《地理信息系统概论》.ppt

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1、研制研制研制研制 黄杏元黄杏元黄杏元黄杏元 马劲松马劲松马劲松马劲松 高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社面向21世纪课程教材使 用 说 明 本电子教案，是为了方便教师本电子教案，是为了方便教师与学生使用面向二十一世纪课程教材地理与学生使用面向二十一世纪课程教材地理信息系统概论（修订版）信息系统概论（修订版）(黄杏元、马劲黄杏元、马劲松、汤勤编著，高等教育出版社，松、汤勤编著，高等教育出版社，2001)2001)而而制作的。制作的。电子教案按照教材的章节体系设计，并电子教案按照教材的章节

2、体系设计，并辅以图表的形式，力图以形象生动简洁的方辅以图表的形式，力图以形象生动简洁的方式传达各章的教学重点、教学难点以及可供式传达各章的教学重点、教学难点以及可供选择的教学活动。选择的教学活动。第第六六章章是是在在前前面面各各章章教教学学基基础础上上的的总总结结，要要求求教教师师通通过过1212个个应应用用模模型型融融入入前前述述各各章章所所介介绍绍的的内内容容、方方法法和和相相关关的的操操作作，使使学学生生了了解解应应用用GISGIS技技术术解解决决实实际际应应用用问问题题的原理、方法和过程。的原理、方法和过程。第第六六章章的的第第一一节节和和第第二二节节包包含含基基本本概概念念和和应应用

3、用范范例例，为为必必修修内内容容。其其余余各各节节可可根根据据实实际际情情况况，由由教教师师选选择择作作为为课课堂堂讨讨论论、上机实习或课程论文的内容。上机实习或课程论文的内容。电子教案仅提供了一个基本的思路和框电子教案仅提供了一个基本的思路和框架。教师在授课时可以根据实际情况进行调架。教师在授课时可以根据实际情况进行调整与修改。整与修改。电子教案由黄杏元、马劲松等设计制作。电子教案由黄杏元、马劲松等设计制作。在编制过程中，还得到高等教育出版社徐丽在编制过程中，还得到高等教育出版社徐丽萍副编审的鼓励与支持。在电子教案出版之萍副编审的鼓励与支持。在电子教案出版之际，谨对所有关心和支持这项工作的单

4、位和际，谨对所有关心和支持这项工作的单位和个人表示衷心的感谢！个人表示衷心的感谢！不当之处敬请广大师生批评指正。不当之处敬请广大师生批评指正。联络信箱联络信箱: 教学大纲简介w课程特点和基本要求w教学内容和学时分配w考核方式与参考书目课程特点与基本要求w课程特点 GISGIS是一门典型的交叉性学科是一门典型的交叉性学科 因因 此此，学学 生生 要要 学学 好好 GISGIS，首首 先先 必必 须须 要要 做做 好好“GIS”GIS”(Gentlemanlike,(Gentlemanlike,Intelligence,Intelligence,SmileSmile。即即博博大大(共建共享共建共享

5、)、智能、智能(开发创新开发创新)、微笑、微笑(微笑服务微笑服务)。GISGIS是一门实践性很强的学科是一门实践性很强的学科 因此，要重视技能训练，重点掌握因此，要重视技能训练，重点掌握ArcInfoArcInfo等基等基础础GISGIS软件的操作和使用。软件的操作和使用。GISGIS是一门迅速发展中的学科是一门迅速发展中的学科 因因此此，要要经经常常阅阅读读有有关关的的文文献献资资料料，掌掌握握GISGIS学学科科的的发发展展趋趋势势，努努力力更更新新自自己己的的知知识识，不不断断提提高高自自己的能力。己的能力。w基本要求 本本课课程程旨旨在在使使学学生生掌掌握握地地理理信信息息系系统统的的

6、基基本本原原理理、技技术术方方法法和和实实际际应应用用，了了解解其其主主要要应应用用领领域域和和发发展展方方向向，并并为为从从事事GISGIS的的地地理理学学应应用用和和应应用用型型地地理理信息系统的开发奠定基础。具体要求如下：信息系统的开发奠定基础。具体要求如下：了了解解地地理理信信息息系系统统的的基基本本原原理理，包包括括空空间间数数据据的的语语义义学学基基础础、GISGIS的的科科学学定定义义、空空间间关关系系和和空空间间对对象象的的表表达达、空空间间数数据据结结构构和和类类型型、空空间间分分析析原原理和地学模型方法等；理和地学模型方法等；掌掌握握地地理理信信息息系系统统的的基基本本技技

