地信概论1.0
2021-12-10 14:05:37 0 举报
AI智能生成
大二上半学期期末复习
作者其他创作
大纲/内容
绪论
几个概念
信息
数据是信息的表达,信息是数据的内容
系统
系统是相互联系,相互作用的诸多元素的综合
地理信息
地理信息是地理空间分布的信息,包括地表物体和环境固有的质量,数量,分布特征,联系和规律的图形,文字,数字,图像等的总称
特征:区域性,多维性,动态性
地理信息系统
信息系统是一种针对输入的数据加工,处理产生数据和信息来解决某些特定的问题
GIS属于信息管理系统中空间管理系统的范畴
地理信息系统含义
是计算机化的系统
研究对象是地理实体
优势是空间分析
与地学等学科有着密切关系
是空间数据与属性数据的联合体
地理信息系统的发展
国外
罗杰.汤姆森开发了加拿大地理信息系统(CGIS)
发展阶段
60年代产生阶段
70年代发展阶段
80年代普及阶段
90年代GIS科学形成
21世纪产业化阶段
国内
发展阶段
70年代准备阶段
80年代试验阶段
90年代发展阶段
21实际产业化阶段
当代GIS发展
WebGIS
3S(RS,GNSS,GIS)
Virtual GIS
Wireless GIS
GIS的组成
硬件
输入设备、
处理设备
输出设备
软件
数据
空间数据(地理实体的空间位置及相互变化)
属性数据(非空间的)
时间数据
应用人员
应用模型
GIS的功能
数据的采集与编辑
数据的储存与管理
数据的转化与处理
空间的统计与分析
空间查询
叠加分析
缓冲区分析
网络分析
地形分析
产品的制作与显示
二次开发及编程
GIS的应用
资源管理
城乡规划
环境评估
宏观决策
空间数据组织
地理空间及表达
地理空间信息及描述
大地水准面:包围整个地球的闭合水准面,包围的球体为大地体
地图投影:地球表面与投影平面的点一一对应
等角投影’
等积投影
任意投影
地理空间参照系的建立
大地坐标系
平面直角坐标系
高斯平面直角坐标系
影响对空间实体的描述
信息的描述主要是通过不同的颜色和灰度来表示
GIS对空间实体的表达
栅格模型
矢量模型
地理空间数据及特征
空间数据的基本特征
空间特征(数据反应的空间位置)
属性特征(描述实际现象)
时间特征(空间特征和属性特征随时间而变化)
空间数据的分类
点状实体
线状实体
面状实体
立体状实体
实体类型组合
地理信息的空间关系
地理信息空间关系
方向关系
度量关系
拓扑关系
概念:指空间实体中点线面的位置关系
定义:指图形保持连续性变形,但图形关系不发生改变
拓扑的种类:拓扑关联,拓扑包含,拓扑邻接
表达:面-链,链-面,链-结点,结点-面
意义:
能够能清楚的反映实体之间的逻辑结构关系,比几何关系更稳定,不受投影变化的影响
有助于空间要素的查询,解决许多实际问题
可以重建地理实体
空间实体的拓扑关系
弧段-结点
节点-弧段
多边形-弧段
弧段-多边形
地理信息的空间数据结构
概念
空间数据结构
空间数据适合于计算机的储存,管理与处理的逻辑结构
矢量数据结构
表示方法
用(x,y)坐标及坐标串来表示实体要素的点线面的位置和空间关系的一种数据结构
特点:定位明显,属性隐含
编码方法
索引式
双重独立式
链状双重独立式
拓扑关系明确,也能表达岛信息,而且以弧段为记录单位,满足实际应用需要。
实体式
优点:简单直观
缺点:信息冗余,无拓扑关系
栅格数据结构
定义:将空间分割为相同面积的网格单元,然后在各个单元格内赋予相应的空间对象属性的一种数据结构
特点:属性明显,定位隐含
栅格属性值的确定
一个点表示一个像元,每个像元的行列号表示其位置,属性值表示其代表的地物
数据的获取方式
遥感数据
矢量数据的转化
图片的扫描
人工输入
编码方式
行政编码
链码
块码
四叉树
栅格矩阵法
矢量数据与栅格数据的特点比较
矢量数据
用离散的线或点来描述地理特征
用拓扑关系来描述关系
面向目标操作
数据复杂难处理
难以结合遥感数据据
栅格数据
离散的量化栅格数据值表示空间实体
区域明确简单,容易实现数据共享
属性简单,容易与遥感数据结合
难以拓扑
图形质量低,数量多
失栅一体化数据结构
将矢量面向对象的方法和栅格像元填充的方法结合起来
空间数据的采集与处理
数据源的种类
概念
数据源
建立地理信息库所需的各种数据的来源
种类
地图
遥感图像
立本及立法资料
实验及实测数据
网络数据
系统基本数据
统计资料
2020珠峰高程测量意义
测量所得的GNSS,水准,重力等测量结果,可服务于地政,冰川等方向的研究
