GIS期末复习材料

第1章GIS概述

1.1GIS概念

1.2GIS构成

1.3GIS功能

1.4GIS类型

1.5 GIS发展简史

1.1GIS概念

1.1.1数据、信息和地理信息

1.数据

*数据是对客观事物的符号表示。

*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、图像以及它们能转换成的数据等形式。

*数据是用以载荷信息的物理符号，数据本身并没有意义。

*数据在计算机科学中是指所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的总称。它可以是文字符号、及图形、图像或声音。

*数据项可以按目的组织成数据结构。但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。

2.信息

信息源自数据，信息是经过加工后的数据，它对接受者有用，对决策或行为有现实或潜在的价值。

（1）香农认为:信息是用来消除随机不确定性的东西（2）维纳认为:信息是我们适应外部世界，并且使这种适应为外部世界所感知的过程中，同外部世界进行交换内容的名称.

（3）有人认为:信息为集合的变异度、事物的差异或关系，以及系统的有序性等。

（4）广义的认为：信息是物质运动状态和状态改变的方式，它通过数字、语音、图像、文本、图形等媒体形式来表现，它蕴含着事物相互间联系、发展趋势、过程规律等。信息的行为过程包括：获取、再生、施效、传递、系统优化或自组织、智能化等过程。对信息的进一步加工凝练便可获得知识。

3.信息的基本属性

（1）包括客观性、传输性、共享性、适应性、等级性、可压缩性、扩散性、增殖性、转换性等。

（2）信息最主要的特点：

*客观性：任何信息都是与客观事实紧密相关的，具有本体意义特征，它是对客观事物存在状态、行为过程、现象规律的外在表征表达，这是信息正确性和精确度的保证。

*传输性：信息可以在信息发送者和接受者之间传输，发送者将信息编码后，在信息通道中实时转移，接受者获取后，对其进行解译，这便是“香农”信息熵传输过程。在信息系统中既包括系统把有用信息送至终端设备（包括远程终端）和以一定的形式或格式提供给有关用户，也包括信息在系统内各个子系统之间的流转和交换，如网络传输技术。

*共享性：信息与实物不同，信息可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无损失。信息的这些特点，使信息成为当代社会发展的一项重要资源。

4.信息与数据既有区别又有联系

比较如下：

*信息是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，也可以由一种数据形式转换为其他数据形式，但其中包含的信息的内容不会改变。

*数据是信息的载体，但并不就是信息。只有理解了数据的含义，对数据做出解释，才能提取数据中所包含的信息。对数据进行处理（运算、排序、编码、分类、增强等）就是为了得到数据中包含的信息。

*数据是原始事实，信息是数据处理的结果；

*对某个人而言是信息，对另一个人来说可能是数据；*信息必须是有意义或有用的；使用的信息必须是完整、精确、相关和及时的。人的知识、经验作用到数据上，可以得到信息，而获得信息量的多少，与人原有的知识水平有关。

5.地理数据和地理信息

比较：

*地理信息源自地理数据。

*地理数据是对与地球表面位置相关的地理现象和过程的客观表示（如经纬度值、气温数据、降水数据、风力大小、土壤ph值、河流流量及含沙量、高程数据等）。*地理信息则指与研究对象的空间地理分布有关的信息，它表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征，它也是相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。*地理信息主要特性:地域性和层次性、复杂性和多维性、动态性和时序性等

1.1.2系统、信息系统和GIS

1.系统:由相互联系、相互依存又相互协调的事物构成的统一体称为系统。每一个系统都是由其内部要素所构成，而该系统又可能是更大系统的组成部分。

2.系统特征:

（1）总体性：系统的构成元素按照统一性要求而构成一个集合，它不是简单的组合，而是具有总体大于部分之和的效应。

（2）关联性：系统的各元素相互联系、相互作用、相互影响。

（3）功能性（目的性）：系统具有特定功能，为特定目标服务。

（4）环境适应性：其他外部元素构成系统的环境，系统与环境要进行物质、能量、信息的交换，系统有适应外部环境变化的功能。

从系统论观点来看，地球就是一个既有序又复杂的相互联系的系统。在地球表层，气候、水文、土壤、植被、地形等各地理要素构成的相互联系的物质、能量和信息的空间体系称为地理系统，包括物质循环、能量流动、信息交流等体系。

3. GIS定义:由于研究和应用领域的侧重点不同，人们对GIS的理解仍然存在着分歧。从20世纪60年代至今有代表性的定义有：

（1）GIS之父，Roger Tomlinson（1966）认为，GIS 是全方位分析和操作地理数据的数字系统。

（2）Dueker（1979）认为，GIS是一种特殊的信息系统，其数据库包含着有关分布空间上的(可以点、线或面)现象、活动或事件的观察数据。GIS处理的是反映空间分布现象的地理数据。

（3）Burrough（1986）认为，GIS是属于从现实世界中采集、存储、提取、转换和显示空间数据的一组有力的工具。

（4）Smith等（1987）认为，GIS是存储空间数据的数据库系统，是一套用于检索数据库中有关空间实体的数据的程序。

（5）Parker（1988）认为，GIS是一种存储、分析和显示空间与非空间数据的信息技术。

（6）Goodchild（1990）认为，GIS是采集、存储、管理、分析和显示有关地理现象信息的空间信息系统，同时对GIS中的“S”认为不是简单的“System（系统）”，而应是“Science（科学）”。

（7）Clarke（1995）认为，GIS是采集、存储、提取分析和显示空间数据的自动化系统。

（8）Chrisman（1999）认为，GIS是人们在与社会结构相互作用的同时，测量、描述地理现象，再将这些描述转换成其他形式的有组织的活动。

（9）21世纪初期，一些发达国家的GIS权威机构又对GIS给出了定义，代表性的如下。

*美国国家地理信息与分析中心给出的定义：GIS为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统。*英国教育部认为：GIS是一种获取、存储、检索、操作、分析和显示地球空间数据的计算机系统。

*美国联邦数字地图协调委员会（Federal Interagency Coordinating Committee on Digital Cartography，简称FICCDC）关于GIS的定义：由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

归纳上述定义，可以认为GIS是一个发展的概念，内容主要有两个部分。其一，地理信息系统是一门交叉学科，是目前正在兴起的地球信息科学的主要内容；其二，地理信息系统是一个技术系统，是以地理空间数据库为基础，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（见图1.1），我国目前不少学者推荐美国联邦数字地图协调委员会关于GIS的定义及概念。

总之，GIS是组织、存储、管理、表达和分析处理空间信息的软件工具，它以实体的空间位置信息为主线，集经济、社会、环境、科技、文化等各类信息，为各种应用服务。它一方面可以形成自己的产业，另一方面又可以推进空间信息应用与产业的发展，是空间技术应用领域的主要软件基础，具有广阔的应用前景。从GIS概念的提出到现代对GIS概念的理解，是一门不断发展、不断完善的学科和技术。从20世纪80年代至今，先后经历了从GISystem 到GIScience再到GIService的发展，形成了理论研究、技术开发、工程应用与产业化管理的完善体系，三个不同侧重阶段的发展时期如图 1.2 所示。

1.1.3 GIS与相关学科

GIS作为传统科学与现代技术相结合的产物，为各门涉及空间数据分析的学科提供了新的技术方法，而这些学科又都不同程度地提供了一些构成地理信息系统的技术与方法。与GIS相关的学科如图1.3所示。

