1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上地理信息系統(tǒng) 黃杏元 第三版雪雨無痕整理第1章 導論1、 數(shù)據(jù)：是通過數(shù)字化并被記錄下來可以被識別的符號，用以定性或定量的描述事物的特征和狀況。不僅數(shù)字是數(shù)據(jù)，而且文字、符號、圖像和聲音等也可以是數(shù)據(jù)。2、 信息：是用數(shù)字、文字、符號、語言等介質來表示事件、現(xiàn)象等的內容、數(shù)量和特征，以便向人們提供關于現(xiàn)實世界新的事實的知識，作為生產、管理和決策的依據(jù)。3、 數(shù)據(jù)處理：是指對數(shù)據(jù)進行收集、篩選、排序、歸并、轉換、存儲、檢索、計算以及分析、模擬和預測等操作。 數(shù)據(jù)處理的目的在于：把數(shù)據(jù)轉換成便于觀察、分析、傳輸和進一步處理的形式；把數(shù)據(jù)加工成對正確管理和決策有用的數(shù)據(jù)；把

2、數(shù)據(jù)編輯后存儲起來，以供后續(xù)使用。4、 信息的特點：（1） 信息的客觀性。任何信息都是與客觀事物緊密相連系的；（2） 信息的適用性。信息對決策是十分重要的，建立地理信息系統(tǒng)的目的就是為生產、管理和決策服務的，因而信息具有適用性；（3） 信息的傳輸性。信息可以在發(fā)送者與接收者之間傳輸，既包括系統(tǒng)把有用信息傳送至終端設備，和以一定形式提供給有關用戶，也包括信息在系統(tǒng)內各子系統(tǒng)之間的傳輸和交換（4） 信息的共享性。信息與實物不同，它可以傳輸給多個用戶，為多個用戶共享，而其本身并無損失。信息的這些特點，使信息成為當代社會發(fā)展的一項重要資源。5、 地理信息：表征地理圈和地理環(huán)境固有要素或物質的數(shù)量、質量

3、、分布特征，聯(lián)系和規(guī)律等的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。6、 地理信息的特征：（1） 空間特征：地理信息具有空間特征，屬于空間信息，其數(shù)據(jù)是與確定的空間位置聯(lián)系在一起的，這是地理信息區(qū)別于其他類型信息的一個最顯著的標志；（2） 屬性特征：地理信息具有屬性特征，通常在二維空間的定位基礎上，按專題來表達多維即多層次的屬性信息，這對地理環(huán)境中的巖石圈、大氣圈、水圈、生物圈機器內部的復雜交互作用進行綜合性的研究提供了可能性，為地理環(huán)境多層次屬性數(shù)據(jù)的分析提供了方便。（3） 時序特征；地理信息具有時序特征，通?？梢园凑諘r間的尺度來區(qū)分地理信息。要研究地理信息，首先必須把握地理信息的這種區(qū)域性的、多層次

4、的和動態(tài)變化的特征，然后才能選擇正確的手段，實現(xiàn)地理環(huán)境的綜合分析、管理、規(guī)劃和決策。7、 地理信息系統(tǒng)：是由計算機硬件、軟件和不同的方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設計用來支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規(guī)劃和管理問題。8、 對GIS定義的理解；（1） GIS的物理外殼是計算機化的技術系統(tǒng)；（2） GIS的操作對象是空間數(shù)據(jù)；（3） GIS的技術優(yōu)勢在它他的空間分析能力；（4） GIS與地理學、測繪學聯(lián)系緊密。9、 地理信息系統(tǒng)的基本構成（1） 系統(tǒng)硬件數(shù)據(jù)處理設備：大型機、圖形工作站、個人計算機、服務器數(shù)據(jù)輸入設備：圖形手扶跟蹤數(shù)字化儀，大幅面圖形掃描儀，數(shù)據(jù)測量設備

5、數(shù)據(jù)輸出設備：繪圖儀、計算機顯示器（2） 系統(tǒng)軟件GIS功能軟件：GIS基礎軟件平臺，GIS應用軟件基礎支撐軟件：系統(tǒng)庫軟件、數(shù)據(jù)庫軟件操作系統(tǒng)（OS）：是計算機系統(tǒng)中支撐應用程序運行環(huán)境以及操作環(huán)境的系統(tǒng)軟件（3） 空間數(shù)據(jù)地理信息系統(tǒng)的操作對象是地理數(shù)據(jù)，它具體描述地理現(xiàn)象的空間特征、屬性特征和時間特征（4） 應用人員地理信息系統(tǒng)應用人員包括系統(tǒng)開發(fā)人員和地理信息系統(tǒng)的最終用戶，他們的業(yè)務素質和專業(yè)知識是地理信息系統(tǒng)工程及應用成敗的關鍵（5） 應用模型GIS應用模型是為某一特征實際工作而建立的運用GIS解決方案，其構建和選擇也是系統(tǒng)應用成敗的因素。10、 地理信息系統(tǒng)的基本功能（1） 數(shù)據(jù)

6、采集與編輯：數(shù)據(jù)采集與編輯功能就是把各層地理要素轉化為空間坐標及屬性對應的代碼輸入到計算機中，各類數(shù)據(jù)的轉化和輸入方法（2） 數(shù)據(jù)存儲與管理：數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)存儲與管理的主要技術，地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是地理要素特征以一定的組織方式存儲在一起的相關數(shù)據(jù)的集合。（3） 數(shù)據(jù)處理和變換：保證數(shù)據(jù)在入庫時在內容上的完整性，邏輯上的一致性。（4） 空間分析和統(tǒng)計：主要特點是幫助確定地理要素之間新的空間關系，不僅成為區(qū)別于其他地理信息系統(tǒng)的一個重要標志，而且為用戶提供了解決各類專門問題的有效工具。（5） 產品制作與演示：其功能主要包括：設置地圖范圍、投影、比例尺、組織地圖要素顯示順序，定義文字字形字號，設置地圖

7、的符號的大小和顏色，標注圖名和圖例，以及圖形編輯等（6） 二次開發(fā)和編程：用戶可以方便地編制自己的地理信息系統(tǒng)應用系統(tǒng)程序，聲稱可視化的用戶界面，完成地理信息系統(tǒng)的各項應用功能的開發(fā)。11、 地理信息系統(tǒng)的應用功能（1） 資源管理資源的清查、管理和分析是地理信息系統(tǒng)應用最廣泛的領域，也是目前趨于成熟的主要應用領域，包括森林和礦產資源的管理、野生動植物的保護、土地資源利用評價，以及水資源的時空分布特征研究等；（2） 區(qū)域規(guī)劃城市與區(qū)域規(guī)劃具有高度的綜合性，涉及資源、環(huán)境、人口、交通、經濟、教育、文化、金融等因素，但是要把這些信息進行篩選并轉換成可用的形式并不容易，規(guī)劃人員需要切實可行的、實時的信

