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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思地理信息系统名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思第一章 概 论一、 GIS基本概念 数据： 人类在熟悉世界和改造世界的过程中,定性或定量对事物和环境描述的直接或间接原始记录,是一种未经加工的原始资料,是客观对象的表示；可以以多种方式和储备介质存在；信息：用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示大事、事物、现象等的内容、数量或特点,从而向人们或系统供应关于现实世界新的事实和学问,作为生产、建设
2、、经营、治理、分析和决策的依据；特征：客观性、适用性、可传输性、共享性；二者关系：信息来源于数据,是数据内涵的意义和对数据的内容的说明；地理数据：各种地理特点和现象间关系的数字化表示；其描述包括 空间位置、属性特点和时域特点；（空间位置、属性和时间是地理空间分析三大要素）空间位置：描述地物所在的位置,又可称为几何数据；属性数据：非空间数据,属于肯定地物、描述其特点的定性或定量指标；时域特点：地理数据采集或地理现象发生的时刻；地理数据特点：空间上的分布性、数据量上的海量性、载体的多样性、位置与属性的对应性；地理信息：有关地理实体和地理现象的性质、特点和运动状态的表征和一切有用的学问；特点：信息基
3、本特性、空间相关性、空间区域性、空间多样性、空间层次性；信息系统：具有采集、治理、分析和表达数据才能的系统；组成：运算机硬件、软件、数据、用户、（学问）；地理信息系统：又叫地学信息系统或资源与环境信息系统,是在运算机软硬件系统支持下,对整个 或部分地球表层的有关地理分布数据进行采集、储存、治理、运算、分析、显示和描述的技术系统；基本内涵：1 GIS的物理外壳是运算机化的技术系统,由如干个相互关联的子系统组成,其结构和优劣 程度直接影响 GIS 的功能、效率等；2 GIS的操作对象是空间数据,即点线面体这类有三维要素的地理实体和现象；GIS 区分于 其他信息系统的根本标志：空间数据都按统一的地理
4、坐标进行编码,实现对其定位、定性和定量的描 述；3 GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟和分析评判才能,猜测分析；4 GIS和测绘学、地理学有着亲密关系；二、 GIS功能 基本功能需求：位置、条件、趋势、模式、模拟；基本功能：实现地理空间过程演化模拟和1 数据采集功能：通过各种数据采集设备来猎取现实世界的描述数据,并输入 GIS；如地面 测量和历史数据的输入,模拟地图的扫描输入,遥感影像的栅格输入；2 数据编辑和处理：为了保证数据在内容、规律、数值上的一样性和完整性,GIS 应供应强 大的编辑功能,如图形编辑、数据变换、数据重构、拓扑建立、数据压缩等；3 数据储备、 组织和治理功能：数据结构
5、：矢量数据结构和栅格数据结构；数据组织治理模 式：文件 - 关系数据库混合治理模拟模式、全关系型数据治理模式、面对对象数据治理模式等；4 空间查询和空间分析功能；5 数据输出功能： 通过图形、 表格和统计图表显示空间数据及分析结果,脱胎于运算机制图；三、 GIS组成 GIS 运行环境组成：运算机硬件系统、软件系统、网络、空间数据和治理与应用人员；核心是运算机硬软件系统,空间数据反映了 信息表示方式；GIS 地理内容,治理人员和用户打算系统的工作方式和硬件系统： GIS 的物理外壳,运算机系统中实际物理装置的总称,影响系统的规模精度速度等；包括输入设备、处理设备、储备设备和输出设备；输入设备除了
