1、第一章 地理信息系統導論第一節 地理信息系統的產生信息革命的影響，要求地理學要順應時代的要求，跟上時代的步伐，地理學要高度現代化。計算機技術、自動化技術等的發展為GIS的形成奠定了堅實的基礎；地理信息系統脫胎于地圖，它們都是地理信息的載體，具有存貯、分析和顯示地理信息的功能。計算機制圖技術的發展對GIS的產生起了有力的促進作用；海量資源信息，客觀上需要GIS為之服務；由于社會的進步，人類開始覺悟到對于自然資源的利用，不能是簡單的掠奪，而應當合理的管理利用，并且把開發和保護相結合。對自然資源應采取科學的管理，進行定量分析和預測，從而為宏觀科學決策提供依據，這些為GIS的產生提供了應用基礎。 基于

2、于以上社社會經濟濟與技術術發展的的歷史背背景和原原因，地地理信息息系統于于60年年代中期期開始形形成并逐逐漸發展展起來。第二節 地理信信息系統統的基本本概念一、數據與與信息數據是客觀觀事物的的屬性、數數量、位位置及其其相互關關系等的的抽象表表示，隨隨載荷它它的物理理設備的的形式而而改變。信息是向人人們或機機器提供供關于現現實世界界各種事事實的知知識，是是數據、消消息中所所包含的的意義。它它不隨載載體的物物理形式式的改變變而改變變。信息的特點點：(1)信息息的客觀觀性 (2)信息的的適用性性 (33)信息息的傳輸輸性 (44)信息息的共享享性數據與信息息的關系系：信息與與數據是是不可分分離的，數

3、數據是信信息的表表達，信信息是數數據的內內涵。數數據本身身并沒有有意義數數據只有有對實體體行為產產生影響響時才成成為信息息二、地理信信息與地地圖基本概念：地理數據是是指表示示地理環環境諸要要素的數數量、質質量、分分布特征征及其相相互聯系系和變化化規律的的數字、文文字、圖圖象和圖圖形等的的總稱。地理信息是是指有關關地理實實體的數數量、質質量、分分布特征征及其相相互聯系系和變化化規律的的表征和和一切有有用的知知識。地圖是將地地理環境境諸要素素按照一一定的數數學法則則，運用用符號系系統并經經過制圖圖綜合縮縮繪于平平面上的的圖形，以以傳遞各各種自然然和社會會現象的的數量與與質量的的空間分分布和聯聯系以

4、及及隨時間間的發展展變化。 地圖與地理理信息的的關系1. 地圖圖是地理理信息載載體2. 地圖圖是地理理信息的的傳統數數據源3. 地圖圖是GIIS的查查詢與分分析結果果的表示示方法三、地理系系統與地地理信息息系統地理系統是是一個多多層次的的巨系統統，它具具有多層層次的結結構和泛泛目標的的功能，需需要多學學科的知知識結構構和多種種形式技技術體系系的支持持。地理理系統是是認識地地理圈的的事物、現現象和發發生發展展過程，理理解物質質遷移與與能量轉轉換內外外循環的的規律，認認識地理理規律、掌掌握地理理信息，以以調控資資源與環環境為目目的的邏邏輯思維維過程。地理信息系系統是以以地理空空間數據據庫為基基礎，

5、在在計算機機軟硬件件的支持持下，運運用系統統工程和和信息科科學的理理論，科科學管理理和綜合合分析具具有空間間內涵的的地理數數據，以以提供管管理、決決策等所所需信息息的技術術系統。簡簡單的說說，地理理信息系系統就是是綜合處處理和分分析地理理空間數數據的一一種技術術系統。地理系統是是地理信信息系統統的科學學依據；地理信信息系統統是研究究地理系系統的科科學技術術保證。第三節 地理信信息系統統的特點點和功能能一、地理信信息系統統的特點點1. 公共共的地理理定位基基礎；2. 具有有采集、管管理、分分析和輸輸出多種種地理空空間信息息的能力力3. 系統統以分析析模型驅驅動，具具有極強強的空間間綜合分分析和動

6、動態預測測能力，并并能產生生高層次次的地理理信息；4. 以地地理研究究和地理理決策為為目的，是是一個人人機交互互式的空空間決策策支持系系統。二、地理信信息系統統的分類類1、按功能能分類：（1）專題題地理信信息系統統(Thhemaaticc GIIS) （22）區域域地理信信息系統統(Reegioonall GIIS)（3）地理理信息系系統工具具(GIIS TToolls)2、按內容容分類：（1）城市市信息系系統 （22）自然然資源查查詢信息息系 （33）規劃劃與評估估信息系系統土地管理信信息系統統等。三、地理信信息系統統的功能能1、數據輸輸入、存存貯和編編輯 2、操作運算 3、數據查詢和檢索

7、4、應用分析5、圖形顯顯示和結結果輸出出 66、數據據更新四、地理信信息系統統的應用用1. 統計計與量算算；2. 規劃劃與管理理；3. 預測測與監測測；4. 輔助助決策第四節 地理信信息系統統的組成成一、GISS 的 硬 件 系統二、GISS的軟件件系統三、地理數數據地理數據分分類幾何數據：幾何坐坐標關系數據：1、度量量關系 2、延伸伸關系 33、拓撲撲關系屬性數據：1、定性性 22、定量量四、用 戶系統組織、管管理、維維護和數數據更新新、應用用程序開開發、信信息提取取、地理理決策第五節 地理信信息系統統的研究究內容 一、研究內內容GIS基本本理論1、概念、定定義、內內涵 22、構成成、特點點

