第七章-GIS与GPS在水土保持监测中的应用.ppt

第七章 GIS与GPS在水土保持监测中的应用 西北农林科技大学资源环境学院 * * 地理信息系统（GIS—Geographical Information System）是集地理学、资源与环境学、信息科学、系统方法、科学管理、计算机应用等多门学科交叉科学。 第一节 地理信息的基本概念 一、地理实体 地理实体描述的是分布于地球表面的自然现象，如：土壤类型、土地利用条件（坡度、高度、土壤侵蚀程度等）、矿产资源分布、水资源的流域等，也涉及社会、人文经济现象的空间分布特征，如：行政范围、土地利用现状、人口分布、城镇结构、工业布局等。 地理信息是向人们提供有关地理实体的特征含义，其信息是由一系列数据和资料归纳和提炼得到，因此，在地理信息获取之前要分析地理实体的数据表达方法，即：空间数据和属性数据。 要素的数据表示 二、地理数据 点特征 线特征 面特征 可以抽象为单一位置，或事件的地理特征。如：井、高程点、水准点、水文观测站等。 用来定位和描述两点间沿着一条路径的地理信息。如：河流、道路、等高线、管网等。 有封闭边界的同质区域的地理特征。如：水库、湖泊、土壤类型、植被类型、地域区划等。 空间数据 空间数据是地理信息系统的基础、是关联地理特征各种信息的纽带。 图形数据 关系数据 是人类在生活和生产中产生的各种复杂信息，是描述地理实体的社会、经济或其它专题数据，是地理信息系统处理空间数据的特征数据。其表达形式是字符串、各种代码或统计数值。 属性数据 描述地理特征（点、线、面）的位置和形状大小等信息。其表达方式是坐标串。 描述各个不同的地理特征之间的空间关系的信息。其表达形式是建立特征间的连接信息。 地理信息系统是一种在计算机软件、硬件支持下，把各种信息按其空间分布进行采集、操作、管理和综合分析应用等，能提供有用信息的技术系统。 三、地理信息系统 第二节 地理信息系统原理 一、地理信息系统的基本组成 1、 基础部分 组织管理机制 具有合理的组织机构、人员分工、管理方法和规章制度等。 计算机硬件系统 计算机软件 包括处理分析数据的中央处理机、数据的输入和输出设备、数据存储设备、网络传输设备等。 除具备基本的操作系统、数据管理系统、高级语言编译系统外，还应具备满足地理信息系统需要的应用软件。如图形数据输入、输出、编辑、格式转换等。 对多种形式、多种来源的信息，实现多种方式的数据录入、并根据一定的结构和目标属性特征进行编码，建立空间数据库。 2、 功能部分 数据采集 按照系统的设计要求进行数据的组织，为用户提供修改、增加、删除、更新数据的可能。 数据编辑 数据存储管理 数据查询与空间分析 操作运算与应用分析 数据显示与成果输出 将数据以某种格式记录在计算机内部或外部存储介质上。为确保数据安全，系统应具备数据的自动备份和优化存储功能。 对空间数据可实现双向查询，即根据图形查属性，反之，根据属性查图形。 具备对系统内部数据进行满足各种查询条件、分析方法的操作运算。并可实现空间数据的量测分析、统计分析、多要素综合分析。 将空间地理信息的中间处理过程和最终结果以地图、报表、统计图表等形式显示在屏幕上，也可通过绘图机、硬拷贝机、打印机等输出为模拟地图。 二、空间数据结构 1、栅格数据结构 2、矢量数据结构 3、栅格数据结构和矢量数据结构的比较 三、空间数据的基本特征及拓扑结构 1、空间数据的基本特征 空间分布特征 属性特征 时间特征 2、拓扑结构 面积定义 邻接性 连通性 3、空间数据的组织 地理实体不仅有一定空间位置，也有一定的几何形态，从几何角度上可归结为点、线、面三种基本地理特征。在地理信息系统中，地理实体的这种空间分布特征空间图形表达，其表达方式是坐标串。 由于地理特征存在着内在本质差异，具有不同的属性，从而被划分为不同的专题类型。如对某一区域内的土壤侵蚀现状进行评价分析，需要考虑土地利用现状、土壤性质属性，以及沟谷密度、地形坡度等地形条件属性。这些地理实体的空间数据属性特征，在地理信息系统中，一般是通过属性码来表示，其存储方式与坐标的存储方式相似，即属性是一组数字或字符形式存储的。 地理信息系统中，地理实体的时间特征是人们所收集和存储的有关地理实体的某些属性记录具有着在某一时间上范围内的特征，不同时间特征可以反映出地理实体的动态变化。地理实体的时间特征是通过属性码来表示。 拓补结构是明确定义地理特征空间关系的一种数学方法。即根据各地理特征之间的空间关系，从地理信息系统中解译出更多、更新的派生信息。 地理信息系统中，用一个或多个弧线围城的闭合区域来确定多边形面积。 邻接性是确定多边形相互之间的邻接关系。如果两个多边形