1、第一章地理信息 是指有關地理實體的性質、特征和運動狀態的表征和一切有用的知識.根本特征：空間,屬性,時序地理數據：各種地理特征和現象間關系的符號化表示,包括空間位置、屬性特征、時態特征.空間數據：以地球外表空間位置為參照的自然、社會、和人文經濟景觀數據,可以是圖形、圖像、文字、表格和數字等.空間特征是指地理實體的空間位置及其相互關系；屬性特征表 示地理實體的名稱、類型和數量等；時間特征指實體隨時間而發生的相關變化.空間數據特征：空間特征；非結構話特征；空間關系特征；多尺度與多態性；分類編碼特征； 海量數據特征.空間查詢：空間查詢是 GIS最根本的功能,包括屬性查圖形,圖形查屬性及多種 條件的綜

2、合查詢.拓撲疊加：通過將同一地區兩個不同圖層的特征相疊加,建立新的空間特征, 易于進行多條件的查詢檢索、地圖裁剪、地圖更新和應用模型分析等.緩沖區建立：它是研究根據數據庫的點、線、面實體,自動建立各種類型要素的緩沖多邊形, 用以確定不同地理要素的空間接近度或鄰近性.Gis：是在計算機硬、軟件系統支持下,對現實世界的研究和變遷的各類空間數據及描述這 些空間數據特性的屬性進行采集、儲存、治理、運算、分析、顯示、和描述的技術系統.組成：硬件,軟件,地理數據空間分析模型,地理空間數據庫,人員.功能：數據采集監測編輯、數據處理、數據存儲與組織、空間查詢與分析 特征：數據的空間定位；空間數據關系處理的復雜

3、性；海量的數據治理水平. 地理信息系統按其內容可以分為三大類：1專題地理信息系統： 是具有有限目標和專業特點的地理信息系統；2區域地理信息系統：主要以區域綜合研究和全面信息效勞為目標；3地理信息系統工具：它是一組具有圖形圖像數字化、存儲治理、查詢檢索、分析運算和多種輸出等地理信息系統根本功能的軟件包. 第三章 空間數據模型：概念：是關于現實世界中空間實體及其相互間聯系的概念.種類：場模型：用于描述空間中連續分布的現象；要素模型：用于描述各種空間地物； 網絡模型：可以模擬現實世界中的各種網絡.地理空間：指物質、能量、信息的存在形式在形態、結構過程、功能關系上的分布形式和格 局及其在時間上的延續.

4、時空數據模型：研究如何有效地表達、記錄和治理現實世界的實體及其相互關系隨時間不斷 發生的變化.三種可能：屬性變化,其空間坐標或位置不變；空間坐標或位置變化,而屬性 不變；空間實體或現象的坐標和屬性都發生變化.CASe工具是計算機信息系統結構化分析、數據流程描述、數據實體關系表達、數據字典與 系統原型生成、原代碼生成的重要工具,在非空間型計算機信息系統的設計與建立中有著較 為廣泛的應用.各向同性場：一個場中的所有性質都與方向無關.空間自相關：是空間場中的數值聚集程度的一種量度.柵格數據模型：是基于連續覆蓋的,它是將連續空間離散化,即用二維覆蓋或劃分覆蓋整個 連續空間.歐氏空間：許多地理現象模型建

5、立的根底就是嵌入在一個坐標空間中,在這種坐標空間中, 根據常用的公式就可以測量點之間的距離及方向,這個帶坐標的空間模型.它把空間特性轉換成實數的元組特性,兩維的模型叫做歐氏平面.拓撲屬性：它研究在拓撲變換下能夠保持不變的幾何屬性.空間指標量算：定量量測區域空間指標和區域地理景觀間的空間關系是地理信息系統特有 的水平.指標包括：幾何指標,自然地理參數,人文地理參數.曼哈頓距離：緯度差加上經度差旅行時間距離：從一個城市到另一個城市的最短的時間可以用一系列指定的航線來表示 詞典距離：在一個固定的地名冊中一系列城市中它們位置之間的絕對差值.時空數據模型設計的根本指導思想：根據應用領域的特點和客觀現實變

