地理信息系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)

什么是地理信息系統(tǒng)篇一：地理信息系統(tǒng)的基本概念

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（一）數(shù)據(jù)與信息

數(shù)據(jù)是一種未經(jīng)加工的原始資料，是通過數(shù)字化或記錄下來可以被鑒別的符號(hào)。數(shù)字、文字、符號(hào)、圖像都是數(shù)據(jù)。

信息（Information）是用文字、數(shù)字、符號(hào)、語言、圖像等介質(zhì)來表示事件、事物、現(xiàn)象等的內(nèi)容、數(shù)量或特征，從而向人們（或系統(tǒng)）提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界新的事實(shí)和知識(shí)，作為生產(chǎn)、建設(shè)、經(jīng)營、管理、分析和決策的依據(jù)。信息具有客觀性、適用性、可傳輸性和共享性等特征。信息來源于數(shù)據(jù)（Data）。

數(shù)據(jù)是客觀對(duì)象的表示，而信息則是數(shù)據(jù)內(nèi)涵的意義，是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。例如，從實(shí)地或社會(huì)調(diào)查數(shù)據(jù)中可獲取到各種專門信息；從測量數(shù)據(jù)中可以抽取出地面目標(biāo)或物體的形狀、大小和位置等信息；從遙感圖像數(shù)據(jù)中可以提取出各種地物的圖形大小和專題信息。

（二）地理信息

地理信息是指表征地理圈或地理環(huán)境固有要素或物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律的數(shù)字、文字、圖象和圖形的總和。地理信息是有關(guān)地理實(shí)體的性質(zhì)、特征和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的表征和一切有用的知識(shí)，它是對(duì)表達(dá)地理特征與地理現(xiàn)象之間關(guān)系的地理數(shù)據(jù)的解釋。而地理數(shù)據(jù)則是各種地理特征和現(xiàn)象間關(guān)系的符號(hào)化表示，包括空間位置、屬性特征（簡稱屬性）及時(shí)域特征三部分。空間位置數(shù)據(jù)描述地物所在位置。這種位置既可以根據(jù)大地參照系定義，如大地經(jīng)緯度坐標(biāo)，也可以定義為地物間的相對(duì)位置關(guān)系，如空間上的相鄰、包含等；屬性數(shù)據(jù)有時(shí)又稱非空間數(shù)據(jù)，是屬于一定地物、描述其特征的定性或定量指標(biāo)。時(shí)域特征是指地理數(shù)據(jù)采集或地理現(xiàn)象發(fā)生的時(shí)刻/時(shí)段。時(shí)間數(shù)據(jù)對(duì)環(huán)境模擬分析非常重要，正受到地理信息系統(tǒng)學(xué)界越來越多的重視。空間位置、屬性及時(shí)間是地理空間分析的三大基本要素。

地理信息除了具有信息的一般特性，還具有以下獨(dú)特特性：

（1）空間分布性。地理信息具有空間定位的特點(diǎn)，先定位后定性，并在區(qū)域上表現(xiàn)出分布式特點(diǎn)，其屬性表現(xiàn)為多層次，因此地理數(shù)據(jù)庫的分布或更新也應(yīng)是分布式。

（2）數(shù)據(jù)量大。地理信息既有空間特征，又有屬性特征，另外地理信息還隨著時(shí)間的變化而變化，具有時(shí)間特征，因此其數(shù)據(jù)量很大。尤其是隨著全球?qū)Φ赜^測計(jì)劃不斷發(fā)展，我們每天都可以獲得上萬億兆的關(guān)于地球資源、環(huán)境特征的數(shù)據(jù)。這必然對(duì)數(shù)據(jù)處理與分析帶來很大壓力。

（3）信息載體的多樣性。地理信息的第一載體是地理實(shí)體的物質(zhì)和能量本身，除此之外，還有描述地理實(shí)體的文字、數(shù)字、地圖和影像等符號(hào)信息載體以及紙質(zhì)、磁帶、光盤等物理介質(zhì)載體。對(duì)于地圖來說，它不僅是信息的載體，也是信息的傳播媒介。

（三）地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem或Geo－Informationsystem，GIS）有時(shí)又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)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(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)處理、管理的對(duì)象是多種地理空間實(shí)體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等，用于分析和處理在一定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種現(xiàn)象和過程，解決復(fù)雜的規(guī)劃、決策和管理問題。

通過上述的分析和定義可提出GIS的如下基本概念：

1、GIS的物理外殼是計(jì)算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng)，它又由若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)構(gòu)成，如數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和分析子系統(tǒng)、圖像處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)產(chǎn)品輸出子系統(tǒng)等，這些子系統(tǒng)的優(yōu)劣、結(jié)構(gòu)直接影響著GIS的硬件平臺(tái)、功能、效率、數(shù)據(jù)處

理的方式和產(chǎn)品輸出的類型。

2、GIS的操作對(duì)象是空間數(shù)據(jù)，即點(diǎn)、線、面、體這類有三維要素的地理實(shí)體。空間數(shù)據(jù)的最根本特點(diǎn)是每一個(gè)數(shù)據(jù)都按統(tǒng)一的地理坐標(biāo)進(jìn)行編碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)其定位、定性和定量的描述、這是GIS區(qū)別于其它類型信息系統(tǒng)的根本標(biāo)志，也是其技術(shù)難點(diǎn)之所在。

3、GIS的技術(shù)優(yōu)勢在于它的數(shù)據(jù)綜合、模擬與分析評(píng)價(jià)能力，可以得到常規(guī)方法或普通信息系統(tǒng)難以得到的重要信息，實(shí)現(xiàn)地理空間過程演化的模擬和預(yù)測。

4、GIS與測繪學(xué)和地理學(xué)有著密切的關(guān)系。大地測量、工程測量、礦山測量、地籍測量、航空攝影測量和遙感技術(shù)為GIS中的空間實(shí)體提供各種不同比例尺和精度的定位數(shù)；電子速測儀、GPS全球定位技術(shù)、解析或數(shù)字?jǐn)z影測量工作站、遙感圖像處理系統(tǒng)等現(xiàn)代測繪技術(shù)的使用，可直接、快速和自動(dòng)地獲取空間目標(biāo)的數(shù)字信息產(chǎn)品，為GIS提供豐富和更為實(shí)時(shí)的信息源，并促使GIS向更高層次發(fā)展。地理學(xué)是GIS的理論依托。有的學(xué)者斷言，“地理信息系統(tǒng)和信息地理學(xué)是地理科學(xué)第二次革命的主要工具和手段。如果說GIS的興起和發(fā)展是地理科學(xué)信息革命的一把鑰匙，那么，信息地理學(xué)的興起和發(fā)展將是打開地理科學(xué)信息革命的一扇大門，必將為地理科學(xué)的發(fā)展和提高開辟一個(gè)嶄新的天地”。GIS被譽(yù)為地學(xué)的第三代語言——用數(shù)字形式來描述空間實(shí)體。

GIS按研究的范圍大小可分為全球性的、區(qū)域性的和局部性的；按研究內(nèi)容的不同可分為綜合性的與專題性的。同級(jí)的各種專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)集中起來，可以構(gòu)成相應(yīng)地域同級(jí)的區(qū)域綜合系統(tǒng)。在規(guī)劃、建立應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃這兩種系統(tǒng)的發(fā)展，以減小重復(fù)很費(fèi)，提高數(shù)據(jù)共享程度和實(shí)用性。

什么是地理信息系統(tǒng)篇二：地理信息系統(tǒng)名詞解釋大全(整理版本)