1.GIS与地理学及地学数据处理系统

*地理学是研究地理环境的科学，又是介于自然科学和社会科学之间的一门学科，依研究对象可分为自然地理学、人文地理学和地理技术学科，GIS是地理技术学科的主要内容。地理学中系统的观点、区域的观点、发展的观点以及地理学基本定律为GIS提供了丰富的空间分析方法。时空概念是GIS不可缺少的重要基础理论。GIS空间分析就是基于地理现象的空间布局的地理数据分析技术，目的在于提取、传输和表达空间信息。

*地学数据处理系统是以地学数据的收集、存储、加工、集成、再生成等数据处理为目标，为地理信息系统提供符合一定标准和数据格式的信息系统。其既可作为GIS的外部数据处理，为GIS准备数据（如遥感校正等），

又可作为GIS内部数据处理（实际上已成为GIS空间分析的有机组成部分）。

2. GIS与地图学及电子地图

*GIS实际是地图的一个延续，可以认为用地理信息系统扩展地图工作的内容。

*GIS脱胎于地图，并成为地图信息的又一种新的载体形式，地图是GIS的重要数据来源之一，地图学理论与方法对GIS有重要的影响。

*地图强调的是基于可视化理论对数据进行符号化表达，而GIS则注重于信息分析，通过地理数据的加工处理而获得空间分布规律；地图也具有一定的图示空间分析功能，但它的定量分析主要局限于比例尺量测距离和用求积仪量测面积。一旦印刷成图，地图便成为自成体系的模拟化信息表达显示，所包含的信息很难与其他信息相结合，它对信息是一种静态的表达。而GIS在专业化地学分析模型支持下，其空间分析功能要比纸质地图强大，通过特定的计算机程序（接口）它可以方便地与其他数据集成，并对信息实现多维动态表达。通过GIS 图层的操作可及时生成新的信息。

*与传统地图集相比，电子地图系统（Electronical Map System，简称EMS）已增添许多新的特征。如：*声、图文、多媒体集成；

*查询检索和分析决策功能；

*图形动态变化功能；

*良好用户界面、读者可以介入地图生成；

*多级比例尺的相互转换。

*一个好的电子地图（制图）系统应具有GIS的基础功能。

*由于地图学与GIS的紧密联系，在专业学科名称上两者通常结合在一起。在我国，与此相关的“测绘科学与技术”下的二级学科名称为“地图制图学与地理信息工程”，而“地理学”下的二级学科名称为“地图学与地理信息系统”。前者属“工科”，后者属“理科”。

3.地理信息系统与计算机科学

（1）GIS与桌面制图

*桌面制图系统用地图来组织数据和用户交互。这种系统的主要目的是产生地图，这里的?°地图?±就是数据库。大多数桌面制图系统只有极其有限的数据管理、空间分析以及个性化能力。

*桌面制图系统是在桌面计算机（即图形工作站及微型计算机的统称）上进行操作的。人们把运行于桌面计算机上的地理信息系统，称为桌面GIS。

*GIS的桌面制图通过编辑器为用户提供交互式界面对图形进行操作，包括符号设计、图面整饰、图形综合、页面排版等，同时还可以将设计好的地图制版输出，供批量印刷。1.2GIS构成

一般认为构成GIS要素应具备:

（1）应有处理地理数据的能力；

（2）在统一的地表定位坐标系统下，以特定的数据模型输入、组织、存储和管理地理数据，并允许用户根据地理空间位置访问数据，或依据专题属性访问数据，并能以可视化的形式表示地理数据；

（3）拥有一套特殊的用于处理和分析地理数据的基本工具；

（4）要有很强的地理数据的输出功能。

1.2.2GIS软件

1.主要功能:GIS软件包括执行地理数据输入、存储、管理处理、分析和输出功能的计算机程序以及用户接口。

2.典型的GIS软件系统结构:以空间数据库为引擎，系统结构有三层，即：一为界面层，由图形用户界面和应用程序接口构成；二为工具层，由数据输入和输出以及数据处理与分析软件构成；三为数据管理层，包括数据存储和管理。

3.主要GIS商业软件

*ArcView

*ArcGIS、

*MapInfo 等。

见教材介绍。

1.2.3 GIS数据

１．GIS软件是为处理地理数据而设计的。GIS数据是系统分析的对象与处理的内容。一般指：以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文经济景观的数据．２．数据可以是数字、文字、表格、图像和图形等。它们由系统建造者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或者其他输入设备输入到GIS中，是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容，

３．相应的区域数据包括位置数据、属性数据和时间数据。GIS则将把这些数据集成在一起统一管理。

４．高质量的地理数据是GIS能否成功地应用于解决实际问题的关键之一。

1.2.4 GIS方法

１．GIS方法，即我们常说的“GIS应用模型”，它们的构建和选择是GIS应用成功与否的关键。

２．GIS方法是面向实际应用，在较高层次上对基础的

空间分析功能集成并与专业模型接口、研制解决应用问题的模型方法。

３．虽然GIS基本功能能为解决各种现实问题提供了有效的基本工具（如：空间量算、网络分析、叠加分析、缓冲分析、三维分析、通视分析等），但对于某一领域或部门的应用，则必须构建专门的应用模型，例如土地利用适应性模型、大坝选址模型、洪水预测模型、污染物扩散模型、水土流失模型等。为构建这些具体的应用模型，需要进行GIS二次开发。

４．GIS应用模型是客观世界到信息世界的映射，它反映了人类对客观世界的认知水平，也是GIS技术产生社会、经济、生态效益的所在，因此，应用模型在GIS技术中占有十分重要的地位。

1.2.5 GIS人员

１．GIS需要人去规划，需要人去输入数据、选择和执行系统功能，需要人去解译并输出结果。所以人很重要。２．GIS只有在适当的应用环境中才能真正发挥作用，而GIS应用环境包括使用人员和使用机构。人员是GIS 开发建设中最活跃的因素。

３．一般GIS人员可以分为三类:

*高级技术人员（GIS专家或受过GIS基本训练的系统分析员、系统设计人员)

*一般技术人员(代码设计员、数据录入员、系统管理员)

*管理人员(领导决策者、各开发阶段的公关协调人员)。

４．GIS工程建设的不同阶段对各类人员的数量要求是不一样的。一般地说，在系统规划阶段所需求的人员小于系统实施阶段。

５．由于计算机的飞速发展和地理信息的时序特征（一般硬件寿命为3～5年，软件寿命为5～15年，数据为1～2年或5～70年不等）。由于GIS构建后需要不断维护、更新，所以用户（包括开发者和使用者）需要不断进行知识更新。

1.3 GIS的功能

1.3.1 GIS基本功能和核心功能

１．GIS基本功能包括：空间数据/信息采集、空间数据/信息处理(包括编辑)、空间数据/信息存储、空间数据/信息分析、模型分析及空间数据/信息输出等（将在以后各章详细介绍），其中查询、检索、统计计算是GIS 以及许多数据信息系统应具备的分析功能，而空间分析功能则是GIS的核心功能，也是GIS与其它系统区别的重要标志。