7、术术和和方方法法，具具有有应应用用MapInfoMapInfo或或ArcInfoArcInfo软软件件从从事事空空间间数数据据的的采采集集、存存储与管理、处理、分析和图形创造的基本技能；储与管理、处理、分析和图形创造的基本技能；初初步步具具有有应应用用GISGIS技技术术开开展展地地学学研研究究的的能能力力，包包括括地地学学应应用用模模型型的的构构建建，应应用用型型GISGIS的的设设计计，主主要要GISGIS软件系统的使用和评价等。软件系统的使用和评价等。教学内容与学时分配w内容分八章，由课堂讲授和上机实习两大教学环节组成，总学时为80学时，具体安排如下：课堂教学(52学时)上机实习(28学

8、时)课堂教学（52学时）第1章 导论 (2学时)1.1 1.1 地理信息系统的基本概念地理信息系统的基本概念1.2 1.2 地理信息系统的基本构成地理信息系统的基本构成1.3 1.3 地理信息系统的功能简介地理信息系统的功能简介1.4 1.4 地理信息系统的发展透视地理信息系统的发展透视 第2章 地理信息系统的数据结构 (6学时)2.1 2.1 地理空间及其表达地理空间及其表达2.2 2.2 地理空间数据及其特征地理空间数据及其特征2.3 2.3 空间数据结构的类型空间数据结构的类型2.4 2.4 空间数据结构的建立空间数据结构的建立 第3章 空间数据的处理 (6学时)3.1 3.1 空间数据

9、的坐标变换空间数据的坐标变换 3.2 3.2 空间数据结构的转换空间数据结构的转换3.3 3.3 多源空间数据的融合多源空间数据的融合 3.4 3.4 空间数据的压缩与综合空间数据的压缩与综合 3.5 3.5 空间数据的内插方法空间数据的内插方法 3.6 3.6 图幅数据边沿匹配处理图幅数据边沿匹配处理第4章 地理信息系统空间数据库 (8学时)4.1 4.1 空间数据库概述空间数据库概述4.2 4.2 空间数据库概念模型设计：传统的数据模型空间数据库概念模型设计：传统的数据模型 4.3 4.3 空间数据库概念模型设计：语义数据模型和空间数据库概念模型设计：语义数据模型和 面向对象数据模型面向对

10、象数据模型 4.4 4.4 空间数据库逻辑模型设计和物理设计空间数据库逻辑模型设计和物理设计4.5 GIS4.5 GIS空间时态数据库空间时态数据库第5章 空间分析的原理与方法 (10学时)5.1 5.1 数字地面模型分析数字地面模型分析5.2 5.2 空间叠合分析空间叠合分析5.3 5.3 空间缓冲区分析空间缓冲区分析5.4 5.4 空间网络分析空间网络分析5.5 5.5 空间统计分析空间统计分析5.6 5.6 空间数据的集合分析和查询空间数据的集合分析和查询第6章 地理信息系统的应用模型 (8学时)6.1 GIS6.1 GIS应用模型概述应用模型概述6.2 6.2 适宜性分析模型适宜性分析

11、模型6.3 6.3 发展预测模型发展预测模型6.4 6.4 位址选择模型位址选择模型6.5 6.5 交通规划模型交通规划模型6.6 6.6 地学模拟模型地学模拟模型6.7 6.7 专家系统概述专家系统概述第7章 地理信息系统的设计与评价 (6学时)7.1 GIS7.1 GIS设计概述设计概述7.2 7.2 地理信息系统的设计地理信息系统的设计7.3 7.3 地理信息的标准化地理信息的标准化7.4 7.4 地理信息系统的评价地理信息系统的评价第8章 地理信息系统产品的输出设计(6学时)8.1 8.1 地理信息系统产品的输出形式地理信息系统产品的输出形式8.2 8.2 地理信息系统图形输出系统设计

12、地理信息系统图形输出系统设计8.3 8.3 地理信息系统的可视化与虚拟现实地理信息系统的可视化与虚拟现实上机实习（28学时）实习实习1 1初识初识MapInfo MapInfo 2 2学时学时 实习实习2 2 屏幕数字化屏幕数字化 2 2学时学时 实习实习3 3 数字化图形的编辑数字化图形的编辑 2 2学时学时 实习实习4 4MapInfoMapInfo与数据库与数据库:空间库与属性库的建立空间库与属性库的建立 2 2学时学时实习实习5 5无缝图层的建立无缝图层的建立2 2学时学时实习实习6 6地理编码地理编码2 2学时学时实习实习7 7地理分析功能地理分析功能2 2学时学时实习实习8 8数据

