GIS等級考試知識集錦（word版）
1、地理信息:是指表征地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、相互聯(lián)系和變化規(guī)律的 數(shù)字、文字、圖像和圖形的總稱。，包括空間位置、屬性特征及時間特征三部分。
2、地理信息系統(tǒng):是在計算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。
3、GIS研究內(nèi)容：(1) 輸入：大多數(shù)的地理數(shù)據(jù)是從地圖輸入GIS ,常用的方法是數(shù)字化和掃描。
（2）存儲：GIS 中的數(shù)據(jù)分為柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)兩大類,。大多數(shù)的GIS 系統(tǒng)中采用了分層技術(shù)，即根據(jù)地圖的某些特征,把它分成若干層，整張地圖是所有層疊加的結(jié)果。
（3）地理數(shù)據(jù)的操作和分析：GIS 中對數(shù)據(jù)的操作提供了對地理數(shù)據(jù)有效管理的手段。對圖形數(shù)據(jù)(點、線、面) 和屬性數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改等基本操作大多可借鑒CAD 和通用數(shù)據(jù)庫中的成熟 技術(shù)。
4、輸出：將用戶查詢的結(jié)果或是數(shù)據(jù)分析的結(jié)果以合適的形式輸出是GIS 問題求解過程的最后一道工序。輸出形式通常有兩種:在計算機(jī)屏幕上顯示或通過繪圖儀輸出。
5、GIS系統(tǒng)一般包括以下5個部分：系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件、空間數(shù)據(jù)、應(yīng)用人員和應(yīng)用模型。
1）GIS硬件配置：1、計算機(jī)主機(jī) 2、數(shù)據(jù)輸入設(shè)備：數(shù)字化儀、圖像掃描儀、手寫筆、光筆、鍵盤、通訊端口等3、數(shù)據(jù)存貯設(shè)備：光盤刻錄機(jī)、磁帶機(jī)、移動硬盤、磁盤陣列等； 4、數(shù)據(jù)輸出設(shè)備：筆式繪圖儀、噴墨繪圖儀（打印機(jī)）、激光打印機(jī)等。
2）GIS軟件按功能可分為以下幾類： （1）數(shù)據(jù)輸入：將系統(tǒng)外部的原始數(shù)據(jù)(多種來源、多種形式的信息)傳輸給系統(tǒng)內(nèi)部，并將這些數(shù)據(jù)從外部格式轉(zhuǎn)換為便于系統(tǒng)處理的內(nèi)部格式的過程。如將各種已存在的地圖、遙感圖象數(shù)字化，或者通過通訊或讀磁盤、磁帶的方式錄入遙感數(shù)據(jù)和其他系統(tǒng)已存在的數(shù)據(jù)，還包括以適當(dāng)?shù)姆绞戒浫敫鞣N統(tǒng)計數(shù)據(jù)、野外調(diào)查數(shù)據(jù)和儀器記錄的數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)輸入方式與使用的設(shè)備密切相關(guān)，常有三種形式：①手扶跟蹤數(shù)字化儀的矢量跟蹤數(shù)字化。它是通過人工選點或跟蹤線段進(jìn)行數(shù)字化，主要輸入有關(guān)圖形點、線、面的位置坐標(biāo)。②掃描數(shù)字化儀的光柵掃描數(shù)字化，主要輸入有關(guān)圖像的網(wǎng)格數(shù)據(jù)。③鍵盤輸入，主要輸入有關(guān)圖像、圖形的屬性數(shù)據(jù)(即代碼、符號)，在屬性數(shù)據(jù)輸入之前，須對其進(jìn)行編碼。 （2）數(shù)據(jù)存貯與管理：數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)庫管理涉及地理元素（表示地表物體的點、線、面）的位置、連接關(guān)系及屬性數(shù)據(jù)如何構(gòu)造和組織等。用于組織數(shù)據(jù)庫的計算機(jī)系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）�？臻g數(shù)據(jù)庫的操作包括數(shù)據(jù)格式的選擇和轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的連接、查詢、提取等。 （3）數(shù)據(jù)分析與處理：指對單幅或多幅圖件及其屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運算和指標(biāo)量測，在這種操作中，以一幅或多幅圖作為輸入，而分析計算結(jié)果則以一幅或多幅新生成的圖件表示，在空間定位上仍與輸入的圖件一致，故可稱為函數(shù)轉(zhuǎn)換、空間函數(shù)轉(zhuǎn)換可分為基于點或象元的空間函數(shù)，如基于象元的算術(shù)運算、邏輯運算或繁類分析等；基于區(qū)域、圖斑或圖例單位的空間函數(shù)，如疊加分類、區(qū)域形狀量測等；基于鄰域的空間函數(shù)．如象元連通性、擴(kuò)散、最短路徑搜索等。量測包括對面積、長度、體積、空間方位、空間變化等指標(biāo)的計算。函數(shù)轉(zhuǎn)換還包括錯誤改正、格式變性和預(yù)處理。 （4）數(shù)據(jù)輸出與表示模塊：輸出與表示是指將地理信息系統(tǒng)內(nèi)的原始數(shù)據(jù)或經(jīng)過系統(tǒng)分析、轉(zhuǎn)換、重新組織的數(shù)據(jù)以某種用戶可以理解的方式提交給用戶如以地圖、表格、數(shù)字或曲線的形式表示于某種介質(zhì)上，或采用CRT（Cathode Ray Tub）顯示器、膠片拷貝、點陣打印機(jī)、筆式繪圖儀等輸出，也可以將結(jié)果數(shù)據(jù)記錄于磁存貯介質(zhì)設(shè)備或通過通訊線路傳輸?shù)接脩舻钠渌嬎銠C(jī)系統(tǒng)。（5）用戶接口模塊：該模塊用于接收用戶的指令、程序或數(shù)據(jù)，是用戶和系統(tǒng)交互的工具，主要包括用戶界面、程序接口與數(shù)據(jù)接口。系統(tǒng)通過菜單方式或解釋命令方式接收用戶的輸入。由于地理信息系統(tǒng)功能復(fù)雜，且用戶又往往為非計算機(jī)專業(yè)人員，用戶界面是地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的重要組成部分，它通過菜單技術(shù)、用戶詢問語言的設(shè)置，還可采用人工智能的自然語言處理技術(shù)與圖形界面等技術(shù)，提供多窗口和鼠標(biāo)選擇菜單等控制功能，為用戶發(fā)出操作指令提供方便。該模塊還隨時向用戶提供系統(tǒng)運行信息和系統(tǒng)操作幫助信息，這就使地理信息系統(tǒng)成為人機(jī)交互的開放式系統(tǒng)。
3）空間數(shù)據(jù)：
1、 某個已知坐標(biāo)系中的位置。
2、 實體間的空間相關(guān)性。
3、 與幾何位置無關(guān)的屬性。
應(yīng)用人員：GIS應(yīng)用人員包括系統(tǒng)開發(fā)人員和GIS技術(shù)的最終用戶，他們的業(yè)務(wù)素質(zhì)和專業(yè)知識是GIS工程及其應(yīng)用成敗的關(guān)鍵。
GIS的發(fā)展：
1、 地理信息系統(tǒng)的開拓期（60年代）
2、地理信息系統(tǒng)的鞏固發(fā)展期（70年代）
3、地理信息系統(tǒng)技術(shù)大發(fā)展時期（80年代）
4、地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用普及時代（90年代）
地圖強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)分析、符號化與顯示，而地理信息系統(tǒng)則注重于信息分析。
GPS在GIS中的應(yīng)用常常分為兩種情況：一是直接用GPS技術(shù)對GIS的空間數(shù)據(jù)作實時更新和采集；二是把GPS接收機(jī)的實時差分定位技術(shù)與GIS的電子地圖相結(jié)合，組合成各種電子導(dǎo)航系統(tǒng)
GIS軟件類型和分類：
1、實用型地理信息系統(tǒng)或者稱為面向項目的信息系統(tǒng)。
2 工具型地理信息系統(tǒng)或者稱為面向管理的地理信息系統(tǒng)。
GIS應(yīng)用領(lǐng)域：
但GIS 的應(yīng)用已經(jīng)涵蓋了國土、地礦、環(huán)保、城建、能源、國防、軍事、 航天等應(yīng)用領(lǐng)域，而在與普通大眾息息相關(guān)的公共設(shè)施管理、道路交通、電力供應(yīng)、資源管理、城市規(guī)劃、政府決策、大眾服務(wù)等方面更發(fā)揮著越來越大的作用。
GIS發(fā)展?fàn)顩r：
2008年我國地理信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已達(dá)到500億元，地理信息產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員超過３０萬，相關(guān)企事業(yè)單位超過１萬家，從事GIS教育的院校和相關(guān)單位有200所，每年畢業(yè)的學(xué)生近萬人。我國已經(jīng)形成了從大型基礎(chǔ)平臺軟件到各類應(yīng)用軟件的全系列地理信息系統(tǒng)軟件產(chǎn)品。
苦難和挑戰(zhàn)：
1） 數(shù)據(jù)采集的依賴，
在遙感數(shù)據(jù)方面，我國目前使用的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)90%以上來自美國、法國、加拿大等國家。
2）大眾化應(yīng)用依然處于初級階段
3）企業(yè)規(guī)模較小，企業(yè)與企業(yè)之間缺少交流，沒有形成協(xié)作氛圍。
知名軟件：
美國環(huán)境研究所（ESRI）的ArcGIS、MIS公司的MapInfo。
中地公司的MapGIS、吉奧公司的GeoStar和超圖公司的SuperMAP。
MapInfo：是1986年美國紐約州Troy市新成立的一家地理信息系統(tǒng)專業(yè)軟件公司開發(fā)定位的桌面地圖系統(tǒng)，地圖可視化方面擁有全球較大量的用戶群。MapInfo是一個界于CAD與GIS之間的系統(tǒng)，主要功能偏向于桌面可視化與數(shù)據(jù)管理，缺乏GIS拓?fù)浞治雠c管理能力，而且圖形處理能力稍差。
