地理信息系统概论讲课提纲
地理信息系统概论重点讲义(5)
重点一数字地形模型1．数字地形模型的定义数字地形模型(Digital Terrain Model，简称DTM)是定义于二维区域上的一个有限的向量序列(矩阵) ，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。
DTM，简单地说，就是用数字化的形式表达的地形信息。
2．DTM 在形式上分为：规则格网(Grid)不规则三角网(TIN)数字等高线、等深线、地形特征线(山脊线、谷底线等)3．规则网格法将区域空间切分为规则的格网单元，每个格网单元对应一个数值。
数学上可以表示为一个矩阵，在计算机实现中则是一个二维数组。
每个格网单元或数组的一个元素，对应一个高程值。
规则网格，通常是正方形，也可以是矩形、三角形等规则网格。
对于每个网格的数值有两种不同的解释。
第一种认为该格网单元的数值是其中所有点的高程，即格网单元对应的地面面积内高程是均一的高度。
这种数字地形模型是一个不连续的函数，一般用来表示离散空间。
第二种认为该格网单元的数值是网格中心点的高程或该网格单元的平均高程值，这样则需要用一种插值方法来计算每个点的高程。
4．等高线模型等高线是一条带有高程值属性的简单多边形或多边形弧段。
需要用插值方法来计算落在等高线以外的其他点的高程。
如：美国USGS DEM 数据；我国 1 ：1 万、1 ：5 万、1 ：25 万、1 ：50 万、1 ：100 万DEM 数据5．TIN 模型TIN(Triangulated Irregular Network) 利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这些离散点连接成相互连续的三角面。
连接原则：尽可能地确保每个三角形都是锐角三角形或是三边的长度近似相等—Delaunay 。
不规则三角网是另外一种表示数字高程模型的方法，它既减少规则格网方法带来的数据冗余，同时在计算(如坡度)效率方面又优于纯粹基于等高线的方法。
TIN 模型根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。
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地理信息系统概论重点讲义(4)
重点一空间数据库模型1．空间数据库空间数据库是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。
2．空间数据库模型空间数据库模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念，为描述空间数据组织和设计空间数据库模式提供了基本的方法。
一般而言，GIS 空间数据模库型由概念数据库模型、逻辑数据库模型和物理数据库模型三个有机联系的层次所组成。
3．数据库概念模型：( conceptual model)概念模型为了把现实世界中的具体事物抽象、组织为某一数据库管理系统支持的数据模型。
人们常常首先将现实世界抽象为信息世界，然后将信息世界转换为机器世界。
也就是说，首先把现实世界中的客观对象抽象为某一种信息结构，这种信息结构并不依赖于具体的计算机系统，不是某一个数据库管理系统(DBMS)支持的数据模型，而是概念级的模型，称为概念模型。
4．逻辑模型逻辑模型，是指数据的逻辑结构。
在数据库中，逻辑模型有关系、网状、层次，可以清晰表示个个关系。
在管理信息系统中，逻辑模型：是着重用逻辑的过程或主要的业务来描述对象系统，描述系统要“做什么”，或者说具有哪些功能。
1)关系数据模型是把数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表格，每个二维表格称为一个关系。
关系模型以记录组或数据表的形式组织数据，便于利用各种地理实体与属性之间的关系进行存储和变换，不分层也无指针，是建立空间数据和属性数据之间关系的一种非常有效的数据组织方法。
2)关系数据库：是建立在关系数据库模型基础上的数据库，借助于集合代数等概念和方法来处理数据库中的数据。
目前主流的关系数据库有oracle 、SQL、access 、db2 等。
3)对象—关系管理模式是指在关系型数据库中扩展，通过定义一系列操作空间对象(如点、线、面)的API 函数，来直接存储和管理非结构化的空间数据的空间数据库管理模式。
5．物理模型，在管理信息系统中，物理模型：描述的是对象系统“如何做”、“如何实现”系统的物理过程。
地理信息系统概论讲义
《地理信息系统概论》教学大纲课程类别：专业基础课（必修）课程代码：总学时：72 学分：4适用专业：地理教育、地理信息系统、资源环境与城乡规划管理先修课程：地图学一、课程的地位、性质与任务地理信息系统（GIS）是集计算机科学、地理科学、测绘学、遥感学、环境科学、空间科学、信息科学、管理科学等学科为一体的新兴边缘学科。
它从20世纪60年代问世，至今已经跨越了40多个春秋，却始终发展迅猛。
