Ⅰ 地理信息系统的内涵是什么
地理信息系统(Geographic Information System或 Geo-Information system,GIS)有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系,包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等,用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程,解决复杂的规划、决策和管理问题。
通过上述的分析和定义可提出GIS的如下基本概念: 地理信息系统示意图
1、GIS的物理外壳是计算机化的技术系统,它又由若干个相互关联的子系统构成,如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等,这些子系统的优劣、结构直接影响着GIS的硬件平台、功能、效率、数据处理的方式和产品输出的类型。 2、GIS的操作对象是空间数据和属性数据,即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体。空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码,实现对其定位、定性和定量的描述、这是GIS区别于其它类型信息系统的根本标志,也是其技术难点之所在。 3、GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力,可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息,实现地理空间过程演化的模拟和预测。 三维地理信息系统
4、 GIS与测绘学和地理学有着密切的关系。大地测量、工程测量、矿山测量、地籍测量、航空摄影测量和遥感技术为GIS中的空间实体提供各种不同比例尺和精度的定位数;电子速测仪、GPS全球定位技术、解析或数字摄影测量工作站、遥感图像处理系统等现代测绘技术的使用,可直接、快速和自动地获取空间目标的数字信息产品,为GIS提供丰富和更为实时的信息源,并促使GIS向更高层次发展。地理学是GIS的理论依托。
Ⅱ 地理信息系统与自然科学
随着社会经济和科技的发展,已经有越来越多的新技术在环境保护科学中应用起来,其中地理信息系统科学与环境科学的交互渗透,使得环境科学的发展有了质的飞跃,使得环境保护的监测、管理、规划都更加的便捷。其中,地理信息系统中开发应用的软件ArcGIS的使用很好地解决了环境保护、环境监测、环境生态学、环境毒理学中需要绘制地理图形的问题,摆脱手工制图的不精确性,提高了环境科学领域工作的效率。地理信息系统是特定的空间信息系统,它处理的对象是多种地理实体,地理现象数据及其空间关系数据,简言之,地理信息系统是对空间数据进行采集,编辑,储存,分析和输出的计算机系统,以其强大的空间数据管理系统以及空间分析能力,实现了准确管理和分析的目的,因此,GIS与环境科学的结合运用有着巨大的发展潜力,GIS 与环境科学在研究对象和研究方法上具有的相似性和互补性,使二者的结合有着巨大的发展潜力,预期在环境管理、环境监测、环境规划、环境影响评价、环境工程及环境地球化学等领域拥有很好的应用前景。
关键词:地理信息系统,环境科学,空间关系数据,空间数据管理系统
1. GIS技术的简介
地理信息系统(Geographical Information System,简称 GIS) 是以地理空间数据库为基础,采用地理模型分析方法,适时提供多种空间的、动态的地理信息为地理研究和决策服务。地理信息系统能为现实地理空间上的物质和能量运动规律的研究提供方便、准确的空间管理和空间分析手段。GIS系统是在数据库管理系统( DBMS)和计算机辅助设计( CAD)两个比较成熟的软件技术基础上发展起来的,并附加了对空间数据进行管理和分析的特殊功能。GIS以其混合数据结构和独特的地理空间分析功能而别具一格。它所提供的专用函数可用来进行测量、坐标变换、图号和颜色, 根据编辑好的空间数据分层选择, 通过逐层叠加形成各种专题图, 通过绘图机、打印机等输出。
GIS是采集、储存、管理、分析和描述整个或部分地球表面(包括大气层在内)与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。GIS 引擎提供大量操作分析功能, 包括:测距、投影变换、统计、拓扑叠压、缓冲区分析、地形表面操作、网络分析等等. 许多GIS 产品允许用户利用宏语言对系统进行扩展, 包括定制菜单和函数等. 有的还支持与外部应用程序进行开放通讯。GIS 可以根据若干原则来分类, 例如: 所完成的任务、目的、专业类型、系统功能、用户类型、行政等级、空间数据模型、数据结构、地理范围和系统操作难易程度等. 这里介绍按照GIS 空间数据模型的不同, 将GIS 软件分为以下几类: 栅格、二维拓扑矢量、数字高程模型(DEM )、不规则三角网(T IN )、三维模型、时序模型等。栅格数据模型在许多产品中都存在, 但趋势是更灵活的二维拓扑或不规则三角网。真正的三维和时序模型还很少使用, 但它们是未来的研究方向. 另外, 图象GIS 将遥感图