8、、功能能和任務務 3、理理論體系系 4、發發展歷史史及發展展趨勢GIS技術術系統1、硬件配配置 2、數數據結構構與表示示 3、輸輸入輸出出系統 4、地地理數據據管理5、用戶界界面 6、GGIS工工具軟件件研制應用方法1、應用系系統設計計 2、數數據采集集與校驗驗 3、專專題分析析模型 4、3SS結合 5、地地學專家家系統二 相關關學科樹樹第六節 GISS發展趨趨勢一、地理信信息系統統的發展展概況1.起步階階段（660年代代），注注重空間間數據的的地學處處理。119633年，加加拿大測測量學家家R. T. Tommlinnsonn首先提提出GIIS這一一術語，建建立加拿拿大地理理信息系系統（CC

9、GISS）；19969年年，ESSRI （環境境系統研研究所）建建立；119699年， IInteegraaph公公司建立立。2.發展階階段（770年代代），注注重空間間地理信信息的管管理，受受到政府府部門、商商業公司司和大學學的普遍遍重視。1978年，ERDAS成立。3.推廣應應用階段段（800年代），注注重空間間決策支支持分析析。1981年年，ESSRI ARCC/INNFO GISS發布；19885年，GGPS成成為可運運行系統統；19986年年，MaapInnfo建建立；119866年，SSPOTT衛星首首次發射射；19987年年，地理理信息系系統的國國際雜志志出版；19888年，美美

10、國人口口調查局局第一次次公開發發布TIIGERR；19988年年，GIIS WWorlld 首首次發行行；19989年年，Inngeggrapph 發發布MGGE；4.用戶時時代（990年代代后）, 注重重GISS社會應應用與服服務，GGIS技技術迅猛猛發展。控控件式GGIS成成為GIISTooolss的發展展方向;WebbGISS蓬勃發發展;三三維GIIS嶄露露頭角。5.國外主主流GIIS軟件件ARC/IINFOO（ArrcViiew、AArcOObjeect、AArcIIMS），GENAMAP， MGE（Modular GIS Environment）（GeoMedia），MapInfo（

11、Mapinfo Proserver、MapX、MapXtreme、 SpatialWare）， ERDAS 二、我國GGIS的的發展1.準備階階段（770年代代）2.試驗階階段（880年代代） 3.全面面發展階階段（990年代代） 4.國產主主流GIIS軟件件： GeeoSttar ， MaapGIIS，SupperMMap ，CittySttar三、地理信信息系統統的發展展趨勢(1)GIIS與遙遙感和全全球定位位系統進進一步結結合，構構成地理理學日趨趨完善的的技術體體系；(2)空空間數據據結構與與數據管管理的研研究更加加深入；(3)GISS應用模模型開發發日趨加加強；(4)GGIS智智能化；

12、(5)GISS網絡化化；(66)三維GGIS的的研究不不斷深入入；(7)宏宏觀與微微觀應用用進一步步加強，并并形成新新的產業業。第二章地理理數據結結構及其其文件組組織學習目標 理解地地理空間間信息的的概念 掌握地地理空間間信息的的描述方方法 理解地地理數據據分類描描述的方方法 理解和和掌握地地理空間間數據的的拓撲關關系 掌握柵柵格和矢矢量數據據結構及及其編碼碼方法 了解柵柵格與矢矢量數據據之間的的轉化方方法重點：地理理空間數數據的拓拓撲關系系、兩種種空間數數據結構構的特點點及其編編碼方法法。難 點：拓拓撲結構構、柵格格數據編編碼一、地理空空間信息息1地理空空間（GGeoggrapphicc S

13、ppacee）是指指物質、能能量、信信息的形形式與形形態、結結構過程程、功能能關系上上的分布布方式和和格局及及其在時時間上的的延續。2地理信信息 地理信息是是一個時時空過程程，它存存在于一一定物質質、能量量載體，并并能從一一種載體體向另一一種載體體進行轉轉移，從從而形成成所謂的的信息流流。按照照認知關關系可將將地理信信息載體體化分為為地理主主體和地地理對象象兩種。二、地理空空間信息息的描述述是建立在地地理空間間坐標系系基礎上上的地理坐標（經經度、緯緯度）是是描述地地理空間間信息最最直接的的方法。平面直角坐坐標系(X,YY)建立立了對地地理空間間良好的的視覺感感，并易易于進行行距離、方方向、面面

14、積等空空間參數數的量算算，以及及進一步步的空間間數據處處理和分分析。地理信息系系統中的的地理空空間，通通常就是是指經過過投影變變換后放放在笛卡卡兒坐標標中的地地球表層層特征空空間，它它的理論論基礎在在于旋轉轉橢球體體和地圖圖投影變變換。三、地理數數據的分分類描述述定名（Noominnol）量量：定性而而非定量量地對眾眾多地理理事物進進行區分分和標識識。如北北京、天天津、石石家莊等等；長江江、黃河河、鴨綠綠江等；白洋淀淀、洪澤澤湖和太太湖等 順序（Orrdinnal）量量：通過排排序來區區分和標標識地理理現象的的量稱為為順序量量。它是是按照地地理數據據的等級級序列，由由低到高高（或由由高到低低）