6、化規律,折中考慮時空數據的空間/屬性內聚性和時態內聚性的強度,選擇時間標記的對象；同時提供靜態、 動態數據建模手段；數據結構里顯式表達兩種地理事件；時空拓撲關系一般指地理實體空間拓撲關系的拓撲事件間的時態關系.體元：三維數據結構中,將地理實體的三維空間分成細小的單元. 第五章Gis數據：空間信息位置,空間關系等等,非空間的屬性信息,時間信息.空間特征數據：記錄的是空間實體的位置、拓撲關系和幾何特征.專題特征數據：專題特征指的是地理實體所具有的各種性質.時間特征數據：指地理實體的時間變化或數據采集的時間等.測量的尺度大致可以分成四個層次,由粗略至詳細依次為：命名；次序；間隔；比例準確性：空間分辨

7、率：分辨率是兩個可測量數值之間最小的可辯識的差異.那么空間分辨率可以看作記錄變化的最小距離.空間數據使用的過程中也會導致誤差的出現,主要包括兩個方面：一是對數據的解釋過程,二是缺少文檔.數據誤差類型：幾何點,線,屬性,時間,邏輯.元數據：是描述數據的數據.對數據集的描述、數據質量的描述、數據處理信息的說明、數 據轉換方法的描述、數據更新、集成等說明.作用：幫助數據生產單位有效地治理和維護空 間數據、建立數據文檔,并保證即使其主要工作人員離退時,也不會失去對數據情況的了解；提供有關數據生產單位數據存儲、數據分類、數據內容、數據質量、數據交換網絡及數據銷售等方面的信息,便于用戶查詢檢索地理空間數據

8、；幫助用戶了解數據, 以便就數據是否能滿足其需求做出正確的判斷；提供有關信息,以便用戶處理和轉換有用的數據.空間數據質量問題的來源：空間現象自身存在不穩定性；空間想象的表達；空間數據處理中的誤差；空間數據使用中的誤差.空間數據質量的主要限制內容包括：1有準確定義的數據字典,以說明數據的組成,各局部的名稱,表征的內容等；2保證數據邏輯科學地集成,如植被數據庫中不同亞類的區域組合成大類區,這要求數據按一定邏輯關系有效的組合；3有足夠的說明數據來源、數據的加工處理工程、數據解譯的信息.空間數據質量的主要限制方法：傳統的手工方法,源數據方法、地理相關.第六章空間數據獲取的方式：數據轉換,遙感數據處理,

9、數字測量矢量電子地圖與紙地圖相比有如下優點：計算距離和標注地名符號快速準確；可對地圖局部放大、全圖縮小和移動顯示、漫游功能很強；分層顯示地圖 當對地圖上各種信息分不同層歸類存放后,那么可以顯示某些層,關閉不顯示的層；可以以圖元為單位進行信息編緝修改,人機交互畫線標注符號文字,刪除地圖上多余的信息；可以通過計算機網絡進行電子地 圖傳遞,提供信息共享, 傳遞的速度快,保密性強；如果能有效解決地圖符號自動分割和識別問題,那么能實現地圖的智能矢量化.這里智能化是指自動矢量化和自動標注符號,最正確路徑優化選擇和自動跟蹤目標等.矢量電子地圖與紙地圖相比有如下優點：相同信息量下前者的文件相對要小得多,圖越復

10、雜表現越明顯；前者可以以圖元為單位進行信息編緝修改刪除,人機交互畫線標注符號文字；后者只能以像素為根本單位如矩形圖像塊進行拷貝,移動和刪除,即它的編輯功能很差； 前者可對所有圖元分層顯示,后者只能做到對整圖某區域矩形區的開窗顯示限制. 地圖數據：空間數據或圖形數據,語義數據.地圖要素圖形：面一一可由環繞它們的線表示； 也可以由其區域內的點表示；線一一可離散化成為點的集合；點 一一那么能用一對平面坐標系中的坐標來確定.輸入方式：手扶跟蹤數字化點方式,流方式距離流和時間流其他數據轉換,鍵盤錄入；鼠標輸入；其他定點測量設備曲線離散化算法壓縮算法考過：道格拉斯 一一普克法：對每一條曲線的首末點虛連一條

11、 直線,求所有點與直線的距離,并找出最大距離值dmax,用dmax與限差D相比：假設dmaxvD,這條曲線上的中間點全部舍去；假設 dmaxRD,保存dmax對應的坐標點,并 以該點為界,把曲線分為兩局部,對這兩局部重復使用該方法.垂距法：每次順序取曲線上 的三個點,計算中間點與其它兩點連線的垂線距離d,并與限差D比擬.假設dvD,那么中間點去掉；假設dD,那么中間點保存.然后順序取下三個點繼續處理,直到這條線結束.光欄 法：定義一個扇形區域,通過判斷曲線上的點在扇形外還是在扇形內,確定保存還是舍去. 設曲線上的點列為 pi, i = 1, 2,n,光欄口經為d,可根據壓縮量的大小自己定義.