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象与GIS 矢量分析紧密结合起来, 对地形进行三维立体观察和GIS 分析, 这也是目前的研究方向之一。
2. 在环境科学领域中的发展
环境问题是21 世纪全球性的问题,对环境问题的研究及解决必然涉及到复杂、敞开的地表系统。而GIS 能为现实地理空间上的物质和能量运动规律的研究提供方便、准确的空间管理和空间分析手段。环境科学研究 水圈、大气圈、土壤圈和生物圈等构成地表系统的环境要素,旨在揭示人类活动对环境要素所造成的影响及其它们之间的相互作用规律,并采取各种合理的工程措施进行调控,以确保环境质量的长期可持续性。由于环境科学涉及复杂和敞开的地表系统,因此GIS 为研究物质和能量在现实地理空间的运动和转化规律提供了方便准确的空间管理和空间分析手段。由于在研究对象和研究方法上所具有的相似性和互补性,GIS 与环境科学的结合运用在环境管理、环境规划、环境监测、环境影响评价、环境工程及环境地球化学等领域拥有广泛的应用前景。
3. GIS在环境监测中的应用
环境监测离不开环境信息的采集和处理,而环境信息85%以上与空间位置有关,因此地理信息系统就成为环境监测的有效工具。在地理信息系统的帮助下,可以方便地获取、存储、管理和分析各种环境信息,并且能为环境监测提供全面、及时、准确、客观和有效的环境信息。地理信息系统具有强大的空间分析和数据处理功能,充分利用GIS的功能模块结合选定的环境监测模型可以对多源环境信息进行处理,从中发现环境演变的动态规律,从而实现对环境的动态监测,并将环境的变化情况、规律制成图片直观地表达出来。 3.1 在大气环境动态监测中的应用
随着城市土业化的发展,城市工业企业数量和机动车数量都在急剧增加,有毒有害污染物大量排人到城市空气中,很多国家和地区都在为改善大气环境质量做着努力。而大气环境有着以下特点:1、它的空间尺度大,人类赖以生存的大气圈有上百公里的厚度;2、空气在自然环境中有着最好的流动性,地面是其不可逾越的固体边界。因此大气环境动态监测最适合用GIS技术进行监测和分析。引用地理信息系统技术和数据库管理技术,可以将所有对大气有污染隐患的企业及位置信息、主要污染物、污染物移动范围、周围地形进行收集、整理,并建立地理信息数据库。利用GIS空间分析和数据显示功能,可获得污染物在人气中的浓度分布图,进而可了解污染物的空间分布和超标情况。在这方面己经有了成功实例:欧洲的RAINS模式就是一个跨国界的SO2排放量计算机管理系统,我国环保项目中“国家大气环境信息系统”,都是通过GIS技术进行监测和分析的。 3.2 GIS在水资源环境监测中的应用
水是人类生存和发展不可缺少的物资条件,是工农业的重要资源,然而,水源污染口趋严重并多以复合型污染为基本特征,造成大比例水不能用于饮用,因
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此有必要加强对水资源环境的监测和管理。水资源环境的特点是空间信息量大,而对空间信息的管理与分析正是 GIS的优点。GIS用于水资源环境监测,主要是对水质监测数据和空间数据进行科学有效的组织和管理,能够让管理人员方便地对各种空间信息进行查询、修改和编辑等;通过GIS强大的空间分析和图标分析功能,实现对空间和检测数据的分析和专题图的制作,进而为污染治理方案的制订提供有效的信息支持。比如Adamus和Bergman采用GIS与筛选函数分析水域内无点污染源的载荷分布,Richard和Host应用GIS与相关函数分析河流生物与上游土地应用及河流形状的关系,中国环境科学院郑丙辉等应用GIS定量分析昆明市松华坝水库的流域面源污染,Hudak等人在利用GIS技术对地下水监测网络进行的设计中,对所选研究区域进行详细的场地监测和分析,从而有利于管理地表和地下废物,及时发现潜在污染源,加强对水源井的保护,还能为填埋场选址提供决策支持。
4. GIS在环境综合影响评价中的应用
应用GIS进行环境影响综合评价,可以将大量的空间数据、属性数据与区域地理环境紧密结合,快速创建图形化的评价结果,形象直观地将区域环境污染的分布、污染物的数据及其环境影响显示出来,为决策者或环境管理者服务,进而能随时运用GIS强大的空间分析功能,按不同的范围及约束条件,迅速生成评价区域的各种环境评价结果及专题图。 4.1 数据处理
环境影响综合评价涉及大量的工程项目规划数据、区域自然环境和社会经济环境数据、污染物排放数据和环境本底值,这些数据是进行评价的基础数据,在GIS中可存入属性数据库中,然后与评价区域的地理空间位置图绑定,对以后进行的环境影响预测及评价提供了极大的方便,可以随时调用任意地区的相关数据,按照设定值进行数据查询和检索。由于GIS具有海量数据的快速处理能力,可以满足环境影响评价中大量数据分析、预测和评价的要求,并且可通过程序设计,将评价结果存入数据库中,再按照关系化数据库语言进行评价区域的结果分级检索及生成专题图,为环境影响综合评价的数字化发展提供了强大的技术支持,使数据的处理快速、准确、灵活。
