地理信息系统原理
第一章绪论
1.数据：①狭义：为人们获得信息前后对事物认识的差别
②广义：指主体（人、生物和机器）与外部客体（环境、其
他人、生物和机器）之间相互联系的一种形式。
是
主体与客体之间一切有用的消息和知识，是表征事
物特征的一种普遍形式。
2.信息：是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现
象等的内容、数量或特征。
3.信息的特征：客观性、适用性、可传输性和共享性。
4.信息和数据的关系：信息来源于数据，数据是未加工的原始资料，
数据对实体行为产生影响时才成为信息。
数据是信息的内容和解释，信息是数据的载体和表达。
5.地理信息：是指与所研究对象的空间地理分布有关的信息，它表示
地表物体及环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律。
6.地理信息的特征：其属于空间信息、区域性、多维结构（多层次性）、
时序特征（动态变化特征）。
7.信息系统：能对数据和信息进行采集、储存、加工和再现，并能回
答用户一系列问题的系统称为信息系统。
8.信息系统的四大功能：数据的采集、管理、分析和表达。
9.地理信息系统：是一种特定而又十分重要的空间信息系统，它是以
采集、贮存、管理、分析和描述（五大功能）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系统。
10.地理信息的分类：①按研究对象的分布范围分：全球和区域；②按
GIS功能分：工具型和应用型；③按研究对象的性质和内容分：综合和专题；④按GIS的数据结构分：矢量、栅格和混合；⑤按研究对象的空间分布特征分：2D、2.5D、3D、4D。
11.地理信息系统国内外发展对比：
12.地理信息系统和其他学科的区别：
地
区
第二章地理信息系统的构成
1.组成：由计算机硬件、软件、数据和用户四部分组成。
1)硬件配置：地理信息系统的硬件配置根据经费条件、应用目的、
规模以及地域分布可以有单机模式、局域网模式和广域网模式。
共同部分是（输入/出部分、储存部分、计算机部分<即图像处理
部分>、用户）
2)软件配置：GIS由数据输入子系统、图形及属性编辑子系统、空
间数据库管理系统、空间查询与空间分析子系统、制图与输出子
系统五个子系统组成。
2.地理空间数据：以地球表面空间位置为参照描述自然、社会和人文
经济景观的数据。
包含三个相互联系的方面：
1)空间位置（地理坐标、大地直角坐标等）
2)空间关系（拓扑关系）
3)属性数据（包括定性、定量两方面）
3.功能：数据输入、数据编辑、数据管理、数据查询与分析、数据输
出。
1)数据采集与编辑功能：数据编辑、数据管理、数据查询与分析、
数据输出。
2)地理数据的管理功能：图形数据采集及编辑、属性数据编辑及分
析。
3)空间查询与空间分析功能:
a)空间查询：可以用来完成6种不同的查询：①点——点②点
——线③点——面④线——线⑤线——面⑥面——面
b)空间分析：利用空间特征之间的空间关系通过空间运算得到
新的信息或知识。
1.缓冲区分析：对一组或一类地物按缓冲
区的距离条件，建立缓冲区多边形图，然后将这个图层与需
要进行缓冲区分析的图层进行叠置分析，得到所需结果。
2.
空间叠置：同一地区，同一比例尺的两个或两个以上的图层
进行叠置（其中至少有一个图层是多边形图层亦称基本图层，
其他图层可以是点、线、面图层），生成具有多层属性的新
的图层和属性。
3.泰森多边形分析：首先由离散点建立泰森
多边形，然后由多边形内唯一一个离散点的值代表多边形的
值。
4)制图功能
5)地形分析功能
a)数字高程模型的建立：数字高程模型有三种主要的形式：网
格DEM，不规则三角网TIN，以及由两者混合成的数字高程
模型。
b)地形分析：①等高线分析②透视图分析③坡度、坡向分析④
断面图分析⑤计算地形表面积和填挖方体积
第三章空间数据的获取
1.空间数据用数字表达可分为：数字线划数据、影像数据、数字高程
模型和地物的属性数据。
1)数字线划数据：将空间地物直接抽象为点、线、面的实体，用坐
标描述它的位置和形状。
2)影像数据：包括遥感影像和航空影像，它可以是彩色图像也可以
是灰度影像。
3)数字高程模型：地表物体的高程信息。
4)属性数据：记录地物的种类，和详细信息。
2.空间数据的基本特征包括：空间特征、专题特征和时间特征。
1)空间特征：是地理信息系统或者说空间信息系统所独有的。
空间
特征是指空间地物的位置、形状和大小等几何特征。
2)专题特征：亦指空间现象或空间目标的属性特征，它是指除了时
间和空间特征以外的空间现象的其他特征，如地形的坡度、坡向、
某地的年降雨量、土地酸碱度、土地覆盖类型、人口密度、交通
流量、空气污染程度等。
3)时间特征：空间数据总是在某以特定时间或时间内采集到或计算
得到的。
目前还处于研究阶段。
3.空间数据的获取：数据源可以分为原始数据（第一手数据）或经过
处理加工后的数据（第二手数据），又可将数据源分为非电子数据和电子数据两类。
4.空间数据测量的尺度和精度：空间目标的描述包括了定性和定量描
述。
1)定性描述：是指对空间目标的鉴别、分类和命名。
定性描述主要
表现在属性方面，对地物的分类通常是一种定性描述。
定性描述
的尺度和精度因GIS应用的领域或地区、不同的系统而不尽相
同。
2)定量描述：包括图像和属性数据。
图形主要指它的空间坐标；属
性指一些量化指标，如工农业产值、职工工资等。
对于空间坐标
的测量，其尺度主要取决采样点的取舍和坐标测量的精确度或者
说有效值。
5.空间数据质量：数据质量是指数据适用于不同应用的能力。
1)数据质量的基本特点：①准确度：测量值与真值之间的接近②精
度：对现象描述的详细程度。
③不确定性④相容性：指两个来源
的数据在同一个应用中使用的难易程度。
⑤一致性⑥完整性⑦可
得性⑧现势性：反映客观现象目前状况的程度。
第四章空间数据的表达
1.地理信息系统是开放的复杂的系统。
其主要涉及地球表层空间，按
照层次划分，可分为岩石圈、水圈、生物圈、大气圈和电离层。
现
阶段所涉及的范围是在岩石圈和大气圈之间。
2.空间实体：在地理信息系统中不可再分的最小单元现象是对地理现
象的抽象观察和描述。
3.空间关系：拓扑关系：邻接、相交、相离、包含和重合。
4.空间实体的类型：
1)0维空间对象的定义：实体点、标号点、面点标识、节点。
2)1维空间对象的定义：线段、弦列、弧、拓扑连线、链、全链、
面链、网链和环。
3)2维空间对象的定义：内面、G-多边形、GT-多边形、广义多边
形、虚多边形、像元、网络单元。
4)3维空间对象的定义：体元、标识体元、三维组合空间目标、体
空间。