6、常规设备仍有如 遥感等专用设备；GPS、全站仪、数字摄影测量、名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思硬件配置模式： （1）单机模式：有基本外设、处理设备和输出设备构成,适用于小型 GIS 建设,数据传输和资源共享不便；（2）局域网模式：部门或单位内部GIS建设,专线连接,资源共享便利；（3）广域网模式：用户分布地域广泛,公共通讯连接,资源共享便利,局部为局域网,通过通道和广域网相连；软件系统： GIS 运行必需的各种程序,包括 GIS 支撑软件、 GIS平台软件和 GIS 应用软件
7、； 1 GIS 支撑软件： GIS 运行必需的软件环境,如 OS、数据库治理系统、图形处理系统等； 2 GIS 平台软件： GIS 五大子系统：空间数据输入与转换、空间数据编辑、空间数据治理、空间查询和空间分析、制图与输出； 3 GIS 应用软件：面对应用部门,经二次开发形成；空间数据： 1 几何坐标：标识地理实体和地理现象在某个已知坐标系中的空间位置； 2 拓扑关系：点线面实体间的空间联系,是 GIS重要特色之一； 3 非几何属性： 简称属性, 是和地理实体与地理现象相联系的地理变量或地理意义,分为定性和定量两种；人员： GIS 中重要构成因素；四、 GIS分类应用功能 工具型 GIS、应用
8、型 GIS、大众型 GIS 按功能分 软件功能 专业 GIS、桌面 GIS、手持 GIS、组件 GIS、 GIS 浏览器GIS类型 按数据结构分 矢量 GIS、栅格 GIS、矢量 -栅格 GIS 按数据为数分 2DGIS、 3DGIS、 TGIS 按软件开发模式和支持环境分 GIS 模块、集成式 GIS、模块化 GIS、核心式 GIS、组件式GIS 和 WebGIS、互操作 GIS 工具型 GIS：具有 GIS 基本功能、供其他系统调用或用户进行二次开发的操作平台,如 ArcGIS；应用型 GIS：依据用户的需求和应用目的设计的一类或多类特地型 GIS,一般是在工具型 GIS 基础上通过二次开
9、发完成的；五、 GIS和其他学科关系GIS 而 GIS地理学 GIS 的分析理论基础,为GIS 供应引导分析的方法和观点；测绘学和遥感技术为供应多种信息源,其理论算法可直接用于空间数据变换、处理；机助制图GIS的起源；GIS 和机助制图系统： 机助制图是GIS 主要技术基础, 都强调空间数据的处理、显示和表达,有功能强大的空间分析功能；GIS 和数据库治理系统：GIS的空间数据储备在事务数据库中,但在数据采集、 空间分析、 数据可视化等方面比事务数据库强大得多；GIS 和 CAD（运算机帮助设计）、数据和空间关系,也能处理非图形属性数据,但的空间分析功能,且多具专业化特点；CAM（运算机帮助制
10、造）：都有坐标参考系,都能描述和处理图形 GIS 处理的图形关系复杂,有丰富的符号库和属性库,有较强GIS 和遥感图像处理系统：遥感系统缺少实体的空间关系描述,难以进行某一实体的属性查询和中 间关系查询以及网络分析功能等；六、 GIS历史进展 网格 GIS：网格被称为第三代互联网应用,它是把整个互联网整合成一台庞大超级运算机,实现各 种资源共享；网格运算是一种利用互联网或专用网络把地理上分布的各种运算机、运算机集群、储备系统和可 视化系统等集成在一起；基于网格运算的 GIS 平台,能分布式、协作化和智能化地处理地理信息,特殊适合用 网格运算应用到 GIS 中,和运算资源、于解决涉及大量空间分析
11、的问题,其最大目标是实现空间信息的网格化；空间地理数据和通信等集成,构成较完整的空间信息服务系统；移动 GIS：无线通信技术、移动定位技术WebGIS的结合形成了移动GIS 和无线定位服务；它可以使GIS 用户随时便利双向互动地猎取网络供应的各种地理信息服务,仍可以使地理信息随时随地为任何人任何事 进行服务；使 GIS 走向大众化和社会化；GIS 在聪明城市中的作用：聪明城市需要有智能分析和智能服务的功能,而要做到智能分析与智能 服务,时空信息必需要参加其中,并且要供应大力的支持,这就是为什么强调聪明城市要与物联网和传感网紧 密结合； GIS 在城市信息化中的作用很大,起到了重要的基础性的支撑
