地理信息系统原理与应用复习总结

地理信息系统原理与应用

复习总结

Prepared on 24 November 2020

地理信息系统原理与应用复习总结

第一章绪论

1.美国联邦数字地图协调委员会(FICCDC) 地理信息系统概念（GIS）： GIS是

由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，

该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处

理、分析、建模和显示，以便解决复杂的管理和

规划问题。

GIS的物理外壳是计算机化的技术系统，GIS操作对象是地理实体的数据——

区别于其他类型信息系统的根本标志。

组成：系统硬件、系统软件、空间数据、应用模型、应用人员。or Internet,设计

和使用GIS的人，空间数据，系统硬件，系统软

件，分析处理程序。

功能：1）基本功能：数据的采集与编辑、数据存储与管理、数据处理和变换、

空间分析和统计，产品制作和显示，二次开发和

编程；

2）应用功能：资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策。

第二章地理信息系统的空间数据结构和数据库

1.空间数据结构概念：是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，换句话说就是空间数据以什么样的形式在计算机中存储和管理。

2.矢量数据结构概念：是通过坐标值来精确表示点、线、面等地理实体的。

获取方式:外业测量，栅格数据转换，跟踪数字化

3.栅格数据结构概念：以规则的像元阵列来表示空间地物和现象的分布的数据

结构，阵列中的每个数据表示地物或现象的属性特征。获取方式:来自于遥感数据，图片的扫描，矢量数据转换，手工方法获取，格网

DEM数据(当属性值为地面高程)

栅格数据常用的相邻:四方向相邻，八方向相邻

栅格数据编码方法:①直接栅格编码(将栅格数据看做一个数据矩阵，逐行或逐

列记录代码操作方便无数据压缩)②游程长度编码(按行

扫描，将相邻等值像元合并，并记录代码重复的个数区

域越大，数据相关性越强则压缩越大压缩效率高，叠加

合并等运算简单，编码和解码运算快)③链式编码④四叉

树编码⑤行程长度编码

4.空间数据(地理实体)基本特征:属性~ 空间~ 时间~

5.根据地理实体的特征，可以把它的数据分为属性数据，几何数据(描述空间实

体空间特征定位数据) ，关系数据(描述空间实体之间的

空间关系的数据，主要指拓补关系)

6.拓补关系:图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。拓补空间中不

考虑距离函数。

7.最基本拓补关系:关联(不同拓补元素之间的关系，如结点与链链与多边形)，

邻接(相同拓补元素之间的关系，如结点与结点链与链

面与面等，邻接关系是借助于不同类型的拓补元素描述

的，如面通过链而邻接)

其他拓补关系:包含关系，连通关系，层次关系

8.拓补关系的表示:①面–链关系面and构成面的面的链 (注意边的方向和构成面

的方向)②链–结点关系链and链两端的结点③结点–链

关系结点and通过该结点的链④链–面关系链and左面

and右面

第三章空间数据的采集和质量控制

数据源：是指建立GIS地理数据库所需要的各种数据的来源。主要包括地图数据、遥感图像数据、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数

据和已有系统的数据。

2空间数据采集的任务：是将现有的地图、外业观测成果、航空图片、遥感图

像、文本资料等转换成GIS可以处理和接受的数字形

式，通常要经过验证、修改和编辑等处理

数据质量(GIS空间数据的可靠性，通常用空间数据的误差来度量)研究目的：建

立一套空间数据的分析和处理体系，包括误差源的确定、

误差的鉴别和度量误差的方法、误差传播的模型、控制和

消弱误差的方法等，使未来GIS在提供产品的同时，提供

产品的质量指标，即建立GIS产品合格证制度。

4.研究GIS数据质量的意义：对于评定GIS质量、评判算法的优劣性、减少

GIS在设计与开发时的盲目性具有重要意义。

5.空间数据的地理参照系：①地球的形状（大地水准面，参考椭球）

②坐标系：地理坐标系(大地坐标系)

平面坐标系

③高程系高程是指由高程基准面起算的地面点的高度

6.地图投影（GIS不可缺少的）：将地球椭球面上的点映射到平面上的方法。

GIS以地图方式显示地理信息，地图是平面，而

地理信息则是在地球椭球上因此地图投影在GIS

中不可缺少。

7.空间数据采集:GIS的核心是地理数据库

建立GIS第一步就是把空间实体的几何数据和属性数据输入地理数据库

中——GIS的数据采集

三方面工作：几何数据采集(地图跟踪数字化，地图扫描数字化)、属性

数据采集、几何数据与属性数据的连接。

数据质量内容：位置精度、属性精度、逻辑一致性、完备性、现势性。

误差类型：误差源、处理误差

误差传播：代数关系下的误差传播(代数运算)

逻辑关系下的误差传播(逻辑交并等运算如叠置分析时的误差传播)

推理关系下的误差传播(不精确推理)

第四章空间数据的处理

1.矢量数据拓扑关系的自动建立：链的组织

结点匹配

检查多边形是否闭合

建立多边形

岛的判断

确定多边形的属性

内点个数=多边形个数

2.空间数据的坐标变换：1）几何纠正：高次变换、二次变换、仿射变换

2）投影变换：解析变换法(反解变换法正解变换法换带算法)、数

值变换

数值解析变换

题:一般从扫描仪上直接得到的地图存在图形变形、坐标系不一致等问题，可以通过几何纠正和投影变换来纠正。

3.空间数据的压缩处理：1）矢量数据 (压缩目的:删除冗余数据，减少数据存储

量，节省存储空间，加快后继处理速度)：道格拉

斯普克法

垂距法

光栏法

2）栅格数据：直接栅格编码

游程长度（行程）编码

四叉树编码（最有效）

例： AAAA

ABBB

AABB

AABB

解：直接栅格编码：1）从左到右AAAAABBBAABBAABB

2)奇数行从左到右，偶数行从右到左AAAABBBAAABBBBAA

游程长度编码：A4A1B3A2B2A2B2或同样字符连续A5B3A2B2A2B2

第五章空间查询与空间分析