3s地理信息系统

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1、一、3s的概念：rs（遥感）：从航空航天器上利用一定的技术装备对地表物体进行远距离的感知。Gps（全球定位系统）：利用卫星在全球范围内导航定位的系统。Gis（地理信息系统）：用于存储、管理、和显示空间要素位置和属性的计算机系统。二、大地水准面的定义：假想水面静止，延伸则被淹没的面，就是大地水准面。椭球体：与地球形状比较接近的，是一个以椭圆短轴旋转而成的椭球，也称为椭球体。矢量数据结构：通过记录空间对象的坐标及空间关系表达空间对象的几何位置。栅格数据结构：是指栅格数据的存储方法或格式。元数据：提供空间数据信息的数据。三、高斯投影定义：.高斯投影的概念高斯是德国杰出的数学家、测量学家。他提出的横椭

2、圆柱投影是一种正形投影。它是将一个横椭圆柱套在地球椭球体上，如下图所示：椭球体中心O在椭圆柱中心轴上，椭球体南北极与椭圆柱相切，并使某一子午线与椭圆柱相切。此子午线称中央子午线。然后将椭球体面上的点、线按正形投影条件投影到椭圆柱上，再沿椭圆柱N、S点母线割开，并展成平面，即成为高斯投影平面。在此平面上： 中央子午线是直线，其长度不变形，离开中央子午线的其他子午线是弧形，凹向中央子午线。离开中央子午线越远，变形越大。 投影后赤道是一条直线，赤道与中央子午线保持正交。 离开赤道的纬线是弧线，凸向赤道。（2）分带投影n6带投影是从英国格林尼治子午线开始，自西向东，每隔6投影一次。这样将椭球分成60个

3、带，编号为160带，如下图所示:式中n为6带的带号。各带中央子午线经度(L)可用下式计算:7已知某点大地经度L,可按下式计算该点所属的带号:有余数时，为n的整数商+1。3带是在6带基础上划分的，其中央子午线在奇数带时与6带中央子午线重合，每隔3为一带，共120带，各带中央子午线经度(L)为：式中n为3带的带号。我国幅员辽阔，含有11个6带，即从1323带(中央子午线从75135)，21个3带，从2545带。北京位于6带的第20带，中央子午线经度为117。高斯克吕格平面坐标系的解算。根据高斯投影的特点，以赤道和中央子午线的交点为坐标原点。，中央子午线方向为x轴，北方向为正。赤道投影线为y轴，东方

4、向为正。象限按顺时针I、II、III、W排列，如下图所示:T1IVX1i肛nLA在同一投影带内y值有正有负。这对计算和使用很不方便。为了使y值都为正，将纵坐标轴西移500km，并在y坐标前面冠以带号，如在第20带，中央子午线以西P点：A=4429757.075myP=-58269.593m在20带中高斯直角坐标为：二4429757.075m二空0441730.407m高斯直角坐标系与数学中的笛卡尔坐标系不同，如下图所示：高斯直角坐标系纵坐标为x轴，横坐标为y轴。坐标象限为顺时针划分四个象限。角度起算是从x轴的北方向开始，顺时针计算。这些定义都与数学中的定义不同。这样的做法是为了将数学上的三角和

5、解析几何公式直接用到测量的计算上。DLG（数字线划地图）：是与现有线划基本一致的各地图要素的矢量数据集，且保存各要素间的空间关系和。DOM（数字正射影像图）：是对航空（或航天）相片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集。DRG（数字栅格地图）：根据现有纸质、胶片等地形图经扫描和几何纠正及色彩校正后，形成在内容、几何精度和色彩上与地形图保持一致的栅格数据集。DEM（数字高程模型）：普通地图元素包括：图名、地图主体、图例、指北针、比例尺、文字说明和图廓信息。四、空间分析需要哪些？1）在栅格数据中的追踪分析所谓栅格数据的追踪分析是指，对于特定的栅格数据系统，由某一个或多个起点

6、，按照一定的追踪线索进行追踪目标或者追踪轨迹信息提取的空间分析方法。如图2所示例，栅格所记录的是地面点的海拔高程值，根据地面水流必然向最大坡度方向流动的基本追踪线索，可以得出在以上两个点位地面水流的基本轨迹。此外，追踪分析法在扫描图件的矢量化、利用数字高程模型自动提取等高线、污染源的追踪分析等方面都发挥着十分重要的作用。5. 栅格数据统计与量算需要了解一组栅格数据的整体特征和态势时，我们通常对其进行统计分析。例如，对于一副DEM，统计分析其最大高程、最低高程、平均高程以及某给定高程出现的频率，就可以数据有一个整体的了解。统计分析的目的是为了解数据分布的趋势或者通过趋势的了解回归拟合出某些空间属

