城市管理地理信息系统 半开卷考试知识点总结A4纸

第一篇：城市管理地理信息系统 半开卷考试知识点总结A4纸

一,citGLd概念,特征与内容(一)什么是citGLcitGL,是以citd长期稳定,协调发展和良性运行为目标,以人,财,物,信息等各种资源为GIS提供基础数据,分析手段,展示手段 以及其他设施分类:citGL部件分类按照citGL功能历史文化遗产bh规划GL主要GL依据《中华人民体系划分大类分类包括:公用设施类,道路交通类,环共和国cit规划法》《中华人民共和国文物bh法》

卫环保类,园林绿化类,房屋土地类及其它类 对象,对cit运行系统做出d综合性协调,规划,控制和建设活动。广义:是指对cit一切活动进行GL,包括政治d,经济d,社会d和市政dGL。狭义:指市政GL,即与cit规划,cit建设及cit运行相关联dcit基础设施,公共服务设施和社会公共事务dGL。(二)现代citGLd特征

1综合性现代cit是高度复杂d社会综合体,社会,经济,环境资源等系统具有各自d运行规律和特征,既自成体系,又相互影响,相互制约,并且同外界环境有着密切d联系,从而决定了citGL具有综合性d特点 2开放性cit是一个开放d大系统,它对自然资源d依赖以及产品对市场d依赖迫使cit对外部区域开放因此,只有开放式dGL,才能增强citd开放性功能 3复杂性现代cit是子系统繁多d多维度,多结构,多层次,多要素间关联关系高度繁杂d开放d复杂巨系统。现代citd复杂性决定了citGL工作d复杂性。4动态性现代cit是一个有机整体,各个子系统d运转是动态d,因此不能静止dGLcit各个构称要素。5GL主体d多元性citGLd主体系统向多元化方向发展 现代城管两大主体系统:cit权力系统(中共市委,市人大,市政府,cit司法机关);cit非权力系统(cit非权力政治系统:政协,民主党派,人民团体,居委会;cit非权力社会系统:社会团体,民间组织,市民个人)(三)citGLd内容1,cit规划GL2,cit经济GL3,cit社会GL4,cit基础设施GL(1)cit能源供应设施(2)cit供水排水设施(3)cit交通运输设施(4)cit邮电通信设施(5)cit环保环卫设施(6)cit防卫防灾设5,cit公共服务GL 教育 医疗 文化等6,cit生态环境GL7,cit土地,房地产GL cit规划GL 主要内容建设项目选址规划GL;建设用地规划GL;建设工程规划GL;临时建设和临时用地规划GL;历史文化遗产bh规划GL;cit规划行政监督检查GL 建设项目选址规划GL 概念是指cit规划主管部门根据规划及其有关法律法规对于按照国家规定需要有关部门进行批准或核准,以划拨方式取得国有土地使用权d建设项目,进行确认或选择,保证各项建设能够符合cit规划d布局安排,核发建设项目选址意见书d行政GL工作。

基本程序1申请 划拨方式取得土地使用权:要申请选址意见书

有偿出让方式取得土地使用权:不需要申请选址意见书

2审核

一是程序性审核;二是实质性审核3核发选址意见书

例1某市有一大型文化设施图书馆,将从现占用d重点文物bh单位中迁出。经计划行政主管部门批准,需选址新建一座现代化d大型文化设施,建筑面积控制在5万平方m以内。建设单位提出d要求是,该设施应有观众厅,多功能厅,报告厅和较大d库房,并要求场地干燥,不能靠近易燃易爆地区,便于市民前往。同时,该市已有一座国家级同类文化设施,位于citd西北部。

基本方案

cit规划行政主管部门根据这个大型文化设施d要求和基本情况,又根据选址d基本原则,在选址时考虑: ①按照cit总体规划,该项大型文化设施应在规划d公共设施用地内选址;②按照该市有关技术规范规定,此类文化设施d容积率不宜过高,应不超过2.0,用地规模约为3hm2;③建设项目要求场地干燥,宜选址于排水设施等市政基础设施比较齐全d地区;④应远离化工厂,危险品仓库等易燃易爆地区;⑤项目直接服务于市民,应靠近居民比较集中d地区,也应离高校,文化研究机关等较近,交通便利d地区。

例2某境外著名公司拟在某市中心地区5000平方md规划市政设施用地上建设40000平方m外销写字楼。该用地建筑限高18m。该市政府要求规划部门就该公司d选址方案提出意见,供市长办公会议研究。那么,你作为该市cit规划行政主管部门d技术负责人,请就上述问题提出规划意见。

可参考d规划意见①建设项目d性质与规划用地性质不符;②建设规模过大,超过该用地可能d容量;③周边道路不能有效疏解建设项目所吸引d交通量;④建设用地周围有保密机关,不宜安排涉外建设项目;⑤建议该建设项目在规划市级商业金融区内选址建设

《中华人民共和国文物bh法实施细则》《历史文化名城bh规划编制要求>具体内容文物遗迹bhd规划GL;历史建筑bhd规划GL;历史风貌区bhd规划GL;规划GL原则和方法 文物遗迹bh:完整性原则,不改变文物原状 历史建筑bh①建筑本体bh 一般情况:第一,修缮;第二,调整使用 特殊情况:第一,整体位移;第二,建筑主体保存;第三,意象保存②建筑环境bh 历史风貌区bh bhd原则:bh该地区d历史真实性,生活真实性和历史风貌d完整性

bh方法:控制,整治,更新利用①控制各项建设,防止破坏传统风貌②加强环境整治,维护传统风貌③合理更新利用,服务现代社会 二,我国citGL存在d主要问题(一)citGL观念落后重建设轻GL;重经济效益轻社会效益,重cit建设轻环境保护,重眼前利益轻长远利益,重利益主导轻生态主导,规划缺乏严肃性,权威性(二)citGL体制落后条块分割,多头GL,责权不明,职能交叉,关系不顺,造成重复GL,无人GL,交叉GL综合症(三)cit GL机制落后公用事业单位行业垄断,GL不善靠财政补贴,经营不善靠涨价,以罚代管,罚而不管,以权代法,以情代法等现象兼而有之(四)citGL手段落后 GL手段简单,主要依靠行政手段,忽视法律手段,经济手段和宣传教育手段d综合运用,GL方式停留在经验式GL,问题式GL,运动式GL,突击式GL和粗放式GL上(五)citGL评价标准落后citGL评价指标不够科学,系统,完整,缺乏专业化d评价机构 citGLd检查评比政治化,运动化,形式化 三,如何创新citGL(一)创新citGL,要树立五种新理念1要树立抓citGL就是抓生产力dLN2要树立以人为本dLN3要树立系统GLdLN4要树立管治d理念5要树立法治LN(二)创新citGL,要完成三大转变1从经验式GL向科学化GL转变2从运动式GL向制度化GL转变3从问题式GL向预防式GL转变(四)创新citGL,要建立六种机制1要建立cit目标GLJZ2要建立citGL社会参与JZ3要建立citGL市场化运作JZ4要建立citGL绩效评价JZ5要建立全方位citGL监督JZ6要建立360度和360天citGL作业JZ 第4章

网格化citGL 网格d概念总d来说,网格就是利用互联网将分散在不同地理位置d计算机及相关资源组合成一个整体,形成一台虚拟d超级计算机—使得计算资源,数据资源,存储资源,知识资源等在各台原本独立d计算机之间实现实时共享网格必须同时满足三个条件:在非集中控制d环境中协同使用资源;使用标准d,开放d和通用d协议和接口;提供非平凡d服务意义当前dInternet技术实现了计算机硬件d互联,Web技术实现了网页d互联,而网格技术则是要把整个Internet上d各种资源整合成一台巨大d计算机,实现所有资源共享与协同工作 网格d根本特征——实现资源共享,消除资源孤岛。网格化citGL指借鉴网格GLd思想,以空间网格划分为基础,依托信息化技术和协同工作模式,将citGL职能资源体系和GL对象按照一定d原则划分成单元网格,通过建立这些网格之间d协调机制实现网格格点间资源协调调度和共享,从而形成一套完整d网格化citGL组织结构和精细化cit监管体系,最终达到整合GL资源,提高GL效率d一种现代化citGL方式

当前阶段cit网格化GL模式含义:采用万m单元网格GL法和cit部件,事件相结合d方式,应用信息化citGL系统,研发“城管通”等城管信息采集设备,创新citGL,cit监督分开d两个轴心GL体制,再造citGL流程,从而对cit部件,事件实施GLd模式。citGL新模式达到了主动,精确,敏捷,高效dGL效果。万m单元网格cit市政监管信息化所定义d基本GL单位,指在citd1/500或1/1000等大比例尺d地形图上,根据实际cit市政监管工作d需要,划分d边界清晰d,多边形d,面积约为一万平方md闭合图形。部件与事件根据建设部标准,数字城管GLd内容主要是“部件”以及围绕部件所发生d“事件”。citGL部件 定义:指道路,桥梁,水,电,气,热等市政公用设施及公园,绿地,休闲健身娱乐设施等公共设施,citGL事件 定义:指人d行为活动或自然因素导致cit市容环境和正常秩序受到影响或破坏,需要citGL部门处理并使之恢复正常d事情和行为d统称分类:citGL事件分类按照其性质和特点划分。citGL事件大类分类包括:大件废弃物,环境卫生,宣传广告,施工GL,突发事件,街面秩序,综合GL。城管监督员 在所属网格责任区执勤,发现城管问题d专业人员。主要职责: 负责责任区域内d事件,部件问题查找并及时上报;负责对社会公众等渠道上报问题d真实性进行现场核实确认;负责对专业部件处理结果进行现场核查工作;负责对部分citGL问题d现场执法和GL。单元网格d划分 第一个层面是区,citGLd责任人是区政府第二个层面是街道,责任人是街道办事处第三个层面是社区,责任人是社区居委会第四个层面是网格单元,责任人是驻地单位和门前三包负责人 划分原则①法定基础原则 应基于法定d地形测量数据进行,地形测量数据比例尺一般以1:500或1:1千为宜,但不应小于1:2千②属地GL原则 单元网格最大边界为社区边界,一般不跨社区分割划分③地理布局原则 应沿着cit中街巷,院落,公共绿地,广场,桥梁,河流等自然地理布局进行划分④现状GL原则 为强化和实施有效GL,以单位自主GL独立院落(即使超过1万平m)单元进行划分,一般不拆分自然院落⑤方便GL原则 要遵循院落出行习惯,尽可能使城管监督员dGL路径便捷⑥负载均衡原则 兼顾建筑物,GL部件完整性,单元网格d边界不应拆分建筑物和GL部件,并应使得各单元网格内d管路部件数量大致均衡⑦无缝拼接原则 单元网格之间d边界应无缝拼接,不应有漏洞,也不应重叠⑧相对稳定原则 单元网格d划分一旦确定则应长期相对稳定 编码方法单元网格在时间和空间定义上应有一个唯一d编码,编码可以对单元网格d具体归属,所在位置进行唯一确定。具体单元网格d编码方法为:所有单元网格由14位数字组成,依次为6位行政区划代码,3位街道代码,3位社区代码和2位单元网格顺序码:

网格化数字城管信息系统 概念:基于计算机软硬件,网络环境,集成基础地理数据,单元网格数据,部件数据,地理编码数据等多种数据资源,通过多部门信息共享,协同工作,实现对cit市政工程设施,市政公用设施,市容环境与环境秩序监督GLd一种计算机应用系统 “网格化”建设标准作为全国建设数字化citGLd建设依据四个国家行业标准《单元网格划分与编码规:则》 《GL部件和事件分类,编码及数据要求》《cit市政综合监管信息系统 地理编码》《cit市政综合监管信息系统 技术规范》 网格化citGL系统组成1监管数据无线采集子系统2监督中心受理子系统3协同工作子系统4数据交换子系统5监督指挥子系统6综合评价子系统7地理编码子系统 8应用维护子系统9基础数据资源GL子系统

智慧cit与物联网应用 一．当前数字城管d局限有效d监督,控制,反馈和评价是现代citGL新机制d重要特征当前数字化citGL存在d问题 “有效信息”缺失市政设施只是符号表示,缺乏形状,大小及周边环境等有效信息 数据缺乏“鲜活性”多种原因造成各种数据获取频率低, 数据缺乏“鲜活性”,难以支持网格化GLd深入 “人工”监管效率低 在网格化citGL模式下,监督员是发现问题d主要来源;但因时间和巡查路线固定而导致问题发现不及时,这种被动d监管方式使监管效果大打折扣 “公众参与”没有体现