12、作用,成为数字城市的基础平台；要想 实现聪明城市最便利的方法是在现有的数字城市基础之上连接物联网及传感网,得到城市实时状态信息,使各名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思种状态信息具有精确的时间和空间标签,同时扩呈现有 GIS 的功能,使之能够接入、治理各种时空信息,并开发基于时空信息的智能分析与智能服务工具软件,使之成为一个聪明城市的空间信息支撑平台；聪明城市就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息,从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业
13、活动在内的各种需求做出智能响应；其实质是利用先进的信息技术,实现城市聪明式治理和运行,进而为城市中的人制造更美好的生活,促进城市的和谐、可连续成长；其次章 地理空间数学基础一、地球空间参考地球表面几何模型： 1 地球自然表面：起伏不平、特别不规章的表面,不适合数字建模； 2 大地水准面： 假设海水处于完全静止的平稳状态,从海平面延长到全部大陆下部,和地球重力方向到处正交的一个连续闭合的水准面,是一个重力等位面,存在局部不规章起伏,并不是严格数学曲面；大地体：大地水准面包围的形体； 3 地球椭球面： 大地体总体上接近旋转椭球,在大地测量和GIS 中都挑选一个旋转椭球作为抱负模型,叫做地球椭球,也
14、叫参考椭球；椭球定位：依据肯定的条件（依据什么要求使大地水准面和椭球面符合,对轴向的规定）,将参考椭球和大地体的相关位置确定下来；基本要求：参考椭球短轴和地球旋转轴平行；参考定位：强调局部地区大地水准面和椭球面较好的定位,如我国西安 80 坐标系；确定定位：强调全球大地水准面和椭球面符合较好的定位,如 WGS-84坐标系； 4 数学模型；坐标系统： 1 球面坐标系统：（1）天文地理坐标系：以大地体为依据,地心为原点,Z 轴和地球平自转轴重合,ZOX是天文首子午面（格林尼治天文台）,XOY为地球平均赤道面；地面垂线方向不规章,不肯定指向地心,不肯定和地轴相交；地表面不是大地水准面,高程也列入天文
15、坐标中；天文经度：首天文子午面和测站天文子午面的夹角,东正西负；天文纬度：测站垂线方向和地球平均赤道面的夹角,北正南负；（2）大地地理坐标系： 以地球椭球为依据,理空间位置的参照系；用定义原点和轴系以及相应基本参考面标示大地域地大地经度：大地首子午面和测点的大地子午面间的二面角；大地纬度：测点对椭球的法线和赤道面的交角；（3）空间直角坐标系：A、参心坐标系：在参考椭球上建立三维直角坐标系,原点为椭球中心；B、地心地固坐标系：原点是地球质心,球赤道的交点, Y 轴垂直于 XOZ平面； 2 平面坐标系统： 需要指定地面点位的地理坐标函数关系；高程基准：Z 轴指向北极, X 轴指向格林尼治平均子午面
16、和地（经纬度） 和地面上相对应的平面直角坐标间建立高程：地球上一点至参考基准面的距离；也叫标高或海拔高；高程系统：相对于不同性质的参考面所定义的高程体系,正高：大地水准面,正常高：似大地水准面,大地高：地球椭球面；高程基准：高程起算水准基面和一个永久性水准原点；水准基面一般采纳大地水准面；我国主要高程基准：（1）1956 黄海高程系：以青岛港验潮站的长期观测资料推算出的黄海平均海平面作为中国水准基面,水准原点在青岛验潮站邻近；（2）1985 国家高程基准：基准面是青岛大港验潮站 二、空间数据投影 为什么要进行投影：52-79 年验钞资料确定的黄海平均海面；1 地理坐标是球面坐标,不便利进行距离
17、、面积等参数的量算；2 参考椭球米安是一个不行展曲面,不能不产生裂隙或褶皱地将其展成平面；3 平面地图符合人的视觉心理,易于进行空间分析；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思地图投影的方法：1 几何透视法： 利用透视关系,将地球风光上的点投影到投影面上的方法；缺点： 难于订正投影变形,精度较低；2 数学解析法： 在球面和投影面间建立点与点的函数关系,置的方法；地图投影的分类：1 按地图投影的构成方法分类：通过数学方法确定经纬线交点位（ 1）几何投影： 把椭球面上的经纬线网投影到几