MapInfo軟件 MapInfo主要功能：計算機(jī)地圖制圖－輸入、編輯、輸出，接受和輸出其它圖形系統(tǒng)的數(shù)據(jù)（DXF格式）。
ArcGIS是美國環(huán)境系統(tǒng)研究所（ESRI公司）開發(fā)具有代表性的產(chǎn)品，ESRI公司成立于1969年。產(chǎn)品將近四十年歷史，功能強(qiáng)大，產(chǎn)品在國際影響較大、產(chǎn)品在世界上占有較強(qiáng)的份額。
ArcGIS按組織機(jī)構(gòu)部署配置需求分為：ArcView, ArcEditor, ArcInfo, ArcSDE, ArcIMS, 和ArcGIS Server。ArcGIS主要功能有：創(chuàng)建、管理、集成、分析、顯示和傳播空間數(shù)據(jù)和地理處理服務(wù)。還具有強(qiáng)大的可視化、編輯、分析和數(shù)據(jù)管理功能，使ArcGIS軟件家族成為GIS軟件的領(lǐng)先者。
標(biāo)準(zhǔn)化：
國際地理信息標(biāo)準(zhǔn)化工作大體可分為兩部分。 一是以已經(jīng)發(fā)布實施的信息技術(shù)（IT）標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，直接引用或者經(jīng)過修編采用；二是研制地理空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，包括數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)描述、數(shù)據(jù)處理等方面的標(biāo)準(zhǔn)。
元數(shù)據(jù)可以從以下七個方面對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行描述：
（1．1）標(biāo)識(Indentification)：包括數(shù)據(jù)名稱，開發(fā)者，數(shù)據(jù)描述的區(qū)域，專題，現(xiàn)勢性，對數(shù)據(jù)使用的限制等；
（1．2）數(shù)據(jù)質(zhì)量(Data Quality)：數(shù)據(jù)質(zhì)量的定義，數(shù)據(jù)精度，完整性，一致性，產(chǎn)生該數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)以及處理過程；
（1．3）空間數(shù)據(jù)組織(Spatial Data Organization)：數(shù)字編碼的空間數(shù)據(jù)組織方式，空間實體的數(shù)目，除空間坐標(biāo)外其他的屬性；
（1．4）空間參照(Spatial Reference)：數(shù)據(jù)采用的地圖投影，存儲格式（矢量還是柵格），水平與垂直的地球參照系，從一種坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到另一種坐標(biāo)系統(tǒng)的方法；
（1．5）實體和屬性信息(Entity & Attribute Information)：數(shù)據(jù)中包括的地理信息，信息的編碼方式，編碼的意義描述； （1．6）分發(fā)(Distribution)：如何得到數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的格式，存儲介質(zhì)，價格等等； （1．7）元數(shù)據(jù)參考信息(Metadata Reference)：該數(shù)據(jù)何時完成，由誰完成等信息。
基礎(chǔ)知識：
一 坐標(biāo)系統(tǒng)
1、地面點的平面位置根據(jù)實際情況，可以選用地理坐標(biāo)、平面直角坐標(biāo)、高斯平面直角、地心坐標(biāo)等系統(tǒng)表示。
地理坐標(biāo)就是用經(jīng)緯度表示地面點位的球面坐標(biāo)。
地心坐標(biāo)系是以參考橢圓體為根據(jù)的坐標(biāo)系，是以地球質(zhì)心為坐標(biāo)原點的三維坐標(biāo)系。WGS-84世界大地坐標(biāo)系就是一種地心坐標(biāo)系。
2000國家大地坐標(biāo)系參數(shù)：
u原點：包括海洋和大氣的整個地球的質(zhì)量中心
u三個坐標(biāo)軸的指向：Z軸由原點指向歷元2000.0的地球參考極的方向，該歷元的指向由國際時間局給定的歷元為1984.0的初始指向推算，定向的時間演化保證相對于地殼不產(chǎn)生殘余的全球旋轉(zhuǎn)，X軸由原點指向格林尼治參考子午線與地球赤道面（歷元2000.0）的交點，Y軸與Z軸、X軸構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系。采用廣義相對論意義下的尺度。
u 地球橢球的4個基本參數(shù)定義：2000國家大地坐標(biāo)系采用的地球橢球參數(shù)的數(shù)值為：長半軸 a＝6378137m 扁率 f=1/298.257222101
地心引力常數(shù) GM＝3.986004418×1014m3s-2
自轉(zhuǎn)角速度 ω＝7.292l15×10-5rad s-1 2000國家大地坐標(biāo)系與現(xiàn)行國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、銜接的過渡期為8—10年。 現(xiàn)有各類測繪成果，在過渡期內(nèi)可沿用現(xiàn)行國家大地坐標(biāo)系；2008年7月1日后新生產(chǎn)的各類測繪成果應(yīng)采用2000國家大地坐標(biāo)系。
2、地圖比例尺：地圖上沿某方向的微分線段和地面上相應(yīng)微分線段水平長度之比。
比例尺有多種表示方法，如：數(shù)字比例尺，文字比例尺，直線比例尺等，我們最常見的是數(shù)字比例尺，數(shù)字比例尺是指用阿拉伯?dāng)?shù)字形式表示的比例尺。
我國基本比例尺地形圖有1：1萬、1：2.5萬、1：5萬、1：10萬、1：25萬、1：50萬和1：100萬七種。
作用：比例尺賦予了地圖可量測計算的性質(zhì)，為地圖使用者提供了明確的空間尺度概念。比例尺還隱含著對地圖精度和詳細(xì)程度的描述。
分幅標(biāo)準(zhǔn)：我國1∶100萬地形圖分幅是采用國際標(biāo)準(zhǔn)分幅的經(jīng)差6°、緯差4°為一幅圖。
以百萬分之一地圖為基礎(chǔ)直接劃分。一幅百萬分之一地形圖劃分四幅1：50萬地形圖，每幅為經(jīng)差3o，緯差2o；一幅百萬分之一地圖劃分為16幅1：25萬地形圖，每幅為經(jīng)差1o，緯差40’；一幅百萬分之一地圖劃分144幅1:10萬地形圖，每幅為經(jīng)差30’，緯差20’。
每幅大于1：10萬比例尺的地形圖，則以1：10萬圖為基礎(chǔ)進(jìn)行逐級劃分，一幅1：10萬地形圖劃分四幅1：5萬地形圖；一幅1：5萬地形圖劃分為四幅1：2.5萬地形圖。在1：10萬圖的基礎(chǔ)上劃分為64幅1：1萬地形圖；一幅1：1萬地形圖又劃分為4幅1：5000地形圖。
對于1：5000以上的大比例尺地形圖，大多按縱橫坐標(biāo)格網(wǎng)線進(jìn)行等間距分幅，即采用矩形分幅方法。
我國的舊標(biāo)準(zhǔn)編號也是采用國際標(biāo)準(zhǔn)。從赤道起向北或向南至緯度88°止，按緯差每4°劃作22個橫列，依次用A、B、„„、V表示；從經(jīng)度180°起向東按經(jīng)差每6°劃作一縱行，全球共劃分為60縱行，依次用1、2、„„、60表示。
每幅圖的編號由該圖幅所在的“列號——行號”組成，一般來講，把列數(shù)的字母寫在前，行數(shù)的數(shù)字寫在后，中間用一條短橫線連接。例如，北京某地的經(jīng)度為116°26′08″、緯度為39°55′20″，所在1∶100萬地形圖的編號為J-50。
2) 我國1∶100萬比例尺地形圖的新標(biāo)準(zhǔn)編號 1∶100萬圖幅的編號，由圖幅所在的“行號列號”組成。與國際編號基本相同，除了去除行號與列號之間的短橫線，改為連寫外，沒有任何變化。如北京所在1∶100萬地形圖的圖號由J-50改寫為J50。
3）1∶50萬、1∶25萬、1∶10萬比例尺地形圖的舊標(biāo)準(zhǔn)編號
這三種例尺地形圖都是在1∶100萬地形圖的舊標(biāo)準(zhǔn)編號的基礎(chǔ)上進(jìn)行分幅編號的。一幅1∶100萬的圖可劃分出為4幅1∶50萬的圖，分別以代碼A、B、C、D表示。將1∶100萬圖幅的編號加上代碼，即為該代碼圖幅的編號，例1∶50萬圖幅的編號為J-50-A。 一幅1∶100萬的圖可劃分出16幅1∶25萬的圖，分別用[1]、[2]、„„、[16]代碼表示。將1∶100萬圖幅的編號加上代碼，即為該代碼圖幅的編號，例1∶25萬圖幅的編號為J-50-[1]。 一幅1∶100萬的圖，可劃分出144幅1∶10萬的圖，分別用1、2、„„、144代碼表示。將1∶100萬圖幅的編號加上代碼，即為該代碼圖幅的編號，例1∶10萬圖幅的編號為J-50-1。
4）1：5萬、1：2.5萬、1：1萬地形圖的舊標(biāo)準(zhǔn)編號 以1：10萬地形圖的編號為基礎(chǔ)，將一幅1：10萬地圖劃分四幅1：5萬地圖，分別用甲、乙、丙、丁表示，其編號是在1：10萬地形圖的編號后加上它本身的序號，如J-50-32-甲。再將一幅1：5萬地圖劃分四幅1：2.5萬地形圖，分別用1、2、3、4表示，其編號是在1：5萬地形圖的編號后加上它本身的序號，如J-50-32-甲-1。 1：1萬地形圖的編號，是以一幅1：10萬地形圖劃分為64幅1：1萬地形圖，分別以帶括號的（1）—（64）表示，其編號是在1：10萬圖號后加上1：1萬地圖的序號，如J-50-32-（10）。一幅1：1萬地形圖劃分為4幅1：5000地形圖，分別用小寫拉丁字母a、b、c、d表示，其編號是在1：1萬圖號后加上它本身的序號，如J-50-32-（10）-a。
5）1∶50萬至1∶5000圖幅的新標(biāo)準(zhǔn)編號 各大中比例尺地形圖的圖號均由五個元素10位碼構(gòu)成。從左向右，第一元素1位碼，為1：100萬圖幅行號字符碼；第二元素2位碼，為1：100萬圖幅列號數(shù)字碼；第三元素1位碼，為編號地形圖相應(yīng)比例尺的字符代碼；第四元素3位碼，為編號地形圖圖幅行號數(shù)字碼；第五元素3位碼，為編號地形圖圖幅列號數(shù)字碼；各元素均連寫，沒有橫線隔開。例如：J50B001001。