迫切需要精细化,智慧化citGL转变

二．物联网助力智慧cit 智慧cit概念 智慧cit是以互联网,物联网,电信网,广电网,无线宽带网等网络d多样化组合为基础。智慧cit是技术集成,综合应用,高端发展d网络化,信息化,智能化和现代化cit。智慧cit是以智慧技术,智慧产业,智慧人文,智慧服务,智慧GL,智慧生活等为重要内容dcit发展d新模式。智慧cit = 数字cit+ 物联网 + 云计算即:智慧cit是在数字cit建立d基础框架上,通过物联网将现实cit与数字cit进行有效融合,自动和实时地感知现实世界中人和物d各种状态和变化,由云计算中心处理其中海量和复杂d计算与控制,为cit运行GL,经济发展和大众民生提供各种智能化d服务。

物联网概念1999年把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和GL。2010年物联网是通过传感设备按照约定d协议,把各种网络连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别,定位,跟踪,监控和GLd一种网络。物联网三个特征 全面感知,即利用RFID,传感器,二维码等随时随地获取物体d信息;可靠传递,通过各种电信网络与互联网d融合,将物体d信息实时准确地传递出去;智能处理,利用云计算,模糊识别等各种智能计算技术,对海量d数据和信息进行分析和处理,对物体实施智能化控制

应用1-牲畜二维码应用2-作物种植环境监测应用3-动物栖息环境监测应用4-机场安保和电力GL 三,近几年主要研究成果 智慧cit中d位置服务 人流量统计监测与统计 在校学童安全GL系统 实景影像采集和GL,应用 基于影像d道路病害检测 基于影像dTS检测 报刊亭位置实时监测系统 降雨,积水,降雪监测 基于二维码早餐车监管

移动道路测量系统d应用与开发

一、移动道路测量系统简介 产生背景-当前d信息需求大信息量高精度可视化 测绘方式d局限

移动测量系统(Mobile Mapping System, MMS),是在机动车上装配GPS(全球定位系统),CCD(视频系统),INS(惯性导航系统)或航位推算系统等先进d传感器和设备,在车辆d高速行进之中,快速采集道路及道路两旁地物d空间位置数据和属性数据,如:道路中心线或边线位置坐标,目标地物d位置坐标,路(车道)宽,桥(隧道)高,TS,道路设施。数据同步存储在车载计算机系统中,经事后编辑处理,形成各种有用d专题数据成果,如导航电子地图

主要移动测图系统VISAT系统是由加拿大卡尔加里大学和Geofit公司联合研制d。研究工作开始于1992年11月,1993年7月首次亮相,1995年正式形成产品。当汽车以每小时50-60公里d速度行驶时,在30md通道中,其绝对定位精度达0.3mTruckMap是美国JECA公司于1994年推出d机动制图系统 它由定位系统,成像与测距系统,数据处理系统3部分组成,实时定位精度达m级和亚m级 公路旁d地物通过激光测距仪测量,200m范围以内目标d测量精度达6厘mGPS Van系统d研制者是美国俄亥俄州立大学d测图中心,该研究项目从1989年开始启动,得到了美国38个州交通部门,NASA, DMA及一些私营部门d资助。根据GPS和惯性导航系统进行绝对定位,利用数字立体视觉系统来进行相对定位。其公路定位d绝对精度是1-3m,利用视觉系统进行立体观测定位d精度为5cm MMSd主要功能 位置与角度测量通过GPS/CCD/INSd集成,既可从CCD立体影像对中提取目标点精确d绝对位置坐标,又可进行目标点间相对位置关系d解算。这一功能可完成d测量任务有:道路中心线和边线坐标d测量;电线杆,TS,报警点,下水道出口等点状地物d坐标量测;房屋角点,街道边界,铺装路面d测量;道路宽度,桥梁涵洞宽度高度d测量等等。同时,还可测量道路坡度,转弯r等 属性记录 通过CCD视频系统,连续全过程地记录道路及道路两旁地物属性,形成闭环d属性记录及检验系统,保证了地物属性记录d完整性和品质。作业员还可通过手写/语音输入装置及键盘进行补充属性录入。针对TSd记录,设计了专门d属性记录器,将上百种道路交通标记(红绿灯,立交桥,加油站等)设置成直观醒目d按钮,作业时只需轻轻一按,即可将矢量化d属性录入车载电脑 3-D图像获取

MMS在作业过程中拍摄d图像均为连续可量算d

城市地下管线信息管理系统可以实现综合管线三维图像,能为道路可视化建设,数字cit,商业选址管理信息的动态管理,为城市规划和建设服务,为保等提供真3Dd大比例尺近景图像资源,尤其对于重证城市地下生命线的安全运转提供技术保障。应用点关注d线路,地区和部位,均可将其实景图像拍摄现代信息技术建立城市综合管线管理系统来动态下来存放在数据库中,以共应急之用

管理和维护城市地下管线资料,已成为众多城市规数据融合与利用用MMS采集d数据也可与传统人划和建设管理部门的共识。工测量所得数据以及航片,卫片资料建立无逢关联,城市管线GIS概述

使得原有d数据系统,现有d航测遥感资料和MMS管线信息系统是在计算机软件、硬件、数据库和网数据能够融为一体,相互补充,从而形成更全面,更准络支持下,利用GIS技术实现对地下管线及其附属确和现势性更强dGIS,此种方式,可称之为"天地一设施的空间和属性信息输入、编辑、存储、查询统体化遥感”

计、分析、维护更新和输出的计算机管理系统。MMS-优点 独立测成图系统作为独立d测成图系 统,无需借助底图和传统测成图方式即可完成道路 电子地图d测制成果全面准确运用MMS采集到d 数据成果包括:空间坐标,矢量数据以及连续d三维 图象,数据链全面完整,精度满足国家规范要求。有 效融合其他来源数据:移动测量获得d数据可以通 过后台处理软件,与航片,卫片以及传统地形图进行 有效融合,从而生成信息更为全面d地理信息系统 高效率能以60公里/小时d速度完成外业测图工 作。相比传统导航图测成图方式,可将整个测成图效

率提高10倍乃至数十倍以上,完全满足道路电子地为了提高系统的可变性,最有效的方法是采用模块图d快速测制与更新需要低成本只需2-3人即可完化设计,一个模块只执行一种功能,一个功能只用一成测成图工作,大大降低了人工成本和作业成本,从个模块来实现,这样设计出来的系统才能做到可变而留给用户较大d增值空间。

性好且具有生命力。将地下管线信息管理系统分成安全舒适:车载方式下d作业,相比传统d外业工作,几个子系统进行设计,在总体结构下面分别设计了显得既安全,又舒适

基础地形图数据库、地下管线空间信息数据库、地

二、移动道路测量系统应用 下管线属性信息数据库、数据库管理子系统和管线应用领域-cit基础测绘公路普查铁路测绘 公安应信息分析处理子系统。

急空间信息影像服务实际应用

实例：LeadMap领图科技——管网GIS

国外－数据采集Tele Atlas(全球)2004年,全球最大领图公司研发出了供水管网GIS信息系统——d数码地图及导航信息供应商,在全球提供导Leadmap WaterGIS。系统设计最大限度的将操作航,LBS和GIS数据服务。NavTech(北美)目前世界设计的简单化、直观化。系统提供了丰富的查询检上最主要d导航电子数据标准/格式有以下几索、分析、设计和制图功能，能够很好的实现供水种:GDF(v3.0/ 4.0),KIWI(v1.22),NavTech(v3.0)。

管网设施的信息化和数据化管理。如三维仿真、工国内应用中国最早应用MMS是在1999年-2001程管理、图档管理、爆管分析、系统集成等。系统年国家测绘局1:5万全国道路数据库建库d项目中,具有很强的可扩展性和对需求变化的自适应能力，但当时受制于技术条件d限制,仅在车上装配了只要通过简单的设置就可以与营业MIS系统、调度GPS和便携电脑,没有配置CCD及视频装置。道路系统、客服热线系统等完成无缝链接，达到数据的中心线靠行车轨迹来推算,精度在10米左右。属性共享。

d记录是靠人工输入,难免会有人为d误差。但尽管该系统彻底改变了靠人工记忆和图纸管理地下管如此,移动道路测量d高效率,低劳动强度d优势还线的方式，依靠信息化手段对管网进行管理、定位、是被充分体现出来,全国1:5万d建库任务按时保质设计、查询、统计、分析和出图，使其在管网设备保量地完成。

管理、资产统计、规划设计、事故抢修、生产调度、我院主要应用成果 我院2006年购进LD2000移营业收费和用户服务等方面业务发挥充分的作用，动测量系统,经过近5年d消化,吸收,探索,目前已经提高管网管理和企业管理水平。完全掌握了这一测绘界最新技术,并在首都cit规划，建设,GL实际应用中做了大量d工作,从应用层面上有所突破,相继获得测绘科技进步二等奖1项,北京市科技进步三等奖1项,华夏建设科技三等奖1项。三,移动道路测量系统开发数据采集和处理 系统研制

数据采集前准备工作 检查MMS车载系统 车辆状况检查 系统启动检查 系统精度检查 架设参考站GPS接收机 设置同步器

数据采集中考虑d情况

⑴ 道路状况:高速路,cit主干路,次干路,支路,乡村路等各个等级⑵ 天气状况:晴天,阴天,能见度高,能见度低等;⑶ 光线状况:顺光,逆光,侧光等;⑷ 遮挡情况:树木遮挡,车辆遮挡;⑸ 建筑状况:高速无建筑,乡村低矮房,cit低楼群,高楼林立等;⑹ GPS 信号:从最高10颗星到无信号各种条件;⑺ DR方位角:时间从0到10分钟不等,直线行驶,拐弯,倒行等;⑻ 曝光度:尽量调整到最佳;⑼ GPS采集频率:0.1秒,1秒,5秒,10秒,30秒

开发工具应用插件ArcEngine TrueMapEngine For C/S开发环境Visual Studio 2008 C#数据库SQL Server 2005

GIS在城市管线信息管理中的应用

第二篇：地理信息系统导论知识点总结

《地理信息系统导论》复习资料（要点）

陈诗吉（编）

《地理信息系统导论》复习资料（要点）

第一章

GIS概述

第一节

GIS概念

一、数据、信息和地理

信息

1、数据

（1）定义：数据是指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能转换成的数据等形式。

（2）数据项可以按目的组织成数据结构

。但数据的格式往往与计算机系统有关，并随载荷它的物理设备的形式而改变。

2、信息

信息源自数据，信息是经过加工后的数据，它对接受者有用，对决策或行为有现实或潜在的价值。

目前，学术界对信息尚未形成一致的定义。广义的认为，信息是物质运动状态和状态改变的方式，它通过数字、语音、图像、文本、图形等媒体形式来表现，它蕴含着事物相互间联系、发展

趋势、过程规律等。

3、信息的基本属性

包括客观性、传输性、共享性、适应性、等级性、可压缩性、扩散性、增殖性、转换性等。

信息最主要的特点：（1）客观性：任何信息都是与

客观事实紧密相关的，这是信息正确性和精确度的保证。

（2）传输性：信息可以在信息发送者和接受者之间传输，既包括系统把有用信息送至终端设备（包括远程终端）和以一定的形式或

格式提供给有关用户，也包括信息在系统内各个子系统之间的流转和交换。

（3）共享性：信息与实物不同，信息可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无损失。

（4）适用

性：可为决策提供支持。

4、信息与数据既有区别又有联系

（1）信息是与物理介质有关的数据表达；数据中所包含的意义就是信息。

（2）数据是记录下来的某种可以识别的符号，具有

多种多样的形式，也可以由一种数据形式转换为其他数据形式，但其中包含的信息的内容不会改变。

（3）数据是信息的载体，但并不就是信息。只有理解了数据的含义，对数据做出解释，才能提取数据中所包含的信息。

（4）数据是原始事实，信息是数据处理的结果。信息必须是有意义或有用的；使用的信息必须是完整、精确、相关和及时的。

（5）人的知识、经验作用

到数据上，可以得到信息，而获得信息量的多少，与人原有的知识水平有关。

5、地理数据和地理信息

（1）地理数据是对与地球表面位置相关的地理现象和过程的客观表示。

（2）地理

信息是指与研究对象的空间地理分布有关的信息，表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征，也是相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。

（3）地理信息主要特性：地域性和

层次性、复杂性和多维性、动态性和时序性等。

二、系统、信息系统和GIS

1、系统

（1）定义：由相互联系、相互依存又相互协调的事物构成的统一体称为系统。

（2）特征：①总体性

：系统的构成元素按照统一性要求而构成一个集合。②关联性：系统的各元素相互联系、相互作用、相互影响。③功能性（目的性）：系统具有特定功能，为特定目标服务。④环境适应性：