4.2 影响预测和综合评价
GIS具有极强的管理空间数据的能力,并利用空间数据进行空间分析,而环境影响综合评价的原始数据、预测数据和评价结果与地理区域的空间位置联系密切。这样,在进行环境影响综合评价时,应用GIS进行综合分析和评价,可以将评价的基础数据和预测数据与空间数据相结合,得出不同方法所获得的分析和评价结果,并以数据库、图形、图表的方式保存,便于以后的分析与应用。此外,编制应用软件将GIS与各种综合评价方法进行集成,设计环境影响综合评价应用软件,可以有目的地对各种评价结果进行空间分析,提高环境影响综合评价的处理速度和空间表现力,并按照不同的要求及时提供预测分析结果,在评价区域地
Ⅲ 在地理信息系统中怎么定义空间对象(实体)的
在GIS中使用点、线、面简单对象,以及多点、多义线、复杂面等复杂对象来定义空间对象实体,此外,还有一种特殊情况,就是 网络--network
Ⅳ 什么是地理信息系统与地图数据库有什么异同与地理信息的关系是什么
GIS 是一个发展的概念。不同领域、不同专业对 GIS 的理解不同,目前没有完全 统一的被普遍接受的定义。 定义①:是对地理环境有关问题进行分析和研究的一门学科,它将地理环境的各 种要素,包括它们的空间位置形状及分布特征和与之有关的社会、经济等专题信息以 及这些信息之间的联系等进行获取、组织、存储、检索、分析,并在管理、规划与决 策中应用。 定义②:是在计算机软硬件支持下,以采集、存储、管理、检索、分析和描述空 间物体的定位分布及与之相关的属性数据,并回答用户问题为主要任务的计算机系统。 定义③:是为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化 的数据库管理系统。 定义④:地理信息系统是一种决策支持系统。它的定义由两方面组成,一方面,地理信 息系统是一门学科,是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴交叉学科; 另一方面,地理信息系统是一个技术系统,是以空间数据库为基础,采用地理模型分析方法, 适时提供多种空间和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。 定义⑤:目前有人认为“GIS”从原来强调空间信息技术系统(SYESTEM),发展到 地球信息科学体系形成(SCIENCE),现在已强调空间信息服务(SERVICE)。 GIS 与地图数据库的异同: 地图数据库有比例尺概念,GIS 是为某一特定比例尺建立的一个地图成品仓库,它可由 GIS 管理,其中的地图具有图形表现属性,一般数据库不需具备这些属性;它是 GIS 的下游产 品,它的更新依赖于 GIS,它提供的信息是 GIS 向人们提供服务的中间产品;GIS 是在地理 -1- 信息的基础上对真实世界进行数量化处理分析,但地图数据库存在的地理要素经人为修改, 不完全是真实地理的反映; GIS 与地理信息的关系: GIS 操作对象是空间数据,表达内容是与时空有关的地理信息。地理信息是指与研究对 象的空间地理分布有关的信息。它表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征,相互联系 和变化规律的图、文、声、像等的总称。地理信息具有地域性、多维结构性、时序性等特征。
Ⅳ GIS的研究对象及特点有哪些
GIS的研究对象是地理实体,即指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元。
地理实体类别及实体内容的确定是从具体需要出发的,例如,在全国地图上由于比例尺很小,福州就是一个点,这个点不能再分割,可以把福州定为一个空间实体,而在大比例尺的福州市地图上,福州的许多房屋,街道都要表达出来,所以福州必须再分割,不能作为一个空间实体,应将房屋,街道等作为研究的地理实体,由此可见,GIS中的地理实体是一个概括,复杂,相对的概念。地理实体以什么形式存储和处理反映了实体的三个特征:
属性特征:对空间实体的属性定义和说明信息。
空间特征:对空间实体的分布位置、几何特征和空间关系的定义。
时间特征:空间实体的时间尺度。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成,供参考,如有问题请及时沟通、指正。
Ⅵ 地理信息系统知识点
地理信息系统是一门综合性学科,结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学,已经广泛的应用在不同的领域,是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统,接下来我为你整理了地理信息系统知识点,一起来看看吧。