13、库应用数据库应用:空间数据与属性数据的双向查询空间数据与属性数据的双向查询2 2学时学时实习实习9 9数据信息统计数据信息统计2 2学时学时实习实习1010专题地图的绘制专题地图的绘制 2 2学时学时实习实习1111用户界面设计用户界面设计 2 2学时学时实习实习1212模块设计模块设计2 2学时学时 实习实习1313MapBasicMapBasic文件操作文件操作 2 2学时学时实习实习1414MapInfoMapInfo与其他程序的集成方法与其他程序的集成方法(OLE)(OLE)2 2学时学时考核方式与参考书目w考核方式 本本课课程程的的教教学学应应坚坚持持理理论论与与实实践践相相统统一一

14、的的原原则则，考考核核方方式式包包括括平平时时提提问问、期期中中检检查查、期末考试和上机实习成果考评等；期末考试和上机实习成果考评等；本本课课程程采采用用的的结结构构化化考考核核和和评评分分方方法法为为：学学生生的的总总成成绩绩（100100分分）=平平时时提提问问和和课课堂堂讨讨论论成成绩绩（2020分分）+上上机机实实习习和和课课程程设设计计成绩（成绩（4040分）分）+期末考试成绩（期末考试成绩（4040分）。分）。w参考书目 龚龚健健雅雅.地理信息系统基础.北北京京：科科学学出出版版社，社，20012001 郭郭达达志志等等.地理信息系统基础与应用.北北京京：煤炭工业出版社煤炭工业出版

15、社，19971997 张张超超等等.地理信息系统实习教程.北北京京：高高等等教育出版社，教育出版社，20002000 吴吴信信才才等等.地理信息系统原理与方法.北北京京：电子工业出版社，电子工业出版社，20022002考核方式与参考书目第一章 导 论w第一节 地理信息系统基本概念w第二节 地理信息系统的基本构成w第三节 地理信息系统的功能简介w第四节 地理信息系统的发展透视第一节 地理信息系统基本概念w数据与信息两者在词义上的差别：数据是信息的表达，信息则是数据的内容；数据是客观对象的表示，只有当数据对实体行为产生影响时才成为信息；信息是当代社会发展的一项重要任务。w地理信息地理信息是指表征地

16、理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；地理信息属于空间信息，它具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。第一节 地理信息系统基本概念w地理信息系统地理信息系统(简称简称GIS)GIS)GISGIS是是跨跨越越地地球球科科学学、信信息息科科学学和和空空间间科科学学的的应应用用基基础础学学科科，它它研研究究关关于于地地理理空空间间信信息息处处理理和和分分析析过过程程中中提提出出一一系系列列基基本本问问题题，如如空空间间对对象象表表达达与与建建模模、空空间间关关系系及及推推理理机机制制、空空间间信信息息的的控控制制基基准准、空空间间信信

17、息息的的认认知知与与分分析析、GISGIS系系统统设设计计与与评评价价GISGIS应应用用模模型型与与可可视视化化、空空间间信信息息的的政政策策与与标准等；标准等；GISGIS的的操操作作对对象象是是空空间间数数据据,空空间间数数据据的的主主要要特特点点是是按按统统一一的的地地理理坐坐标标编编码码，并并实实现现对对其其定定位位、定定性性、定定量量和和拓拓扑扑关关系系的的描描述述,由由此此而而形形成成GISGIS的的技技术术优优势势是是有有效效的的地地理理实实体体表表达达、独独特特的的时时空空分分析析能能力力、强强大大的的图图形形创创造造手手段段和和可可靠靠的的科科学学预预测测与与辅助决策功能等

18、；辅助决策功能等；GISGIS是是管管理理和和分分析析空空间间数数据据的的应应用用工工程程技技术术，该该工程技术系统由六个子系统组成；工程技术系统由六个子系统组成；GISGIS为为地地理理学学解解决决复复杂杂的的规规划划与与管管理理问问题题提提供供了了有有效效的的手手段段，而而地地理理学学则则为为GISGIS提提供供了了重重要要的的基基础理论依托；础理论依托；GISGIS的的科科学学定定义义：地地理理信信息息系系统统既既是是管管理理和和分分析析空空间间数数据据的的应应用用工工程程技技术术，又又是是跨跨越越地地球球科科学学、信信息息科科学学和和空空间间科科学学的的应应用用基基础础学学科科。其其技

19、技术术系系统统由由计计算算机机硬硬件件、软软件件和和相相关关的的方方法法过过程程所所组组成成，用用以以支支持持空空间间数数据据的的采采集集、管管理理、处处理理、分分析析、建建模模和和显显示示，以以便便解解决决复复杂杂的的规规划划和和管管理问题。理问题。第二节 GIS的基本构成w系统硬件系统硬件 由主机、外设和网络组成，用于存储、处理、传输由主机、外设和网络组成，用于存储、处理、传输和显示空间数据。和显示空间数据。w系统软件系统软件 由系统管理软件、数据库软件和基础由系统管理软件、数据库软件和基础GISGIS软件组成，软件组成，用于执行用于执行GISGIS功能的数据采集、存储、管理、处理、分析、