18、何面上,然后将几何面展位平面得到；又可依据帮助投影面类型分为：方位投影、圆柱投影和圆锥投影,可依据投影面和地球椭球的关系分为 正轴投影、横轴投影和斜轴投影,仍可依据投影面和地球的位置关系分为割投影和切投影；（ 2）非几何投影： 不借助几何面, 依据某些条件用数学解析法确定球面和平面间点和点的 函数关系；又可依据经纬线外形分为：伪方位投影、伪圆柱投影、伪圆锥投影和多圆锥投影；2 按投影变形性质分类：（ 1）等角投影： 任何点上二微分线段组成的角度投影前后保持不变,投影前后对应的微分 面积保持图形相像,也叫正形投影；（ 2）等积投影：在投影平面上任意一块面积和椭球面上相应面积相等,面积变形为零；（
19、 3）任意投影：长度、面积和角度都有变形；（ 4）等距投影：面积变形小于等角投影,角度变形小于等积投影；常用地图投影：1 高斯 - 克吕格投影：横轴切圆柱等角投影；经纬线特点：中心经线和赤道为相互垂直的直线,其他经线为凹向,对称于中心经线的曲 线；其他纬线为对称于赤道的向两极弯曲的曲线,经纬线呈直角相交；变形特点：同一经线上,长度变形随纬度降低而增大,赤道处最大；在同一纬线上,长度 变形随经差增加而增大,且增大速度较快；优点：适合于幅员广大的国家或地区,按经线分带进行投影,各带坐标系、经纬网外形、投影公式和变形情形都是一样的,利于全球地图拼接；缺点：长度变形较大,导致面积变形也较大；影响变形的
20、主要因素是经差,要保证地图精度,要限制经差,因此采纳分带投影法,将全球分为如干条带, 每个条带单独投影；常用的有 6 分带法和3 分带法, 我国的 1:1 万比例尺地势图采用 3 分带法, 1:2.5 万 1:50 万比例尺地势图采纳 等于 1.38 ；6 分带法, 可以保证每个投影带内长度变形小于2 UTM投影：横轴墨卡托投影,横轴割圆柱等角投影；圆柱面在 84 N和 84 S 和椭球面相切；UTM投影和高斯 - 克吕格投影特别相像,只是中心经线长度比小于 1,改善了高斯 - 克吕格投影在低纬地区的变形,是国际较通用的地图投影,主要用于全球经度 84 N80 S 间的地区制图；3 兰勃特等角
21、投影： 正轴等角割圆锥投影,和球面割于两标准纬线,投影后纬线为同心圆弧,经线为同心圆半径；投影变形小而匀称,我国 1:100 万比例尺地势图采纳兰勃特投影；地图投影的挑选：制图区域的范畴、外形和地理位置,地图用处、出版方式及其他特殊要求；世界地图常用正圆柱、伪圆柱和多圆锥投影,常用墨卡托投影；我国的世界赌徒多用等差分纬线多圆锥投影；半球地图：东西半球图常用横轴方位投影,南北半球图常用正轴方位投影,水陆半球图一般用斜轴方位投影；三、空间坐标转换空间坐标转换：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,也叫投影变换；转换方法：1 解析变换法：又有正解变换法和反解变换法；2 数值变换法, 多
22、项式拟合； 利用两投影间的如干离散点,的关系式；四、空间尺度用数值靠近方法来建立两投影间比例尺：当制图区域较小时,比例尺详细指图上长度和地面间的长度比例,当制图区域较大时,投 影比较发杂,这时比例尺的含义是在进行地图投影时,对地球半径缩小的比率,也叫做地图主比例尺,只有在没有长度变形的点或线上,才可以用地图标注的主比例尺进行量算；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思我国比例尺分级系统：大比例尺：1:500-1:10万；中比例尺：1:10 万 -1:100万；小比例尺： 1：100
23、万以上；辨论率：光谱辨论率、时间辨论率、空间辨论率；五、地理网格 地理网格：按肯定的数学规章对地球表面进行划分而形成的格网；第三章 空间数据模型一、地理空间和空间抽象 地理空间：地球表面及近地表空间,是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和聪明圈交互作用的 区域；空间实体：对复杂的地理事物和现象进行简化抽象得到的结果；特点： 1 空间位置特点：也叫几何特点,包括空间实体的位置、大小、外形和分布状况等,常用地 理坐标表示； 2 属性特点：也叫非空间特点、专题特点,是与空间实体相联系的,表征空间实体本身性质的数据或数量,常分为定性属性和定量属性；3 时间特点：空间实体随着时间变化而变化的特点；4 空
