西南石油大學

1、西南石油大學教 案課程稱地理信息系統(tǒng)原理及應用任課教師鐘 鳳 媛院（系、部）資源與環(huán)境學院教 研 室.資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃2006年 8 月 28 日課程表課程名稱地理信息系統(tǒng)原理及應 用專業(yè)年級地理信息2004學 時56行課時間1220周星期、教室12節(jié)34節(jié)56節(jié)7 8節(jié)910 節(jié)星期一A414星期二A414星期三星期四A414星期五星期六星期日第七章 地理信息系統(tǒng)的設計與評價2 學時第二章 地理空間與空間數(shù)據基礎9 學時地理信息系統(tǒng)原理及應用課程教學大綱一、課程基本信息1、課程英文名稱： The Principle of Geographic Information Systems2、課程

2、類別：專業(yè)基礎課程3、課程學時：總學時56 ，實驗學時124、學分： 3.55、先修課程：自然地理學、地圖學、數(shù)據庫原理6、適用專業(yè)：地理信息系統(tǒng)專業(yè)，資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)7、大綱執(zhí)筆：資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃教研室王成武8、大綱審批：資源與環(huán)境學院學術委員會9、制定（ 修訂 ） 時間：二、課程的目的與任務：課程設置的目的，是為各專業(yè)的學生提供必備的預備知識，為學習后續(xù)的專業(yè)課程服務。三、課程的基本要求：通過本課程的學習，要求學生在地理信息系統(tǒng)的組成、空間信息的描述、空間數(shù)據結構、空間數(shù)據庫的建立、空間數(shù)據模型的建立、空間分析方法、空間數(shù)據的可視化等方面的知識能牢固地掌握。各專業(yè)的學生可根據專

3、業(yè)的特點、側重點學習有關章節(jié)的內容。四、教學內容、要求及學時分配：（一）理論教學： 44 學時第一章 緒 論 2 學時地理信息系統(tǒng)的基礎知識；掌握地理信息系統(tǒng)組成及其功能；地理信息系統(tǒng)基礎；地理信息系統(tǒng)與相關學科的關系；地理信息系統(tǒng)的發(fā)展。重點：地理信息系統(tǒng)組成及其功能；地理信息系統(tǒng)的發(fā)展難點：地理信息系統(tǒng)組成及其功能地理空間的概念；空間數(shù)據結構與模型，空間數(shù)據組織和編碼；地理空間結構；空間數(shù)據結構與模型；空間數(shù)據質量；空間數(shù)據的元數(shù)據重點：地理空間的概念；空間數(shù)據結構與模型；地理空間結構難點：空間數(shù)據結構與模型第三章 空間數(shù)據處理12 學時如何進行空間數(shù)據輸入地理空間數(shù)據庫； 空間數(shù)據的坐標

4、轉換； 空間數(shù)據結構轉換；多源空間數(shù)據的融合；空間數(shù)據壓縮與綜合； 空間數(shù)據的內插；圖幅數(shù)據邊沿匹配處理重點： 空間數(shù)據的坐標轉換； 空間數(shù)據壓縮與綜合，空間數(shù)據的內插難點：空間數(shù)據的內插第四章 地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據庫3 學時空間數(shù)據庫概述； 空間數(shù)據庫概念模型設計； 空間數(shù)據庫邏輯模型設計和物理設計。重點：空間數(shù)據庫概念模型設計難點：語義數(shù)據模型和面向對象數(shù)據模型第五章 空間分析的原理與方法 11 學時數(shù)字地面模型分析；空間疊合分析；空間緩沖區(qū)分析；空間網絡分析；空間統(tǒng)計分析；空間數(shù)據的集合分析和查詢。重點：數(shù)字地面模型分析；空間疊合分析；空間緩沖區(qū)分析難點：空間網絡分析；空間統(tǒng)計分析第六章

5、 地理信息系統(tǒng)的應用模型2 學時地理信息系統(tǒng)應用模型的分類；地理信息系統(tǒng)應用模型的構建；地理信息系統(tǒng)的應用；地理信息系統(tǒng)應用模式。重點： 地理信息系統(tǒng)應用模型的分類； 地理信息系統(tǒng)應用模型的構建難點：地理信息系統(tǒng)應用模型的構建地理信息系統(tǒng)設計的目的，系統(tǒng)設計的模式，系統(tǒng)設計的流程；地理信息系統(tǒng)設計的步驟；地理信息的標準化重點：系統(tǒng)設計的模式，系統(tǒng)設計的步驟難點：系統(tǒng)設計的模式第八章 地理信息系統(tǒng)產品的輸出設計2 學時地理信息系統(tǒng)產品的輸出形式；地理信息系統(tǒng)圖形輸出系統(tǒng)設計；地理信息系統(tǒng)的可視化與虛擬現(xiàn)實重點： 地理信息系統(tǒng)產品的輸出形式； 地理信息系統(tǒng)圖形輸出系統(tǒng)設計難點：地理信息系統(tǒng)圖形輸出

6、系統(tǒng)設計授課日歷課次授課時間授課內容重點、難點作業(yè)、實驗課后記錄12學時地理信息系統(tǒng)的基礎知識地理信息系統(tǒng)組成及其功 能p27思考題第1、2、3 題22學時地理信息基礎知識地理信息空間定位模型形 成及其特征記憶常用投影、比例尺32學時空間對象描述基礎知識空間對象描述方法；地理編 碼概念；拓撲關系的含義p70思考題第1、2、3 題42學時空間數(shù)據組織與管理空間數(shù)據組織與管理的基 礎數(shù)據結構p70思考題第6題52學時空間數(shù)據組織與管理的基礎數(shù)據結構柵格數(shù)據結構描述實質及 其壓縮方法p70思考題第7題62學時空間數(shù)據組織與管理的機制空間數(shù)據庫的現(xiàn)行管理方 案及其索引方法p70思考題第5題72學時空間

7、數(shù)據采集的原理GIS的數(shù)據內容、GIS的數(shù) 據來源及現(xiàn)行主要數(shù)據采 集方法p106思考題第1題82學時空間數(shù)據編輯的內容與方法空間數(shù)據編輯的內容與方 法，數(shù)據格式轉換原理與方 法思考題：現(xiàn)有商業(yè)軟件中 有哪些數(shù)據格式轉換方法92學時數(shù)據結構轉換原理與方法矢量到柵格與柵格到矢量 數(shù)據格式轉換p106思考題第6題102學時數(shù)據壓縮與概化的原理與方法數(shù)據壓縮與概化的原理與 方法，圖像糾正的原理與方 法思考題：地形圖的糾正步 驟是什么。112學時地圖投影轉換的原理與方法，地理信息系 統(tǒng)邊界匹配的方法地圖投影轉換的原理與方 法p106思考題第2、3題122學時空間分析的基本原理與方法空間查詢的方法，基于

