地理信息系统复习 - 图文

地理信息系统复习

§1.1 地理信息系统的基本概念 What is A GIS?

A Geographic information system (GIS) is a computer system for capturing,storing, querying, analyzing, and displaying geospatial data. §1.3 地理信息系统的构成

GIS is a System of computer software, hardware and data, and personnel to help manipulate, capture, store, query, analyze, and display geospatial data. -- A method to visualize, manipulate,

analyze, and display spatial data -- “Smart Maps” linking a database to the map §1.5 GIS的应用

结合下图

谈谈地理信息系统与其它学科的关系

第二章 空间信息基础

拓扑关系（topological relationship）是指 图形元素之间在空间上这种关系，或空间实体之间的关系，即图形在保持连续变化的状态下 ，图形关系保持不变的性质。常见的拓扑关系 有：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含等。 第三节 空间数据的类型和关系

GIS空间数据的基本特征

矢量数据拓扑关系的全显示和半隐式表达

一、元数据的概念与分类

元数据：是关于数据变化的描述，是描述数据的数 据，它应尽可能多地反映数据集自身特征规律，以便于用户对数据的准确、高效与充分的开发与利用。

关于元数据的目的——是促进数据集的高效利用，并为计算机辅助软件工程（CASE）服务。 元数据的主要作用

① 帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数 据文档

② 提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容 、数据质量、数据交换网络(clearing house)及数据销 售等方面的信息，便于用户查询检索地理空间数据

③ 提供通过网络对数据进行查询检索的方法或途径，以及与数据交换和传输有关的辅助信息 ④ 帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求作出 正确的判断 ⑤ 提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。 第三章空间数据结构

数据结构即指数据组织的形式，是适合于计算机 存储、管理和处理的数据逻辑结构。对空间数据 ，则是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽 象描述。 是对数据的一种理解和解释； 便于用户理解、计算机程序处理的

同一组数据，按照不同的数据结构处理，可能是 截然不同的内容 空间数据结构是GIS沟通信息的桥梁

压缩栅格编码

栅格数据量大，格网数多，由于地理数据往往有 较强的相关性，即相邻象元的值往往是相同的。 所以，出现了各种栅格数据压缩方法。

数据压缩是将数据表示成更紧凑的格式以减少存储空间的一项技术。分为：

无损压缩：在编码过程中信息没有丢失，经过解码可恢复原有的信息---信息 保持编码。

有损压缩：为最大限度压缩数据，在编码中损失一些认为不太重要的信息，解码后，这部分信息无法恢复。--信息不保持编码。

2、游程长度编码（Run-length codes）

基本思路：一幅栅格图像常有行（列）方向上相邻的 若干点具有相同的属性代码，可采取一定方法压缩这些重复记录的内容。

编码方案：只在各行（列）数据的代码发生变化时,依次记录该代码及相同代码重复的个数。

游程长度编码的压缩比与图的复杂程度成反比，即变化多的部分，游程数越多，压缩率低图件越简单，压缩率就越高。

该编码运算简单。在栅格加密时，数据量不会明显增加，压缩率高，并最大限度地保留原始栅格结构，编码解码运算简单，且易于检索，叠加，合并等操作，这种编码应用广泛。

对于游程长度编码，区域越大，数据的相关性越强，则压缩越大，适用于类型区域面积较大的专题图，而不适合于类型连续变化或类别区域分散的分类图（压缩比与图的复杂程度成反比）。 §3.2 矢量数据结构

矢量数据结构是通过记录坐标的方式，尽可能地将点、线、面地理实体表现得精确无误。

其坐标空间假定为连续空间，不必像栅格数据结构 那样进行量化处理。因此矢量数据能更精确地定义位置、长度和大小。

除数学上的精确坐标假设外，矢量数据存储是以 隐式关系、以最小的存储空间存储复杂的数据。 三、矢量数据组织

矢量数据表示时应考虑以下问题： ·矢量数据自身的存贮和处理。 ·与属性数据的联系。

·矢量数据之间的空间关系(拓扑关系)。

四、矢量数据编码方式 （一）实体式 （二）索引式 （三）双重独立式

（四）链状双重独立式

矢量数据压缩处理

矢量数据压缩的主要任务是根据线性要素中心轴线 和面状要素的边界线的特征，减少弧段矢量坐标串中 顶点的个数(结点不能去除）。

常用的数据压缩方法有： 间隔取点法、垂距法、偏角法、Douglas—Peucker 方法 第三节 矢量、栅格数据结构的比较与转化 (重点)