20、功能的数据采集、存储、管理、处理、分析、建模和输出等操作。建模和输出等操作。w空间数据库空间数据库 由数据库实体和数据库管理系统组成，用于空间数由数据库实体和数据库管理系统组成，用于空间数据的存储、管理、查询、检索和更新等。据的存储、管理、查询、检索和更新等。w应用模型应用模型 由数学模型、经验模型和混合模型组成，用于解决由数学模型、经验模型和混合模型组成，用于解决某项实际应用问题，获取经济效益和社会效益。某项实际应用问题，获取经济效益和社会效益。w w用户界面用户界面 由菜单式、命令式或表格式的图形用户界面所组成，由菜单式、命令式或表格式的图形用户界面所组成，是用以实现人机对话的工具。是用以

21、实现人机对话的工具。w wGISGIS基本构成的结构图基本构成的结构图硬件系统硬件系统软件系统软件系统应用模型应用模型GIS用户用户GUIGUI空间数据空间数据DBMSDBMS第三节 GIS的功能简介w基本功能数据采集与编辑；数据存储与管理；数据处理和变换；空间分析和统计；产品制作与显示；二次开发和编程。w应用功能资源管理；区域规划；国土监测；辅助决策；定位服务。第三节 GIS的功能简介第四节 GIS的发展透视w发展概况发展概况 发展简史；发展简史；发展态势：发展态势：GISGIS已成为一门综合性技术；已成为一门综合性技术；GISGIS产业化的发展势头强劲；产业化的发展势头强劲；GISGIS网

22、络化已构成当今社会的热点；网络化已构成当今社会的热点；地理信息科学地理信息科学(geoinformaticsgeoinformatics)的产生和发展。的产生和发展。w基础理论基础理论 地地理理信信息息系系统统是是传传统统科科学学与与现现代代技技术术相相结结合合而而产产生生的的边边缘缘学学科科，因因此此它它明明显显的的体体现现出出多多学学科科交交叉叉的的特特征征，这这些些交交叉叉学学科科的的基基础础理理论论同同样样构构成成地地理理信信息息系系统统的的基基础理论体系；础理论体系；各各国国政政府府设设立立相相应应的的组组织织机机构构来来引引导导GISGIS理理论论研研究究，如如美美国国国国家家自自

23、然然科科学学基基金金委委员员会会（NSFNSF）支支持持成成立立了了国国家家地地理理信信息息与与分分析析中中心心（NCGIANCGIA）等等，研研究究重重点点包包括括空空间间关关系系、空空间间数数据据模模型型、空空间间认认知知、空空间间推理、地理信息机理和地理信息不确定性等；推理、地理信息机理和地理信息不确定性等；李李德德仁仁院院士士在在空空间间信信息息系系统统的的集集成成与与实实现现一一书书中，扼要叙述了地球空间信息学的七大理论问题：中，扼要叙述了地球空间信息学的七大理论问题：地球空间信息学的基准；地球空间信息学的基准；地球空间信息标准；地球空间信息标准；地球空间信息的时空变化理论；地球空间

24、信息的时空变化理论；地球空间信息的认知；地球空间信息的认知；地球空间信息的不确定性；地球空间信息的不确定性；地球空间信息的解译与反馈；地球空间信息的解译与反馈；地球空间信息的表达与可视化。地球空间信息的表达与可视化。第二章 地理信息系统的 数 据 结 构w第一节 地理空间及其表达w第二节 地理空间数据及其特征w第三节 空间数据结构的类型w第四节 空间数据结构的建立第一节 地理空间及其表达w地理空间的概念 GISGIS中中的的概概念念常常用用“地地理理空空间间”(geo-spatial)(geo-spatial)来来表表述述，一般包括地理空间定位框架及其所连接的空间对象；一般包括地理空间定位框架

25、及其所连接的空间对象；地地理理空空间间定定位位框框架架即即大大地地测测量量控控制制，由由平平面面控控制制网网和和高程控制网组成；高程控制网组成；GISGIS的的任任何何空空间间数数据据都都必必须须纳纳入入一一个个统统一一的的空空间间参参照照系中，以实现不同来源数据的融合、连接与统一；系中，以实现不同来源数据的融合、连接与统一；目目前前，我我国国采采用用的的大大地地坐坐标标系系为为19801980年年中中国国国国家家大大地地坐坐标标系系，现现在在规规定定的的高高程程起起算算基基准准面面为为19851985国国家家高高程程基准。基准。w空间实体的表达 在在计计算算机机中中，现现实实世世界界是是以以