测量服务于国民经济和社会发展的各个领域,有助于经济规划,国土资源规划与利用,预防灾害等方面。
空间数据的采集
空间数据的编码
概念
在数据结构的指导下,把空间数据和属性数据经过分类,量化和组织,转化成计算机能够接受的形式。
编码的原则
一致性
通用性
可用性
标准性
科学性
空间数据的采集方法
野外数据采集
图像数字化
摄影测量方法
遥感图像采集
其他采集方法如数据格式转化,鼠标键盘录入
空间数据的编辑与处理
误差与错误的剪辑与编辑
误差
数据的不完整
比例尺不准确
位置的不准确
数据变形
数据和属性连接有问题
检查方法
叠合比较法
目视检查法
逻辑检查法
坐标变换
几何纠正
二次变换(5对)
仿射变换(4对)
高次变换(6对)
地图投影变换
解析变换法
数值变换法
图形编辑
图形编辑概念
对地图数据化后的资料进行加工编辑,在改正地图差错的同时,也改正数字化资料的误差
是一种交互处理的过程
数据检查与清理
数据的检查
是检查拓扑关系是否合理正确,检查是否有伪结点,是否有悬架弧段等,需要系统能将错误之处用不同颜色标注出来
数据的清理
用自动的方法清理误差
空间插值
内插
在已观测的区域<font color="#e57373">内</font>估算未观测点区域的过程
外插
在已观测的区域<font color="#e57373">外</font>估算为观测区域的过程
边界内插
原理:
未知点的最佳值由最邻近的观测点代替
泰森多边形法
趋势面分析
原理:多项式表示线或面,按<font color="#e57373">最小二乘法原理</font>对数据点进行拟合拟合时假定数据点的空间坐标X、Y<br>为独立变量,而表示特征值的Z坐标为因变量。
局部内插
利用局部范围内的已知采样点的<br>数据内插出未知点的数据。
线性内插
双线性多项式内插
多三次多项式内插
移动平均法
在局部范围(或称窗口)内计算多个数据点的平<br>均值
数据质量的评价与控制
GIS数据质量内容及来源
<font color="#e57373">内容</font>
属性精度
位置精度
逻辑统一性
完备性
现势性
来源
数据采集
数据输入
数据储存
数据操作
数据输出
用户使用
评价方法
直接
间接
非定量
数据处理中数据质量的评价
数字高程模型的精度
矢量数据栅格化的误差
多边形叠置产生的误差
空间数据库
数据库的概述
概念
数据库
长期储存在计算机内的,可组织的,可管理的数据的集合
<font color="#ff0000">空间数据库</font>
是地理信息系统在计算机物理储存,介质储存和相关应用的空间数据的总和
空间数据库的主要特征
空间数据库描述现实中地物和实体的数据必须经过抽象处理
空间数据库的数据复杂,多样
一种地物对应一种属性数据
<font color="#e57373">在当前通用的关系数据库管理中,数据记录是结构化的</font>
数据库的模型
一个数据库的模型包含的三方面
数据结构
数据操作
数据的完整性约束
传统数据模型
层次
关系
网状
面向对象数据模型
基本思想
通过对问题领域进行自然的分割,用更接近
人类通常思维的方式建立问题领域的模型,并进行结构
模拟和行为模拟,从而使设计出的软件能尽可能地直接
表现出问题的求解过程。
四种核心技术
分类
概括
聚合
联合
空间数据模型
概念数据模型
对象模型
场模型
网络模型
物理数据模型
逻辑数据模型
矢量数据模型
栅格数据模型
面向对象数据模型
空间设计索引
空间数据库的索引
概念
空间数据索引
就是在储存空间数据时按照空间对象的位置,形状或关系来以一定顺序来排列的一种数据结构
目的
在GIS系统中快速定位所需要的空间要素,提高空间操作的速度和效率
类型
四叉树
简单网格型
cell型索引
R型、R*型
二叉树
空间数据库的设计
概念
在数据库管理系统的基础上建立空间数据库的过程
过程
需求的分析
概念设计
物理设计
逻辑设计
数据库的建立
数据库的运行和维护
空间查询与空间分析
空间查询与量算
空间数据的查询
属性查图形
图形查属性
结合空间关系和非<br>空间属性的查询
空间数据的量算
空间维与空间量测
几何参数量测
形状量算
质心量算
缓冲区分析
<font color="#e57373">概念</font>
根据分析对象的点线面实体,自动建立距离他们周围一定距离的带状区域, 以便识别这些主题或实体对邻近对象的辐射、影响范围,以便为某种分析或决策提供依据