8、息，而地理信息系統(tǒng)能為規(guī)劃人員提供功能強大的工具；（3） 國土監(jiān)測利用地理信息系統(tǒng)功能結合多時相懂得遙感數(shù)據(jù)，可以有效用于森林火災的預測預報、洪水災情監(jiān)測和淹沒損失估算、土地利用動態(tài)變化分析和環(huán)境質量的評估研究等；（4） 輔助決策地理信息系統(tǒng)利用擁有的數(shù)據(jù)和因特網(wǎng)傳輸技術，可以深化電子商務的應用，滿足企業(yè)決策多維性的需求。12、 數(shù)字地球：是以計算機技術、多媒體技術和大規(guī)模存儲技術為基礎，以寬帶網(wǎng)絡為紐帶，御用海量地球信息對地球進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類的三維描述，并利用它作為工具來支持和改變人類活動和生活質量。13、 地理信息系統(tǒng)發(fā)展階段（1） 地理信息系統(tǒng)開拓期（二十世紀60年代

9、）萌芽：這一時期計算機廣泛應用，1963年Ronger Tomlinson開拓了世界上第一個地理信息系統(tǒng)即加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS），Tomlinson被譽為地理信息系統(tǒng)之父；（2） 地理信息系統(tǒng)的鞏固和發(fā)展期（20世紀70年代）計算機發(fā)展到第三代，推出了大容量直接存取設備磁盤，而且通過計算機屏幕直接監(jiān)視數(shù)字化操作，ESRI公司開發(fā)了著名的Arcinfo軟件，這一階段還先后召開了一系列地理信息的國際學術討論會；（3） 地理信息系統(tǒng)技術的大發(fā)展時期（20世紀80年代）由于第四代計算機的出現(xiàn)，促進了地理信息系統(tǒng)技術提高，先后開發(fā)了Arcinfo Genamap Microstation Sys

10、tem9等地理信息系統(tǒng)基礎軟件，1987年美國成立了國家地理信息與分析中心（NCGIA），地理信息系統(tǒng)開始用于解決全球化問題；（4） GIS普及時代（20世紀90年代）GIS被認為一種通用的地理信息技術工具被廣泛應用，美國前副總統(tǒng)戈爾提出了數(shù)字地球的概念；（5） GIS應用普及階段（21世紀）：GIS正在走進千家萬戶，GIS與因特網(wǎng)結合實現(xiàn)了人類社會巨大資源共享，網(wǎng)絡GIS、移動GIS逐漸普及。14、 Geomatics：利用各種手段，通過一切途徑來獲取和管理有關空間基礎信息的空間數(shù)據(jù)部分的科學技術領域。15、 GIS社會的發(fā)展趨勢：當前GIS正向集成化、產業(yè)化和社會化發(fā)展方向邁進，呈現(xiàn)以下發(fā)

11、展趨勢：（1) GIS已成為一門綜合性技術，GIS不僅與全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）構成“3S”集成系統(tǒng)，而且與CAD、多媒體、通信、因特網(wǎng)、辦公自動化、虛擬現(xiàn)實等多種技術相結合，構成了綜合的信息技術；（2) GIS產業(yè)化的發(fā)展勢頭強勁，GIS及其產業(yè)化的發(fā)展日益受到各國普遍關注，許多基礎地理信息數(shù)字化產品和大批專業(yè)地理科學數(shù)字化產品進入市場，GIS已成為信息產業(yè)中市場前景廣闊，又相對獨立的新興產業(yè)；（3) 地理信息網(wǎng)絡化已成為當今社會熱點，逐步受到關注；（4) 地理信息科學的產生與發(fā)展，GIS已發(fā)展到地理信息科學，但學科體系尚未健全，還處在發(fā)展階段。第2章 地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構

12、1、 地圖投影：將橢圓面上各點的大地坐標，按照一定的數(shù)學法則，變換為平面上相應點的平面直角坐標。2、 GIS空間數(shù)據(jù)的分類：（1） 按數(shù)據(jù)來源分：地圖數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)；（2） 按數(shù)據(jù)結構：矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)；（3） 按數(shù)據(jù)特征：空間數(shù)據(jù)、非空間數(shù)據(jù)；（4） 按幾何特征：點、線、面、曲面、體；（5） 按數(shù)據(jù)發(fā)布形式：數(shù)字線畫圖、數(shù)字柵格圖、數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像圖。3、4D數(shù)據(jù):（1） 數(shù)字線畫圖（DLG）數(shù)據(jù)：DLG數(shù)據(jù)是現(xiàn)有地形圖要素的矢量數(shù)據(jù)，保存各要素間的空間關系和相關的屬性信息，全面地描述地標目標；（2） 數(shù)字柵格圖（）數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)是現(xiàn)有紙質地圖經計算機處理后得到的柵格數(shù)據(jù)文

13、件；（3） 數(shù)字高程模型（）數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)是以數(shù)字形式表達的地形起伏數(shù)據(jù)；（4） 數(shù)字正射影像（）數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)是對遙感數(shù)字影像，經逐像元進行投影差改正、鑲鍥，也是一種柵格形式的數(shù)據(jù)；4、 空間數(shù)據(jù)的特征：（1） 空間特征：空間特征是指地理現(xiàn)象和過程所在的位置、形狀和大小等幾何特征，以及與相鄰地理現(xiàn)象和過程的空間關系，包括方位關系、拓撲關系、相鄰關系、相似關系等；（2） 屬性特征：屬性特征是指地理現(xiàn)象和過程所具有的專屬性質，通常包括名稱、數(shù)量、質量、性質等，稱為屬性數(shù)據(jù)；（3） 時間特征：時間特征是指一定區(qū)域內的地理現(xiàn)象和過程隨時間的變化狀態(tài)，稱為時態(tài)數(shù)據(jù)。5、 拓撲關系：是明確定義空間結構關系的一種

14、數(shù)學方法，在GIS中它不但用于空間數(shù)據(jù)的編輯和組織，而且在空間分析和應用中都具有非常重要的意義6、 拓撲關系的類型：（1） 拓撲鄰接：指存在于空間圖形的相同類型元素之間的拓撲關系；（2） 拓撲關聯(lián)：指存在于不同類型空間元素之間的拓撲關系；（3） 拓撲包含：指存在于空間圖形的相同類型但不同等級的元素之間的拓撲關系7、 空間拓撲關系的意義：（1） 根據(jù)拓撲關系，不需要利用坐標或者計算距離，就可以確定一種地理實體相對于另一種地理實體的空間位置關系；（2） 利用拓撲關系有利于空間要素的查詢；（3） 可以利用拓撲數(shù)據(jù)作為工具，重建地理實體；（4） 保證數(shù)字化原始數(shù)據(jù)的自動查錯編輯。8、 空間數(shù)據(jù)表示的基

15、本方法：（1） 空間分幅：即將整個地理空間劃分為許多子空間，在選擇要表達的子空間；（2） 屬性分層：即將要表達的空間數(shù)據(jù)抽象成不同類型屬性的數(shù)據(jù)層來表示；（3） 時間分段：將有時間特征的地理數(shù)據(jù)按其變化規(guī)律劃分為不同的時間段數(shù)據(jù)，在逐一表示。9、 矢量數(shù)據(jù)：是面向地物的結構，即將對于每一具體的目標都會直接賦有位置和屬性信息以及目標之間的拓撲關系說明。10、 柵格數(shù)據(jù)：面向位置的結構，平面上的任意一點都直接聯(lián)系到某一個或某一類地物。但對于某一個具體的實體又沒有直接聚集所有信息，只能通過遍歷柵格矩陣逐一尋找，它也不能完整的建立實體之間的拓撲關系。11、 矢量數(shù)據(jù)結構：是利用歐幾里得幾何學中的點、線