1、什么是GIS?它具有什么特点?
答:地理信息系统(GIS , Geographic Information System)是在计算机硬、软件系统支持下,对现实世界(资源与环境)的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统
特点有:
○1具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力;
○2以地理研究和地理决策为目的,以地理模型方法为手段,具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力;并能产生高层次的地理信息。
○3具有公共的地理定位基础,所有的地理要素,要按经纬度或者特有的坐标系统进行严格的空间定位。
○4由计算机系统支持进行空间地理数据管理,并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法,作用于空间数据,产生有用信息,完成人类难以完成的任务。
○5地理信息系统从外部来看,它表现为计算机软硬件系统;而其内涵确是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型,是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。信息的流动及信息流动的结果,完全由计算机程序的运行和数据的交换来仿真
2、GIS与其它信息系统有什么区别
答:第一,GIS有别于DBMS(数据库管理系统),GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力,而不是简单的数据管理,这种能力使用户能得到关于数据的知识,因此,GIS是能对空间数据进行分析的DBMS,GIS必须包含DBMS。
第二,GIS有别于MIS(管理信息系统),GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用,GIS的软硬件设备要复杂、系统功能要强;MIS则只有属性数据库的管理,即使存贮了图形,也是以文件形式管理,图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS,MIS在概念上更接近DBMS。
第三,GIS有别于地图数据库,地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来,不注重分析和查询,不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析,提供辅助决策的信息,它只是GIS的一个数据源。
第四,GIS有别于CAD系统,二者虽然都有参考系统,都能描述图形,但CAD系统只处理规则的几何图形,属性库功能弱,更缺乏分析和判断能力。
3、简述GIS的构成
答:GIS构成:硬件平台、软件平台、空间数据、应用人员、GIS模型。
4、简述GIS的发展。
答:地理信息系统的发展的四个阶段 :
第一阶段:60年代起源于北美:加拿大国家土地调查局为了处理大量的土地调查资料,于60年 代开始建立地理信息系统(CGIS),于70年代初投入产品生产;同一时期的美国哈佛大学的计算机图形与空间分析实验室,建立通用的制图软件包,竭力发展空间分析模型和软件
第二阶段:70年代是GIS发展的巩固阶段:美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对地理信息系统的研究均投入了大量的人力、物力、财力,研究不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统。
第三阶段:80年代为地理信息系统的大发展阶段:计算机的迅速发展和普及,地理信息系统也逐 步走向成熟,并在全世界范围内全面地推向应用阶段。
第四阶段:90年代至今为地理信息系统的应用普及时代 :由于计算机的软硬件均得到飞速的发展,网络已进入千家万户,地理信息系统已成为许多机构必备的工作系统,尤其是政府决策部门在一定程度上由于受地理信息系统影响而改变了现有机构的运行方式、设置与工作计划等。从美国的 “国家信息基础设施:行动计划(National Information Infrastructure ,简称NII)” 建设到数字地球的提出,由“数字地球”细化到“数字中国”、“数字省区”、“数字城市” 、“数字小区”直到“企业信息化”、“电子商务”、“数字通讯”、“虚拟现实”等众多的信息化领域的工作已全面铺开。
5、举例说明GIS可应用的行业
测绘与地图制图 资源调查与管理 城乡规划 灾害监测 环境保护 国防 宏观决策支持
如:防火信息系统、水质管理、城市土地利用信息系统、电信资源管理、铁路地理信息系统、公安警用地理信息系统、医疗机构信息查询等
1、说说地理空间模型是怎样建立的?