8、點的 空間數(shù)據內插原理與方法p106思考題第5題132學時空間分析的區(qū)域內插算法，數(shù)字地面模型 基本原理空間分析的區(qū)域內插算法p194思考題第4題142學時地理信息系統(tǒng)數(shù)字地面模型基本原理與 方法地理信息系統(tǒng)數(shù)字地 面模型谷脊特征判斷，地學 剖面的繪制方法。p194思考題第4題158學時地理信息系統(tǒng)空間分析基本原理與方法空間疊合分析，網絡分析， 緩沖區(qū)分析p194思考題第2、3、4題162學時地理信息系統(tǒng)空間分析基本原理與方法地理信息系統(tǒng)空間建 ?；驹硪约盎绢愋?。p222思考題第1,2題172學時地理信息系統(tǒng)空間建模基本原理以及基地理信息系統(tǒng)應用模 型的構建與具體領域方法 應用模型的構建

9、。p222思考題第3, 4題182學時地理信息系統(tǒng)設計與標準化基本原理地理信息系統(tǒng)設計的 步驟，GIS評價,GIS標準化 的意義和作用。p243思考題第1,2題192學時地理信息系統(tǒng)產品輸出基本原理地理信息系統(tǒng)空間信 息輸出系統(tǒng)，電子地圖系 統(tǒng)。p243思考題第1題202學時實習一初識商業(yè)地理信息系統(tǒng)平臺熟悉商業(yè)地理信息系統(tǒng)的 環(huán)境，了解地理信息系統(tǒng)的 文件組成實習報告212學時實習二柵格圖象配準深入理解物理坐標與用戶 坐標的概念及其轉換關系實習報告222學時實習三屬性數(shù)據庫的建立GIS屬性數(shù)據庫建立及其與 空間數(shù)據庫關聯(lián)的方法。實習報告232學時實習四GIS分析方法初步了解常用的幾種地理 分

10、析方法在 MapInfo環(huán)境卜 的實現(xiàn)過程實習報告242學時實習五統(tǒng)計圖、專題圖的制作制作統(tǒng)計圖、專題地圖，供 GIS數(shù)據分析使用。實習報告252學時實習六成果地圖打印輸出應用地理信息系統(tǒng)軟件制 作輸出的地圖實習報告授課總結第 1 次課日期 周次 星期 學時一、本次教學目標掌握地理信息系統(tǒng)的基礎知識，掌握地理信息系統(tǒng)組成及其功能；地理信息系統(tǒng)概念；地理信 息系統(tǒng)與相關學科的關系；地理信息系統(tǒng)的發(fā)展。二、內容綱要1、地理信息系統(tǒng)定義地圖觀點：地圖數(shù)據處理與顯示數(shù)據庫觀點：計算機角度分析工具觀點：地學應用GIS定義：GIS是由計算機硬件、軟件和不同方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設計用來支持空間數(shù)據 采集、

11、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規(guī)劃和管理問題。一美國聯(lián)邦數(shù)字地圖協(xié)調委員會（FICCDC 對GIS的理解：GIS的物理外殼是計算機化的技術系統(tǒng)GIS的操作對象是空間數(shù)據GIS的技術優(yōu)勢在于它的空間分析能力GIS與地理學、測繪學聯(lián)系緊密GIS按研究的范圍大小可分為全球性的、區(qū)域性的和局部性的；按研究內容的不同可分為綜合 性的與專題性的。同級的各種專業(yè)應用系統(tǒng)集中起來，可以構成相應地域同級的區(qū)域綜合系統(tǒng)。在 規(guī)劃、建立應用系統(tǒng)時應統(tǒng)一規(guī)劃這兩種系統(tǒng)的發(fā)展，以減小重復很費，提高數(shù)據共享程度和實用 性。2、地理信息系統(tǒng)的構成完整的GIS主要由五個部分構成：即計算機硬件系統(tǒng)、計算機軟件系統(tǒng)

12、、地理空間數(shù)據、系統(tǒng) 應用模型和系統(tǒng)管理操作人員 理解：1）計算機硬件是計算機系統(tǒng)中的實際物理裝置的總稱2）地理空間數(shù)據是指以地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文景觀數(shù)據，可以是圖形、圖 像、文字、表格和數(shù)字等3）系統(tǒng)開發(fā)、管理和使用人員：地理信息系統(tǒng)從其設計、建立、運行到維護的整個生命周期，處處都離不開人的作用3、GIS與相關學科與技術的關系地理學和測繪學是以地域單元研究人類居住的地球及其部分區(qū)域，研究人類環(huán)境的結構、功能、演化以及人地關系?？臻g分析是GIS的核心，地理學作為 GIS的分析理論基礎，可為 GIS提供引導空間分析的 方法和觀點。測繪學和遙感技術不但為GIS提供快速、可靠、多

13、時相和廉價的多種信息源，而且它們中的許多理論和算法可直接用于空間數(shù)據的變換、處理。再者，GIS與計算機科技、數(shù)學、運籌學、統(tǒng)計學、認知學等學科也密切相關。計算機輔助設 計（CAD）為GIS擔供了數(shù)據輸入和圖形顯示的基礎軟件；數(shù)據庫管理系統(tǒng)（DBMS）更是GIS的核心；數(shù)學的許多分支，尤其是幾何學、圖論、拓撲學、統(tǒng)計學、決策優(yōu)化方法等被廣泛應用于GIS空間數(shù)據的分析。4、地理信息系統(tǒng)的功能1）數(shù)據獲取、數(shù)據編輯目的：保證數(shù)據在入庫時在內容上的完整性，邏 輯上的一致性。方法：數(shù)據編輯與處理、錯誤修正：2）數(shù)據變換數(shù)據格式轉化：矢量、柵個格轉化，不同數(shù)據格式轉化；數(shù)據比例轉化：平移、旋轉、比例、糾正

14、投影變換：投影方式數(shù)據概化：平滑、特征集結數(shù)據重構：幾何形態(tài)變換（拼接、截取、壓縮、結構）地理編碼：拓撲結構3） 空間查詢位置查詢、屬性查詢、拓撲查詢4）空間分析地形分析、網絡分析、緩沖區(qū)分析等5）數(shù)據輸出等5、地理信息系統(tǒng)的應用資源清查，測繪與地圖制圖，城鄉(xiāng)規(guī)劃，災害監(jiān)測，環(huán)境保護。重點、難點：地理信息系統(tǒng)組成及其功能。三、教學設計1、教學步驟：1）總體介紹課程性質，總的要求2）概述本次課的主要內容提綱3）逐個教學要點講解4）綜合本次內容，提出課后學習要求按照重點突出，詳略得當，難點詳細講解的原則進行課堂時間分配，把地理信息系統(tǒng)的概念， 理解地理信息系統(tǒng)組成作為一個小單元，地理信息系統(tǒng)與相關

15、學科的關系及其功能，地理信息系統(tǒng) 的發(fā)展作為一個小單元。教學方法以講解和示例為主，聯(lián)系實際應用，啟發(fā)學生掌握基本概念，了解系統(tǒng)機制和發(fā)展過 程。教學手段采用板書與多媒體（計算機、投影儀）相結合的方式，板書詳細說明理論概念，多媒 體用于示例圖表展示。2、作業(yè)：p27思考題第1、2、3題第 2次課日期 周次 星期 學時、本次教學目標掌握地理信息系統(tǒng)的地理信息基礎知識，掌握地理信息空間定位模型形成及其特征；投影概念;比例尺的含義。二、內容綱要1、地理信息空間定位模型逐級近似：第一類是地球的自然表面，它是一個起伏不平，十分不規(guī)則的表面，包括海洋底部、高山高原在內 的固體地球表面。第二類是相對抽象的面，