15、進一一步細分分的 間隔（Innterrvall）量：利用某某種標準準單位（可可以是任任意的）作作為間隔隔量來表表示不同同的量，是是一種較較精確區區分和標標識地理理現象的的測量方方法。 比率（Raatioo）量：比率量量是間隔隔量的精精確化。它它提供的的定量值值是具有有真零值值而且測測量單位位的間隔隔是相等等的數據據 第二節 地理空空間數據據類型 一、地理數數據的基基本特征征空間特征：表示實實體的空空間位置置或現在在所處的的地理位位置?？湛臻g特征征又稱定定位特征征或幾何何特征，一一般用坐坐標數據據表示。屬性特征：表示實實體的特特征。如如名稱、分分類、質質量特征征和數量量特征等等。時間特征：描述實

16、實體隨時時間的變變化，其其變化的的周期有有超短周周期的、短短期的、中中期的和和長期的的。二、地理數數據的來來源地圖數據：地圖是是地理信信息的主主要載體體，同時時也是地地理信息息系統最最重要得得信息源源 遙感數據：各種遙遙感數據據及其制制成的圖圖像資料料（航片片、衛片片）包含含著及其其豐富的的地理內內容，尤尤其是先先進的衛衛星遙感感技術的的廣泛應應用，能能為地理理信息系系統提供供源源不不斷的、現現勢性很很強的數數據 統計數據、實實測數據據及各種種文字報報告：各種地理要要素的統統計數據據、實驗驗和各種種觀測數數據、研研究報告告等三、地理空空間數據據的類型型1. 類型型數據：居民點點、交通通線、土土

17、地類型型分布等等。2. 面域域數據：多邊形形中心點點、行政政區域界界限和行行政單元元3. 網絡數數據：道道路交叉叉點、街街道和街街區等。4. 樣本本數據：氣象站站、航線線和野外外樣方的的分布區區等。55. 曲曲面數據據 ：高程程點、等等高線和和等值區區域。66. 文文本數據據：如地地名、河河流名和和區域名名稱。77. 符符號數據據：點狀狀符號、線線狀符號號和面狀狀符號等等。 地理信息的的空間關關系一、地理空空間數據據的拓撲撲關系拓撲結構 是明明確定義義空間結結構關系系的一種種數學方方法。 在GISS中，它它不但用用于空間間數據的的組織，而而且在空空間分析析和應用用中都有有非常重重要的意意義。1

18、.地理空空間數據據的拓撲撲關系拓撲鄰接：同類元素素之間的的拓撲關關系。拓撲關聯：不同類類元素之之間的拓拓撲關系系。拓撲包含：同類不不同級元元素之間間的拓撲撲關系。2.地理空空間數據據拓撲關關系應用用價值（1）確定定地理實實體間的的相對空空間位置置，無需需坐標和和距離（2）利于于空間要要素查詢詢（3）重建建地理實實體二、地理空空間信息息的方向向關系方向關系：地理事事物在空空間中的的相互方方位和排排列順序序。描述空間實實體的方方向關系系，對于于點狀空空間實體體只要計計算兩點點之間的的連線與與某一基基準方向向的夾角角即可，該該夾角稱稱為連線線的方位位角?；鶞史较蛳蛲ǔＳ杏姓孀游缥缇€方向向、磁子子午

19、線方方向和坐坐標縱線線方向三三種。同樣計算點點狀和線線狀空間間實體、點點狀和面面狀空間間實體時時，只需需將線狀狀和面狀狀空間實實體視為為由它們們的中心心所形成成的點狀狀實體，然然后按點點狀實體體來求解解方向關關系即可可。三、地理空空間信息息的度量量關系度量空間關關系主要要是指空空間對象象之間的的距離關關系。這種距離關關系可以以定量地地描述為為特定空空間中的的某種距距離，如如A實體體距離BB實體1100mm。也可可以應用用與距離離概念相相關的術術語，如如遠近等等進行定定性的描描述。第四節 地理信信息空間間數據結結構 矢量數據結結構 矢量量結構是是通過記記錄坐標標的方式式來表示示點、線線、面等等地

20、理實實體。 特點點：定位位明顯，屬屬性隱含含。 獲取取方法： (11) 手手工數字字化法； (22) 手手扶跟蹤蹤數字化化法； (3) 數據據結構轉轉換法。柵格數據結結構 柵格格結構是是以規則則的陣列列來表示示空間地地物或現現象分布布的數據據組織，組組織中的的每個數數據表示示地理要要素的非非幾何屬屬性特征征。 特點點：屬性性明顯，定定位隱含含。 獲取取方法： (1) 手工網網格法； (2) 掃描數數字化法法； (3) 分類影影像輸入入法；(4) 數數據結構構轉換法法。矢量結構與與柵格結結構的比比較比較內容矢 量量 結 構柵 格 結 構數據結構復雜簡單數據量小大圖形精度高低圖形運算、搜搜索復雜、

