农业信息管理03章地理信息系统 Microsoft W.doc

第三章 地理信息系统第一节 地理信息系统概述一、 地理信息与地球地理实体：大气圈、水圈、岩石圈、生物圈地理数据：空间数据、属性数据、时域数据地理信息：区域分布性、数据量大、信息载体的多样性地理信息：是有关地理实体的性质、特征和运动状态和一切有用的知识，他是对表达地理特征与地理现象之间的关系的地理数据的解释。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数据进行采集存储、编辑、处理、分析和多种显示，并用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态地理信息，为地理研究、综合评价、管理定量分析和决策服务而建立起来的计算机应用系统。地理信息系统的特征：1、GIS在分析处理问题中使用了空间数据与属性数据，并通过数据库管理系统将两者联系在一起共同管理、分析应用，从而为人民提供了认识地理现象的一种新的思维方法。2、GIS强调空间分析，并通过利用空间解析式模型来分析空间数据，GIS的成功应用依赖于空间分析模型的研究设计3、GIS的成功应用不仅取决于技术体系，而且还应有一定的组织体系。4、虽然信息技术对GIS的发展起着重要的作用，但是人的因素在GIS的发展过程中越来越具有重要的影响。二、地理信息系统的组成（一）计算机系统1、硬件系统：计算机主机、数据输入设备、存储设备、输出设备、通讯传输设备2、GIS的软件系统：计算机系统软件、GIS系统软件、应用分析程序、其他支持软件（二）地理数据系统GIS的地理数据是以地球表面空间位置为参照，描述自然社会和经济的数据，是GIS的管理内容和操作对象，可分几何数据和属性数据。表达方式分为栅格和矢量两种形式。地理数据库系统：由数据实体和地理数据库管理系统组成（三）GIS有应用人员和组织机构从系统的数据处理看，GIS是由数据输入子系统、数据存储与检索子系统、数据处理与分析子系统和输出子系统组成。三、 GIS的功能数据输入、预处理、数据存储与管理、数据查询检索、数据分析、数据显示与结果输出、数据更新四、 GISR软件平台与应用系统是专门为GIS建立和开发而研制的通用软件系统，是一组系统化的具有图形图像数字化，空间数据存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等GIS基本功能的软件包，为用户提供基础的地理信息管理和分析功能平台结构一般有：矢量、栅格、混合型。（二）GIS的应用系统对象性质分类：综合性地理信息系统、专题性地理信息系统2、以研究的区域范围分类：全球性、区域性地理信息系统3、系统用途分类；城市信息、资源调查与评价、规划信息、辅助决策信息五、地理信息系统的发展概况（一）国外发展概况第三节 地理信息系统的数据输入一、 数据预处理（一） 地图资料的预处理：包括检查修改清绘，坐标格网调整、制图综合等是为简化数字化工作而按设计要求进行的图层要素整理与删除选过程。（二） 属性数据的预处理（1） 定性数据的定量化（2） 定量数据的归一化处理：把优良刚的数据转化成无量纲的数据（三） 遥感图像处理（1）图像校正 （2）图像变换 （3）图像分类二、数据的分类编码（一）分类编码的意义与基本原则（1）数据分类的意义：对复杂多样且多变的实物进行管理，研究运用。 （2）分类的基本原则：掌握尺度，保证精度与工作量的统一（3）原则：唯一性、可扩充性、易识别性、简单性、完整性（二）分类编码的方法：多种多样，如层次分类法、顺序分类编码法，通常有英文字母、数字或者它们的组合，一定要考虑标准化问题，应尽可能用标准化分类、编码系统。三、空间数据和属性数据输入及其相互连接（一）输入设备1、数字化以及其应用 图形数字化仪是手工输入地图的常用仪器，有电池感应板和坐标输入控制器组成，作为矢量输入设备。2、扫描仪及其应用扫描仪获得的山歌图像数据主要有3中用途：1、 对图像数据做增强、分类处理后进入栅格型空间数据库（如遥感照片）也可不做处理，仅用于显示，并在显示时叠加矢量图形，如很多GIS用户常把扫描后的航空照片作为矢量地图的背景图来显示2、 显示在计算机屏幕上进一步的手工矢量化3、 由软件自动转化成矢量地图（二）地图输入与坐标转换1、地图的手扶数字化仪输入：通讯联通数字化仪及其软件的参数设置、图纸定位、地物的数字化采集、图幅的接边、数字画图的检查及修改2、地图的扫描屏幕跟踪数字化输入扫描二值数字图像经过预处理、细化后，形成了由骨架像素组成的数字化图像，在进行矢量化，将栅格数据表示的线化图，转换为有坐标序列表示的线化图。