作用
求地理实体的邻近度问题
矢量缓冲区的建立
栅格缓冲区的建立
距离问题
缓冲区的组成要素
主题
邻近对象
作用条件
叠置分析
空间叠置分析的概念
统一空间参照系统条件下,把同一个地区不同地理对象的图层叠合在一起,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对应关系。
类别
矢量数据叠合
点与多边形
判断
点是否在多边形
内
线与多边形
线的
多边形裁剪
多边形与多边形
两组多边形
边界的交点来建
立具有多重属性
的多边形
多<br>边形范围内的属<br>性特性的统计分<br>析
栅格数据叠合
拓扑
叠合
重建拓扑
删除多余叠合
网络分析
网络分析的概念
对交通网络、各种网线、电力线、电话线、<br>供排水管线等进行地理分析和模型化,然后再从模<br>型中提炼知识指导现实。
理论
图论<br>
数据结构
非线性图数<br>据结构
基本要素
结点
链
转弯
停靠站
中心
障碍
重要属性
阻碍强度
资源在网络中
运移时所受阻力
的大小,如花费
的时间、费用等。
资源需求量
网络中与弧段
和停靠点相联系
资源的数量
资源容量
指网络中心为了
满足各弧段的需
求,能够容纳或
提供的资源总数
量
网络分析的应用
路径分析
资源分配
优化配置网络资源的问题
最佳选址
选址功能是指在一定约束条件下、在某一指定区域内选择设施的最佳位
置,它本质上是资源分配分析的延伸,例如连锁超市、邮筒、消防站、
飞机场、仓库等的最佳位置的确定。在网络分析中的选址问题一般限定
设施必须位于某个节点或某条链上,或者限定在若干候选地点中选择位
置。
数字地形模型与地形分析
数字地形模型(DTM)
实在空间数据库中储存并管理空间地形数据集合的总称
数字高程模型(DEM)
DTM中属性为高程的要素,地表单元上的高程集合,通常用矩阵表示
DSM
地物表面的模拟,包括植被表面、房屋的表面
表示方法
等高线法
TIN法
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(各三角形的顶点)<br>连接成相互连续的三角面
规则格网法
DEM表示成高程矩阵,此时,
DEM来源于直接规则矩形格网采样点或由不规
则离散数据点内插产生
数字地形分析
信息提取
可视化
数字流域分析
空间分析模型
定义
指用于GIS空间分析的数学模型,是在GIS空间数据基础上
建立起来的模型,是通过作用于原始数据和派生数据的一组顺序的、交互
的空间分析操作命令,对一个空间决策过程进行的模拟
意义
联系GIS应用系统与专业领域的纽带,必须以广泛
、深入的专业研究为基础
综合利用GIS中大量数据的工具,数据的综合分析<br>和应用主要通过模型来实现
分析型和辅助决策型GIS区别于管理型GIS的一个<br>重要特征,是解决空间分析和辅助决策问题的核心
GIS中常用的分析模型
相关分析模型
预测模型
趋势面分析模型
聚类模型
步骤
明确目标
准备数据
计划步骤
输出结果
GIS产品输出和制图
地图的定义与分类
定义:地图是有法则的,有选择的在平面上表示地表自然现象和社会现象的图
分类
纸质地图
专题地图
地形图
遥感地图
统计图表
数字地图
动态地图
地图的色彩
色彩的三属性
色相
明度
饱和度
RGB三原色
红
绿
蓝
地图符号
地图符号的实质
以约定关系为基础,以视觉图像图形来代替事物的抽象概念
地图符号的分类
地图符号视觉变类
密度
尺寸
形状
方向
亮度
结构变量
制图综合
概念
在制图对象由大比例尺改为小比例尺的过程中,根据地图成型后的用途和制图区域等特点,加以概括,抽象的形式来突出显示制图对象的带有规律性的类型特征和典型特点,简化删减那些不必要的的地物,这个过程就是制图综合。
基本方法
选取
概括
数量特征
质量特征
位移
影响制图综合的基本要素
地图用处
地图比例尺
数据质量
图解类型
地理景观条件
地图图面设计
图名
比例尺
图例
插图
文字说明
排版布局
GIS工程化与标准化
GIS工程设计的内容
概念:GIS工程是一项系统工程,工程因素和工程内容涉及多<br>种知识理论和技术方法的综合应用
内容
系统分析
系统设计
系统实施
系统的运行与维护
工程的需求分析
输入功能
地理空间数据管理
地理数据查询
地理信息的输出
系统的性能
GIS工程设计
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