２．只要研究对象与空间有关，就可以利用GIS去解决相关问题。GIS基本功能所提供的方法能解决定位、查询、趋势、模式和模拟等应用问题。1.3.2 GIS应用功能

*GIS除基本功能外，若与实际复杂问题结合研究，还有很强的应用功能。

*GIS应用模型分析则是GIS支持下处理和分析问题的方法体现，也是GIS应用深化的重要体现。

*目前，GIS已广泛应用于经济、交通、国防、资源、环境、教育、科研、军事等诸多领域，已成为跨学科、跨领域的空间数据分析和辅助决策的有效工具。

*GIS典型的应用有：

（1）专题地图制图及空间分析

（2）地理数据的导入、导出

（3）多媒体可视化或虚拟表达

*例子：

1.4 GIS类型

1.5 GIS发展简史

1.5.1世界GIS发展简史

*20世纪60年代——开拓发展阶段

*20世纪70年代——巩固阶段

*20世纪80年代——突破阶段

*20世纪90年代至今——社会网络化阶段

GIS总的发展简史概括见表1.9。

1.5.2中国GIS发展简史

*20世纪70年代——GIS准备阶段

*20世纪80年代——GIS试验起步阶段

*20世纪90年代——GIS发展阶段

*1996年以来至今——GIS产业化、网络化阶段

1.5.3全球GIS发展趋势

*近几年来，GIS无论是在理论上还是应用上都处在一个飞速发展的阶段。本章上述已提及GIS已成为交叉综合学科和跨领域的决策工具，当前，GIS正向着集成化、产业化和社会化发展规律方向迈进。从单机、二维、封闭向开放、网络(包括Web GIS)、多维、动态的方向发展。

*总的表现为：①GIS已成为一门综合性技术，即GIS集成技术、3S技术（包括一般GIS、RS和GPS）和地球信息科学等名词的出现。②GIS产业化的发展势头强劲；③GIS网络化已构成当今社会的热点；④地理信息科学的产生和发展。

*具体的体现在：①软、硬件发展、②数据资源日益

丰富，共享机制健全、③GIS学科成熟、④GIS理论技术研究走向深入、⑤应用领域更为广阔、⑥GIS建设开发走上高效率的技术路线

第2章GIS的地理基础

2.1地球空间的认知及表达

*人类认识地球可以说经历了三次大飞跃，第一次“地理大发现”对地球是球体的认识，第二次“哥白尼的日心说”对地球绕日运动的认识，第三次“数字地球”的认识，则有助于人类监控地球，人们对地球科学的认知走过了艰难的历程。

*地球在宇宙中运动，受近地天体的影响，尤其是受太阳的影响。从日地关系来看，地球空间包括被太阳风包围着的、受地球磁场控制的空间区域，也是各种应用卫星、空间站和载人飞船运行的主要空间区域，是地球最重要的宇宙环境（见图2.1）。

*地理学主要研究地球表层的环境特点及演变规律。人们用“空间实体”来概括表达对表层（现实世界）有意义的环境，空间实体是对现实世界有意义的东西的统称。对于空间实体来说，它是有形状的，可用维度表达。*人们对地球空间的认识可概括成图2.2。

2.1.1地理实体和地理数据

1.地理实体和地理数据概念

*GIS的研究对象是地理实体。即指地球表层自然现象和社会经济要素中不能再分割的单元。

*地理实体类别及实体内容的确定是从具体需要出发的，具有很强的尺度特征。

*GIS中的地理实体是一个概括、复杂、相对的概念。如：面状实体在小比例尺表达时可能成为点状实体。点状实体在大比例尺可视化里也许就成为面状实体。

*地理数据用于描述空间要素的空间位置，或离散或连续。

*离散要素是指观测值是不连续的，形成分离的要素，并可单个识别，包括点要素（如井）、线要素（如道路）和面要素（如土地利用类型）等；

*连续要素指观测值是连续的要素（如降水量和等高线分布等）。

*根据空间特征，地理实体也可分为离散型和连续型两种；也可进一步简化、抽象分为点、线、面、体等实体类型。

2.地理数据与地理实体的关系

*所有地理数据都是地理实体的概括，反映地理实体在地表分布的定位数据都是依据一定的地表定位参照系统。

*地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，是一种较复杂的数据类型，涉及到空间特征、属性特征及它们之间关系的描述，人们常把地理数据称为空间数据。但地理实体以什么形式存储和处理反映了实体空间、属性和时间三个特征,也是地理空间分析的三大基本要素。

*空间特征包括地理位置和空间关系，定位数据描述地物所在位置，这种位置既可以根据大地参照系定义，如大地经纬度坐标，也可以定义为地物间的相对位置关系，如空间上的距离、邻接、重叠、包含等；

*属性特征又称为非空间特征，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标（包括名称、等级、类别等），即描述了信息的非空间组成部分，包括语义与统计数据等；

*时间特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段，反映时序变化等，时间数据对环境模拟分析非常重要。

3.地理数据与比例尺

*用地理数据表示现实世界经历了一定的对地理实体的概括和综合过程的，地图概括、地图比例尺的概念都反映了这个特征。

*地理数据是有选择地表示那些反映客观世界的主要地理实体及其重要特征，其表示的地理实体的数量和特征的详略程度主要受地图比例尺和影像空间分辨率的影响，如图2.4所示。

*在GIS中，地理数据对地理实体概括描述的程度主要以地图比例尺表示。地图比例尺定义为地图上一条直线段的长度与其在地面上相应的水平投影长度之比。地图比例尺主要有三种形式：数字式、说明式和图解式。GIS在地图形式显示或输出地理数据时，经常使用图解式比例尺。这是因为随着显示在计算机屏幕上的地图的放大或缩小，图解比例尺相应地按比例拉长或缩短。

*比例尺的大小决定地图表达地理实体内容的详略，对地理数据所表示的地理实体详略程度有影响。但GIS 表达地理实体主要与数据库中的数据量多少有关；GIS 中地理数据的精度及其所表示的地理实体的详略程度，主要取决于原始地图或影像资料的比例尺。

4.地理数据的分类与编码

地理数据或信息种类繁多、内容丰富，只有将“现实世界”按一定的规律进行分类和编码，才能使其在“信息世界”中有序地存储、检索，以满足各种应用分析需求。（1）属性数据编码

*在属性数据中，有一部分是与几何数据的表示密切相关的。例如，道路的等级、类型等，决定着道路符号的形状、色彩、尺寸等。在GIS中，通常把这部分属性

数据用编码的形式表示，并与几何数据一起管理。

*编码是指确定属性数据的代码的方法和过程。代码是一个或一组有序的易于被计算机或人识别与处理的符号，是计算机鉴别和查找信息的主要依据和手段。编码的直接产物就是代码，而分类分级则是编码的基础。（2）分类编码的原则

*分类是将具有共同的属性或特征的事物或现象归并在一起，而把不同属性或特征的事物或现象分开的过程。*分类是人类思维所固有的一种活动，也是认识事物的一种方法。

*分类的基本原则是：科学性、系统性、可扩性、实用性、兼容性、稳定性、不受比例尺限制及灵活性等。（3）分类码和标识码

*分类码是直接利用信息分类的结果制定的分类代码，用于标记不同类别信息的数据。分类码一般由数字、或字符、或数字字符混合构成。

*标识码是间接利用信息分类的结果，在分类的基础上，对某一类数据中各个实体进行标识，以便能按实体进行存储和逐个进行查询检索。标识码通常由定位分区和各要素实体代码两个码段构成。

2.1.2地理实体类型及空间关系

1.地理实体空间基本类型及表示方法

*按空间分布特征，地理实体类型可划分为点、线、面、体。相应地实体的维数就有0、1、2、3 维之分。*地理数据根据点、线、面和体的划分来描述地理实体的空间分布及其专题特性。

*地理实体的基本类型及表示方法

*点状：包括实体点、注记点、内点、角点、节点等。点有特定位置，不能按比例尺表示

*线状：包括线段，边界、链、弧段、网络等呈线状或带状延伸分布，在地图上它们以线状符号表示，在GIS中，看成具有相同属性的点的轨迹、线或折线，由一系列的有序集坐标表示，并有实体长度、弯曲度、方向性等特性。