21、高效效簡單、低效效軟件與硬件件技術不一致一致或接近近遙感影像格格式要求比較高高不高圖形輸出顯示質量好好、精度度高， 但 成本比比較高輸出方法快快速，質質量低，成成本比較較低廉數據共享不易實現容易實現拓撲和網絡絡分析容易實現不易實現第三節 地理數數據的編編碼方法法一、編碼的的概念和和意義地理數據編編碼，是是根據GGIS的的目的和和任務，把把地圖、圖圖像等資資料按一一定數據據結構轉轉換為適適于計算算機存貯貯和處理理的數據據過程。地地理內容容的編碼碼要反映映出地理理實體的的幾何特特征，以以及地理理實體的的屬性特特征，空空間數據據的編碼碼是地理理信息系系統設計計中最重重要的技技術步驟驟，它表表現由現現

22、實世界界到數據據世界之之間的界界面，是是聯結從從現實世世界到數數據世界界的紐帶帶。柵格結構編編碼方法法直接柵格編編碼鏈碼(chhainn Enncoddingg)游程長編碼碼(Ruun_llenggth Enccodiing)塊 碼四叉樹編碼碼(quuartter_treee EEncoodinng)3、游程長長度編碼碼(1)只在在各行（或或列）數數據的代代碼發生生變化時時依次記記錄該代代碼以及及相同代代碼重復復的個數數；逐個記錄各各行（或或列）代代碼發生生變化的的位置和和相應代代碼。5、四叉樹樹編碼是根據柵格格數據二二維空間間分布的的特點，將將空間區區域按照照4個象象限進行行遞歸分分割（22

23、n2 nn，且nn1），直直到子象象限的數數值單調調為止，最最后得到到一棵四四分叉的的倒向樹樹。四叉叉樹分解解，各子子象限大大小不完完全一樣樣，但都都是同代代碼柵格格單元組組成的子子塊，其其中最上上面的一一個結點點叫做根根結點，它它對應于于整個圖圖形。不不能再分分的結點點稱為葉葉子結點點，可能能落在不不同的層層上，該該結點代代表子象象限單一一的代碼碼，所有有葉子結結點所代代表的方方形區域域覆蓋了了整個圖圖形。從從上到下下，從左左到右為為葉子結結點編號號，最下下面的一一排數字字表示各各子區的的代碼。為了保證四四叉樹分分解能不不斷的進進行下去去，要求求圖形必必須為22n2 nn的柵格格陣列。nn

24、為極極限分割割次數，nn1是是四叉樹樹最大層層數或最最大高度度直接柵格編編碼：簡簡單直觀觀，是壓壓縮編碼碼方法的的邏輯原原型（柵柵格文件件）；鏈碼：壓縮縮效率較較高，以以接近矢矢量結構構，對邊邊界的運運算比較較方便，但但不具有有區域性性質，區區域運算算較難；游程長度編編碼：在在很大程程度上壓壓縮數據據，又最最大限度度的保留留了原始始柵格結結構，編編碼解碼碼十分容容易，十十分適合合于微機機地理信信息系統統采用；塊碼和四叉叉樹編碼碼：具有有區域性性質，又又具有可可變的分分辨率，有有較高的的壓縮效效率，四四叉樹編編碼可以以直接進進行大量量圖形圖圖象運算算，效率率較高，是是很有前前途的編編碼方法法。矢

25、量結構編編碼方法法1、點實體體矢量編編碼方法法2、線實體體矢量編編碼方法法(1)唯一一標示碼碼(2)線標示示碼(33)起始始點 (4)終終止點 (5)坐標對對序列 (6)顯示信信息 (7)非非幾何屬屬性3、多邊形形矢量編編碼方法法多邊形環路路法: 由多邊邊形邊界界的x,y坐標標隊集合合及說明明信息組組成樹狀索引編編碼法: 對所有有邊界點點數字化化，將坐坐標對以以順序方方式存儲儲，由點點索引與與邊界線線號相聯聯系，以以線索引引與各多多邊形相相聯系樹狀索引法法拓撲結構編編碼法: 形成完完整的拓拓撲結構構四、屬性數數據編碼碼方法1.編碼內內容 （1）登登錄部分分（2）分分類部分分（3）控控制部分分2

26、.編碼原原則 （1）管管理效率率高（22）適用用性好（33）接口口方便第六節 矢量結結構與柵柵格結構構的相互互轉換一、矢量數數據結構構向柵格格數據結結構的轉轉換矢量數據轉轉換成柵柵格數據據后，圖圖形的幾幾何精度度必然要要降低，所所以選擇擇柵格尺尺寸的大大小要盡盡量滿足足精度要要求，使使之不過過多地損損失地理理信息。為為了提高高精度，柵柵格需要要細化，但但柵格細細化，數數據量將將以平方方指數遞遞增，因因此，精精度和數數據量是是確定柵柵格大小小的最重重要的影影響因素素。柵格尺寸確確定 計算若若干個小小圖斑的的面積SS（i1，22，n）； 求小圖圖斑面積積平均值值； 求柵格格尺寸LL（）11/2。一