16、、面及其組合體來表示地理實體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織形式。12、 柵格數(shù)據(jù)結構：基于柵格模型的數(shù)據(jù)結構，即將空間分割成有規(guī)則的網(wǎng)格，在各個網(wǎng)格上給出相應的屬性值來表示地理實體的一種數(shù)據(jù)組織形式。13、 試比較矢量與柵格數(shù)據(jù)結構各有什么特征？矢量數(shù)據(jù)的特點：a、用離散的點、線、面織成的邊界或表向來表達空間實體b、用標識符表達的內容描述空間實體的屬性c、描述的空間對象位置明確、屬性隱含d、矢量數(shù)據(jù)之間的關系表示為空間數(shù)據(jù)的拓撲關系；柵格數(shù)據(jù)的特點：a、用離散的量化的網(wǎng)格值來表示和描述空間目標b、具有屬性明顯、位置隱含的特點c、數(shù)據(jù)結構簡單、易于遙感數(shù)據(jù)結合，但數(shù)據(jù)量大d、幾何和屬性偏差e、面向位置的

17、數(shù)據(jù)結構，難以建立空間對象之間的關系；(1) 柵格數(shù)據(jù)結構類型具有屬性明顯、位置隱含的特點，它易于實現(xiàn)，且操作簡單，有利于基于柵格的空間信息模型的分析，而采用矢量數(shù)據(jù)結構則麻煩得多；(2) 柵格數(shù)據(jù)表達精度不高，數(shù)據(jù)存儲量大，工作效率低。因此，對于基于柵格數(shù)據(jù)結構的應用來說，需要根據(jù)應用項目的自身特點及精度要求來恰當?shù)钠胶鈻鸥駭?shù)據(jù)的表達精度和工作效率兩者之間的關系；(3) 另外，因為柵格數(shù)據(jù)格式的簡單性（不經過壓縮編碼），其數(shù)據(jù)格式容易為大多數(shù)程序設計人員和用戶所理解，基于柵格數(shù)據(jù)基礎之上的信息共享也較矢量數(shù)據(jù)容易；(4) 矢量數(shù)據(jù)具有位置明顯、屬性隱含的特點，數(shù)據(jù)表達精度較高數(shù)據(jù)存儲量小，較

18、高分辨率，便于進行網(wǎng)絡分析，但在多層空間數(shù)據(jù)的疊合分析比較困難。14、 矢量與柵格數(shù)據(jù)結構比較：矢量：優(yōu)點：a、便于面向實體的數(shù)據(jù)表達b、數(shù)據(jù)結構緊湊、冗余度低c、拓撲結構有利于網(wǎng)絡分析、空間查詢等 缺點：a、數(shù)據(jù)結構較復雜b、軟件實現(xiàn)的技術要求比較高c、多邊形疊合等分析相對困難柵格：優(yōu)點：a、數(shù)據(jù)結構相對簡單b、空間分析較容易實現(xiàn)c、有利于遙感數(shù)據(jù)的匹配應用與分析 缺點：a、數(shù)據(jù)量大、冗余度高、需要壓縮處理b、定位精度比矢量低c、拓撲關系難以表達15、 游程編碼結構：是逐行將相鄰同值的柵格合并，記錄合并后柵格的值及合并柵格的數(shù)量（即游程），其目的是壓縮柵格數(shù)據(jù)量，消除數(shù)據(jù)間的冗余。16、 游

19、程編碼結構能否壓縮數(shù)據(jù)量，主要取決于柵格數(shù)據(jù)的性質；17、 柵格數(shù)據(jù)結構：柵格數(shù)據(jù)結構是指將空間區(qū)域按照四個象限進行遞歸分割n次，每次分割形成2n*2n個子象限，直到子象限中的屬性數(shù)值都相同為止，該子象限就不再分割。凡屬性質都相同的子象限，不論大小，均作為最后的存儲單元；18、 常規(guī)四叉樹和線性四叉樹的區(qū)別：常規(guī)四叉樹：常規(guī)四叉樹每個節(jié)點通常存儲6個量，即4個子節(jié)點指針、一個父節(jié)點指針和一個節(jié)點值。常規(guī)四叉樹可采用自下而上的方法建立，對柵格按莫頓碼順序進行檢測，這種方法除了要記錄葉節(jié)點，還要記錄中間結點。常規(guī)四叉樹在處理上簡便靈活，而且當柵格矩陣很大，存儲和處理整個柵格矩陣有困難的時候，可用常

20、規(guī)四叉樹存儲法；線性四叉樹：線性四叉樹每個節(jié)點只存儲3個量，即莫頓碼、深度（或節(jié)點大?。┖凸?jié)點值。線性四叉樹不需要記錄中間結點、0值節(jié)點、也不需要使用指針，僅記錄非零值葉節(jié)點，并用莫頓碼表示葉節(jié)點的位置。線性四叉樹比常規(guī)四叉樹節(jié)省存儲空間；由于記錄節(jié)點地址，既能直接找到其在四叉樹中的走向路徑，又可以換算出它在整個柵格區(qū)域內的行列位置；壓縮和解壓縮比較方便，各部分分辨率可不同，即可精確的表示圖形結構，又可以減少存儲量，易于進行大部分圖形操作與運算。19、 Grid規(guī)則格網(wǎng)：Grid規(guī)則格網(wǎng)通常是正方形，也可以是矩形、三角形等規(guī)則網(wǎng)格。規(guī)則網(wǎng)格將區(qū)域空間切分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，每個格網(wǎng)單元對應一個數(shù)

21、值。數(shù)學上可以表示為一個矩陣，在計算機中則是一個二維數(shù)組。每個格網(wǎng)單元或數(shù)組的一個元素，對應一個高程值。20、 TIN不規(guī)則三角網(wǎng)：是將離散分布的數(shù)測數(shù)據(jù)點連接成三角網(wǎng)，網(wǎng)中的每份三角形要求盡量接近等邊形狀，并保證由最近鄰點構成三角形，即三角形的邊長之和最小。21、 Grid和在表達曲面數(shù)據(jù)的時候各有什么特點？規(guī)則網(wǎng)格：優(yōu)點：可以很容易的用計算機進行處理，特別是柵格數(shù)據(jù)結構的地理信息系統(tǒng)。它還可以很容易的計算等高線、坡度坡向、山坡陰影和自動提取流域地形，使得它成為數(shù)字高程模型最廣泛的使用格式。缺點：是不能準確表示表面網(wǎng)格所代表的地形的結構和細部；在地形平坦的地方，存在大量的數(shù)據(jù)冗余；在不改變格