地理信息系統(tǒng)GeographicInformationSystemGIS作為信息技術(shù)的一種，是在計(jì)算機(jī)硬、軟件的支持下，以地理空間數(shù)據(jù)庫（GeospatialDatabase）為基礎(chǔ)，以具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)為處理對(duì)象，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，采集、存儲(chǔ)、顯示、處理、分析、輸出地理信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，為規(guī)劃、管理和決策提供信息來源和技術(shù)支持。簡單地說，GIS就是研究如何利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來管理和應(yīng)用地球表面的空間信息，它是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件、地理數(shù)據(jù)和人員組成的有機(jī)體，采用地理模型分析方法，適時(shí)提供多種空間的和動(dòng)態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)屬于空間型信息系統(tǒng)。

地理信息是指表征地理圈或地理環(huán)境固有要素或物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律等的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱；它屬于空間信息，具有空間定位特征、多維結(jié)構(gòu)特征和動(dòng)態(tài)變化特征。

地理信息科學(xué)與地理信息系統(tǒng)相比，它更加側(cè)重于將地理信息視作為一門科學(xué)，而不僅僅是一個(gè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，主要研究在應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)地理信息進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、提取以及管理和分析過程中提出的一系列基本問題。地理信息科學(xué)在對(duì)于地理信息技術(shù)研究的同時(shí)，還指出了支撐地理信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)理論研究的重要性。

地理數(shù)據(jù)是以地球表面空間位置為參照，描述自然、社會(huì)和人文景觀的數(shù)據(jù)，主要包括數(shù)字、文字、圖形、圖像和表格等。

地理信息流即地理信息從現(xiàn)實(shí)世界到概念世界，再到數(shù)字世界（GIS），最后到應(yīng)用領(lǐng)域。

數(shù)據(jù)是通過數(shù)字化或記錄下來可以被鑒別的符號(hào)，是客觀對(duì)象的表示，是信息的表達(dá)，只有當(dāng)數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)體行為產(chǎn)生影響時(shí)才成為信息。

信息系統(tǒng)是具有數(shù)據(jù)采集、管理、分析和表達(dá)數(shù)據(jù)能力的系統(tǒng)，它能夠?yàn)閱我坏幕蛴薪M織的決策過程提供有用的信息。包括計(jì)算機(jī)硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶四大要素。

四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是將空間區(qū)域按照四個(gè)象限進(jìn)行遞歸分割（2n×2n，且n≥1），直到子象限的數(shù)值單調(diào)為止。凡數(shù)值（特征碼或類型值）呈單調(diào)的單元，不論單元大小，均作為最后的存儲(chǔ)單元。這樣，對(duì)同一種空間要素，其區(qū)域網(wǎng)格的大小，隨該要素分布特征而不同。

不規(guī)則三角網(wǎng)模型簡稱TIN，它根據(jù)區(qū)域有限個(gè)點(diǎn)集將區(qū)域劃分為相連的三角面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域中任意點(diǎn)落在三角面的頂點(diǎn)、邊上或三角形內(nèi)。如果點(diǎn)不在頂點(diǎn)上，該點(diǎn)的高程值通常通過線性插值的方法得到（在邊上用邊的兩個(gè)頂點(diǎn)的高程，在三角形內(nèi)則用三個(gè)頂點(diǎn)的高程）。

拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)系是指網(wǎng)結(jié)構(gòu)元素結(jié)點(diǎn)、弧段、面域之間的空間關(guān)系，主要表現(xiàn)為拓?fù)溧徑印⑼負(fù)潢P(guān)聯(lián)、拓?fù)浒８鶕?jù)拓?fù)潢P(guān)系，不需要利用坐標(biāo)或距離，可以確定一種地理實(shí)體相對(duì)于另一種地理實(shí)體的位置關(guān)系，拓?fù)鋽?shù)據(jù)也有利于空間要素的查詢。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為在點(diǎn)、線和多邊形之間建立關(guān)聯(lián)，以及徹底解決鄰域和島狀信息處理問題而必須建立的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)應(yīng)包括以下內(nèi)容：唯一標(biāo)識(shí)，多邊形標(biāo)識(shí)，外包多邊形指針，鄰接多邊形指針，邊界鏈接，范圍（最大和最小x、y坐標(biāo)值）。

游程編碼是逐行將相鄰?fù)档木W(wǎng)格合并，并記錄合并后網(wǎng)格的值及合并網(wǎng)格的長度，其目的是壓縮柵格數(shù)據(jù)量，消除數(shù)據(jù)間的冗余。

空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指適合于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)、管理和處理的地學(xué)圖形的邏輯結(jié)構(gòu)，是地理實(shí)體的空間排列方式和相互關(guān)系的抽象描述。

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是利用歐幾里得幾何學(xué)中的點(diǎn)、線、面及其組合體來表示地理實(shí)體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式。這種數(shù)據(jù)組織方式能最好地逼近地理實(shí)體的空間分布特征，數(shù)據(jù)精度高，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的冗余度低，便于進(jìn)行地理實(shí)體的網(wǎng)絡(luò)分析，但對(duì)于多層空間數(shù)據(jù)的疊合分析比較困難。

柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基于柵格模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡稱為柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，指將空間分割成有規(guī)則的網(wǎng)格，在各個(gè)網(wǎng)格上給出相應(yīng)的屬性值來表示地理實(shí)體的一種數(shù)據(jù)組織形式。

空間索引是指依據(jù)空間對(duì)象的位置和形狀或空間對(duì)象之間的某種空間關(guān)系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中包含空間對(duì)象的概要信息。作為一種輔助性的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，空間索引介于空間操作算法和空間對(duì)象之間，它通過篩選作用，大量與特定空間操作無關(guān)的空間對(duì)象被排除，從而提高空間操作的速度和效率。

空間數(shù)據(jù)編碼是指將數(shù)據(jù)分類的結(jié)果，用一種易于被計(jì)算機(jī)和人識(shí)別的符號(hào)系統(tǒng)表示出來的過程。編碼的目的是用來提供空間數(shù)據(jù)的地理分類和特征描述，同時(shí)為了便于地理要素的輸入、存儲(chǔ)、管理，以及系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換和共享的需要。

Delaunay三角網(wǎng)即由狄洛尼三角形組成的三角網(wǎng)，它是在地形擬合方面表現(xiàn)最出色的三角網(wǎng)，因此常被用于TIN的生成。狄洛尼三角形有三個(gè)最鄰近的點(diǎn)連接而成，這三個(gè)相鄰點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Voronoi多邊形有一個(gè)公共的頂點(diǎn)，此頂點(diǎn)同時(shí)也是狄洛尼三角形外接圓的圓心。

Voronoi多邊形即泰森多邊形，它采用了一種極端的邊界內(nèi)插方法，只用最近的單個(gè)點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域插值。泰森多邊形按數(shù)據(jù)點(diǎn)位置將區(qū)域分割成子區(qū)域，每個(gè)子區(qū)域包含一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，各子區(qū)域到其內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的距離小于任何到其它數(shù)據(jù)點(diǎn)的距離，并用其內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行賦值。

柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼有鍵碼、游程長度編碼、塊碼和四叉樹編碼等。其目的，就是用盡可能少的數(shù)據(jù)量記錄盡可能多的信息，其類型又有信息無損編碼和信息有損編碼之分。