其他外部元素构成系统的环境，系统与环境要进行物质、能量、信息的交换，系统有适应外部环境变化的功能。

（3）从系统论观点来看，地球就是一个既有序又复杂的相互联系的系统。

2、信息系统

（1）定义：指具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。

（2）类型：从操作、管理的角度来考虑，信息系统可分

为一般管理信息系统（MIS）和空间信息系统（SIS）。由于地理信息系统（GIS）涉及地球空间信息及相关内容，所以有人就把GIS看成SIS。

3、GIS定义

由于研究和应用领域的侧重点不同，人们对GIS的理解仍然存在着分歧。从20世纪60年代至今有代表性的定义有：

美国联邦数字地图协调委员会（FICCDC）关于GIS的定义：由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该

系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

归纳上述定义，可以认为GIS是一个发展的概念，内容主要有两个部分。其一，地理

信息系统是一门交叉学科；其二，地理信息系统是一个技术系统。

总之，GIS是组织、存储、管理、表达和分析处理空间信息的软件工具，它以实体的空间位置信息为主线，集经济、社会、环境、科技、文化等各类信息，为各种应用服务。它一方面可以形成自己的产业，另一方面又可以推进空间信息应用与产业的发展，是空间技术应用领域的主要软件基础，具有广阔的应用前

景。

从GIS概念的提出到现代对GIS概念的理解，是一门不断发展、不断完善的学科和技术。从20世纪80年代至今，先后经历了从GISystem（80s-90s）到GIScience（90s-00s）再到

GIService（00s-）的发展，形成了理论研究、技术开发、工程应用与产业化管理的完善体系，三个不同侧重阶段的发展时期。

三、GIS与相关学科

GIS作为传统科学与现代技术相结合的产

物，为各门涉及空间数据分析的学科提供了新的技术方法，而这些学科又都不同程度地提供了一些构成地理信息系统的技术与方法。与GIS相关的学科。

1、GIS与地理学及地学数据处理系统

（1）GIS是地理技术学科的主要内容；地理学为GIS提供了丰富的空间分析方法。

（2）地学数据处理系统为地理信息系统提供符合一定标准和数据格

式的信息系统，既可作为GIS的外部数据处理，为GIS准备数据，又可作为GIS内部数据处理。

2、GIS与地图学及电子地图

（1）GIS是地图的一个延续，脱胎于地图，并成为地图信息的又一

种新的载体形式；地图是GIS的重要数据来源之一，地图学理论与方法对GIS有重要的影响；地图强调的是基于可视化理论对数据进行符号化表达，而GIS则注重于信息分析；地图具有一定的图

示空间分析功能，但它对信息是一种静态的表达；GIS在专业化地学分析模型支持下，其空间分析功能要强大，可以方便地与其他数据集成，并对信息实现多维动态表达。

（2）电子地图系

统（EMS）声、图文、多媒体集成；查询检索和分析决策功能；图形动态变化功能；良好用户界面、读者可以介入地图生成；多级比例尺的相互转换。一个好的电子地图（制图）系统应具有

GIS的基础功能。

3、地理信息系统与计算机科学

（1）GIS与桌面制图：桌面制图系统的目的是产生地图，“地图”是其数据库，只有极其有限的数据管理、空间分析以及个性化能力；桌

面制图系统是在桌面计算机上进行操作的；GIS的桌面制图通过编辑器为用户提供交互式界面对图形进行操作。

（2）GIS与CAD的区别和联系

（3）GIS与CAM区别和联系

（4）GIS与

DBMS（或MIS）数据库管理系统

第二节

GIS构成一般认为构成GIS要素应具备：①应有处理地理数据的能力。②在统一的地表定位坐标系统下，以特定的数据模型输入、组织、存储和管

理地理数据，并允许用户访问和以可视化的形式表示地理数据。③拥有一套特殊的用于处理和分析地理数据的基本工具。④要有很强的地理数据的输出功能。

若从人机系统来看，GIS是由硬

件、软件、数据、应用环境（即方法和人员）等要素组成。若只从计算机系统来看，GIS则由输入系统、输出系统和处理系统三大部分构成。

一、GIS硬件

主要包括计算机、输入与输出设备

以及计算机网络通信设备。

二、GIS软件

1、主要功能

GIS软件包括执行地理数据输入、存储、管理处理、分析和输出功能的计算机程序以及用户接口。

2、典型的GIS软件系统结构

以

空间数据库为引擎，系统结构有三层，即：一为界面层，由图形用户界面和应用程序接口构成；二为工具层，由数据输入和输出以及数据处理与分析软件构成；三为数据管理层，包括数据存

储和管理。

三、GIS数据

GIS数据是系统分析的对象与处理的内容。

相应的区域数据包括位置数据、属性数据和时间数据。GIS则将把这些数据集成在一起统一管理。

四、GIS方法

GIS方法，即GIS应用模型，是面向实际应用，在较高层次上对基础的空间分析功能集成并与专业模型接口、研制解决应用问题的模型方法。

GIS应用模型是客观世界到信息世界的映射，它反

映了人类对客观世界的认知水平，也是GIS技术产生社会、经济、生态效益的所在。

五、GIS人员

一般GIS人员可以分为三类：高级技术人员（GIS专家或受过GIS基本训练的系统分析员、系

统设计人员）、一般技术人员（代码设计员、数据录入员、系统管理员）、管理人员（领导决策者、各开发阶段的公关协调人员）。

第三节

GIS功能

一、GIS基本功能和核心功能

GIS基

本功能包括：空间数据/信息采集、空间数据/信息处理（包括编辑）、空间数据/信息存储、空间数据/信息分析、模型分析及空间数据/信息输出等。

空间分析功能是GIS的核心功能，也是

GIS与其它系统区别的重要标志。

二、GIS应用功能

GIS应用模型分析是GIS支持下处理和分析问题的方法体现，也是GIS应用深化的重要体现。

GIS典型的应用有：专题地图制图及空间分析

；地理数据的导入、导出；多媒体可视化或虚拟表达。

第四节

GIS类型

一般地，可根据GIS的研究内容、功能和作用等对GIS类型进行划分。

按功能分为应用功能（工具型、应用型、大

众型）、软件功能（专业、桌面、手持、组件等）。

按数据结构分为矢量GIS、栅格GIS和矢—栅GIS。按维数分为2DGIS、2.5DGIS、3DGIS、TGIS。

按软件和支持环境分为GIS模块、集成

GIS、核心GIS等。

第五节

GIS发展简史

一、世界GIS发展简史

二、中国GIS发展简史

三、全球GIS发展趋势

当前，GIS正向着集成化、产业化和社会化发展规律方向迈进。从单机、二维、封闭向开放、网络、多维、动态的方向发展。

总的表现为：①GIS已成为一门综合性技术，即GIS集成技术、3S技术（包括一般GIS、RS和GPS）和地球信息科学等名词的出现。②GIS

产业化的发展势头强劲。③GIS网络化已构成当今社会的热点。④地理信息科学的产生和发展。

具体的体现在：①软、硬件发展。②数据资源日益丰富，共享机制健全。③GIS学科成熟、④GIS理论技术研究走向深入。⑤应用领域更为广阔。⑥GIS建设开发走上高效率的技术路线。

第二章

GIS的地理基础

第一节

地球空间的认知及表达

人类认识地球可以说经历了三次

大飞跃，第一次“地理大发现”对地球是球体的认识，第二次“哥白尼的日心说”对地球绕日运动的认识，第三次“数字地球”对地球信息的认识，则有助于人类监控地球，人们对地球科学 的认知走过了艰难的历程。

从日地关系来看，地球空间包括被太阳风包围着的、受地球磁场控制的空间区域，也是各种应用卫星、空间站和载人飞船运行的主要空间区域，是地球最重要的

宇宙环境。

地理学主要研究地球表层的环境特点及演变规律。空间实体，是人们用于概括表达对表层（现实世界）有意义的环境，是对现实世界有意义的东西的统称。对于空间实体来说，它是有形状的，可用维度表达。

一、地理实体和地理数据

1、地理实体和地理数据概念

（1）地理实体：GIS的研究对象是地理实体，即指地球表层自然现象和社会经济要素中不能再分割 的单元，可进一步简化、抽象分为点、线、面、体等实体类型。

（2）地理数据：用于描述空间要素的空间位置。①离散要素：是指观测值是不连续的、形成分离的要素，并可单个识别。②

连续要素：是指观测值是连续的要素。

2、地理数据与地理实体的关系 地理数据是地理实体的概括，反映地理实体在地表分布的定位数据是依据一定的地表定位参照系统。

地理数据是各

种地理特征和现象间关系的符号化表示，反映了实体空间、属性和时间三个特征，也是地理空间分析的三大基本要素。

（1）空间特征：包括地理位置和空间关系，定位数据描述地物所在位

置，这种位置既可以根据大地参照系定义，也可以定义为地物间的相对位置关系。

（2）属性特征：又称为非空间特征，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标。

（3）时间特征

：是指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段，反映时序变化等。

3、地理数据与比例尺

用地理数据表示现实世界经历了一定的对地理实体的概括和综合过程的。

在GIS中，地理数

据对地理实体概括描述的程度主要以地图比例尺表示。地图比例尺定义为地图上一条直线段的长度与其在地面上相应的水平投影长度之比。GIS中常使用图解式比例尺（随着显示在计算机屏幕

上的地图的放大或缩小，图解比例尺相应地按比例拉长或缩短）。

GIS表达地理实体主要与数据库中的数据量多少有关；GIS中地理数据的精度及其所表示的地理实体的详略程度，主要取决

于原始地图或影像资料的比例尺。

4、地理数据的分类与编码（1）属性数据编码 在GIS中，通常把与几何数据的表示密切相关的属性数据用编码的形式表示，并与几何数据一起管理。

编

码是指确定属性数据的代码的方法和过程。代码是一个或一组有序的易于被计算机或人识别与处理的符号，是计算机鉴别和查找信息的主要依据和手段。编码的直接产物就是代码，而分类分

级则是编码的基础。

（2）分类编码的原则

分类是将具有共同的属性或特征的事物或现象归并在一起，而把不同属性或特征的事物或现象分开的过程。

分类的基本原则：科学性、系统性、可扩性、实用性、兼容性、稳定性、不受比例尺限制及灵活性等。

（3）分类码和标识码

分类码是直接利用信息分类的结果制定的分类代码，用 于标记不同类别信息的数据。分类码一

般由数字、或字符、或数字字符混合构成。

标识码是间接利用信息分类的结果，在分类的基础上，对某一类数据中各个实体进行标识，以便能按实体进行存储和逐个进行查询检索。标识码

通常由定位分区和各要素实体代码两个码段构成。

二、地理实体类型及空间关系

1、地理实体空间基本类型及表示方法

按空间分布特征，地理实体类型可划分为点、线、面、体。相应地

实体的维数就有0、1、2、3维之分。

（1）点状：包括实体点、注记点、内点、角点、节点等。点有特定位置，不能按比例尺表示。

（2）线状：包括线段、边界、链、弧段、网络等呈线

状或带状延伸分布。在GIS中，看成具有相同属性的点的轨迹、线或折线，由一系列的有序集坐标表示，并有实体长度、弯曲度、方向性等特性。

（3）面状或体状：即多边形或多面体，呈

面状分布，且其分布面积和实际形状轮廓能按比例表示。

离散型面状实体呈不连续的区域分布，连续型面状实体在空间上每一点呈连续的区域分布。

复杂实体可由简单实体组合来表达。

用点、线、面两两之间组合可表达复杂的空间问题。

在地图上，通过地图概括或比例尺改变，实体维数的表示可以改变。在GIS中，实体维数的表示是根据比例尺改变的。

2、地理实体的

空间关系

（1）拓扑关系：指满足拓扑几何学原理的空间数据点间的相互关系，即用结点、圆弧和多边形所表示的实体之间的邻接、关联和包含等关系，或指虽图形保持连续状态下变形，但

图形关系不变的性质。

种类：依系统元素之间的关系可分为关联性、邻接性、连通性、包含性等。①关联性：指不同类要素之间。②邻接性：指同类元素之间。③连通性：是衡量网络复杂

性的程度，常用于网络分析中确定路径或分析街道是否相通等。④包含性：指面状的实体包含了哪些线（弧）、点或面状实体。

拓扑关系表达：GIS领域目前对于拓扑关系的表达普遍采用

Egenhofer的9交叉模型。

意义：①拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何关系具有更大的稳定性，不随地图投影而变化，即使脱离坐标系，也能确定地理实体之间的空

间位置关系。②拓扑有助于空间要素的查询，利用拓扑关系可以解决许多实际问题。③根据拓扑关系可重建地理实体，这对于虚拟GIS发展很有利。

（2）距离关系：用于描述空间实体之间 的距离等关系。（3）方向关系：描述空间实体之间在空间上的排列次序，如前后、左右、上下、东、南、西、北等方位关系。

三、地理数据、地理实体与图层

在GIS中，地理数据是以图

层为单位进行组织和存储的。一幅图层表示一种类型的地理实体，是一个独立的数据集。由于一幅图层反映某一特定的主题，因此，它又称为专题数据层。图层表示法是以图层为结构表示和