（三）地圖投影：
地圖投影，就是按照一定的數(shù)學(xué)法則，將地球橢球面上的經(jīng)緯網(wǎng)轉(zhuǎn)化到平面上，使地理點的地理坐標(biāo)（φ，λ）與地圖上相對應(yīng)的平面坐標(biāo)（x，y）或者極坐標(biāo)（δ，ρ）間，建立一一對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。
（一）按構(gòu)成方法分類：
1、幾何投影：這種投影方法是把橢球面上的經(jīng)緯線網(wǎng)投影到幾何面上，然后將幾何面展為平面而得到。
（1） 圓柱投影：以圓柱面作為投影面，使圓柱面與球面相切或相割，將球面上的經(jīng)緯線投影到圓柱面上，然后將圓柱面展為平面而成。
（2） 方位投影：以平面作為投影面，使平面與球面相切或相割，將球面上的經(jīng)緯線投影到平面上而成。
（3） 圓錐投影：以圓錐面作為投影面，使圓錐面與球面相切或相割，將球面上的經(jīng)緯線投影到圓錐面上，然后將圓錐面展為平面而成。
2、非幾何投影：不借助幾何面，根據(jù)某些條件用數(shù)學(xué)解析法確定球面與平面之間點與點的函數(shù)關(guān)系。
（二）按變形性質(zhì)分類：
（1） 等角投影：角度變形為零。同一方向長度比相同。
定義為任何點上二微分線段組成的角度投影前后保持不變，亦即投影應(yīng)的微分面積保持圖形相似，故可稱為正形投影。
（2） 等積投影：面積變形為零。
定義為某一微分面積投影前后保持相等，亦即其面積比為1，即在投影平面上任意一塊面積與橢球面上相應(yīng)的面積相等，即面積變形等于零。
（3） 等距投影： 在任意投影上，長度、面積和角度都有變形，它既不等角又不等積。但是在任意投影中，有一種比較常見的等距投影，定義為沿某一特定方向的距離，投影前后保持不變，即沿著該特定方向長度比為1。
投影選擇的影響因素：選擇制圖投影時，主要要考慮以下因素：制圖區(qū)域的范圍、形狀和地理位置，地圖的用途、出版方式及其他特殊要求等，其中制圖區(qū)域的范圍、形狀和地理位置是主要因素
高斯克呂格投影：
根據(jù)地圖投影的分類和用途，有多種投影方式。不同的國家、不同的區(qū)域甚至同一區(qū)域不同用途的地圖，它所采用的投影方式就不相同。我國現(xiàn)行地圖中，常采用的投影方式有高斯克呂格投影、墨卡托投影、蘭伯特投影，省區(qū)圖多采用墨卡托投影，1：100萬的地形圖多采用蘭伯特投影， 1:1萬至1:50萬的地形圖多采用高斯－克呂格投影。
高斯－克呂格投影概念：我們假想用一個圓柱體橫套在地球橢球體上，并使圓柱體與橢球體的某一經(jīng)線相切，圓柱體的中心軸位于赤道上，按等角條件將地球橢球體表面投影到圓柱體上，然后將圓柱體展開成平面。高斯克呂格投影的中央經(jīng)線和赤道為互相垂直的直線，其他經(jīng)線均為凹向并對稱于中央經(jīng)線的曲線，其他緯線均為以赤道為對稱軸的向兩極彎曲的曲線，經(jīng)緯線成直角相交。
高斯－克呂格投影的特征
(1) 中央經(jīng)線和地球赤道投影成為直線，且為投影的對稱軸；
（2）是等角投影，經(jīng)線和緯線投影后仍正交。
（3）中央經(jīng)線上沒有長度變形，而在其它經(jīng)線上，緯度越低，變形越大，赤道處最大；
（4）變形特征：在同一條經(jīng)線上，長度變形隨緯度的降低而增大，在赤道處為最大；在同一條緯線上，長度變形隨經(jīng)差的增加而增大，且增大速度較快。在6度帶范圍內(nèi)，長度最大變形不超過0.14%。
投影帶的劃分：
我國常采用6°分帶法和3°分帶法。我國規(guī)定1：1萬、1：2.5萬、1：5萬、1：10萬、1：25萬、1：50萬比例尺地形圖，均采用高斯克呂格投影。1：2.5萬至1：50萬的地形圖，采用經(jīng)差6°分帶方案，全球共分為60個投影帶；我國位于東經(jīng)72°到136°間，共含11個投影帶；大于或等于1:1萬地圖采用經(jīng)差3°分帶法。
空間數(shù)據(jù)庫：空間數(shù)據(jù)庫是某一區(qū)域內(nèi)關(guān)于一定地理要素特征的數(shù)據(jù)集合。
空間數(shù)據(jù)庫與一般數(shù)據(jù)庫相比，具有以下特點：
1）數(shù)據(jù)量特別大，地理系統(tǒng)是一個復(fù)雜的綜合體，要用數(shù)據(jù)來描述各種地理要素，尤其是要素的空間位置，其數(shù)據(jù)量往往很大。
2）不僅有地理要素的屬性數(shù)據(jù)（與一般數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)性質(zhì)相似），還有大量的空間數(shù)據(jù)，即描述地理要素空間分布位置的數(shù)據(jù)，并且這兩種數(shù)據(jù)之間具有不可分割的聯(lián)系。
3）數(shù)據(jù)應(yīng)用廣泛，例如地理研究、環(huán)境保護(hù)、土地利用與規(guī)劃、資源開發(fā)、生態(tài)環(huán)境、市政管理、道路建設(shè)等。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即數(shù)據(jù)組織的形式，是適合于計算機(jī)存貯、管理、處理的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)。換句話說，是指數(shù)據(jù)以什么形式在計算機(jī)中存貯和處理。
在地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，有柵格結(jié)構(gòu)和矢量結(jié)構(gòu)兩種方式。柵格結(jié)構(gòu)的編碼方式主要有直接?xùn)鸥窬幋a、鏈碼、游程長度編碼、塊碼、四叉樹碼等；矢量結(jié)構(gòu)主要有坐標(biāo)序列編碼、樹狀索引編碼和二元拓?fù)渚幋a等編碼方法�？臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇對 GIS 的設(shè)計和建立起著非常關(guān)鍵的作用。
空間數(shù)據(jù)類型：根據(jù)空間數(shù)據(jù)的特征，可以把空間數(shù)據(jù)歸納為三類：1)屬性數(shù)據(jù) 2)幾何數(shù)據(jù) 3)關(guān)系數(shù)據(jù)。此外，還有元數(shù)據(jù)，它是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。
柵格結(jié)構(gòu)的顯著特點是：屬性明顯，定位隱含，即數(shù)據(jù)直接記錄屬性本身，而所在位置則根據(jù)行列號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的坐標(biāo)給出。這種結(jié)構(gòu)容易實現(xiàn)，算法簡單，且易于擴(kuò)充、修改，也很直觀。柵格結(jié)構(gòu)表示的地表是不連續(xù)的，是量化和近似離散的數(shù)據(jù)。在柵格結(jié)構(gòu)中，地表被分成相互鄰接、規(guī)則排列的矩形方塊(特殊的情況下也可以是三角形或菱形、六邊形等)，每個地塊與一個柵格單元相對應(yīng)。
柵格數(shù)據(jù)的獲取方式：遙感影像、矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、手工采集、掃面數(shù)據(jù)。
柵格系統(tǒng)的確定 ：柵格系統(tǒng)的確定包括柵格坐標(biāo)系的確定和柵格單元尺寸的確定。
1、柵格坐標(biāo)系的確定 坐標(biāo)系的確定實質(zhì)是坐標(biāo)系原點和坐標(biāo)軸的確定。柵格系統(tǒng)的起始坐標(biāo)應(yīng)與國家基本比例尺地形圖公里網(wǎng)的交點相一致，并分別采用公里網(wǎng)的縱橫坐標(biāo)軸作為柵格系統(tǒng)的坐標(biāo)軸。
2、柵格單元的尺寸 柵格單元的尺寸確定的原則是應(yīng)能有效地逼近空間對象的分布特征，又減少數(shù)據(jù)的冗余度。格網(wǎng)太大，忽略較小圖斑，信息丟失。一般講實體特征愈復(fù)雜，柵格尺寸越小，分辨率愈高，然而柵格數(shù)據(jù)量愈大，按分辨率的平方指數(shù)增加，計算機(jī)成本就越高，處理速度越慢。 具體可采用保證最小多邊形的精度標(biāo)準(zhǔn)來確定尺寸的方法。
柵格單元代碼（屬性值）的方式的確定：中心點法，面積占優(yōu)法，重要性法，長度占優(yōu)法。
矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
地理信息系統(tǒng)中另一種最常見的圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為矢量結(jié)構(gòu)，即通過記錄坐標(biāo)的方式盡可能精確地表示點、線、多邊形等地理實體，坐標(biāo)空間設(shè)為連續(xù)，允許任意位置、長度和面積
的精確定義。
1）矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容：
1、點實體 點實體包括由單獨一對x，y 坐標(biāo)定位的一切地理或制圖實體。在矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，除點實體的x，y 坐標(biāo)外還應(yīng)存儲其它一些與點實體有關(guān)的數(shù)據(jù)來描述點實體的類型、制圖符號和顯示要求等。
2、 線實體可以定義為直線元素組成的各種線性要素，直線元素由兩對以上的x，y 坐標(biāo)定義。最簡單的線實體只存儲它的起止點坐標(biāo)、屬性、顯示符等有關(guān)數(shù)據(jù)。其中唯一標(biāo)識是系統(tǒng)排列序號。線標(biāo)識碼可以標(biāo)識線的類型；起始點和終止點可以用點號或直接用坐標(biāo)表示；顯示信息是顯示線的文本或符號等；與線相聯(lián)的非幾何屬性可以直接存儲于線文件中，也可單獨存儲，而由標(biāo)識碼聯(lián)接查找。
3、面實體
