第一章 导论
3S：GIS、RS、GPS
地理信息系统（GIS）：是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、存储、管理、处理、分析、显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
数据与信息基本概念(P1)、数据与信息的关系（P2）【简答】：
1、数据:指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、符号、声音、图像等符号。 2、信息:信息是现实世界在人们头脑中的反映。它以文字、数据、符号、声音、图像等形式记录下来，进行传递和处理,为人们的生产，建设，管理等提供依据。 信息来源于数据（Data）。
数据是一种未经加工的原始资料，数字、文字、符号、图像都是数据。数据是客观对象
的表示，而信息则是数据内涵的意义，是数据的内容和解释。
元数据的定义：用于描述要素、数据集或数据集系列的内容、覆盖范围、质量、管理方式、数据的所有者、数据的提供方式等有关的信息。（关于数据的数据）。 数据处理与解释（P2）
信息的特点：客观性，适用性，传输性，共享性（简答 见书P2） 地理信息与地理数据的概念（P3）
地理信息的特征【简答/填空 P3】：
空间特征：地理实体的空间位置及其相互关系，表现为多维结构，是地理信息区别
于其它类型信息的最显著标志；
属性特征：表示地理实体的名称、类型和数量等；
时序特征：指实体随时间而发生的相关变化的信息（属性数据或空间数据的变化） 数据量大：地理信息既有空间特征，又有属性特征，另外地理信息还随着时间的变
化而变化，具有时间特征，因此其数据量很大。尤其是随着全球对地观测计划不断
发展，每天都可以获得上万亿兆的关于地球资源、环境特征的数据。 GIS与一般MIS
GIS区别于其它信息系统的一个显著标志是 具有空间分析功能。
GIS离不开数据库技术。数据库中的一些基本技术，如数据模型、数据存储、检索等都
是GIS广泛使用的核心技术。
GIS对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用，而一般MIS（数据库系统）侧重于
非图形数据（属性数据）的优化存储与查询，不能对空间数据进行查询、检索、分析，没有拓扑关系，其图形显示功能也很有限。 GIS与CAD/CAM
管理了图形数据和非空间属性数据的系统不一定是GIS，如计算机辅助设计(Computer Adided Design，CAD)，计算机辅助制图(Computer Adided Mapping，CAM) 地理信息系统分类
地理信息系统根据其内容可分为两大基本类型：
一是应用型地理信息系统 以某一专业、领域或工作为主要内容，包括专题地理信息系统和区域综合地理信息系统；
二是工具型地理信息系统 也就是GIS工具软件包，如ArcGIS等，具有空间数据输入、存储、处理、分析和输出等GIS基本功能。
（1）专题地理信息系统（Thematic GIS） 是具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务。
如，森林动态监测信息系统、水资源管理信息系统、矿业资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统等。 （2）区域信息系统（Regional GIS） 主要以区域综合研究和全面的信息服务为目标，可以有不同的规模，如国家级的、地区或省级的、市级和县级等为各不同级别行政区服务的区域信息系统；也可以按自然分区或流域为单位的区域信息系统。 第2节 GIS的基本构成
完整的GIS主要由五个部分构成：系统硬件、系统软件、地理空间数据、应用人员、应用模型
一、系统硬件P7【选择题】
1、数据处理设备（图形工作站、个人计算机、客户机/服务器（Client/Server，简称C/S） 2、数据输入设备（图形手扶跟踪数字化仪、大幅面图形扫描仪，也称为工程扫描仪、数字测量设备：数字摄影工作站、全球定位系统）
3、数据输出设备（绘图仪、打印机、计算机显示器、大屏幕投影仪） 二、系统软件 P12
GIS软件是系统的核心，用于执行GIS功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和图形用户界面(GUI)等。按照其功能分为：GIS专业软件、数据库软件、系统管理软件等
GIS用户界面 GIS数据库 操作系统 GIS硬件 GIS软件层次
GIS专业平台软件 GIS应用软件
一个完整的GIS需要多种软件协同工作，按功能可以分为：GIS功能软件、基础支撑软件和操作系统软件等
1、GIS功能软件常分为：GIS基础软件平台和GIS应用软件两大类（P13） （1）GIS基础软件平台
一般是指具有丰富GIS专业功能的通用型GIS软件，它包含了处理分析地理数据的各种基本功能，可以作为其他GIS应用软件系统建设的软件平台。
代表产品：ArcGIS、MGE、MAPINFO、MAPGIS、GEOSTAR等 GIS基础软件平台的功能：空间数据输入和编辑、空间数据管理、空间数据处理和分析、图形用户界面、空间数据输出、系统二次开发功能 （2）GIS应用软件 P13
2、基础支撑软件：主要包括：系统库软件和数据库软件等 P16
如ORACLE、SYBASE、INFORMIX、DB2、SQL Server、Ingress等 3、操作系统软件 P16
目前，常用的操作系统有操作系统有：UNIX、Windows、Linux、Mac OS等。 三、空间数据（P19）：地理空间数据是地理信息的载体，是地理信息系统的操作对象，它具体描述地理实体的空间特征、属性特征和时间特征。
在逻辑上可以采用矢量和栅格两种数据组织形式来表达地理数据。分别称为矢量数据结构和栅格数据结构。 四、应用人员 P20
人是GIS中的重要构成因素。仅有系统软硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。 GIS应用人员包括系统开发人员和GIS的最终用户 五、应用模型P20
第3节 GIS的功能简介
一个完整的GIS系统的基本功能应包括：数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处
理和变换、空间查询和分析、数据显示和输出功能 1、数据采集与编辑 主要用于获取数据，保证地理信息系统数据库中的数据在内容与空间上的完整性、数值逻辑一致性与正确性等。信息共享与自动化数据输入成为地理信息系统研究的重要内容。 2、数据存储与管理 P23
因此GIS数据库管理功能除了与属性数据有关的DBMS功能之外，对空间数据的管理
技术主要包括：空间数据库的定义、数据访问和提取、通过空间位置检索空间物体及其属性、按属性条件检索空间物体及其位置、开窗和接边操作、数据更新和维护等。 3、数据处理和变换 P23