存储综合反映某一地区的自然、人文现象的地理分布特征和过程的地理数据，这种方法实际上源自传统的专题地图表示法。一个图层

只能用于描述单一地理实体（点、线或面）。

1、地理数据或实体分层基本原则和方法

（1）在划分图层时遵循基本的原 则：①不同的图形对象类型存放在不同的图层。②基础地理数据作为单独图层。③依系统对各种数据的处理方式不同而分层存放。

（2）实施的方法：①专题分层：每图层对应一个专题，包

含某一种或某一类数据或实体。②时间序列分层：把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。③几何特征分层：把点、线、面不同的几何特征数据分成不同的层。

2、地理数据或实体分

层的目的（1）便于空间数据的管理：空间数据分为若干数据层后，对所有空间数据的管理就简化为对各数据层的管理，而一个数据层的数据结构往往比较单一，数据量也相对较小，管理起

来就相对简单。

（2）加快空间数据查询速度：对分层的空间数据进行查询时，不需要对所有空间数据进行查询，只需要对某一层空间数据进行查询即可。

（3）增加了空间数据显示的灵

活性：分层后的空间数据，便于任意选择需要显示的图层。

（4）有利于进行空间分析：对不同数据层进行叠加，可进行各种目的的空间分析，特别有利于地图的叠加分析。

3、处理数据

时应注意的问题

（1）某些空间数据库管理系统要求把点、线、面实体分别组织、存储在不同的图层中。

（2）同一种几何类型，但功能不同的地理实体应分别组织、存储在不同的图层中。

（3）反映同一地理实体但具有不同比例尺或不同资料来源的地理数据应分别组织、存储在不同的图层中。

（4）对来源于不同部门或需要经常更新的地理数据应分别组织、存储在不同 的图层中。

（5）当研究的区域范围较广时，由于地理数据量大，应注意合理分幅，然后再将各分幅数据分别存储，构建所需的图层。

第二节

地球形状与地球空间模型

一、地球的形状

长期以来，人们对地球形状的认识常描述为球体、或椭球体、或不规则的椭球体、或具有高低起伏的扁球体。在研究地球形状时，主要视精度的需求而定。

对现实世界的数据表达可以采用

地球空间模型。地图和GIS其实都是地球模型，地图以图形符号来记载和表示地理数据；GIS以数字形式来记载和表示地理数据。

二、地球空间模型

1、地球的自然表面：是一个高低起伏、不规则的表面，包括海陆表面。

2、地球大地水准面：假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面，也就 是地球引力场的等势面，称为大地水准面。

3、地球椭球体模型：以大地水准面为基准建立起来的地球椭球体模型，表面是个规则的数学表面，椭球体的大小通常用两个半径——长半径a（也叫赤道半径）和短半径b（也叫极半径），或由一个半径和扁率u或偏心率e来决定。

对于旋转椭球体的描述，由于计算年代不同，所用方法不同；测定地区不同，其描述方法也不同。

一

百多年来，各国研究者对地球椭球体进行了众多研究，提出了多组地球椭球体参数。不同的GIS软件，所提供的旋转椭球体模型种类有不同。

我国于1954年开始采用前苏联克拉索夫斯基椭球

体作为地球表面几何模型，即1954年北京坐标系。20世纪70年代末建立了新的1980西安坐标系，采用了国际大地测量与地球物理联合会（IUGG）提供的椭球体。1984年后采用了世界大地坐标

（WGS84）椭球体，建立的是国家大地坐标系。

2008年7月1日后启用2000 国家大地坐标系。它是全球地心坐标系在我国使用的具体体现。同时，国家测绘局公告2000国家大地坐标系与现行国家大地坐标系转换、衔接的过渡期为8至10年。

应用GIS技术来模拟、反

演区域地理过程或现象是地学应用的重要发展趋势，但地表不同区域参数的选择是GIS地学应用模型构建的关键。

第三节

空间参照基础的坐标系

一、坐标系统

与GIS有关的坐标系统主

要有：地理坐标，属于球面坐标系统；投影坐标，属于平面坐标系统。

1、球面坐标一般模式：由基圈、始圈和终圈构成的球面三角。

2、常见的坐标系

（1）地理坐标系：属于球面坐标

系，它的基圈是赤道，始圈是本初子午线，终 圈是所在地的经线，纬线和经线相交定点，用纬度（φ）和经度（λ）表示，即（φ，λ）。地球表面空间要素的位置是基于用经、纬度值表示 的地理坐标系。

（2）平面坐标系：若把地球曲面视为平面，或地球曲面投影后的平面，可用狄卡尔直角坐标系（x，y）表示地面的位置，单位“米”或“千米”。GIS用户通常是在平面上

对地图要素进行处理，地球表面空间要素的位置是基于用x轴和y轴表示的平面坐标系。

（3）高程系：如果考虑高度，对应于每一个空间点位置，可以用大地坐标系的形式表示，即（φ，λ，h），也可用空间大地直角坐标系表达，即（x，y，z）表示。目前，国内常见高程系有黄海高程系和地方高程系。

二、地图投影

1、地图投影的基本问题

定义：将地球椭球面上的点映

射到平面上来的方法。每一种投影都与一个坐标系统相联系。坐标系统是一套说明某一物体地理坐标的参数，其中参数之一就为“投影”。投影关系说明如何将图形物体显示于平面上，而坐

标系统则显示出地形地物所在的相对位置。

2、地图投影与GIS 地图是GIS的主要数据来源，在采集地图数据并输入GIS的过程中，就要考虑地图投影的系统配置。为确保GIS在同一系统内或

在不同系统之间的信息（或数据）能够实现

交换和共享，配准是第一步。否则后续所有基于GIS的空间分析、处理及应用都是不可能的。

可以说地图投影对GIS的影

响是渗透在GIS建设的各个方面，下图可以反映出地图投影与GIS的关系。

3、地图投影在GIS中的作用

（1）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面上，因此地图投影在GIS中不可缺少。投影是一个GIS项目的首要任务。

（2）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转换成指定投影的平面坐标。

（3）在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。

4、统一地图投影系统

（1）地球曲面转换成平面是应用了地图投影的原理，在空间信息系统中投影系统配置要统一。

（2）空间信息系统中地图投影配置的一般原则：①所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图（基本比例尺地形图、基本省区图或国家大地图集）投影系统一致。②系统一般只考虑至多

采用两种投影系统，一种服务于大比例尺的数据处理与输入输出，另一种服务于中小比例尺。③为保证不变形或变形少，选用投影以等角投影为宜。④所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统在投影带中应保持完整。

5、统一的地图投影系统的意义

为GIS选择和设计一种或几种适用的地图投影系统和网格坐标系统，可以为各种地理信息的输入、输出及匹配

处理提供一个统一的定位框架，使各种来源的地理信息和数据能够具有共同的地理基础，并在这个基础上反映出它们的地理位置和地理空间关系特征。

6、面向数字地球的投影问题 数字地

球是美国前副总统戈尔于1998年提出的，其基本概念是指可以嵌入海量地理数据的多分辨率和三维的地球表示，是虚拟地球，是现实地球的模型。

目前，有关这方面的研究已有一定的进展，典型的成果是球面格网模型的建立（球面四元三角网QTM）及其在全球参考系统中的应用。

第四节

地球时间系统一、时间的本质和含义

这种物质运动变化的序列和持续的性质，就是

时间的本 质。

时间不能完全脱离于空间，而必须和空间结合在一起，空间目标的表征和现象是随时间变化而变化的。

时间有时刻和时段两重含义。

二、量时原则和时间计量系统

时间

是通过物质的运动形式来计量表达的，但在选择不同的物质运动形式来表达或计量时间的过程中，必须遵从的三个原则是被时间计量所考察的物质运动必须具有周期性、稳定性和可测性。

在GIS中，人们经常用到的是太阳时系统（以太阳在天穹上的位置来确定一日中的时间），包括平太阳时（简称平时）和视太阳时（简称视时）。

第三章

GIS数据结构和空间数据库

第一

节

数据结构

在GIS领域，目前普遍采用了两种数据模型，即基于目标的和基于场的。

常用的数据结构有两种，即基于矢量的和基于栅格的。

一、矢量数据结构表示法

1、矢量数据

模型

（1）基于对象的矢量数据简单模型

矢量数据模型是以点为基本单位描述地理实体的分布特征，每一个点用一对（x，y）坐标表示。

点状实体由一个单独的点表示；线状实体由一系

列有序点串或集表示，点的记录顺序称为线的“方向”；面状实体由一系列首末同点的闭合环或有序点集表示；线状和面状实体在显示时分别以直线段将组成它们的点连接成线段链和多边形。

（2）矢量数据获取方式和编码方法

矢量数据模型只需选取和记录反映地理实体分布形状特征的点，但点的数量对地理实体表示有影响。它非常适合于表示线状实体和面状实体的范围边

界。

获取方式：①由外业测量获得。②由栅格数据转换获得。

《地理信息系统导论》复习资料（要点）陈诗吉（编）

③由跟踪数字化获得。

编码方法：①对于点实体和线实体，直接

记录空间信息和属性信息。②对于多边形地物，用树状索引编码法和拓扑结构编码法。③对于多边形地物，用坐标序列法，即由多边形边界的“x、y坐标对”集合及说明信息组成。

2、矢量

数据结构

（1）简单矢量数据结构：空间数据按照基本的空间对象（点、线、面或多边形）为单位进行单独组织，并以地理实体为单位，将地理实体特征点的坐标存储到一个数据文件中。

每个实体由其编号或识别码标识，实体的属性数据设为属性码，以表的形式存储在另一个数据文件中，当需要查询、显示或分析某一实体的属性数据时，GIS以实体编号为关键字从属性数据文

件中将它们读取出来。

其特点是结构简单，存取便捷。

（2）拓扑数据结构：除了存储地理实体的坐标数据以外，还以计算机可以识别的方式存储反映地理实体拓扑特性。

在拓扑数据结

构中，点状实体仅以其编号和一对（x，y）坐标表示和存储；线状实体则表示为线段弧，又称为弧段；面状实体可看成是由一系列的弧段组成的多边形。

（3）不规则三角网（TIN）数据结

构：根据一系列不规则分布的数据点产生的，每个数据点由（x，y，z）表示。其中，x、y为点坐标，z为所表示的地理实体在该点的属性值。

TIN将数据点以直线相连形成一个不规则三角网，网中所有三角形相互邻接，互不相交，互不重叠。

将不规则分布的数据点连接成三角网的方法最常用的是狄诺里三角形。使用Delaunay三角构网法形成的每一个三角形，它的外接圆不含

有除三个顶点以外的其他数据点，而这个外接圆的圆心正是与该三角形三个顶点相对应的多边形（也称泰森多边形，Thiessen或Voronoi）的公共顶点。泰森多边形可用于GIS定性分析、统计

分析、邻近分析等。

泰森多边形的特性：①每个泰森多边形内仅含有一个离散点数据。②泰森多边形内的点到相应离散点的距离最近。③位于泰森多边形边上的点到其两边的离散点的距离

相等。

建立泰森多边形的步骤：①离散点自动构建三角网，即构建Delaunay三角网。②找出与每个离散点相邻的所有三角形的编号，并记录下来。对已构建的三角网中找出具有一个相同顶

点的所有三角形即可。③对与每个离散点相邻的三角形按顺时针或逆时针方向排序，以便下一步连接生成泰森多边形。④计算每个三角形的外接圆圆心，并记录之。⑤根据每个离散点的相邻

三角形，连接这些相邻三角形的外接圆圆心，即得到泰森多边形。对于三角网边缘的泰森多边形，可作垂直平分线与图廓相交，与图廓一起构成泰森多边形。

TIN是一种拓扑数据结构，不仅

存储每个数据点的（x，y，z）三维坐标值，而且存储三角网的拓扑特性。每个三角形具有三个特性（即面积、梯度（或坡度）和方位），都可以作为TIN的属性值存储在一个数据文件中，或