*面状或体状：即多边形或多面体。呈面状分布，且其分布面积和实际形状轮廓能按比例表示。以面状符号表示。有离散型面状连续型面状实体在空间上每一点呈连续的区域分布，实体和连续型面状实体。离散型面状实体呈不连续的区域分布，连续型面状实体在空间上每一点呈连续的区域分布。

*见教材表2.1

注意：

*现实世界的各种现象是比较复杂的，往往由不同的空间单元组合而成。所以，复杂实体可由简单实体组合来表达。用点、线、面两两之间组合可表达复杂的空间问题。

*在地图上，通过地图概括或比例尺改变，实体维数的表示可以改变，如：“面（大比例尺的居民点）变到点（小比例尺居民点）”或“面（双线河）变到线（单线河）”。同样，在GIS中，实体维数的表示也是根据比例尺改变的，见图2.5所示。

2. 地理实体的空间关系

拓扑关系、距离关系、方向关系

拓扑（Topology）一词来源于希腊文，拓扑学是几何学的一个分支，研究在拓扑变换下能够保持图形关系不变的几何属性，即“拓扑属性”，指的是一个点在一个弧段的端点，或一个点在一个区域的边界上；而“非拓扑属性”指两点之间的距离，弧段的长度，区域的周长、面积等。拓扑结构应包括：唯一标识，多边形标识，外包多边形指针，邻接多边形指针，边界链接，范围界定（最大和最小x、y坐标值）。

（1）拓扑关系定义

指满足拓扑几何学原理的空间数据点间的相互关系。即用结点、圆弧和多边形所表示的实体之间的邻接、关联和包含等关系。或指虽图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质（如将橡皮任意拉伸，压缩，但不能扭转或折叠）。

（2）拓扑关系种类

依系统元素之间的关系可分为关联性、邻接性、连通性、包含性等。

*①关联性：指不同类要素之间，如图2.6中的结点（9）与弧段（5、6、3）关联，多边形（2）与弧段（3、5、2）关联。

*②邻接性：指同类元素之间，如多边形之间或结点邻接矩阵表达如图2.7所示。其中“1”表示邻接，“0”表示不邻接。

*③连通性：是衡量网络复杂性的程度，常用γ指数和α指数计算它。其中，γ指数等于给定空间网络体节点连线数与可能存在的所有连线数之比；α指数用于衡量环路，节点被交替路径连接的程度称为α指数,等于当前存在的环路数与可能存在的最大环路数之比。连通性常用于网络分析中确定路径或分析街道是否相通等。连通矩阵如图2.8所示，其中“1”表示连通，“0”表示不连通。

*④包含性：指面状的实体包含了哪些线（弧）、点或面状实体。

（3）拓扑关系表达

*GIS领域目前对于拓扑关系的表达普遍采用

Egenhofer的9交叉模型。

*模型首先对线、面几何目标根据其拓扑功效划分三个部位：边界 Y、内部Yo、外部Y－，然后通过这些部位的二元逻辑交运算，根据结果0/1(无交/有交)的组合值确定拓扑关系的种类，然后寻求对应的自然语言的描述。

*由于两实体比较三个部位的组合产生3×3=9种组合，因此称“9交叉模型”，通常采用3×3的矩阵来表示。如图2.9所示。

通过分析弃除矩阵中无意义的0/1组合，最后得到线与面目标的拓扑关系有19种，面与面目标的拓扑关系有8种，分别如图2.10和图2.11所示。

（4）拓扑数据结构存储

*空间数据的拓扑关系如图2.12所示。

*结构存储表达如表2.2（a）～（d）所示。其中表2.2（a）是结点与弧段的拓扑关系。

（5）拓扑关系对GIS空间分析的意义

拓扑关系对于数据处理和GIS空间分析具有重要的意义。表现为：

*第一，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；

*第二，拓扑有助于空间要素的查询，利用拓扑关系可以解决许多实际问题（如区域的邻接和相邻问题分析）；

*第三，根据拓扑关系可重建地理实体，这对于虚拟GIS发展很有利。

2.1.3地理数据、地理实体与图层

*在GIS中，地理数据是以图层（Map Layer 或Coverage）为单位进行组织和存储的。

*一幅图层表示一种类型的地理实体，它包含了以一定的栅格或矢量数据结构组织的有关同一地区、同一类型地理实体的定位和属性数据，这些数据相互关联，存储在一起形成一个独立的数据集（Dataset）。

*由于一幅图层反映某一特定的主题，因此，它又称为专题数据层（Thematic Data Layer）。

*图层表示法就是以图层为结构表示和存储综合反映某一地区的自然、人文现象的地理分布特征和过程的地理数据，这种方法实际上源自传统的专题地图表示法。专题地图主要用于反映某一主题地理现象的分布特征，一个地区的自然和人文地理综合特征是通过使用一系列的专题地图来表示的。存储在GIS中的每一幅图层可看作是一幅反映单一主题现象的专题地图，但是，一个图层只能用于描述单一地理实体（点、线或面）。1．地理数据或实体分层基本原则和方法

（1）在划分图层时遵循基本的原则有：

①不同的图形对象类型存放在不同的图层；

②基础地理数据作为单独图层；

③依系统对各种数据的处理方式不同而分层存放。（2）实施的方法：。

①专题分层：每图层对应一个专题，包含某一种或某一类数据或实体。如地貌层、水系层、道路层、居民地层等。

②时间序列分层：把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。如2000年和2005 年福州林地数据就可存放两个图层中。

③几何特征分层：把点、线、面不同的几何特征数据分成不同的层，如高程点只有位置，没有长度与面积；如道路、水系等，抽象成线，由点串构成，有长度属性；面状的水库湖泊等，不但有位置，而且还有面积、周长等属性。

2、地理数据或实体分层的目的

地理数据分层后便于空间数据的管理、查询、显示和分析等。主要目的为：

（1）空间数据分为若干数据层后，对所有空间数据的管理就简化为对各数据层的管理，而一个数据层的数据结构往往比较单一，数据量也相对较小，管理起来就相对简单。

（2）对分层的空间数据进行查询时，不需要对所有空间数据进行查询，只需要对某一层空间数据进行查询即可，因而可加快查询速度。

（3）分层后的空间数据，由于便于任意选择需要显示的图层，因而增加了图形显示的灵活性。

（4）对不同数据层进行叠加，可进行各种目的的空间分析，特别有利于地图的叠加分析。

3．处理数据时应注意的问题

在使用GIS采集和处理地理数据、地理实体和图层之间的关系时，应注意以下几个问题。

*某些空间数据库管理系统要求把点、线、面实体分别组织、存储在不同的图层中，如早期版本的Arc/Info 对Coverage的存储，点与面目标不能存放在一起。*由于不同属性描述，所定义的属性表是不一样的，所以，同一种几何类型但功能不同的地理实体应分别组织、存储在不同的图层中。

*反映同一地理实体但具有不同比例尺或不同资料来源的地理数据应分别组织、存储在不同的图层中。*对来源于不同部门或需要经常更新的地理数据应分别组织、存储在不同的图层中。

*当研究的区域范围较广时，由于地理数据量大，应注意合理分幅，然后再将各分幅数据分别存储，构建所

需的图层。

2.2地球形状与地球空间模型

2.2.1 地球的形状

地球在宇宙中是不停地运动着的。长期以来，人们对地球形状的认识常描述为球体、或椭球体、或不规则的椭球体、或具有高低起伏的扁球体。究竟如何表达描述地球形状，则与人们对了解地球所要求的精度相关。