数据处理的任务和操作内容有：① 数据变换；② 数据重构；③ 数据抽取 4、空间分析和统计 P24 常见的空间分析有：【简答】（1）叠合分析（叠加（叠置）分析）；（2）缓冲区分析；（3）
数字地形分析
5、产品制作与演示 P25
GIS产品是指经过GIS处理和分析的结果，可以直接输出供专业规划或决策人员使用的各种地图、图像、图表或文字说明。
其中地图图形输出是GIS产品的主要表现形式 6、二次开发和编程
二、应用功能（见书 P26） 系统的主要任务是？见书
1、资源管理；2、区域规划； 3、国土监测；
1994年的美国洛杉机大地震，就是利用GIS进行灾后应急响应决策支持，成为大都市
利用GIS技术建立防震减灾系统的成功范例。
通过对横滨大地震的震后影响作出评估，建立各类数字地图库，如地质、断层、倒塌建
筑等图库。把各类图层进行叠加分析得出对应急有价值的信息，该系统的建成使有关机构可以对象神户一样的大都市大地震作出快速响应，最大程度地减少伤亡和损失。 再如，据我国大兴安岭地区的研究，通过普查分析森林火灾实况，统计分析十几万个气
象数据，从中筛选出气温、风速、降水、温度等气象要素、春秋两季植被生长情况和积雪覆盖程度等14个因子，用模糊数学方法建立数学模型，建立微机信息系统的多因子
的综合指标森林火险预报方法，对预报火险等级的准确率可达73%以上。 4、辅助决策
地理信息系统利用拥有的数据库，通过一系列决策模型的构建和比较分析，为国家宏观
决策提供依据。 总之，地理信息系统正越来越成为国民经济各有关领域必不可少的应用工具，相信它的
不断成熟与完善将为社会的进步与发展作出更大的贡献。 第4节 GIS 的发展概况
1、国际发展状况（见书P28）
上世纪60年代：开拓阶段—注重空间数据的地学处理：加拿大的CGIS (1963年开始实施，1971年建成)
70年代: 巩固阶段—注重空间信息的管理：发达国家相继建设各种专题、规模、类型的GIS； 遥感开始纳入GIS
80年代: 技术突破阶段—注重空间分析与决策支持：计算机大规模推广应用；栅格扫描输入、遥感图像处理等技术取得突破
90年代至今: 社会化阶段—注重空间信息的社会化服务：国家级乃至全球性的地理信息系统成为关注焦点；数字地球战略，地球信息科学；GIS走向产业化，并深入到各行各业 2、国内发展状况
我国地理信息系统的发展起步较晚，但发展较快，大体可分为下列几个阶段：准备阶段、试验阶段、发展阶段、产业化阶段
20世纪70年代：准备阶段——GIS先驱呼吁，初定理论基础，进行可行性GIS试验 20世纪80年代：起步阶段——GIS科研人员进行理论探索、规范探讨和试验软件开发 20世纪90年代：发展阶段——专题研究，GIS应用大发展
新世纪至今：产业化阶段——国家计划和科研项目，中国信息产业与标准化与国际接轨 3、GIS发展动态
GIS 技术的主要发展趋势
空间数据库趋向图形、影像和DEM 三库一体化和面向对象
空间数据表达趋向多比例尺、多尺度、动态多维和实时三维可视化
空间分析和辅助决策智能化需要利用数据挖掘方法从空间数据库和属性数据库中发现更多的有用知识
通过Web 服务器和WAP 服务器的互联网和移动GIS 将推进数据库和互操作的研究及地学信息服务事业
地理信息科学的研究有望在本世纪形成较完整的理论框架体系 第二章 GIS的数据结构
GIS的数据结构主要是用来解决地理空间数据以什么样的形式存储到GIS中的问题。
地理空间：一般指上至大气电离层，下至地壳与地幔交界的莫霍面之间的空间区域。包
括：大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈。
为在地理空间中准确定位需要采用一种空间定位框架来实现 大地测量控制系统——地理空间定位框架
用以建立地球的几何模型来精确测量地球上任意一点的坐标， 包括平面位置坐标和高度值坐标
为建立地理空间数据的坐标位置提供了一个通用参照系 大地测量控制信息的主要要素：大地测量控制点，由已知点可以推测未知点的坐标位置
信息
平面控制网：用以确定物体在地球上的平面位置，通常用地理坐标（经纬度）来表示。
基准面——测量的依据； 由于地球的自然是一个高低起伏很大的不规则的表面，不能作为测量的依据，于是人们对地球表面进行近似的处理，用大地水准面来代表地球表面的形状。 大地水准面：
是假设静止的平均海水面穿过大陆、岛屿形成包围整个地球的一个闭合曲面。 由于地球内部物质分布的不均匀，导致大地水准面仍然不是一个光滑的表面，而是一个
极半径略短、赤道半径略长、北极略突出、南极略扁平的近于梨形的一个球体。 大地水准面不是一个简单的数学曲面，无法在其上直接进行测量和数据处理。 旋转椭球体：
以大地水准面为基准建立起来的地球椭球体模型。
是一个椭圆围绕其短轴旋转形成的形状，其赤道半径α大于极半径b。 旋转椭球体是一个可以用数学公式描述的规则的几何表面 可以作为平面坐标的基准。
我国在不同时期采用的旋转椭球体及其元素值如表2-1（P39）
1980年中国国家大地坐标系的大地原点，及国家水平控制网中推算的大地坐标起标点，设在我国中部地区的陕西省泾阳县永乐镇。
目前我国采用的大地坐标系为1980年中国国家大地坐标系。 根据不同需求，我国现有三种大地坐标系并存：P39 一、北京-54（局部平差） 二、1980年国家大地坐标系（西安-80，整体平差） 三、地心坐标系，即以地球的质心作为坐标原点的坐标系 对应于每一个坐标系统点的坐标：可以用大地坐标形式表示，即用纬度、经度和高层（B,L,H）；也可以用空间大地直角坐标形式表示，即用（x,y,z）表示。
地图投影：将椭圆面上各点的大地坐标，按照一定的数学法则，变换为平面上相应点的
平面直角坐标，统称为地图投影。 二、高程控制网 P40 地理空间特征实体：指具有形状、属性和时序特征的空间对象或地理实体。包括点、线、
面、曲面和体，他们构成地球圈层间复杂的地理综合体，也是GIS表示和建立空间数据库的主要对象。 研究地理空间，除了建立地理空间的定位参考框架，还必须分析地理空间特征实体或地
理空间信息的几何形态和时空分布规律及其相互之间的关系。 三、空间实体的表达
地理空间的表达是地理数据组织、存储、运算、分析的基础。
地理空间的表达方法可以概括为：矢量、栅格、三角形不规则网等 矢量表示法（矢量数据模型）：如果采用一个没有大小的点（坐标）来表示点元素时，
就称为矢量表示法
栅格表示法（栅格数据模型）：如果采用一个有固定大小的点（面元）来表达基本点元
素时，就称为栅格表示法
对于地理连续面的表达，还可利用三角形不规则网表示（Triangulated irregular Network，TIN）。 TIN的构成：将地面一系列离散点，按照一定的规则和条件连接成互不交叉的三角网。 第二节 地理空间数据及其特征（详细见书P41-44） 按数据来源分类：地图数据、影像数据、文本数据
按数据结构分类：矢量数据、栅格数据
按数据特征分类：空间定位数据、非空间属性数据 按数据几何特征分类：点、线、面、曲面、体