22、網(wǎng)大小的情況下，又難以表達復雜地形的突變現(xiàn)象。此外，規(guī)則格網(wǎng)的數(shù)據(jù)量通常比較大，給數(shù)據(jù)管理帶來了不便，需要進行壓縮存儲。如果采用無損壓縮難以達到很好的壓縮效果，如果要保證壓縮效果，只能采用有損壓縮，即犧牲了地形的細節(jié)信息。TIN特點：減少了規(guī)則格網(wǎng)帶來的數(shù)據(jù)冗余，同時在計算效率和表達精度方面也有其優(yōu)越性。不規(guī)則三角網(wǎng)的數(shù)據(jù)存儲方式比規(guī)則格網(wǎng)復雜，不規(guī)則三角網(wǎng)與規(guī)則格網(wǎng)不同之處是隨地形起伏變化的復雜性而改變采樣點的密度和決定采樣點的位置，因而它能避免地形平坦時的數(shù)據(jù)冗余，又能按地形特征點如山脊、山谷線、地形變化線等表示數(shù)字高程特征。22、 空間數(shù)據(jù)的分類：是指根據(jù)系統(tǒng)功能和國家規(guī)范和標準，將具有

23、不同屬性或特征的要素區(qū)別開來的過程，以便從邏輯上將空間數(shù)據(jù)組織為不同的數(shù)據(jù)層，為數(shù)據(jù)采集、存儲、管理、查詢和共享提供依據(jù)。23、 空間數(shù)據(jù)的編碼：也成特征碼，是指將數(shù)據(jù)分類結果用一種易于被計算機和認識別的符號系統(tǒng)表示出來的過程。第3章 空間數(shù)據(jù)處理1、 幾何糾正：是指對數(shù)字化原圖數(shù)據(jù)進行的坐標轉換和圖形變形誤差的改正，以實現(xiàn)與理論上的一一對應關系。2、 幾何糾正的方法包括仿射變換，相似變換，二次變換和高次變換等。3、數(shù)據(jù)處理包括：（1） 數(shù)據(jù)變換：是指數(shù)據(jù)從一種數(shù)學狀態(tài)到另一種數(shù)學狀態(tài)的變換，包括幾何糾正和地圖投影轉換等，以實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的幾何配準。（2） 數(shù)據(jù)重構：指數(shù)據(jù)從一種格式到另一種格式

24、的轉換，包括結構轉換、格式轉換、類型替換等，以實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)在結構、格式和類型上的統(tǒng)一，多元和異構數(shù)據(jù)的連接與融合；（3） 數(shù)據(jù)提?。褐笇?shù)據(jù)進行某種條件的取舍，包括類型提取、窗口提取、空間內插等，以適應不同用戶對數(shù)據(jù)的不同要求。4、仿射變換：可以對坐標數(shù)據(jù)在x和y方向進行不同比例的縮放，同時進行扭曲、旋轉和平移。特性：（1）直線變換后仍為直線（2）平行線變換后仍為平行線（3）不同方向上的長度比發(fā)生變化。5、地理信息系統(tǒng)常用的地圖投影：（1） 高斯-克呂格投影：等角橫切橢圓柱投影特點：中央經線上沒有任何變形，滿足中央經線投影后保持長度不變的條件；出中央經線上的長度比為1外，其他任何點上長度比都大

25、于1；在同一條緯線上，離中央經線越遠，變形越大，最大值位于投影帶的邊緣；在同一條經線上，緯度越低，變形越大，變形最大處位于赤道上；投影屬于等角性質，故沒有角度變形，面積比為長度比的平方；長度比的等變形線平行于中央子午線。（2） 墨卡托投影：等角正切圓柱投影墨卡托投影沒有角度變形，由每一點向各方向的長度比相等，它的經緯線都是平行直線，且相交成直角，經線間隔相等，緯線間隔從標準緯線向兩極逐漸增大。墨卡托投影的地圖上長度和面積變形明顯，但標準危險無變形，從標準緯線向兩極變形逐漸增大，但因為它具有各個方向均等擴大的特性，保持了方向和相互位置關系的正確。（3） UTM投影：橫軸等角割圓柱投影該投影將世界

26、劃分為60個投影帶，帶號為1、2、3、,60連續(xù)編號，每帶經差6度，經度自180度W和174度W之間為起始帶，且連續(xù)向東計算，帶的編號系統(tǒng)與1:100萬比例尺地圖有關規(guī)定是一致的。（4） 蘭勃特投影：等角正軸割圓錐投影分布規(guī)律：角度沒有變形兩條標準緯線上沒有任何變形等變形線和緯線一致，即同一條緯線上的變形處處相等在同一經線上，兩標準緯線外側為正變形（長度比大于1），而兩標準緯線之間為負變形（長度比小于1）。變形比較均勻，變形絕對值也比較小同一緯度上等經差的線段長度相等，兩條緯線間的經緯線長度處處相等。（5） 阿爾伯通投影：正軸等面積割圓錐投影6、 地圖投影的方法：（1） 正解變換：通過建立一種

27、投影變換為另一種投影的嚴密或近似的解析關系式，直接由一種投影的數(shù)字化坐標x、y變換到另一種投影的直角坐標X、Y。（2） 反解變換：即由一種投影的坐標反解出地理坐標(x、yB、L），然后將地理坐標代入另一種投影的坐標公式中（、），從而實現(xiàn)由一種投影的坐標到另一種投影坐標的變換（、）；（3） 數(shù)值變換：在原數(shù)據(jù)投影公式未知時（包括投影公式難判斷時），或不易求的原數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)兩投影間解析關系式的情況下，可以采用多項式來擬合它們之間的關系。、 空間數(shù)據(jù)結構的轉換；（一）由矢量向柵格的轉換：矢量向柵格的轉換處理的根本任務就是把點、線或面的矢量數(shù)據(jù)，轉換成對應的柵格數(shù)據(jù)，這一過程稱為柵格化。柵格化可以針對

28、點、線和面進行，其中，點的柵格化是線和面的基礎。（） 、點的柵格化設矢量坐標點（，），轉換后的柵格單元行列值為（，），則有（）（）（） 線的柵格化；線的柵格化可以分解成為對組成折線的每一個線段的柵格化。先使用點的柵格化的方法，柵格化線段的兩個端點，然后在柵格化線段中間部分。當列數(shù)差大于行數(shù)差的時候，平行于軸做每一列的中心線，稱為掃描線。求每一條掃描線與線段的交點，按點的柵格化方法將交點轉化為柵格坐標；當行數(shù)差大于列數(shù)差的時候，平行于軸做每一行的中心掃描線，再求每一條掃描線與線段的交點，按點的柵格化方法將交點轉化為柵格坐標。（） 面的柵格化：基于數(shù)據(jù)的柵格化：是針對拓撲結構的矢量數(shù)據(jù)進行柵格化的