16、即大地水準面。地球表面的72%被流體狀態(tài)的海水所覆蓋，因此，可以假設當海水處于完全靜止的平衡狀態(tài)時，從海平面延伸到所有大陸下部，而與地球重力方向處處正交 的一個連續(xù)、閉合的水準面，這就是大地水準面。以大地水準面為基準，可以方便地用水準儀完成 地球自然表面上任意一點高程的測量。盡管大地水準面比起實際的固體地球表面要平滑得多，但實 際上，由于海水溫度的變化，盛行風的存在，可以導致海平面高達百米以上的起伏變化。第三類是模型，就是以大地水準面為基準建立起來的地球橢球體模型。大地水準面雖然十分復 雜，但從整體來看，起伏是微小的，很接近與繞自轉軸旋轉的橢球體。所以在測量和制圖中就用旋 轉橢球來代替大地球體

17、。這個旋轉球體通常稱地球橢球體。地球橢球體表面是一個規(guī)則的數(shù)學表面。橢球體的大小通常用兩個半徑一一長半徑a和短半徑b,或由一個半徑和扁率 ”來決定。扁率表示橢球的扁平程度。扁率 a的計算公式如下：a =（a-b）/ba、b、&稱為地球橢球體的基本元素。2、地理空間坐標系的建立建立地理空間坐標系，主要的目的是確定地面點的位置。1）最直截了當?shù)姆椒ň褪怯玫乩碜鴺耍ň暥?、經度）來表示?）把地面上的點表示在平面上，采用平面坐標系（笛卡兒平面直角坐標）。首先要把曲面展開為平面，因此必須運用地圖投影的方法，建立地球表面和平面上點的函數(shù)關系，使地球表面上任一個由地理坐標（小、入）確定的點，在平面上必有一個

18、與它相對應的點。3、地圖投影實質：建立地球橢球面上經緯線網和平面上相應經緯線網的數(shù)學基礎，也就是建立地球橢球面上的點的地理坐標（入，。）與平面上對應點的平面坐標（x, y）之間的函數(shù)關系：x = f 1 （,;：）y = f 2 （ 1,:）當給定不同的具體條件時，將得到不同類型的投影方式投影選擇因素：1制圖區(qū)域的地理位置、形狀和范圍2制圖比例尺3地圖內容4出版方式GIS中的地圖投影：GIS以地圖方式顯示地理信息。地圖是平面，而地理信息則是在地球橢球上，因此地圖投影在GIS中不可缺少。GIS數(shù)據庫中地理數(shù)據以地理坐標存儲時，則以地圖為數(shù)據源的空間數(shù)據必須通過投影變換轉換成地理坐標；而輸出或顯示

19、時，則要將地理坐標表示的空間數(shù)據通過投影變換變換成指定投 影的平面坐標。GIS中，地理數(shù)據的顯示可根據用戶的需要而指定投影方式。4、地圖比例尺地圖比例尺反映了制圖區(qū)域和地圖的比例關系，紙質地圖：內容、概括程度、數(shù)據精度等。比例尺的含義：制圖區(qū)域較小，采用各方面變形都較小的地圖投影，圖上各處的比例是一致的，故此時比例尺的含義是圖上長度與相應地面長度的比例；制圖區(qū)域較大時，地圖投影比較復雜，地圖上長度因地點和方向的不同而有所變化，這種地圖比例尺一般是指在地圖投影時，對地球半徑縮小的比率，稱為主比例尺。地圖經過投影后,體現(xiàn)在圖上只有個別點線沒有長度變形，也就是說，只有在這些長度沒有變形的點或線上，才

20、可用 地圖上注明的比例尺。重點、難點：地理信息空間定位模型的主要特性及地圖投影、比例尺的含義。三、教學設計1、教學步驟：1）回顧上次課內容，課后習題疑難解答2）概述本次課的主要內容提綱3）逐個教學要點講解4）綜合本次內容，提出課后學習要求按照重點突出，詳略得當，難點詳細講解的原則進行課堂時間分配，把地理信息空間定位模型逐級近似及地理空間坐標系的建立作為一個小單元，地圖投影、比例尺含義講解作為一個小單元。教學方法以講解、示例和問答為主，聯(lián)系實際應用，啟發(fā)學生掌握基本概念。教學手段采用板書與多媒體（計算機、投影儀）相結合的方式，板書詳細說明理論概念，多媒體用于示例圖表展示。2、作業(yè)：記憶常用投影、

21、比例尺第 3次課日期 周次 星期 學時一、本次教學目標掌握地理信息系統(tǒng)的空間對象描述基礎知識，掌握地理信息空間對象描述內容及其方法；地理 編碼概念；拓撲關系的含義。二、內容綱要1、空間對象類型在地圖學上，按地形維數(shù)進行歸類劃分把地理空間的實體分為點、線、面三種要素，分別用點狀、 線狀、面狀符號來表示。點狀要素地面上真正的點狀事物很少，一般都占有一定的面積，只是大小不同。這里所謂的點狀要素, 是指那些占面積較小，不能按比例尺表示，又要定位的事物。對點狀要素的質量和數(shù)量特征，用點狀符號表示。2）線狀要素對于地面上呈線狀或帶狀的事物如交通線、河流、境界線、構造線等，在地圖上，均用線狀符 號來表示。當

22、然，對于線狀和面狀實體的區(qū)分，也和地圖的比例尺有很大的關系。如河流，在小比 例尺的地圖上，被表示成線狀地物，而在大比例尺的地圖上，則被表示成面狀地物。面狀要素面狀分布的地理事物很多，其分布狀況并不一樣，有連續(xù)分布的，如氣溫、土壤等，有不連續(xù) 分布的，如森林、油田、農作物等；它們所具有的特征也不盡相同，有的是性質上的差別，如不同類型的土壤，有的是數(shù)量上的差異，如氣溫的高低等。因此，表示它們的方法也不相同。對于不連續(xù)分布或連續(xù)分布的面狀事物的分布范圍和質量特征，一般可以用面狀符號表示。但對于連續(xù)分布的面狀事物的數(shù)量特征及變化趨勢，常?？梢杂靡唤M線狀符號等值線表示，如等溫線、等降水量線、等深線、等高

23、線等，其中等高線是以后 GIS 建庫用到的一種數(shù)據表示方式。2、空間對象的描述編碼：區(qū)別不同的實體，包括分類碼和識別碼。分類碼表識空間對象的類別，而識別碼對每個空間對象進行表識，是唯一的。位置：坐標形式給出空間對象的空間位置類型：空間對象所屬的實體類型，或有那些實體組成行為：空間對象所具備的行為和功能屬性：空間對象所對應的非幾何信息說明：實體數(shù)據來源、精度等關系：與其他實體之間的關系3、空間對象編碼編碼過程：分類、分級、編碼分類定義：具有共同屬性或特征的事物或現(xiàn)象歸并在一起方法：線分類、面分類分級定義： 對事物或現(xiàn)象的數(shù)量或特征進行等級劃分， 包括確定分級數(shù)和分級線 。方法：數(shù)列分級、最優(yōu)分割