地理信息系统不但与全球定位系统（GPS）和遥感（RS）相结合，构成三S集成系统，而且与CAD、多媒体、通信、因特网、办公自动化、虚拟现实等多种技术相结合，构成了综合的信息技术。
《地理信息系统概论》作为全国高等学校地理类专业公共核心课程，主要介绍了地理信息系统的基础理论、技术体系及其应用方法。
通过本课程的学习，可以让地理类专业的学生掌握地理信息系统的基础理论和知识。
本课程的教学，应当使学生掌握地理信息系统的基本概念、基础理论和方法。
同时，《地理信息系统概论》又是一门实践性较强的课程，通过实践教学，使学生更直观地掌握地理信息系统的构成、地理信息系统产品的制作；了解地理信息系统软件和常用的信息检索方法，使学生的实践能力和创新能力得到一定的培养。
二、课程教学的基本要求通过对本课程的学习，使学生牢固掌握地理信息系统得基本概念：如数据和信息、地理信息系统、地理信息系统空间数据库等。
使学生掌握地理信息系统的基础理论和方法，如数据结构、空间分析的原理与方法、常用的应用模型等。
使学生了解地理信息系统的相关知识，如空间数据的处理、产品的制作与显示。
总之，通过学习本课程,使学生掌握地理信息系统的基本概念、基础理论和应用方法，为今后其他专业课程和软件的学习打下坚实的基础。
三、理论教学内容与学时分配第1章导论（8学时）掌握数据与信息、地理信息与地理信息系统的概念。
掌握地理信息系统的基本构成和基本功能。
了解地理信息系统的应用功能。
了解地理信息系统的发展概况和基础理论。
地理信息系统课程重点复习提纲
地理信息系统课程重点复习提纲一、填空：1、GIS的英文全称：geographic information systems2、在GIS中计算机硬件包括：中央处理器、存储器、外部储存介质、输入输出设备、网络传输设备3、GIS中的计算机软件包括：系统软件、GIS专业软件4、空间信息的基本特征：空间位置特征、属性特征、时态特征5、专题地图内容表示方法：符号法、等值线法、质底法和范围法、基于统计资料的方法P236二、解释概念1、信息：是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理设备形式的改变而改变。
特点：客观性、实用性、传输性、共享性。
2、数据结构：（P38）具体指同一类数据元素中各元素之间的相互关系，包括三个组成成分：数据的逻辑结构，数据的存储结构和数据的运算。
3、数字高程模型：（P170）（Digital elevation model，简称DEM）：是以（x,y）为自变量的高程z数据的有序集合。
常用的DEM有两种形式：一种称为高程矩阵，高程数据布满覆盖整个区域的方格网的网格，相当于高程的栅格数据；一种称为DEM的高程数据布满覆盖整个区域的三角网网点，实际上就是TIN数据。
4、不规则三角网：（P84）（Triangulated irregular network,简称TIN）：TIN由基于离散数据样点直接构造，即直接采用不规则样点构成的三角形作为空间分析的地面单元。
TIN的网眼结构本身适应于数据的实际分布，即在空间数据或事件密度较高的区域，TIN的地面单元即分析单元自然地小而密；反之则变大而疏。
5、数字地形模型：是在一个区域内，以密集的地形模型点的坐标（x，y，z）表达地面形态的有序数值阵列。
（是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。
是描述地面特性的空间分布的有序数值阵列。
）6、空间数据插值：是指通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的处理及其方法。
地理信息系统(GIS)讲稿
地理信息系统概论Foundation of Geographical Information System课程设计•着重介绍GIS基础知识与初步应用•共72学时理论，36个学时上机实践•课程目标–通过本课程的学习，掌握地理信息系统的基本概念、空间数据的采集、处理与组织、GIS空间分析的原理方法、GIS设计的技术方法等内容；–掌握常用GIS软件的操作，为后续其它GIS课程的学习打下基础；–为未来从事地理学研究和决策应用地理信息系统理论与技术奠定扎实的知识基础。
课程特点•学科与技术的统一体•发展与内容更新的快速性•多学科集成、渗透性较强•空间抽象性地理信息系统概论第一章绪论第二章空间数据基础第三章空间数据输入与处理第四章空间数据库第五章空间信息可视化与信息查询第六章GIS空间分析原理与方法第七章地理信息系统的应用模型第八章地理信息系统工程设计与评价第九章地理信息系统技术与科学发展学习方法•课程听讲：认真听讲、积极提问、参与讨论；•上机练习：掌握地理信息系统空间数据的管理、空间分析工具的使用、解决实际问题的技能；•课外阅读：阅读本课程提供的文献资料，以及有关的教科书，思考、讨论课堂内容，完成作业；课程参考资料•网站与论坛：––/–/bbs/–/bbs/index.asp•教材秦奋、钱乐详等，地理信息系统原理与方法西安地图出版社•参考书–王家耀等，理论地图学，解放军出版社–K.T. Chang著，陈健飞译，地理信息系统导论，科学出版社–黄杏元等，地理信息系统概论，高等教育出版社背景知识要求•学习过地图学、地理学基础专业相关课程，具有地理现象与地理问题的基本分析与建模的专业素养；•学习过概率统计、数理统计学或相关学科，掌握数理统计的基础知识；•学习过计算机基础课程，能够操作Windows，熟练使用数据库表、办公软件。