7、性之间的关系，以把握空间属性之间的关系和规律。栅格数据常规的统计分析主要指对数据集合的最大值、最小值、均值、中值、总和、方差、频数、众数、范围等参数进行分析。空间信息的自动化量算是地理信息系统所具有的重要功能，也是进行空间分析的定量化基础。栅格数据模型由于自身的特点很容易进行类似面积和体积等属性的量算。例如在DEM上,要计算某种属性地形所占的面积，只需要统计出这种属性地形所占的栅格数乘以其栅格分辨率就可以得到面积；要求某一区域的体积，只需把对应栅格的高程累加即可，计算快捷方便。在工程土方计算、水库库容估计这种方法经常使用。6、矢量数据的缓冲区分析缓冲区分析是根据数据库的点、线、面实体，自动建立

8、其周围一定宽度范围内的缓冲区域多边形实体，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法，如图4所示。点、线、面矢量实体的缓冲区表示该矢量实体某种属性的影响范围，它是地理信息系统重要的和基本的空间操作功能之一。例如，城市的噪音污染源所影响的一定空间范围、交通线两侧所划定的绿化带，即可分别描述为点的缓冲区与线的缓冲带。而多边形面域的缓冲带有正缓冲区与负缓冲区之分，多边形外部为多边形正缓冲区，内部为负。7. 多边形叠置分析多边形叠置分析是指同一地区、同一比例尺的两组或两组以上的多边形要素的数据文件进行叠置。参加叠置分析的两个图层应都是矢量数据结构。若需进行多层叠置，也是两两叠置后再与第三层叠置，

9、依次类推。其中被叠置的多边形为本底多边形，用来叠置的多边形为上覆多边形，叠置后产生具有多重属性的新多边形。其基本的处理方法是，根据两组多边形边界的交点来建立具有多重属性的多边形或进行多边形范围内的属性特性的统计分析。叠置的目的是通过区域多重属性的模拟，寻找和确定同时具有几种地理属性的分布区域，按照确定的地理指标，对叠置后产生的具有不同属性的多边形进行重新分类或分级；或者是计算一种要素（如土地利用）在另一种要素（如行政区域）的某个区域多边形范围内的分布状况和数量特征，提取某个区域范围内某种专题内容的数据，如图5所示。多边形叠置分析应用广泛，诸多地理信息系统中都具备多边形叠置分析的功能。8. 矢量

10、数据的网络分析网络分析的主要用途是：选择最佳路径、设施以及进行网络流分析。所谓最佳路径是指从始点到终点的最短距离或花费最少的路线，如图6所示；最佳布局中心位置是指各中心所覆盖范围内任一点到中心的距离最近或花费最小；网流量是指网络上从起点到终点的某个函数，如运输价格，运输时间等。网络分析首先要建立网络路径的拓扑关系和路径信息属性数据库。也就是说需要知道路径在网络种如何分布和经过每一段路径需要的成本值，才能进行后续分析。网络分析其基本思想则在于人类活动总是趋向于按一定目标选择达到最佳效果的空间位置。这类问题在生产、社会、经济活动中不胜枚举，因此研究此类问题具有重大意义。五、几何变换几何变换就是利用

11、一系列控制点和转换方程式在投影坐标上配准数字化地图、卫星图像或航空照片的过程。等积变换：允许旋转矩形，保持形状与大小不变。相似变换：允许旋转矩形，保持形状不变，但是大小改变。仿射变换：允许矩形角度改变，但保持线的平行（如平行线仍是平行线）。投影变换：允许角度和长度皆变形，以至于是长方形变换成不规则四边形。Gis的开发模式有哪几种，以及他们之间的比较：GIS二次开发发展模式1. 独立开发指不依赖于任何GIS工具软件，从空间数据的采集、编辑到数据的处理分析及结果输出，所有的算法都由开发者独立设计，然后选用某种程序设计语言，如VisualC+、Delphi等，在一定的操作系统平台上编程实现。这种方式

12、的好处在于无须依赖任何商业GIS工具软件，减少了开发成本，但一方面对于大多数开发者来说，能力、时间、财力方面的限制使其开发出来的产品很难在功能上与商业化GIS工具软件相比，而且在购买GIS工具软件上省下的钱可能还抵不上开发者在开发过程中绞尽脑汁所花的代价2. 宿主型二次开发指基于GIS平台软件上进行应用系统开发。大多数GIS平台软件都提供了可供用户进行二次开发的脚本语言，如ESRI的ArcView提供了Avenue语言,MapInfo公司的MapInfoProfessional提供了MapBasic语言等等。用户可以利用这些脚本语言，以原GIS软件为开发平台，开发出自己的针对不同应用对象的应用