按数据发布形式，GIS中的空间数据可分为4D数据：数字线画图（DLG）、 数字栅格图（DRG）、 数字高程模型（DEM）、数字正射影像（DOM）数据 （一）空间数据基本特征：空间特征、属性特征、时间特征 以及与相邻地理现象和过程的空间关系（包括方位关系、拓扑关系、相邻关系、相似关系等）空间位置可以通过坐标数据来描述称为定位特征或定位数据。空间关系称为拓扑特征或拓扑数据。
（二）空间数据基本信息：定位信息、属性信息（地理现象和过程本身具有的描述性信息）、拓扑信息（地理对象之间的相互关系） 二、空间数据的拓扑关系 “拓扑”（Topology） 拓扑属性、拓扑变换的理解：
设想一块高质量的橡皮，这块橡皮可以任意地被拉伸、压缩，但不能被扭转或者折叠，表面上有由结点、弧、环和区域组成的任何可能的图形。
对这块橡皮进行任意地拉伸、压缩，图形原有的一些属性将得到保留而继续存在，而有些属性则将消失。
设想橡皮表面上有一个多边形,并且还有一个点在多边形中，当对橡皮进行任意的拉伸、压缩后，点依旧存在于多边形内部，点和多边形之间的空间位置关系不会改变，但是多边形的面积将会发生变化。这时，我们称“点的内置”是拓扑属性，面积则不是拓扑属性，而拉伸和压缩这样的变换就是拓扑变换。 常见的拓扑属性与非拓扑属性 一个点在一个弧段的端点 一个弧段是一个简单弧段 （弧段自身不相交） 一个点在一个区域的边界上 一个点在一个区域的内部 一个点在一个区域的外部 一个点在一个环的内部 一个面是一个简单面（面上没有“岛”） 一个面的连通性（给定面上任意两点，从一点可以完全在面的内部沿任意路径走向另一点） 拓扑属性 两点之间的距离 一个点指向另一个点的方向 非拓扑属性 弧段的长度 一个区域的周长 一个区域的面积
拓扑元素：点、线、 面 拓扑关系 P45
在GIS中，拓扑不但用于数据的编辑和组织，而且在空间分析和应用中都具有非常重要的意义。
拓扑关系的类型：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含（包含关系分简单包含、多层包含和
等价包含三种形式。）[见46]
2、空间拓扑关系的意义（P47）
A根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可以确定地理实体相对于另一种地理实体的空间位置关系。
B利用拓扑数据有利于空间要素的查询。
C可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。 D保证数字化原始数据的自动查错编辑。
拓扑关系的概念及其重要意义。矢量数据拓扑编码（掌握看图填写相关的拓扑编码表）。 空间关系是指各空间实体之间的空间结构关系，包括拓扑空间关系，顺序空间关系和度量空间关系。由于拓扑空间关系对GIS查询和分析具有重要意义，在GIS中，空间关系一般指拓扑空间关系。
拓扑关系是一种对空间结构关系进行明确定义的数学方法。是指图形在保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。表达: 在目前的GIS中，主要表示基本的拓扑关系，而且表示方法不尽相同。在矢量数据中拓扑关系可以由下图的四个表格来表示。
意义：拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑
结构关系，它比几何关系具有更大的稳定性，不随地图投影而变化；有助于空间要素的查询。 四、空间数据的计算机表示
表示地理实体的空间数据包含空间特征、属性特征和时态特征。
空间数据结构：对于具有复杂特征的空间数据，组织和建立起它们之间的联系，以便于
计算机存储和操作。
空间数据表示的基本方法：（P47、48）：空间分幅、属性分层、时间分段 数据结构 ：是适合于计算机存储、管理、处理的数据逻辑表达。（指数据以什么形式在
计算机中存储和管理）
矢量数据：是面向地物的结构，即对于每一个具体的目标都会直接赋有位置和属性信息
以及目标之间的拓扑关系说明。 栅格数据：面向位置的结构，平面空间上的任何一点都直接联系到某一个或某一类地物。 空间数据结构类型：矢量数据结构、栅格数据结构、曲面数据结构 一、矢量数据结构 P48 矢量数据结构：基于矢量模型的数据结构即为矢量数据，是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。
矢量数据结构的特点：A能最好地逼近地理实体的空间分布特征B数据精度高C数据
存储的冗余度D便于进行地理实体的网络分析E对于多层数据的叠合分析比较困难 矢量数据结构分为以下几种主要类型： 1、实体数据结构
在实体数据结构中，空间数据按照基本的空间对象（点线或多边形）为单元进行单独组织 不含有拓扑关系，最典型的是所谓面条（Spaghetti）结构，采用这种数据结构的有ArcGIS的shape文件和MapInfo的Tab文件
ESRI公司的shapefile文件是描述空间数据的几何和属性特征的非拓扑实体矢量数据结
构的一种格式，一个shapefile文件包括一个主文件（*.shp）、一个索引文件（*.shx）和一个dBase表文件（*.dbf） 2、拓扑数据结构
拓扑数据结构包括：DIME(对偶对立地图编码法)、POLYVRT(多边形转换器)、TIGER(地理编码和参照系统的拓扑集成) 共同特点P50
在拓扑数据结构中：
（1）弧段是数据结构的基本对象
弧段文件由弧段记录组成，每个弧段记录包括弧段标识码、起始节点、终止节点、左多边形和右多边形
（2）节点文件由节点记录组成
包括每个节点的节点标识码、节点坐标及与该节点连接的弧段标识码等 （3）多边形文件由多边形记录组成
包括多边形标识码、组成该多边形的弧段标识码以及相关属性等。 如何描述空间对象之间的空间相互作用关系？ 1、方法
绝对关系: 坐标、角度、方位、距离等； 相对关系：相邻、包含、关联等 2、 相对关系类型
拓扑空间关系：描述空间对象的相邻、包含等
顺序空间关系：描述空间对象在空间上的排列次序，如前后、左右、东、西、南、北等。 度量空间关系：描述空间对象之间的距离等。 二、栅格数据结构
栅格数据结构是指基于栅格模型的数据结构，即指将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。 点线面的栅格表达：
点用一个栅格单元表示，线状地物用沿线走向的一组相邻栅格单元表示，面或区域用记
有区域属性的相邻栅格单元的集合表示，每个栅格单元可有多于两个的相邻单元同属一个区域。
任何以面状分布的对象(土地利用、土壤类型、地势起伏、环境污染等)，都可以用栅格
数据逼近。遥感影像就属于典型的栅格结构，每个象元的数字表示影像的灰度等级。 栅格数据结构特点（与矢量数据结构相比较） ：
优点：(1)表达地理要素比较直观；(2)容易实现多元数据的叠合操作；(3)便于与遥感图像及扫描输入数据相匹配建库和使用等。