邊界代數(shù)算法邊界代數(shù)多邊形填充算法是一種基于積分思想的矢量格式向柵格格式轉(zhuǎn)換算法，它適合于記錄拓?fù)潢P(guān)系的多邊形矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格結(jié)構(gòu)。它不是逐點(diǎn)判斷與邊界的關(guān)系完成轉(zhuǎn)換，而是根據(jù)邊界的拓?fù)湫畔ⅲㄟ^簡單的加減代數(shù)運(yùn)算將邊界位置信息動(dòng)態(tài)地賦給各柵格點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了矢量格式到柵格格式的高速轉(zhuǎn)換，而不需要考慮邊界與搜索軌跡之間的關(guān)系，因此算法簡單、可靠性好，各邊界弧段只被搜索一次，避免了重復(fù)計(jì)算。

DIME文件美國人口普查局在1980年的人口普查中提出了雙重獨(dú)立地圖編碼文件。它含有調(diào)查獲得的地理統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)代碼及大城市地區(qū)的界線的坐標(biāo)值，提供了關(guān)于城市街道，住址范圍以及與人口普查局的列表統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相關(guān)的地理統(tǒng)計(jì)代碼的綱要圖。在1990年的人口普查中，TIGER取代了DIME文件。

空間數(shù)據(jù)內(nèi)插即通過已知點(diǎn)或分區(qū)的數(shù)據(jù)，推求任意點(diǎn)或分區(qū)數(shù)據(jù)的方法。空間數(shù)據(jù)壓縮即從所取得的數(shù)據(jù)集合S中抽出一個(gè)子集A，這個(gè)自己作為一個(gè)新的信息源，在規(guī)定的精度范圍內(nèi)最好地逼近原集合，而又取得盡可能大的壓縮比。

坐標(biāo)變換實(shí)質(zhì)是建立兩個(gè)平面點(diǎn)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，包括幾何糾正和投影轉(zhuǎn)換，他們是空間數(shù)據(jù)處理的基本內(nèi)容之一。

仿射變換是GIS數(shù)據(jù)處理中使用最多的一種幾何糾正方法。它的主要特性為：同時(shí)考慮到因地突變形而引起的實(shí)際比例尺在x和y方向上的變形，因此糾正后的坐標(biāo)數(shù)據(jù)在不同方向上的長度比將發(fā)生變化。

數(shù)據(jù)精度是考察數(shù)據(jù)質(zhì)量的一個(gè)方面，即對(duì)現(xiàn)象描述的詳細(xì)程度。精度低的數(shù)據(jù)并不一定準(zhǔn)確度也低。

空間數(shù)據(jù)引擎是一種空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，即在常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之上添加一層空間數(shù)據(jù)庫引擎，以獲得常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能之外的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的能力。代表性的是ESRI的SDE。

空間數(shù)據(jù)引擎在用戶和異種空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)之間提供了一個(gè)開放的接口，它是一種處于應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之間的中間件技術(shù)。使用不同廠商GIS的客戶可以通過空間數(shù)據(jù)引擎將自身的數(shù)據(jù)提交給大型關(guān)系型DBMS，由DBMS統(tǒng)一管理；同樣，客戶也可以通過空間數(shù)據(jù)引擎從關(guān)系型DBMS中獲取其他類型GIS的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化成客戶可以使用的方式。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是操作和管理數(shù)據(jù)庫的軟件系統(tǒng)，提供可被多個(gè)應(yīng)用程序和用戶調(diào)用的軟件系統(tǒng)，支持可被多個(gè)應(yīng)用程序和用戶調(diào)用的數(shù)據(jù)庫的建立、更新、查詢和維護(hù)功能。

空間數(shù)據(jù)庫是地理信息系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)物理存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)的`與應(yīng)用相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總和，一般是以一系列特定結(jié)構(gòu)的文件的形式組織在存儲(chǔ)介質(zhì)之上的。

空間數(shù)據(jù)模型是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界中空間實(shí)體及其相互間聯(lián)系的概念，為描述空間數(shù)據(jù)組織和設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫模式提供了基本的方法。一般而言，GIS空間數(shù)據(jù)模型由概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型和物理數(shù)據(jù)模型三個(gè)有機(jī)聯(lián)系的層次所組成。

分布式數(shù)據(jù)庫是一組數(shù)據(jù)的集合，這些數(shù)據(jù)在物理上分布于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)點(diǎn)上，而邏輯上屬于同一個(gè)系統(tǒng)。它具有分布性，同時(shí)在邏輯上互相關(guān)聯(lián)。

對(duì)象－關(guān)系管理模式/型是指在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中擴(kuò)展，通過定義一系列操作空間對(duì)象（如點(diǎn)、線、面）的API函數(shù)，來直接存儲(chǔ)和管理非結(jié)構(gòu)化的空間數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)庫管理模式。

緩沖區(qū)分析是根據(jù)分析對(duì)象的點(diǎn)、線、面實(shí)體，自動(dòng)建立他們周圍一定距離的帶狀區(qū)，用以識(shí)別這些實(shí)體或主體對(duì)鄰近對(duì)象的輻射范圍或影響度，以便為某項(xiàng)分析或決策提供依據(jù)。

疊合分析是指在統(tǒng)一空間參照系統(tǒng)條件下，每次將同一地區(qū)兩個(gè)地理對(duì)象的圖層進(jìn)行疊合，以產(chǎn)生空間區(qū)域的多重屬性特征，或建立地理對(duì)象之間的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系。

空間分析是基于空間數(shù)據(jù)的分析技術(shù)，它以地學(xué)原理為依托，通過分析算法，從空間數(shù)據(jù)中獲取有關(guān)地理對(duì)象的空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間形成、空間演變等信息。

網(wǎng)絡(luò)分析是運(yùn)籌學(xué)模型中的一個(gè)基本模型，即對(duì)地理網(wǎng)絡(luò)和城市基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行地理分析和模型化。它的根本目的是研究、籌劃一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)工程如何安排，并使其運(yùn)行效果最好。

透視圖從數(shù)字高程模型繪制透視立體圖是DEM的一個(gè)極其重要的應(yīng)用。透視立體圖能更好地反映地形的立體形態(tài)，非常直觀。與采用等高線表示地形形態(tài)

相比有其自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，更接近人們的直觀視覺。調(diào)整視點(diǎn)、視角等各個(gè)參數(shù)值，就可從不同方位、不同距離繪制形態(tài)各不相同的透視圖制作動(dòng)畫。

網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)由點(diǎn)、線的二元關(guān)系構(gòu)成的系統(tǒng)，通常用來描述某種資源或物質(zhì)在空間上的運(yùn)動(dòng)。

變量篩選分析是通過尋找一組相互獨(dú)立的變量，使相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜的多變量數(shù)據(jù)得到簡化的空間統(tǒng)計(jì)分析方法。常用的有主成分分析法、主因子分析法、關(guān)鍵變量分析法等。

變量聚類分析是將一組數(shù)據(jù)點(diǎn)或變量，按照其在性質(zhì)上親疏遠(yuǎn)近的程度進(jìn)行分類的空間統(tǒng)計(jì)分析方法。兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)在m為空間的相似性可以用這些點(diǎn)在變量空間的距離來度量。

數(shù)字地面模型簡稱DTM，是定義于二維區(qū)域上的一個(gè)有限項(xiàng)的向量序列，它以離散分布的平面點(diǎn)來模擬連續(xù)分布的地形。

數(shù)字高程模型當(dāng)數(shù)字地面模型的地面屬性為海拔高程時(shí)，則該模型即為數(shù)字高程模型。簡稱DEM。

GIS應(yīng)用模型是根據(jù)具體的應(yīng)用目標(biāo)和問題，借助于GIS自身的技術(shù)優(yōu)勢，使觀念世界中形成的概念模型，具體化為信息世界中可操作的機(jī)理和過程。