26、各各种种数数字字和和字字符符形形式式来来表达和记录的；表达和记录的；对对现现实实世世界界的的各各类类空空间间对对象象的的表表达达有有两两种种方方法法，分分别别称称为为矢矢量量表表示示法法（矢矢量量数数据据模模型型）和和栅栅格格表表示示法法（栅格数据模型）（栅格数据模型）,如下图。如下图。湖泊河道居民地流路wGIS的空间数据空间数据可以按照数据项、空间对象和图形特征的不同分为各种不同的类型；空间、属性和时间特征空间对象的三大基本特征：第二节 地理空间数据及其特征空空间间特特征征是是指指空空间间对对象象的的位位置置及及与与相相邻邻对对象象的空间关系或拓扑关系；的空间关系或拓扑关系；属性特征是指空间

27、对象的专题属性；时间特征是指空间对象随着时间演变而引起的空间和属性特征的变化。第二节 地理空间数据及其特征 空空间间数数据据的的拓拓扑扑关关系系包包括括拓拓扑扑邻邻接接、拓拓扑扑关关联联和和拓拓扑扑包包含含，它它们们在在GISGIS的的数数据据处处理理、空空间间分分析析以以及及数数据据库库的的查查询询与与检检索索中中，具具有重要的意义。有重要的意义。第二节 地理空间数据及其特征w空间数据的计算机表示指指通通过过利利用用确确定定的的数数据据结结构构和和数数据据模模型型来来表表达达空空间间对对象象的的空空间间位位置置、拓拓扑扑关关系系和和属属性性信息信息。第二节 地理空间数据及其特征第三节 空间数

28、据结构的类型w矢量数据结构 矢矢量量数数据据结结构构是是利利用用欧欧几几里里得得几几何何学学中中的的点点、线线、面面及及其其组组合合体体来来表表示示地地理理实实体体空空间间分分布布的一种数据组织方式；的一种数据组织方式；矢矢量量数数据据结结构构分分为为简简单单数数据据结结构构（也也称称面面条条数据结构）、拓扑数据结构和曲面数据结构数据结构）、拓扑数据结构和曲面数据结构；拓拓扑扑数数据据结结构构最最重重要要的的技技术术特特征征和和贡贡献献是是具具有有拓拓扑扑编编辑辑功功能能，包包括括多多边边形形连连接接编编辑辑和和结结点连接编辑。点连接编辑。第三节 空间数据结构的类型C4N4C8C6P3P3C7

29、N6C10N3C3N1P1P1C2N2C1P2P2C5N5P4P4P5P5C9N7拓扑数据举例第三节 空间数据结构的类型弧段号弧段号弧段号弧段号起结点起结点起结点起结点终结点终结点终结点终结点左多边形左多边形左多边形左多边形右多边形右多边形右多边形右多边形C C1 1N N1 1N N2 2P P2 2P P1 1C C2 2N N3 3N N2 2P P1 1P P4 4C C3 3N N1 1N N3 3P P1 1 C C4 4N N1 1N N4 4 P P2 2C C5 5N N2 2N N5 5P P2 2P P4 4C C6 6N N4 4N N5 5P P3 3P P2 2C

30、C7 7N N5 5N N6 6P P3 3P P4 4C C8 8N N4 4N N6 6 P P3 3C C9 9N N7 7N N7 7P P4 4P P5 5C C1010N N3 3N N6 6P P4 4 w栅格数据结构栅格数据结构指将空间分割成各个规则的网格单元，然后在各个格网单元内赋以空间对象相应的属性值的一种数据组织方式；栅格数据结构分为栅格矩阵结构、游程编码结构、四叉树数据结构、八叉树数据结构和十六叉树数据结构。第三节 空间数据结构的类型第三节 空间数据结构的类型 矢量结构矢量结构 栅格结构栅格结构 w矢量与栅格数据结构矢量与栅格数据结构 矢量与栅格一体化的基本概念；矢量与

31、栅格一体化的基本概念；矢量与栅格一体化数据结构的设计。矢量与栅格一体化数据结构的设计。w矢量与栅格数据结构的比较矢量与栅格数据结构的比较优点优点缺点缺点矢量矢量数据数据结构结构1.1.便于面向现象便于面向现象(土壤类、土地利用单土壤类、土地利用单元等元等)；2.2.数据结构紧凑、冗余度低；数据结构紧凑、冗余度低；3.3.有利于网络分析；有利于网络分析；4.4.图形显示质量好、精度高。图形显示质量好、精度高。1.1.数据结构复杂；数据结构复杂；2.2.软件与硬件的技术要求比较高；软件与硬件的技术要求比较高；3.3.多边形叠合等分析比较困难；多边形叠合等分析比较困难；4.4.显示与绘图成本比较高。