24、分級、統(tǒng)一標準分級等。編碼：指定屬性數(shù)據的代碼的方法和過程。類型：數(shù)字、字母、數(shù)字字母混合型4、空間對象關系表達描述空間對象之間的空間相互作用關系：拓撲空間關系：描述空間對象的相鄰、包含等順序空間關系：描述空間對象在空間上的排列次序，如前后、左右、東、西、南、北等。度量空間關系：描述空間對象之間的距離等?？臻g對象的拓撲空間關系：基于點集拓撲理論拓撲元素：點、線、面基本拓撲關系：關聯(lián)：不同拓撲元素之間的關系鄰接：相同拓撲元素之間的關系包含：面與其他元素之間的關系層次：相同拓撲元素之間的層次關系點、線、面基本數(shù)據之間的關系，代表了空間實體之間的位置關系。5、地理數(shù)據特征一般認為空間數(shù)據具有三個基本

25、特征：空間特征表示現(xiàn)象的空間位置或現(xiàn)在所處的地理位置?？臻g特征又稱為幾何特征或定位特征，一般以坐標數(shù)據表示。屬性特征表示現(xiàn)象的特征，例如變量、分類、數(shù)量特征和名稱等等。時間特征 指現(xiàn)象或物體隨時間的變化。重點、難點：空間對象描述方法；地理編碼概念；拓撲關系的含義。三、教學設計1、教學步驟：1)回顧上次課內容，課后習題疑難解答2)概述本次課的主要內容提綱3)逐個教學要點講解4)綜合本次內容，提出課后學習要求按照重點突出，詳略得當，難點詳細講解的原則進行課堂時間分配，把地理信息空間對象類型，及地理空間對象描述方法和地理編碼作為一個小單元，空間對象關系表達講解作為一個小單元。教學方法以講解、示例和問

26、答為主，聯(lián)系實際應用，啟發(fā)學生掌握基本概念，了解地理信息系 統(tǒng)常用地理編碼方法和空間對象關系表達方法。教學手段采用板書與多媒體(計算機、投影儀)相結合的方式，板書詳細說明理論概念，多媒體用于示例圖表展示。2、作業(yè)：p70思考題第1、2、3題第 4次課日期 周次 星期 學時一、本次教學目標掌握地理信息系統(tǒng)中進行空間數(shù)據組織與管理的基礎數(shù)據模型與數(shù)據結構，掌握地理信息系統(tǒng) 矢量數(shù)據結構描述實質及其方法。二、內容綱要1、GIS數(shù)據模型GIS的核心問題，計算機中的現(xiàn)實世界模型，數(shù)據模型多種多樣，沒有最好的通用數(shù)據模型。類型：CAD、遙感影像模型柵格數(shù)據模型(Raster Data Model)矢量數(shù)據

27、模型(Vector Data Model)對象數(shù)據模型(Object Data Model)2、矢量數(shù)據結構：概念數(shù)據結構：將數(shù)據模型的概念性描述進行具體的存儲與表現(xiàn) 矢量數(shù)據結構概念：矢量數(shù)據結構通過記錄空間對象的坐標及空間關系來表達空間對象的位置。數(shù)據結構即指數(shù)據組織的形式，是適合于計算機存儲、管理和處理的數(shù)據邏輯結構。對空間數(shù)據則是地理實體的空間排列方式和相互關系的抽象描述。幾何對象的矢量數(shù)據結構：點：空間的一個坐標點；點實體包括由單獨一對x ， y 坐標定位的一切地理或制圖實體。 點是空間上不可再分的地理實體，可以是具體的也可以是抽象的，如地物點、文本位置點或線段網絡的結點等。線：多個

28、點組成的弧段；線實體可以定義為直線元素組成的各種線性要素， 直線元素由兩對以上的 x， y 坐標定義。弧、鏈是 n 個坐標對的集合，這些坐標可以描述任何連續(xù)而又復雜的曲線。組成曲線的線元素越短， x ， y 坐標數(shù)量越多，就越逼近于一條復雜曲線，既要節(jié)省存儲空間，又要求較為精確地描繪曲線，唯一的辦法是增加數(shù)據處理工作量。亦即在線實體的紀錄中加入一個指示字，當起動顯示程序時，這個指示字告訴程序：需要數(shù)學內插函數(shù)（ 例如樣條函數(shù) ） 加密數(shù)據點且與原來的點匹配。于是能在輸出設備上得到較精確的曲線。不過，數(shù)據內插工作卻增加了?；『玩湹拇鎯τ涗浿幸惨尤刖€的符號類型等信息。面：多個弧段組成的封閉多邊形

29、；多邊形 （有時稱為區(qū)域）數(shù)據是描述地理空間信息的最重要的一類數(shù)據。在區(qū)域實體中， 具有名稱屬性和分類屬性的，多用多邊形表示。多邊形矢量編碼，不但要表示位置和屬性，更重要的是能表達區(qū)域的拓撲特征，如形狀、鄰域和層次結構等，以便使這些基本的空間單元可以作為專題圖的資料進行顯示和操作。3 、 矢量數(shù)據表達矢量數(shù)據表達 簡單數(shù)據結構：只記錄空間對象的位置坐標和屬性信息，不記錄拓撲關系（又稱面條結構） 。存儲：獨立存儲：空間對象位置直接跟隨空間對象；點位字典：點坐標獨立存儲，線、面由點號組成適用范圍：制圖及一般查詢，不適合復雜的空間分析這種數(shù)據結構具有編碼容易、數(shù)字化操作簡單和數(shù)據編排直觀等優(yōu)點。但這

30、種方法也有以下明顯缺點： ）相鄰多邊形的公共邊界要數(shù)字化兩遍，造成數(shù)據冗余存儲，可能導致輸出的公共邊界出現(xiàn)間隙或重疊；缺少多邊形的鄰域信息和圖形的拓撲關系。矢量數(shù)據表達 拓撲數(shù)據結構：不僅表達幾何位置和屬性，還表示空間關系表達對象：關聯(lián)關系采用拓撲關系的原則：應用目的制圖或一般查詢，可不要拓撲結構；空間分析，則應建立拓撲關系。矢量數(shù)據結構：屬性數(shù)據表達與組織： 類別特征：類型編碼 ，說明信息：屬性數(shù)據結構和表格矢量數(shù)據結構：特點用離散的點描述空間對象與特征，定位明顯，屬性隱含用拓撲關系描述空間對象之間的關系3）面向目標操作，精度高，數(shù)據冗余度小4）與遙感等圖象數(shù)據難以結合5）輸出圖形質量好，精

31、度高重點、難點：地理信息系統(tǒng)中進行空間數(shù)據組織與管理的基礎數(shù)據結構，地理信息系統(tǒng)矢量數(shù)據結構描述實質及其方法。三、教學設計1、教學步驟：1）回顧上次課內容，課后習題疑難解答2）概述本次課的主要內容提綱3）逐個教學要點講解4）綜合本次內容，提出課后學習要求按照重點突出，詳略得當，難點詳細講解的原則進行課堂時間分配，把基礎數(shù)據模型與數(shù)據結構，及矢量數(shù)據結構描述實質作為一個小單元，矢量數(shù)據結構描述方法講解作為一個小單元。教學方法以講解、示例和問答為主，聯(lián)系實際應用，啟發(fā)學生掌握基本概念，教學手段采用板 書與多媒體（計算機、投影儀）相結合的方式，板書詳細說明理論概念，多媒體用于示例圖表展示。2、作業(yè)：