29、方法?；诙噙呅螖?shù)據(jù)的柵格化：是針對實體結構的多邊形矢量數(shù)據(jù)柵格化的。方法包括：內點填充法：首先按線的柵格化方法把多邊形的邊界柵格化，然后在多邊形的內部找一點作為內點，從該點出發(fā)，向外填充多邊形區(qū)域，直到邊界為止；邊界代數(shù)法：沿著多邊形實體的邊界環(huán)繞多邊形一圈，當向上環(huán)繞的時候，把邊界左邊一行中所有的柵格單元都減去屬性值，當向下環(huán)繞時，把邊界左邊一行中所有的柵格單元的數(shù)值都加上屬性值，則多邊形外部的柵格正負數(shù)值抵消，而多邊形內部的柵格被賦予屬性值；包含檢驗法：對每個柵格單元，逐個判定其是否包含在某個實體多邊形之內，若包含在多邊形內，則將多邊形的屬性值賦給該柵格單元。包含檢驗法實現(xiàn)的關鍵在于點在

30、多邊形內”的判定，可以通過檢驗夾角之和的方法或鉛垂線法。（2） 由柵格向矢量的轉換柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)結構的轉換又稱為矢量化。矢量化的目的：一是掃描儀獲取的圖像柵格數(shù)據(jù)存入矢量形式的空間數(shù)據(jù)庫：二是將柵格數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)壓縮，將面狀柵格數(shù)據(jù)轉換為由矢量數(shù)據(jù)表示的多邊形邊界。、 基于圖像數(shù)據(jù)的矢量化方法二值化：設以G(i、j）表示第i行第j列的像素灰度值，為將這種256級不同的灰度壓縮到2個灰度形成二值圖，即0和1兩級灰度值，首先要在最大與最小灰度之間定義一個閾值，則根據(jù)下式使灰度圖像二值化，如細化：細化是消除線畫橫斷面柵格數(shù)的差異，使得每一條線只保留代表其軸線或周圍輪廓線（對面狀符號言）位置的單個柵

31、格的寬度。對于柵格線畫的細化方法，可分為“剝皮法”和“骨架法”兩大類跟蹤：跟蹤的目的是將細化處理后的柵格數(shù)據(jù)轉換為從節(jié)點出發(fā)的線段或閉合的線條，并以矢量形式存儲線段的坐標。跟蹤時，從起點開始，根據(jù)八個鄰域進行搜索下一個相鄰點的位置，記錄坐標，直到完成全部柵格數(shù)據(jù)的矢量化。2、 柵格數(shù)據(jù)的矢量化方法其步驟是：首先在柵格數(shù)據(jù)中搜索多邊形邊界弧段相交處的節(jié)點位置，這些節(jié)點通常是相鄰柵格單元不相同的屬性值個數(shù)大于等于3的柵格處。接著從搜索出的節(jié)點里任選出一個作為其實跟蹤節(jié)點，順著柵格單元屬性值不同的兩個柵格單元之間進行多邊形邊界弧段的跟蹤，記錄每一步跟蹤的坐標，直到另一個節(jié)點為止，則完成一條邊界弧段的

32、跟蹤矢量化。重復上述過程，做到所有的邊界弧段都被生成。最后，將跟蹤得到的弧段數(shù)據(jù)連接組織成多邊形。8、 遙感與GIS數(shù)據(jù)的融合最常用的方法有：（1） 遙感影像與數(shù)字線畫圖（DLG）的融合：經過正射糾正后的遙感影像，與數(shù)字線畫圖信息融合，可產生影像地圖。這種影像地圖具有一定的數(shù)學基礎，有豐富的光譜信息與幾何信息，又有行政界線和屬性信息，直接提高了用戶的可視化效果。（2） 遙感影像與數(shù)字地形模型（DEM）的融合：數(shù)字地形模型與遙感數(shù)據(jù)的融合，有助于實施遙感影像的幾何校正與配準，消除遙感影像中因地形起伏所造成的像元位移，提高遙感影像的定位精度，同時數(shù)字地形可參與遙感影像的分類，改善分類精度。（3）

33、遙感影像與數(shù)字柵格圖（DRG）的融合：將數(shù)字柵格地圖與遙感影像配準疊合，可以從遙感圖像中快速發(fā)現(xiàn)已發(fā)生變化的區(qū)域，進而實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫的自動/半自動更新。9、 解決不同格式數(shù)據(jù)之間的融合方法（1） 基于轉換器的數(shù)據(jù)融合：在這種模式下，數(shù)據(jù)轉換一般通過交換格式進行，其存在的主要問題是數(shù)據(jù)轉換過程復雜，系統(tǒng)內部的數(shù)據(jù)格式需要公開等；（2） 基于數(shù)據(jù)標準的數(shù)據(jù)融合：這種方法是采用一種空間數(shù)據(jù)的轉換標準來實現(xiàn)多元GIS數(shù)據(jù)的融合，這種轉換方法能處理多個數(shù)據(jù)集，轉化次數(shù)少，系統(tǒng)內部的數(shù)據(jù)格式不需公開，只要公開轉換采用的技術即可；（3） 基于公共接口的數(shù)據(jù)融合：基于公共接口的數(shù)據(jù)融合模式又稱為數(shù)據(jù)互操作模式

34、。其主要特點是獨立于具體平臺，轉換技術高度抽象，數(shù)據(jù)格式不需公開，代表著數(shù)據(jù)共享技術的發(fā)展方向；（4） 基于直接訪問的數(shù)據(jù)融合：直接數(shù)據(jù)訪問指一個GIS軟件中實現(xiàn)對其他軟件數(shù)據(jù)格式的直接訪問，用戶可以使用單個GIS軟件存取多種數(shù)據(jù)格式。直接數(shù)據(jù)訪問不僅避免了繁瑣的數(shù)據(jù)轉換，而且在一個GIS軟件訪問其他軟件的數(shù)據(jù)格式，不要求用戶擁有該數(shù)據(jù)格式的宿主軟件，更不需要該軟件的運行，這位多源數(shù)據(jù)的融合提供了更為使用便捷的支持。10、 空間數(shù)據(jù)壓縮：即從空間坐標數(shù)據(jù)集合中抽取一個子集，使這個子集在規(guī)定的精度范圍內最好地逼近原集合，而又取的盡可能大的壓縮比。壓縮比是表示信息載體減少的程度。11、 空間數(shù)據(jù)的

35、內插：設已知一組空間數(shù)據(jù)，他們可以是離散的形式，也可以是多邊形分區(qū)數(shù)據(jù)的形式，現(xiàn)在要從這些數(shù)據(jù)中找到一個函數(shù)關系式，使關系式最好地逼近這些已知的空間數(shù)據(jù)，并能根據(jù)該函數(shù)關系式推求出區(qū)域范圍內其他任意點或任意多邊形分區(qū)范圍的值。這種通過已知點或多邊形分區(qū)的數(shù)據(jù)，推求任意點或多邊形分區(qū)數(shù)據(jù)的方法稱為空間數(shù)據(jù)的內插。12、 數(shù)字高程模型的建立一般包括數(shù)據(jù)取樣、數(shù)據(jù)內插和數(shù)據(jù)精度分析等步驟（1） 數(shù)據(jù)取樣：數(shù)據(jù)點的選取和坐標的確定。建立數(shù)字高程模型，就是要生成按柵格形式排列的地面點高程。（2） 數(shù)據(jù)內插：（1）分塊內插法：分塊內插法是把整個內插空間劃分成若干塊，并對各分塊求出各自的曲面函數(shù)來刻畫曲面形