12、幾種方法的比擬：大多數情況下道格拉斯一一普克法的壓縮算法較好,但必須在對整條曲線 數字化完成后才能進行,且計算量較大；光欄法的壓縮算法也很好,并且可在數字化時實時 處理,每次判斷下一個數字化的點,且計算量較小；垂距法算法簡單,速度快,但有時會將 曲線的彎曲極值點 p值去掉而失真.掃描矢量化流程：紙地圖,掃描轉換,拼接子地圖,裁剪地圖,圖像處理矢量化,矢量圖合 成,矢量圖編輯.柵格圖像轉換為矢量地圖 ：圖像二值化：從原始掃描圖像計算得到黑白二值圖像；平滑：圖 像平滑用于去除圖像中的隨機噪聲,通常表現為斑點；細化：細化將一條線細化為只有一個像素寬,細化是矢量化過程中的重要步驟,也是矢量化的根底；鏈

13、式編碼：鏈式編碼將細化后的圖像轉換成為點鏈的集合,其中每個點鏈對應于一條弧段.矢量線提取：將每個點鏈轉化成為一條矢量線.每條線由一系列點組成,點的數目取決于線的彎曲程度和要求的精度. 除了上述五個步驟以外,還需要一些處理以方便圖像矢量化過程,如圖像拼接和剪裁等等. 圖像拼接：以兩相鄰地圖圖像的局部重疊區為根底,把它們合成為一幅整圖的過程.圖像裁剪：把一幅圖像裁成兩兩相鄰的規那么圖塊的過程稱為地圖裁剪.圖像細化預處理二值圖像平滑：在將地圖掃描或攝像輸入時,由于線不光滑以及掃描、攝像系統分辨率的限制,使得一些曲線目標帶來多余的小分支即毛刺噪聲；此外,還有孔洞和凹陷噪聲.采用模板去除 圖像細化：線細

14、化,就是不斷去除曲線上不影響連通性的輪廓像素的過程.要求 ：保證細化 后曲線的連通性；細化結果是原曲線的中央線；保存細線端點.算法：1:對于柵格圖像中的每 個點p,進行如下操作：如果 2 Np 6并且Tp=1并且pNpSpE=0并且pWpEpS=0那么標志 p點；將所有被標志的柵格點賦值為0,如果沒有被標志的點,那么算法結束；對于柵格圖像中的每個點 p,進行如下操作： 如果2 Np 6并且Tp=1并且pNpSpW=0并且pWpEpN=0 那么標志p點；將所有被標志的柵格點賦值為0,如果沒有被標志的點,那么算法結束；轉到第鏈碼:用曲線出發點坐標和線的斜率來描述二值線圖形的一種方法.拓撲關系內容：

15、區域,如果多邊形數據 DIME數據模型,每個多邊形可以用一組封閉的線來表示,而不需要記錄封閉線上的所有點,防止兩次記錄相鄰多邊形的公共邊界,這樣減少連通性是了數據冗余；鄰接性,另一種可以用拓撲描述的屬性是多邊形之間的相互鄰接性; 指對弧段連接的判別,連通性的建立和表現是網絡分析的根底.造成數字化錯誤的具體原因：遺漏某些實體；某些實體重復錄入；定位的不準確.錯誤主要形式：偽節點：使一條完整的線變成兩段, 造成偽節點的原因常常是沒有一次錄入 完畢一條線；懸掛節點,如果一個節點只與一條線相連接,那么該節點稱為懸掛節點； 碎屑：條帶多邊形一般由于重復錄入引起,由于前后兩次錄入同一條線的位置不可能完全一

16、致,造成了碎屑多邊形.另外,由于用不同比例尺的地圖進行數據更新,也可能產生碎屑多邊形.不正規的多邊形：是由于輸入線時,點的次序倒置或者位置不準確引起的.拓撲關系建立：首先將所有弧段的左右多邊形都設置為空；然后對每個節點計算與其相連弧段的在連接處的角度,并進行排序.第七章地理信息系統與一般治理信息系統的比擬：不同在 硬件上,為了處理圖形和圖像數據,系統需要配置專門的輸入和輸出設備,如數字化儀、繪圖機、圖形圖像的顯示設備等；許多野外實地采集和臺站的觀測所得到的資源信息是模擬量形式,系統還需要配置模 一一數轉換設備,這些設備往往超過中央處理機的價格,體積也比擬大；在軟件上,那么要求研制專門的圖形和圖