32、p70思考題第6題第 5次課日期 周次 星期 學時一、本次教學目標掌握地理信息系統(tǒng)中進行空間數(shù)據組織與管理的基礎數(shù)據結構柵格數(shù)據結構，掌握地理信息系 統(tǒng)柵格數(shù)據結構描述實質及其壓縮方法，了解矢量與柵格數(shù)據結構各自的優(yōu)缺點。二、內容綱要1、柵格數(shù)據結構定義：以規(guī)則像元陣列表示空間對象的數(shù)據結構，陣列中每個數(shù)據表示空間對象的屬性特征。柵格數(shù)據結構：單元值確定：中心點法：用處于柵格中心處的地物類型或現(xiàn)象特性決定柵格代碼。中心點法常用于具有連續(xù)分布特性的地理要素，如降雨量分布，人口密度圖等。面積占優(yōu)法：以占矩形區(qū)域面積最大的地物類型或現(xiàn)象特性決定柵格單元的代碼。面積占優(yōu) 法常用于分類較細，地物類別斑塊

33、較小的情況。重要性法：根據柵格內不同地物的重要性，選取最重要的地物類型決定相應的柵格單元代碼、 重要性法常用于具有特殊意義而面積較小的地理要素，特別是點、線狀地理要素，如城鎮(zhèn)、交通樞鈕、交通線、河流水系等，在棚格中代碼應盡量表示這些重要地物。百分比法：根據矩形區(qū)域內各地理要素所占面積的百分比數(shù)確定柵格單元的代碼參與，如可記面積最大的兩類BA ， 也可根據 B 類和 A 類所占面積百分比數(shù)在代碼中加入數(shù)字。2、柵格數(shù)據的壓縮編碼方式游程長度編碼( run-length code )游程長度編碼是柵格數(shù)據壓縮的重要編碼方法。基本思路：對于一幅柵格圖像，常常有行(或列)方向上相鄰的若干點具有相同的屬

34、性代碼，因而可采取某種方法壓縮那些重復的記錄內容。 其編碼方案是， 只在各行 (或列 )數(shù)據的代碼發(fā)生變化時依次記錄該代碼以及相同代碼重復的個數(shù)，從而實現(xiàn)數(shù)據的壓縮。四叉樹編碼(quad-tree code)四又樹結構的基本思想是將一幅柵格地圖或圖像等分為四部分。逐塊檢查其格網屬性值(或灰度 ) 。如果某個子區(qū)的所有格網值都具有相同的值。則這個子區(qū)就不再繼續(xù)分割，否則還要把這個子區(qū)再分割成四個子區(qū)。 這樣依次地分割， 直到每個子塊都只含有相同的屬性值或灰度為止。從上而下的分割需要大量的運算，因為大量數(shù)據需要重復檢查才能確定劃分。另一種是采用從下而上的方法建立。對柵格數(shù)據按如下的順序進行檢測。如

35、果每相鄰四個網格值相同則進行合并，逐次往上遞歸合并，直到符合四叉樹的原則為止。這種方法運算速度較快。3、柵格結構的特點離散的量化柵格值表示空間對象位置隱含 , 屬性明顯數(shù)據結構簡單, 易于遙感數(shù)據結合, 但數(shù)據量大幾何和屬性偏差面向位置的數(shù)據結構, 難以建立空間對象之間的關系4、矢量柵格數(shù)據比較矢量數(shù)據：優(yōu)點：表示地理數(shù)據的精度較高，嚴密的數(shù)據結構，數(shù)據量小，完整的描述空間關系，圖形輸出精確美觀，圖形數(shù)據和屬性數(shù)據的恢復、更新、綜合都能實現(xiàn)，面向目標，不僅能表達屬性，而且能方便的記錄每個目標的具體屬性信息缺點：數(shù)據結構復雜；矢量疊置較為復雜；數(shù)學模擬比較困難；技術復雜，特別是軟硬件。柵格數(shù)據：

36、優(yōu)點：數(shù)據結構簡單；空間數(shù)據的疊置和組合方便 ；類空間分析很易于進行；數(shù)學模擬方便缺點：圖形數(shù)據量大 ；用大像元減少數(shù)據量時，精度和信息量受損 ；地圖輸出不美觀 ；難以建立網絡連接關系；投影變換比較費時重點、難點：柵格數(shù)據結構描述實質及其壓縮方法。三、教學設計1 、教學步驟：1) 回顧上次課內容，課后習題疑難解答2)概述本次課的主要內容提綱3)逐個教學要點講解4)綜合本次內容，提出課后學習要求按照重點突出，詳略得當，難點詳細講解的原則進行課堂時間分配，把柵格數(shù)據結構描述實質和壓縮方法前部分作為一個小單元，壓縮方法后部分和矢量與柵格數(shù)據結構各自的優(yōu)缺點講解作為一個 小單元。教學方法以講解、示例和

37、問答為主，聯(lián)系實際應用，啟發(fā)學生掌握基本概念，了解地理信息系 統(tǒng)常用數(shù)據結構各自的優(yōu)缺點，柵格數(shù)據結構描述實質及其壓縮方法。教學手段采用板書與多媒體（計算機、投影儀）相結合的方式，板書詳細說明理論概念，多媒 體用于示例圖表展示。2、作業(yè)：p70思考題第7題第 6次課日期 周次 星期 學時一、本次教學目標掌握地理信息系統(tǒng)中進行空間數(shù)據組織與管理的機制，掌握地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據庫的理論與方法。二、內容綱要1、空間數(shù)據管理：空間數(shù)據庫數(shù)據庫的定義：數(shù)據庫就是為了一定的目的，在計算機系統(tǒng)中以特定的結構組織、存儲和應用的相關聯(lián)的數(shù)據集合。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據庫（以下稱為空間數(shù)據庫）是某區(qū)域內關于一定地理要

38、素特征的數(shù)據集合?？臻g數(shù)據庫與一般數(shù)據庫相比，具有以下特點：（i）數(shù)據量特別大，地理系統(tǒng)是一個復雜的綜合體，要用數(shù)據來描述各種地理要素，尤其是要素的空間位置，其數(shù)據量往往大得驚人。即使是一個很小區(qū)域的數(shù)據庫也是如此。（2）不僅有地理要素的屬性數(shù)據 （與一般數(shù)據庫中的數(shù)據性質相似 ），還有大量的空間數(shù)據，即描述地理要素空間分布位置的數(shù)據，并且這兩種數(shù)據之間具有不可分割的聯(lián)系。（3）數(shù)據應用的面相當廣，如地理研究、環(huán)境保護、土地利用與規(guī)劃、資源開發(fā)、生態(tài)環(huán)境、市政管理、道路建設等等。2、數(shù)據庫的基本知識系統(tǒng)結構：數(shù)據庫是一個復雜的系統(tǒng)。數(shù)據庫的基本結構可以分成三個層次：物理級、概念級和用戶級。數(shù)據