多邊形(有時稱為區(qū)域)數(shù)據(jù)是描述地理空間信息的最重要的一類數(shù)據(jù)。在區(qū)域?qū)嶓w中，具有名稱屬性和分類屬性的，多用多邊形表示，如行政區(qū)、土地類型、植被分布等；具有標(biāo)量屬性的有時也用等值線描述(如地形、降雨量等)。多邊形矢量編碼，不但要表示位置和屬性，更重要的是能表達(dá)區(qū)域的拓?fù)涮卣�，如形狀、鄰域和層次結(jié)構(gòu)等，以便使這些基本的空間單元可以作為專題圖的資料進(jìn)行顯示和操作，由于要表達(dá)的信息十分豐富，基于多邊形的運算多而復(fù)雜，因此多邊形矢量編碼比點和線實體的矢量編碼要復(fù)雜得多。
2）矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式
矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編碼形式，按照其功能和方法可分為：實體式、索引式、雙重獨立式和鏈狀雙重獨立式。
1、實體式
實體式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指構(gòu)成多邊形邊界的各個線段，以多邊形為單元進(jìn)行組織。按照這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，邊界坐標(biāo)數(shù)據(jù)和多邊形單元實體一一對應(yīng)，各個多邊形邊界都單獨編碼和數(shù)字化。
但這種方法也有以下明顯缺點：
(1)相鄰多邊形的公共邊界要數(shù)字化兩遍，造成數(shù)據(jù)冗余存儲，可能導(dǎo)致輸出的公共邊界出現(xiàn)間隙或重疊；
(2)缺少多邊形的鄰域信息和圖形的拓?fù)潢P(guān)系；
(3)島只作為一個單個圖形，沒有建立與外界多邊形的聯(lián)系。
2、 索引式
索引式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用樹狀索引以減少數(shù)據(jù)冗余并間接增加鄰域信息，具體方法是對所有邊界點進(jìn)行數(shù)字化，將坐標(biāo)對以順序方式存儲，由點索引與邊界線號相聯(lián)系，以線索引與各多邊形相聯(lián)系，形成樹狀索引結(jié)構(gòu)。
柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)比較：
柵格數(shù)據(jù)
1. 數(shù)據(jù)存儲量大
2. 空間位置精度低
3. 不易實現(xiàn)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)分析
4. 輸出速度快，但繪圖粗糙、不美觀
5. 便于面狀數(shù)據(jù)處理
6. 數(shù)錯誤！未指定文件名。構(gòu)簡單
7. 快速獲取大量數(shù)據(jù)
8. 圖形運算簡單、低效
9. 多種地圖疊合分析方便
10. 能直接處理數(shù)字圖像信息
11. 空間分析易于進(jìn)行
12. 與遙感影像格式一致或接近
13. 技術(shù)開發(fā)費用低
矢量數(shù)據(jù)
1. 數(shù)據(jù)存儲量小
2. 空間位置精度高
3. 容易實行拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)分析
4. 輸出簡單容易，繪圖細(xì)膩、精確、美觀
5. 可對圖形及屬性進(jìn)行檢索、更新和綜合
6. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，獲取數(shù)據(jù)慢
7. 圖形運算復(fù)雜、高效
8. 多種地圖疊合分析困難
9. 不能直接處理數(shù)字圖像信息
10. 空間分析不容易實現(xiàn)
11. 與遙感影像格式不一致
12. 數(shù)據(jù)輸出的費用較高
GIS數(shù)據(jù)：空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。三個基本特征：空間特征、屬性特征、時間特征。
GIS數(shù)據(jù)來源：遙感影像、航空攝影測量數(shù)據(jù)、野外數(shù)據(jù)(GPS數(shù)據(jù)、全站儀數(shù)據(jù))、原圖數(shù)據(jù)（1、數(shù)字化儀數(shù)字化、掃描儀數(shù)字化、）。
空間數(shù)據(jù)的分類：1)屬性數(shù)據(jù) 2)幾何數(shù)據(jù) 3)關(guān)系數(shù)據(jù)。此外，還有元數(shù)據(jù)，它是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即數(shù)據(jù)組織的形式，是適合于計算機(jī)存貯、管理、處理的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)�？臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是空間數(shù)據(jù)在計算機(jī)中的具體組織方式，主要以矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)兩種形式存儲。
空間數(shù)據(jù)不同階段的誤差來源、質(zhì)量控制及評價
1）誤差來源 GIS數(shù)據(jù)的誤差來源主要有采集（包含錄入過程）、處理、使用這三個環(huán)節(jié)。
2）提高空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法：（1）盡可能使用可靠的數(shù)據(jù)源； （2）數(shù)據(jù)的預(yù)處理，包括對原始地圖、表格數(shù)據(jù)的整理或者清繪； （3）提高數(shù)字化操作人員的專業(yè)素養(yǎng)，可以通過增強(qiáng)操作人員的工作責(zé)任心來盡量減少誤差； （4）選用精度高的數(shù)字化設(shè)備； （5）數(shù)據(jù)精度檢查，主要檢查輸出圖與原始圖的點位誤差； （6）人工檢查，對于數(shù)字化的地圖數(shù)據(jù)，應(yīng)打印輸出樣圖來與原始資料進(jìn)行比較檢查，屬于屬性數(shù)據(jù)，最好是通過人工逐一比較檢查。
3）空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量評價：數(shù)據(jù)精度，邏輯一致性、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性
數(shù)據(jù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化包括以下幾個部分：
n 統(tǒng)一的地理基礎(chǔ)
地理基礎(chǔ)是地理信息數(shù)據(jù)表達(dá)格式與規(guī)范的重要組成部分。主要包括統(tǒng)一的地圖投影系統(tǒng)、統(tǒng)一的地理坐標(biāo)系統(tǒng)及統(tǒng)一的地理編碼系統(tǒng)。
n 統(tǒng)一的分類編碼原則
n 數(shù)據(jù)交換格式標(biāo)準(zhǔn) ：數(shù)據(jù)交換格式標(biāo)準(zhǔn)是規(guī)定數(shù)據(jù)交換時采用的數(shù)據(jù)記錄格式，主要用于不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。
n 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)規(guī)程。
GIS數(shù)據(jù)輸入 ：通常在GIS中用到的圖形數(shù)據(jù)類型有：各種地圖、航天航空像片、遙感數(shù)據(jù)和點采樣數(shù)據(jù)。
l 野外數(shù)據(jù)的輸入
GPS 數(shù)據(jù)輸入可以直接讀入文本數(shù)據(jù)；全站儀數(shù)據(jù)輸入利用測圖軟件系統(tǒng)直接接收及內(nèi)存導(dǎo)入等方法。
l 原圖數(shù)據(jù)輸入
數(shù)據(jù)輸入：地理數(shù)據(jù)如何有效地輸入到地理信息系統(tǒng)中是一項瑣碎、費時、代價昂貴的任務(wù)，大多數(shù)的地理數(shù)據(jù)是從紙質(zhì)地圖輸入，GIS.常用的方法是數(shù)字化處理。 數(shù)字化的方法有兩種：數(shù)字化儀數(shù)字化；掃描數(shù)字化。 ²
數(shù)字化儀數(shù)字化是通過數(shù)字化輸入子系統(tǒng)將底圖資料數(shù)字化。采用方法是通過數(shù)字化儀由人工手扶游標(biāo)跟蹤，將底圖轉(zhuǎn)化為圖形數(shù)據(jù)。
² 掃描儀數(shù)字化的作用是將底圖資料通過掃描儀上掃描后，計算機(jī)獲得柵格圖形數(shù)據(jù)，再通過矢量化系統(tǒng)將柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)。掃描矢量化提供了矢量跟蹤導(dǎo)向功能，一般掃描矢量化軟件都提供了交互式手動、半自動、全自動矢量化方式供用戶選擇。
1）矢量化操作步驟如下：
（1）圖紙掃描 配置好掃描儀和計算機(jī)的連接之后就可以掃描圖紙了，掃描的結(jié)果文件最好保存為無壓縮的 tiff 格式，分辨率最好不低于300dpi，并且圖像底邊盡量保持水平。注意：如果掃描圖像效果不好，寧可重新掃描，不可將就來校正和矢量化。
（2）柵格圖像校正 包括：非標(biāo)準(zhǔn)圖幅與標(biāo)準(zhǔn)圖幅校正的校正。 1) 非標(biāo)準(zhǔn)圖幅校正方法（影像對影像校正與圖框?qū)τ跋裥Ｕ?/span> ² 影像對影像的校正：影像對影像的校正可以解決多幅影像拼接問題。處理方法是選擇好要鑲嵌的兩幅影像，通過手工選取兩幅影像圖中相對應(yīng)的控制點，至少必須添加 3 個控制點對。添加完控制點后，點擊預(yù)覽查看影像匹配后的效果。 ² 圖框?qū)τ跋竦男Ｕ?/span> 矢量圖框校正圖像方法與圖像校正圖像的方法基本相同。矢量圖框?qū)τ跋竦男Ｕ梢越鉀Q非標(biāo)準(zhǔn)比例尺圖框?qū)τ跋駡D校正套合與多幅影像拼接問題。處理方法是添加影像圖及矢量圖框，通過手工選取相對應(yīng)的控制點，至少必須添加 4 個控制點對。添加了控制點后，點擊校正預(yù)覽。 2) 標(biāo)準(zhǔn)圖幅校正 標(biāo)準(zhǔn)圖幅的校正是通過讀入圖幅號信息，系統(tǒng)自動計算公里格網(wǎng)交點作為控制點文件。再根據(jù)圖幅控制點文件逐一校正圖像文件中的各個控制點。校正完畢后得到 GeoTiff 文件，GeoTiff 是包含地理信息（坐標(biāo)等信息）的一種 tiff 的格式文件。此時可將校正后的柵格數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)圖幅矢量圖框疊加顯示。 （3）讀圖分層