17、像數據的分析算法和處理軟件,這些算法和軟件又直接和數據的結構及數據庫的治理方法有關；在信息處理的 內容和采用目的 方面,一般的治理信息系統, 主要是查詢檢索和統 計分析,處理的結果,大多是制成某種規定格式的表格數據,而地理信息系統,除了根本的信息檢索和統計分析外, 主要用于分析研究資源的合理開發利用,制定區域開展規劃, 地區的綜合治理方案,對環境進行動態的監視和預測預報,為國民經濟建設中的決策提供科學依據,為生產實踐提供信息和指導.共同處兩者都是以計算機為核心的信息處理系統,都具有數據量大和數據之間關系復雜的特點,也都隨著數據庫技術的開展在不斷的改良和完善.比較起來,商用的治理信息系統開展快,

18、用戶數量大,而且已有定型的軟件產品可供選用,這 也促進了軟件系統的標準化.地理信息系統,由于上述一些特點,多是根據具體的應用要求 專門設計,數據格式和組織治理方法各不相同.地理信息系統的數據庫簡稱空間數據庫 或地理數據庫:概念：是地理信息系統中用于存儲和治理空間數據的場所.特點：數據量特別大；不僅有地理要素的屬性數據與一般數據庫中的數據性質相似,還有大量的空間數據；數據應用廣泛.空間數據庫與傳統數據庫區別 ：優點+空間數據庫主要存儲非結構化的數據.數據庫治理系統 DBMS :概念：用程序和數據文件之間起到了橋梁作用.主要問題：GIS中空間數據記錄是變長的,且要存儲和維護空間數據拓撲關系；DBM

19、S 一般都難以實現對空間數據的關聯、連通、包含、疊加等根本操作.GIS需要一些復雜的圖形功能,一般的DBMS不能支持；地理信息是復雜的,單個地理實體的表達需要多個文件、多條記錄、或 許包括大地網、特征坐標、拓撲關系、空間特征量測值、屬性數據的關鍵字以及非空間專題屬性等；具有高度內部聯系的 GIS數據記錄需要更復雜的平安性維護系統.GIS數據治理方法主要 4種類型：對不同的應用模型開發獨立的數據治理效勞,這是一種基于文件治理的處理方法；商業化的DBMS根底上開發附加系統.開發一個附加軟件用于存儲和治理空間數據和空間分析, 使用DBMS治理屬性數據；用現有的DBMS,通常是以DBMS 為核心,對系

20、統的功能進行必要擴充,空間數據和屬性數據在同一個DBMS治理之下.需要增加足夠數量的軟件和功能來提供空間功能和圖形顯示功能；新設計一個具有空間數據和屬性數據治理和分析功能的數據庫系統. 數據組織分級：數據項項是可以定義數據的最小單位；記錄由假設干相關聯的數據項組成,是處理和存儲信息的根本單位,是關于一個實體的數據總和,構成該記錄的數據項表示 實體的假設干屬性；文件一給定類型的記錄的全部具體值的集合,文件用文件名稱標識, 文件根據記錄的組織方式和存取方法可以分為：順序文件、索引文件、直接文件和倒排文件等；數據庫比文件更大的數據組織,數據庫是具有特定聯系的數據的集合數據之間的邏輯聯系：主要是指記錄

21、與記錄之間的聯系.有三種：一對一的聯系；一對多的聯系；多對多的聯系.倒排文件：帶有輔索引的文件；柵格結構：將地球外表劃分為大小均勻緊密相鄰的網格陣列,每個網格作為一個象元或象素由行、列定義,并包含一個代碼表示該象素的屬性類型或量值,或僅僅包括指向其屬性記錄的指針.柵格結構的顯著特點：屬性明顯；定位隱含；易于存儲；算法簡單；地表是不連續,是量化 和近似離散的據.決定柵格單元的代碼：中央點法；面積占優法；重要性法；百分比法.柵格編碼方法：1、柵格編碼就是將柵格數據看作一個數據矩陣,逐行或逐列逐個記錄代碼；2、壓縮編碼方法 ：鏈碼、游程長度編碼、塊碼和四叉樹編碼.鏈碼：以有效地壓縮柵格數據, 而且對