24、间关系特征：空间实体相互之间存在着的亲密联系,包括拓扑关系、次序关系和度量关系；空间实体抽象： 1 概念模型：地理空间中地理事物和现象的抽象概念集,是地理数据的语义说明,是系统抽象的最 高层；构造原就：语义表达才能强,易于用户懂得,独立于详细运算机实现,尽量和系统规律数据模型保 持同一表达形式,不需要转换,或者易向规律数据模型转换；2 规律数据模型： GIS 描述概念模型中实体及其关系的规律结构,是系统抽象的中间层,是用户通过 GIS 看到的现实世界和地理空间；构造原就：易于用户懂得,易于物理实现,易于转换成物理数据模型；3 物理数据模型：概念模型在运算机内部详细的储备形式和操作机制,是最底层
25、；二、数据概念模型 对象模型（要素模型）：将讨论的整个地理空间看做一个空域,地理现象和空间实体作为独立对象 分布在空域中；强调地理空间中的单个地理现象；依据空间特点分为点线面体四种基本对象,每个对象对应着 一组相关属性以区分不同对象；适合于有明确边界的地理现象进行抽象建模,如建筑物、道路、公共设施、湖 泊、河流、森林等可被看做离散的单个的地理现象；对象模型把地理现象当做空间要素或空间实体；一个空间要素必需同时符合三个条件：1 可被标识； 2 在观看中的重要程度；3 有明确特点且可被描述；传统地图是以对象模型进行地理空间抽象和建模的典型实例；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共
26、 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思场模型（域模型）：把地理空间中的现象作为连续的变量或体来看到,如大气污染程度、地表温度 等；场可以表现为二维或三维,二维场就是在二维空间中任意给定的一个空间位置上都有一个表现某现象的属 性值；不考虑时间变化,二维空间场一般用六种详细场模型描述： 1 规章分布的点；2 不规章分布的点；3 规章矩形区； 4 不规章多边形；5 不规章三角形区；6 等值线；网络模型：用以描述不连续的地理现象,和对象模型的区分在于它需要考虑通过路径相互连接多个 地理现象之间的连通情形；网络是由一系列节点和环链组成的,可以看
27、成对象模型的一个特例,是点对象和线 对象之间的拓扑空间关系构成的；三、空间数据与空间关系 空间数据类型：系； 1 几何图形数据： 来源于各种地图和实测的几何数据,反映空间实体的地理位置和实体间的空间关 2 影像数据：主要来源于卫星遥感、航空遥感和摄影测量等； 3 属性数据： 来源于实测数据、文字报告,或地图中各类符号说明,以及从遥感影像数据通过解译得到的信息等； 4 地势数据： 来源于地势图等高线的数字化,地势表面；已建立的格网状的数字化高程模型或其他形式表示的 5 元数据：对空间数据进行推理、分析和总结得到的关于数据的数据；空间数据的表示： 1 点：既可以使一个标志空间点状实体,也可以是标记
28、点仅用于特点的标注和说明,或作为面域的内点用于说明该面域的属性,或是线的起点、重点或交点,叫做节点； 2 线： 具有相同属性点的轨迹,线的起点和终点说明白线的方向；当线连接两个节点时,也叫作弧段或链； 3 面：线包围的有界连续的具有相同属性值的面域,或叫多边形；被多边形包含的多边形叫岛；点线面可以依据肯定的地理意义组成区域,又叫做一个掩盖,或数据平面；空间关系： 1 拓扑空间关系： 图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质,拓扑空间中不考虑距离函数；（1）邻接关系：空间图形中同类元素间的拓扑关系；（2）关联关系：空间图形中不同类元素间的拓扑关系；（3）包含关系：空间图形中不同类或同类但不