32、显示与绘图成本比较高。栅格栅格数据数据结构结构1.1.数据结构简单；数据结构简单；2.2.空间分析和地理现象的模拟均比较容空间分析和地理现象的模拟均比较容易；易；3.3.有利于与遥感数据的匹配应用和分析；有利于与遥感数据的匹配应用和分析；4.4.输出方法快速，成本比较低廉。输出方法快速，成本比较低廉。1.1.图形数据量大；图形数据量大；2.2.投影转换比较困难；投影转换比较困难；3.3.栅格地图的图形质量相对较低；栅格地图的图形质量相对较低；4.4.现象识别的效果不如矢量方法。现象识别的效果不如矢量方法。第四节 空间数据结构的建立w系统功能与数据间的关系系统功能与数据间的关系 现现代代地地理理

33、信信息息系系统统数数据据模模式式的的一一个个重重要要特特征征是是数数据据与与功功能能之之间间具具有有密密切切的的联联系系(见见下下表表)，因因此此，在在确确定定数数据内容时，首先必须明确系统的功能；据内容时，首先必须明确系统的功能；对对开开发发的的GISGIS系系统统的的功功能能，是是通通过过用用户户需需求求调调查查来来确确定定的，因此，在开发的，因此，在开发GISGIS系统之前，首先要进行系统分析。系统之前，首先要进行系统分析。w空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码 空间数据的分类，是指根据系统功能及国家规范和标空间数据的分类，是指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性或特征的要素

34、区别开来的过程，准，将具有不同属性或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据以便从逻辑上将空间数据组织组织为不同的信息层为不同的信息层(见下见下图图)；系统功能与数据间的关系(据Jack Dangermond等)信息层示意图 空间数据的编码：是指将数据分类的结果，空间数据的编码：是指将数据分类的结果，用一种易于被计算机和人识别的符号系统表用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程，编码的结果是形成代码。代示出来的过程，编码的结果是形成代码。代码由数字或字符组成。例如，我国基础地理码由数字或字符组成。例如，我国基础地理信息数据的分类代码由六位数字组成，其代信息数据的分类代码由六位

35、数字组成，其代码结构如下所示：码结构如下所示：大类码大类码 小类码小类码 一级代码一级代码 二级代码二级代码 识别位识别位大类码、小类码、一级代码和二级代码分别用大类码、小类码、一级代码和二级代码分别用数字顺序排列。识别位由用户自行定义，以便于扩数字顺序排列。识别位由用户自行定义，以便于扩充。充。1 1：测量控制点：测量控制点 1111：平面控制点：平面控制点1212：高程控制点：高程控制点1313：其他控制点：其他控制点11011101：三角点：三角点11021102：导线点：导线点1101111011：一等：一等1101211012：二等：二等1101311013：三等：三等1101411

36、014：四等：四等国土基础信息数据分类与代码举例国土基础信息数据分类与代码举例 w矢量数据的输入与编辑矢量数据的输入与编辑 矢矢量量数数据据的的输输入入，是是指指将将分分类类和和编编码码的的空空间间对对象象图图形形转转换换为为一一系系列列x x、y y坐坐标标，然然后后按按照照确确定定的的数数据据结结构加入到线段或标示点的计算机数据文件中去；构加入到线段或标示点的计算机数据文件中去；空空间间数数据据编编辑辑的的目目的的是是为为了了消消除除数数字字化化过过程程中中引引入入的的各各类类错错误误和和对对数数据据进进行行拓拓扑扑关关系系检检查查等等而而进进行行的的操作。操作。w栅格数据的输入与编辑栅格

37、数据的输入与编辑 栅栅格格数数据据的的输输入入方方法法包包括括透透明明格格网网采采集集输输入入、扫扫描描数字化输入及其它数据传输或转换输入等；数字化输入及其它数据传输或转换输入等；栅栅格格数数据据编编辑辑的的目目的的同同样样是是为为了了消消除除数数字字化化过过程程中中引引入入的的各各类类错错误误，根根据据栅栅格格数数据据结结构构的的特特点点，其其编编辑辑的的内内容容还还包包括括数数据据压压缩缩和和数数据据组组织织方方式式的的变换等变换等,如下图。如下图。空间数据的不同组织方式空间数据的不同组织方式第三章 空间数据的处理w第一节 空间数据的坐标变换w第二节 空间数据结构的转换w第三节 多源空间数