22、于估算面積、長度、轉折方向的凹凸度等運算十分方 便,比擬適合于存儲圖形數據.缺點是對邊界進行合并和插入等修改編輯工作比擬困難,對局部的修改將改變整體結構,效率較低.游程長度編碼：根本思想是：按行或列掃描,將相鄰等值的像元合并,并記錄代碼的重復個 數.其方法有兩種方案： 在各行或列數據的代碼發生變化時依次記錄該代碼以及相同的 代碼重復的個數和逐個記錄各行或列代碼發生變化的位置和相應代碼.特點：數據量沒有明顯增加,壓縮效率較高,且易于檢索,疊加合并等操作,運算簡單,適用于機器存儲容 量小,數據需大量壓縮,而又要防止復雜的編碼解碼運算增加處理和操作時間的情況.塊碼：游程長度編碼擴展到二維的情況,采用

23、方形區域作為記錄單元,每個記錄單元包括相鄰的假設干柵格,數據結構由初始位置行、列號和半徑,再加上記錄單元的代碼組成.四叉樹：根本思想：四叉樹將整個圖像區逐步分解為一系列被單一類型區域內含的方形區域, 最小的方形區域為一個柵格象元,分割的原那么是,將圖像區域劃分為四個大小相同的象限,而每個象限又可根據一定規那么判斷是否繼續等分為次一層的四個象限,其終止判據是,不管是哪一層上的象限,只要劃分到僅代表一種地物或符合既定要求的少數幾種地物時,那么不再繼續劃分,否那么一直劃分到單個柵格象元為止.定義：將2n 2n像元陣列連續地進行 4象限等分,一直分到子象限中像素值單調為止.種類：常規四叉樹記錄這棵樹的

24、葉結點外,中間結點,結點之間的聯系用指針聯系,每個結點需要6個變量：父結點指針、四個子結點的指針和本結點的屬性值 ；線性四叉樹： 記錄葉結點的位置,深度幾次分割和屬性.地址碼：定位碼、Morton碼、進制、十進制.柵格數據編碼方法比擬：四叉樹編碼具有可變的分辨率,并且有區域性質,壓縮數據靈活, 許多運算可以在編碼數據上直接實現,大大地提升了運算效率,是優秀的柵格壓縮編碼之一.好的壓縮編碼方法就是要在盡可能減少運算時間的根底上到達最大的數據壓縮效率,并且是算法適應性強,易于實現；碼的壓縮效率較高,已經近矢量結構,對邊界的運算比擬方便,但不具有區域的性質, 區域運算困難；程長度編碼既可以在很大程度

25、上壓縮數據,又最大限度地保存了原始柵格結構, 編碼解碼十分容易； 塊碼和四叉樹碼具有區域性質,又具有可變的分辨率,有較高的壓縮效率,四叉樹編碼可以直接進行大量圖形圖像運算,效率較高,是 很有前途的方法.矢量數據編碼方法：點實體：對于點實體和線實體的矢量編碼比擬直接,只要能將空間信息和屬性信息記錄完全就可以了.點是空間上不能再分的地理實體,可以是具體的或抽象的, 如地物點、文本位置點或線段網絡的結點等,由一對 x、y坐標表示；線實體：要用來表示 線狀地物如公路、水系、山脊線等符號線和多邊形邊界,有時也稱為 弧“、鏈“、串 等,其矢量編碼一般：唯一標識碼是系統排列序號；線標識碼可以標識線的類型；起

26、始點和 終止點號可直接用坐標表示；顯示信息是顯示時的文本或符號等；與線相聯系的非幾何屬性可以直接存儲于線文件中,也可單獨存儲,而由標識碼聯接查找.由一串x、y坐標表示.多邊形實體：多邊形矢量編碼不但要表示位置和屬性,更為重要的是要能表達區域的拓撲性質,如形狀、鄰域和層次等.多邊形實體：1、坐標序列法；只記錄空間對象的位置坐標和屬性信息,不記錄拓撲關系. 特點：無拓撲關系,主要用于顯示、輸出及一般查詢；邊形之間的公共邊界被數字化和存儲 兩次,由此產生冗余和碎屑多邊形；每個多邊形自成體系而缺少鄰域信息,難以進行鄰域處理,如消除某兩個多邊形之間的共同邊界；島只作為一個單個的圖形建造,沒有與外包多邊形

27、的聯系；不易檢查拓撲錯誤.這種方法可用于簡單的粗精度制圖系統中.2、樹狀索引編碼法：該法采用樹狀索引以減少數據冗余并間接增加鄰域信息,方法是對所有邊界點進行數字化,將坐標對以順序方式存儲, 由點索引與邊界線號相聯系,以線索引與各多邊形相聯系,形成樹狀索引結構.特點：消除了相鄰多邊形邊界的數據冗余和不一致的問題；簡化復雜邊界線或合并相鄰多邊形時可不必改造索引表；鄰域信息和島狀信息可以通過對多邊形文件的線索引處理得到,但是比擬繁瑣；相鄰函數運算,消除無用邊,處理島狀信息以及檢查拓撲關系比擬困難兩個編碼表都需要以人工方式建立,工作量大且容易出錯.3拓樸結構編碼法：包括以下內容：唯一標識,多邊形標識,