27、、矢量數數據結構構向柵格格數據結結構的轉轉換 點的柵格化化 直線柵格化化 直直線插補補法掃描線法面域的柵格格化 直線插補法法掃描線法二、柵格數數據結構構向矢量量數據結結構的轉轉換1、多邊形形邊界提提取2、邊界線線追蹤：邊界線線跟蹤的的目的就就是將寫寫入數據據文件的的細化處處理后的的柵格數數據，整整理為從從結點出出發的線線段或閉閉合的線線條，并并以矢量量形式存存儲于特特征柵格格點中心心的坐標標3、拓撲關關系生成成：對于于矢量表表示的邊邊界弧段段，判斷斷其與原原圖上各各多邊形形空間關關系，形形成完整整的拓撲撲結構，并并建立與與屬性數數據的聯聯系。4、去除多多余點及及曲線圓圓滑：由由于搜索索是逐個個

28、柵格進進行的，必必須去除除由此造造成的多多余點記記錄，以以減少冗冗余。第三章 GGIS數數據管理理學習目標：1、掌握數數據的層層次單位位 2、了了解數據據間的邏邏輯關系系3、了解常常用的數數據文件件 4、了了解數據據庫的基基本概念念5、了解數數據庫的的特點和和結構 6、理解數據庫管理系統、數據安全和數據更新7、理解傳傳統數據據庫模型型重點：數據據庫模型型的分類類和特點點難點：面向向對象的的數據庫庫模型第一節 數據層層次與文文件組織織數據項：最最基本的的不可分分割的數數據單位位,具有有獨立的的邏輯意意義數據項組：邏輯上上具有某某種共同同標志的的若干數數據項組組成的記錄：數據據項或數數據項組組集合

29、,對文件件進行存存取操作作的基本本單位文件：給定定類型邏邏輯記錄錄的全部部具體值值的集合合數據庫：文文件的集集合，文文件之間間存在某某種聯系系，不能能孤立存存在二、常用數數據文件件順序文件：它是物物理順序序與邏輯輯順序一一致的文文件隨機文件：文件中中的貯存存是根據據記錄關關鍵字的的值，通通過某種種轉換方方法得到到一個物物理存貯貯位置，然然后把記記錄存貯貯在該位位置上。索引文件：即帶有有索引的的文件，它它只能建建立在隨隨機存取取介質上上倒排文件：按照一一些輔關關鍵字來來組織索索引稱為為輔索引引，帶有有這種輔輔索引的的文件稱稱為倒排排文件二、數據庫庫分類存儲信息特特征事物管理數數據庫地理信息數數據

30、庫（1）用戶戶級 用戶使使用的數數據庫對對應于外外部模式式，它是是用戶與與數據庫庫的接口口，也就就是用戶戶能夠看看到的那那部分數數據庫，它它是數據據庫的一一個子集集。（2）概念念級 概念數數據庫對對應于概概念模式式，簡稱稱模式，是是對整個個數據庫庫的邏輯輯描述，也也就是數數據庫管管理員看看到的數數據庫。（3）物理理級 物理數數據庫對對應于內內模式，又又稱為存存貯模式式，內模模式描述述的是數數據在存存貯介質質上的物物理配置置與組織織，是存存放數據據的實體體，也是是系統程程序員才才能看到到的數據據庫。數據庫管理理系統 ：數據庫庫管理系系統是處處理數據據庫存取取和各種種管理控控制的軟軟件，應應用程序

31、序對數據據庫的操操作全部部通過DDBMSS進行。 數據庫定義義：提供供書寫各各種模式式的語言言及其支支撐軟件件，并把把各種定定義信息息也存貯貯于系統統之中。它它勾畫出出數據庫庫的框架架。數據庫的裝裝入 ：應用數數據裝入入數據庫庫 aa)鍵盤盤輸入； bb)接受受另一個個系統的的數據文文件數據管理：運行控控制，數數據存取取、更新新；數據據完整性性、有效效性；數數據公享享。數據庫維護護 ：重重新定義義，數據據重新組組織；性性能監督督與分析析；數據據庫整理理；故障障恢復；數據庫通訊訊 ：操操作系統統接口處處理，各各種語言言接口；遠程操操做接口口處理。DBMS組組成語言處理程程序：數據描描述語言言（D

32、DDL），數據操操作語言言（DMML）；終端命命令解譯譯。運行控制程程序：系系統控制制，數據據存??；數據更更新；并并發控制制；數據據完整性性。建立與維護護程序：數據裝裝入，性性能監控控；工作作日志；重新組組織；數數據轉儲儲；系統統恢復。SQL語言言：數據據查詢（ Daata Queery）數據定定義（ Daata Deffiniitioon）數據操縱（ Daata Mannipuulattionn）數據控控制（ Daata Conntrool）數據庫管理理員1、決定數數據庫的的信息內內容2、數據據庫系統統的聯絡絡員3、決定定存儲結結構和訪訪問策略略4、決定系系統的保保護策略略 5、監監督系統統

33、工作第二節 傳統統數據庫庫模型1. 關系系模型關系模型關系模型是是一種數數學化的的模型，它它是將數數據的邏邏輯結構構歸結為為滿足一一定條件件的二維維表。實實體本身身的信息息以及實實體之間間的聯系系均表現現為二維維表，在在數學上上把這種種二維表表叫做“關系”。這些些關系表表的集合合就構成成了關系系模型。 關系模模型主要要優點是是：數據據結構靈靈活、清清晰，可可以通過過數學運運算進行行各種查查詢、計計算和修修改；數數據描述述具有較較強的一一致性和和獨立性性。缺點點時當關關系很復復雜時，計計算機需需要執行行一系列列的數據據操作，比比較費時時。層次模型結結構層次層次模模型所表表達的基基本聯系系是一對對