缺点：(1)存储空间大；(2)由于相邻栅格单元属性值的相关性，造成栅格数据的冗余度；(3)栅格数据对于网络分析和建立网络连接关系比较困难。 空间分辨率：一个像元所代表的地面实际面积的大小。
分辨率的确定：以保证最小多边形的精度来确定网格的尺寸。 （一）栅格矩阵结构
直接编码－－无压缩编码，将栅格数据看作是一个数据矩阵，逐行或逐列逐个记录代码。 （二）游程（行程）编码结构 P54 游程长度编码的特点
压缩比的大小是与图的复杂程度成反比的，在变化多的部分，游程数就多，变化少的部
分游程数就少，图件越简单，压缩效率就越高。
游程长度编码在栅格加密时，数据量没有明显增加，压缩效率较高，且易于检索，叠加
合并等操作，运算简单，适用于机器存贮容量小，数据需大量压缩，而又要避免复杂的编码解码运算增加处理和操作时间的情况。 （三）四叉树结构
四叉树编码的特点
①容易而有效地计算多边形的数量特征；
②阵列各部分的分辨率是可变的，边界复杂部分四叉树较高即分级多，分辨率也高，而不需表示许多细节的部分则分级少，分辨率低，因而既可精确表示图形结构又可减少存贮量； ③栅格到四叉树及四叉树到简单栅格结构的转换比其它压缩方法容易； ④多边形中嵌套异类小多边形的表示较方便。
矢量与栅格数据结构的比较【简答】
三、 曲面数据结构 P59
通常有两种表达曲面的方法，一种是不规则三角网（TIN），另一种是规则格网（Grid） （一）TIN的曲面数据结构
TIN曲面数据结构的主要特征：TIN由一系列三角形组成、三角形顶点都是一些特征点、
每个三角形的坡度、坡向均一、三角形大小随地形变化而变、尽可能是等边三角形、三角形的边长之和最小、以拓扑方式存储 TIN曲面数据结构的主要优势 P59 （二）规则格网的曲面数据结构 第4节 空间数据结构的建立
矢量数据的输入过程——数字化。
实际上是产生和矢量数据结构相适应的GIS空间数据的过程，即把经过分类和编码的地理要素的空间位置，转换为一系列的坐标，然后将这些坐标按照确定的数据格式存入到计算机中区。
数字化的方法：手扶跟踪数字化仪数字化、屏幕数字化、扫描矢量化等。
为保证空间数据质量，通常需要进行多工序的编辑检查：目视检查、机器检查、图形检查
第四节 空间数据结构的建立 二、空间数据的分类与编码
空间数据的分类：
是指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组织为不同的信息层，为数据的采集、存储、管理、查询和共享提供依据。
空间数据的编码：
是指将数据分类的结果，用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程。编码的结果是形成代码。代码由数字或字符组成。
常见数据输入错误：图纸移动、图纸变形、制图误差、数字化误差等 第三章 空间数据处理
空间数据处理是针对空间数据本身完成的操作，不涉及内容的分析。因此，空间数据处
理又称为空间数据形式的操作。
空间数据处理包括：数据变换（包括几何纠正和地图投影转换等；数据重构（包括结构转换、格式转换和类型替换等）；数据提取（包括类型提取、窗口提取、空间内插等。 第一节 空间数据的变换 空间数据变换：P69 空间数据变换：即空间数据坐标系的变换。其实质是建立两个坐标系坐标点之间的一一对应关系。包括几何纠正和投影转换等。他们是空间数据处理的基本内容之一。
空间数据变换的目的：对数字化原图的数据进行坐标转换和变形误差的纠正；
不同来源的地图进行地图投影转换与地图比例尺的统一。 一、几何纠正
原因：在图形编辑中，只能消除数字化产生的明显误差，而图纸变形产生的误差难以改正，因此要进行几何纠正。
（几何纠正）分类：仿射变换、相似变换、二次变换等 仿射变换 P69
仿射变换是使用最多的一种几何纠正方式，只考虑到x和y方向上的变形 仿射变换的特性：P69-70
仿射变换可以不同程度地缩放、倾斜、旋转和平移数据。 在实际使用时，往往利用4个以上的点进行纠正，利用最小二乘法处理，以提高变换的精度。 二、地图投影及其转换
一、地图投影的基本原理 P72 1、为什么需要地图投影：
将地球椭球体上的空间信息表现到平面地图上，或用GIS的地图图形显示出来，就必须采用某种数学法则，使空间信息在地球表面上的位置和地图平面位置一一对应起来。 2、建立地图投影的目的：
采用某种数学法则，使空间信息在地球表面上的位置和地图平面位置一一对应起来，以满足地图制图的要求。
理解地图投影如何改变空间属性的一种简便方法：观察光穿过地球投射到表面（称为投
影曲面）上。想像一下，地球表面是透明的，其上绘有经纬网。用一张纸包裹地球。位于地心处的光会将经纬网投影到一张纸上。现在，可以展开这张纸并将其铺平。纸张上的经纬网形状与地球上的形状不同。地图投影使经纬网发生了变形。
地图投影在实践中是采用经纬度表示的地球表面上的点位与平面直接坐标或极坐标表
示的平面上的点位，通过一定的数学关系式建立起对应的联系。 P72 二、地图投影的类型 P72
地图投影中的变形主要有三种：角度变形、面积变形、长度变形
按地图投影变形性质，一般把地图投影分为三类：等角投影、等面积投影和任意投影 根据变形椭圆的原理分析 P73 等角投影（或称为正形投影）：
特点：投影后形状无变化，大小发生变化。 优点：等角投影保留局部形状。 缺点：由一些弧线围起来的区域将在此过程中发生巨大变形。地图投影无法保留较大区域的形状。 等距离投影：
特点：投影后形状发生变化，距离不变。 优点：等距地图保留某些点间的距离。
任何投影都无法在整幅地图中正确保持比例不变。 多数情况下，地图上总会存在一条或多条这样的线：比例沿着这些线将正确地保持不变。多数等距投影都具有一条或多条这样的线：在此类线中，地图上线的长度（按地图比例尺计算）与地球上同一条线的长度相同，无论它是大圆还是小圆，是直线还是曲线。此类距离被视为真实距离。
例如，在正弦投影中，赤道和所有纬线就是其真实长度。在其他等距投影中，赤道和所有经线具有真实长度。而其他投影（例如，两点等距离）仍会显示地图上一点或两点与相隔点间的真实比例。
请记住，任何投影都不能实现地图上的所有点是等距离的。 等面积投影：
特点：投影后面积无变化。
优点：等积投影保留所显示要素的面积。形状、角和比例等其他属性将发生变形。 在
等积投影中，经线和纬线可能不垂直相交。
有些情况下，尤其是较小区域的地图，形状不会明显变形，且很难区分等积投影和等角投影，除非加以说明或进行测量。 任意投影：
按其性质既不属于等角又不属于等积。
注意：地球表面上的长度、面积和角度经过投影后一般均会发生变化。 按投影面的形状分为:圆锥投影、圆柱投影、方位投影 地图投影按投影面与地球的相对位置关系分为：
正轴投影：投影面的旋转轴与地球旋转轴重合； 横轴投影：投影面的旋转轴与地球旋转轴垂直；
斜轴投影：投影面的旋转轴与地球旋转轴既不垂直又不重合； 了解：
正轴切圆锥投影和地球表面相切于一条纬线，称为标准纬线。标准纬线投影后保持长度不变。正轴割圆锥投影和地球表面相割于两条标准纬线。