39、庫中的數(shù)據組織一般可以分為四種形式：數(shù)據項、記錄、文件和數(shù)據庫。數(shù)據項：是可以定義數(shù)據的最小單位，也叫元素、基本項、字段等。幾個數(shù)據項可以組合，構成組合數(shù)據項。如“日期”可以由日、月、年三個數(shù)據項組合而成。記錄：由若干相關聯(lián)的數(shù)據項組成。記錄是應用程序輸入一輸出的邏輯單位。文件：文件是一給定類型的（邏輯）記錄的全部具體值的集合。文件用文件名稱標識。數(shù)據庫：是比文件更大的數(shù)據組織。數(shù)據庫是具有特定聯(lián)系的數(shù)據的集合。數(shù)據間的邏輯聯(lián)系：數(shù)據間的邏輯聯(lián)系主要是指記錄與記錄之間的聯(lián)系。記錄是表示現(xiàn)實世界中的實體的。實體之間存在著一種或多種聯(lián)系，這樣的聯(lián)系必然要反映到記錄之間的聯(lián)系上來。數(shù)據模型：是數(shù)據庫

40、系統(tǒng)中關于數(shù)據和聯(lián)系的邏輯組織的形式表示。每一個具體的數(shù)據庫都是由 一個相應的數(shù)據模型來定義。目前，數(shù)據庫領域采用的數(shù)據模型有層次模型、網狀模型和關系模 型，其中應用最廣泛的是關系模型。3、現(xiàn)行空間數(shù)據庫管理方案1）基于文件與關系式數(shù)據庫的空間數(shù)據混合管理方案2）基于關系式數(shù)據庫的空間數(shù)據管理方案3）基于對象一關系式數(shù)據庫的空間數(shù)據管理方案4、空間數(shù)據索引空間索引概念：根據空間對象位置和形狀或空間對象的某種空間關系，按一定順序排列的數(shù)據結構，包含空間對象的概要信息，以提高空間操作的效率。常見空間索引方法：對象范圍索引、格網索引 、四叉樹索引重點、難點：空間數(shù)據組織與管理的機制，地理信息系統(tǒng)空間

41、數(shù)據庫的現(xiàn)行管理方案及其索引方法。三、教學設計1、教學步驟：1）回顧上次課內容，課后習題疑難解答2）概述本次課的主要內容提綱3）逐個教學要點講解4）綜合本次內容，提出課后學習要求按照重點突出，詳略得當，難點詳細講解的原則進行課堂時間分配，把空間數(shù)據庫的基本知識及其現(xiàn)行管理方案作為一個小單元，空間數(shù)據庫的索引方法講解作為一個小單元。教學方法以講解、示例和問答為主，聯(lián)系實際應用，啟發(fā)學生掌握基本概念，了解空間數(shù)據組織與管理的機制，地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據庫的現(xiàn)行管理方案及其索引方法。教學手段采用板書與多媒體（計算機、投影儀）相結合的方式，板書詳細說明理論概念，多媒體用于示例圖表展示。2、作業(yè)：p70思

42、考題第5題第 7次課日期 周次 星期 學時一、本次教學目標掌握地理信息系統(tǒng)中進行空間數(shù)據采集的原理，掌握地理信息系統(tǒng)GIS的數(shù)據內容、GIS的數(shù)據來源及現(xiàn)行主要數(shù)據采集方法。二、內容綱要1、空間數(shù)據采集的原理數(shù)據采集任務：將現(xiàn)有的地圖、外業(yè)觀測成果、航空像片、遙感圖片數(shù)據、文本資料等轉換成GIS可以接受的數(shù)字形式。數(shù)據庫入庫之前進行驗證、 修改、 編輯等處理， 保證數(shù)據在內容和邏輯上的一致性。不同的數(shù)據來源要用到不同的設備和方法。數(shù)據的轉換裝載數(shù)據處理：幾何糾正、圖幅拼接、拓撲生成等。GIS 數(shù)據精度和尺度：空間對象描述表示：定性和定量定性：空間對象的鑒別、分類和命名定量：圖形幾何坐標、屬性量

43、化指標原則：計算機輸出的地圖滿足同等比例尺地圖精度要求GIS 的數(shù)據來源：地理信息系統(tǒng)的數(shù)據源是指建立地理信息系統(tǒng)數(shù)據庫所需要的各種類型數(shù)據的來源。) 地圖各種類型的地圖是GIS 最主要的數(shù)據源，因為地圖是地理數(shù)據的傳統(tǒng)描述形式，是具有共同參考坐標系統(tǒng)的點、線、面的二維平面形式的表示。) 遙感影象數(shù)據通過遙感影象可以快速、準確地獲得大面積的、綜合的各種專題信息3)統(tǒng)計數(shù)據、文字報告和立法文件國民經濟的各種統(tǒng)計數(shù)據常常也是GIS 的數(shù)據源。如人口數(shù)量、人口構成、國民生產總值等等。4)實測數(shù)據2、數(shù)據采集方法：野外測量、數(shù)字化、數(shù)據交換。數(shù)據格式的轉換一般分為兩大類：不同數(shù)據介質之間的轉換，即將各

44、種不同的源材料信息如地圖、照片、各種文字及表格轉為計算機可以兼容的格式，主要采用數(shù)字化、掃描、鍵盤輸入等方式；第二類轉換是數(shù)據結構之間的轉換，而數(shù)據結構之間的轉化又包括同一數(shù)據結構不同組織形式間的轉換和不同數(shù)據結構間的轉換。3、數(shù)據質量信息主要包括：數(shù)據采集日期 ( 現(xiàn)勢性 ) 、位置精度( 幾何精度 ) 、分類精度 ( 屬性精度 ) 、完整性、數(shù)據采集與編碼方法重點、難點：地理信息系統(tǒng)GIS 的數(shù)據內容、 GIS 的數(shù)據來源及現(xiàn)行主要數(shù)據采集方法。三、教學設計1 、教學步驟：1) 回顧上次課內容，課后習題疑難解答2)概述本次課的主要內容提綱3)逐個教學要點講解4)綜合本次內容，提出課后學習要

45、求按照重點突出，詳略得當，難點詳細講解的原則進行課堂時間分配，把空間數(shù)據采集的原理作為一個小單元，現(xiàn)行主要數(shù)據采集方法講解作為一個小單元。教學方法以講解、示例和問答為主，聯(lián)系實際應用，啟發(fā)學生掌握基本概念，了解空間數(shù)據采集的原理。教學手段采用板書與多媒體（計算機、投影儀）相結合的方式，板書詳細說明理論概念，多媒體用于示例圖表展示。2、作業(yè)：p106思考題第1題第 8次課日期 周次 星期 學時一、本次教學目標掌握地理信息系統(tǒng)中進行空間數(shù)據編輯的內容與方法，掌握地理信息系統(tǒng)數(shù)據預處理基本內容,數(shù)據格式轉換原理與方法。二、內容綱要1、空間數(shù)據編輯的內容與方法空間數(shù)據編輯內容：數(shù)據不完整、重復空間數(shù)據