1）矢量转栅格：边界代数算法、内部点扩散法，射线算法 2）栅格转矢量：（1）边界提取；（2）二值化；（3）细化；（4）边界跟踪；（5）拓扑关系生成；（6）去除多余点和

边界光滑处理。

第五章 空间数据采集与处理 第一节 数据源种类和数据采集

属性数据的采集——属性数据的编码原则、方法 图形数据的采集

误差或错误的检查与编辑

第三节空间数据的编辑与处理

一．坐标变换 二．数据格式转换 三．空间数据的压缩处理 四．图幅拼接 五．拓扑关系生成 六．空间索引 二、数据格式转换

目前，不同空间数据格式转换的途径有三种：

? 外部数据交换方式 ? 标准空间数据交换方式 ? 空间数据的互操作方式 六、空间索引

空间索引——是依据空间对象的位置、形状或空 间对象间的某种空间关系，按一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间实体的概要信息，如实体的标识符、外接矩形及指向空间实体的指针。 辅助性的空间数据结构，介于空间操作算法和空间对象之间。

直接影响到空间数据库和GIS的整体性能，尤其是空间分析的性能。

空间索引技术的核心：根据搜索条件迅速找到与其相交的所有空间对象集合。 常见的空间索引是自顶而下、逐级划分空间的各种数据结构。

有代表性的空间索引包括：实体范围索引 、BSP树、KDB树、R树、R+树、CELL树、四 叉树。

空间数据质量及其精度分析

空间数据质量评价的标准有哪些？数据 质量控制的方法有哪些？

空间分析是GIS系统的重要功能之一，是GIS 系统与计算机辅助绘图系统的主要区别。

空间分析的对象是一系列跟空间位置有关的数据，这些数据包括空间坐标和专业属性两部 分。其中空间坐标用于实体的空间位置和几何形态，专业属性则是实体某一方面的性质。

缓冲区分析（Buffer）

缓冲区分析(Buffer)：是对选中的一组或一类地图要素（点、线或面）按设定的距离条件，围绕其要素而形成一定缓冲区多边形实体，从而实现数据在二维空间得以扩展的信息分析方法。

缓冲区应用的实例有如：污染源对其周围的污染量 随距离而减小，确定污染的区域；为失火建筑找到距其500米范围内所有的消防水管等。

一、概述：DEM 与DTM

数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)：是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟（地形表面形态的数字化表示），它是对二维地理空间上具有连续变化特征的地理现象的模型化表达和过程模拟。由于高程数据常采用绝对高程(从大地水准面起算的高度)，DEM也常称为DTM (Digital Terrain Model，DTM，数字地面模型)。 三、DEM的表达模型

1、离散点数字地面模型2、数学分块曲面模型3、等高线模型 4、规则格网模型（简称GRID，也称格网DTM）5、不规则三角网模型（简称TIN，也称三角网DTM）6、混合结构DTM 四、DEM的建立

DEM的生成方法：1、人工格网法2、三角网法3、立体像对法4、曲面拟合法5、等值线插值法 数字地形分析 数字地形分析（Digital Terrain Analysis,DTA），是指在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术。

DTA技术是各种与地形因素相关的空间模拟技术的基础。 DTA的主要内容：（1）提取描述地形属性和特征的因子（2）DTM的可视化分析 数字地形分析

1. 基本地形因子提取（坡度、坡向、曲率、宏观地形因子）

2. 地形特征要素提取（点、山脊线和山谷线） 3. 流域分析 4. 可视分析

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