28、外包多邊形指針,鄰接多邊形指針,邊界鏈接,范 圍.柵格結構和矢量結構的比擬 ：柵格結構與矢量結構似乎是兩種截然不同的空間數據結構,柵格結構屬性明顯、位置隱含,而矢量結構 位置明顯、屬性隱含,柵格數據操作總的來說 比擬容易實現,尤其是作為斑塊圖件的表示更易于為人們接受；而矢量數據操作那么比擬復雜,許多分析操作如兩張地圖的覆蓋操作,點或線狀地物的鄰域搜索等用矢量結構實現十分 困難,矢量結構表達線狀地物是比擬直觀的,而面狀地物那么是通過對邊界的描述而表達.矢量數據優缺點： 優點：數據結構緊湊、冗余度低；利于網絡和檢索分析；形顯示質量好、 精度高,缺點：數據結構復雜；邊形疊加分析比擬困難.柵格數據優缺

29、點：優點：數據結構簡單；于空間分析和地表模擬；勢性較強.缺點：數據量 大；影轉換比擬復雜.矢量格式向柵格格式的轉換：1、內部點擴散算法種子填充法該算法由每個多邊形一個內部點種子點開始,向其八個方向的鄰點擴散,判斷各個新參加點是否在多邊形邊界上, 如果是邊界上,那么該新參加點不作為種子點,否那么把非邊界點的鄰點作為新的種子點與原有種子點一起進行新的擴散運算,并將該種子點賦以該多邊形的編號.2數積分算法內角和法對全部柵格陣列逐個柵格單元地判斷該柵格歸屬的多邊形編碼,判別方法是由待判點對 每個多邊形的封閉邊界計算復數積分,對某個多邊形,如果積分值為2 r,那么該待判點屬于此多邊形,賦以多邊形編號,否

30、那么在此多邊形外部,不屬于該多邊形.3、算法和掃描算法：線算法可逐點判斷數據柵格點在某多邊形之外或在多邊形內,由待判點向圖外某點引射線, 判斷該射線與某多邊形所有邊界相交的總次數,如相交偶數次,那么待判點在該多邊形外部, 如為奇數次,那么待判點在該多邊形內部.4、邊界代數算法：1單多邊形轉換.多邊形編號為a,初始化的柵格陣列各柵格值為零,以柵格行列為參考坐標軸,由多邊形邊界上某點開 始順時針搜索邊界線, 當邊界上行時,位于該邊界左側的具有相同行坐標的所有柵格被減去 a;當邊界下行時,該邊界左邊前進方向看為右側所有柵格點加一個值a,邊界搜索完畢那么完成了多邊形的轉換.2多個多邊形的轉換.如果把不

31、屬于任何多邊形的區域包含 無窮遠點的區域看成編號為零的特殊的多邊形區域,那么圖上每一條邊界弧段都與兩個不同編號的多邊形相鄰, 按弧段的前進方向分別稱為左、右多邊形,可以證實,對于這種多個多 邊形的矢量向柵格轉換問題,只需對所有多邊形邊界弧段作如下運算而不考慮排列次序：當邊界弧段上行時,該弧段與左圖框之間柵格增加一個值左多邊形編號減去右多邊形編號；當邊界弧段下行時,該弧段與左圖框之間柵格增加一個值右多邊形編號減去左多邊形編 號.柵格像矢量轉換步驟：多邊形邊界提取：采用高通濾波將柵格圖像二值化或以特殊值標識 邊界點；邊界線追蹤：對每個邊界弧段由一個結點向另一個結點搜索,通常對每個邊界點需沿除了進入

32、方向的其他 7個方向搜索下一個邊界點, 直到連成邊界弧段；拓撲關系生成： 對于矢量表示的邊界弧段數據,判斷其與原圖上各多邊形的空間關系,以形成完整的拓撲結構并建立與屬性數據的聯系；去除多余點及曲線圓滑常用的算法有：線形迭代法；分段三次 多項式插值法；正軸拋物線平均加權法；斜軸拋物線平均加權法；樣條函數插值法.多邊形柵格轉矢量的雙邊界搜索算法：根本思想是通過邊界提取,將左右多邊形信息保存在邊界點上,每條邊界弧段由兩個并行的邊界鏈組成,分別記錄該邊界弧段的左右多邊形編號.步驟：邊界點和結點提取；邊界線搜索與左右多邊形信息記錄；多余點去除.空間索引：概念：依據空間對象的位置和形狀或空間對象之間的某種