要素類分層的意義：圖形矢量化以前，首先認(rèn)真讀圖，對整個圖形主要結(jié)構(gòu)要有一個了解，然后根據(jù)一定的目的和分類指標(biāo)，對底圖上的圖形要素進(jìn)行分類。譬如，可按地理要素或地質(zhì)要素分類，也可以按幾何特征分類，或按用途與特征結(jié)合分類等。每一類作為一個圖層（要素類），對每一個圖層賦一個圖層名（要素類名）。對底圖資料充分了解后，就可以擬一個矢量化工作提綱。它包括總的圖層數(shù)，每一層的命名，每個數(shù)據(jù)文件的命名，工作的先后順序，工作進(jìn)度等等。添加圖層：柵格數(shù)據(jù)集層，添加要素類圖層及注記類圖層，這兩個圖層主要作為存儲矢量化數(shù)據(jù)的圖層；還可添加對象類圖層、幾何網(wǎng)絡(luò)圖層等。 （4）制作圖例板 圖例版的制作可以直接提高作圖人員的工作效率。根據(jù)系統(tǒng)提供制作圖例板工具，將用戶常用的幾何圖形符號分門別類設(shè)置好參數(shù)添加到同一個圖例版中。使得用戶在矢量化過程中只需選擇圖例板中預(yù)先設(shè)置好的圖例即可，從而加快了用戶選擇幾何圖形的參數(shù)設(shè)置工作。 （5）矢量化 使用矢量化工具能夠?qū)鸥駭?shù)據(jù)方便的轉(zhuǎn)化成矢量數(shù)據(jù)。
2）屬性數(shù)據(jù)的輸入：
給予每一種數(shù)據(jù)一個公共識別符就可以有效地與空間數(shù)據(jù)（道路）連接起來。屬性數(shù)據(jù)的輸入可在圖形的適當(dāng)位置鍵入。但數(shù)據(jù)量較大時一般都與空間數(shù)據(jù)分開輸入且分別存儲，將屬性數(shù)據(jù)首先輸入一個順序文件，經(jīng)編輯、檢查無誤后轉(zhuǎn)存數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)文件或表格。這是大數(shù)據(jù)量輸入時的常用方法。
3）GIS空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的掛接
空間和非空間數(shù)據(jù)連接的最好方法是用特征編碼或識別符把非空間屬性數(shù)據(jù)與已數(shù)字化的點、線、面空間實體連接在一起。非空間屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)項目最多，應(yīng)把屬于同一個實體的所有數(shù)據(jù)項放在同一個記錄中，并將記錄的 順序號或某一特征數(shù)據(jù)項作為該記錄的識別符或關(guān)鍵字。它是空間與非空間數(shù)據(jù)的連接及相互檢索的聯(lián)系紐帶。
GIS數(shù)據(jù)處理：
1、圖形數(shù)據(jù)編輯
一般進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)交互式編輯有如下步驟： （1）讀入數(shù)據(jù) （2）開窗顯示圖形數(shù)據(jù)檢查錯誤 （3）編輯修改 （4）編輯工作完畢，存儲數(shù)據(jù)
常用的編輯功能有： （1）增加數(shù)據(jù)：輸入或者復(fù)制點、線、面等 （2）刪除數(shù)據(jù)：刪除點、線、面等 （3）修改空間位置數(shù)據(jù)：移動、旋轉(zhuǎn)或者鏡像點、線、面等 （4）修改空間形狀數(shù)據(jù) （5）修改非空間數(shù)據(jù)：如圖元顏色、點元符號、線元符號等。
2、屬性數(shù)據(jù)編輯
屬性數(shù)據(jù)是描述空間實體特征的數(shù)據(jù)集，這些數(shù)據(jù)主要用于描述實體要素類別、級別等分類特征和其他質(zhì)量特征
3、拓?fù)?/span>
4、空間數(shù)據(jù)的誤差分析與校正
1、誤差來源：
1、源誤差 GIS數(shù)據(jù)的來源主要有，直接從現(xiàn)場利用GPS或全站儀采集的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；現(xiàn)有紙質(zhì)地圖的數(shù)字化；航空影像和遙感數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或統(tǒng)計調(diào)查數(shù)據(jù)等。
(1) 地面測量數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的誤差
來源于地面測量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中含有控制測量和碎部測量誤差。其中控制點誤差又受控制網(wǎng)的參考基準(zhǔn)、網(wǎng)形和觀測精度以及觀測費用等因素的影響。碎部點誤差隨繼承了控制點的誤差外，還受自身的觀測方法、觀測精度和地界的人為判斷，以及地物地貌的取舍等因素的影響。
(2) 地圖數(shù)字化數(shù)據(jù)的誤差
目前GIS數(shù)據(jù)的主要來源之一是現(xiàn)有地圖數(shù)字化。原因固有誤差和數(shù)字化過程誤差是 地圖數(shù)字化數(shù)據(jù)誤差的主要來源。原因固有誤差除含有上述地面控制測量和碎部測量的全 部誤差外，還含有制圖誤差。
(3)遙感數(shù)據(jù)誤差
遙感數(shù)據(jù)的誤差累積過程可以區(qū)分為：數(shù)據(jù)獲取誤差、數(shù)據(jù)處理誤差、數(shù)據(jù)分析誤差、 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換誤差和人工判斷誤差。數(shù)據(jù)預(yù)處理誤差：數(shù)據(jù)預(yù)處理包括利用地面控制進(jìn)行校正，幾何校正、圖像增強(qiáng)和分類等。
2、 操作誤差
除了GIS原始錄入數(shù)據(jù)本身帶有的源誤差外，空間數(shù)據(jù)在GIS的模型分析和數(shù)據(jù)處理等操作中還會引入新誤差。如，由計算機(jī)字長引起的誤差，拓?fù)浞治鲆氲恼`差和疊置中引入的誤差等。
投影變換：投影變換是研究從一種地圖投影點的坐標(biāo)變換為另一種地圖投影點的坐標(biāo)的理論和方法。在大地測量和地形測量中，往往需要進(jìn)行不同坐標(biāo)系間的坐標(biāo)變換，即坐標(biāo)換帶計算。地圖投影變換可狹義地理解為建立兩平面場之間點的一一對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。
6、空間數(shù)據(jù)管理
建庫的建立過程： 在地理信息系統(tǒng)的建設(shè)中，基礎(chǔ)地形庫的建設(shè)大概要占到整個系統(tǒng)的70%左右。由此可以看到數(shù)據(jù)庫的建設(shè)在GIS 系統(tǒng)的建設(shè)過程中占有極其重要的地位。 但是，在建庫的過程中總會碰到各種各樣的問題，從而導(dǎo)致建庫的困難，甚至無法完成建庫的工作。要解決建庫遇到的各種問題，順利的完成建庫，就要對建庫的整個過程進(jìn)行分析，從中找出影響建庫的最主要的因素，并認(rèn)真的分析這些因素產(chǎn)生的根本原因，制定出解決這些問題的解決方案，從而才能有意識的，有計劃的消除在工程實踐中各種不確定和確定因素對建庫的影響，從而順利的建庫。
1、 數(shù)據(jù)建模：
主要是根據(jù)具體行業(yè)的特點及對其的理解，制定出數(shù)據(jù)規(guī)范，在邏輯上建設(shè)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)建模的目的是根據(jù)對應(yīng)用行業(yè)的理解，在邏輯和概念上對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計，其影響的是數(shù)據(jù)庫建設(shè)完畢后的合理性、通用性和可擴(kuò)展性。建模是否成功將直接影響到系統(tǒng)是否易用、易擴(kuò)展，甚至是否成功。地理信息數(shù)據(jù)庫建庫過程中遇到的各種問題主要是數(shù)據(jù)問題，對系統(tǒng)成功進(jìn)行了建模之后，若數(shù)據(jù)存在問題，將直接影響到數(shù)據(jù)的入庫。
2、 數(shù)據(jù)校驗：
主要是檢測數(shù)據(jù)的正確性，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)規(guī)范，并可以被系統(tǒng)能正確識別的數(shù)據(jù)。這主要依賴于在數(shù)據(jù)庫建庫的第一個過程中執(zhí)行，即數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)的制定和數(shù)據(jù)規(guī)范。產(chǎn)生的主要矛盾在于，因為 GIS 平臺的不一致，各個平臺對空間數(shù)據(jù)描述的模型不同，而導(dǎo)致了在一個平臺上生成的數(shù)據(jù)在另一個平臺不能正確讀出，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換前后矢量或?qū)傩詳?shù)據(jù)的丟失，甚至無法轉(zhuǎn)換的結(jié)果。
3、 數(shù)據(jù)入庫：
主要是將獲取的各種數(shù)據(jù)，例如紙介質(zhì)數(shù)據(jù)，矢量數(shù)據(jù)，柵格數(shù)據(jù)，遙感影像數(shù)據(jù)等準(zhǔn)確的導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中。在數(shù)據(jù)入庫的過程中，其核心是如何依據(jù)所制定的數(shù)據(jù)規(guī)范將各種格式的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確的、快速的導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中。在這個過程中遇到的問題，其根本就是如何解決不同平臺之間數(shù)據(jù)集成的問題。在目前，實現(xiàn)地理信息多源數(shù)據(jù)集成的方式大致有三種，即數(shù)據(jù)互操作模式，直接數(shù)據(jù)訪問模式和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模式。