OGC即OpenGIS協(xié)會(huì)(OpenGISConsortium)其目的是使用戶可以開放地操縱異質(zhì)的地理數(shù)據(jù)，促進(jìn)采用新的技術(shù)和商業(yè)方式來提高地理信息處理的互操作性(Interoperablity)，OGC會(huì)員主要包括GIS相關(guān)的計(jì)算機(jī)硬件和軟件制造商，數(shù)據(jù)生產(chǎn)商以及一些高等院校，政府部門等，其技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)具體標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。

開放式地理信息系統(tǒng)（OpenGIS）OpenGIS(OpenGeodataInteroperationSpecification,OGIS-開放的地理數(shù)據(jù)互操作規(guī)范)由美國OGC（開放地理信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)）提出。其目標(biāo)是，制定一個(gè)規(guī)范，使得應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)者可以在單一的環(huán)境和單一的工作流中，使用分布于網(wǎng)上的任何地理數(shù)據(jù)和地理處理。它致力于消除地理信息應(yīng)用之間以及地理應(yīng)用與其它信息技術(shù)應(yīng)用之間的藩籬，建立一個(gè)無“邊界”的、分布的、基于構(gòu)件的地理數(shù)據(jù)互操作環(huán)境，與傳統(tǒng)的地理信息處理技術(shù)相比，基于該規(guī)范的GIS軟件將具有很好的可擴(kuò)展性、可升級(jí)性、可移植性、開放性、互操作性和易用性。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是地理實(shí)體的數(shù)據(jù)組織形式及其相互關(guān)系的抽象描述。

空間數(shù)據(jù)質(zhì)量是對(duì)空間數(shù)據(jù)在表達(dá)空間位置、空間關(guān)系、專題特征以及時(shí)間等要素時(shí)，所能達(dá)到的準(zhǔn)確性、一致性、完整性以及它們之間統(tǒng)一性的度量，一般描述為空間數(shù)據(jù)的可靠性和精度，用誤差來表示。

數(shù)字地球是把浩瀚復(fù)雜的地球數(shù)據(jù)加以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，變成一個(gè)地球信息模型計(jì)劃。是一種可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)、多種分辨率、三維的地球表達(dá)，是對(duì)真實(shí)地球及其相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)一性的數(shù)字化重現(xiàn)和認(rèn)識(shí)。其核心思想有兩點(diǎn)：一是用數(shù)字化手段統(tǒng)一處理地球問題；二是最大限度地利用信息資源。

虛擬現(xiàn)實(shí)也稱虛擬環(huán)境或人工現(xiàn)實(shí)，是一種由計(jì)算機(jī)生成的高級(jí)人機(jī)交互系統(tǒng)，即構(gòu)成一個(gè)以視覺感受為主，也包括聽覺、觸覺、嗅覺的可感知環(huán)境，演練者通過專門的設(shè)備可在這個(gè)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)觀察、觸摸、操作、檢測等試驗(yàn)，有身臨其境之感。

地圖投影是建立平面上的點(diǎn)（用平面直角坐標(biāo)或極坐標(biāo)表示）和地球表面上的點(diǎn)（用緯度和精度表示）之間的函數(shù)關(guān)系。

投影轉(zhuǎn)換是從一種地圖投影變換為另一種地圖投影。其實(shí)質(zhì)是建立兩平面場之間及鄰域雙向連續(xù)點(diǎn)的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

虛擬地理環(huán)境簡稱VGE，是基于地學(xué)分析模型、地學(xué)工程等的虛擬現(xiàn)實(shí)，它是地學(xué)工作者根據(jù)觀測實(shí)驗(yàn)、理論假設(shè)等建立起來的表達(dá)和描述地理系統(tǒng)的空間分布以及過程現(xiàn)象的虛擬信息地理世界，一個(gè)關(guān)于地理系統(tǒng)的虛擬實(shí)驗(yàn)室，它允許地學(xué)工作者按照個(gè)人的知識(shí)、假設(shè)和意愿去設(shè)計(jì)修改地學(xué)空間關(guān)系模型、地學(xué)分析模型、地學(xué)工程模型等，并直接觀測交互后的結(jié)果，通過多次的循環(huán)反饋，最后獲取地學(xué)規(guī)律。

高斯-克呂格投影Gauss-KruegerProjection①是一種橫軸等角切橢圓柱投影。它是將一橢圓柱橫切于地球橢球體上，該橢圓柱面與橢球體表面的切線為一經(jīng)線，投影中將其稱為中央經(jīng)線，然后根據(jù)一定的約束條件即投影條件，將中央經(jīng)線兩側(cè)規(guī)定范圍內(nèi)的點(diǎn)投影到橢圓柱面上從而得到點(diǎn)的高斯投影。

②一種等角橫切橢圓柱投影。其投影帶中央子午線投影成直線且長度不變，赤道投影也為直線，并與中央子午線正交。

UTM投影全球橫軸墨卡托投影的簡稱。是美國編制世界各地軍用地圖和地球資源衛(wèi)星象片所采用的橫軸墨卡托投影的一種變型投影。它規(guī)定中央經(jīng)線長度比為0.9996。

電子地圖當(dāng)紙地圖經(jīng)過計(jì)算機(jī)圖形圖像系統(tǒng)光——電轉(zhuǎn)換量化為點(diǎn)陣數(shù)字圖像，經(jīng)圖像處理和曲線矢量化，或者直接進(jìn)行手扶跟蹤數(shù)字化后，生成可以為地理信息系統(tǒng)顯示、修改、標(biāo)注、漫游、計(jì)算、管理和打印的矢量地圖數(shù)據(jù)文件，這種與紙地圖相對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)文件稱為矢量化電子地圖。

元數(shù)據(jù)[空間]是指描述空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，它描述空間數(shù)據(jù)集的內(nèi)容、質(zhì)量、表示方式、空間參考、管理方式以及數(shù)據(jù)集的其他特征，是空間數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)，也是空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化的保證，在一定程度上為空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量提供了保障。

Web地理信息系統(tǒng)（WebGIS）是Web技術(shù)和GIS技術(shù)相結(jié)合，即利用Web技術(shù)來擴(kuò)展和完善地理信息系統(tǒng)的一項(xiàng)新技術(shù)。從WWW的任一個(gè)節(jié)點(diǎn)，Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點(diǎn)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。

GIS互操作互操作是指在異構(gòu)環(huán)境下的兩個(gè)或多個(gè)實(shí)體，盡管它們實(shí)現(xiàn)的語言、執(zhí)行的環(huán)境和基于的模型不同，但仍然可以相互通信和協(xié)作，以完成某一特定任務(wù)。這些實(shí)體包括應(yīng)用程序、對(duì)象、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境等。空間數(shù)據(jù)的互操作針對(duì)異構(gòu)的數(shù)據(jù)庫和平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的互操作，與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換相比，它是“動(dòng)態(tài)”的數(shù)據(jù)共享，獨(dú)立于平臺(tái)，具有高度的抽象性，是空間數(shù)據(jù)共享的發(fā)展方向。

組件式GIS是采用了面向?qū)ο蠹夹g(shù)和組件式軟件的GIS系統(tǒng)（包括基礎(chǔ)平臺(tái)和應(yīng)用系統(tǒng)）。其基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為幾個(gè)組件，每個(gè)組件完成不同的功能。各個(gè)GIS組件之間，以及GIS組件與其它非GIS組件之間，都可以方便地通過可視化的軟件開發(fā)工具集成起來，形成最終的GIS基礎(chǔ)平臺(tái)以及應(yīng)用系統(tǒng)。