46、位置不正確空間數(shù)據比例尺不準確空間數(shù)據變形幾何和屬性連接有誤屬性數(shù)據不完整檢查方法：1疊合比較法：是空間數(shù)據數(shù)字化正確與否的最佳檢核方法，按與原圖相同的比例尺用把數(shù)字化的內容繪在透 明材料上，然后與原圖疊合在一起，在透光桌上仔細的觀察和比較。2目視檢查法：指在屏幕上用目視檢查的方法，檢查一些明顯的數(shù)字化誤差與錯誤，如圖所示，包括線段過長 或過短、多邊形的重疊和裂口、線段的斷裂等；3邏輯檢查法：如根據數(shù)據拓撲一致性進行檢驗，將弧段連成多邊形，進行數(shù)字化誤差的檢查。有許多軟件已 能自動進行多邊形結點的自動平差。對于空間數(shù)據的不完整或位置的誤差，主要是利用GIS的圖形編輯功能。對空間數(shù)據比例尺的不準

47、確和變形，可以通過比例變換和糾正來處理。2、空間數(shù)據預處理地理數(shù)據結構化工作：建立拓撲編碼、空間索引空間數(shù)據預處理的常用方法：數(shù)據格式轉換數(shù)據壓縮誤差探測：空間數(shù)據誤差的來源是多方面的。邊界匹配：在相鄰圖幅的邊緣部分，由于原圖本身的數(shù)字化誤差，使得同一實體的線段或弧段 的坐標數(shù)據不能相互銜接，或是由于坐標系統(tǒng)、編碼方式等不統(tǒng)一，需進行圖幅數(shù) 據邊緣匹配處理。數(shù)據糾正：掃描得到的地形圖數(shù)據和遙感數(shù)據存在變形，必須加以糾正。投影轉換：當系統(tǒng)使用的數(shù)據取自不同地圖投影的圖幅時，需要將一種投影的數(shù)字化數(shù)據轉換 為所需要投影的坐標數(shù)據。3、數(shù)據格式轉換數(shù)據格式的轉換一般分為兩大類：3）不同數(shù)據介質之間的

48、轉換，即將各種不同的源材料信息如地圖、照片、各種文字及表格轉 為計算機可以兼容的格式，主要采用數(shù)字化、掃描、鍵盤輸入等方式；4）第二類轉換是數(shù)據結構之間的轉換，而數(shù)據結構之間的轉化又包括同一數(shù)據結構不同組織 形式間的轉換和不同數(shù)據結構間的轉換。同一數(shù)據結構不同組織形式間的轉換包括不同柵格記錄形式之間的轉換（如四叉樹和游程編碼之間的轉換）和不同矢量結構之間的轉換（如索引式和DIME之間的轉換）。這兩種轉換方法要視具體的轉換內容根據矢量和柵格數(shù)據編碼的原理和方法來進行。不同數(shù)據結構間的轉換主要包括矢量到柵格數(shù)據的轉換和柵格到矢量數(shù)據的轉換兩種。重點、難點：掌握地理信息系統(tǒng)中進行空間數(shù)據編輯的內容與

49、方法，掌握地理信息系統(tǒng)數(shù)據預處理基本內容,數(shù)據格式轉換原理與方法。三、教學設計1、教學步驟：1）回顧上次課內容，課后習題疑難解答2）概述本次課的主要內容提綱3）逐個教學要點講解4）綜合本次內容，提出課后學習要求按照重點突出，詳略得當，難點詳細講解的原則進行課堂時間分配，把空間數(shù)據編輯的內容與方法作為一個小單元，數(shù)據格式轉換原理與方法講解作為一個小單元。教學方法以講解、示例和問答為主，聯(lián)系實際應用，啟發(fā)學生掌握基本概念，了解地理信息系 統(tǒng)中進行空間數(shù)據編輯的內容與方法。教學手段采用板書與多媒體（計算機、投影儀）相結合的方式，板書詳細說明理論概念，多媒 體用于示例圖表展示。2、作業(yè)：思考題：現(xiàn)有商

50、業(yè)軟件中有哪些數(shù)據格式轉換方法第 9次課日期 周次 星期 學時一、本次教學目標掌握地理信息系統(tǒng)中不同數(shù)據結構轉換原理與方法，掌握地理信息系統(tǒng)矢量到柵格與柵格到矢 量數(shù)據格式轉換。二、內容綱要、兩種數(shù)據結構的比較柵格結構和矢量結構是模擬地理信息的兩種不同的方法。在地理信息系統(tǒng)中柵格數(shù)據與矢量數(shù) 據各具特點與適用性，為了在一個系統(tǒng)中可以兼容這兩種數(shù)據，以便有利于進一步的分析處理，常 常需要實現(xiàn)兩種結構的轉換。柵格數(shù)據結構類型：具有“屬性明顯、位置隱含”的特點，它易于實現(xiàn)，且操作簡單，有利于基于柵格的空間信息模型的分析，如在給定區(qū)域內計算多邊形面積、線密度，柵格結構可以很快算得結果，而采用矢量數(shù)據結

51、構則麻煩的多；但柵格數(shù)據表達精度不高，數(shù)據存儲量大，工作效率較低。如要提高一倍的表達精度（柵格單元減小一半） ，數(shù)據量就需增加三倍，同時也增加了數(shù)據的冗余。因此，對于基于柵格數(shù)據結構的應用來說，需要根據應用項目的自身特點及其精度要求來恰當?shù)仄胶鈻鸥駭?shù)據的表達精度和工作效率兩者之間的關系。另外，柵格數(shù)據結構比較容易和遙感相結合。矢量數(shù)據結構類型具有“位置明顯、屬性隱含”的特點，它操作起來比較復雜，許多分析操作 （如疊置分析等）用矢量數(shù)據結構難于實現(xiàn)；但它的數(shù)據表達精度較高， 數(shù)據存儲量小， 輸出圖形美觀且工作效率較高。2、矢量數(shù)據結構向柵格數(shù)據結構的轉換許多數(shù)據如行政邊界、交通干線、土地利用類型

52、、土壤類型等都是用矢量數(shù)字化的方法輸人計算機或以矢量的方式存在計算機中，表現(xiàn)為點、線、多邊形數(shù)據。然而，矢量數(shù)據直接用于多種數(shù)據的復合分析等處理將比較復雜，特別是不同數(shù)據要在位置上一一配準，尋找交點并進行分析。相比之下利用柵格數(shù)據模式進行處理則容易得多。加之土地覆蓋和土地利用等數(shù)據常常從遙感圖象中獲得，這些數(shù)據都是柵格數(shù)據，因此矢量數(shù)據與它們的疊置復合分析更需要把其從矢量數(shù)據的形式轉變?yōu)闁鸥駭?shù)據的形式。矢量數(shù)據的基本坐標是直角坐標 X 、 Y ， 其坐標原點一般取圖的左下角。 網格數(shù)據的基本坐標是行和列 （i,j）, 其坐標原點一般取圖的左上角。兩種數(shù)據變換時,令直角坐標X 和 Y 分別與行與