按投影面和地球的空间逻辑关系可以分为：相切和相割两类投影 地图主比例尺（或称为普通比例尺）：计算地图投影或制作地图时，必须将地球要一定
比例缩小表示到平面上，这个比例称为地图主比例尺，或称为普通比例尺
局部比例尺：由于投影中必定存在某种变形，地图仅能在某些点或线上保持比例尺，其
余位置的比例尺都与主比例尺不相同，即大于或小于主比例尺。这个比例尺被称为局部比例尺。
一般地图上注明的比例尺是主比例尺，而对用于测量长度的地图要采用一定的方式设法
表示出该图的局部比例尺。这就是在大区域小比例尺地图（小于1:1 000 000）上常见的图解复式比例尺
三、地理信息系统常用的地图投影
1、高斯-克吕格投影：高斯-克吕格投影——是等角横切椭圆柱投影。 也称为横轴墨卡托，此投影与墨卡托投影类似，不同之处在于圆柱是沿子午线而非赤道纵向排列。通过这种方法生成的等角投影不会保持真实的方向。此投影最适合于南北分布的地块。 1949年后，高斯-克吕格投影被确定为我国地形图系列中1:50万、1:20万、1:10万、1:5万、1:2.5万、1:1万及更大比例尺的数学基础。
高斯-克吕格投影所规定的条件、高斯-克吕格投影的特点 P75 地图上坐标分带 P76
即将地球按一定间隔的经差（6°或3°）划分为若干个相互不重叠的投影带，各带分别投影。 6°分带：即从格林尼治零度经线起算，每6°为一个投影带，全球共分为60个投影带。
3度分带：1∶1万的地形图采用3度分带，从东经1.5度的经线开始，每隔3度为一带，
用1，2，3，„„表示，全球共划分120个投影带，即东经1.5～ 4.5度为第1带，其中央经线的经度为东经3度，东经4.5～7.5度为第2带，其中央经线的经度为东经6度。地形图上公里网横坐标前2位就是带号，
例如：1∶5万地形图上的坐标为（18576000， 293300），其中18即为带号。 当地中央经线经度的计算
六度带中央经线经度的计算：当地中央经线经度＝6°×当地带号－3°，
例如：地形图上的横坐标为18576000，其所处的六度带的中央经线经度为：6°×18－3°＝105°。
三度带中央经线经度的计算：中央经线经度＝3°×当地带号。 如何判断地形图采用哪种分带
一个好记的方法:在中华人民共和国陆地范围内,坐标(Y坐标,8位数,前两位是带号)带号小于等于23的肯定是6度带，大于等于24的肯定是3度带。
只知道经纬度时中央经线的计算：将当地经线的整数部分除以6，再取商的整数部分加
上1°。再将所得结果乘以6后减去3°，就可以得到当地的中央经线值。 如106°15′00″，用106°/6取整得17°，（17°+1°）*6-3°=105°，即当地的中央经线值为105°。
毕节，位于东经105°36′——106°43′，北纬26°21′——27°46′之间，
计算毕节当地的中央经线以及所处的三度带和六度带分别是多少？ 2、墨卡托投影（Mercator）
最初设计该投影的目的是为了精确显示罗盘方位，为海上航行提供保障。 此投影的另一功能是能够精确而清晰地定义所有局部形状。许多 Web 制图站点都使用基于球体的墨卡托投影。
球体半径等于 WGS 1984 长半轴的长度，即 6378137.0 米。有两种用于仿真 Web 服务所用墨卡托投影的方法。 特点：角度无变化，每个点向各方向的长度比相等。保持了方向和相互位置关系的正确。 局限性：在墨卡托投影上无法表示极点。可以对所有经线进行投影，但纬度的上下限约
为 80° N 和 80° S。大面积变形使得墨卡托投影不适用于常规地理世界地图。 用途和应用：标准海上航线图（方向）。其他定向使用：航空旅行、风向、洋流。 等角世界地图。此投影的等角属性最适合用于赤道附近地区，例如，印尼和太平洋部分地区。
3、UTM投影
通用横轴墨卡托投影（Universal transverse Mercator projection，UTM投影）——等角横轴割圆柱投影
UTM投影分带方法与高斯-克吕格投影相似：从西经180°起，每个经差6°，自西向
东分带，将地球划分为60个投影带，并且每个投影带当地的中央经度的计算公式： 当地中央经线经度=6°×当地带号－３°如：地形图上的横坐标为20 345，其所处的6°带的中央经线经度=6°×２０－３°＝１１７° 适用于1:25 000万和1:50 000万地形图。
用途和应用：用于比例尺为 1:100,000 的美国地形地图方格。许多国家/地区使用基于
现行官方地理坐标系的地方 UTM 区域。前苏联的大比例尺地形制图。我国卫星影像资料常采用。 4、兰勃特投影
兰勃特（Lambert）等角投影在双标准纬线下是一个等角正轴割圆锥投影。 此投影是最适用于中纬度的一种投影。 其描绘形状比描绘面积更准确。
美国国家平面坐标系对所有具有较大东西范围的区域均使用此投影。 局限性：最适合主要为东西范围并且位于北纬或南纬的中间纬度的区域。总的纬度范围不应超过 35°。
5、阿尔伯斯投影
阿尔伯斯投影（Albers）是一种正轴等面积割圆锥投影，与兰勃特投影属于同一投影族。 这种圆锥投影使用两条标准纬线，相比使用一条标准纬线的投影可在某种程度上减少变形 这种投影最适合于东西方向分布的大陆板块，而不适合南北方向分布的大陆板块。
我国大部分省区图以及大多数这一比例尺的地图也多采用兰勃特投影和阿尔伯斯投影
四、地图投影转换
地图投影转换主要研究：从一种地图投影变为另一种地图投影的理论和方法。 其实质是建立两平面之间点的一一对应关系。 投影转换的方式主要有两种：
（1）正解变换（即：直接求出两种投影点的直角坐标关系式。）；（2）反解变换 根据转换的方法不同，投影转换可分为：（1）解析变换（即：解析出转换表达式） （2）数值变换；（3）解析-数值变换。 P79 第2节 空间数据结构的转换
矢量数据、栅格数据、矢量与栅格数据结构的比较 P80 一、由矢量向栅格的转换 P81
栅格化：将点、线或面的矢量数据，转换成对应的栅格数据。
也就是矢量向栅格数据转换处理的根本任务。 （一）点的栅格化（二）线的栅格化（三）面的栅格化
根据多边形矢量数据的不同结构，栅格化有两种不同的方法：
即：基于弧段数据的栅格化——拓扑数据结构的矢量数据 基于多边形数据的栅格化——非拓扑数据结构的矢量数据。 1、基于弧段数据的栅格化方法、栅格化步骤 P83
2、基于多边形数据的栅格化方法包括：内点填充法、边界代数法、包含检验法 P83 包含检验法实现的关键在于“点在多边形内”的判定，或称为point-in-polygon分析 “点在多边形内”的判定可以通过检查夹角之和的方法或铅垂线法（检验交点数的方法）来实现。P84
二、 由栅格向矢量的转换 P85
矢量化的目的：一是将扫描仪获取的图像栅格数据存入矢量形式的空间数据库；二是将栅格数据进行数据压缩，将面状数据转换为由矢量数据表示的多边形边界。
栅格向矢量的转换过程比较复杂，它有两种情况：一种是本身为遥感影像或己栅格化的分类图；另一种情况通常是从原来的线划图扫描得到的栅格图 （一）基于图像数据的矢量化方法 图像数据——线划图扫描得到的栅格图