38、据的融合w第四节 空间数据的压缩与综合w第五节 空间数据的内插方法w第六节 图幅数据边沿匹配处理第一节 空间数据的坐标转换w几何纠正 几几何何纠纠正正是是指指对对数数字字化化原原图图数数据据进进行行的的坐坐标标系系转转换换和和图图纸纸变变形形误误差差的的改改正正，以以实实现现与与理理论值的一一对应关系；论值的一一对应关系；几几何何纠纠正正的的方方法法包包括括仿仿射射变变换换、相相似似变变换换、二次变换和高次变换等二次变换和高次变换等。第一节 空间数据的坐标转换仿射变换举例w投影转换 投投影影转转换换是是指指当当系系统统使使用用来来自自不不同同地地图图投投影影的的图图形形数数据据时时，需需要要将

39、将该该投投影影的的数数据据转转换为所需要投影的坐标数据；换为所需要投影的坐标数据；投投影影转转换换的的方方法法包包括括正正解解变变换换、反反解解变变换换和数值变换等。和数值变换等。第一节 空间数据的坐标转换第一节 空间数据的坐标转换地图投影转换等面积伪圆锥投影等面积伪圆锥投影第一节 空间数据的坐标转换斜轴等面积方位投影斜轴等面积方位投影第二节 空间数据结构的转换w由矢量向栅格的转换 当数据采集采用矢量数据，而空间分析采当数据采集采用矢量数据，而空间分析采用栅格数据时，需要将矢量数据转换为栅用栅格数据时，需要将矢量数据转换为栅格数据；格数据；由矢量数据向栅格数据的转换方法，根据由矢量数据向栅格数

40、据的转换方法，根据原数据文件的不同，可以分别应用：原数据文件的不同，可以分别应用：基于弧段数据的栅格化方法；基于弧段数据的栅格化方法；基于多边形数据的栅格化方法。基于多边形数据的栅格化方法。w由栅格向矢量的转换 当由栅格数据分析的结果通过矢量绘图机输当由栅格数据分析的结果通过矢量绘图机输出，或者将栅格数据加入矢量数据库时，都出，或者将栅格数据加入矢量数据库时，都需要将栅格数据转换为矢量数据；需要将栅格数据转换为矢量数据；由栅格数据向矢量数据的转换，根据图像数由栅格数据向矢量数据的转换，根据图像数据文件和再生栅格数据文件的不同，可以分据文件和再生栅格数据文件的不同，可以分别采用：别采用：基于图像

41、数据的矢量化方法；基于图像数据的矢量化方法；基于再生栅格数据的矢量化方法。基于再生栅格数据的矢量化方法。栅格矢量化举例（栅格数据）栅格矢量化得到的弧段数据弧段数据自动生成多边形第三节 多源空间数据的融合w遥感与GIS数据的融合 遥感图像与数字地图数据的融合；遥感图像与数字地图数据的融合；遥感图像与遥感图像与DEMDEM数据的融合；数据的融合；遥感图像与地图扫描数据的融合。遥感图像与地图扫描数据的融合。w不同格式数据的融合 基于转换器的数据融合；基于转换器的数据融合；基于数据标准的数据融合；基于数据标准的数据融合；基于公共接口的数据融合；基于公共接口的数据融合；基于直接访问的数据融合。基于直接访

42、问的数据融合。第四节 空间数据的压缩与综合w空间数据的压缩空间数据的压缩 空空间间数数据据的的压压缩缩，即即从从所所取取得得的的数数据据集集合合S S中中抽抽出出一一个个子子集集A A，这这个个子子集集作作为为一一个个新新的的信信息息源源，在在规规定定的的程程度度范范围围内内最最好好地地逼逼近近原原集集合合，而而且且具具有有最最大大的的压压缩缩比比a a 式中：式中：mm为曲线的原点数；为曲线的原点数；n n为曲线经压缩后的点数。为曲线经压缩后的点数。曲线上点的压缩方法：曲线上点的压缩方法：道格拉斯道格拉斯-普克法普克法(Douglas-Peucker)(Douglas-Peucker)；Li

43、-openshawLi-openshaw的自然综合法则法；的自然综合法则法；垂距法垂距法 。面域栅格数据的压缩方法：面域栅格数据的压缩方法：游程编码法；游程编码法；四叉树编码压缩法。四叉树编码压缩法。w空间数据的综合 空间数据的综合是针对存贮在空间数据的综合是针对存贮在GISGIS数据库中的数据因数据库中的数据因属性数据的重新分类而进行的操作；属性数据的重新分类而进行的操作；空间数据的综合内容包括相同属性的删除和相同属性空间数据的综合内容包括相同属性的删除和相同属性公共边界线的删除等。公共边界线的删除等。第五节 空间数据的内插方法w点的内插点的内插 点的内插是研究具有连续变化特征现象（如地形、