29、同级元素间的拓扑关系；（4）连通关系：空间图形中弧段之间的拓扑关系空间实体间也存在着拓扑关系,点线面三种空间实体间存在分别、相邻、重合、包含或掩盖、相交五种可能关系；拓扑关系的意义：（1）能清晰地反映实体间的规律结构关系,比几何坐标关系有更大的稳固性,不随投影变换而变化；（2）利用拓扑关系有利于空间要素的查询；（3）可以依据拓扑关系重建地理实体； 2 次序空间关系： 基于空间实体在地理空间的分布,采纳上下前后左右东南西北等方向性名词来描述,必需在对空间实体间方位进行运算后才能描述,特别复杂；随着空间数据的投影、几何变换,次序空间关系也会变化,在现在的 GIS 中并不对其进行描述和表达； 3 度
30、量空间关系： 空间实体间的距离关系；可以是定量的,也可以是定性,距离值随着投影和几何变换而变化,运算较为复杂,GIS 中一般也不明确描述度量空间关系；四、空间规律数据模型空间规律数据模型：概念模型向物理数据模型转换的桥梁,依据概念模型确定的空间信息内容,以计算机能懂得和处理的形式,详细地表达空间实体及其关系；矢量数据模型：点实体用一对空间坐标表示,线实体用一串坐标对表示,面实体由其边界线表示,表示为首尾相连的坐标串；每一个实体都给定一个唯独标识符来标志该实体；矢量数据模型中,可以明确描述图形要素间的拓扑关系,多边形边界被分割成一系列弧段和节点,弧段、节点和多边形间的拓扑关系表达在拓名师归纳总结
31、 - - - - - - -第 7 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思扑关系表中,相邻多边形间的公共边只需表达一次,削减了描述的数据量,防止了双重边界不能精确重合的问 题；栅格数据模型：比较相宜于用场模型抽象表达空间对象,采纳面域或空域的枚举来直接描述空间实 体；栅格可用数字矩阵表示,地理空间坐标隐含在矩阵的行列中；点实体是一个栅格单元或像元,线实体由一 串彼此相连的像元构成,面实体由一系列相邻的像元构成；每个像元大小一样,且对应于一个表述该实体属性 的值,如需要描述同一地理空间的不同属性,可以将数据分层,每层描述一种属性；
32、栅格单元大小影响细节信 息,其外形通常是正方形也可以是矩形；栅格的行列信息和原点地理位置记录在每一层中；栅格空间辨论率：一个像元在地面所代表的实际面积大小；优点：不同类型的空间数据层可以进行叠加操作,不需要经过复杂的几何运算；缺点：对于一些变换、运算,如比例尺变换,操作不太便利；矢量 - 栅格一体化数据模型： 对地理空间实体同时按矢量数据模型和栅格数据模型来表述,面状实体 边界采纳矢量数据模型描述,而其内部采纳栅格数据模型表达；线状实体一般采纳矢量数据模型表达,同时将 线经过的位置以栅格单元充填；点实体就同时描述其空间坐标和栅格单元位置；特点：保留了矢量数据模型的全部特性,空间实体具有明确的位
33、置信息,并能建立和描述拓扑关系；又建立了栅格和实体的联系,明确了栅格和实体的对应关系；本质上是以栅格为基础的数据模型,对空间实体 和其关系描述的数据量增大；镶嵌数据模型：采纳规章或不规章的小面块几何来靠近自然界不规章的地理单元,适合于用场模型 抽象的地理现象；通过描述小面块的几何外形、相邻关系和面块内的属性特点变化来建立空间数据的规律数据 模型； 1 规章镶嵌数据模型：采纳正方形或矩形进行地理空间划分时就转化成了栅格数据模型；构造规章镶嵌的做法：用数学手段将一个铺盖网格叠置在讨论区域上,把连续的地理空间离散为 互不掩盖的面块单元；划分后,简化了空间变化的描述,同时也使空间关系明确,可以进行快速
34、布尔运算；每 个网格的有关信息都是基本的储备单元；优点：其数据结构为通常的二维矩阵结构,不管沿水平仍是垂直方向都能便利地遍历这种结构,而且处理这种结构的算法很多,大多数程序语言中都有矩阵处理功能；以矩阵形式储备的数据有隐式坐标,不 需要进行坐标数字化；规章格网系统便于实现多要素的叠置分析； 2 不规章镶嵌数据模型：适用于用有限离散的观测样点来表示某地理现象的空间分布规律,用来进行镶嵌的小面块具有不规章的外形或边界；（1）Voronoi 图：组成 Voronoi 多边形的边总是与相邻两个样点的连线垂直,并且多边形内 的任何位置总是离该多边形内样点的距离最近,离相邻多边形内样点的距离远,且每个多边