GIS的數(shù)據(jù)輸出：
一般地理信息系統(tǒng)軟件都為用戶提供三種圖形、圖像輸出方式以及屬性數(shù)據(jù)報表輸出，屏幕顯示主要用于系統(tǒng)與用戶交互時的快速顯示，是比較廉價的輸出產(chǎn)品，需以屏幕攝影方式做硬拷貝，可用于日常的空間信息管理和小型科研成果輸出；矢量繪圖儀制圖用來繪制高精度的比較正規(guī)的大圖幅圖形產(chǎn)品。噴墨打印機(jī)，特別是高品質(zhì)的激光打印機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)前地理信息系統(tǒng)地圖產(chǎn)品的主要輸出設(shè)備。
一 輸出形式
1 屏幕顯示
產(chǎn)采用將屏幕上所顯示的圖形采用屏幕拷貝的方式記錄下來，以在其它軟件支持下直接使用。
2 矢量繪圖
矢量制圖通常采用矢量數(shù)據(jù)方式輸入，根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)將其符號化，然后通過制圖指令驅(qū)動制圖設(shè)備；也可以采用柵格數(shù)據(jù)作為輸入，將制圖范圍劃分為單元，在每一單元中通過點、線構(gòu)成顏色、模式表示，其驅(qū)動設(shè)備的指令依然是點、線。矢量制圖指令在矢量制圖設(shè)備上可以直接實現(xiàn)，也可以在柵格制圖設(shè)備上通過插補(bǔ)將點、線指令轉(zhuǎn)化為需要輸出的點陣單元，其質(zhì)量取決于制圖單元的大小。
3 打印輸出：打印輸出一般是直接由柵格方式進(jìn)行的。
二 輸出產(chǎn)品
地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品是指由系統(tǒng)處理、分析，可以直接供研究、規(guī)劃和決策人員使用的產(chǎn)品，其形式有地圖、圖像、統(tǒng)計圖表以及各種格式的數(shù)字產(chǎn)品等。
統(tǒng)計圖表：非空間信息可采用統(tǒng)計圖表表示。統(tǒng)計圖將實體的特征和實體間與空間無關(guān)的相互關(guān)系采用圖形表示，它將與空間無關(guān)的信息傳遞給使用者，使得使用者對這些信息有全面、直觀的了解。
電子地圖：
電子地圖是以地圖數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，以數(shù)字形式存貯于計算機(jī)外存貯器上，并能在電子屏幕上實時顯示的可視地圖，又稱“屏幕地圖”或“瞬時地圖”。
電子地圖的主要優(yōu)點在于
： (1)電子地圖數(shù)據(jù)庫可包括圖形、圖像、文檔、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等多種形式，也可與視頻、音頻信號相連，數(shù)據(jù)類型與數(shù)據(jù)量的可擴(kuò)展性比較強(qiáng)；
(2)電子地圖的檢索十分方便，多種數(shù)據(jù)類型、多個窗口可以在同一屏幕上分層、實時地進(jìn)行動態(tài)顯示，具有廣泛的可操縱性，用戶界面十分友好；
(3)信息的存貯、更新以及通訊方式較為簡便，便于攜帶與交流；
(4)可以進(jìn)行動態(tài)模擬，便于定性與定量分析，具有較強(qiáng)的靈活性，為地圖及其相關(guān)信息深層次的應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)；
(5)可縮短大型系列地圖集的生產(chǎn)周期和更新周期，降低生產(chǎn)成本。 與輸出硬設(shè)備相連，可將電子地圖上的多種信息制成硬拷貝。
GIS元數(shù)據(jù)：
地理信息元數(shù)據(jù)通過對數(shù)據(jù)特征信息的詳細(xì)共享規(guī)程，對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的組織和管理，在數(shù)據(jù)提供者、管理者、使用者之間建立交流的通道，解決了空間數(shù)據(jù)異構(gòu)性與數(shù)據(jù)共享之間的矛盾。地理信息元數(shù)據(jù)，即“空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”，是關(guān)于空間數(shù)據(jù)和相關(guān)資源的描述性信息。
地理信息元數(shù)據(jù)是對空間數(shù)據(jù)的縮影，通過它可以有效地組織和管理空間數(shù)據(jù)，可以建立空間信息的數(shù)據(jù)目錄和交換中心，集成多元、異構(gòu)的空間信息系統(tǒng)，幫助人們使用、接受理解空間信息。
元數(shù)據(jù)系統(tǒng): 元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的目的是提供一個描述地理空間數(shù)據(jù)集的過程，以便用戶能夠查詢和訪問地理空間數(shù)據(jù)，并可以判斷確定所擁有的數(shù)據(jù)集的適宜性。具體方法為通過建立一個元數(shù)據(jù)術(shù)語、定義及擴(kuò)展的公用集合，使地理數(shù)據(jù)的管理、檢索和使用更加有效，為那些不熟悉地理空間數(shù)據(jù)的人們很方便地提供表征他們地理數(shù)據(jù)的所需信息。
空間分析：空間分析的對象是一系列跟空間位置有關(guān)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括空間專業(yè)坐標(biāo)和專業(yè)屬性兩部分，其中空間坐標(biāo)用于描述實體的空間位置和幾何形態(tài)，專業(yè)屬性則是實體某一方面的性質(zhì)。地理信息系統(tǒng)的空間分析一般包括三大方面：專題圖的空間分析、網(wǎng)絡(luò)分析、DTM分析。
1、矢量數(shù)據(jù)分析的基本方法
一般步驟是： 1）明確分析的目的和評價準(zhǔn)則； 2）準(zhǔn)備分析數(shù)據(jù)； 3）進(jìn)行空間分析操作； 4）進(jìn)行結(jié)果分析； 5）解釋、評價結(jié)果（如有必要，返回步驟1）； 6）結(jié)果輸出（地圖、表格和文檔）。
2、 常見的分析功能
1） 疊加分析：地理信息系統(tǒng)的疊加分析是將有關(guān)主題層組成的數(shù)據(jù)層面，進(jìn)行疊加產(chǎn)生一個新數(shù)據(jù)層面的操作，其結(jié)果綜合了原來兩層或多層要素所具有的屬性。疊加分析不僅包含空間關(guān)系的比較，還包含屬性關(guān)系的比較。
疊加分析可以分為以下幾類：視覺信息疊加、點與多邊形疊加、線與多邊形疊加、多邊形疊加。
2）包含查詢分析：包含分析確定要素之間是否存在著直接的聯(lián)系，即矢量點、線、面之間是否存在在空間位置上的聯(lián)系，這是地理信息分析處理中常要提出的問題，也是在地理信息系統(tǒng)中實現(xiàn)圖形—屬性對位檢索的前提條件與基本的分析方法。
3）矢量數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)分析：緩沖區(qū)分析是研究根據(jù)數(shù)據(jù)庫的點、線、面實體，自動建立其周圍一定寬度范圍內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形實體，從而實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)在水平方向得以擴(kuò)展的信息分析方法。
3、數(shù)字地形模型（DTM）與地形分析：高程模型是高程Z關(guān)于平面坐標(biāo)X，Y兩個自變量的連續(xù)函數(shù)，數(shù)字高程模型（DEM）只是它的一個有限的離散表示。高程模型最常見的表達(dá)是相對于海平面的海拔高度，或某個參考平面的相對高度，所以高程模型又叫地形模型。實際上地形模型不僅包含高程屬性，還包含其它的地表形態(tài)屬性，如坡度、坡向等。
數(shù)字地形模型是地形表面形態(tài)屬性信息的數(shù)字表達(dá)，是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字描述。數(shù)字地形模型中地形屬性為高程時稱為數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，簡稱DEM）。DEM是建立DTM的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其它的地形要素可由DEM直接或間接導(dǎo)出，稱為“派生數(shù)據(jù)”，如坡度、坡向。
4、DEM表示法
（一）數(shù)學(xué)方法
用數(shù)學(xué)方法來表達(dá)，可以采用整體擬合方法，即根據(jù)區(qū)域所有的高程點數(shù)據(jù)，用傅立葉級數(shù)和高次多項式擬合統(tǒng)一的地面高程曲面。也可用局部擬合方法，將地表復(fù)雜表面分成正方形規(guī)則區(qū)域或面積大致相等的不規(guī)則區(qū)域進(jìn)行分塊搜索，根據(jù)有限個點進(jìn)行擬合形成高程曲面。（二）圖形方法
（1）線模式：等高線是表示地形最常見的形式。
（2）點模式：用離散采樣數(shù)據(jù)點建立DEM 是DEM 建立常用的方法之一。數(shù)據(jù)采樣可以按規(guī)則格網(wǎng)采樣，可以是密度一致的或不一致的；可以是不規(guī)則采樣，如不規(guī)則三角網(wǎng)、鄰近網(wǎng)模型等。
三．DEM的常用表示模型
（一）規(guī)則格網(wǎng)模型：規(guī)則網(wǎng)格，通常是正方形，也可以是矩形、三角形等規(guī)則網(wǎng)格。規(guī)則網(wǎng)格將區(qū)域空間切分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，每個格網(wǎng)單元對應(yīng)一個數(shù)值。
每個格網(wǎng)單元或數(shù)組的一個元素，對應(yīng)一個高程值。
注意：格網(wǎng)DEM的另一個缺點是數(shù)據(jù)量過大，給數(shù)據(jù)管理帶來了不方便，通常要進(jìn)行壓縮存儲。DEM數(shù)據(jù)的無損壓縮可以采用普通的柵格數(shù)據(jù)壓縮方式，如游程編碼、塊碼等。由于DEM 數(shù)據(jù)反映了地形的連續(xù)起伏變化，通常比較“破碎”，普通壓縮方式難以達(dá)到很好的效果；因此對于網(wǎng)格DEM數(shù)據(jù)，可以采用哈夫曼編碼進(jìn)行無損壓縮。
