1）按路徑長度遞增順序產(chǎn)生各藍(lán)頂點(diǎn)的最短路徑2）在當(dāng)前藍(lán)點(diǎn)集中選擇一個(gè)距離最小的藍(lán)點(diǎn)來擴(kuò)充紅點(diǎn)集，以保證算法按路徑長度遞增順序產(chǎn)生各頂

56、點(diǎn)的最短路徑；3）每擴(kuò)充一個(gè)藍(lán)點(diǎn)到紅點(diǎn)集中，則剩余的藍(lán)點(diǎn)的路徑按照新加入的紅點(diǎn)作為中間頂點(diǎn)進(jìn)行修正，一旦加入新紅點(diǎn)是的藍(lán)點(diǎn)路徑長度最短，則用變短的路徑代替原來的藍(lán)點(diǎn)路徑長度，重復(fù)以上過程；4）直到所需求的藍(lán)點(diǎn)已擴(kuò)充到紅點(diǎn)集時(shí)，算法結(jié)束。作用：1）選擇要進(jìn)行計(jì)算的兩點(diǎn)結(jié)點(diǎn)2）對這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)通分析，即采用寬度優(yōu)先搜索方法，來快速判斷這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)是否聯(lián)通，也就是確定是否存在計(jì)算最短路徑的必要，若聯(lián)通則進(jìn)行；3）調(diào)用dijkstra算法，計(jì)算兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的最短路徑4）進(jìn)行對計(jì)算出來的最短路徑樹進(jìn)行優(yōu)化處理后，生成最終的最短路徑樹，輸出并推出。第六章地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用模型P1731、應(yīng)用模型建模的步驟

57、包括：明確分析的目的和評價(jià)準(zhǔn)則準(zhǔn)備分析數(shù)據(jù)空間分析操作結(jié)果分析解釋、評價(jià)結(jié)果結(jié)果輸出（地圖、表格和文檔）第七章地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與評價(jià)1、應(yīng)用型GIS根據(jù)其應(yīng)用層次的高低，又可分為空間事務(wù)處理系統(tǒng)（STPS）、空間管理信息系統(tǒng)（SMIS）、空間決策支持系統(tǒng)（SDSS）2、應(yīng)用型GIS的設(shè)計(jì)，大致分為四個(gè)主要階段，即系統(tǒng)分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)實(shí)施，系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)。3、如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)按階段進(jìn)行，預(yù)先規(guī)定每一階段的開發(fā)目標(biāo)和任務(wù)，然后按照一定的準(zhǔn)則順序開發(fā)實(shí)施，這種方法稱為生命周期設(shè)計(jì)方法。生命周期設(shè)計(jì)法的特點(diǎn)：由于生命周期法嚴(yán)格分階段進(jìn)行，便于開發(fā)工作的組織管理；系統(tǒng)開發(fā)過程比較長；新系統(tǒng)實(shí)際效果的可見性差；來自最終用戶的反饋比