35、形内包含且仅包含 一个样点；以 Voronoi 多边形内的样点属性作为整个多边形区域的属性,只要给定如干空间离散点就可以得 到完整掩盖地理区域的 Voronoi 图；表达 Voronoi 多边形的顶点位置、各边和顶点的连接关系、多边形间的连 Voronoi 多边形的规律数据模型；Voronoi 多边形可以表达地理空间 接关系以及多边形包含的样点就可以得到 现象, 仍可以有效地用于很多分析问题,如邻接、 接近度和可达性分析等,以及解决最近点和最小封闭圆问题；（2）TIN 模型：采纳不规章三角网掩盖地理空间,样点位置掌握着三角形顶点,三角形尽可 能接近等边； TIN 能较好地表达地理现象的空间变化
36、,如地势表面就可用三角网拟合；优点：三角形大小随样 点密度的变化而自动变化,全部样点都称为三角形的顶点,当样点密集时生成的三角形小,而样点稀疏时三角形较大； TIN 在表示不连续地理现象时也有优势,如用 条件,可构造约束 TIN；TIN 表示地势变化,将悬崖、断层、海岸线等作为约束（3）Delaunay 三角网： TIN 的特例和 Voronoi 多边形对偶, 满意最大空圆准就的三角网,任 一三角形的外接圆内不包含其他样点；特性：三角网网形唯独、每一个三角形内角为最大可能角度,符合“ 三 角剖分最小内角为最大” 的最优化条件；不规章网格的优点：可以排除数据冗余、格网结构本身可适应于数据的实际分
37、布；这种模型辨论率 可以变化,基本多边形的大小和密度在空间上是变动的；不规章格网能进行调整,以反映空间每一区域中的数 据大事的密度；单元的大小、外形和走向反映着数据元素本身的特性；面对对象数据模型：适用于采纳对象模型抽象和建模的空间实体表达,应用面对对象方法描述空间 实体及其相互关系；核心是对象和类；将对象的属性和方法进行封装、概括、集合、联合等抽象技术以及继承 和传播等抽象工具；第四章空间数据结构尽可能精确地表示点、一、矢量数据结构矢量数据结构是对矢量数据模型进行数据的组织；通过记录实体坐标及其关系,线、多边形等地理实体,坐标空间设为连续,答应任意位置、长度和面积的精确定以；矢量数据结构直接
38、以几名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思何空间坐标为基础,记录样点坐标；该结构仍可以对复杂数据以最小的数据冗余进行储备,仍有数据精度高、储备空间小等特点,是一种高效的图形数据结构；几何图形及其关系用文件方式组织,而属性数据通常采纳关 系型表文文件记录,两者通过实体标识符连接；这一特点在某些方面有很高的效率和精度；实体数据结构：也叫 Spaghetti 数据结构,指构成多边形边界的各个线段,以多边形为单元进行组 织；有两种组织方式：（1）独立编码方式：每个多边形的每个边界点都独立编
39、码并记录坐标,然后将多边形 ID、坐标、类别码记录成表文件；（2）用一个文件记录全部边界点的坐标（点位字典）,然后用多边形文件记 录多边形 ID、组成多边形的点号串和类别码；优点：编码简洁：数字化操作简洁、数据编排直观；缺点： （ 1）相邻多边形的公共边界要数字化两边,造成数据冗余储备,可能导致输出的公共边界出现间隙或重叠；（2）缺少多边形的领域信息和图形的拓扑关系；（3）岛只作为一个单个图形,没有和外界多边形建立联系；适用范畴：简洁的系统,如运算机地图制图系统；拓扑数据结构： 具有拓扑关系的矢量数据结构就是拓扑数据结构,其共同特点是： 点是相互独立的,点连城线,线构成面；每条线始于起始节点,
40、最终终止节点,并与左右多边形相邻接；其最重要的特点是具有 拓扑编辑功能；（ 1）索引式结构： 采纳树状索引以削减数据冗余并间接增加领域信息；详细方法是对全部边界点进 行数字化,将坐标对以次序方式储备,由点索引与边界线号相联系,以线索引和各多边形相联系,形成树状索 引；需要三个表文件：点坐标文件、边文件和多边形文件；优点：排除了相邻多边形边界的数据冗余和不一样问题,在简化过于复杂的边界线或合并多 边形时可不必改造索引表,领域信息和岛状信息可以通过对多边形文件的线索引处理得到；缺点：比较繁琐,因而给领域函数运算、排除无用边、处理岛状信息以及检查拓扑关系等带 来肯定的困难,而且两个编码表都要人工建立