13、程序。这种方式省时省心，但进行二次开发的脚本语言，作为编程语言，功能极弱，用它们来开发应用程序仍然不尽如人意，并且所开发的系统不能脱离GIS平台软件，是解释执行的，效率不高。3. 基于GIS组件的二次开发大多数GIS软件产商都提供商业化的GIS组件，如ESRI公司的MapObjects、MapInfo公司的MapX等，这些组件都具备GIS的基本功能，开发人员可以基于通用软件开发工具尤其是可视化开发工具，如Delphi、VisualC+、VisualBasic、PowerBuilder等为开发平台，进行二次开发。利用GIS工具软件生产厂家提供的建立在OCX技术基础上的GIS功能控件，如ESRI的

14、MapObjects、MapInfo公司的MapX等，在Delphi等编程工具编制的应用程序中，直接将GIS功能嵌入其中，实现地理信息系统的各种功能.组件式GIS系统的特点1)、小巧灵活、价格便宜由于传统GIS结构的封闭性，往往使得软件本身变得越来越庞大，不同系统的交互性差，系统的开发难度大。在组件模型下，各组件都集中地实现与自己最紧密相关的系统功能，用户可以根据实际需要选择所需控件，最大限度地降低了用户的经济负担。组件化的GIS平台集中提供空间数据管理能力，并且能以灵活的方式与数据库系统连接。在保证功能的前提下，系统表现得小巧灵活，而其价格仅是传统GIS开发工具的十分之一，甚至更少。这样，用

15、户便能以较好的性能价格比获得或开发GIS应用系统。(2)、无须专门GIS开发语言，直接嵌入MIS开发工具传统GIS往往具有独立的二次开发语言，对用户和应用开发者而言存在学习上的负担。而且使用系统所提供的二次开发语言，开发往往受到限制，难以处理复杂问题。而组件式3IS建立在严格的标准之上，不需要额外的GIS二次开发语言，只需实现GIS的基本功能函数，按照Microsoft的ActiveX控件标准开发接口。这有利于减轻GIS软件开发者的负担，而且增强了GIS软件的可扩展性。GIS应用开发者，不必掌握额外的GIS开发语言，只需熟悉基于Windows平台的通用集成开发环境，以及GIS各个控件的属性、方

16、法和事件，就可以完成应用系统的开发和集成。目前，可供选择的开发环境很多，如VisualC+、VisualBasic、VisualFoxPro、BorlandC+、Delphi、C+Builder以及PowerBuilder等都可直接成为GIS或GMIS的优秀开发工具，它们各自的优点都能够得到充分发挥。这与传统GIS专门性开发环境相比，是一种质的飞跃。(3)、强大的GIS功能新的GIS组件都是基于32位系统平台的，采用InProc直接调用形式，所以无论是管理大数据的能力还是处理速度方面均不比传统GIS软件逊色。小小的GIS组件完全能提供拼接、裁剪、叠合、缓冲区等空间处理能力和丰富的空间查询与分析

17、能力。(4)、开发简捷由于GIS组件可以直接嵌入MIS开发工具中，对于广大开发人员来讲，就可以自由选用他们熟悉的开发工具。而且，GIS组件提供的API形式非常接近MIS工具的模式，开发人员可以像管理数据库表一样熟练地管理地图等空间数据，无须对开发人员进行特殊的培训。在GIS或GMIS的开发过程中，开发人员的素质与熟练程度是十分重要的因素。这将使大量的MIS开发人员能够较快地过渡到GIS或GMIS的开发工作中，从而大大加速GIS的发展。(5)、更加大众化组件式技术已经成为业界标准，用户可以象使用其他ActiveX控件一样使用GIS控件，使非专业的普通用户也能够开发和集成GIS应用系统，推动了GIS大众化进程。组件式GIS的出现使GIS不仅是专家们的专业分析工具，同时也成为普通用户对地理相关数据进行管理的的可视化工具。空间插值的方法：空间插值是用已知点的数值来估算其他点的数值的过程。控制点是已知数值的点，也成为一直点、样本点或观测点。其余详细在课本P329有详细描述。地图叠置的方法简单地说就是地图重合叠加。详见课本P233地貌渲染图（又称阴影地形图）是指模拟在太阳光与地表要素相互作用下的地形容貌。详见课本P285影响坡度和坡向量算的因子。