*地球自然地面实际呈高低起伏。最高处为珠穆朗玛峰顶，海拔8844．43m，最低马里亚纳海沟底，海拔-11034m，但两者相差约20km，若与地球的赤道半径6378.140km和极半径6356.755km相比，或与地球的平均半径6378.14km对比，悬殊较大。若用相同的比例尺缩小来反映地球，则难以表达地表的20km的差别。人们常把地球视为“圆球体”，如地球模型之一“地球仪”，所以在研究地球形状时，主要视精度的需求而定。

*人们或用规则的椭球体来模拟地球，或用规则的球体来模拟地球，或用大地水准面来模拟真实的地面（如图2.14所示）。换一句话说，对现实世界的数据表达可以采用地球空间模型。

*地图和GIS其实都是地球模型，地图以图形符号来记载和表示地理数据；GIS以数字形式来记载和表示地理数据。

2.2.2 地球空间模型

如何描述地球的形状？这是地图和GIS要解决的重要问题之一。一般可用地球空间模型表达，常见的地球空间模型有以下几种。

（1）地球的自然表面：是一个高低起伏、不规则的表面，包括海陆表面。

（2）地球大地水准面：假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面，也就是地球引力场的等势面，称为大地水准面。如图2.14所示。

（3）地球椭球体模型：以大地水准面为基准建立起来的地球椭球体模型（见图2.15），表面是个规则的数学表面，椭球体的大小通常用两个半径――长半径a（也叫赤道半径）和短半径b（也叫极半径），或由一个半径和扁率u或偏心率e来决定。其中：

*扁率：

*对于旋转椭球体的描述，由于计算年代不同，所用方法不同；测定地区不同，其描述方法也不同。

*一百多年来，各国研究者对地球椭球体进行了众多研究，提出了多组地球椭球体参数。常用参数数据如表2.3。不同的GIS软件，所提供的旋转椭球体模型种类有不同，如Arc/Info软件中提供了30多种旋转椭球体模型。*我国于1954年开始采用前苏联克拉索夫斯基（Krasovski）椭球体作为地球表面几何模型，即1954年北京坐标系。20世纪70年代末建立了新的1980西安坐标系，采用了国际大地测量与地球物理联合会（IUGG）提供的椭球体。1984年后采用了世界大地坐标（WGS84）椭球体，建立的是国家大地坐标系。

*2008年7月1日后启用2000国家大地坐标系，它是全球地心坐标系在我国使用的具体体现，同时，国家测绘局公告2000国家大地坐标系与现行国家大地坐标系转换、衔接的过渡期为8至10年。

*2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下：

长半轴a＝6378 137m

扁率f＝1/298.257222101

地心引力常数：

2.3空间参照基础的坐标系

* 2.3.1坐标系统

由于GIS的一个基本原则是集成在一起使用的地图图层必须在空间上是仿射的，所以，了解空间参照基础的坐标系统很重要。与GIS有关的坐标系统主要有：

1.地理坐标，属于球面坐标系统；

2.投影坐标，属于平面坐标系统。

1.球面坐标一般模式

由基圈、始圈和终圈构成的球面三角，如图2.16所示。

2.常见的坐标系

（1）目前常见的定位坐标系统有

*地方独立坐标系

*1954北京坐标系

*1980西安坐标系

*1984国家大地坐标

*2000国家大地坐标

（1）地理坐标系

*属于球面坐标系，它的基圈是赤道，始圈是本初子午线，终圈是所在地的经线，纬线和经线相交定点，用纬度（φ）和经度（λ）表示，即（φ，λ）。

*例如：北京（39.9 N°，116.4°E），福州（26.0N°,119.3°E），武汉（30.5 N°，114.2°E）等。地球表面空间要素的位置是基于用经、纬度值表示的地理坐标系。

（2）平面坐标系

*若把地球曲面视为平面，或地球曲面投影后的平面，可用狄卡尔直角坐标系（x，y）表示地面的位置，单位?°米?±或?°千米?±。

*GIS 用户通常是在平面上对地图要素进行处理，地

球表面空间要素的位置是基于用x轴和y轴表示的平面坐标系。

（3）高程系

*如果考虑高度，对应于每一个空间点位置，可以用大地坐标系的形式表示，即（φ，λ，h），也可用空间大地直角坐标系表达，即（x，y，z）表示。

*目前国内常见高程系有黄海高程系（高程基准面以黄海平均海面为准）和地方高程系（如福建有罗星塔平均海平面作为基准）。高程可用海拔（m）表示。如：1985国家高程基准，即指以青岛水准原点和青岛验潮站1952年到1979年的验潮数据确定的黄海平均海水面所定义。

2.3.2地图投影

1．地图投影的基本问题

*地球是个球体，如何将地表曲面转换成平面，从一种坐标系转换到另一种坐标系，这就是地图投影的问题。*定义将地球椭球面上的点映射到平面上来的方法，称为“地图投影”。

*将不可展的地球椭球面展开成平面，且不断裂，图形就要发生变形，在制图学上称为“投影变形”。一般有长度变形、角度变形和面积变形。

*地图投影的类型很多，依变形性质可分为等角投影、等面积投影和任意投影；依可展曲面形状可分为圆锥投影、圆柱投影和方位投影；依投影面与地轴轴向的相对位置可分为正轴、斜轴和横轴投影类型等（关于地图投影知识参见相关的地图学教材）。

*每一种投影都与一个坐标系统相联系。坐标系统是一套说明某一物体地理坐标的参数，其中参数之一就为“投影”。投影关系说明如何将图形物体显示于平面上，而坐标系统则显示出地形地物所在的相对位置。

2．地图投影与GIS

*地图是GIS的主要数据来源，在采集地图数据并输入GIS的过程中，就要考虑地图投影的系统配置。为确保GIS在同一系统内或在不同系统之间的信息（或数据）能够实现交换和共享，配准是第一步。否则后续所有基于GIS的空间分析、处理及应用都是不可能的。*注意：这里所说的?°处理?±指的是?°投影和重新投影?±，前者是指将数据集从地理坐标转换成投影坐标，后者是指从一种投影坐标转换成另一种投影坐标。

*可以说地图投影对GIS的影响是渗透在GIS建设的各个方面，图2.17可以反映出地图投影与GIS的关系。3．地图投影在GIS中的作用

地图投影在GIS中的作用主要有以下几个方面。（1）GIS以地图方式显示地理信息。地图是平面，而地理信息则是在地球椭球面上，因此地图投影在GIS中不可缺少。投影是一个GIS项目的首要任务。

（2）GIS数据库中地理数据以地理坐标存储时，则以地图为数据源的空间数据必须通过投影变换转换成地理坐标；而输出或显示时，则要将地理坐标表示的空间数据通过投影变换转换成指定投影的平面坐标。

（3）在GIS中，地理数据的显示可根据用户的需要而指定投影方式，但当所显示的地图与国家基本地图系列的比例尺一致时，一般采用国家基本系列地图所用的投影。

4．统一地图投影系统

*地球曲面转换成平面是应用了地图投影的原理，在空间信息系统中投影系统配置要统一。一般要求如下几点。

*各国家的地理信息系统投影与该国基本地图系列所用的投影系统一致。

*各比例尺GIS投影与相应比例尺的主要信息源地图所用的投影一致。

*各地区GIS投影与所在区域适用的投影一致。

*各种地理信息系统一般以一种或两种（至多三种）投影系统为其投影坐标系统，以保证地理定位框架的统一。

空间信息系统中地图投影配置的一般原则如下：

*（1）所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图（基本比例尺地形图、基本省区图或国家大地图集）投影系统一致；我国基本比例尺地形图除1:100万外均采样高斯――克吕格投影为地理基础。