在使用TIN时将它们计算出来。

TIN是根据不规则分布的数据点所构建的，很适合表示连续型面状实体，尤其对于复杂的、变化大的面状实体，表达比较逼真，效果较好。

（4）网络数据模

型与数据结构

网络是指一组相互连接的线状地理实体。在GIS中，网络数据模型本质上是矢量数据模型，它把网络看成是由结点和路径组成，并以结点和路径为单位描述网络的几何、拓扑和

专题特征。

二、栅格数据结构表示法

栅格数据结构表示法以规则网格描述地理实体、记录和表示地理数据。

1、栅格数据模型

栅格数据模型视地球表面为平面，将其分割为一定大小、形状规则的格网，以网格为单位记录地理实体的分布位置和属性。

组成格网的网格通常使用正方形。使用这种栅格数据模型，点状地理实体表示为单一的网格或表示为单个像元；线状地理

实体表示为一串相连的网格或在一定方向上连接成串的相邻像元的集合；面状地理实体则由一组聚集在一起且相互连接的网格或由聚集在一起的相邻像元的集合表示。每个地理实体的形状特

征表现为由构成它的网格组成的形状特征。每个网格的位置由其所在的行列号表示。

栅格数据可以是一组数据矩阵，每个数据称为网格值，代表相应网格内地理实体的属性。

栅格数据不

明确地表示地理实体的拓扑特性，但有些特性可以通过计算获得。

栅格数据的精度在很大程度上取决于网格的大小。网格越大，精度越低；反之，网格越小，精度越高。栅格数据的精度对

地理实体几何形状特征表示的详细性和精确性影响很大。一般实体特征愈复杂，栅格尺寸越小，分辨率愈高。

栅格数据量愈大（按分辨率的平方指数增加），计算机成本就越高，处理速度

就越慢。不管网格有多小，每个网格内有关地理实体属性变化的细节会全部丢失，而且栅格数据总会在某种程度上会歪曲地理实体的细部特征。

当一个网格包含两种或两种以上不同类型的

地理实体时，只能将它表示为其中一种类型。

通常使用的网格赋值规则包括：①中心点法：选取位于栅格中心的属性值为该栅格的属性值。②面积占优法：选取占据栅格单元属性值为面积

最大者赋值。常用于分类较细、地理类别图斑较小的情景。③重要性法：定义属性类型的重要级别，选取重要的属性值为栅格属性值，常用于有重要意义而面积较小的要素，特别适用于点、线地理要素的定义。④长度占优法：定义每个栅格单元的值由该栅格中线段最长的实体的属性来确定。

2、栅格数据结构

栅格数据结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组

织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。

（1）栅格矩阵：将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码（也称直接栅格编码）。通常，这个文件具有一个

文件标头部分，用以存放有关栅格数据模型基本要素方面的数据。

栅格矩阵要求存储所有的网格值，所产生的数据文件的大小取决于网格的行数和列数（m×n）。网格的大小对栅格数据量

有很大的影响。这种数据结构存储的网格值，冗余度较大。

《地理信息系统导论》复习资料（要点）陈诗吉（编）

到第i个观测点之间的距离，Ai、a、b和c为待定系数。

评价：①

薄板样条函数的主要问题是在数据点或观测点稀少的地区会产生很大的梯度变化，插值的结果常比实际情况偏ing）是一种用于空间插值的地有一定的连续性，但不能以一个单一的平滑变化的

总体趋势：即现象成连续面状分布为半方差图的统计方的大小取决于观测点之间的距离。

大。为了纠正这一问题，人们已提出了几种改进的样条函数，包括规则化样条函数和张力薄板样条

函数。②样条函数比较适合于呈连续、平滑曲面状分布的面状实体。虽由样条函数产生的等值线显得非常平滑，在某些情况下，则可能会产生不切合实际的平滑效果。

4、克里（金）格法

（1）克里（金）格法（Krig学统计方法。

（2）克里格法使用区域化变量的概念，这种变量的值随着地点而变化，具数学方程来模拟，许多地形表面、土壤质量的区域变化等都具有这种特

性。

这类现象的空间变化既不是随机的，也不是确定的，而是由三个部分组成：①的总体结构。②空间自相关变化：即偏离总体变化趋势的一些小的变化，这些变化虽然是随机的，但在空

间上是相互关联的。例如，在地形表面出现的一些小峰谷，它们的高程与周围地点的高程是呈连续变化的，即相关的。③随机误差或随机噪音：它们既与总体变化趋势无关，又没有空间上的

相互关系。例如地面上突然出现的巨大砾石。

（3）模拟和估算：克里格法对区域化变量的这三个成分分别采用不同的方法进行模拟和估算。

总体趋势以模拟变量区域性变化的数学方程表

达和计算；空间自相关变化和随机噪音通过使用称法估算。

半方差是衡量观测点或样本点数据之间空间依赖性的一个统计量，它观测点数据在距离为h的半方差r（h）定义为所有相距h距离 的观测点数据的方差除以一半。

表达式：。式中，h为观测点之间的距离，n为相距h距离的观测点的个为观测点xi的数据值，z（xi＋h）为

与观测点xi相距h距离的数模型、高斯模型、插值结果的方差达到最小，并运用半方差图估类，即普通克里格法和广义克里是根据点状实体的分布估算它们在一个区域内各地的分布密度。

密

度估算则针对点状实体。

上，计算位于每个网格的点数，根据每个点所代表的 点状含的所有 观测数，z（xi）另一观测点的数据值。半方差应随着距离的增大而增大。利用此曲线可以估算

任何距离的半方差，利用这条拟合曲线可以模拟了区域变量的自相关变化。

半方差图中的拟合曲线通常采用以下五种数学曲线模型之一：球形曲线模型、圆环曲线模型、指线性模型。

克

里格法使用半方差图来估算插值过程中所需要的已知点权重值，以使算出插值结果的方差值。

根据对区域化变量分布特性的假设不同，克里格法可划分为好几类，GIS中常用的有两格法。

5、密度估算

密度估算上述的四种空间插值方法用于估算连续性面状实体在每一点的值，而这里的密度估算产生一个面，可以栅格数据或等值线的形式输出。

（1）简单密度估算：将一个

格网覆盖在一个点状实体分布图实体的个数计算每个网格所包含的点状实体的总数，将这个总数除以网格的面积即得一个网格的密度。

（2）采用核函数计算：假想将核的中心（底部圆心）移到待计算点上，以带宽为搜索半径，寻找核所包点，根据各观测点到待计算点的距离由核函数估算它们对待计算点影响的权重，然后用公式估算待计算点的密度：

。式中，（x，y）为待计算测点个数，h为带宽，（点的坐标，n为核函数带宽范围内观yi）为带宽范围内第i个观测点的坐标，mi为在第i个观测点影响大于远距离

点值的影响。

一定 的差用的数据模型。

i，观测到的个体数目。

所有的空间差值技术都有一个基本的假设，即一个点的值受其附近已知点值的空间插值技术有很多种，不管使用哪一

种方法，通过插值获取的数据都是估算的近似数据，它们与实际值会有距，任何根据内插数据进行分析的结果都具有某种程度上的不确定性。因此，在使用内插数据时必须认识到数据的局限

性。

总结：栅格数据模型和矢量数据模型是描述地理现象最常见、最通

《地理信息系统导论》复习资料（要点）陈诗吉（编）

第六章

GIS应用模型

第一节

GIS应用模型概述

一、GIS应用

模型的问题，借助于GIS自身的技术优 势，类

象的不同分

概念

根据具体的应用目标和使观念世界中形成的概念模型，具体化为信息世界中可操作的机理和过程。

二、GIS应用模型的分1、根据所表达空间对

2、根据研究对象的瞬时状态和发展过程分

格局）半静态模型：用于评价应用目标的变化影响。趋势应用模型与GIS空间分析

般问题的理论和方法；而G间分析模型

是联系GIS应用系统与专业领域的纽带，必须数据的工具，而数据的区别于 管理模型的构建

IS求解问题的基本流程。②确定模型就是建立地理信息建模系统（GIMS模型的构建方法：①GIS

环境内模型建造（嵌入式第二节

常用的应用模型

从数理统计角度来看：描述性模型和规则性模型。、位置规划。动→选择影响因子→确定各影响因问题提出：（1）静态模型：用于分析

地理现象及要素相互作用的。

（2（3）动态模型：用于预测研究目标的时空动态演变及。

三、GISGIS空间分析是基本的，是解决一IS应用模型是复杂的，是为解决专门问题的理论和方法。

空以广泛、深入的专业研究为基础。

空间分析模型是综合利用GIS中大量综合分析和应用主要又通过应用模型来实现。

空间分析模型是分析型和辅助决策型GIS，这是型GIS的一个重要

特征，是解决空间分析和辅助决策问题的核心。

三、GIS应用一般过程：①明确用G的类别、相关的变量、参数和算法，构建模型逻辑结构框图。③确定GIS空间操作项目和空间分析方法。

④模型运行结果验证、修改和输出。

用GIS求解问题的过程），研究如何根据给定条件自动生成解决问题的整个操作过程。

GIS应用）：利用GIS软件的宏语言发展各自所需的空间分析模

型。②GIS外部的模型建造（松散耦合式）：基于应用GIS 的空间数据库和输出功能，而模型分析功能则主要是利用其它应用领域的软件。③混合型的模型建造：上述两者的结合。

从应用角

度来考虑：适宜分析模型、考虑独立状态模型—分配模型、重力模型、改进扩散模型。

一、适宜分析模型

用途：土地利用步骤：确定具体的开发活子的权重及度量方法→获取各因子取值→

按适宜性模型计算各单元适宜程度的分值→划分适宜性等级。

选址应用模型（以森林公园候选地址为例）：①森林公园候选地址。②所需数据：公路、铁路分布图（线状地物），森林类型

分布图（面状），城镇区划图（面状）。③解决方案：构建空间数据库，信息提取并建模。④依据应用模型出图，供决策者参考。

道路拓宽规划：①问题提出：道路拓宽改建过程中的拆

迁指性评价模型：建模的关键在于适宜性评价 过程如区域农业背景的数标计算。②明确分析的目的和标准。③准备进行分析的数据：涉及两类信息，一类是现状道路图；另一类是分析区域内

建筑物分布图及相关的信息。④GIS空间操作：选择拟拓宽的道路，根据拓宽半径，建立道路的缓冲区；将此缓冲区与建筑物层数据进行拓扑叠加，产生一幅新图，此图包括所有部分或全部位

于缓冲区内的建筑物信息。⑤GIS统计分析：对全部或部分位于拆迁区内的建筑物进行选择，凡部分落入拆迁区且楼层高于10层以上的建筑物，将其从选择组中去除，并对道路的拓宽边界进行

局部调整；对所有需拆迁的建筑物进行拆迁指标计算。⑥将分析结果以地图或表格的形式打印输出。

建设用地适宜中指标的选取、标准化和权重的确定以及如何将GIS和决策过程结合。以

福州为例，根据各因子中不同影响因素对建设用地生态适宜性重要程度的不同，对其赋予不同的等级值。在GIS空间数据库支持下，利用ArcView 3.3或ArcGIS 9.0的空间分析模块，对评价因

子进行单因素和综合生态适宜性叠加分析，并对其生态适宜性评价结果进行分级，即最适宜、比较适宜、勉强适宜、不适宜、很不适等，形成单因子和综合指标的生态适宜性系列分级图。

亚热带农作物种植区划：①收集数据：据、影响农作物生长的生态因子（积温、光照、土壤pH值、降水量、年均温、空气相对湿度等）。②构建空间数据库。③建立指标图层，确定指标等级

（适宜、较适宜、一般适宜、不适宜）。④进行GIS叠加分析适宜性（如下图）。⑤生成结果图，为决策者提供参考意见。

《地理信息系统导论》复习资料（要点）陈诗吉（编）

二、地学模拟模型

用途：分析多种要素之间的关系，可模

拟或预测某种地理过程或现象。

以土壤侵蚀评价为例：①确定土壤侵蚀或水土流失的数值分析模型，即选择影响土壤流失的主要环境数据，然后建立主要因子图层，再利用地图代数运算，构建土壤侵蚀地图模型A＝R×K×L×S×C×P。②绘制土壤侵蚀或水土流失数据处理流程图，如下图所示。其中，R为雨量—径流侵蚀因子；K为土壤侵蚀因子；L为坡长因子；S为坡度因子；C

为作物管理因子；P为侵蚀控制措施因子。③输出土壤侵蚀图。

三、发展预测模型

用途：运用已有的存储数据和系统提供的手段，对事物进行科学的数量分析，探索某一事物在今后的可

能发展趋势，并作出评价和估计，以调节、控制计划或行动，如人口预测，资源预测、粮食产量预测以及社会发展预测等。

预测方法：通常分为定性、定量、定时和概率预测。这种数量预

测常用的数学方法有移动平均数法、指数平滑法、趋势分析法、时间序列分析法、回归分析法以及灰色系统理论等模型的应用。用GIS模型可以解决区域时空历史变化的布局问题。

福建人口

规模、GDP、经济与人口关系以及空间聚类相关分析系列图：①利用回归分析方法，选用3个因子（GDP，第二、第三产业占GDP的比重，各行政区的土地面积），并 设Y＝总人口，X1＝GDP，X2