(1)地球椭球体模型:以大地水准面为基准建立的。地球的形状接近于椭圆绕其短轴形成的椭球体,通过扁率表示椭球体的扁平程度。大地水准面与具有微小扁率的旋转椭球面非常接近,可用旋转椭球体代替大地球体。
(2)地球表面:最自然的面,包括海洋底部、高山、高原等在内的固体地球表面。——太复杂,难以建模,各种量算也非常困难。
(3)大地水准面:相对抽象的面,是静止海平面的延伸。以它为基准,可以用水准仪测量地球自然表面上任意点的高程。——海平面的起伏将导致测量的不确定。大地水准面所包围的球体,叫大地球体
2、GIS中为什么要考虑地图投影?
答:GIS以地图方式显示地理信息。地图是平面,而地理信息则是在地球椭球上,因此地图投影在GIS中不可缺少。
GIS数据库中地理数据以地理坐标存储时,则以地图为数据源的空间数据必须通过投影变换转换成地理坐标;而输出或显示时,则要将地理坐标表示的空间数据通过投影变换变换成指定投影的平面坐标。
GIS中,地理数据的显示可根据用户的需要而指定投影方式,但当所显示的地图与国家基本地图系列的比例尺一致时,一般采用国家基本系列地图所用的投影。
3、地理空间实体的三要素是什么?它们之间的关系是怎样的?
答:地理空间试题三要素是点、线、面三种要素,分别用点状、线状、面状符号表示。其中,点要素是有位置,无宽度和长度的抽象的点;线要素是有长度,但无宽度和高度 用来描述线状实体的,通常在网络分析中使用较多,度量实体距离。面要素则具有长和宽的目标,通常用来表示自然或人工的封闭多边形,一般分为连续面和不连续面。
4、 空间数据的基本特征有哪些?地理信息的数字化描述方法有哪些?
5、 答:有
属性特征:描述空间对象的特性,即是什么,如对象的类别、等级、名称、数量等。
空间特征:描述空间对象的地理位置以及相互关系,又称几何特征和拓扑特征,前者用经纬度、坐标表示,后者如交通学院与电力学院相邻等。
时间特征:描述空间对象随时间的变化
方法有:显性描述和隐性描述。计算机对空间实体的显性描述也称栅格数据结构,对地理实体的隐性描述也成矢量数据结构。所以有栅格法和矢量法可以表示空间信息。
6、 什么是元数据?为什么要使用元数据?