客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)即C/S結(jié)構(gòu)，是一種分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在該體系中，客戶端通常是同最終用戶交互的應(yīng)用軟件系統(tǒng)，而服務(wù)器由一組協(xié)作的過程構(gòu)成，為客戶端提供服務(wù)。客戶機(jī)和服務(wù)器通常運(yùn)行相同的微內(nèi)核，一個(gè)客戶機(jī)/服務(wù)器機(jī)制可以有多個(gè)客戶端，或者多個(gè)服務(wù)器，或者兼而有之。客戶機(jī)/服務(wù)器模式基于簡單的請求/應(yīng)答協(xié)議，即客戶端向服務(wù)器提出信息處理的請求，服務(wù)器端接收到請求并將請求解譯后，根據(jù)請求的內(nèi)容執(zhí)行相應(yīng)操作，并將操作結(jié)果傳

遙感與GIS 集成技術(shù)

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)源的空間分辨率、光譜分辨率、時(shí)間分辨率都有了長足的進(jìn)步。新型、海量的遙感數(shù)據(jù)使人們能夠獲得大量更加真實(shí)、準(zhǔn)確的信息，與傳統(tǒng)的地圖數(shù)據(jù)采集過程相比，成本大幅度降低，數(shù)據(jù)更新周期顯著縮短。遙感數(shù)據(jù)已逐漸成為GIS 的主要信息源和實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)的重要保證。RS 與 GIS、GPS 的集成，使得人們能夠?qū)崟r(shí)地采集數(shù)據(jù)、處理信息、更新數(shù)據(jù)以及分析數(shù)據(jù)。它們之間的集成，不僅實(shí)現(xiàn)了互補(bǔ)，而且產(chǎn)生了強(qiáng)大的邊緣效應(yīng)，將極大地增強(qiáng)以 GIS 為核心的綜合體系的功能。

遙感與 GIS 的緊密結(jié)合是未來發(fā)展的必然要求。但目前遙感圖像處理軟件和 GIS 軟件，或者立足于遙感影像的處理，略帶一些最基本的矢量數(shù)據(jù)瀏覽和編輯功能; 或者立足于矢量數(shù)據(jù)的編輯、空間分析和查詢統(tǒng)計(jì)，附帶一些影像數(shù)據(jù)的瀏覽和簡單的拉伸功能;即使是 RS/GIS 集成功能較好的商業(yè)性軟件 ERDAS，也只能進(jìn)行簡單的矢量編輯，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際工作的需要。從應(yīng)用型系統(tǒng)開發(fā)來看，國內(nèi)能很好地集成遙感影像的處理、信息提取功能和 GIS 的數(shù)據(jù)編輯、疊加分析、綜合查詢統(tǒng)計(jì)等功能于一體的案例尚不多見。

生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測子系統(tǒng)比較好地集成了遙感圖像的各種處理功能以及矢量數(shù)據(jù)的分析功能，形成了一個(gè)完備的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、分析系統(tǒng)。從對(duì)遙感影像的校正、鑲嵌、裁切、拉伸、融合等操作，到植被、沙質(zhì)荒漠化、土壤鹽漬化和土地利用等生態(tài)環(huán)境專題的信息自動(dòng)提取，以及遙感信息提取所必需的遙感知識(shí)庫查詢和管理，再到基于柵格數(shù)據(jù)的圖像對(duì)圖像和分類圖對(duì)分類圖動(dòng)態(tài)監(jiān)測，構(gòu)成了完整的基于遙感影像處理的柵格數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。從矢量專題數(shù)據(jù)的后期修編，到多期專題數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)分析，到支持不同區(qū)域不同屬性的查詢統(tǒng)計(jì)，構(gòu)成了比較完備的基于矢量數(shù)據(jù)的處理平臺(tái)。遙感監(jiān)測子系統(tǒng)很好地實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)平臺(tái)的有機(jī)集成，遙感信息自動(dòng)提取的結(jié)果可以直接輸入到數(shù)據(jù)管理中，而數(shù)據(jù)管理模塊中調(diào)入的柵格數(shù)據(jù)也可以應(yīng)用于遙感影像的處理中。

RS、GIS和GPS集成——3S技術(shù)系統(tǒng)

當(dāng)前，以地理信息系統(tǒng)為核心的三S技術(shù)（遙感技術(shù)RS、地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS）與多媒體（MM）技術(shù)有機(jī)結(jié)合一體化，以其強(qiáng)大的空間信息（數(shù)據(jù)）采集、處理、分析綜合和表達(dá)與管理能力，為各行業(yè)實(shí)際應(yīng)用部門提供了各種有用的決策信息，大大提高應(yīng)用部門的生產(chǎn)力及其管理水平，已成為直接為國土資源勘查、生態(tài)環(huán)境和自然災(zāi)害調(diào)查、評(píng)價(jià)、監(jiān)測與防治等工作及社會(huì)生產(chǎn)與管理部門服務(wù)的一種實(shí)用技術(shù)方法。

20.2.1 地理信息系統(tǒng)（GIS）

20.2.1.1 地理信息系統(tǒng)的概念及其作用

地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System，簡稱GIS）集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測繪、環(huán)境科學(xué)、空間科學(xué)、地質(zhì)學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)等為一體的多學(xué)科結(jié)合的新興邊緣學(xué)科。它以空間數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，以計(jì)算機(jī)為工具，通過人的參與進(jìn)行一系列空間操作和分析，為地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、災(zāi)害監(jiān)測與評(píng)價(jià)、工程設(shè)計(jì)乃至企業(yè)經(jīng)營等工作提供規(guī)劃管理的決策科學(xué)信息。

地理信息系統(tǒng)已被廣泛用于國土資源勘查和環(huán)境監(jiān)測與評(píng)價(jià)等方面，特別在遙感制圖、礦產(chǎn)資源定量預(yù)測、工程布置的點(diǎn)位優(yōu)選、勘探靶區(qū)優(yōu)選等等方面，已有相當(dāng)?shù)某晒?shí)例與經(jīng)驗(yàn)。目前，地理信息系統(tǒng)已經(jīng)作為一種主要的信息產(chǎn)業(yè)，取得了顯著的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)際上，地理信息系統(tǒng)所研究的對(duì)象及覆蓋面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了地理學(xué)的范疇。

地理信息系統(tǒng)是管理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。空間數(shù)據(jù)是指不同來源的用遙感和非遙感手段所獲取的數(shù)據(jù)，它有多種數(shù)據(jù)類型，包括地圖、遙感影像、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等，其共同特點(diǎn)是都有確定的空間位置——地理坐標(biāo)參照系統(tǒng)。其工作過程主要是通過空間實(shí)體的空間位置與空間關(guān)系來進(jìn)行的，當(dāng)然也可以通過它們的屬性來進(jìn)行。它對(duì)空間數(shù)據(jù)除管理、檢索、查詢外，還必須進(jìn)行各種運(yùn)算和分析。其輸出除表格、文字、數(shù)據(jù)外，主要的形式是圖形。地理信息系統(tǒng)主要用來分析和管理在一定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種地學(xué)、社會(huì)現(xiàn)象和過程。它是地學(xué)、計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)工程等學(xué)科知識(shí)的融合，是跨學(xué)科的技術(shù)系統(tǒng)。