（二）等高線模型：等高線模型表示高程，高程值的集合是已知的，每一條等高線對應(yīng)一個已知的高程值，這樣一系列等高線集合和它們的高程值一起就構(gòu)成了一種地面高程模型。
等高線通常被存成一個有序的坐標(biāo)點對序列，可以認(rèn)為是一條帶有高程值屬性的簡單多邊形或多邊形弧段。
（三）不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）模型：不規(guī)則三角網(wǎng)（Triangulated Irregular Network, TIN）是另外一種表示數(shù)字高程模型的方法，它既減少規(guī)則格網(wǎng)方法帶來的數(shù)據(jù)冗余，同時在計算（如坡度）效率方面又優(yōu)于純粹基于等高線的方法。
TIN 的數(shù)據(jù)存儲方式比格網(wǎng)DEM 復(fù)雜，它不僅要存儲每個點的高程，還要存儲其平面坐標(biāo)節(jié)點連接的拓?fù)潢P(guān)系，三角形及鄰接三角形等關(guān)系。
在實際應(yīng)用中，DEM 模型之間可以相互轉(zhuǎn)換。大部分DEM 數(shù)據(jù)都是規(guī)則格網(wǎng)DEM， 但由于規(guī)則格網(wǎng)DEM 的數(shù)據(jù)量大而不便存儲，也可能由于某些分析計算需要使用TIN 模型的DEM，如進(jìn)行通視分析。此時需要將格網(wǎng)DEM 轉(zhuǎn)成TIN 模型的DEM。反之，如果已有TIN 模型的DEM 數(shù)據(jù)，為滿足某種應(yīng)用的需要，也需要轉(zhuǎn)成規(guī)則格網(wǎng)的DEM。
DEM的建立：為了建立DEM，必需量測一些點的三維坐標(biāo)，這就是DEM數(shù)據(jù)采集。
(一). DEM數(shù)據(jù)采集方法
1、地面測量： 利用自動記錄的測距經(jīng)緯儀（常用電子速測經(jīng)緯儀或全站經(jīng)緯儀）在野外實測。這種速測經(jīng)緯儀一般都有微處理器，可以自動記錄和顯示有關(guān)數(shù)據(jù)，還能進(jìn)行多種測站上的計算工作。其記錄的數(shù)據(jù)可以通過串行通訊，輸入計算機(jī)中進(jìn)行處理。
2、現(xiàn)有地圖數(shù)字化： 利用數(shù)字化儀對已有地圖上的信息（如等高線）進(jìn)行數(shù)字化的方法，目前常用的數(shù)字化儀有手扶跟蹤數(shù)字化儀和掃描數(shù)字化儀。
3、空間傳感器：利用全球定位系統(tǒng)GPS，結(jié)合雷達(dá)和激光測高儀等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
4、數(shù)字?jǐn)z影測量方法：這是DEM數(shù)據(jù)采集最常用的方法之一。利用附有的自動記錄裝置（接口）的立體測圖儀或立體坐標(biāo)儀、解析測圖儀及數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，進(jìn)行人工、半自動或全自動的量測來獲取數(shù)據(jù)。
（二）數(shù)字?jǐn)z影測量獲取DEM
數(shù)字?jǐn)z影測量方法是空間數(shù)據(jù)采集最有效的手段，它具有效率高、勞動強(qiáng)度低的優(yōu)點。
數(shù)據(jù)采樣可以全部由人工操作，通常費時且易于出錯；半自動采樣可以輔助操作人員進(jìn)行采樣，以加快速度和改善精度，通常是由人工控制高程Z，由機(jī)器自動控制平面坐標(biāo)X,Y的驅(qū)動；全自動方法利用計算機(jī)視覺代替人眼的立體觀測，速度雖然快，但精度較差。
1、沿等高線采樣： 在地形復(fù)雜及陡峭地區(qū)，可采用沿等高線跟蹤方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，而在平坦地區(qū)，則不宜采用沿等高線采樣。
2、規(guī)則格網(wǎng)采樣： 利用解析測圖儀在立體模型中按規(guī)則矩形格網(wǎng)進(jìn)行采樣，直接構(gòu)成規(guī)則格網(wǎng)DEM。
3、漸進(jìn)采樣：漸進(jìn)采樣方法的目的是使采樣點分布合理，即平坦地區(qū)樣點少，地形復(fù)雜區(qū)的樣點較多。漸進(jìn)采樣首先按預(yù)定比較稀疏的間隔進(jìn)行采樣，獲得一個較稀疏的格網(wǎng)，然后分析是否需要對格網(wǎng)進(jìn)行加密，如下圖所示。判斷加密的方法可利用高程的二階差分是否超過了給定的閾值；或利用相鄰的三點擬合一條二次曲線，計算兩點間中點的二次內(nèi)插值與線性內(nèi)插值之差，判斷是否超過閾值。當(dāng)超過閾值時，則對格網(wǎng)加密采樣，然后對較密的格網(wǎng)進(jìn)行同樣的判斷處理，直至不再超限或達(dá)到預(yù)先給定的加密次數(shù)（或最小格網(wǎng)間隔），然后再對其它格網(wǎng)進(jìn)行同樣的處理。
4、選擇采樣： 為了準(zhǔn)確地反映地形，可根據(jù)地形特征進(jìn)行選擇采樣，例如沿山脊線、山谷線、斷裂線進(jìn)行采集以及離散碎部點（如山頂）的采集。這種方法獲取的數(shù)據(jù)尤其適合于不規(guī)則三角網(wǎng)DEM 的建立。
5、自動化DEM 數(shù)據(jù)采集
現(xiàn)在已經(jīng)可以利用自動化測圖系統(tǒng)進(jìn)行完全自動化的DEM 數(shù)據(jù)采集。此時可按像片上的規(guī)則格網(wǎng)利用數(shù)字影像匹配進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 最后數(shù)字?jǐn)z影測量獲取的DEM 數(shù)據(jù)點都要按一定插值方法轉(zhuǎn)成規(guī)則格網(wǎng)DEM 或規(guī)則三角網(wǎng)DEM 格式數(shù)據(jù)。
（三） DEM 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制
數(shù)據(jù)采集是DEM 的關(guān)鍵問題，任何一種DEM 內(nèi)插方法，均不能彌補(bǔ)取樣不當(dāng)所造成的信息損失。數(shù)據(jù)點太稀會降低DEM 的精度；數(shù)據(jù)點過密，又會增大數(shù)據(jù)量、處理的工作量和不必要的存儲量。這需要在DEM 數(shù)據(jù)采集之前，按照所需的精度要求確定合理的取樣密度，或者在DEM數(shù)據(jù)采集過程中根據(jù)地形復(fù)雜程度動態(tài)調(diào)整采樣點密度。 由于很多DEM數(shù)據(jù)來源于地形圖，所以DEM的精度決不會高于原始的地形圖。通常用某種數(shù)學(xué)擬合曲面生產(chǎn)的DEM，往往存在未知的精度問題，即使是正式出版的地形圖同樣存在某種誤差，所以在生產(chǎn)和使用DEM時應(yīng)該注意到它的數(shù)據(jù)精度。
DEM應(yīng)用：
1、地形曲面擬合：DEM最基礎(chǔ)的應(yīng)用是求DEM范圍內(nèi)任意點的高程，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行地形屬性分析。由于已知有限個格網(wǎng)點的高程，可以利用這些格網(wǎng)點高程擬合一個地形曲面，推求區(qū)域內(nèi)任意點的高程。
2、通視分析：通視問題可以分為五類： 1）已知一個或一組觀察點，找出某一地形的可見區(qū)域。 2）欲觀察到某一區(qū)域的全部地形表面，計算最少觀察點數(shù)量。 3）在觀察點數(shù)量一定的前提下，計算能獲得的最大觀察區(qū)域。 4）以最小代價建造觀察塔，要求全部區(qū)域可見。 5）在給定建造代價的前提下，求最大可見區(qū)
3、流域特征地貌提取與地形自動分割
高精度DEM數(shù)據(jù)和高分辨率、高光譜、多周期的遙感影像，為人們定量描述流域空間變化過程提供了日益豐富的數(shù)據(jù)源，而且人們對流域地貌、水文和生物等過程空間變化機(jī)理理解的不斷加深。基于DEM數(shù)據(jù)自動提取流域地貌特征和進(jìn)行流域地形自動分割是進(jìn)行流域空間模擬的基礎(chǔ)技術(shù)。
4、等高線追蹤
DEM進(jìn)行等高線追蹤時，DEM數(shù)據(jù)類型的不同而精度不同，基于TIN繪制等高線直接利用原始觀測數(shù)據(jù)，避免了DTM內(nèi)插的精度損失，因而等高線精度較高；對高程注記點附近的較短封閉等高線也能繪制；繪制的等高線分布在采樣區(qū)域內(nèi)而并不要求采樣區(qū)域有規(guī)則四邊形邊界�；诟窬W(wǎng)DEM的數(shù)據(jù)進(jìn)行等高線追蹤時，精度就的一些。
5、DEM計算地形屬性
由DEM派生的地形屬性數(shù)據(jù)可以分為單要素屬性和復(fù)合屬性二種。前者可由高程數(shù)據(jù)直接計算得到，如坡度因子，坡向。后者是由幾個單要素屬性按一定關(guān)系組合成的復(fù)合指標(biāo)，用于描述某種過程的空間變化，這種組合關(guān)系通常是經(jīng)驗關(guān)系，也可以使用簡化的自然過程機(jī)理模型。
網(wǎng)絡(luò)分析：
矢量數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)分析 這里的網(wǎng)絡(luò)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不是一個概念。GIS里的網(wǎng)絡(luò)是對地理網(wǎng)絡(luò)（如交通網(wǎng)絡(luò)）、城市基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)（如各種網(wǎng)線、電力線、電話線、供排水管線等）進(jìn)行地理分析和模型化，這也是地理信息系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)分析功能的主要目的。網(wǎng)絡(luò)分析是運籌學(xué)模型中的一個基本模型，它的根本目的是研究、籌劃一項網(wǎng)絡(luò)工程如何安排，并使其運行效果最好，如一定資源的最佳分配，從一地到另一地的運輸費用最低等。