＝第二、第三产业占GDP的比重，X3＝各行政区的土地面积。建立人口与社会经济发展相关模型。②再选用三个因子（人均GDP、人口密度、城市化水平），并设：Y＝人均GDP，X1＝人口密度，X2＝城市化水平，指标采用以10为底的对数进行无量纲处理后，建立相关模型则为Y＝－0.937＋1.838X1＋0.812X2。经检验复相关系数达到0.966，说明该方程的回归效果显著。

四、交通

规划模型

用途：确定交通目标与设计达到交通目标的策略和行动的过程，其目的是设计一个交通系统，以便为将来的各种用地模式服务。

特点：①要进行快速检索。②跳跃性的数据处理

。③构建深入应用的辅助决策模型。④注意与相关软件的综合集成。

需解决的GIS问题主要有：空间布局问题、网络计算问题、动态设置问题、区域分析问题、时空历史变化的对照问题。

交通规划模型：①交通发生量预测模型：该模型采用因果分析法，综合考虑影响交通量发生的各因素，用回归分析法建造多因素相关回归方程。②出行分布预测模型：包括出行方向、出行数

量以及出行工具的空间分配，主要考虑以居民区为出发点的出行分布情况。③交通量最优分配规划：交通量在交通网络中的最优分配。对于客流，往往采用最短路径算法；对于货流，一般采

用线性规划中的运输模型。

构建城市红绿灯智能化模拟系统：红绿灯调度系统有三种模式，即固定控制、实时选择控制、实时生成控制。这里讨论在单交叉口模拟“实时生成控制“交通量

模型的实现。假设条件：通往交叉路口的车辆是随机的，不考虑混车流的情况；交叉口处不发生交通事故；所有车辆服从红绿灯调度控制；车辆在通过交叉路口的速度是相同的，绿灯时间内 的车辆必须顺利通过交路口。应用模型：第i相位的有效绿灯时间Ti＝T0＋△，目标函数，其模糊控制流程如图。

《地理信息系统导论》复习资料（要点）陈诗吉（编）

第七章

GIS可视化及其产品输出

第一节

地理信息可视化理论

一、可视化定义

可视化是将符号或数据转化为直观的图形、图像的技术。它的过程是一种转换，它的目的是将原始数据转化为可显示的图形、图像，从而全面且本质地把握住地理空间信息 的基本特征，便于最迅速、形象地传递和接收它们。

空间信息的可视化是一门基于科学计算可视化、地图学、GIS和人类认知科学等，为识别、解释、表现和传输目的而直观表示空间环境信

息的工具、技术和方法的学科。

空间信息可视化的特征主要体现在交互性、信息载体的多维性、信息表达的动态性、媒体信息的集成性。

二、地理信息可视化理论

数字技术、网络技术、多媒体技术、虚拟现实技术的出现以及ViSC概念的提出，推动了地图认知、信息传输理论的发展，也促使我们对地理你信息可视化理论进行重新认识。多维与动态可视化技术是地学可视化最

新的发展趋势。目前代表的观点主要有：①Taylor的现代地图学认知论（可视化三角形）、②MacEachren的空间表达论（可视化立方体）、③DiBiase的科学探索工具论、④Kraak的探索论、⑤龚建华等人的认知与交流融合论。

第二节

地理信息可视化技术

一、地理信息可视化的概念和形式

地理信息可视化是指将地图学与计算机图形学、多媒体技术、虚拟显示技术和图像

处理技术相结合，将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，并结合图表、文字、表格、视频等可视化形式显示，并进行交互处理的理论、方法

和技术。

地理信息可视化的形式主要有地图、多媒体地学信息、三维仿真地图、虚拟现实等。它们都可以是GIS的界面。

地理信息可视化技术方法：①几何图形法：通过把三维图形透视变

换映射成二维图形，用折线、曲线、网格线等几何图形表示数值的大小。②色彩、灰度表示法：用色彩、灰度来描述不同区域的数值。③多媒体表示法：用图像、声音、动画等多媒体联合表

示地学研究中的特殊现象。④虚拟现实可视化：指由计算机和其它设备组成的高级人机交互系统，以视觉为主，也结合听、触、嗅甚至味觉来感知的环境，使人们有如进入真实的地理空间环

境之中并与之交互作用。

二、地理信息可视化过程

空间信息与可视化的关系是密切的。首先，从GIS数据库中检索出的要素、特征及定位信息。其次，通过预处理后，从符号库读取符号

信息，从字符库读取汉字及字符信息，从色彩库读取色彩信息，即符号化步骤。

第三，面向不同的应用领域输出各种形式的可视化图形（包括地图）。

三、电子地图

电子地图是以地图数

据库为基础，以数字形式存储于计 算机外存储器上，并能在屏幕上实时显示的可视地图（有时也称为“屏幕地图”）。

电子地图与纸质地图相比，最显著的特征是数据的存贮与数据的显示

相分离，由此产生电子地图的一系列新特点：动态性、交互探究性、超媒体结构。电子地图设计仍要遵循传统纸质地图的设计原则，但随着电子地图设计环境、应用环境的改变，又具备了如

下一些新的特点：地图符号视觉变量的扩展；多任务单图幅由单任务多图幅取代；制图与读图过程的融合。

第三节

动态现象可视化

一、动态地图概念

动态地图是对实体世界运动变化

现象的动态可视化表达，随着时间的延展，实体位置移动、形状改变、属性变化，这一过程通过地图表达出来便是动态地图。

面向动态变化现象可视化表达的动态电子地图是一种新型的可

视化，它强调动态、在线、多维特征，对正在发生的变化或已经发生的变化通过动画、动态符号、模拟飞行等形式可视化显示，以期揭示现象的时空演变规律、分析现象的时态特征。

二、动

态地图符号

为了表达动态特征，需要对地图符号的参量进行扩展，引入动态特征描述。定义四个动态参量：发生时长、变化速率、变化次序、节奏。

三、动态电子地图分类

根据变化的主

体，动态地图可视化的内容可分为专题性质变化（如排放污水环境质量超标、航标灯熄灭）、空间位置移动变化（如运钞车行进、洪水淹没面扩展、森林大火蔓延、热带气旋移动）。

根据

运行平台，电子地图系统可分为多目标远程监控、当前目标实时监控。

根据动态电子地图的时态特性可分为对正在发生变化的实时监控、对已经发生变化的过程再现、对将要发生变化的模

拟推演。

根据用户感知的变化内容的真实性，动态电子地图可分为实际变化的感知、静态现象的模拟感知。

第四节

GIS输出

GIS不仅是一个可操作的信息处理系统，同时可以输出 多种

形式的信息产品。

GIS输出主要有传统的纸质地图（集）、以数字形式存贮的电子地图（集）以及统计表、文本、图表、数字模型等非地图形式的信息产品。

第八章

GIS设计方法及应用

第一节

GIS的设计开发简介

一、工具型GIS和应用型GIS GIS开发一般具有两个方面的含义：①从底层开发一个通用的工具型GIS。②借助通用的GIS开发平台（多为商业化GIS）进行二次

开发，完成专用GIS的开发任务；或从底 22

《地理信息系统导论》复习资料（要点）

陈诗吉（编）23 层根据应用目的开发一个专用的GIS。

应用型GIS的特点：①

区域性：一般都针对特定的地理区域，或者说与特定的地理区域相联系。②目的性：一般都具有更为明确的应用目的和使用对象。

核心应用模型：应用型GIS，特别是专业性的GIS，一般以

一个或到几个核心应用分析模型作为系统的核心应用模型。这些应用模型，有的是GIS常规的应用分析方法或模型，但更多的是以这些常规的应用分析方法或模型为基础，结合本专业的新理论

和新技术而建立的专业应用由于模型。

专业用户界面：应用型GIS一般都结合专业的应用问题并针对特定的用户群体建立完全专业化和用户化的系统界面。

二、三种开发方法简介

从软件

编程角度来看，目前GIS平台开发方法主要有三种。

1、宏语言开发

借助于GIS工具软件所提供的开发语言，进行系统建设与开发，并利用这些宏语言，以原GIS工具软件为平台开发出针对

不同应用对象的应用程序。

这种方法对开发者来说自主性比较差，对用户的多方需求也难以实现。

2、独立开发

在VB、C或C＋＋等环境下编程实现的“独立开发”，从空间数据的采集、编辑到数据的处理分析及结果的输出，所有的算法都由开发者独立设计，在一定操作系统平台上编程和调试，以便实现目标。

此方法对开发者来说虽自主性很强，但需要开发者有较高的计

算机编程技术，而且耗时多。

3、集成开发

通过通用软件开发工具或是可视化开发工具（如Delphi、Visual C＋＋、Visual Basic、Power Builder等）作为平台，进行二次集成开发。

第二节

GIS开发的系统工程方法

一、GIS工程的概念

运用系统工程的原理、方法研究地理信息系统建设开发的方法、工具和管理的一门工程技术，称为“GIS工程”。

GIS工程的目标在

于研究一套科学的工程方法，并与此相适应，发展一套可行的工具系统，解决GIS建设中的最优问题。

二、GIS工程开发阶段划分及任务制定

GIS工程的建设从计划立项到产品运行涉及到多

个环节，参照其他系统的研制过程，用工程化的方式有效地管理GIS建设的全过程，可分为六个阶段，即可行性研究、用户需求分析、系统总体设计、系统详细设计、系统实现、运行与维护。

这六个阶段可看作是GIS工程建设的生命周期。

三、GIS工程开发中的组织管理

1、组织机构

组织机构可分为三个层次：高层是领导小组，中层是总体技术组，底层是各种工作组。

2、开

发进程管理

（1）开发人员的配置：开发人员可分为三类，即高级技术人员、一般技术人员、管理人员。工程建设的不同阶段对各类人员的数量要求是不一样的。一般地说，在系统实施阶段

人员需求量大于系统规划阶段，这也是大多数城市在建设GIS时多采取技术承包的原因。

（2）开发阶段的纵向协调：GIS工程建设的生命周期是有序的，前后阶段具有衔接性、依赖性，各阶

段的工作要不时地反馈协调。

（3）各子系统开发的横向协调：在实际建设实施中要作管理上的协调，对共享数据格式、传递数据形式、功能调用需要各开发组不时集中讨论协商。

（4）

取得用户的密切配合：最好能吸收专业用户中熟悉业务的专职人员直接参与系统开发，尤其是在系统建设前期阶段。

3、文档管理

文档建设要与开发阶段相配套，作为阶段性成果，一个阶 段结束时相应的文档也应提交出来，并作为下一阶段的指导性依据。

第三篇：地理信息系统与城市管理教案

地理信息系统与城市管理教案

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第二单元城市与地理环境

课题：地理信息系统与城市管理（教案）

一、教材分析

在地理信息时代，教育的目的不应仅仅是教会学生知识，而要以学生的发展为本，激发学生内在和外在潜能，使其身心得到全面发展。

二、教学目标：、了解GIS的基本构成。

2、了解GIS的基本功能，理解GIS在城市管理中的作用。

3、会使用常见的GIS产品，能使用电子地图查询所需信息。

三、教学重点难点：

、GIS基本原理

2、了解GIS在城市管理中的应用

四、学情分析

高一的学生属于平行分班，没有实验班，学生对地理信息系统了解甚少，有的老师对这部分知识理解也不到位，所以课下应多搜集一下相关知识，讲解时应多提供一些相关的图片。

五、教学方法：自主学习、合作探究学习、讲解法

六、课前准备

．学生的学习准备：预习课本知识，完成学案。

2．教师的教学准备：多媒体制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案，地理信息系统的相关图片。

3．教学环境的设计和布置：四人一组，准备探究学习。

七、课时安排：1课时

八、教学过程

预习检查、总结疑惑

检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标。

探索活动：问题：GIS是如何做到预防犯罪的？（学生答）其操作过程是什么？

（犯罪地点）数据采集——数据处理、分析（空间分析）——分析犯罪频率与犯罪模式（哪些地方易发生哪些案件）——据分析信息，分配警力

问题：GIS具有哪些功能？空间分析（犯罪的空间分布），模式分析（犯罪案件与其它因素的相关性），趋势分析（分析哪些地方可能发生案件），决策应用（分配警力）

（三）合作探究、精讲点拨。

一、GIS、概念：依靠计算机实现地理信息的收集、处理、存储、分析和应用的系统。

2、功能：

制作电子地图

数据采集

空间查询

数据分析

空间分析

决策应用

模拟空间规律和发展趋势

3、工作流程：

4、构成：硬件软件数据人员（其中软件是核心）

GIS与其它系统的区别

GIS有别于DBmS。GIS具有以某种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，这是GIS能对空间数据进行分析的DBmS,GIS必须包含DBmS。