答:元数据是关于数据的描述性数据信息,说明数据内容、质量、状况和其他有关特征的背景信息。其目的是促进数据集的高效利用,并为计算机辅助软件工程服务。
元数据的作用和意义:
(1)帮助数据生产单位有效的维护和管理数据;
(2)提供有关数据生产单位的各种有关信息供用户查询;
(3) 帮助用户了解数据;
(4) 提供有关信息,以便用户处理和转换有用数据。
(5) 采用元数据可以便于数据共享。
1、数据库的定义:是为一定目的服务,以特定的数据存储的相关联的数据集合
2、数据库的特征:
(1)在数据库中的数据独立于应用,从而实现了数据共享,减少了信息冗余,提高了数据的利用效率。
(2)在数据值中建立了联系,体现逻辑性和科学性。
(3)复杂的数据模型,为数据的安全与保护提供了基础。
(4)数据保护性特征
3、数据库管理系统
定义:在信息系统中,应用程序对数据库中的数据的访问,是通过一个能对数据库进行定义、建立、维护、管理、查询、通讯等基本操作的核心软件而进行的。功能:数据库的定义、数据库的维护、数据库之间的通讯。
4、地理信息系统数据库(GIS数据库)及其特点
定义: GIS数据库是关于特定区域内一定地理要素特征的数据集合。
特点:(1)不仅存贮有关对象的属性数据,同时还存储有关对象的空 间定位数据,且二者具有不可分割的紧密联系。(2)数据量特别大。(3)数据的应用广泛。
5、数据模型:数据库系统中关于数据和联系的逻辑组织的形式表示。数据库领域采用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型,其中应用最广泛的是关系模型。
6、传统数据库在管理空间数据时的局限:
(1)管理的是不连续的、相关性较小的数字和字符。
(2)管理的实体类型较少,并且实体类型之间通常只有简单、固定的空间关系。
(3)存储的数据通常为等长记录的数据;
Ⅶ 求地理信息系统概论期末复习材料
数据是通过数字化并记录下来可以被识别的符号,用以定性或定量地描述事物的特征和状况。信息是主体和外部客体之间相互联系的一种形式,是主体和客体之间一切有用信息或知识,是表征事物特征的一种普遍形式。
客观性、适用性、传输性、共享性——信息特点地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理含义。地理数据是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、表达方式、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。
时序特征、属性特征、空间特征——地理信息特征地理信息系统是以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件的支持下,对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示,并采用地理模型分析方法适时提供多种空间和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服务而建立的计算机技术系统。
地理信息系统的组成部分——系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型
地理信息系统软件是整个系统的核心,包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和输入。地理信息系统功能软件、基础支撑软件、操作系统软件空间数据——地理信息系统的操作对象是地理数据,它具体描述地理现象的空间特征、属性特征和时间特征。空间特征是指地理现象的空间位置及其相互关系,其数据称为空间数据。属性特征表示地理现象的名称、类型、数量等,其数据称为属性数据。时间特征是指地理现象随时间而发生的变化,其数据称为时态数据。
数据的采集、管理、处理、分析和输出——最基本的功能
GIS基本功能——数据采集与编辑(各层地理要素转化为空间坐标及属性对应的代码输入到计算机中,各类数据的转化和输入方法)、数据存储与管理(与属性数据相关的常规数据库管理系统功能,空间数据库的定义、数据的访问和提取、通过空间位置检索空间物体及其属性,按属性条件检索空间物体及其位置、开窗及接边操作、数据更新和维护)、数据处理与变换(数据变换、数据重构、数据抽取)、空间分析与统计(叠和分析、缓冲区分析、数字地形分析)、产品制作与演示(设置地图范围、投影、比例尺,组织地图要素显示顺序,定义文字字形字号,设置地图符号的颜色和大小,标注图名和图例,以及图形编辑)、二次开发与编程1980年中国国家大地坐标系的原点——陕西省泾阳县永乐镇
将椭圆面上各点的大地坐标,按照一定的数学法则,变换为平面上相应点的平面直角坐标——地图投影
空间实体包括点、线、面、曲面和体。空间的实体表示方法有矢量表示法、栅格表示法。
如果采用一个没有大小的点(坐标)来表达基本点元素时——矢量表示法