36、態(tài)。分塊內插的關鍵是要解決各相鄰分塊函數(shù)間的連續(xù)性問題。分塊內插法分為線性內插法、雙線性多項式內插法和二元樣條函數(shù)內插法等具體的方法。線性內插法：線性內插法是先將所有的已知數(shù)據(jù)點連接成三角網(wǎng)的形式，使用靠近內差點的三個已知數(shù)據(jù)點，來確定三角網(wǎng)中的一個三角形形成的空間平面，繼而求出該內插點在平面中的高程值；雙線性多項式內插法：雙線性多項式內插法常常是在規(guī)則分布的已知數(shù)據(jù)點，使用最靠近內插法的四個已知數(shù)據(jù)點組成一個四邊形，確定一個雙線性多項式來內插其中點的高程；二元樣條函數(shù)內插法(雙三次多項式）：在分塊插值區(qū)用雙三次多項式即樣條函數(shù)模擬地表面。（2) 逐點內插法分塊內插法的分塊范圍在內插過程中一經

37、確定，其形狀、大小和位置都保持不變，而逐點內插法則是以插值點為中心，定義一個局部函數(shù)去擬合周圍的數(shù)據(jù)點，數(shù)據(jù)點的范圍隨插值點位置的變化而變化，因此又稱為移動曲面法移動擬合法：該方法是指對每一個待插值點p用一個多項式曲面擬合該店附近的表面，從而計算出該點的高程值。加權平均法：加權平均法在使用搜索圓尋找附近數(shù)據(jù)點的方法上和移動擬合法相同，但加權平均法在計算待插值點的高程值時，使用加權平均值代替誤差方程求解出的曲面函數(shù)克里金法：原理：將被插值的某要素（例如地形要素）可以被當做一個區(qū)域化地變量來看待。所為區(qū)域化的變量就是介于完全隨機的變量和完全確定的變量之間的一種變量，它隨所在區(qū)域位置的改變而連續(xù)地變

38、化，因此，彼此離得近的點之間有某種程度上的空間相關性，而相隔較遠的點之間在統(tǒng)計上看是相互獨立無關的。優(yōu)點：克里金法被認為能產生最優(yōu)的現(xiàn)行無偏估計，其變量圖可以被用來對每一個插值點計算估計的預期誤差。實施過程：首先是利用那些將要用來插值的離散點集合建立一個變量圖，變量圖通常包含兩部分，一個根據(jù)實驗獲得的變量圖，另一個是模型變量圖，一旦實驗獲得的變量圖計算完成后，就是定義一個模型變量圖。其次將變量圖用來計算克里金方法中的權重。分類：普通克里金 簡單克里金 通用克里金 13、 區(qū)域的內插：是根據(jù)一組多邊形分區(qū)的已知數(shù)據(jù)來推求同一地區(qū)另一組多邊形分區(qū)未知數(shù)據(jù)的內插方法。主要有疊置法和比重法。P104-

39、10514、 地圖投影的實質是將地球橢球體面上的經緯度線按照一定的數(shù)學法則轉移到平面上，在地球橢球面和平面之間建立點對點之間函數(shù)關系的數(shù)學方法。地圖投影分類：按地圖投影的構成方法可分為：1） 幾何投影：方位投影、圓柱投影、圓錐投影按球面與投影面的幾何位置不同分為正軸投影、橫軸投影、斜軸投影2） 非幾何投影偽方位投影、偽圓柱投影、偽圓錐投影、多圓錐投影按地圖投影變形性質可分為：等積投影、等角投影、任意投影。第4章 地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫1、 空間數(shù)據(jù)庫：指的是GIS在計算機存儲介質上存儲的與應用相關的地理空間數(shù)據(jù)的總和，一般是以一系列特定結構的文件的形式存儲在硬盤、光盤等存儲介質中。2、 空間數(shù)

40、據(jù)庫主要是為GIS提供空間數(shù)據(jù)的存儲和管理方法。通常有兩種方式：空間數(shù)據(jù)文件存儲管理、空間數(shù)據(jù)庫存儲和管理3、 空間數(shù)據(jù)文件存儲和管理的特點：一個GIS軟件可以同時直接使用多個空間數(shù)據(jù)文件，一個空間數(shù)據(jù)文件也可同時為多個GIS軟件共享；但空間數(shù)據(jù)存儲在不同的文件里造成數(shù)據(jù)是面向應用的，多個文件之間彼此孤立，不能反映數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，易造成數(shù)據(jù)的冗余和不一致等問題。4、 一個完整的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應該包括數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBNS）、數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)三個組成部分。數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)是按照一定的結構組織在一起的相關數(shù)據(jù)的集合，通常是一系列相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)文件；數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是提供數(shù)據(jù)庫建立、使用和管

41、理工具的軟件系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)則是為了滿足特定的用戶數(shù)據(jù)處理需求而建立起來的，具有數(shù)據(jù)庫訪問功能的應用軟件，它提供用戶一個訪問和操作特定數(shù)據(jù)庫的用戶界面。5、 空間數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)方式從文件發(fā)展到數(shù)據(jù)庫主要經歷四個階段，即：（1） 初級式的管理模式：（2） 混合式的管理模式：（3） 擴展式的管理模式（引擎方式）：（4） 集成式的管理模式：6、 空間數(shù)據(jù)庫設計的步驟和內容：（1） 需求分析：即用系統(tǒng)的觀點分析與某一特定的空間數(shù)據(jù)庫應用有關的數(shù)據(jù)集合；（2） 概念分析：把用戶的需求加以解釋，并用概念模型表達出來；（3） 邏輯設計：空間數(shù)據(jù)庫邏輯設計的任務是把信息世界中的概念模型利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所提

42、供的工具映射為計算機世界中為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型，并用數(shù)據(jù)描述語言表達出來；（4） 物理設計：數(shù)據(jù)庫的物理設計指數(shù)據(jù)庫存儲結構和存儲路徑的設計，即將數(shù)據(jù)庫的邏輯模型在實際的物理存儲設備上加以實現(xiàn)，從而建立一個具有較好性能的物理數(shù)據(jù)庫。7、 空間數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)過程：（1） 建立實際的空間數(shù)據(jù)庫結構；（2） 裝入試驗性的空間數(shù)據(jù)對應用程序進行測試，以確認其功能和性能是否滿足設計要求，并檢查對數(shù)據(jù)庫存儲空間的占有情況；（3） 裝入實際的空間數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)庫的加載，建立起實際運行的空間數(shù)據(jù)庫8、 空間數(shù)據(jù)庫的運行和維護主要工作：（1） 維護空間數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性，需要及時調整授權和密碼，轉儲

