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第一章 地理信息系统概论 1.数据与信息 信息是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义 ，它不随载体的物理设备形式的改变而改变。 信息的特点：客观性（信息与客观事实紧密相关）、实用性 (经过信息系统处理可以变为对生产、管理和决策具有重要意义的有用信息)、 传输性（可以在发送者和接收者之间传播）、 共享性（可为多个用户共享而本身无损失）。 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 及它们能够转换成的数据等形式。 数据的特点： 格式依赖计算机系统，可以转换形式，是用以载荷信息的物理符号，本身 并无意义。 数据与信息的关系：信息与数据是不可分离的。 信息由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。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，也可以加以转换，但其中包含的信息内容不会改变。信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开信息系统的各个组成和阶段而独立存在；而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。数据是原始事实，而信息是数据处理的结果。不同知识、经验的人，对于同一数据的理解，可得到不同信息。 2.信息系统信息系统是具有数据采集、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信息。 信息系统的类型：事务处理系统（支持操作层人员的日常活动，处理日常事务）；管理信息系统（为战术层管理者提供信息，包含事务处理系统）；决策支持系统（交互式信息系统，能支持管理者制定决策）人工智能和专家系统（能模仿人工决策处理过程的基于计算机的信息系统）。 3.地理信息系统 地理信息系统是一种决策支持系统。它的定义由两方面组成，一方面，地理信息系统是一门学科，是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴交叉学科；另一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。地理信息系统的特点： 第一，具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性；第二，由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，完成人类难以完成的任务；第三，计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征，因而地理信息系统能以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。 地理信息系统的特殊性：其存储和处理的信息是经过地理编码的，地理位置（位置信息）以及与该位置有关的地物属性特征（非位置信息）成为信息检索的重要部分。 地理信息系统的构成：计算机硬件系统（计算机系统中的实际物理装置的总称）、计算机软件系统（必须的各种程序，包括系统软件、地理信息系统软件和应用分析程序）；系统开发、管理和使用人员空间数据（指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据）。地理信息系统功能概述：数据采集、监测与编辑（手扶跟踪数字化）；数据处理（矢栅转换、制图综合）；数据存储与组织（矢量栅格模型）；空间查询与分析（空间检索、空间拓扑叠加分析、空间模型分析）；图形交互与显示（各种成果表现方式）。 第二章 从现实世界到比特世界 从现实世界到比特世界 现实世界、概念世界、地理空间世界、维度世界、项目世界、比特世界。 第三章 空间数据模型 1.三个基本模型 空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念。 空间数据模型的类型：基于对象（要素）的模型；网络模型；场模型。 要素模型：点对象，由特定位置、维数为零的物体；线对象，维度为一的空间组成部分；多边形对象，即面状实体，通常用封闭曲线加内点来表示。矢量模型即是基于要素的，将现象看成原型实体的集合，矢量模型的表达源于空间实体的本身，通常以坐标来定义。网络模型：地物被抽象为链、节点等对象，同时要注意其连通关系。场模型：用于模拟一定空间内连续分布的现象，常用栅格数据模型描述。栅格数据模型是基于连续铺盖的，它是将连续空间离散化，以规则或不规则的铺盖覆盖整个空间。 三种模型的对比：基于对象的模型强调了离散对象，网络模型表示了特殊对象之间的交互，场模型表示了二维或三维空间中连续变化的数据。要素模型和场模型的不同在于一个是先选择要素，再回答它在哪里的问题；场模型实现选择一个位置，在回答哪里怎么样的问题，最后都得到数据。网络模型的基本特征是：节点数据之间没有明确的从属关系，一个节点可以与其他多个节点建立联系，将数据组织成有向图结构，它反映了现实世界中常见的多对多关系，在一定程度上支持数据的重构。 2.空间关系分析 三种基本类型：拓扑关系（确定拓扑属性）、方向关系（地物对象之间的方位）、度量关系。度量关系分析包括