遙感是地理信息系統(tǒng)重要的數(shù)據(jù)源和強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)更新手段。遙感的多時(shí)相、量綱統(tǒng)一的、動(dòng)態(tài)的全球范圍內(nèi)的快速監(jiān)測數(shù)據(jù)，是其他手段所不能替代和比擬的，因而地理信息系統(tǒng)作為一種空間數(shù)據(jù)管理、分析的有效技術(shù)，可為遙感提供各種有用的輔助信息和分析手段。目前，地理信息系統(tǒng)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢，是加強(qiáng)空間信息管理系統(tǒng)與遙感圖像處理系統(tǒng)的結(jié)合，以提高資源與環(huán)境信息系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)分析、監(jiān)測與預(yù)報(bào)方面的能力，改善遙感分析的精度。

20.2.1.2 系統(tǒng)構(gòu)成

地理信息系統(tǒng)主要是由GIS的硬件、軟件、地理數(shù)據(jù)（庫）和系統(tǒng)的管理操作人員四個(gè)部分組成。

GIS硬件主要是計(jì)算機(jī)，包括必備的外部設(shè)備如數(shù)字化儀、打印機(jī)及繪圖儀。可選設(shè)備有掃描儀、激光繪圖儀及打印機(jī)、磁帶機(jī)等。

地理空間數(shù)據(jù)是指以地球表面空間位置作為參照系的各種景觀數(shù)據(jù)（如自然的、社會(huì)的、人文經(jīng)濟(jì)的等）。這些數(shù)據(jù)可以是圖形、圖像、文字、表格和數(shù)字等形式，由系統(tǒng)的建立者通過有關(guān)的量化工具和介質(zhì)輸入GIS，是系統(tǒng)程序作用的對(duì)象，是GIS所表達(dá)的現(xiàn)實(shí)世界經(jīng)過模型抽象的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容。

早期的GIS一直是以各種類型的地圖作為主要的數(shù)據(jù)源。隨著遙感技術(shù)的興起，遙感信息以其周期性、動(dòng)態(tài)性、信息豐富、獲取效率高并可直接以數(shù)字方式記錄傳送等優(yōu)點(diǎn)成為重要的GIS信息源和數(shù)據(jù)更新手段。遙感與GIS的結(jié)合是空間技術(shù)發(fā)展的趨勢。

系統(tǒng)開發(fā)、管理和使用人員是GIS的重要構(gòu)成因素。因?yàn)镚IS是一個(gè)動(dòng)態(tài)的地理模型，光有系統(tǒng)軟硬件和數(shù)據(jù)不能構(gòu)成完整的GIS，需要由人進(jìn)行系統(tǒng)的組織、管理、維護(hù)和數(shù)據(jù)更新，使系統(tǒng)不斷得到完善，并合理使用地理分析模型提取多種信息，為研究和決策服務(wù)。

GIS軟件是GIS技術(shù)的核心，它既是GIS技術(shù)的集中體現(xiàn)，又是這一技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)。一般商品化產(chǎn)品，如美國的ARC／INFO系統(tǒng)，中國的MAPGIS，主要由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)輸出五部分構(gòu)成。

（1）數(shù)據(jù)采集

其功能是完成地學(xué)數(shù)據(jù)采集與輸入工作，可用掃描儀、數(shù)字化儀、圖形終端或其他系統(tǒng)的磁盤數(shù)據(jù)文件輸入。主要的信息源有：專題地圖（包括地形圖）、統(tǒng)計(jì)表格、遙感影像、實(shí)測數(shù)據(jù)以及其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件。

數(shù)據(jù)采集方式主要有以下幾種：① 手工式，是早期和試驗(yàn)時(shí)采用的方法，效率和精度均低。② 手扶跟蹤數(shù)字化，是當(dāng)前最有效的地圖數(shù)字化方式，在手扶跟蹤數(shù)字化儀和數(shù)字化板支持下進(jìn)行。通過這種方式可得到矢量格式的地圖數(shù)字化數(shù)據(jù)。③ 自動(dòng)掃描，是最有前途的數(shù)字化方式。由掃描儀進(jìn)行，掃描儀可以每英寸300～600點(diǎn)（線）采集地圖或影像的灰度或顏色，形成點(diǎn)陣像元數(shù)據(jù)或多波段數(shù)據(jù)。④ 數(shù)據(jù)通訊，是在聯(lián)網(wǎng)方式下獲取有關(guān)的其他信息系統(tǒng)的一種方式。無論用何種方式采集，其目的都是要把數(shù)據(jù)源變?yōu)镚IS可以存貯管理和分析的形式。

（2）數(shù)據(jù)管理

其功能是實(shí)現(xiàn)空間（幾何）數(shù)據(jù)和屬性（非幾何）數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索、查詢、編輯、修改。GIS與其他信息系統(tǒng)最大的不同之處是對(duì)空間數(shù)據(jù)的管理。如何實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)、檢索、查詢、編輯和修改是評(píng)價(jià)GIS的一個(gè)重要方面。

一個(gè)功能強(qiáng)大的GIS產(chǎn)品能夠提供一個(gè)統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，提供各種范圍內(nèi)的雙向查詢、編輯、建模功能，允許快速地修正并更新空間數(shù)據(jù)及有關(guān)的描述數(shù)據(jù)。例如，最新推出的許多GIS軟件都使用了一個(gè)優(yōu)化的、面向目標(biāo)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可以快速地存取大型關(guān)系文件，它把現(xiàn)實(shí)物體的空間關(guān)系、特征和屬性存儲(chǔ)在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)分布式關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，所以做圖、拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是這種數(shù)據(jù)模型的特征。

（3）數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析部分借助地學(xué)模型（預(yù)置式模型或用戶自定義模型），完成地理數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算工作，是GIS的核心內(nèi)容。目前比較成熟的分析功能有地面數(shù)字高程模型、網(wǎng)絡(luò)分析模型、鄰近分析模型、區(qū)域分析模型、拓?fù)浞治瞿Ｐ鸵约翱臻g距離搜索模型等。

數(shù)字地面模型（DTM）在自然地理、地貌、水利、工程設(shè)計(jì)、管道布線等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)?shù)貓D被數(shù)字化后，利用等高線通過插值可以生成數(shù)字地面高程模型（DEM），并由DEM進(jìn)一步產(chǎn)生坡度、坡向、溝谷、山脊、地表粗糙度等10多個(gè)地形要素，構(gòu)成DTM數(shù)據(jù)。利用這些地表信息與植被、土壤、人文要素的相關(guān)性，可建立不同的地學(xué)應(yīng)用模型。

網(wǎng)絡(luò)分析模型在經(jīng)濟(jì)地理、市場分析、交通管理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。此模型根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫再|(zhì)，可以在兩點(diǎn)間選擇最短路徑，并繪出其長度和有關(guān)信息，也可以比較各個(gè)市場中心服務(wù)范圍和影響區(qū)域。

定距離空間搜索（Buffer）模型和鄰近區(qū)域分析模型在區(qū)域規(guī)劃、國土整治、土地管理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。通過指定空間搜索距離，用戶可以方便地進(jìn)行空間檢索、查詢，了解在一定范圍內(nèi)地理現(xiàn)象的空間分布；通過鄰近區(qū)域分析模型，用戶可方便地進(jìn)行鄰近區(qū)域檢索、查詢、了解區(qū)域周圍的環(huán)境情況。由于用模式來定義表，表和空間數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起，這樣用戶能進(jìn)行集成的空間和屬性處理、報(bào)表生成、專欄處理、屬性標(biāo)記和相互作用的屬性修改、更新等項(xiàng)內(nèi)容。