43、及恢復數(shù)據(jù)庫；（2） 檢測并改善數(shù)據(jù)庫性能，分析評估存儲空間和響應時間，必要時進行數(shù)據(jù)庫的在組織；（3） 增加新的功能，對現(xiàn)有功能按用戶需要進行擴充；（4） 修改錯誤，包括程序和數(shù)據(jù)。9、 當前最為普遍的概念模型是語義數(shù)據(jù)模型和面向對象數(shù)據(jù)模型。最常用的語義數(shù)據(jù)模型之一是實體-聯(lián)系模型（E-R模型），ER模型為數(shù)據(jù)庫分析設計人員提供三種主要的語義概念：實體、聯(lián)系、屬性。實體：實體是對客觀存在的起獨立作用的事物的一種抽象，在ER模型中，用矩形符號代表實體；聯(lián)系：聯(lián)系是實體間有意義的相互作用或對應關系，一般可以分為一對一的聯(lián)系，一對多的聯(lián)系和多對多的聯(lián)系三種類型。聯(lián)系在ER圖中用菱形符號表示；屬性

44、：屬性是對實體和聯(lián)系特征的描述。屬性用一個橢圓形表示10、 采用ER模型進行數(shù)據(jù)概念設計的步驟：P117（1）設計局部的ER模型；（2） 設計全局的ER模型：（3） 全局ER模型的優(yōu)化：11、 消息：是對象與對象之間相互聯(lián)系、請求、協(xié)作的途徑；12、 類：是對一組對象的抽象描述，它將該組對象所具有的共同特征集中起來，以說明該組對象的能力和性質；13、 繼承：繼承是現(xiàn)實世界中對象之間的一種獨特關系，是指一個對象直接使用另一個對象的屬性和方法；14、 重載：一個類中的方法與另一種方法同名，但參數(shù)表不同，這種方法稱為重載；15、 多態(tài)：是指同一個消息可以根據(jù)發(fā)送消息對象的不同采用多種不同的行為方式；

45、16、 概括：是把一組具有相同特征和操作的類歸納在一個更一般的超類中；17、 聚集：聚集反映了鍥套對象的概念，鍥套對象是由一些其他對象組成的，它用來描述更高層次對象的一種形式；18、 關系：關系是一個二維表，表的每行對應一個元組，表的每列對應一個域；19、 關鍵字：關系中的某一屬性組，若它的值唯一的標識了一個元組，則稱該屬性組為候選關鍵字；20、 關系模式：關系的描述稱為關系模式，它包括關系名、屬性名、屬性向域的映射、屬性間的依賴關系。21、 關系數(shù)據(jù)模型設計理論的三個主要部分：數(shù)據(jù)依賴、函數(shù)依賴、范式（1） 數(shù)據(jù)依賴：是通過一個關系中屬性間值的相等與否體現(xiàn)出的數(shù)據(jù)間的相互關系；（2） 函數(shù)依

46、賴表征一個屬性或屬性集合的值對另一個屬性或屬性集合的值得依賴性；最基本的函數(shù)依賴是主關鍵字決定關系模型中的非關鍵字；完全函數(shù)依賴傳遞函數(shù)依賴多值依賴22、 范式：由于關系的屬性之間存在著多種多樣的函數(shù)依賴特性，當用關系模式表達時，一些不良的語義特性就可能造成數(shù)據(jù)存儲的冗余及由此造成的數(shù)據(jù)操作的異常，所以提供了必須遵循的一些規(guī)范化形式，簡稱范式。(1) 第一范式（）：指數(shù)據(jù)庫表的每一列都是不可分割的基本數(shù)據(jù)項，同一列中不能有多個值，即實體中的某個屬性不能有多個值或者不能有重復的屬性。第一范式是一個關系模式所要遵循的最基本的條件；(2) 第二范式（2）：第二范式是指關系在滿足的基礎上，每一個非主屬

47、性完全函數(shù)依賴于該關系的關鍵字；(3) 第三范式（）：第三范式是在滿足第二范式的基礎上，其非關鍵字屬性既非函數(shù)依賴，也不傳遞依賴于關鍵字，即屬于的關系，其非關鍵字屬性之間都是獨立的，不存在函數(shù)依賴關系；(4) 范式（）：它是指如果關系模式是第三范式，且沒有一個非關鍵字屬性是完全函數(shù)依賴于其他的非關鍵字屬性，是關系模式稱為擴充第三范式的模式，即范式模式。23、 ER圖向關系模型轉換的規(guī)則是：一個實體類型轉換成一個關系模式，實體的屬性就是關系的屬性，實體的關鍵字就是關系的關鍵字；一個聯(lián)系類型轉換成一個關系模式，參與該聯(lián)系的各實體的關鍵字以及聯(lián)系的屬性轉換成關系的屬性。24、 空間數(shù)據(jù)庫的物理設計：

48、是從一個滿足用戶信息需求的、已確定的邏輯數(shù)據(jù)結構（即邏輯模型）出發(fā)，研制出一個有效地，可實現(xiàn)的物理數(shù)據(jù)庫結構（存儲結構和物理模型）的過程。物理設計包括結構設計、約束和應用設計等。25、 空間索引：就是依據(jù)空間實體的位置和形狀或空間實體之間的某種空間關系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結構。常見的空間索引有范圍、格網(wǎng)和四叉樹等。（1） 范圍索引：即在記錄每個空間實體的坐標時，同時記錄每個空間實體的最大和最小坐標；（2） 格網(wǎng)空間索引：將區(qū)域劃分成大小相等的網(wǎng)格，記錄每個網(wǎng)格內所包含的空間實體在數(shù)據(jù)庫中的地址；（3） 四叉樹索引：將區(qū)域進行若干層次的劃分，每個層次的劃分是將上一個層次劃分得到的每個區(qū)域分

49、成四個相等的子區(qū)域，判定空間實體包含在哪一個層次的那一個子區(qū)域中，則用子區(qū)域的編碼來記錄空間實體，這樣就形成了一個四叉樹的空間劃分。26、 空間元數(shù)據(jù)：是指在空間數(shù)據(jù)庫中用于描述空間數(shù)據(jù)的內容、質量、表示方式、空間參考和管理方式等特征的數(shù)據(jù)，是實現(xiàn)地理空間信息共享的核心標準之一?？臻g元數(shù)據(jù)的主要作用是幫助空間數(shù)據(jù)的使用者查詢所需的空間信息，進行空間數(shù)據(jù)的共享，并進一步處理空間數(shù)據(jù)。27、 時空數(shù)據(jù)系統(tǒng)或數(shù)據(jù)處理技術，其內容可表現(xiàn)在以下三個主要方面：（1） 空間時態(tài)數(shù)據(jù)的表達：空間時態(tài)數(shù)據(jù)表達的目的在于建立空間時態(tài)一體化數(shù)據(jù)模型。它涉及時間標志、時態(tài)版本的標識、空間變化的類型的定義、空間拓撲與時

50、態(tài)拓撲、空間時態(tài)數(shù)據(jù)的存儲結構，以及存儲策略等內容；（2） 空間時態(tài)數(shù)據(jù)的更新：空間時態(tài)數(shù)據(jù)的更新研究空間數(shù)據(jù)更新的類型、操作方法，更新對時空數(shù)據(jù)庫中空間和時態(tài)拓撲的影響，以及拓撲重建等問題；（3） 空間時態(tài)數(shù)據(jù)的查詢：空間時態(tài)數(shù)據(jù)的查詢探討空間時態(tài)數(shù)據(jù)的各種跟蹤算法，多維信息的復合、分析、可視化等。時空一體化數(shù)據(jù)模型：時間片快照模型、底圖疊加模型、時空合成模型第5章 空間分析的原理與方法1、 空間分析是基于空間數(shù)據(jù)的分析技術，它是以地球科學原理為依托，通過分析算法，從空間數(shù)據(jù)中獲取有關地理對象的空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間構成、空間演變等信息。2、 數(shù)字地形模型分析P1473、 空間疊