41、,工作量大且简洁出错；（ 2）双重独立编码结构（DIME）：对图上网状或面状要素的任何一条线段,用次序的两点定义以及 相邻多边形来定义,即记录线号以及该线段的起点终点、左右多边形；特点是采纳了拓扑编码结构,适合于城 市信息系统,如城市地籍宗地治理；这种结构需要三个表文件：线段拓扑关系文件、点文件和面文件；优点：利用拓扑关系组织数据,可以有效地进行数据储备正确性检查,同时便于对数据进行 更新和检索,仍可以达到数据自动编辑的目的；该结构仍可以自动形成多边形,并可以检查线文件数 据正确性；（ 3）链状双重独立编码结构：DIME 的改进,将如干直线段合为一个弧段（链段）,每个弧段可以 有很多中间点；这
42、种结构中主要有四个文件：多边形文件、弧段文件、弧段点文件、点坐标文件；多边形文件 包括多边形号、组成多边形的弧段号、周长、面积、中心店坐标,当多边形中有洞时,洞的面积为负值,组成 的弧段号也加上负号；弧段文件包括弧段起止节点号和弧段左右多边形号；弧段点文件包括一系列点位置坐标,链段的次序打算于数字化次序；点坐标文件包括每个节点的节点号、节点坐标和该节点连接的弧段；ArcGIS 中 的 Coverage 数据模型就是采纳链状双重独立编码结构的；二、栅格数据结构 栅格数据结构是以规章栅格阵列表示空间对象的数据结构；栅格阵列的每个单元的行列号确定位置,属性值表示空间对象的类型、等级等特点；每个栅格单
43、元只有一个值；栅格数据结构表示的地表是不连续的,是量化和近似离散的数据；点用一个栅格单元表示,线状地物用沿线走向的一组相邻栅格单元表示,每个栅格 单元最多只有两个相邻单元在线上,面或区域用记有区域属性的相邻栅格单元的集合表示,每个栅格单元可有 余外两个的相邻单元同属一个区域；特点：属性明显、定位隐含；数据结构简洁、数学模拟便利；但数据量大,难以建立实体间的拓扑关 系,通过转变辨论率而削减数据量时精度和信息量同时受损；栅格数据参数：山歌外形、栅格单元大小（辨论率）、栅格原点、栅格倾角；栅格单元值的选取：中心点法、面积占优法、重要性法、百分比法；完全栅格数据结构：将栅格看做一个数据矩阵,逐行逐个记
44、录栅格单元的值；是最简洁、最直接的 栅格编码方法,通常编码为栅格文件或格网文件；有三种数据组织方式：（ 1）基于像元： 以像元为独立储备单元,每个像元对应一条记录,每条记录中的记录内容包括像元 坐标及其各层属性值的编码,节约了很多储备坐标的空间；优点：简洁明白,便于数据扩充和修改；缺点：进 行属性查询和面域边界提取时速度较慢；（ 2）基于层：以层为储备基础,层中以像元为序记录其坐标和对应盖层的属性值编码；优点：便于 进行属性查询；缺点：每个像元坐标要重复储备,铺张储备空间；（ 3）基于面域：以层为储备基础,层中再以面域为单元进行记录；记录面域编号、面域对应当层的 属性值编码、面域中全部栅格单元
45、的坐标；优点：便于面域边界提取；缺点：不同层中像元坐标仍是要储备多 次；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思压缩栅格数据结构：（ 1）游程长度编码结构：栅格数据无损压缩方式,对于一副栅格数据,在各行（列）数据值发生变化时依次记录该值以及相同值重复的个数,从而实现压缩和数据组织；原始栅格数据阵列转换为数据对；优点：在栅格加密时,压缩效率较高,且易于检索,叠加合并等操作运算简洁,适用于及其储备量小,数据需大量压缩,而又要防止复杂的编码解码运算增加处理和操作时间的情形；缺点：压缩比大小和图的复杂程度成反比,当栅格较复杂时,压缩率不高,这种结构适用于面积较大的专题要素、遥感图像的分类结构；（ 2）四叉树数据结构： 将一副栅格数据层或图像等分为4 份,逐块检查其格网属性值,如某个子区全部格网值都一样,就这个子区不再连续分割,否就将这个