GIS有别于mIS。GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用。mIS则只有属性数据库的管理。

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和提供辅助决策的信息，它只是GIS的一个数据源。

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。

GIS：突出空间数据，反映的信息为地理信息。

二、GIS应用：（可以解决的四类基本问题）

、与分布、位置有关的基本问题

显示了GIS对信息空间表达的功能，它实际是回答了以下两个问题：

（1）对象（地物）在哪里？

（2）哪些地方符合特定的条件？

2、趋势分析：

传统地图：某个时间的空间特征与属性特征。

GIS：可以表示空间特征与属性特征随时间变化的过程

因此：可以分析该地物的发展趋势，即回答：从何时起发生了哪些变化？

3、模式问题：[:高考资源网]

对象的分布存在何种空间模式？即揭示各种地物之间的空间关系。

GIS由许多图层组成，每图层都表示不同的地理因素，它们之间的空间关系的融合表示了各因素之间的相互关系。

例：三层数据：交通、人口密度、商业网点分布。

通过图层的融合可以看出三者之间的关系，其用途：决策商业网点的布局。

4、模拟问题：利用数据及已掌握的规律建立模型，就可以模拟某个地方如具备某种条件时将出现的结果。

即回答：如果……将如何？

高程与被淹没地区的关系

温室效应与海平面上涨的关系。

三、城市管理中的应用及功能的应用：

电子地图

空间查询

空间分析

空间模拟

趋势分析

决策应用、城市信息管理与服务：电子地图、查询

2、规划：决策应用

3、道路交通管理：查询——决策应用

4、抗震防灾：分析模拟

5、环境管理：分析、决策

案例：GIS在抗击非典型肺炎中的应用

（四）反思总结，当堂检测。

、下列说法不正确的是否

（）

A、GIS技术是地图的延伸

B、RS技术是地图的延伸

c、GPS技术可为用户提供精确的三维坐标

D、GIS技术可分析、处理GPS技术及GPS技术提供的图像和数据

2、读以下文字资料，回答问题。

地理信息系统（GIS）与一般信息系统的主要差别是，GIS所采集的信息是按地理空间分布特征来反映地理实体结构及其动态变化规律的。如目前我国已应用GIS对各地区得时段“非典型肺炎”临床诊断病例、疑似病例等指标分类汇总，在地图上进行“地点”、“状况”的位置标定，每日发布各地疫情通报，供有关部门查询分析，制定相应的防治策略。

省区

累计病例

北京

2456

天津

河北

227

山西

447

河南

陕西

重庆

湖南

⑴根据我国部分省区“非典型肺炎”累计临床诊断病例通报表中的数据（截止XX年5月22日10时）在我国部分省区图的图例空框中，设计区分各病例数值段的图例符号，并在图上山西、湖南两省范围内画出相应的图例符号。

⑵下列课题中，主要是应用GIS进行研究的有（）（多项选择）

A、近50年来，世界粮食总产量与人均产量变化趋势分析

B、近10年来，上海市区人口分布变化特征与城市建设相关性分析

c、浙江省西部地区土地利用状况与农业结构变化特征分析

D、上海市浦东新区内环线内主要道路交叉点交通流量状况通报及优化公交线网、站点分布的方案设计

⑶试设计一项应用GIS的课题研究项目：。

答案：

1、B

2、⑴略⑵BcD⑶设计项目：如“江汉平原某年水稻长势的监测分析”、“中等城市垃圾填埋场选址模式及与交通、环境关系的分析”、“油轮在某海域发生大量漏油事故时，预测其污染范围及对海洋生物的影响”等。

（五）发导学案、布置预习。

今天这节课，我们已经学习了地理信息系统与城市管理，在下一节课我们一起来学习农业生产与地理环境。这节课后大家可以先预习这一部分我们农村孩子比较熟悉的内容，对这节课有一个感性认识。并完成本节的课后练习。

设计意图：布置下节课的预习作业，并对本节课巩固提高。

九、板书设计

一、GIS、概念：

2、功能：

3、工作流程：

4、构成：

二、GIS应用：（可以解决的四类基本问题）

、与分布、位置有关的基本问题

2、趋势分析：

3、模式问题：

4、模拟问题：

三、城市管理中的应用：功能的应用：

、城市信息管理与服务：电子地图、查询

2、规划：决策应用

3、道路交通管理：查询——决策应用

4、抗震防灾：分析模拟

5、环境管理：分析、决策

十、教学反思

本课的设计采用了课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己迷惑的地方。课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易忘、易混点等，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。

在后面的教学过程中会继续研究本节课，争取设计的更科学，更有利于学生的学习，也希望大家提出宝贵意见，共同完善，共同进步!

十一、学案设计

第二单元城市与地理环境

单元活动

地理信息系统与城市管理（学案）

课前预习学案

一、预习目标、了解GIS的基本构成

2、了解GIS的基本功能，理解GIS在城市管理中的作用

3、会使用常见的GIS产品，能使用电子地图查询所需信息

二、预习内容

（一）、地理信息系统

、概念：简称

，是指一种以

和

地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。

2、组成：

、、、、。

3、工作过程：主要包括地理数据的、，地理数据的 和，以及地理信息输出等环节。

建立GIS的首要工作是建立

。对于图形数据的输入常用的方法是

后进行数字化处理。

（二）、地理信息系统与城市管理

、地理信息系统的应用领域

目前GIS广泛应用于

等人们生产生活的各个领域。

2、GIS在城市建设与管理中的典型应用

应用领域

应

用

城市规划与管理

城市规划的、等，也可进行城市管理和辅助决策。

基础设施管理

、、。

土地利用与管理

可有效地完成对

的监控和管理。

生态环境管理

可实现城市

、、的决策分析、环保设施的管理等。

三、提出疑惑

同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中

疑

惑

点

疑

惑

内

容

课内探究学案

一、学习目标：、通过图像、视频及文字资料，感知地理信息系统的基本流程和构成。

2、通过创设的模拟情景，了解地理信息系统的四大功能。

3、通过亲身体验街头“数字北京”的设施，了解地理信息系统在城市管理中的功能。

4、通过上述活动，掌握浏览、操作地理信息系统的技能。

学习重点、难点

学习重点：地理信息系统在城市管理中的功能及地理信息系统的应用。

学习难点：地理信息系统在城市管理中的功能及地理信息系统的应用。

二、学习过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

导入

GIS在抗击非典型肺炎中的应用

观察图片、思考问题

激发学生兴趣，导入新课

讲授新课

案例分析，引导学生体会地理信息系统的含义及构成 通过观察图象、分析、说出地理系统的含义

了解地理信息系统的含义

分组：城市交通组、餐饮组、奥运场馆组、市区购房组

探究、汇报：地理信息系统在城市管理中的应用

从学生的生活实际出发，体验地理信息系统在身边的应用

总结、拓展

思考、迁移

回归课标

反馈

略

略

略

三、反思总结

四、当堂检测

GIS就是地理信息系统，具有地图处理、数据库和空间分析等功能。GIS可以像传统地图一样，解决“地点”“状况”等有关查询，具有图形化、可视化等优点，并可以及时更新信息，与传统纸质地图相比，所表达的内容更加丰富、灵活。但GIS还能进行趋势分析、复杂的模式分析，还可以用“虚拟模式”进行预测性分析。据此分析回答1-3题。

、与传统纸质地图相比，并不是GIS明显优势的是（）

A、能及时更新信息

B、表达内容更加丰富、灵活

c、携带更加方便

D、能进行复杂的模式分析

2、对地理信息系统特点的叙述，错误的是（）

A、地理信息系统可以为地理决策提供信息

B、地理信息系统是专门处理地理空间数据的计算机系统

c、城市管理是应用地理信息系统最早、最有成效的领域之一

D、其主要功能是数据采集、数据分析、决策应用等

3、如果将GIS用来监测森林火灾，可以（）

A、预测、判断引起火灾的原因

B、预测森林火灾的所在地点

c、预测森林火灾所造成的后果

D、及时查明火灾地点、范围，分析火势蔓延方向，制定灭火方案

如图2－4－1所示，GIS中不同类型的地理空间信息储存在不同的图层上。叠加不同的图层可以分析不同要素间的相互关系。据此回答4-5题。

4、城市交通图层和城市人口分布图层的叠加，可以（）

A、为商业网点选址

B、分析建筑设计的合理性

c、计算城市水域面积

D、估计工农业生产总值

5、对1985年与XX年城市土地利用图层进行分析，能够（）

A、计算交通流量的变化

B、预测洪涝灾害的发生

c、了解城市地域结构变化

D、预测城市降水变化趋势

课后练习与提高

一、选择题

、GIS的全称是

A、地理信息系统

B、文字处理系统

c、全球定位系统

D、地球卫星系统

2、下列属于地理信息系统的硬件的是

①计算机

②程序

③扫描仪

④工人

A、①②

B、③④

c、①③

D、②④

3、地理信息系统的构成主要包括哪5个部分

A、硬件、软件、数据、人员、应用模型

B、电脑、软件、数据、人员、应用模型

c、计算机、数字化仪、扫描仪、绘图机

D、硬件、软件、数据、文字、应用模型

4、地理信息系统

A、主要是记录地理事物的计算机系统

B、具有空间分析的能力，没有动态预测能力

c、是地图绘制系统

D、是专门处理地理空间数据的计算机系统

5、比传统地图高明的是，地理信息系统能通过了解某地物随时间变化的过程，分析该地物的 A、发展趋势

B、地理位置的变化

c、历史意义

D、区位特征

6、寻求两点之间最短、最快或景点最多的路径等可借助于

A、地理信息系统

B、遥感技术

c、全球定位系统

D、地球卫星系统

二、综合题

7、地理信息系统是什么样的系统？有哪几部分构成？

8、地理信息系统在城市管理中有哪些应用？

9、下图1为一幅我国山东某区域的地理信息空间数据图，每个小方格表示实际长宽各10米，图中r表示河流，s表示林木，h表示住房，f表示耕地；下图数2据表示相应区域内各方格的平均海拔高度，回答下列问题。

该河流的流向是。

该处的森林覆盖率为。

耕地面积为

米2，其海拔高度为

米。

从地形看，此住房面临的主要问题是容易遭受

灾害。

为配合区域荒山绿化，该地区准备栽培一批水果。请列举比较适合的水果品种

第四篇：地理信息系统总结

第一章绪论

地理数据：是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。

地理信息：是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对地理数据的解释。（地理信息的性质有：1：空间分布性:2：数据量大:3：信息载体的多样性）。地理信息系统与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的。GIS的定义：是在计算机软硬件的支持下，对地表、地下、大气层的空间数据进行采集存储管理分析和显示的技术系统。

GIS的组成：一个完整的GIS主要由四个部分构成，1：计算机硬件系统 2：计算机软件系统3：地理数据（或空间数据）4：系统管理操作人员，处于核心的是空间数据。GIS的功能：1：数据的采集与输入2：数据的处理与更新3：空间查询与分析5：产品制作与输出6：二次开发与编程。

GIS与相关学科的关系：GIS相关的学科有很多，地理学、遥感、摄影测量、数学、计算机科学、测绘科学、地图学、地理学等共同支持了GIS的不同功能的实现。但是关联最紧密的是地理学、测绘科学，计算机科学和数学。其一：地理学之中的空间分析方法是GIS空间分析的核心，为GIS提供各种空间建模和空间分析方法。其二：测绘学和其分支为GIS提供快速、实时、高效、廉价的空间信息，其地理投影理论，误差理论，专题图制作等理论被GIS直接采用。其三：计算机的发展直接推动了GIS的进步，其数据控技术和计算机图形学理论为GIS的数据存储和显示提供了理论基础。其四：数学的几何学、拓扑学、统计学、图论等是GIS空间建模与空间分析的基础。

3S集成技术：3S即 GIS、RS、GPS，三者取长补短，集成是必然的发展趋势。三者之间相互作用形成了“一个大脑，两只眼睛”的构架，即GPS和RS向GIS提供货更新区域信息以及空间定位信息，GIS进行空间分析从大量的空间信息志中提取大量的有用信息并进行综合集成，是指成为科学决策的依据。

数字地球：即一种可嵌入海量数据的、多分辨率、三维显示的地图。

网格GIS：是利用现有的网格技术，空间信息基础设施、空间信息网络协议规范形成一个虚拟的空间信息处理与管理环境，将空间地理分布的，异构的系统进行集成为用户提供一体化的空间信息应用服务的智能化信息平台。

虚拟现实技术：由计算机硬件、软件以及各种传感器所构成的三维信息人工环境，即虚拟现实。

移动GIS：是建立在移动计算环境、有限处理能力的移动终端下，提供移动之中的、分布式的移动地理信息服务的GIS，是一个集成GIS、GPS、移动通信三大技术于一体的技术系统。