第一章绪论如果说地图是地理学的第二代语言，那么地理信息系统就是地理学的第三代语言。
——陈述彭简单地说，地理信息系统是回答如下问题地信息系统——“哪里”——Henry Tomch1绪论本章主要内容：介绍地理信息系统地一些最基本的，但又是非常重要的概念，包括信息、数据、信息系统、空间数据、空间信息和地理信息系统。
《地理信息系统概论》课程教学大纲
《地理信息系统概论》课程教学大纲一、课程信息二、课程目标通过本课程的学习，学生应具备以下几方面的目标：1.通过本课程学习，学生能理解GIS的相关概念，掌握GIS的特点、类型与组成，了解GIS的基本功能和用途，描述GIS与相关学科的关系，了解GIS的发展概况。
2.通过本课程学习，学生能掌握地理空间数据的特征及地理数据编码的概念，理解拓扑的概念和意义，掌握地理空间数据的拓扑关系与表示、掌握栅格数据结构特点及其编码方法、掌握矢量数据结构特点及其编码方法、掌握栅格与矢量数据之间的转化方法。
3.通过本课程学习，学生能掌握空间数据获取方法和数据处理方式，了解其他几种数据模型，了解空间数据库的建立步骤。
4.通过本课程学习，学生能掌握GIS空间分析的一般步骤；了解空间查询与量算的各种方法及其应用；理解叠置分析的概念和类型，掌握多边形叠置分析的步骤和方法；理解缓冲区的概念和作用；了解泰森多边形、网络分析在地学中的主要用途；了解空间插值的类型和方法；了解DEM分析与应用。
5.通过本课程学习，学生能了解地理信息系统基本原理，提升地理信息科学学科知识的广度与深度，具备基本的地图制图能力，能够应用GIS技术开展初步的地学研究，进而提升对地理学的认知水平和分析与解决问题的能力。
6.通过本课程学习，学生具有持续学习与终身学习的态度，能够了解地理信息科学学科最新发展动态，具备一定的表达能力、人际沟通能力和团队合作精神。
课程目标对毕业要求的支撑关系表三、教学内容与预期学习成效5455四、成绩评定及考核方式五、课程教材及主要参考书1.建议教材[1]陈健飞.地理信息系统导论（原著第八版）：科学出版社，2016.2.主要参考书[1]陈健飞.地理信息系统导论（原著第八版）：科学出版社，2016.[2]汤国安等.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程.科学出版社,2012年.[3]汤国安等.地理信息系统（第二版）.科学出版社，2010.[4]黄杏元、马劲松.地理信息系统概论.高等教育出版社，2008.[5]龚健雅.地理信息系统基础.北京：科学出版社，2001.[6]张超等.地理信息系统实习教程.北京：高等教育出版社，2002.。
地理信息系统概论重点讲义(3)
重点一坐标及投影变换1．坐标变换实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换，他们是空间数据处理的基本内容之一。
几何纠正是对数据坐标转换和图纸变形误差的纠正。
投影变换是指投影方式的变换2．仿射变换。
在几何上定义为两个向量空间之间的一个仿射变换或者仿射映射，由一个线性变换接上一个平移组成。
是GIS 数据处理中使用最多的一种几何纠正方法。
它的主要特性为：同时考虑到因地突变形而引起的实际比例尺在x 方向和y 方向上的变形，因此纠正后的坐标数据在不同方向上的长度比将发生变化。
注：一般的GIS 软件都有仿射变换、相似变换和二次变换等几何纠正功能3．大地基准面(Geodetic datum) ，设计用为最密合部份或全部大地水准面的数学模式。
它由椭球体本身及椭球体和地表上一点视为原点间之关系来定义。
此关系能以6 个量来定义，通常(但非必然)是大地纬度、大地经度、原点高度、原点垂线偏差之两分量及原点至某点的大地方位角。
每个国家或地区均有各自的基准面，我们通常称谓的北京54 坐标系、西安80 坐标系，指的就是两个大地基准面。
4．我国采用的椭球体及坐标系我国参照前苏联从1953 年起采用克拉索夫斯基( Krassovsky) 椭球体建立了我国的北京54 坐标系。
1978 年采用国际大地测量协会推荐的1975 地球椭球体(IAG75) 建立了我国新的大地坐标系－－西安80 坐标系。
目前大地测量基本上仍以北京54 坐标系作为参照，北京54 与西安80 坐标之间的转换可查阅国家测绘局公布的对照表。
WGS1984 基准面采用WGS84 椭球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心，目前GPS测量数据多以WGS1984 为基准。
5．椭球体与基准面的关系。
椭球体与基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭球体能定义不同的基准面。
6．地图投影，就是指建立地球表面(或其他星球表面或天球面) 上的点与投影平面(即地图平面)上点之间的一一对应关系的方法。