地理信息系统教程

地理信息系统教程

第一章概论第一节GIS概念

（一）地理信息

1．数据

2．信息

3．地理信息

4．地理数据

5．地理信息特征

（1）空间相关性（2）空间区域性（3）空间多样性（4）空间层次性

（二）信息系统

1．概念

2．类型

（三）地理信息系统

1．定义基本内涵（4）2．基本特征

（1）数据的空间定位特征（2）空间关系处理的复杂性（3）海量数据管理能力，来自：1）地理数据2）空间分析

（四）外延

第二节GIS功能

（一）基本功能需求

1．位置2.条件3.趋势4.模式5.模拟

（二）GIS基本功能

1．数据采集功能

2．数据编辑处理

3．数据存储、组织与管理功能

4．空间查询与空间分析功能

5．数据输出功能

第三节GIS组成

（一）硬件系统

（二）软件系统

（三）网络

（四）空间数据

1．数据类型：（1）某个已知坐标系中的位置

（2）实体间的空间相关性

（3）与几何位置无关的属性

（五）人员

第四节GIS类型

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（一）与相关学科关系

（二）与其他信息系统区别与联系1．GIS与机助制图系统的区别与联系2．GIS与数据库系统的区别与联系3．GIS与CAD的区别与联系

4．GIS与遥感图像处理系统的区别与联系（三）GIS应用范畴

1．测绘、地图制图2．资源管理3．灾害监测4．环境保护5．精细农业6．电子商户7．电子政务

（四）地理信息系统发展历程

1．地理信息系统的开拓期（20世纪五六十年代）

2．地理信息系统的巩固发展期（20世纪70年代）

3．地理信息系统技术大发展时期（20世纪80年代）

4．地理信息系统的应用普及时代（20世纪90年代至今）

第二章地理空间数学基础

第一节地球空间参考

（一）三类地球表面几何模型

1．地球的自然表面

2．相对抽象的面:大地水准面大地体

3．地球椭球面：地球椭球

4．数学模型

（二）坐标系统

1．坐标系统的分类及基本参数

2．球面坐标系统建立

（1）天文地理坐标系

（2）大地地理坐标系

（3）空间直角坐标系

3．平面坐标系

（1）高斯平面直角坐标系

（2）地方独立平面直角坐标系

（三）高程基准

1．概念高程是表示地球上一点至参考基准面的距离，就一点位置而言，它和水平量值一样是不可缺少的。它和水平量值在一起，统一表达点的位置。

2．我国主要高程基准

（1）1956年黄海高程系

（2）1985年国家高程基准

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3．深度基准

（1）概念：是指海图图载水深及其相关要素的起算面。通常取当地平均海面向下一定深度为

这样的起算面，即深度基准面。

确定原则：

1）保证航行安全

2）充分利用航道

（2）注意事项

第二节空间数据投影

（一）地图投影概念

1．长度变形与长对比

2．面积变形与面积比

3．角度变形

（二）投影方法 1.几何透视法 2.数学解析法

（三）投影分类

1．按地图投影的构成方法分类

（1）几何投影1）按辅助投影面的类型划分：方位投影，圆柱投影，圆锥投影

2）按投影面与地球自转轴间的方位关系划分：正轴投影，横轴投影，斜轴投影

3）按投影面与地球的位置关系划分：割投影，切投影

（2）非几何投影

①伪方位投影

②伪圆柱投影③伪圆锥投影

④多圆锥投影

2．按地图投影的变形性质分类

（1）等角投影（2）等面积投影（3）任意投影和等距投影

3．常用地图投影概述

（1）高斯-克吕格投影—横轴切圆柱等角投影

（2）横轴墨卡托投影（UTM）—横轴割圆柱等角投影

（3）兰伯特等角投影（Lambert conformal conic）

4．地图投影的选择

第三节空间坐标转换

（一）概念:把空间数据从一种空间参考系映射到另一种空间参考系中。Or称投影变换

（二）空间直角坐标的转换

（三）投影解析转换

1．同一地理坐标基准下的坐标变换

2．不同地理坐标基准下的坐标变换

（四）数值拟合转换

1．多项式拟合变换

2．数值—解析变换

第四节空间尺度

（一）观测尺度：指研究的区域大小或空间范围。

（二）比例尺

1．意义：图上长度与地面之间的长度比例

2．表示：数字式，文字式，图解式

（三）分辨率：成像细节分辨能力的一种度量，也是图像中目标细微程度的指标，他表示景物信息的详细程度。

（四）操作尺度：指对空间实体、现象的数据进行处理操作时采用的最佳尺度，不同操作尺度

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影响处理结果的可靠程度或准确度。

第五节地理格网

空间区域框架方法：常规地图在按区域存储和表达空间信息方面有着一套完整的规则。

（一）地理格网标准

1．地理格网的含义：指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的格网。

2．格网划分体系：地理坐标格网，直角坐标格网

3．格网系统（1）10*10格网系统（2）4*6格网系统（3）直角坐标格网系统4．格网设计原则：

（1）科学性（2）系统性（3）实用性（4）可扩展

（二）区域划分标准

1．区域多边形系统含义

原则：（4）

2．行政分区

3．综合自然分区

4．管理分区

（三）国家基本比例尺地形图标准

1．分幅：矩形分幅，经纬线分幅

2．编号

第三章空间数据模型第一节地理空间与空间抽象

（一）地理空间与空间实体

1．空间位置特征2．属性特征3．时间特征4．空间关系特征

（二）空间认知与抽象第二节数据概念模型（一）对象模型（二）场模型

（1）规则分布的点（2）不规则分布的点（3）规则矩形区（4）不规则多边形区（5）不规则三角形区（6）等值线

（三）网络模型

（四）概念模型的选择

第三节空间数据与空间关系（一）空间数据类型及其表示1．空间数据类型

（1）几何图形数据（2）影像数据（3）属性数据（4）地形数据（5）元数据

2．空间数据的表示：点，线，面（二）空间关系

1．空间拓扑关系

（1）邻接关系（2）关联关系（3）包含关系（4）连通关系

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