33、空間關系按一定的順序 排列的一種數據結構. 其中包含空間對象的概要信息,空間索引介于空間操作算法和空間對象之間.空間索引分類：格網型空間索引, BSP樹；KDB樹；R樹；R+樹；CELL樹 格網型空間索引：根本思想是將研究區域用橫豎線條劃分大小相等和不等的格網,記錄每一個格網所包含的空間實體.當用戶進行空間查詢時,首先計算出用戶查詢對象所在格網,然后再在該網格中快速查詢所選空間實體.BSP樹：一種二叉樹,它將空間逐級進行一分為二的劃分.KDB樹就是BSP樹向多維空間的一種開展.它對于多維空間中的點進行索引具有較好的動 態特性,刪除和增加空間點對象也可以很方便地實現； 其缺點是不直接支持占據一定

34、空間范 圍的地物要素.空間映射或變換方法仍然存在著缺點： 高維空間的點查詢要比原始空間的點 查詢困難得多.R樹根據地物的最小外包矩形建立圖7-20,可以直接對空間中占據一定范圍的空間對象進行索引.CELL樹：R樹和R+在插入、刪除和空間搜索效率兩方面難于兼顧,CELL樹應運而生.它在空間劃分時不再采用矩形作為劃分的根本單位,而是采用凸多邊形來作為劃分的根本單位. 空間信息查詢：在gis中,根據一定的圖形條件或屬性條件,檢索出對應的空間對象的屬性 或圖形一種工具.基于屬性特征查詢,基于空間關系和屬性特征的查詢SQL, 一種空間擴展 SQL查詢語言GeoSQL：相對于一般SQL,空間擴展SQL主要

35、增加了空間數據類型和空間操作算子, 以滿足空間特征的查詢.第八章重點空間分析：概念：以地理事物的空間位置和形態特征為根底,以空間數據運算、空間數據和屬性數據的綜合運算為特征,提取與產生新的空間信息的技術和過程.方法：疊置分析,緩沖區分析,窗口分析、網絡分析. 查詢通常分為兩步：首先借助空間索引,在地理信息系統數據庫中快速檢索出被選空間實體； 據空間實體與屬性的連接關系即可得到所查詢空間實體的屬性列表.空間查詢方式：基于空間關系查詢；于空間關系和屬性特征查詢；地址匹配查詢.幾何量算對不同的點、線、面地物有不同的含義：點狀地物0維：坐標；線狀地物1維：長度,曲率,方向；面狀地物2維：面積,周長,形

36、狀,曲率等；體狀地物3維：體積,外表積等.形狀量算兩個根本考慮：空間一致性問題,即有孔多邊形和破碎多邊形的處理；多邊形邊界特征描述問題.度量空間一致性最常用的指標是歐拉函數,用來計算多邊形的破碎程度和孔的數目.歐拉函數的結果是一個數,稱為歐拉數.歐拉函數的計算公式為：歐拉數 =孔數-碎片數-1 質心量算,距離量算, 空間關系類型：空間拓撲關系：拓撲變換下保持不變的關系；空間順序關系：描述實體在地里空間上的順序排列； 空間度量關系：描述空間實體距離遠近關系,一般用歐氏距離. 空間變換：為了滿足特定空間分析的需要,需對原始圖層及其屬性進行一系列的邏輯或代數運算,以產生新的具有特殊意義的地理圖層及其

37、屬性,這個過程稱為空間變換.基于柵格結構的空間變換可分為三種方式：1單點變換；2鄰域變換；3區域變換.緩沖區：地理空間目標的一種影響范圍或效勞范圍.緩沖區計算的根本問題是雙線問題.雙線問題有很多另外的名稱,如圖形加粗,加寬線,中央線擴張等.角平分線法：角分線法的缺點是難以最大限度保證雙線的等寬性,尤其是在凸側角點在進一步變銳時,將遠離軸線頂點.凸角圓弧法：在軸線首尾點處,作軸線的垂線并按雙線和緩沖區半徑截出左右邊線起 止點；在軸線其它轉折點處,首先判斷該點的凸凹性,在凸側用圓弧彌合,在凹側那么用前后兩鄰邊平行線的交點生成對應頂點.這樣外角以圓弧連接,內角直接連接,線段端點以半圓封閉.自相交多邊