*系统一般只考虑至多采用两种投影系统，一种服务于大比例尺的数据处理与输入输出，另一种服务于中小比例尺。

*为保证不变形或变形少，选用投影以等角投影为宜。*所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统(特别是一级网格)在投影带中应保持完整。5．统一的地图投影系统的意义

为GIS选择和设计一种或几种适用的地图投影系统和网格坐标系统，可以为各种地理信息的输入、输出及匹配处理提供一个统一的定位框架，使各种来源的地理信息和数据能够具有共同的地理基础，并在这个基础上反映出它们的地理位置和地理空间关系特征。

6．面向数字地球的投影问题

*数字地球（Digital Earth）是美国前副总统戈尔于

1998年提出的，其基本概念是指可以嵌入海量地理数据的多分辨率和三维的地球表示，是虚拟地球，是现实地球的模型。受传统地图空间数学基础理论和方法的影响，目前几乎所有的GIS均沿用地图投影作为自己参考系的数学基础，这在特定用途、局部范围内是可行的。

*在全球空间信息化进程的快速推进和数字地球战略的实施过程中提出了一些新的问题。其中，在地图投影方面，为适应全球空间数据共享和大型GIS建设，需要一套新的实用的“地图投影”模型；为强调区域特征和灵活方便地表达地图，需要多级缩放功能，来满足人们对重点区域的细节信息可视化显示。

*目前，有关这方面的研究已有一定的进展，典型的成果是球面格网模型的建立（球面四元三角网QTM）及其在全球参考系统中的应用。

2.4地球时间系统

2.4.1 时间的本质和含义

*时间与空间一样，都是物质存在的一种形式，宇宙万物都在时间的长河中发生、发展与变化。斗转星移，日月盈亏，寒来暑往，潮涨潮落?-?-总是一件事接着一件事，一个过程跟着另一个过程，绵延不断，反映出时间既是无始无终的，又是连续不断的。这种物质运动变化的序列和持续的性质，就是时间的本质。时间不能完全脱离于空间，而必须和空间结合在一起，空间目标的表征和现象是随时间变化而变化的。

*时间有时刻和时段两重含义，时刻是指无限流逝时间中的某一瞬间，就像时间尺度上的刻度与标记?a?a用以确定事件发生的先后，如：年代、月份、日期、时、分、秒等；而时段是指任意两时刻之间的间隔?a?a用以衡量事件经历的长短，如：年数、月数、日数、时数、分数、秒数等。

2.4.2 量时原则和时间计量系统

*时间是通过物质的运动形式来计量表达的，但在选择不同的物质运动形式来表达或计量时间的过程中，必须遵从的三个原则是：被时间计量所考察的物质运动必须具有——周期性、稳定性和可测性。地球公转运动、月球公转运动和地球自转运动都符合量时原则的“三性”，分别以它们运动周期来计量时间，便产生了“年”、“月”、“日”的基本单位。

*即使是同一种周期性运动，因选择不同的量时天体（参考点），其周期时值也不同，于是便产生了不同的时间计量系统。例如依据地球自转的恒星时、太阳时系统，依据地球公转的历书时系统；依据原子振荡的原子时系统等。

*在GIS中人们经常用到的是太阳时系统（以太阳在天穹上的位置来确定一日中的时间），包括平太阳时（简称平时）和视太阳时（简称视时）。它们之间的关系为：视时-平时=时差

其中：视时可测，时差可查天文部门提供的数据（或表格），平时一天为24时。

平太阳时在实际应用中，有标准时、地方时和区时等。如我们用的“北京时间”，就是中国的标准时，或东八区区时，或120度东经的地方平时。

*有关时间计算或换算可参考相关书籍。

第3章GIS数据结构和空间数据库

3.1 GIS数据结构

3.2 GIS空间数据库

3.3 空间查询及数据探查

3.1 数据结构

1.要将真实地理世界的事物、现象在GIS概念世界表达，需要建立一定的数据模型来描述地理实体及实体间关系。在GIS领域，目前普遍采用了两种数据模型：

*基于目标的

*基于场的

2. 常用的数据结构有两种：

*基于矢量的

*基于栅格的

3.1.1矢量数据结构表示法

3.1.1.1矢量数据模型

1.基于对象的矢量数据简单模型

矢量数据模型是以点为基本单位描述地理实体的分布特征，即每一个地理实体都看作是由点组成的，每一个点用一对（x，y）坐标表示。这里的（x，y）坐标可为地理坐标，也可为平面直角坐标。

*点状实体由一个单独的点表示；

*线状实体由一系列有序点串或集表示，点的记录顺序称为线的“方向”；

*面状实体由一系列首末同点的闭合环或有序点集表示。

*线状和面状实体在显示时分别以直线段将组成它们的点连接成线段链和多边形，

*如图3.2所示。

2.矢量数据获取方式和编码方法

矢量数据模型只需选取和记录反映地理实体分布形状特征的点，但点的数量对地理实体表示有影响。它非常适合于表示线状实体和面状实体的范围边界。

矢量数据的获取方式主要有以下三种。

①由外业测量获得：可利用测量仪器自动记录测量结果

(常称为“电子手薄”)，然后转到地理数据库中。

②由栅格数据转换获得：利用栅格数据矢量化技术，把栅格数据转换为矢量数据（一般可由转换程序执行）。

③由跟踪数字化获得：用跟踪数字化的方法，把地图变成离散的矢量数据。

矢量数据的编码方法主要也有以下三种。

①对于点实体和线实体，直接记录空间信息和属性信息。

②对于多边形地物，用树状索引编码法和拓扑结构编码法

③对于多边形地物，用坐标序列法，即由多边形边界的?°x,y坐标对?±集合及说明信息组成。

三种编码方法评价比较如表3.2所示。

3.1.1.2.矢量数据结构

常用的矢量数据结构有简单矢量数据结构、拓扑数据结构和不规则三角网数据结构三种。

1.简单矢量数据结构：

*在简单矢量数据结构中，空间数据按照基本的空间对象（点、线、面或多边形）为单位进行单独组织。并以地理实体（点、线、面）为单位，将地理实体特征点的坐标存储到一个数据文件中。

*每个实体由其编号或识别码标识，实体的属性数据（如等级、类型、大小等）设为属性码，以表的形式存储在另一个数据文件中，当需要查询、显示或分析某一实体的属性数据时，GIS以实体编号为关键字从属性数据文件中将它们读取出来。

*其特点是结构简单，存取便捷。数据结构见表3.3和表 3.4。多边形的矢量数据结构与线的类似，但坐标串的首尾坐标相同，如图3.2(c)所示。构成多边形边界的各个线段，以多边形为单元进行组织。多边形矢量模型结构如图3.3所示。

2.拓扑数据结构

*拓扑数据结构除了存储地理实体的坐标数据以外，还以计算机可以识别的方式存储反映地理实体拓扑特性，即实体之间的邻接、连接和包含关系。在拓扑数据结构中，点状实体仅以其编号和一对（x，y）坐标表示和存储。线状实体则表示为线段弧，又称为弧段（Arc）。*表示线状实体的拓扑数据结构见图3.4、表3.5和表3.6。

*面状实体可看成是由一系列的弧段组成的多边形。图3.5和表3.7、3.8、3.9显示了一个离散型面状实体的拓扑数据结构，表示了四个多边形编号从1到4，整个区域以外的范围编号为0。这个拓扑数据结构以三个数据文件分别存储组成各个多边形的弧段（多边形――弧段表），坐标数据（弧段――坐标表）以及各弧段与相邻多边形之间的关系（左――右多边形表）。