矢量化步骤：需要进行二值化、细化和跟踪等矢量化步骤。 （1）二值化
（2）细化：细化也称为栅格数据的轴化，就是将占有多个栅格宽的图形要素缩减为只有单栅格宽的图形要素的过程。
对于栅格线画的细化方法，可以分为：“剥皮法”和“骨架法”
“剥皮法”解决办法：用一个3*3的栅格窗口，在栅格图上逐个检查每个栅格单元。被
查栅格能否删去，由以该栅格为中心的组合图来决定，其原则是不允许剥去会导致图形不连通的栅格，也不能在图形中形成孔。
骨架法：这种方法就是确定图形的骨架，而将非骨架上的多余栅格删除。具体做法是扫
描全图，凡是像元值为1的栅格都用V值取代。V值是该栅格与北、东和北东三个相邻栅格像元值之和
（3）跟踪 P87
（二）栅格数据的矢量化方法 P87
边界提取是遥感图像处理中的一个专门问题。用一个2x2栅格的窗口，按顺序沿行列方
向对栅格图像进行扫描。如果窗口内的四个网格点值相同，它们就属于一个等值区，而无边界通过，否则就存在多边形的边界或边界的结点。如果窗口内有两种栅格值，这四个栅格则均标识为边界点，同时保留原栅格的值。如果窗口内有三个以上不同的值，则标识为结点。
第三节 多元空间数据的融合 一、遥感与GIS数据的融合 P89
（1）遥感影像与数字线画图（DLG）的融合：
成果：经过正射纠正后的遥感影像，与数字线画图信息融合，可产生影像地图。 二、不同格式数据的融合 P90
常见GIS软件的空间数据格式：ESRI公司的ArcInfo Coverage、Shapefile、E00格式；
Autodesk公司的DXF和DWG格式；MapInfo公司的TAB和MIF格式；Intergraph公司的DGN格式；（其中黑色加粗格式是用于数据交换格式） 解决不同格式数据之间的融合方法
（1）基于转换器的数据融合存在的主要问题：数据转换过程复杂，系统内部的数据格式需要公开等。
（2）基于数据标准的数据融合
（3）基于公共接口的数据融合（数据互操作模式。） （4）基于直接访问的数据融合
直接数据访问指的是一个GIS软件中实现对其他软件数据格式的直接访问，用户可以使用 第四节 空间数据的压缩与重分类 一、空间数据的压缩 P92
1、数据压缩的意义：优化存储空间，减少处理时间 2、空间数据压缩：压缩比表示信息载体减少的程度。 （二）基于矢量的压缩
最常用的是：道格拉斯-佩克算法（也被翻译为道格拉斯-普克算法）的原理P93 （三）基于栅格的压缩：可以采用游程编码和四叉树等编码方法。 二、空间数据的重分类 P94
第五节 空间数据的内插方法 空间数据的内插：通过已知点或多边形分区的数据，推求出任意点或多边形分区数据的
方法称为空间数据的内插。
在已观测点的区域外估算未观测点的数据的过程称为外推
内插外推 根据已知点和已知多边形分区数据的不同，将空间数据内插分为分类：点的内插；
多边形分区的内插。
应用：广泛应用于生成等值线、建立数字高程模型、不同区域范围现象的相关分析和比较研究等。
一、点的内插
点的内插、理论基础：空间相关性、空间相关性 P95 建立数字高程模型的点的内插方法 P96
数字高程模型的建立一般包括数据取样、数据内插和数据精度分析等步骤。 (一)数据取样：使用随机取样方案确定取样点、高程点格网密度的选择 P96 (二)数据内插 p97
插值方法：通常采用局部分块内插法和逐点内插法。
1、分块内插法分为：线性内插法、双线性多项式内插法和二元样条函数内插法。 （3）二次样条函数内插法（双三次多项式）：是一种分段函数,每次只用少量的数据点；
样条函数通过所有的数据点，故可用于精确的内插；可用于平滑处理。
2、逐点内插法（ P 100）主要有两种基本的插值方法：移动拟合法、加权插值方法 （1）移动拟合法：
运用移动拟合法的关键：就在于如何确定待插值点的最小邻域范围（搜索圆的半径R），以保证邻近数据点的数量足够计算6个待定系数。
搜索圆的半径R的确定方法，需要考虑两个方面的问题：一是考虑范围、二是考虑点数 （2）加权平均法（反比距离加权方法（inverse distance weighted，IDW）） 在实际应用中，更为常用的是加权平均法，可以看作是移动拟合法的特例。 (3)克里金法（Kriging）P101
区域化的变量:就是介于完全随机的变量和完全确定的变量之间的一种变量，它随所在
区域位置的改变而连续地变化。
Kriging方法主要有：普通Kriging、简单Kriging和通用Kriging等。 普通Kriging:变量图通常包括两部分：一个是根据实验获得的变量图，另一个是模型变量图。 Kriging方法被认为能产生最优的线性无偏估计。
二、区域的内插（P104）:可以采用这两种方法:叠置法、比重法。 第4章 地理信息系统空间数据库 第五节 空间数据查询 P130
复杂空间数据查询可以分为三类：针对空间关系的查询、针对非空间属性的查询、结合空间关系和非空间属性的查询 一、空间关系查询类型
对空间关系的查询主要是对空间实体间存在的拓扑、顺序、距离、方位等关系的查询。 简单的点、线、面实体相互关系的查询包括：点-点查询、线-点查询、面-点查询、点-线查询、线-线查询、面-线查询、点-面查询、线-面查询、面-面查询
空间查询的方法：1、基于SQL语言的空间查询2、基于空间查询语言的查询3、可视化空间查询方法4、基于自然语言的查询5、超文本查询方法 三、空间属性联合查询 P133
当查询条件中既包括查询空间位置关系，又包含有查询属性信息的要求时，就是空间属性联合查询
四、空间查询语言
第六节 空间数据库索引 P135
索引是数据库的一种数据快速查找的机制，通常是由关键字和存储地址组成， 空间索引：就是依据空间实体的位置和形状或空间实体的某种空间关系按一定的顺序排
列的一种数据结构。（其中包含空间实体的概略信息，如，标识码、最小外包矩形以及存储地址。空间索引通过筛选把大量与特定空间操作无关的空间实体排除，从而提高空间操作速度和效率。）
常见的空间索引有范围、格网和四叉树等 P136 四叉树空间索引：是将区域进行若干层次的划分，每个层次的划分是将上一层次划分得
到的每个区域分成四个相等的子区域，判定空间实体包含在哪一层次的哪一个子区域中，则用子区域的编码来记录空间实体，这样就形成了一个四叉树的空间划分。
第七节 空间元数据
元数据（metadata）：是“关于数据的数据”，它反映了某项数据自身的一些特征。 空间元数据：是指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方式、空间参
考和管理方式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核心标准之一。
目前，国际上对空间元数据标准内容进行研究的组织主要有三个：欧洲标准化委员会（CEN/TC287）、美国联邦地理数据委员会(FGDC)、国际标准化组织地理信息/地球信息技术委员会(ISO/TC211)
空间元数据的作用：帮助空间数据的使用者查询所需的空间信息，进行空间数据的共享，并进一步处理空间数据。