38、形分為兩種情況：島嶼多邊形和重疊多邊形.嶼多邊形是緩沖區邊線的有效組成 局部；重疊多邊形不是緩沖區邊線的有效組成,不參與緩沖區邊線的最終重構.對于島嶼多邊形和重疊多邊形的自動判別方法,首先定義軸線坐標點序為其方向,緩沖區雙線分成左右邊線,左右邊線自相交多邊形的判別情形恰好對稱.對于左邊線,島嶼自相交多邊形呈逆時針方向,重疊自相交多邊形呈順時針方向；對于右邊線,島嶼多邊形呈順時針方向,重疊多邊形呈逆時針方向.疊加分析：將有關主題層組成的數據層面,進行疊加產生一個新數據層面的操作,其結果綜合了原來兩層或多層要素所具有的屬性.視覺信息疊加：不同側面的信息內容疊加顯示在結果圖件或屏幕上,以便研究者判斷

39、其相互空間關系,獲得更為豐富的空間信息.包括點狀圖,線狀圖和面狀圖之間的疊加顯示.面狀圖區域邊界之間或一個面狀圖與其他專題區域邊界之間的疊加.遙感影象與專題地圖的疊 加.專題地圖與數字高程模型DEM 疊加顯示立體專題圖.矢量數據的疊加分析點與多邊形疊加：實際上是計算多邊形對點的包含關系.線與多邊形的疊加,是比擬線上坐標與多邊形坐標的關系,判斷線是否落在多邊形內.計算過程：計算交點；形成結點和鏈；建立拓樸；更新屬性.多邊形疊加：將兩個或多個多邊形圖層進行疊加產生一個新多邊形圖層的操作,其結果將原來多邊形要素分割成新要素,新要素綜合了原來兩層或多層的屬性.疊加過程可分為幾何求交過程和屬性分配過程兩

40、步三種多邊形疊加操作：并：保存兩個輸入圖層的所有多邊形；疊合：以輸入圖層為界,保存 邊界內兩個多邊形的所有多邊形；交：只保存兩個輸入圖層的公共區域.地圖代數：這種作用于不同數據層面上的基于數學運算的疊加運算,在地理信息系統中稱為地圖代數三種類型：基于常數對數據層面進行的代數運算；基于數學變換對數據層面進行的數學變換指數、對數、三角變換等；多個數據層面的代數運算加、減、乘、除、乘方等和邏輯運算與、或、非、異或等.網絡分析：對地理網絡如交通網絡、城市根底設施網絡如各種網線、電力線、 線、 供排水管線等進行地理分析和模型化, 是地理信息系統中網絡分析功能的主要目的.網絡分析是運籌學模型中的一個根本模

41、型,它的根本目的是研究、籌劃一項網絡工程如何安排, 并使其運行效果最好.分析和解決網絡模型的有力工具是圖論.網絡分析功能路徑分析：靜態求最正確路徑；N條最正確路徑分析；最短路徑或最低消耗路徑； 動態最正確路徑分析.資源分配：一種是由分配中央向四周分配,另一種是由四周向收集中央分配.負荷設計和時間距離估算.空間插值：常用于將離散點的測量數據轉換為連續的數據曲面,以便與其它空間現象的分布模式進行比擬.包括內插和外推.內插場合：現有的離散曲面的分辨率,象元大小或方向與所要求的不符,需要重新插值；現有的連續曲面的數據模型與所需的數據模型不符,需要重新插值；現有的數據不能完全覆蓋所要求的區域范圍.連續外

42、表空間插值的數據源：攝影測量得到的正射航片或衛星影象；衛星或航天飛機的掃描影象；野外測量采樣數據,采樣點隨機分布或有規律的線性分布沿剖面線或沿等高線；數字化的多邊形圖、等值線圖；整體插值方法：1邊界內插方法：界內插方法假設任何重要的變化發生在邊界上,邊界內 的變化是均勻的,同質的,即在各方向都是相同的.2趨勢面分析：種地理屬性在空間的連續變化,可以用一個平滑的數學平面加以描述.多項式回歸分析是描述長距離漸變特征的最簡單方法.多項式回歸的根本思想是用多項式表示線、面,按最小二乘法原理對數據點進行擬合.線或面多項式的選擇取決于數據是一維的還是二維的.3變換函數插值：據一個或多個空間參量的經驗方程進行整體空間插值.局部插值方法：局部插值方法只使用鄰近的數據點來估計未知點的值,包括幾個步驟：定義