······有固定大小的店(面元)········——栅格···
数据来源分类:地图数据、影像数据、文本数据
··结构··:矢量··、栅格··
··特征··:空间定位数据、非空间属性数据
··几何特征分类:点、线、面、曲面、体
··发布形式··:数字线画图数据、数字栅格图数据、数字高程模型数据、数字正射影像数据。
空间数据特征;空间特征、属性特征、时间特征拓扑关系是明确定义空间结构关系的一种数学方法,在GIS中,它不但用于空间数据的编辑和组织,而且在空间分析和应用中都有非常重要的作用。拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含基于矢量模型的数据结构称为矢量数据结构。分为以下主要类型:实体数据结构、拓扑数据结构
基于栅格模型的数据结构称为栅格数据结构,是指将空间分割成有规则的网格,称为网格单元,在各个栅格单元上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。分为以下主要类型:栅格矩阵结构、游程(行程)编码结构、四叉树结构空间数据的分类:在进行具体分类时,首先根据几何图形原则,将空间数据分为点、线、面三种类型;其次是对象原则
空间数据的编码也称为特征码,是指将数据分类结果用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程。矢量数据输入的方法(数字化):手扶跟踪数字化仪数字化、屏幕数字化、扫描矢量化
栅格数据输入···:扫描输入、遥感影像解译、数据结构转换空间数据处理包括数据变换(数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换,以实现空间数据的几何配准)、数据重构(数据从一种格式到另一种格式的转换,,以实现数据在结构、格式、类型上的统一,多源和异构数据的联接和融合)、数据提取(对数据进行某种条件的取舍,以适应不同用户对数据的特定要求)几何纠正是为了实现对数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的纠正。矢量数据优点:(1)便于面向实体的数据表达(2)数据结构紧凑、冗余度低(3)拓扑关系有利于网络分析、空间查询等
缺点:(1)数据结构复杂(2)软件实现要求技术较高(3)多边形叠合等分析相对困难
栅格数据优点:(1)数据结构较简单(2)空间分析较容易实现(3)有利于遥感数据的匹配应用和分析
缺点:(1)数据量大,冗余度高,需要压缩(2)定位精度比矢量低(3)拓扑关系难以表达栅格化的目的是将点、线、面的矢量数据,转换为对应的栅格数据
矢量化的目的是:(1)将扫描仪获取的图像栅格数据输入矢量形式的空间数据库(2)将栅格数据进行数据压缩,将栅格数据转换为由矢量数据表示的多边形边界。空间数据的压缩:从空间数据集合中抽取一个子集,使这个子集在规定的精度范围内最好的逼近原集合,而又取得尽可能大的压缩比。
空间数据的内插:通过已知点或多边形分区的数据,推求任意点或多边形分区的数据的方法。
拓扑编辑功能包括多边形连接编辑和节点连接编辑一个完整的数据库系统包括数据库存储系统、数据库管理系统、数据库应用系统。
数据库设计步骤:需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计空间数据库设计遵循的原则:(1)尽量减少空间数据存储的冗余量(2)提供稳定的空间数据结构,在用户的需要改变时,该数据结构能迅速作出相应的变化(3)满足用户对空间数据及时访问的需求,并能高效地提供用户所需的空间数据查询结果。(4)在数据元素间维持复杂的联系,以反映空间数据库的复杂性。(5)支持多种多样的决策需要,具有较强的应用适应性空间数据库的实现过程:(1)建立实际的空间数据库结构(2)装入实验性的空间数据对应用程序进行测试,以确认其功能及性能是否满足设计需求,并检查对空间数据库存储空间的占有情况。(3)装入实际的空间数据,即数据库的加载,建立起实际运行的空间数据库。空间数据库运行和维护的主要工作:(1)维护数据库的安全性和完整性,需要及时调整授权和密码,转储和恢复数据库(2)监测并改善数据库性能,分析评估存储空间及响应时间,必要时进行数据库的再组织(3)增加新的功能,对现有功能按用户需要进行扩充。(4)修改错误,包括程序和数据空间数据的查询类型:针对空间关系的查询,··非空间属性···,结合空间关系和非空间属性的查询
元数据是“关于数据的数据”,它反映了某些数据自身的一些特征。空间元数据是指在空间数据库中用于描述的内容、质量、表示方式、空间参考和管理方式等特征的数据,是实现地理空间信息共享的核心标准之一。空间分析的目的:通过对空间数据的深加工,获得新的地理信息。
·····定义:基于空间数据的分析技术,它是以地理科学原理为依托,通过分析算法,从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间构成、空间演变等信息。