第二章地理空间坐标基础

地图投影：就是按照一定的数学法则将地球椭球上的经纬网转换到平面上，建立地面点位的地理坐标与地图上相对应的平面直角坐标之间的一一对应的函数关系，并研究其变形问题。

第五篇：半纤维素简介及知识点总结[推荐]

第三节

半纤维素

一、半纤维素的分离与测定

半纤维素存在于各种植物原料中，在牛纤维素基础理论研究或应用机理研究巾，往往需要把半纤维素从原料中分离出来，分离要彻底，并且要尽量减少半纤维素的裂解。但由于中纤维素与木素之间有化学键联接，此复合体简称L.C．C，与纤维素虽没化学键联接，但结合紧密，性质近似，所以半纤维素的分离是比较复杂的。

1．半纤维素的分离

纤维原料中除了三大组成外，还有其它少量组分存在，在半纤维素的分离(抽提)前必须先把这些少量组分除去。通常是采用苯一乙醇或丙酮抽提除去。经过抽提后的试料，称为无抽提物试料。分离提取半纤维素有两种方法，一是直接抽提法，二是制成综纤维素后再提取。直接抽提法适用于阔叶木和草类原料，不适用于针叶木，因为针叶木管胞次生壁的木质化程度高，使碱不易进入，因而分离出来的半纤维素很少，无实用价值。直接法所得的半纤维素量少，且杂质也多，给提纯工作增加困难。因此，大多数是制备综纤维素，再从综纤维素中抽提半纤维素，这种做法比较普遍。

2．半纤维素的测定

对半纤维素的测定研究，自60年代以来，所用方法日趋完善。现在除用部分水解法、高碘酸盐氧化法及甲基化法外，又增加了Smith降解法，并且用色谱和质谱联用鉴定技术等。现以白桦半纤维素为例，将这些方法的主要原理简介如下：

(1)部分水解法。将半纤维素水解，得到糖的复合物，主要含木糖和糖醛酸。用阴离子交换树脂将这两种糖分离，而糖醛酸又可用色谱法分成三种。(2)高碘酸盐氧化法。高碘酸盐氧化法可以测定聚糖还原性末端基的数目和支链情况，因此可以通过高碘酸盐的消耗量和形成的甲酸量计算末端基和支链的数目。

(3)Smith降解法。它是目前用得最多的办法，是在高碘酸盐氧化的基础上发展起来的方法。其基本原理是：聚糖经过高磺酸的氧化后用硼氢化钠还原，然后进行酸水解、还原，最后用色谱鉴定所得产物，藉以了解聚糖结构情况。

二、半纤维素的化学结构

1．结构单元

用色谱分析水解半纤维素得知，半纤维素的结构单元有如式2—25所示的6种。

从上式可以看出，有六碳糖基，也有五碳糖基。2．单元之间的化学键

半纤维素和纤维素相似，也是链状分子结构，但链较短，且有支链。形如，支链的数量用分支度表示。单元之间的化学键和纤维素—样也是甙键。但通常主键是1—4甙键，个别是1—3甙键，而支链可以是1—

2、l—

3、1—6甙键，每个毕纤维素分子含有两个或两个以上不同的糖基，因此半纤维素是由两个或两个以上结构单元以1—4甙键组成的复合多糖。

3．半纤维素的命名 主要有两种方法：

第—种，将所有的不均—聚糖基都列出，支链糖基在前，主链糖基在后，并在最前面加“聚”字、以下式为例，这半纤维素可称为聚C糖-A糖-B糖。

(C)支链

--------------（A）——————（A）-----------（B）--------（B）-----

主链

这种命名比较全面，目前应用较广。第二种，这种叫法比较简单，用“聚”字为首,后加主链糖基名称,支链的糖基不予写上。

4.半纤维素的分类

从上述可知，半纤维素的糖基不均—，因此它是一群物质的总称。—种植物中半纤维素有多种结构，不同原料的差异更大。半纤维素可大致分为二类。常见的有以下几种结构：

1)聚戊糖

以木糖为线状分子的主链，其它的单糖基、糖醛酸，甚至乙酰基以支链形式存在，聚戊糖中的戊是指“五碳”的意思。

(1)聚4—氧—甲基糖醛酸—木糖，其示意式如下：

上式中，“—→”表示β甙键；数字表示成键的位置；“α”表示结构为α型，其形成的甙键为α-甙键；(X)表示失水木糖；GA表示失水葡萄糖醛酸；AC表示乙酰基；Me表示甲氧基。

将以上示意式写成分子结构式，如式2—26所示。

上式中，4-O-甲基葡萄糖醛酸指的是支链上的糖基的称呼。这个糖基是以α-甙键联接到主链木糖的2、3位上的。这种键能抗酸水解。至于乙酰基的含量视原料种类而异，在阔叶木中含3％～5％，而针叶木不含此基。乙酰基抗酸，但不抗碱。(2)聚4-O-甲基葡萄糖醛酸一阿拉伯糖--木糖。

它和上(1)比，是在结构中多了五碳环的阿拉伯糖，它出现在支链上。结构示意式如下：

……(X)1→4(X)1→4(X)1→4(X)1—→*4(X)1—→+4(X)1…… ↑3(2)

↑2 1

l(A)F

Me-4(GA)该式中(A)代表阿拉伯糖；F代表五碳环。

大致是l～2个葡萄糖酸基和l～3个阿拉伯糖基对10个木糖基单位。这种结构的半纤维素主要存在于草类原料中，针叶木含少量。2)聚已糖

这是一类以六碳糖基为主链组成的半纤维素，已在这里是“六碳”的意思。(1)聚葡萄糖—甘露糖。其示意式如下：

……(M)1→+4(M)1→4(G)1→+4(M)…… ↑ 1(M)式中(M)代表失水甘露糖，(G)代表失水葡萄糖。

这种结构中，葡萄糖：甘露糖＝l:(1～4)。这种结构的半纤维素的聚合度很低，约100左右。

(2)聚分解乳糖—甘露糖。示意式如下：

式中(Gal)代表失水分解乳糖。

甘露糖和葡萄糖为主链，以1，4-β甙键联接。针叶木大致是0.3个分解乳糖侧链基对10个主链基单位，与主链以1—6a配糖键联接。

(3)阿拉伯分解乳糖。

’ 示意式如下：

主链是分解乳糖，以l,3-β甙键联接。阿拉伯糖和分解乳糖与主链以1,6-β甙键联接。阿拉伯糖之间则以l,3-β甙键相联。大致是2个阿拉伯糖基对10个分解乳糖基。聚合度在200～600，但由于具有高度的分枝，易溶于水中，仅在落叶松中发现有较大的含量。

5．各类原料半纤维素比较

一般来讲，针叶木半纤维素的平均含量均20％，阔叶木为20％一30％，草类原料为20％～30％，草类和阔叶木纤维素的含量比较高。半纤维素的组成情况，各类原料也是不同的，大致情况见表2-1。

注：“极大”表示基本上仅发现这一种多糖：“很大”表示占非纤维素多糖的80％～90％；“大量”表示，与60％～70％；“中等”表示占15％～30％；“少量”表示占1％～5％；“痕迹”表示占0.1％～1％；“？”气表示尚未发现或不清楚。

从表中可以看出，针叶木中半纤维素主要是聚甘露糖类；阔叶木主要是聚木糖类；草类也是聚木糖类，但其支链与阔叶木的情况有所不同，而且不同植物中半纤维素分子的特性也不同。几种禾本科植物的半纤维素结构简述如下。

1)小麦秆

小麦秆的半纤维素主要是阿拉伯糖一葡萄糖醛酸—木糖，即以木糖为主链，以甙键联接，阿拉伯糖基和葡萄糖醛酸构成支链，分子上还有醋酸基。

2)竹

竹材的半纤维素以木糖为主链，并有支链，由阿拉伯糖基，4—O一甲基葡萄糖醛酸或葡萄糖醛酸基联在主链上。

3)稻草

稻草的牛纤维素主要成分是聚阿拉伯糖—葡萄糖醛酸一木糖。以木糖基构成主链，阿拉伯糖、D—葡萄糖醛酸联接到木糖基上构成支链。

4)芦苇

芦苇的半纤维素主要成分是阿拉伯糖一葡萄糖醛酸一木糖。主链由木糖，支链由阿拉伯糖和葡萄糖醛酸构成。

三、半纤维素的物理性质

1．溶解度

半纤维素中有一小部分易溶于水，大部分不溶于水。如聚阿拉伯糖一分解乳糖易溶于水，一般聚合度愈低，分枝度越大的越易溶于水。通过分离得到的半纤维素要比天然的半纤维素的溶解度高。某些半纤维易溶于碱液中，而某些则易溶于酸液中。

2．聚合度

半纤维素的平均聚合度在200左右，一—般分布在100～300，比纤维素的小得多，并且半纤维素有支链，这是半纤维素和纤维素的主要区别。

四、半纤维素的化学性质

从牛纤维素的组成特征来看，基环间的联接是甙键，含还原性末端基，基环上也具有羟基，因此，与纤维素相似，易发生酸性水解、剥皮反应，也可以进行氧化、还原、酯化和醚化反应。由于牛纤维素的聚合度低，且有支链，支链不能

形成紧密的结合，而使无定形区增大，试剂可及度增大，因而溶解度、化学活性、化学反应速度都比纤维素大。

半纤维素中存在着多种组成和结构，其化学性质也存在着一定的差异，因而不同的制浆方法浆中残留的半纤维素的组成也不同。例如，葡萄糖醛酸抗酸水解但易碱裂解，因而在酸法浆残留有较多的葡萄糖醛酸，而碱法浆中则没有。相反，五碳环的阿拉伯糖易被酸水解，因而酸法浆中残留的半纤维素中没有阿拉伯糖，而碱法浆中却存在。甙键在酸中易水解，所以酸法浆中残留的半纤维素比碱法浆的要低。例如某种针叶木原料在不同pH值下的亚硫酸盐和碱法蒸煮中，所得浆中半纤维素的组成各异，其变化如下式2—27所示浆中残留的半纤维素组成不同，对纸浆性质有不同的影响。酸性亚硫酸法浆比碱法浆易打浆，其原因之一就是因为含有较多的糖醛酸和半纤维素聚合度较低。

烧碱法和硫酸盐法的制浆过程中易发生聚木糖被纸浆吸附的现象。这可能是在制浆过程中，除去了甲基葡萄糖醛酸、阿拉伯糖或乙酰基等支链，使半纤维素变成近似纤维素的直链分子，由于表面氢键结合力吸附在纤维表面，而变成抗碱抽出的部分。

五、半纤维素与制浆造纸的关系

从造纸的角度上看，在制浆的过程中应尽量保留纸浆中的半纤维素，这样不仅可以提高浆的得率，而且可以缩短打浆时间，减少打浆电耗，提高成纸的物理强度，这在生产实践中已被证明。因为牛纤维素是无定形的，排列不规则，聚合度低，并有支链，因而吸水和保水能力强，使纤维易润胀，在打浆过程中纤维柔软易于细纤维化。成纸时，半纤维素增加了纤维的表面积，提高了单位表面积的结合界面，增加了纤维与纤维的结合强度，经干燥后强度增大。

显然，由于半纤维素上述的性质，使含牛纤维素高的草类原料纸浆的保水值高，滤水性差，给浆料洗涤和网部脱水带来一定的困难。打浆度升得快，会妨碍纤维分丝帚化。成纸的紧度大、透明度大，纸质硬而脆。所以半纤维素含量高也有不利的一面。草浆的聚戊糖含量与纸张物理强度有如下关系，当(纤维素/聚戊糖)=2.5—3.0时，浆润胀可能性、裂断长和耐折度最大，而松厚度与撕裂度最小。当该系数为6～9时，则撕裂度最大，松厚度最好。半纤维素的化学性质不如纤维素稳定，长期贮存易受空气中的氧氧化而使纸张返黄。因而需长期保存的纸张，则需用半纤维素含量低，甚至是不含半纤维素的棉麻制造。

半纤维素是无定形的，在纸页烘干：厂燥时易发生角质化，使水和—般溶剂不易达到。因此用烘干的浆板可增加纸的不透明度和松厚度，但结合强度低。这一角质化作用，在废纸制浆中，是使废纸浆劣化的原因之一。

在制造纤维素衍生物时，如硝化纤维素、人造丝等，半纤维素比纤维素更快地发生化学反应。这不仅增加制造困难，而且也增加化学药品消耗，使成品质量下降，因而必须尽量除去牛纤维素，要求a--纤维素含量大于90％，这种情况常采用亚硫酸盐法或预水解硫酸盐法制浆。