34、多的關關系，它它把數據據按其自自然的層層次關系系組織起起來，以以反應數數據之間間的隸屬屬關系。層次模型的的優點是是模型層層次分明明、結構構清晰，較較容易實實現。盡盡管每個個記錄只只有一個個雙親，當當從子女女查找雙雙親，只只有唯一一的結果果，但查查找比較較麻煩，需需要大量量的索引引文件，而而且某種種屬性值值可能要要重復多多次，導導致數據據冗余度度增加，當當對層次次模型進進行修改改時，只只有當新新記錄有有上屬記記錄時才才能插入入。刪除除一個記記錄其所所有下屬屬記錄也也同時被被刪除。第三節 地理空空間數據據庫一. 地理理空間數數據與空間位置置有關的的各種地地理信息息，或者者是可以以用地圖圖來描述述的

35、各種種地理信信息。1. 位置置信息22. 資資源與環環境信息息3. 社會經經濟信息息二. 地理理空間數數據庫的的數據結結構拓撲結構拓拓撲結構構多邊形結構構格網結構點記錄文件件結構三. 地理理空間數數據庫的的內容由于地理空空間數據據的多源源性，就就決定了了地理空空間數據據庫的多多樣性。地地理信息息數據來來自完全全不同的的領域和和部門，數數據的形形式有圖圖形、圖圖像、文文字、統統計等多多種類別別。目前前地理空空間數據據庫包括括如下幾幾種“分立”的子數數據庫。(1)以地地形內容容為代表表的地理理基礎數數據庫。(2)以統統計數據據為代表表的專題題數據庫庫。(3)以遙遙感圖像像數據為為代表的的柵格數數據

36、庫。(4)以DDTM、環環境監測測數據為為代表的的網格數數據庫四.地理數數據庫的的設計過過程了解用戶需需求 確定定研究區區域范圍圍 組織和和描述數數據 定義數數據庫結結構 分區 數據輸輸入數據字典(數據目目錄、元元數據)（ MeetaDDataa 定義：描述述數據庫庫中各種種數據屬屬性與組組成的數數據集合合，它是是數據庫庫設計與與管理的的有力工工具。 簡言言之：關關于數據據的數據據數據字典的的主要內內容： 數據據項（數數據項名名、含義義、類型型、長度度、取值值等） 數據據結構（數數據結構構名、組組成成分分、等） 數據據流（數數據流名名、流入入流出過過程名、組組成等） 數據據存儲（存存儲名、數數

37、據量、存存取方式式、操作作方式） 加工工過程（加加工過程程名、加加工的簡簡要說明明）第四節 面向對對象數據據庫系統統1、傳統數數據庫管管理地理理空間數數據的局局限性傳統數據庫庫系統管管理的是是不連續續的、相相關性較較小的數數字和字字符傳統數據庫庫系統管管理的實實體類型型較少，并并且實體體類型之之間通常常只有簡簡單、固固定的空空 間間關系傳統數據庫庫系統存存貯的數數據通常常為等長長記錄的的原子數數據傳統數據庫庫系統只只操縱和和查詢文文字和數數字信息息2、向對象象方法中中的基本本概念 (1)對對象與封封裝性(2)分分類(33)概括括 (44)聯合合 (55)聚集集面向對象方方法的集集合抽象象類型A

38、、空間地地物的幾幾何數據據模型B、拓撲關關系與面面向對象象模型 這一模型既既解決了了數據共共享問題題，又建建立了弧弧段與節節點的拓拓撲關系系。同樣樣，面狀狀地物對對弧段的的聚集方方式與數數據共享享和幾何何拓撲關關系的建建立也達達到一致致。 數據管理設設計文件管理系數據庫管管理文件結合關關系數據據庫管理理面向對象數數據庫管管理3、向對象象方法的的數據抽抽象技術術和數據據抽象工工具4、面向對對象的集集合抽象象類型5、面向對對象的屬屬性數據據模型6、面向對對象數據據庫系統統的實現現第四章地理理數據輸輸入與處處理第一節 數數字采集集方式1. 手工工方式：通過手手工在計計算機終終端上輸輸入數據據，主要要

39、是鍵盤盤輸入。主要用于屬屬性數據據的輸入入。2. 手扶扶跟蹤化化數字方方式：手扶跟跟蹤數字字化儀是是一種圖圖形數字字化設備備，是目目前常用用的地圖圖數字化化方式 （生成成矢量數數據。）3. 掃描描方式：掃描儀儀是一種種圖形、圖圖象輸入入設備，可可以快速速地將圖圖形、圖圖象輸入入計算機機系統，是是目前發發展最快快的數字字化設備備 （生成柵柵格數據據。）4. 影像像處理和和信息提提取方式式：從遙感感影像上上直接提提取專題題信息。5. 數據據通訊方方式：聯網方方式下，信信息系統統內部各各子系統統之間以以及與其其它信息息系統之之間實現現信息交交流和信信息共享享的主要要方式。數據采集系系統功能能1.圖形