53、列平行。由于矢量數(shù)據的基本要素是點、線、面，因而只要實現(xiàn)點、線、面的轉換，各種線劃圖形的變換問題基本上都可以得到解決。1）點的變換點的變換十分簡單，只要這個點落在那個網格中就是屬于那個網格元素。2）矢量線段的變換曲線在數(shù)字化時輸入多個點，形成折線，由于點多而密集，折線在視覺上就形成曲線。3）多邊形數(shù)據的轉換要完成面域的柵格化，其首要前提是實現(xiàn)以多邊形線段反映其周圍面域的屬性待征。目前一般采用的是左碼記錄法。3、柵格數(shù)據結構向矢量數(shù)據結構的轉換1）基于圖象數(shù)據的矢量化方法轉換步驟（1）二值化：線劃圖形掃描后產生柵格數(shù)據，設以 G（i, j）表示，為了將這種256或128級不同的灰階壓縮到 2 個

54、灰階，即 0 和 1 兩級，首先要在最大與最小灰階之間定義一個閾值，設閾值為 T ， 則如果G(i, j)大于等于T,則記此柵格的值為1,如果G(i, j)小于T,則記此柵格的值為 0,得到一 幅二值圖。(2)細化： 細化是消除線劃橫斷面柵格數(shù)的差異，使得每一條線只保留代表其軸線或周圍輪廓線(對面狀符號而言)位置的單個柵格的寬度。對于柵格線劃的“細化”方法，可分為“剝皮法”和“骨 架化”兩大類。(3)跟蹤：跟蹤時，從圖幅西北角開始，按順時針或逆時針方向，從起始點開始，根據八個鄰域進行搜索，依次跟蹤相鄰點。并記錄結點坐標，然后搜索閉曲線，直到完成全部柵格數(shù)據的矢量化。2)基于再生柵格數(shù)據的矢量化

55、方法再生柵格數(shù)據是指根據弧段數(shù)據或多邊形數(shù)據生成的柵格數(shù)據。這種數(shù)據除了要與圖象數(shù)據相匹配，加入數(shù)據庫，一般只提供分析應用，不需作為永久文件保存。步驟：(1)邊界線追蹤：對每個邊界弧段由一個節(jié)點向另一個節(jié)點搜索，通常對每個已知邊界點需沿除進入方向的其它7個方向搜索下一個邊界點，直到連成邊界弧段。(2)拓撲關系生成：對于矢量表示的邊界弧段，判斷其與原圖上各多邊形的空間關系，形成完整的拓撲結構，并建立與屬性數(shù)據的聯(lián)系。(3)去除多余點及曲線圓滑：重點、難點：地理信息系統(tǒng)矢量到柵格與柵格到矢量數(shù)據格式轉換。三、教學設計1、教學步驟：1)回顧上次課內容，課后習題疑難解答2)概述本次課的主要內容提綱3)

56、逐個教學要點講解4)綜合本次內容，提出課后學習要求按照重點突出，詳略得當，難點詳細講解的原則進行課堂時間分配，把矢量到柵格數(shù)據結構轉換的原理作為一個小單元，柵格到矢量數(shù)據格式轉換方法講解作為一個小單元。教學方法以講解、示例和問答為主，聯(lián)系實際應用，啟發(fā)學生掌握基本概念，了解不同數(shù)據結構轉換原理與方法。教學手段采用板書與多媒體(計算機、投影儀)相結合的方式，板書詳細說明理論概念，多媒體用于示例圖表展示。2、作業(yè)：p106思考題第6題第 10 次課日期 周次 星期 學時、本次教學目標掌握地理信息系統(tǒng)誤差探測與編輯的方法,掌握地理信息系統(tǒng)中數(shù)據壓縮與概化的原理與方法,了解圖像糾正的原理與方法。二、內

57、容綱要1、數(shù)據壓縮與概化基于矢量的壓縮算法主要包括兩方面：矢量曲線的壓縮、矢量面域的壓縮取舍采樣點的判斷標準：1應用需要；2制圖比例尺要求通常設定數(shù)據壓縮控制值 &稱為“極差”：被舍棄點偏離特征點連線的垂直距離，一般取為圖上的 0.2mm矢量曲線的壓縮算法步驟：(1)確定起終點(如： M ND對應弦的直線方程(2)求曲線MN間的其他采樣點 Pi到弦線MN的距離di (點到直線距離公式)(3)比較得出上一步計算所有 di中的最大值dh =max (d1, d2 ,dn)(4)比較dh與挑大小，據結果為開關量設值：dh 名Q =1dh L),然后再將地理坐標代入另一種投影的坐標公式中 (B、L-X

58、、Y),從而實現(xiàn)由一種投影的坐標到 另一種投影坐標的變換(x、y-X、Y)。反解變換：經緯度B=f (x , y) , L=g( x , y )X=F(B, L) , Y=G( B, L)數(shù)值變換 : 根據兩種投影在變換區(qū)內的若干同名數(shù)字化點，采用插值法，或有限差分法， 最小二乘法、 或有限元法，或待定系數(shù)法等， 從而實現(xiàn)由一種投影的 坐標到另一種投影坐標的變換。數(shù)值變換：數(shù)學方法目前，大多數(shù)GIS 軟件是采用正解變換法來完成不同投影之間的轉換，并直接在GIS 軟件中提供常見投影之間的轉換。2、圖幅邊界匹配在相鄰圖幅的邊緣部分，由于原圖本身的數(shù)字化誤差，使得同一實體的線段或弧段的坐標數(shù)據不能相

59、互銜接，或是由于坐標系統(tǒng)、編碼方式等不統(tǒng)一，需進行圖幅數(shù)據邊緣匹配處理。圖幅的拼接總是在相鄰兩圖幅之間進行的。要將相鄰兩圖幅之間的數(shù)據集中起來，就要求相同實體的線段或弧的坐標數(shù)據相互銜接，也要求同一實體的屬性碼相同，因此必須進行圖幅數(shù)據邊緣匹配處理。具體步驟如下：邏輯一致性的處理使用交互編輯的方法，使兩相鄰圖斑的屬性相同，取得邏輯一致性。識別和檢索相鄰圖幅將待拼接的圖幅數(shù)據按圖幅進行編號，編號有2 位，其中十位數(shù)指示圖幅的橫向順序，個位數(shù)指示縱向順序，并記錄圖幅的長寬標準尺寸。3 ) 相鄰圖幅邊界點坐標數(shù)據的匹配相鄰圖幅邊界點坐標數(shù)據的匹配采用追蹤拼接法。相同屬性多邊形公共邊界的刪除當圖幅內圖

60、形數(shù)據完成拼接后，相鄰圖斑會有相同屬性。此時，應將相同屬性的兩個或多個相鄰圖斑組合成一個圖斑，即消除公共邊界，并對共同屬性進行合并。重點、難點：地理信息系統(tǒng)中地圖投影轉換的原理與方法，地理信息系統(tǒng)邊界匹配的方法。三、教學設計1 、教學步驟：1) 回顧上次課內容，課后習題疑難解答2)概述本次課的主要內容提綱3)逐個教學要點講解4）綜合本次內容，提出課后學習要求按照重點突出，詳略得當，難點詳細講解的原則進行課堂時間分配，把地圖投影轉換的原理與方法作為一個小單元，邊界匹配的方法講解作為一個小單元。教學方法以講解、示例和問答為主，聯(lián)系實際應用，啟發(fā)學生掌握基本概念，了解地圖投影轉 換的原理與方法與邊界