44、气点的内插是研究具有连续变化特征现象（如地形、气温、气压等）的数值内插方法；温、气压等）的数值内插方法；点的内插方法可以采用：点的内插方法可以采用：移动拟合法；移动拟合法；局部函数法；局部函数法；克里格（克里格（KrigingKriging）内插法。内插法。w区域的内插区域的内插 区域的内插是研究根据一组分区的已知数据来推求同区域的内插是研究根据一组分区的已知数据来推求同一地区另一组分区未知数据的内插方法；一地区另一组分区未知数据的内插方法；区域的内插方法可以采用：区域的内插方法可以采用：叠置法；叠置法；比重法。比重法。克里格（Kriging）内插法举例高程数据高程数据设置参数设置参数插值结果

45、插值结果三维显示三维显示第六节 图幅数据边沿匹配处理w图幅数据边沿匹配的概念w图幅数据边沿匹配的任务 识别和检索相邻图幅的数据；识别和检索相邻图幅的数据；相邻图幅边界点坐标数据的匹配；相邻图幅边界点坐标数据的匹配；相同属性多边形公共界线的删除；相同属性多边形公共界线的删除；连续图幅数据文件的建立。连续图幅数据文件的建立。第四章 GIS空间数据库w第一节 空间数据库概述w第二节 空间数据库概念模型设计:传统的数据模型w第三节 空间数据库概念模型设计:语义 数据模型和面向对象数据模型w第四节 空间数据库逻辑模型设计和物 理设计w第五节 GIS空间时态数据库时态数据库第一节 空间数据库概述w空间数据

46、库的概念n nGISGIS存储空间和属性数据的数据库。存储空间和属性数据的数据库。w空间数据库的设计n n设计过程；设计过程；n n数据模型设计；数据模型设计；n n原则、步骤和技术方法。原则、步骤和技术方法。w空间数据库的实现和维护第二节 空间数据库概念模型设计:传统的数据模型w层次数据模型w网状数据模型w关系数据模型n n基本概念：基本概念：n n关系；关系；n n关键字；关键字；n n关系模式；关系模式；n n关系数据库；关系数据库；n n关系完整性。关系完整性。第三节 空间数据库概念模型设计:语义模型与对象模型w语义数据模型n nE-RE-R模型。模型。w面向对象的数据模型n n面向对

47、象的基本概念：面向对象的基本概念：n n对象、类；对象、类；n n继承；继承；n n重载；重载；n n概括与聚集。概括与聚集。第四节 空间数据库逻辑模型设计和物理设计w逻辑设计n n步骤和内容；步骤和内容；n nE-RE-R模型向关系数据模型转换。模型向关系数据模型转换。w物理设计第五节 GIS空间时态数据库w空间时态数据库概述n n空间时态数据的表达；空间时态数据的表达；n n空间时态数据的更新；空间时态数据的更新；n n空间时态数据的查询；空间时态数据的查询；w时空一体化数据模型n n时间片快照模型；时间片快照模型；n n底图叠加模型；底图叠加模型；n n时空合成模型；时空合成模型；n n

48、全信息对象模型。全信息对象模型。第五章 空间分析的原理和方法w第一节 数字地面模型分析w第二节 空间叠合分析w第三节 空间缓冲区分析w第四节 空间网络分析w第五节 空间统计分析w第六节 空间数据的集合分析和查询第五章 空间分析的原理和方法w空间分析的概念 空间分析是基于空间数据的分析技术，它以地学原空间分析是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成和空对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成和空间演变等信息。间演变等信息。w空间分析的一般分类 产生式分析产生

49、式分析(product mode)(product mode)；咨询式分析咨询式分析(query mode)(query mode)。第一节 数字地面模型分析w地形因子的自动提取 坡度计算；坡度计算；坡向分析；坡向分析；曲面面积计算；曲面面积计算；地表粗糙度计算；地表粗糙度计算；高程及变异分析；高程及变异分析；谷脊特征分析；谷脊特征分析；日照强度的分析；日照强度的分析；淹没边界的计算。淹没边界的计算。w地表形态的自动分类 拟定地形分类决策表；拟定地形分类决策表；建立地形类型分类系统；建立地形类型分类系统；输出地形类型图。输出地形类型图。w地学剖面的绘制和分析 建立数字高程模型；建立数字高程模型

50、；确定地形剖面线的位置；确定地形剖面线的位置；剖面线交点的内插计算；剖面线交点的内插计算；地形剖面线及相关地理信息（地质、土壤、地形剖面线及相关地理信息（地质、土壤、土地利用等）的叠加表示和输出。土地利用等）的叠加表示和输出。第二节 空间叠合分析w空间叠合分析的概念空间叠合分析的概念 空间叠合分析是指在统一空间参照系统条件下，每次空间叠合分析是指在统一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠合，以产生空将同一地区两个地理对象的图层进行叠合，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系；对应关系；空间叠合分析根据叠