40、數數字化：驅動數數字化儀儀、掃描描儀等數數字化設設備。對對影像、圖圖形、數數字等多多種形式式、多方方來源的的信息實實現自動動、半自自動或人人工的數數字化，建建立空間間數據庫庫。2.數據的的編輯：數據查查詢、修改、更新、圖形分分割與拼拼接、圖形縮縮放、比例尺尺轉換3.拓撲關關系生成成：大多數數GISS系統都都采用基基于拓撲撲結構模模型的GGIS數數據庫，一一些系統統具有拓拓撲關系系的自動動生成功功能，由由矢量數數據自動動生成多多邊形，并并根據相相應的多多邊形內內部點文文件，生生成多邊邊形邊界界的左右右多邊形形信息并并識別島島狀多邊邊形，大大大減少少了編輯輯工作量量。4.基本量量算：（1）質質心量

41、算算 對地理分布布變化的的跟蹤；計算目目標物對對周圍地地區的經經濟輻射射范圍。例例如，應應用質心心量測分分析人口口變遷、經經濟增長長級等。（2）幾幾何量算算 自動快速的的計算三三維目標標的表面面積、體體積，各各類多邊邊形的的的周長、面面積，各各類線段段的曲率率、方向向，以及及點狀物物體的坐坐標等。如如公路、鐵鐵路線的的長度，各各種土地地類型的的面積量量算，道道路設計計中的土土石方量量算等。5.數據結結構轉換換：矢量數數據-柵格格數據，柵格數數據-矢量量數據二值化細化填充空空隙矢量追追蹤矢量數數據6.地理數數據庫建建立：地理數數據庫四四種方式式:（1）全部部采用文文件管理理 （2）文文件結合合關

42、系數數據庫管管理 （3）.全全部采用用關系數數據庫管管理 （4）重重新設計計具有空空間數據據和屬性性數據管管理和分分析功能能的數據據庫系統統（OOODBMMS）第三節 地圖圖數字化化一、手扶跟跟蹤數字字化數字化儀組組成、數數字化方方式、操操作步驟驟數字化儀的的工作方方式操作方方式1點方式式 每次定定標器的的鍵被按按下，感感應板發發送一對對坐標數數據到計計算機。2開關流流方式 在定標標器上，每每按下一一次鍵，即即將一組組坐標數數據發送送到計算算機。當當用數字字化來輸輸入一條條連續曲曲線是很很有效。3連續流流方式 不論定定標器的的鍵是否否按下，數數字化儀儀每個一一定的時時間就向向計算機機發送坐坐標

43、數據據，即是是不可控控的。4增量方方式 當定標標器在感感應板上上移動某某個距離離，數字字化儀就就發送一一對絕對對坐標數數據。數字化儀的的工作方方式輸出格格式1ASCC格式 22二進進制輸出出格式二、掃描矢矢量化 掃掃描儀原原理、處處理流程程、操作作方式 掃描儀數字字化方法法1、掃描儀儀的工作作原理 2、掃掃描儀的的使用方方法3、掃描描數字化化4、地圖掃掃描數據據處理：二值化化、細化、矢量化化、冗余去去除、斷線修修復、要素提提取、符號識識別、屬性賦賦值GIS與遙遙感的結結合一、結合的的必要性性二、結合的的途徑發展標準的的空間數數據交換換格式建立能綜合合處理矢矢量數據據與柵格格數據的的GISSGI

44、S軟件件與遙感感圖像處處理系統統之間建建立接口口地圖數據處處理數據處理的的概念一 、數據據處理的的概念：對采集集的各種種數據，按按照不同同的方式式方法對對數踞進進行編輯輯運算，清清除數據據沉余，彌彌補數據據缺失，形形成符合合用戶要要求的數數據文件件格式二、 數據據處理的的內容：數踞編編輯、數數據壓縮縮、數據據變換、數數據格式式轉換、空空間數據據內插邊沿匹配、數數據提取取三、 數據據處理的的意義：空間數數據有序序化、檢檢驗數據據質量、實實現數據據共享、提提高資源源利用效效果空間數據處處理的方方法1.平面坐坐標變換換（3）比例例變換（圖圖形縮放放） 點可以通過過對其PP（x，y）坐標分分別乘以以各

45、自的的比例因因子Sxx和Sy來改改變它們們到坐標標原點的的距離。 x=xSx x=x00+(x- x0) Sx y=ySy y=y00+(y- y0) Sy（4）地圖圖投影變變換 當系統使用用的數據據來自不不同地圖圖投影的的圖幅時時，需要要將一種種投影的的數字化化數據轉轉換為所所需要投投影的坐坐標數據據正解變換：通過建建立兩個個投影的的解析關關系式，直直接把一一種投影影坐標 ( xx , y ) 變換換成另一一種投影影的坐標標 ( X , YY )反解變換：由一種種投影的的坐標 (x,y)反反解出地地理坐標標（,) ，然然后再將將地理坐坐標代入入另一種種投影公公式中，求求出該投投影下的的直角坐