網(wǎng)絡(luò)分析的主要用途是：選擇最佳路徑；選擇最佳布局中心的位置。所謂最佳路徑是從始點到終點的最短距離或花費最少的路線；最佳布局中心位置是指各中心所覆蓋范圍內(nèi)任一點到中心的距離最近或花費最��；網(wǎng)流量是指網(wǎng)絡(luò)上從起點到終點的某個函數(shù)，如運輸價格，運輸時間等。
網(wǎng)絡(luò)分析的基本方法
(1) 路徑分析： a、靜態(tài)求最佳路徑：由用戶確定權(quán)值關(guān)系后，即給定每條弧段的屬性，當(dāng)需求最佳路 徑時，讀出路徑的相關(guān)屬性，求最佳路徑。 b、動態(tài)分段技術(shù)：給定一條路徑由多段聯(lián)系組成，要求標(biāo)注出這條路上的公里點或要 求定位某一公路上的某一點，標(biāo)注出某條路上從某一公里數(shù)到另一公里數(shù)的路段。 c、N條最佳路徑分析：確定起點、終點，求代價較小的幾條路徑，因為在實踐中往往 僅求出最佳路徑并不能滿足要求，可能因為某種因素不走最佳路徑，而走近似最佳路徑。 d、最短路徑：確定起點、終點和所要經(jīng)過的中間點、中間連線，求最短路徑。 e、動態(tài)最佳路徑分析：實際網(wǎng)絡(luò)分析中權(quán)值是隨著權(quán)值關(guān)系式變化的，而且可能會臨 時出現(xiàn)一些障礙點，所以往往需要動態(tài)地計算最佳路徑。
(2) 地址匹配 地址匹配實質(zhì)是對地理位置的查詢，它涉及到地址的編碼。地址匹配與其它網(wǎng)絡(luò)分析功能結(jié)合起來，可以滿足實際工作中非常復(fù)雜的分析要求。所需輸入的數(shù)據(jù)，包括地址表和含地址范圍的街道網(wǎng)絡(luò)及待查詢地址的屬性值。
(3) 資源分配
資源分配網(wǎng)絡(luò)模型由中心點(分配中心)及其狀態(tài)屬性和網(wǎng)絡(luò)組成。分配有兩種方式，一種是由分配中心向四周輸出，另一種是由四周向中心集中。這種分配功能可以解決資源的有效流動和合理分配。其在地理網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用與區(qū)位論中的中心地理論類似。
WEBGIS：
一，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與GIS
所謂Intranet GIS是指在Intranet的信息發(fā)布、數(shù)據(jù)共享、交流協(xié)作基礎(chǔ)之上實現(xiàn) GIS的在線查詢和業(yè)務(wù)處理等功能。其中Web分布式交互操作是工作重點。
Intranet GIS的特色：由于速率、安全性及面向業(yè)務(wù)處理等關(guān)鍵要素,Intranet GIS將首先在Intranet上獲 得廣泛應(yīng)用,利用Java、CGI、Plug-ins等開發(fā)技術(shù),使企業(yè)用戶直接通過Browser對GIS數(shù) 據(jù)進(jìn)行訪問,實現(xiàn)檢索查詢、制圖輸出、編輯修改等GIS基本功能。
二 WebGIS(萬維網(wǎng)GIS)
WebGIS，簡言之，就是利用Web技術(shù)來擴(kuò)展和完善地理信息系統(tǒng)的一項新技術(shù)。由于HTTP協(xié)議采用基于C/S的請求/應(yīng)答機(jī)制，具有較強(qiáng)的用戶交互能力，可以傳輸并在瀏覽器上顯示多媒體數(shù)據(jù)，而GIS中的信息主要是需要以圖形、圖像方式表現(xiàn)的空間數(shù)據(jù)，用戶通過交互操作，對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢分析。
WebGlS不但具有大部分乃至全部傳統(tǒng)GIS軟件具有的功能，而且還具有利用Internet優(yōu)勢的特有功能,即用戶不必在自己的本地計算機(jī)上安裝GIS軟件就可以在Internet上訪問遠(yuǎn)程的GIS數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序，進(jìn)行GIS分析，在Internet上提供交互的地圖和數(shù)據(jù)。
webgis的基本特征：
u webgis是集成的全球化的客戶/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
u webgis應(yīng)用客戶/服務(wù)器概念來執(zhí)行GIS的分析任務(wù)。
它把任務(wù)分為服務(wù)器端和客戶端兩部分，客戶可以從服務(wù)器請求數(shù)據(jù)、分析工具或模塊，服務(wù)器或者執(zhí)行客戶的請求并把結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)送回給客戶，或者把數(shù)據(jù)和分析工具發(fā)送給客戶供客戶端使用。
u webgis是交互系統(tǒng)。
webgis可使用戶在Internet上操作GIS地圖和數(shù)據(jù)，用Web瀏覽器（IE、Netscape,etc.)執(zhí)行部分基本的GIS功能：如zoom（縮放）、Pan（拖動）、Query（查詢）和Label（標(biāo)注），甚至可以執(zhí)行空間查詢：如“離你最近的旅館或飯店在哪”，或者更先進(jìn)的空間分析。
u webgis是分布式系統(tǒng)
GIS數(shù)據(jù)和分析工具是獨立的組件和模塊，webgis利用Internet的這種分布式系統(tǒng)把GIS數(shù)據(jù)和分析工具部署在網(wǎng)絡(luò)不同的計算機(jī)上，用戶可以從網(wǎng)絡(luò)的任何地方訪問這些數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序，即不需要在本地計算機(jī)上安裝GIS數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序，只要把請求發(fā)送到服務(wù)器，服務(wù)器就會把數(shù)據(jù)和分析工具模塊傳送給用戶，達(dá)到Just-in-time的性能。
u webgis是動態(tài)系統(tǒng)
由于webgis是分布式系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序部署在網(wǎng)絡(luò)的不同計算機(jī)上，隨時可被管理員更新，對于Internet上的每個用戶來說都將得到最新可用的數(shù)據(jù)和應(yīng)用，即只要數(shù)據(jù)源發(fā)生變化，webgis將得到更新。
未來的webgis可以做到“一次編寫，到處運行”。
WEBGIS組成
Webgis一般由多主機(jī)，多數(shù)據(jù)庫和多個客戶端以分布式連接在Internet上而組成，包括以下四個部分： WEB-GIS瀏覽器（browser），WEB-GIS服務(wù)器，WEB-GIS編輯器（Editor）,WEB-GIS信息代理(imformation agent)
1）webGIS瀏覽器：webGIS的終端用戶通過瀏覽器連接到遠(yuǎn)程webGIS站點上，瀏覽webGIS站點中的空間數(shù)據(jù)，制作專題圖，進(jìn)行各種空間檢索和空間分析等工作。
2）webGIS信息代理：webGIS信息代理反映地理信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是空間信息網(wǎng)絡(luò)化的關(guān)鍵部分。它介于webGIS瀏覽器和webGIS服務(wù)器之間，主體是信息代理機(jī)制和信息代理協(xié)議，負(fù)責(zé)定義webGIS瀏覽器與webGIS服務(wù)器間查詢請求和響應(yīng)的通信協(xié)議，提供直接訪問GIS數(shù)據(jù)庫的功能。
3）webGIS服務(wù)器：提供易于配置和管理的webGIS服務(wù)器，該服務(wù)器能解釋中間代理請求并根據(jù)請求對GIS數(shù)據(jù)庫進(jìn)行空間操作，實現(xiàn)webGIS瀏覽器和webGIS服務(wù)器的動態(tài)交互。
4）webGIS編輯器：該編輯器提供一個所見即所得的編輯生成環(huán)境，既有可視化、交互式窗口的功能，能建立GIS對象和模型，實現(xiàn)瀏覽器與服務(wù)器的動態(tài)交互，提供對空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能，可對多源GIS數(shù)據(jù)按指定結(jié)構(gòu)導(dǎo)入空間數(shù)據(jù)庫。
webgis的應(yīng)用
1） 空間數(shù)據(jù)發(fā)布
由于能夠以圖形方式顯示空間數(shù)據(jù)，較之于單純的FTP方式，WebGIS使用戶更容易找到需要的數(shù)據(jù)。
2）空間查詢檢索
利用瀏覽器提供的交互能力，進(jìn)行圖形及屬性數(shù)據(jù)庫的查詢檢索；
3）空間模型服務(wù)
在服務(wù)器端提供各種空間模型的實現(xiàn)方法，接收用戶通過瀏覽器輸入的模型參數(shù)后，將 計算結(jié)果返回。換言之，利用Web不僅可以發(fā)布空間數(shù)據(jù)，也可以發(fā)布空間模型服務(wù)，形成瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)(Browser/Server，B/S)。
4）Web資源的組織
在Web上，存在著大量的信息，這些信息多數(shù)具有空間分布特征，利用地圖對這些信息進(jìn)行組織和管理，并為用戶提供基于空間的檢索服務(wù)，無疑也可以通過WebGIS實現(xiàn)。
總結(jié)：WebGIS得到越來越廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用方向分為兩大類，一類為基于lnternet的公共信息在線服務(wù)，為公眾提供交通、旅游、餐飲娛樂、房地產(chǎn)、購物等與空間信息有關(guān)的信息服務(wù)。WebGIS的另外一類應(yīng)用為基于lntranet的企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)管理。如幫助企業(yè)進(jìn)行設(shè)備管理、線路管理以及安全監(jiān)控管理等等。
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