·····类型:矢量数据空间分析、栅格数据空间分析
空间叠合分析:在相同的空间坐标系统条件下,将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加,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。
空间叠合分析的数据结构:基于矢量数据的叠合分析、基于栅格数据的叠合分析
空间缓冲区是指地理空间实体的一种影响范围或服务范围。空间缓冲区分析是围绕空间的点、线、面实体,自动建立其周围一定宽度范围内的多边形。GIS应用模型分类:数学模型、经验模型、混合模型
发展预测模型的预测方法:定性、定量、定时和概率预测
区位选择考虑的标准包括环境、工程和经济三个方面。
城市交通规划模型包括城市交通发生量模型,发生分布模型、交通量最优分配
地球科学模拟模型是应用计算机、数字模拟技术及综合分析的方法来模拟许多地理过程或现象,使得受几个因素的共同影响,要经过若干年才能完成的地理过程,采用计算机模拟模型,只需几分钟就能得出类似的结果,为资源开发、国土整治、水土整治、工程论证等提供数据。总体设计的主要内容包括:用户需求、系统目标、总体结构、系统配置、数据库设计、系统功能、经费和管理
详细设计的主要内容:子系统设计、数据库设计、功能模块设计、用户界面设计GIS输出的内容包括空间数据和属性数据
与常规地图相比,数字地图有以下优点:(1)数字地图的存储介质是计算机磁盘、光盘等,与纸张印刷的常规地图相比,其信息存储量大、体积小,携带方便和通过网络进行传播。(2)数字地图是以空间数据反映各类地理特征,可以在计算机软件的支持下借助高分辨率的显示器实现地图的无级缩放、漫游等显示和讯息的动态选择、查询、量算等功能。(3)数字地图便于与遥感信息和GIS空间数据相结合,实现地图的快速更新,同时也便于多层次信息的综合表现与分析。
Ⅷ 大学地理信息系统的操作对象
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。空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码,实现对其定位、定性和定量的描述、这是GIS区别于其它类型信息系统的根本标志,也是其技术难点之所在。
Ⅸ 在GIS中,地理对象主要有哪几种类型
对GIS系统进行分类,在很大程度上是由用户不同的应用目标或任务要求决定的。各种系统的应用均反映了人类对现实世界利用改造的能动作用。GIS按其内容可以分为三类:
1.专题信息系统 Thematic Information System:
是具有有限目标和专业特点的地理信息系统,为特定的专门目的服务,如森林动态监测信息系统、水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统等。
2.区域地理信息系统 Regional Information System:
主要以区域综合研究和全面信息服务为目标。可以有不同规模,如国家级的、地区或省级的、市级或县级等为各不同级别行政区服务的区域信息系统,也可以按自然分区或流域为单位的区域信息系统。区域信息系统如加拿大国家信息系统、美国橡树岭(Oak Ridge)地区信息系统、圣地亚哥县信息系统、我国黄河流域信息系统等。
许多实际的地理信息系统是介于上述二者之间的区域性专题信息系统。如北京市水土流失信息系统、上海市环境管理信息系统、海南岛土地评价信息系统、河南省冬小麦估产信息系统等。
3.地理信息系统工具 GIS-Tool:
地理信息系统工具是一组具有图形图像数字化、存贮管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。GIS-TOOL可以是专门设计研制的,也可以是从实用地理信息系统中抽取掉具体区域或专题的地理空间数据后得到的。它具有对计算机硬件适应性强,数据管理和操作效率高、功能强,且具有普遍性并易于扩展、操作简便、容易掌握等特点。
由于地理信息系统软件设计技术要求比较高,而一般地学工作者的软件编制能力不足以编制十分复杂的系统软件,况且重复编制比较复杂的基础软件也造成人力的极大浪费,因此采用地理信息系统工具,加入与具体任务有关的空间数据并开发相应的应用软件,无疑是建立实用地理信息系统的一条捷径。
目前在国内较为流行的GIS-TOOL如ESRI的ARC/INFO系统,MAPINFO公司的MAPINFO,武汉测绘大学研制的吉奥之星等。
Ⅹ 地理信息系统专业需要编程那是什么类型的语言呢编程的对象是什么呢
学地理信息系统专业,尤其是研究生,必须会编程。
可以学习的编程语言如:c# 或java 或 c++
GIS开发,现在用的最多的就是ArcGIS。
若做单机版或C/S系统用 arc engine
若做B/S的用 arcgis server。
做arcgis server开发还需要学习网页编程和网络编程。