地理信息系统导论课程总结[全文5篇]

第一篇：地理信息系统导论课程总结

地理信息系统导论课程总结

第一学期就开了GIS导论课，作为一名GIS专业的学生，通过一段时间的学习我想我对GIS有了更加深刻，全面的了解。不同于刚入学时的迷茫，在认识的基础上我还做了些思考，开始逐步的规划我的人生，为自己定下一个目标。

首先老师就完整的介绍了什么是GIS。GIS——地理信息系统。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。给使用者提供预测、监控、管理问题的空间依据。这样的定义对于我们来说太过抽象、晦涩。我自己的理解是，简单的说地理信息系统是一种可以各种地理数据叠加在一起，从而进行查询、分析等一系列操作的空间信息系统。在第一节课中，老师就跟我们说了GIS与普通地图的不同和优势，这在于它的空间性。我认为，对于一般的数据信息，做的再完整、再精确，它的利用率是不高的，因为它只能为一些具备一定的专业素质和技能的人利用。更不用说普通的老百姓了。而在这种数字化，全球化，资源共享的时代，这显然是不符合实际的，不能满足人们日益增长的需要。因此，GIS的优势就发挥出来了。GIS的用途就是对于计算机是数据，而我们需要做出用户可以接受的可视化、形象化、具体化的模拟系统。这是一种服务，显然这种服务在中国还没完善，只是刚刚走出萌芽时期。因此，GIS的发展是迅速的，潜力是巨大的，前途是光明的，就业是可观的。

而对于我们来说，最主要的是如何适应这种需求，如何成为社会需要的人才。因此我们要知道需要学习什么技能。GIS 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。

有的学者断言，“地理信息系统和信息地理学是地理科学第二次革命的主要工具和手段。如果说GIS的兴起和发展是地理科学信息革命的一把钥匙，那么，信息地理学的兴起和发展将是打开地理科学信息革命的一扇大门，必将为地理科学的发展和提高开辟一个崭新的天地”。

当然，对于我们来说，不能成为一个纯理论的人，也不能只是一个纯技术的人，更不能是一个只懂一些皮毛的人。我们的目标，是成为复合型人才，我想这不仅需要过硬的专业素质，扎实的理论基础，还需要刻苦勤奋的精神。不断的去创新，去实践，适应社会发展的需求。对于我来说，由于专业知识的局限性等因素，我认为现在就把自己定位成什么样的人还为时过早，但我有个短期的发展目标，我认为自己应该在头两年打好基础，学好每一门课，而且有针对的加强专业技能的培养，只有这样才能在以后有更大的选择空间。

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。

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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：地理信息系统导论论文

地理信息系统导论

时光飞逝，转眼几周的学习时光就匆匆的过去了，在这里我想总结一下我的收获。

地理信息是有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释，而地理数据则是各种地理特征和现象间关系的数字化表示。地理特征和现象的数据描述包括空间位置、属性特征（简称属性）及时域特征三部分。地理数据具有空间上的分布性、数据量上的海量性、载体的多样性和位置与属性的对应性等特征。

地理信息具有空间多样性、空间层次性、空间区域性和空间相关性的特征。空间多样性是指地理对象种类的多样性、复杂性以及变化的多样性；空间层次性是指地理对象在地理空间的尺度多与内容层次多；空间相关性是指地理地理对象在相互联系、相互影响、相互制约的关系；空间区域性是指地理对象在空间的分布具有一定的规律，呈现一定的变化格局。

信息系统的基本特征是其对数据的加工和信息提取能力。由计算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成。信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。信息系统根据数据处理对象可分为空间信息系统和非空间信息系统，前者主要处理带有位置特征的数据（包括属性数据），而后则只有一般的事务性数据（不含空间特征）；从应用层次上，信息系统有事务处理系统、管理信息系统、决策支持系统等系统。地理信息系统在处理对象上属空间信息系统，在应用层次上则属决策支持系统。

地理信息系统（GIS）与全球定位系统(GPS)、遥感系统(RS)合称3S系统。地理信息系统(GIS)是一种具有信息系统空间专业形式的数据管理系统。在严格的意义上, 这是一个具有集中、存储、操作、和显示地理参考信息的计算机系统。例如，根据在数据库中的位置对数据进行识别。实习者通常也认为整个GIS系统包括操作人员以及输入系统的数据。