51、合分析：指在相同的空間坐標系統(tǒng)條件下，將同一地區(qū)兩個不同地理特征的空間和屬性數(shù)據(jù)疊合相加，以產生空間4、 區(qū)域的多重屬性特征，或建立地理對象之間的空間對應關系。5、 基于矢量數(shù)據(jù)結構的疊合分析（1） 點與多邊形的疊合點與多邊形的疊合是通過確定一個點狀空間特征中的點落在另一個多邊形空間特征中的那一個多邊形內，以便為每個點賦予新的多邊形屬性；（2） 線與多邊形的疊合是通過確定一個線狀空間特征中的線經過另一個多邊形空間特征的那個多邊形，以便為線賦予新的多邊形屬性；（3） 多邊形與多邊形的疊合指將兩個不同的多邊形空間特征數(shù)據(jù)相重疊，產生新的多邊形特征數(shù)據(jù)，用以解決地理變量的多準則分析、區(qū)域多重屬性的分

52、析、地理特征的動態(tài)變化分析，以及圖幅要素更新、區(qū)域信息提取等。通常有以下5種疊合方式：（1） union：將兩個多邊形空間特征中的各個多邊形進行對比，若是所在區(qū)域相互覆蓋，則把多邊形切割成重疊的小多邊形，每個小多邊形包含兩個空間特征的全部屬性數(shù)據(jù)；（2） Intersect：輸出數(shù)據(jù)為保留原來兩個輸入多邊形的共同部分；（3） Identity：輸出數(shù)據(jù)為保留其中一個輸入多邊形的為控制邊界之內的所有多邊形；（4） Erase：輸出數(shù)據(jù)為保留其中一個輸入多邊形為控制邊界之外的所有多邊形；（5） Update：輸出數(shù)據(jù)為一個經刪除處理后的多邊形與一個新特征多邊形。6、基于柵格數(shù)據(jù)的疊合分析：基于柵格

53、數(shù)據(jù)疊合分析的特點是（1）參與疊合分析的空間數(shù)據(jù)為柵格數(shù)據(jù)結構；（2）柵格數(shù)據(jù)的疊合算法可以有多個空間特征數(shù)據(jù)參與分析，而不像矢量疊合分析只能在兩個空間特征數(shù)據(jù)之間進行（3）柵格疊合分析雖然數(shù)據(jù)占用存儲量比較大，但是運算過程比較簡單柵格疊合分析的條件：要具備兩個或多個相同地區(qū)的相同行列數(shù)的柵格數(shù)據(jù)，柵格單元的大小也相同。柵格疊合分析的結果是一個新生成的柵格數(shù)據(jù)，其中的每一個柵格的數(shù)值都是由參與計算的原柵格數(shù)據(jù)計算得到的。7、 空間鄰近度分析通常有空間緩沖區(qū)分析和voronoi多邊形分析（1） 空間緩沖區(qū)分析是圍繞空間的點、線、面實體，自動建立其周圍一定寬度范圍內的多邊形；（2） Voronoi

54、多邊形：即泰森多邊形，它采用了一種極端的邊界內插方法，只用最近的單個點進行區(qū)域插值，泰森多邊形按數(shù)據(jù)點位置將區(qū)域分割成子區(qū)域，每個子區(qū)域包含有一個數(shù)據(jù)點，各子區(qū)域到其內數(shù)據(jù)點的距離小于任何到其它數(shù)據(jù)點的距離，并用其內數(shù)據(jù)點進行賦值。Voronoi多邊形原理：是根據(jù)離散分布的已知數(shù)據(jù)點對研究區(qū)域進行劃分，使得劃分成的多邊形覆蓋整個研究區(qū)域，形成一個voronoi圖，且每一個多邊形僅包含一個已知數(shù)據(jù)點，則可以用該已知數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)來表達和分析該多邊形內的所有其他數(shù)據(jù)點，所以，voronoi多邊形分析常常用于空間插值計算。Voronoi多邊形的特征：所有的voronoi多邊形都是凸多邊形；vorono

55、i多邊形的頂點是相鄰已知點構成的三角形外接圓的圓心；所有這些外接圓的內部不包含已知點。8、 delaunay三角網(wǎng)：即由狄洛尼三角形組成的三角網(wǎng)，它是在地形擬合方面表現(xiàn)最出色的三角網(wǎng)，因此常被用于TIN的生成。狄洛尼三角形由三個最鄰近的點連接而成，這三個相鄰點對應的voronoi多邊形有一個公共的頂點，此頂點同時是狄洛尼三角形外接圓的圓心。9、 空間網(wǎng)絡分析：是指依據(jù)網(wǎng)絡拓撲關系，通過考察網(wǎng)絡元素的空間及屬性數(shù)據(jù)，以數(shù)學理論模型為基礎，對網(wǎng)絡的性能特征進行多方面研究的一種分析計算。10、 Dijkstra算法以及其在GIS最短路徑分析中的應用：Dijkstra算法是按照路徑長度遞增順序產生各頂

56、點的最短路徑。算法過程：設最短距離已確定的頂點集合稱為紅點集，最短距離尚未確定的為藍點集。1）按路徑長度遞增順序產生各藍頂點的最短路徑2）在當前藍點集中選擇一個距離最小的藍點來擴充紅點集，以保證算法按路徑長度遞增順序產生各頂點的最短路徑；3）每擴充一個藍點到紅點集中，則剩余的藍點的路徑按照新加入的紅點作為中間頂點進行修正，一旦加入新紅點是的藍點路徑長度最短，則用變短的路徑代替原來的藍點路徑長度，重復以上過程；4）直到所需求的藍點已擴充到紅點集時，算法結束。作用：1）選擇要進行計算的兩點結點2）對這兩個結點進行聯(lián)通分析，即采用寬度優(yōu)先搜索方法，來快速判斷這兩個結點是否聯(lián)通，也就是確定是否存在計算最短路徑的必要，若聯(lián)通則進行；3）調用dijkstra算法，計算兩個結點之間的最短路徑4）進行對計算出來的最短路徑樹進行優(yōu)化處理后，生成最終的最短路徑樹，輸出并推出。第6章 地理信息系統(tǒng)的應用模型P1731、 應用模型建模的步驟包括：明確分析的目的和評價準則準備分析數(shù)據(jù)空間分析操作結果分析解釋、評價結果結果輸出（地圖、表格和文檔）第7章 地理信息系統(tǒng)的設計與評價1、 應用型GIS根據(jù)其應用層次的高低，又可分為空間事務處理系統(tǒng)（STPS)、空間管理信息系統(tǒng)（SMIS）、空間決策支持系統(tǒng)（）2、 應用型的設計，大致分為四個主要階段，即系統(tǒng)分析，