3、 坐标转换：平移、缩放、旋转、投影变换（三）其他空间数据的入。1、遥感数据的输入：用遥感软件读取文件，需进行文件格式转换，对于以相片形式出现的遥感图像则可进行扫描输入。2、GPS数据的输入3、电子数据的输入 通常要进行数据格式转换（四）数据数据的输入及与空间数据连接1、属性数据的输入（1） 内部输入法 采用GIS提供的输入方式来操作（2）外部输入法 是GIS软件所提供的属性数据文件为标准的关系型数据模型，可以采用外部一些数据库管理系统来进行数据的输入、修改。2、属性数据与空间数据的连接 在GIS中，属性数据一般是通过相应的图素，如点弧段多边形的编码与图形建立联系的。有时则单独以某种结构存储，通过关键字段与空间山上相联系。通常，属于一个空间实体的属性项目可能有很多，因而也可以将其输入同一个记录中，而该记录的顺序号或者是某一特征数据项可以作为该记录的识别符。该识别符与所对应的空间数据的识别符一起构成了他们之间相互检索的联系纽带。3、 空间数据与属性数据的统一管理 数据管理方式一般是分开管理的，这样不利于空间山双额整体管理，GIS的开放性和互操作性受到限制，数据共享和并行处理无保证发展趋势：空间数据向关系型转换，空间数据与属性数据在统一的关系型数据管理系统下管理。四、 数据质量的检查、修改、与控制（一） 数据质量的问题分析1、 微观方面的质量问题 位置精度、属性正确率、逻辑上的一致性、几何分辨率2、 宏观方面的数据质量问题：完整性、现势性、收集与处理过程的记录3、 容差 空间图形要素及其他们之间允许存在的误距离 用于端点的弥合与重复线条的弥合，统计反应空间数据在进行某种操作前后坐标位移成都。（2）容差的种类与取值 目前主要有样点融合距离、节点你和半径等，取值主要依据是GIS数据库的工作比例尺和工作图幅的大小。（二）检查与修改数据维护工作应包括以下几个方面的内容：1、改善系统的使用性能 2、数据库受损后的复原 3、用户应用管理（三）数据质量控制技术设计过程的质量控制、对基础资料的、数据采集手段、对软硬件配置的、数据采集前的准备工作、数据采集中的监控，结果控制第四节 地理信息系统数据查询与输出一、 数据查询（一） 拓扑查询 1、 点线面之间的关系2、 点与线之间的关系3、 点与面的关系4、 线与面的关系（二） SL查询1、单表查询2、连接查询 等值线连续查询、非等值线连接查询、自身连接查询、外链接查询、符合条件查询3、嵌套查询4、集合查询大多数GIS软件在SQL查询功能中都提供了表选择、列选择、运算符、集函数等栏目，帮助用户写出正确的选择语句，应该说，SQL查询是GIS中一种很有效的查询工具。二、 数据输出 （GIS产品输出）（一） 数据输出的形式 硬拷贝输出、软拷贝输出、电子输出（二） 数据输出的设备 1、在电子屏幕上显示出GIS的分析结果或输出内容 2、在纸张聚酯薄膜或其他材料上产生永久性图形或文本数据的所有装置，如打印机绘图仪等。可进行栅格输出或矢量输出，两种设备可交互输出两类（三） 地图制作基本要求：颜色、位置、比例尺、方向标、图名和图利、其余的信息（四） 电子地图第五节 几种常用的地理信息系统软件简介一、 ARC/INFO软件 是世界上应用最广的GIS软件之一，提供用于地理数据的自动输入、处理、分析和显示的强大功能二、 GENAMAP CIS软件 澳大利亚公司开发的软件，功能较强，具有较好的一致性，开放性和易操作性，可应用与自然资源调查和管理、地质勘测、城市规划和管理、环境监测和管理、交通管理、社会经济分析和管理等多方面。三、 模块化的GIS环境 有很强的的图形处理功能，用于地图制图出版的领域四、 Mapifo桌面地图信息系统软件 面向中小型用户的桌面的地理信息系统，也是目前世界上功能全面而直观的桌面地图信息系统五、 MAPTITUDE GIS软件六、 城市之星 将地理信息系统、遥感、全球定位系统结合在一起，具有把图形、声音、图像数据、文本模型等进行综合处理显示的功能。七、 吉奥之星 武汉测绘科技大学研制中心开发的支持多媒体技术，能接多种数据源，能提供多种空间数据出输出格式，能满足用户不同需求。八、 MAPGIS 软件 中国地质大学 在其彩色地图编辑的出版系统MAPCAD基础上，发展起来的一套实用的地理信息系统。 九、WebGIS软件 （注：素材和资料部分来自网络，供参考。请预览后才下载，期待你的好评与关注！）