點(diǎn)、線、多邊形是GIS圖形數(shù)據(jù)的基本單元，與之相應(yīng)的拓?fù)浞治瞿Ｐ驮谧匀毁Y源管理、生態(tài)評(píng)價(jià)、土地評(píng)價(jià)和規(guī)劃等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。它通過多幅專題圖或?qū)ｎ}圖與圖像合并辦法，生成新的專題圖及新的屬性表，為運(yùn)用不同評(píng)價(jià)和規(guī)劃模型，完成地理信息的分析和地理數(shù)據(jù)的計(jì)算提供了極大方便。

上述系統(tǒng)底層通用分析模型僅提供了某些數(shù)據(jù)分析的工具。在具體應(yīng)用領(lǐng)域還需結(jié)合專業(yè)知識(shí)和實(shí)際要求建立用戶的應(yīng)用模型。

（4）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

是提供不同空間數(shù)據(jù)集的集成途徑。空間數(shù)據(jù)都是用矢量和柵格格式進(jìn)行采集、存貯和處理的。矢量結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)更能表達(dá)我們的空間想像，因此它最常用于手工的數(shù)據(jù)采集。但是，數(shù)據(jù)自動(dòng)采集方式往往產(chǎn)生與計(jì)算機(jī)的規(guī)則結(jié)構(gòu)相匹配的柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。因此，現(xiàn)代GIS應(yīng)兼容矢量和柵格兩種數(shù)據(jù)格式，提供多種方法進(jìn)行兩種數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換，滿足多源信息綜合分析的需求。

（5）數(shù)據(jù)輸出

數(shù)據(jù)輸出部分將GIS信息或分析結(jié)果以可視的形式表示，如屏幕，繪圖儀、打印機(jī)輸出等。系統(tǒng)同時(shí)支持軟硬件拷貝顯示，使用戶能夠獲得在屏幕上所見結(jié)果，即在地圖成圖之前，用戶能預(yù)先看到硬拷貝輸出的圖形。用戶還可以在圖形窗口內(nèi)編輯地圖，包括彩色設(shè)計(jì)，圖廓整飾、生成比例尺、注記、圖例、表格、公里網(wǎng)格等，最后由繪圖儀或打印機(jī)輸出。

20.2.2 全球定位系統(tǒng)（GPS）

全球定位系統(tǒng)（GPS：Global Position System）是美軍自20世紀(jì)70年代初期開始研制的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)。它由21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星組成。工作衛(wèi)星分布在6個(gè)軌道面內(nèi)，衛(wèi)星軌道面相對(duì)地球赤道面的傾角為55°，每個(gè)軌道平面配置3顆衛(wèi)星，每隔一條軌道平面配備一顆備用衛(wèi)星，軌道的平均高度約為20200 km，衛(wèi)星運(yùn)行周期為11小時(shí)58分。因此，在同一測站上，每天出現(xiàn)的衛(wèi)星分布圖相同，只是每天提前幾分鐘。每顆衛(wèi)星對(duì)地球的可見面積為地球總表面積的38%，每顆衛(wèi)星每天約有5小時(shí)在地平線上。同時(shí)位于地平線上的衛(wèi)星數(shù)目最少為4顆，最多為11顆。這樣的空間配置，可保證在地球上任何時(shí)間，任何地點(diǎn)至少可同時(shí)觀測到4顆衛(wèi)星，加上衛(wèi)星信號(hào)的傳播和接收不受天氣的影響，因此GPS是一種全球、全天候的連續(xù)實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位系統(tǒng)。GPS的出現(xiàn)，為大量的野外高精度定位工作提供了極大方便，使定位與導(dǎo)航在精度和速度上都產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，進(jìn)入了電子化和自動(dòng)化時(shí)代。

GPS作為新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。不僅具有全球性、全天候、連續(xù)的精密三維導(dǎo)航與定位能力，而且具有良好的抗干擾性和保密性等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已廣泛地在全球應(yīng)用。需要指出，全球定位系統(tǒng)的導(dǎo)航和定位在概念上是有所不同的，所謂定位是指運(yùn)動(dòng)載體，如汽車上安裝GPS信號(hào)接收機(jī)，然后實(shí)地測出接收天線所在的位置，這稱為GPS定位，也稱GPS動(dòng)態(tài)定位。動(dòng)態(tài)的意思是指定位是在極短的時(shí)間內(nèi)完成的。如果GPS接收機(jī)在測得運(yùn)動(dòng)載體實(shí)時(shí)位置的同時(shí)，還測得運(yùn)動(dòng)載體的速度，時(shí)間和方位等狀態(tài)參數(shù)，進(jìn)而可“引導(dǎo)”運(yùn)動(dòng)載體駛向預(yù)定的目標(biāo)位置，這稱為導(dǎo)航。由此可知，導(dǎo)航是一種廣義的動(dòng)態(tài)定位。

GPS是從軍事方面發(fā)展起來的，出于軍事目的，它提供兩種服務(wù)即標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)SPS（Standard Positioning Service）和精確定位服務(wù)PPS（Precise Positioning Service）。前者用于民用事業(yè)，后者為美國軍方服務(wù)。美國政府為限制非軍事用戶和其他國家使用GPS的精度，分別在 1991年和 1994年實(shí)施了“SA（Selective Availability）”技術(shù)和“AS（Anti-spoofing）”技術(shù)，即“有選擇可用性”技術(shù)和“反電子欺騙技術(shù)”。使SPS服務(wù)水平定位精度降低到100 m，而在密碼保護(hù)下的PPS服務(wù)精度提高到1 m。

針對(duì)實(shí)施的“SA”技術(shù)，各國紛紛采用技術(shù)對(duì)策，出現(xiàn)了差分GPS即DGPS（Differential GPS）。“差分”的概念在無線電導(dǎo)航領(lǐng)域早就被采用，差分GPS的提出，使差分技術(shù)提高到過去從未有過的重要地位。采用差分GPS幾乎可以完全消除“選擇可用性”帶來的誤差。它利用某些地面發(fā)射站送出的已知精確位置的基準(zhǔn)信號(hào)，將其與GPS的定位信號(hào)進(jìn)行比較和修正。這樣，通過建立基準(zhǔn)通訊鏈方式，使GPS數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)精確校正。目前利用差分技術(shù)可使定位精度超過單獨(dú)使用PPS所得到精度。因此，美國比其他許多國家更快地將DGPS投入到實(shí)際使用中，目前其精度可達(dá)1 cm，用它可監(jiān)視地球和冰川的微小運(yùn)動(dòng)。2001年美國取消了“SA”技術(shù)限制，GPS的定位精度大大提高。

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的迅速發(fā)展，引起了各國軍事部門和廣大民用部門的普遍關(guān)注。GPS定位技術(shù)的高度自動(dòng)化及其所達(dá)到的高精度和具有的潛力，也引起了廣大測量工作者的極大興趣。特別是近十多年來，GPS定位技術(shù)在應(yīng)用基礎(chǔ)的研究、新應(yīng)用領(lǐng)域的開拓、軟件和硬件的開發(fā)等方面都取得了迅速發(fā)展。廣泛的科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)為這一新技術(shù)的應(yīng)用展現(xiàn)了極為廣闊的前景，經(jīng)典的大地測量技術(shù)經(jīng)歷了一場意義深遠(yuǎn)的變革，從而進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代。