第5章 空间分析的原理与方法 空间分析（P146）：是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，通过分析算法，
从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成和空间演变等信息。
空间分析的意义、空间分析的目的。P140 空间分析分类 P140
根据空间数据的形式可以把空间分析分为两种类型：矢量数据空间分析（如矢量叠合
分析、矢量临近性分析、网络分析等。）；栅格数据空间分析（如数字地形模型分析、栅格叠合分析（地图代数）、栅格临近性分析、栅格统计分析等。）
按照Goodchild提出的空间分析框架，可以将空间分析方法分别归纳到两种类型中：
产生式分析（主要有：数字地面模型分析、空间叠合分析、缓冲区分析、空间网络分析、空间统计分析）；查询式分析（主要有空间集合分析，空间数据查询等。） 第1节 数字地形模型分析
背景：数字地形模型（ Digital Terrain Model, DTM ）最初是为了高速公路的自动设计提出来的（Miller，1956）。此后，它被用于各种线路选线（铁路、公路、输电线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面图绘制。
在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及地图的修测。 数字地形模型（Digital Terrain Model，简称DTM）：是在空间数据库中存储并管理的空间地形数据集合的统称，是对目标空间位置特征和地形属性特征的数字描述。简单的说就是用数字化形式表达地形信息。
DTM在形式上主要分为：规则格网（Grid）（最常见）；不规则三角网（ Triangulated Irregular Network， TIN）；数字等高线、等深线、地形特征线（如山脊线、谷底线、坡度变换线等）
DTM的应用：地学分析和生产应用中的基础数据；地表属性的三维特征，如高度、坡度、坡向等重要的地貌要素，它们可以广泛地应用在多种领域，如农、林、牧、水利、交通、军事领域等。具体应用：如公路、铁路、输电线的选线、水利工程的选址、军事制高点的地形选择、土壤侵蚀、土地类型的分析等；也可应用于测绘、制图、遥感等领域。DTM的生成已成为GIS的研究课题之一。
规则格网形式的DTM、基于栅格的数字地形模型 P147 DTM分类：根据地面属性数据的内容，DTM又可分为：数字高程模型（Digital Elevation
Model，DEM）（当属性为海拔高程数值的时候，则称为DEM）；派生的地形模型 数字高程模型（ Digital Elevation Model ，简称DEM ）：是地表单元上高程的集合，
是地貌形态的离散表示。
DEM与DTM的关系【简答】：DEM是构成DTM的基础，DTM的其他元素均由DEM
导出。DEM的质量好坏直接决定着DTM的精确性。
DEM与传统地形图相比的特点：可以以多种形式展示地形信息，DEM数据经计算机
处理后能快速方便地产生纵横横断面图与立体图，而常规地图一旦制作形成，比例尺不容易改变，再制作其他产品需要耗费大量时间和精力；精度不会损失，不存在载体变形的问题；形象逼真，能够进行三维显示。 数字高程模型应用 【了解 掌握】
1.地形因子的自动提取：坡度计算、坡向分析曲面面积计算、地表粗糙度计算、高程及变异分析、谷脊特征分析、日照强度的分析、淹没边界的计算。
2.地表形态的自动分类：拟定地形分类决策表、建立地形类型分类系统、输出地形类型图、 3.地学剖面的绘制和分析：建立数字高程模型、确定地形剖面线的位置、剖面线交点的内插计算、地形剖面线及相关地理信息（地质、土壤、土地利用等）的叠加表示和输出 数字高程模型应用。
4、DEM的通视分析：用于架设通信基战等的工程设计、旅游景点规划等。典型的例子是观察哨所的设定，显然观察哨的位置应该设在能监视某一感兴趣的区域，视线不能被地形挡住。这就是通视分析中典型的点对区域的通视问题。视线通视分析：两点之间的通视性(Intervisibility)；视域通视分析：可视域(ViewShed) 一、地形因子的计算 P148
（一）坡度和坡向计算 局部地表面的坡度定义 P148 坡度（slope）：表示地表单元陡缓的程度。是地形描述中常用的参数，在各类工程中也
有很多的用途，如在农业用地开发中，坡度大于25°的土地一般是不适宜开发的。 坡度的表示方法有：百分比法、度数法、密位法、分数法。ArcGIS中常用百分比法和度数法
百分比法（percentage）：是表示坡度最为常用的方法，即两点的高程差与其水平距离
的百分比，其公式：坡度=（高程差/水平距离）×100% 度数法（degree）：用度数来表示坡度，利用反三角函数计算而得。
其公式：tanα（坡度）=高程差/水平距离。所以， α（坡度）=arctan （高程差/水平距离）
坡向（aspect）：是指地形坡面的朝向，是坡面法线在水平面上的投影方向。坡向也是
地形描述中常用的参数，如规划厂房、居民建筑、植物通常需要考虑坡向。坡向不但影响地面对太阳辐射的再分配，影响地面径流的流向，也是坡向变率以致山脊、山谷线的
提取的信息基础。
计算坡度和坡向的方法：通常有计算平均坡度的空间矢量分析法，以及计算最大坡度的
拟合曲面法等
（1）空间矢量分析法、P148（2）拟合曲面法 P150 （二）曲面面积的计算 P152
ArcGIS中曲面面积的计算：在3D analyst 模块下的area and volume 工具，可用计算针对某个参考平面的二维面积、表面积等。 （三）地表粗糙度计算 P153 （四）高程及变异分析 P153 相对高程：以地表单元网格顶点的高程与研究区域内最低点高程之差的平均值为该单元的高程。 平均高程: P153、 高程变异 P154 （五）谷脊特征分析 P154 二、地形剖面线计算 P155
三、DEM的通视分析 P157 【简答】
通视分析：就是利用DEM判断地形上任意两点之间是否可以相互可见的技术方法。 通视分析应用:可以用于架设通信基站等的工程设计、旅游景点规划等应用领域。 第二节 空间叠合分析 P15-163 空间叠合分析：是指在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地理特征的空
间和属性数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。
空间叠合分析分类：根据采用的数据结构的不同，分为：矢量数据的叠合分析（根据
叠合对象图形特征的不同，分为点与多边形的叠合、线与多边形的叠合和多边形与多边形的叠合）；基于栅格数据的叠合分析 二、基于矢量数据的叠合分析 （见书P158）