地理信息系统（GIS）技术能够应用于科学调查、资源管理、财产管理、发展规划、绘图和路线规划。例如，一个地理信息系统(GIS)能使应急计划者在自然灾害的情况下较易地计算出应急反应时间，或利用GIS系统来发现那些需要保护不受污染的湿地。

GIS可以分为以下五部分：人员，是GIS中最重要的组成部分。开发人员必须定义GIS中被执行的各种任务，开发处理程序。熟练的操作人员通常可以克服GIS软件功能的不足，但是相反的情况就不成立。最好的软件也无法弥补操作人员对GIS的一无所知所带来的负作用。数据，精确的可用的数据可以影响到查询和分析的结果。硬件，硬件的性能影响到软件对数据的处理速度，使用是否方便及可能的输出方式。软件，不仅包含GIS软件，还包括各种数据库，绘图、统计、影像处理及其它程序。过程，GIS 要求明确定义，一致的方法来生成正确的可验证的结果。

三维GIS是布满整个三维空间的GIS，与传统的二维GIS或2.5维GIS明显不同，尤其体现在空间位置和拓扑关系的描述及空间分析的扩展上。在二维平面上增加属性数据如高程、温度等进行DTM表示还只能是2.5维表示；而在三维GIS中，空间目标通过X、Y、Z三个坐标轴来定义。

当前研究和开发三维GIS的思路可归纳为两种: 由于三维GIS首先要将地理数据变为可见的地理信息,因此人们一方面从三维可视化领域向三维GIS系统扩展,这一点同早期的二维GIS来源于计算机制图管理一样,是从可视化角度出发的。另一方面,GIS需要存储和管理大量的空间信息和属性信息,因此另一部分人从数据库的角度出发向三维GIS发展,从商用数据库向非标准应用领域扩展,将三维空间信息的管理融入RDBMS中,或是从底层开发全新的面向空间的OODBMS。

3DGIS源生于GIS系统，3DGIS之所以被称为三维地理信息系统，是因为它把3D与GIS相结合起来，3D就是我们经常看到的三维模拟图像，而GIS系统可以对收集到的数据进行整理分析开发，最终以三维实景图的形式在各大屏幕展示出来，其主要原理就是利用监控摄像机或人工测绘或组织机构提供的数据进行三维模型组建，最终接上终端显示器直观显示出来。

3DGIS在城市规划中主要实现七大功能，分别是：快速真实再现城市三维景观、三维场景实时操作、属性信息快速查询、键盘操作控制漫游、任意给定线路的三维飞行、图形及动画输出、数据的更新与维护。

利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息，是卫星通信技术在导航领域的应用典范，它极大地提高了地球社会的信息化水平，有力地推动了数字经济的发展。

GPS的空间部分是由24颗卫星组成（21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，运行周期为12h。卫星均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗），轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息，GPS的卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。地面控制系统由监测站、主控制站、地面天线所组成，主控制站位于美国科罗拉多州春田市。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息，并计算卫星星历、相对距离，大气校正等数据。用户设备部分即GPS信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。其次则为使用者接收器，现有单频与双频两种，但由于价格因素，一般使用者所购买的多为单频接收器。

GPS模块系统采用第三代高线式GPS模块接受SIRF STAR GPS模块SIRF灵活性。该芯片是小于10米的定位精度，能够同时追踪20个卫星信道。其内部的可充电电池，可以保持星历数据，快速定位。对于数据的输出电平的串行数据格式，通信速度。

波特率4800，每名GPS数据输出。该模块采用MMCX GPS天线接口，为6线连接器，数据线接口电缆输出，使用简单，一般情况下只需要使用三个输出线，第一连接3.5 ~ 5.5V的直流供电，第五脚是电源，脚的第二行是GPS测量输出的是TTL电平信号，串行端口，高大于2.4V，低小于400mV，输出驱动器的启动，直接与单片机的接口。如果只使用默认设置，单片机读取数据只能从模块可以。