目前，GPS精密定位技術(shù)已經(jīng)廣泛地滲透到了經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域，尤其對(duì)經(jīng)典大地測量學(xué)的各個(gè)方面產(chǎn)生了極其深刻的影響。它在大地測量學(xué)及其相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域，如地球動(dòng)力學(xué)、海洋大地測量學(xué)、天文學(xué)、地球物理勘探、資源勘察、航空與衛(wèi)星遙感、工程變形監(jiān)測、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的測速以及精密時(shí)間傳遞等方面的廣泛應(yīng)用，充分地顯示了這一衛(wèi)星定位技術(shù)的高精度與高效益。

20.2.3 RS、GIS和GPS多功能綜合

作為空間信息處理的3S技術(shù)系統(tǒng)，在空間信息管理中各具特色，均可獨(dú)立完成自身的功能。同時(shí)，它們所能解決的問題之間又有很多關(guān)聯(lián)性，在解決問題的功能上又各自存在著優(yōu)點(diǎn)和不足：GIS具有較強(qiáng)的空間查詢，分析和綜合處理能力，但獲取數(shù)據(jù)困難；RS能高效地獲取大面積的區(qū)域信息，但受光譜波段的限制，且數(shù)據(jù)定位及分類精度差；GPS能快速地給出目標(biāo)的位置，對(duì)空間數(shù)據(jù)的精確定位具有特殊意義，但它本身通常無法給出目標(biāo)點(diǎn)的地理屬性。因此，只有三者有機(jī)結(jié)合起形成一個(gè)多功能綜合的技術(shù)系統(tǒng)，才能發(fā)揮更大的作用（圖20-3）。在3S系統(tǒng)中，簡單地說，GIS相當(dāng)中樞神經(jīng)，RS相當(dāng)傳感器，GPS相當(dāng)定位器，三者的共同作用將使地球能實(shí)時(shí)感受到自身的變化，使其在資源環(huán)境和區(qū)域管理等眾多領(lǐng)域中發(fā)揮巨大作用。RS，GIS和GPS三者的結(jié)合與集成已成為當(dāng)今空間信息系統(tǒng)的發(fā)展方向，也是空間科學(xué)發(fā)展的必然趨勢。

圖20-3 3S技術(shù)系統(tǒng)

20.2.3.1 GIS與RS的結(jié)合

GIS和RS都是獨(dú)立發(fā)展起來的支撐現(xiàn)代地學(xué)的空間科學(xué)技術(shù)，其中GIS是管理與分析空間數(shù)據(jù)的有效工具，RS是空間數(shù)據(jù)采集和分類的有效工具，它們的研究對(duì)象都是空間實(shí)體，二者關(guān)系十分密切。

GIS和RS的結(jié)合主要表現(xiàn)在RS對(duì)GIS動(dòng)態(tài)地提供和更新各種數(shù)據(jù)，而GIS作為空數(shù)據(jù)處理分析的技術(shù)工具，可大大提高RS空間數(shù)據(jù)的分析能力及分析精度。在實(shí)踐中，RS和GIS結(jié)合的主要形式是利用遙感圖像經(jīng)過計(jì)算機(jī)圖像處理、信息提取、目視解譯等方式，編制各種專題圖，而后通過數(shù)字化儀等輸入設(shè)備將專題圖上所需信息輸入到地理信息系統(tǒng)中，或者遙感數(shù)據(jù)經(jīng)圖像處理、分類和模式識(shí)別等方式提取有關(guān)信息直接進(jìn)入地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。這種結(jié)合方式的實(shí)質(zhì)是用遙感形成專題系列數(shù)據(jù)庫（包括遙感圖像庫）提供給地理信息系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫中各專題要素因來自同一信息源，保證了時(shí)相和圖幅位置配準(zhǔn)，所以很適合在地理信息系統(tǒng)中進(jìn)行多重信息的綜合與復(fù)合分析，從而派生出綜合性數(shù)據(jù)及圖件，最大限度地發(fā)揮有關(guān)數(shù)據(jù)的作用。例如，在流域綜合治理中，根據(jù)單要素的坡度圖、土壤類型圖、地貌類型圖及植被類型圖，通過地理信息系統(tǒng)中的有關(guān)模型分析可得到土地利用評(píng)價(jià)圖及土地利用規(guī)劃圖等。

20.2.3.2 RS與GPS的結(jié)合

GPS和RS都可看作為GIS的數(shù)據(jù)源的獲取系統(tǒng)，而且，GPS和RS既分別具有獨(dú)立的功能，又可以互相彌補(bǔ)其不足。

首先，GPS的精確定位功能解決了RS獲取目標(biāo)信息定位困難的問題。在GPS問世以前，地面同步光譜測量、遙感的幾何校正和定位等都是通過地面控制點(diǎn)進(jìn)行大地測量才能確定的，這不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且當(dāng)無地面控制點(diǎn)時(shí)更無法實(shí)現(xiàn)，從而嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)。GPS的快速定位為RS數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、快速進(jìn)入GIS系統(tǒng)提供了可能。也就是說，借助GPS可使RS迅速進(jìn)入GIS分析系統(tǒng)，保證了RS數(shù)據(jù)及地面同步監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取的動(dòng)態(tài)配準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)地進(jìn)入GIS數(shù)據(jù)庫。

其次，利用RS數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)GPS定位遙感信息查詢。此外，利用GPS形成了一系列新技術(shù)，如GPS氣象遙感技術(shù)，利用GPS衛(wèi)星和接收機(jī)之間無線電訊號(hào)在大氣電離層和對(duì)流層中的延遲時(shí)間，了解電離層中電子濃度和對(duì)流層中溫度濕度獲得大氣參數(shù)及其變化情況。因而目前建立和正在建立的全球許多GPS觀測網(wǎng)將是提供大氣參數(shù)的一個(gè)重要新數(shù)據(jù)源。對(duì)天氣預(yù)報(bào)尤其是短期天氣預(yù)報(bào)發(fā)揮巨大作用。

20.2.3.3 GPS與GIS的結(jié)合

GPS和GIS的結(jié)合，不僅能取長補(bǔ)短使各自的功能得到充分的發(fā)揮，而且還能產(chǎn)生許多更高級(jí)功能，從而使GPS和GIS的功能都邁上一個(gè)新臺(tái)階。

通過GIS系統(tǒng)，可使GPS的定位信息在電子地圖上獲得實(shí)時(shí)的，準(zhǔn)確的形象的反映及漫游查詢。通常GPS接收機(jī)所接收信號(hào)無法輸入底圖。若從GPS接收機(jī)上獲取定位信息后，再要回到地形圖或?qū)ｎ}圖上查找，核實(shí)周圍地理屬性，該工作十分繁雜，而且花費(fèi)時(shí)間長，在技術(shù)手段上也是不合理的。如果把GPS的接收機(jī)同電子地圖相配合，利用實(shí)時(shí)差分定位技術(shù)，加上相應(yīng)的通信手段組成各種電子導(dǎo)航和監(jiān)控系統(tǒng)，可廣泛用于交通、公安偵破、車船自動(dòng)駕駛、科學(xué)種田和海上捕魚等方面。

GPS為GIS及時(shí)采集、更新或修正數(shù)據(jù)，例如在外業(yè)調(diào)查中通過GPS定位得到的數(shù)據(jù)，輸入給電子地圖或數(shù)據(jù)庫，可對(duì)原有數(shù)據(jù)進(jìn)行修正、核實(shí)、賦予專題圖屬性以生成專題圖。

新聞標(biāo)題：什么技術(shù)和gis結(jié)合起來 與gis相關(guān)的黑科技
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