多边形叠合分析通常有五种方式：union、Intersect、Identity、Erase、Update （1）Union（图层合并）； （2）Intersect（交集操作）：多边形的Intersect叠合，输出数据为保留原来两个输入多边形的共同部分。交集操作是通过叠置处理，得到两个图层的交集部分，并且原图层的所有属性，
将同时在得到的新的图层上显示出来，由于点、线、面三种要素都有可能获得交集，所以他们的交集情形有7种。 （3）Identity（识别叠加）：多边形的Identity叠合，输出数据为保留以其中一个输入多边形为控制边界之内的所有多边形。输入图层进行识别叠加，是在图形交叠的区域，识别图层的属性将赋给输入图层在该区域内的地图要素，同时也有部分的图形变化在其中。
（4）Erase(图层擦除):：多边形Erase叠合，输出数据位保留以其中一个输入多边形为控制边界之外的所有多边形。图层擦除是根据参照图层的范围大小，擦除参照图层所覆盖的输入图层内的要素，从数学的空间逻辑运算的角度来说。 （5）Update（修正更新）：多边形Update叠合，输出数据为一个经删除处理后的多边形与一个新特征多边形。主要是利用空间格局分布关系来对空间实体的属性进行重新赋值，可以将一定区域内事务的属性进行集体赋值操作。从地学意义上来说，修正更新是建立了空间框架格局关系和属性值之间的一个间接地联系。修正更新是对输入的图层和修正图层进行几何相交的计算，输入的图层中被修正图层覆盖的那一部分的属性将被修正图层的属性代替，而且如果两个图层均是多边形要素的话，那么两者将进行合并，并且重叠部分将被修正图层所代替，而输入图层的那一部分将被擦去。
三、基于栅格数据的叠合分析 P162
基于栅格数据叠合分析的特点、.栅格叠合分析的条件、.栅格叠合分析的方法 P162 基于栅格数据的叠置分析是参与分析的两个图层的要素均为栅格数据。
特点：栅格数据的叠置算法，虽然数据存贮量比较大，但运算过程比较简单。 变换方法：（1）点变换（2）区域变换方（3）邻域变换方法
常见的栅格叠合分析方法的常用种类：数学运算、函数运算、统计运算 第三节 空间邻近度分析
空间邻近度（proximity）描述地理空间中两个地物距离相近的程度。邻近度分析也是
空间分析的一种重要手段。
空间邻近度分析通常有两种方法：空间缓冲区分析、Voronoi（泰森多边形）多边形分析
一、空间缓冲区分析
空间缓冲区分析（ spatial buffer analysis ）是围绕空间的点、线、面实体，自动建立
其周围一定宽度范围内的多边形，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据。 （一）空间缓冲区的类型 P164 矢量缓冲区分：（1）基于点特征的缓冲区（2）基于线特征的缓冲区（3）基于面特征的
缓冲区
多重缓冲区：空间缓冲区分析还可以根据给定的多个缓冲区距离生成多个嵌套的缓冲区
多边形，称为多重缓冲区。 （二）矢量缓冲区的建立
（三）栅格缓冲区的建立 P165
（四）确定空间缓冲区半径的模型 P166
空间缓冲区的三大要素：主体（表示分析的主要目标，分为点源、线源和面源）；邻近
对象（表示受主体影响的客体）；作用条件（表示主体对邻近对象施加作用的影响条件或强度）
空间分析练1：已知一伐木公司，获准在某林区采伐，为防止水土流失，规定不得在河流周围 1km 内采伐林木。另外，为便于运输，决定将采伐区定在道路周围 5km 之内。请找出符合上述条件的采伐区，输出森林采伐图。
(1) 将该地区具有相同比例尺且进行配准的道路分布图、河流分布图、森林分布图，进
行预处理和数字化；
(2) 利用河流分布图生成1km的等距离缓冲区； (3) 利用道路分布图生成5km的等距离缓冲区；
(4) 森林分布图中可采伐林地、道路缓冲区及河流缓冲区图进行叠置，叠置条件表达式
为:
采伐区 ＝森林分布图中可伐林地 ∩ 道路周围5km缓冲区 ∩非河流周围1 km缓冲区
将上述3张图进行两两叠置，所得结果即为森林采伐图。
练习2：如已知一湖泊，要求在它周围5000m 内必需禁止任何污染性工业企业存在，在它周围500m 内必需禁止建筑任何永久性建筑物。 解题步骤：
（1）先建立缓冲区；
（2）同现有污染性工业企业图叠置，显示在范围内应禁止的污染性工业企业； （3）同现有永久性建筑物图叠置，显示在范围内应禁止的永久性建筑物。 二、Voronoi多边形分析 P167
荷兰气候学家A·H·Thiessen提出了一种根据离散分布的气象站的降雨量来计算平均降雨量的方法，即将所有相邻气象站连成三角形，作这些三角形各边的垂直平分线，并称这个多边形为泰森多边形。于是每个气象站周围的若干垂直平分线便围成一个多边形。用这个多边形内所包含的一个唯一气象站的降雨强度来表示这个多边形区域内的降雨强度,其中虚线构成的多边形就是泰森多边形。泰森多边形每个顶点是每个三角形的外接圆圆心。泰森多边形也称为Voronoi图，或dirichlet图。
泰森多边形的特性是： 1、每个泰森多边形内仅含有一个离散点数据； 2、泰森多边形
内的点到相应离散点的距离最近； 3、位于泰森多边形边上的点到其两边的离散点的距离相等。
泰森多边形的应用:1、泰森多边形可用于定性分析、统计分析、邻近分析等。2、判断
一个离散点与其它哪些离散点相邻时，可根据泰森多边形直接得出，且若泰森多边形是n边形，则就与n个离散点相邻；3、当某一数据点落入某一泰森多边形中时，它与相应的离散点最邻近，无需计算距离。 第四节 空间网络分析 P169
什么是网络？网络是一个由点、线的二元关系构成，通常用来描述某种资源或物质沿着
路径在空间上的运动，形成各类物质、能量和信息流通的通道。 空间网络分析的用途、邻接矩阵P169
网络的数据结构通常包括两个部分：一是网络数据的几何结构，一是网络数据的拓扑
结构，
网络数据的拓扑结构通常用图的形式来表达，网络图论是空间网络分析的重要理论基
础。
一、网络图论的基本概念 图的数学定义：一个图G是指：由非空顶点集合V(G)={vi}和其中顶点偶对形成的边（或
弧）集合E(G)={ei}所构成的二元组(V(G), E(G))
有向图和无向图：在图中，若用箭头标明了边是有方向性的，则称这样的图为有向图，
否则称无向图。
边，弧：无向图中两顶点之间的连线称为边；有向图图中顶点之间的连线称为弧。 图的基本术语：权：在图的边或弧中给出相关的数，称为权。权可以代表一个顶点到另
一个顶点的距离、耗费等。边或弧上带有权重的图就称为网络。路径：由一个顶点出发到另一个顶点所经过的顶点序列称为一条路径（V=V0,V1,V2„Vm=V′) 。 二、计算最短路径的Dijkstra算法
最短路径问题 P170 Dijkstra算法过程 P171
迪杰斯特拉(Dijkstra)算法的基本思想：按路径长度递增的次序产生最短路径，设置并
逐步扩充一个集合S，存放已求出其最短路径的顶点，尚未确定最短路径的顶点集合是V-S，其中V为网中所有顶点集合。按最短路径长度递增的顺序逐个以V-S中的顶点加到S中，直到S中包含全部顶点，而V-S为空。
算法执行步骤如下表： 步骤 1 S集合中 U集合中