GPS的特点：全球全天候定位、定位精度高、观测时间短、测站间无需通视、仪器操作简便、可提供全球统一的三维地心坐标以及应用广泛。

经过几周的学习，我收获许多，让我了解了更多有关地理方面的课外知识，拓宽了我的知识面。在此，我想感谢老师的深深教诲。

第四篇：通信导论课程总结

通信导论总结

通过几节导论课的学习，我们可谓是第一次对我们所学的通信专业有了虽初步却全面的了解，我们的老师——或说是导师，用不同的方式，在各自专长的通信专业领域，给我们上了一节又一节的生动有趣的导论课，在我们还没开导论课师，就听说别的专业，别的学院的同学说，导论课特别没意思，老是只有老师在上面讲，下面的人在做自己的事情。我想，当我的导论课上完后，我可以很自豪的说，我们通信的导论课就是不一样！每一次，上完课，我心中都会有很多的问题，很是有一种迫切想知道更多有关该领域的东西，我觉得，我们通信的魅力所在，便在于它的世界时如此的缤纷多样，它所涉及的领域是那么的广阔！虽说对于我们这些大一的新生而言，有很多东西我们还不懂，有的专业名称，专业技术，专业方向什么的，听起来真让人有种雾里看花，一知半解的感觉，可恰恰是这种感觉让我们有更进一步去了解它，研究它的欲望和动力。我想，导论课的真正意义就在于此——不是要教会我们多少东西，而是用一种引导的过程，给我们一种启发、一种思考、一种概念、一种大致的方向！

说是在的，在导论课上，在通信工程的好几个领域上，导师的简介、讲解让我想到了很多东西：讲电信网络与网络融合时，老师讲到了物联网，三网合一等我以前有所耳闻的名称，我会想到很多未来的家居智能化，还有漫画中的全智能世界的设想；讲到无线与移动通信时我忽然何有感触，因为我本来选择这个专业，就是因为自己的一个梦想：自己要使全国每一个角落都实现比现在更方便、更畅通的通信，让那些偏远的山区，都能享受到便宜、优质的通信，我想，要想在我这个梦想上有所建树，非依靠无线与移动通信不可！因为这是覆盖面积最广、最容易大范围布设和控制的通信方式（我的这点认识可能有所偏差）;当讲到光通信，我更是浮想联翩，下课后我跟老师在教室中聊了将近30分钟，我把自己的一些设想比较清晰的向老师陈述了一下，问了老师很多问题，老师也对我的问题，我的看法给出了指导，也跟我说了不少其他的知识和一些他自己的构想，他的一句话让我非常感慨：如果说未来，现在的有线通信、无线通信会被一种东西取代，那必然是光通信！我觉得自己上完光通信导论，真有一种顿悟的感受，我觉得老师真的让我想到了很多很多，对未来有一种莫名的憧憬和决意:自己一定要在光通信的领域中有所建树！

虽然以上所说的可能有点琐碎，有点幼稚，可是这确实是我在导论课上的真实想法和真实感受，我觉得我在导论课上获得的东西会在以后的四年或更远的未来中，给予我一种强大的动力，我记得有一句古希腊名言是：人第一次认识自己，便意味着人性的觉醒。我想置于我们，对于自己专业的第一次认识，便是我们作为一个通信人的第一次觉醒！不管多年以后，我们各自会走上什么道路，从事什么职业，研究什么领域，我们的生命中早已留下这一种觉醒的印记！

其实，除了各个领域的导师给我们讲的具体的领域知识，发展和相关问题，让我们了解了各种领域的不同类型、不同特色的技术外，我觉得我们的第一、二节课，刘颖老师给我们讲的东西会让我有更多的思考，虽说刘颖老师没有给我们讲太多很专业的名称呀，技术呀，只是全面的给我们讲了通信的历史，给我们描绘了一幅通信的大体蓝图，可是就是刘颖老师，让我们第一次了解了：什么叫通信？（通信发展的历史沿革、通信工程专业的由来等历史知识），通信工程专业的专业方向有哪些？本专业与学院的自动化、电子科学技术有何不同？专业基础课程有哪些？专业课程有哪些？主要内容是什么？我觉得，这一节课中，刘颖老师提到的许多东西，许多基础性的东西，多是非常重要的，这些是我们的专业的基石、我们的根！如果不知道什么叫通信，我们的课程设置时怎样的，我们根本无法去规划自己的学习，去确立自己的方向。