46、坐標（XX,Y)數值變換：根據兩兩種投影影在變換換區內若若干同名名的坐標標點，采采用插值值法、有有限差分分法、待待定系數數法等，實實現不同同投影之之間的轉轉換2.空間數數據的壓壓縮處理理3.空間數數據類型型的轉換換（1）矢量量向柵格格轉換：網格尺尺寸的確確定、點的網網格化、直線網網格化 、多邊形形網格化化（2）柵格格向矢量量轉換 ：網格尺尺寸的確確定、點的網網格化、直線網網格化 、多邊形形網格化化 4.空間數數據插值值（1）離散散空間：空間具具有跳躍躍特征（土土地利用用類型），重重要變化化發生在在邊界上上，邊界界內的變變化則是是均勻的的，同質的的，即在在各個方方面都是是相同的的。 鄰近元元法：

47、以以最相鄰鄰近圖元元的特征征值表征征未知圖圖元的特特征值。 （2）連續空間：空間具有漸變特征（地形表面），內插技術必須采用連續的空間漸變模型實現這些連續變化，可用一種平滑的數學表面加以描述。這類技術可分為整體擬合和局部擬合技術兩大類。 整體擬合技技術：擬合模模型是由由研究區區域內所所有采樣樣點上的的全部特特征觀測測值建立立的。通通常采用用的技術術是整體體趨勢面面擬合。這這種內插插技術一一般用于于模擬大大范圍內內的變化化，而不不能提供供內插區區域的局局部特性性 局部擬合技技術則是是僅僅用用鄰近的的數據點點來估計計未知點點的值，而而不受局局部范圍圍外其它它點的影影響。這這類技術術包括雙雙線性多多項

48、式內內插、樣樣條函數數、移動動擬合法法等等?；咎崛?按照照屬性或或窗口 找出所所需要的的數據查詢檢索 滿足足一定范范圍條件件的限定定性查詢詢 （相鄰鄰分析檢檢索、相相關分析析檢索、 疊置置分析檢檢索、邊邊沿匹配配檢索）布爾處理 是指根根據用戶戶規定的的布爾標標準或條條件表達達式所進進行的限限定性的的多重屬屬性的查查詢和數數理統計計。5.數據提提取空間數據的的編輯處處理空間數據編編輯處理理的目的的是為了了消除地地圖數字字化過程程中所產產生的錯錯誤，以以及將數數字化數數據重新新組織以以便得到到進一步步處理和和使用的的格式。一、圖幅幅拼接處處理二、地圖圖輸入出出錯處理理三、圖形形要素重重疊處理理第

49、六章 空間分分析的基基本方法法空間分析是是綜合分分析空間間數據的的技術的的通稱。空空間分析析有著十十分豐富富的內涵涵，它是是構成地地理信息息系統的的核心部部分之一一，在整整個地理理數據的的應用中中發揮著著舉足輕輕重的作作用，也也是GIIS區別別與其它它信息系系統的一一個顯著著標志。分析技術: 空間圖圖形數據據的拓撲撲運算； 非空間間屬性數數據運算算； 空間和和非空間間數據的的聯合運運算。基本圖形分分析：其其它分析析運算的的基礎圖形量算、包含分分析、直線段段求交、圖形裁裁剪第一節 數字字地形模模型分析析DTM（DDigiitall Teerraain Moddel）是通過地表點集的空間直角坐標（

50、x，y，z）并使需要進一步伴隨若干專題特征來表示地形表面的,它是構成地形、地理分析的基礎。DEM（ Diggitaal EElevvatiion Moddel）是地表單元上高程的集合，是地貌形態的離散表示。DEM是構成DTM的基礎，DTM的其他元素均有DEM導出，顯然，DEM的質量好壞直接決定著DTM的精確性。一、數字高高程模型型的生成成方法等高線數字字化法、地性線線數字化化法、三角網網法、攝影測測量法、人工網網格法二 數 字 地地 形 模 型型 分 析地貌類型的的自動化化分；極極值高程程和最大大高差 ；相對高高程和平平均高程程；坡度度和坡向向；求地表面積積； 地表粗粗糙度；谷脊特特征分析析；

51、形剖剖面分析析；淹沒沒損失估估算；地地形的立立體顯示示。第二節 空 間 變 換 分 析矢量量數據一、包含分分析鉛垂線線算法是解決點、線線、面之之間是否否存在直直接聯系系的一種種方法。例例如確定定某一礦礦區屬于于那個行行政區，這這是點與與面之間間的包含含分析。通通過著名名的鉛垂垂線算法法來解決決。算法法原理二、多邊形形疊置分分析定義：同一一地區、同同一比例例尺的兩兩種或兩兩種以上上專題要要素進行行疊置，形形成具有有二重或或多重屬屬性的相相交多邊邊形集合合。步驟：對原原始多邊邊形數據據形成拓拓撲關系系多層多邊形形數據的的空間疊疊置，形形成新的的層對新層中的的多邊形形重新進進行拓撲撲組建剔除多余的的多邊形形，提取取出感興興趣的部部分分類：合成成疊置：通過區區域多重重屬性的的模擬，尋尋找和確確定同時時具有幾幾種地理理屬性的的分布區區域，或或者按照照確定的的地理指指標，對對疊置后后產生的的具有不不同屬性性級的多多邊形進進行重新新分類或或分級。因因此，合合成疊置置的結果果為新的的多邊形