此外，刘颖老师给我们讲解了我们专业的培养计划，其中我有一些很深的感触。

培养计划中提到了我们的专业定位：作为国家级特色专业，依托“通信与信息系统”和“信号与信息处理”国家级重点学科，定位于“国际知名，国内一流”水平，确保在国内同类专业中处领先地位，并不断提高国际知名度。以及我们的培养目标：定位于“宽口径、厚基础、重个性、强能力、求创新”的人才培养目标------我觉得这样的专业定位和培养目标，让我有种很强烈的使命感，我觉得我们通信人从一开始就背负着一些历史的重任——通信时现今世界最必不可少的领域之一，未来，它的发展必然更快、更强！那么作为通信人，我们应该怎么去味通信的发展做出自己的贡献？应该怎么在这个领域，实现自己的人生意义？应该如何依托我们的母校，把我们的专业做大做强？虽说我们现在还没有这种实力，可是志需有始立!没有真正远大的目标，没有清晰的对自己的定位，对自己专业的定位，我们如何在人生的道路上正确选择？

导论课上，给了我太多太多，让我初步找到了人生的方向，学习的目标，前进的动力。我愿意用我的四年，未来乃至一生，去实践我自己的理想，去努力专研，在通信领域上实现自己的目标，实现自己的人生意义。

通信1007

陈宇鸿

第五篇：信息导论课程总结

信息导论课程总结

经过一段时间的对信息导论课程的学习，我开始对我们学院各个专业有了一定的了解。

由测绘工程与遥感技术分别在天上地下获取各类数据信息，由地理信息系统处理数据，由信息工程管理支持以上专业，而软件工程则是以上所有的技术支持。接下来是我对各专业的了解。

测绘工程——测量空间、大地的各种信息并绘制各种信息的地形图。以地球及其他行星的形状、大小、重力场为研究对象，研究和测绘的对象十分广泛，主要包括地表的各种地物、地貌和地下的地质构造、水文、矿藏等，如山川、河流、房屋、道路、植被等等。通常开发一片处女地或进行大型工程建设前，必须由测绘工程师测量绘制地形图，并提供其他信息资料，然后才能进行决策、规划和设计等工作，所以测绘工作非常重要。通常我们见到的地图、交通旅游图都是在测绘的基础上完成的。从事测绘工作经常进行野外作业，要有面对艰苦环境的心理准备。

地理信息——地理信息科学是1992年Goodchild提出的，与地理信息系统相比，它更加侧重于将地理信息视作为一门科学，而不仅仅是一个技术实现，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题。

遥感技术——是二十世纪最具影响力也是最重大的技术之一。这是20世纪60年代兴起的一种探测技术，是根据电磁波的理论，应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息，进行收集、处理，并最后成像，从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术。目前利用人造卫星每隔18天就可送回一套全球的图像资料。利用遥感技术，可以高速度、高质量地测绘地图。

软件工程——软件工程是一门研究用工程化方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件的学科。它涉及到程序设计语言、数据库、软件开发工具、系统平台、标准、设计模式等方面。在现代社会中，软件应用于多个方面。典型的软件有电子邮件、嵌入式系统、人机界面、办公套件、操作系统、编译器、数据库、游戏等。同时，各个行业几乎都有计算机软件的应用，如工业、农业、银行、航空、政府部门等。这些应用促进了经济和社会的发展，也提高了工作和生活效率。

信息工程——建立在超大规模集成电路技术和现代计算机技术基础上，研究信息处理理论、技术和工程实现的专门学科。该专业以研究信息系统和控制系统的应用技术为核心，在面向21世纪信息社会化的过程中具有十分重要的地位。信息工程专业对数学、物理、电路理论、信号理论、电子技术、计算机科学和技术等方面的知识有很高的要求，并紧紧跟踪当今发展最迅速的信息与通信工程以及控制科学与工程学科领域的最新技术，不断更新教学内容，形成风格独特的课程体系。在人才培养过程中，该专业十分重视创新能力和实践能力的培养，采取有效的措施使学生得到必要的训练和锻炼。

张政 115132