3.不规则三角网（TIN）数据结构

*不规则三角网（Triangulated Irregular Network，

简称TIN）是根据一系列不规则分布的数据点产生的，每个数据点由（x，y，z）表示，这里x，y为点的坐标，z为所表示的地理实体在该点的属性值，如高程值、温度值等。

*TIN将数据点以直线相连形成一个不规则三角网，网中所有三角形相互邻接，互不相交，互不重叠，如图3.6所示。

*不规则三角网在地形表达上的应用如图3.7所示。*将不规则分布的数据点连接成三角网的方法有好几种，其中最常用的为狄诺里（Delaunay）三角形。

*使用Delaunay三角构网法形成的每一个三角形，

它的外接圆不含有除三个顶点以外的其他数据点，而这个外接圆的圆心正是与该三角形三个顶点相对应的多边形（也称泰森多边形，Thiessen或Voronoi）的公共顶点，如图3.8所示。

*泰森多边形可用于GIS定性分析、统计分析、邻近分析等。

泰森多边形具有以下特性。

（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。

建立泰森多边形算法的关键是对离散数据点合理地连成三角网，即构建狄洛尼（Delaunay）三角网。建立泰森多边形的步骤如下。

（1）离散点自动构建三角网，即构建Delaunay三角网。对离散点和形成的三角形编号，记录每个三角形是由哪三个离散点构成的。

（2）找出与每个离散点相邻的所有三角形的编号，并记录下来。注意：对已构建的三角网中找出具有一个相同顶点的所有三角形即可，如图3.9所示。

（3）对与每个离散点相邻的三角形按顺时针或逆时针方向排序，以便下一步连接生成泰森多边形。排序的方法如图3.9所示。设离散点为o。找出以o为顶点的一个三角形，设为A；取三角形A除o以外的另一顶点，

设为a，则另一个顶点也可找出，即为f；则下一个三角形必然是以of为边的，即为三角形F；三角形F的另一顶点为e，则下一个三角形是以oe为边的；如此重复进行，直到回到oa边。

（4）计算每个三角形的外接圆圆心，并记录之。

（5）根据每个离散点的相邻三角形，连接这些相邻三角形的外接圆圆心，即得到泰森多边形。对于三角网边缘的泰森多边形，可作垂直平分线与图廓相交，与图廓一起构成泰森多边形。

*TIN是一种拓扑数据结构，它不仅存储每个数据点的（x，y，z）三维坐标值，而且存储三角网的拓扑特性，包括组成每个三角形的三个顶点（数据点）或边以及每个三角形的所有相邻三角形。每个三角形具有三个特性（包括：面积、梯度（或坡度）和方位），都可以作为TIN 的属性值存储在一个数据文件中，或在使用TIN时将它们计算出来。

*TIN 是根据不规则分布的数据点所构建的，很适合表示连续型面状实体，尤其对于复杂的、变化大的面状实体，表达比较逼真，效果较好。图3.10是由TIN表示的闽西根溪河流域的地势。

4.网络数据模型与数据结构

*网络（Network）是指一组相互连接的线状地理实体，如道路网、水系网、电力网、煤气和输油管道网等。*在GIS中，网络数据模型本质上是矢量数据模型，它把网络看成是由结点（Node）和路径（Link）组成，并以结点和路径为单位描述网络的几何、拓扑和专题特征如图3.11所示（以道路网为例介绍网络数据结构）。*GIS网络分析中最常涉及到的是道路网，如图3.12所示。每段路径有一个起始点和一个终结点（按数字化的顺序），这些信息都存储在表3.10中，每段路径的属性以及有关的阻强指标值存储在表3.11中，这些可能包括路段的长度、速限、车道数、允许的行使方向等。

*在表示允许的行使方向时，FT表示允许的方向是由起始点到终止点，TF表示由终止点到起始点，FT和TF 标志着相应的路径为单行道，E表示双行道，N则表示该路径不允许车辆行使。

*结点表示道路交叉口或路口，从某一路径来到一个路口可以一直往前走，向左转，向右转或作∪形转弯（180゜）折回来走。

*在一个路口可转弯的方向取决于路口道路的情况以及此路口的交通规则。

*在路口转弯所花的时间常称为转弯阻强（Turn Impedance），在一般情况下，它与转弯的方向有关。*交通网中每段路径在其结点处所有允许的转弯方向及转弯阻强都存储在一个转弯类型表中，如表3.12所示。

注意：

*在过去30几年中，矢量数据模型是GIS中变化最大的方面。

*例如，ESRI公司在不同时期所开发的GIS软件都相对应着一种矢量数据模型，ArcView对应Shape-file，Arc/Info对应Coverage，ArcGIS对于Geodatabase。

*Shape-file和Coverage就是地理关系数据模型的代表，Geodatabase是面向对象数据模型的代表。

*矢量数据模型的演变是计算机技术发展和GIS市场竞争的结果。

*对用户来说，有关矢量数据模型有许多新的概念和方法要学习。

3.1.2栅格数据结构表示法

栅格数据结构表示法以规则网格描述地理实体，记录和表示地理数据。

*组成格网的网格可以是正方形、长方形、三角形或六边形，但通常使用正方形。

*使用这种栅格数据模型，一个点状地理实体表示为一个单一的网格或表示为单个像元；一个线状地理实体表示为一串相连的网格或在一定方向上连接成串的相邻像元的集合；一个面状地理实体则由一组聚集在一起且相互连接的网格或由聚集在一起的相邻像元的集合表示。每个地理实体的形状特征表现为由构成它的网格组成的形状特征。每个网格的位置由其所在的行列号表示，如图3.14所示。

*栅格数据可以是一组数据矩阵，每个数据称为网格值，代表相应网格内地理实体的属性。根据属性值编码方案的不同，网格值可以为整数或浮点数，有些GIS还允许以文字作为网格值。在最简单的情况下，网格值为0或1，表示某一地理实体的存在与否。

*栅格数据不明确地表示地理实体的拓扑特性，但有些特性可以通过计算获得。例如，若已知一个网格的行列坐标，就可以很容易地找到与它相邻的网格。类似地，根据网格的行列坐标和网格值，可以搜寻包含在一个面状实体内的另一个地理实体，等等以此类推。

*栅格数据的精度在很大程度上取决于网格的大小。网格越大，精度越低；反之，网格越小，精度越高。栅

格数据的精度对地理实体几何形状特征表示的详细性和精确性影响很大，一般地，实体特征愈复杂，栅格尺寸越小，分辨率愈高。

*栅格数据量愈大（按分辨率的平方指数增加），计算机成本就越高，处理速度就越慢。不管网格有多小，由于每个网格只能拥有一个数值，因此，每个网格内有关地理实体属性变化的细节会全部丢失。而且，栅格数据总会在某种程度上会歪曲地理实体的细部特征，所以，在表示线状地理实体时少用。

当一个网格包含两种或两种以上不同类型的地理实体时，只能将它表示为其中一种类型。通常使用的网格赋值规则包括如下。

（1）中心点法：选取位于栅格中心的属性值为该栅格的属性值。

（2）面积占优法：选取占据栅格单元属性值为面积最大者赋值。常用于分类较细、地理类别图斑较小的情景。（3）重要性法：定义属性类型的重要级别，选取重要的属性值为栅格属性值，常用于有重要意义而面积较小的要素，特别适用于点、线地理要素的定义。

（4）长度占优法：定义每个栅格单元的值由该栅格中线段最长的实体的属性来确定。

3.1.2.2.栅格数据结构

栅格数据结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。栅格数据结构的显著特点是属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性的指针或数据本身，而所在位置则根据行列号转换为相应的坐标。栅格数据在计算机中可以有多种存储方式，主要包括:

*栅格矩阵

*游程编码

*链编码（Chain Coding）

*四叉树（Quadtree）

1.栅格矩阵

*栅格数据结构将网格值按照网格的行、列排列顺序直接以一个栅格矩阵存储在一个计算机数据文件中，即将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码（也称直接栅格编码）。通常，这个文件具有一个文件标头部分，用以存放有关栅格数据模型基本要素方面的数据，包括行数、列数、网格大小、格网左上角或左下角的实际地面坐标等，或将这些数据单独存放到一个标头文件中，如图3.15所示。

*ArcView GIS空间分析的数字高程模型（DEM）就是使用这种栅格数据结构存储的。另外数字高程模型和卫星数字影像主要也采用这种数据结构。2.游程编码

*地理数据往往有较强的相关性，也就是说相邻像元的值往往是相同的。通过记录行或列上相邻的若干属性相同点的代码，可实现游程长度编码。具体方法：按行扫描，将相邻等值的像元合并，并记录代码的重复个数。*图3.16所示,其编码为A4 A1 B3 A2 B2 A2 B2。若在行与行之间不间断地连续编码，则为A5 B3 A2 B2 A2 B2。区域越大，数据的相关性越强，使用游程长度编码，则压缩效果越佳。

3.链编码

*链编码（也称“弗里曼链码”）是用一系列按顺序排列的网格表示一个面状实体的分布界线，用以表示和存储面状实体的栅格数据。

*运用这种数据结构时，首先在面状实体的边界上选择一个起点，然后按逆时针或顺时针方向沿着边界记录前进的方向以及在该方向上移动的网格数目直到最后回到起点，如图3.17所示。

4.四叉树编码

*四叉树（简称QT）编码的思路是把地理空间（特别是多边形区域信息）定量划分为可变大小的网格，每个网格具有相同性质的属性，它是最有效的栅格数据压缩编码方法之一。

*四叉树结构的原理可以表述为：将二维区域按照四个象限进行递归分割（2n×2n，且n≥1），直到子象限的数值单调为止。凡数值（特征码或类型值）呈单调的单元，不论单元大小，均作为最后的存储单元。这样，对同一种空间要素，其区域格网的大小，随该要素分布特征而不同,四叉树结构在数据存储与检索方面效率很高。以图3.18表示四叉树的建立过程。

5.四种栅格数据编码比较

*比较见表3.13。

*栅格数据模型用规则网格来覆盖整个空间数据。网格中的各个单元格数值与其位置上的空间特征相对应，而且单元格数值的变化反映了事物现象在空间上的变化。

*与矢量数据模型不同的是栅格数据模型在过去30几年中并未改变与其相关的概念或数据格式。有关栅格数据模型的研究目前已经集中在数据结构和数据压缩方面。

*在GIS软件中，虽可使用的多种数据，但采用栅格格式居多，所以，对用户来说，理解栅格数据的存储和检索很重要。

3.1.3面向对象的数据结构表示法

*面向对象（Object-Oriented，简称OO）技术最早出现在20世纪60年代，但在80年代后期至今已得到广泛的应用。

*在GIS中，为更好地表示地理数据，也有用到面向对象的数据模型。

*分布在地球表面的所有可以描述的地理实体，都可以视为对象（Object）。如一个城市、一棵树均可作为地理对象。

1.面向对象的概念

*面向对象模型是含有数据和操作方法的独立模块，可以认为是数据和行为的统一体。

*对象指可以识别、可以描述的实体。

*这些数据操作和运算行为都称为对象的方法。

*对象的特点：①具有一个唯一的标识，以表明其存在的独立性；②具有一组描述特征的属性，以表明其在某一时刻的状态——静态属性数据；③具有一组表示行为的操作方法，用以改变对象的状态——作用、功能—函数、方法。

通过寻找共同点，所有具有共性的系统成分就可为一种对象。根据对象的共性，及对它研究的目的可划分为类、实例和消息等。它们之间的关系如图3.19所示。

（1）类（Class）：共享同一属性和方法集的所有对象的集合构成类。如河流均具有共性，如名称、长度、流域面积等，以及相同的操作方法，如查询、计算长度、求流域面积等，因而可抽象为河流类。类可组合为?°超类（Super class）?±或分为?°子类（Subclass）?±。例如：城市和县市都属于某一个省，因此，省是城市和县的超类，城市和县是省的子类。

（2）实例（Instance）：类的一个具体对象，称为实例，如长江、黄河等。真正抽象的河流不存在，只存在河流的例子。类是抽象的对象，是实例的组合。类和实例是相对的，类和实例的关系为上下层关系。

（3）消息(Message)：对象之间的请求和协作，称为消息。如单击?°鼠标?±，就是对按钮提出请求，就是消息。

2．面向对象数据模型

*面向对象数据的模型是以对象的属性和方法来表示、记录和存储地理数据的，而且地理实体的定位特性与专题属性一样，都表示为对象的属性。每一个对象都属于一个类别。

*图3.20以“城市类”为例，可以看出由类产生对象实际上是以具体的数据来描述一个具体对象的属性，并将这些数据和该类对象所允许的行为，即操作和运算数据方法，包装在一起，将其中一些属性数据和方法隐藏起来不让外部对象访问、调用、修改和执行。外部对象只能发给它一个消息（请求），让它根据其类型定义对数据进行一定的操作或运算。

3.面向对象的特性

面向对象具有以下三个特性。

（1）抽象：是对现实世界的简明表示。形成对象的关键是抽象，对象是抽象思维的结果。

（2）封装：指把对象的状态及其操作集成化，使之不受外界影响。这种将对象的属性和方法包装在一起并加以隐藏的特性，也称为“对象的封闭性”。

（3）多态：是指同一消息被不同对象接收时，可解释为不同的含义。同一消息，对不同对象，功能不同。功能重载多态，简化消息，但功能不减。

4.面向对象的核心技术

面向对象具有以下四种核心技术。

（1）分类：把一组具有相同属性结构和操作方法的对象归纳或映射为一个公共类的过程。如城镇建筑可分为行政区、商业区、住宅区、文化区等若干个类。

（2）概括：将相同特征和操作的类再抽象为一个更高层次、更具一般性的超类的过程。子类是超类的一个特例。一个类可以是超类的子类，也可是几个子类的超类。所以，概括可能有任意多层次。概括技术避免了存储上的大量冗余。这需要一种能自动地从超类的属性和操作中获取子类对象的属性和操作的机制，即继承机制。（3）聚集：把几个不同性质类的对象组合成一个更高级的复合对象的过程。

（4）联合：相似对象抽象组合为集合对象。其操作是成员对象的操作集合。

5.面向对象数据模型的核心工具

面向对象数据模型有两种核心工具：

（1）继承：一类对象可继承另一类对象的特性和能力，子类继承父类的共性，继承不仅可以把父类的特征传给中间子类，还可以向下传给中间子类的子类。子类还可定义自己新的数据结构，它服务于概括。继承机制可减少代码冗余，减少相互间的接口和界面。子类若任意使用父类的数据结构，有可能破坏封装，若只能通过发送消息来使用父类的域，又可能失去有效性。继承的类型有单重继承和多重继承，有全部继承和部分继承，有取代继承和包含继承等，可在图3.22中体现。

（2）传播：指复杂对象的某些属性值不单独存于数据库中，而由子对象派生或提取，并将子（成员）对象的属性信息强制地传播给综合复杂对象。成员对象的属性只存储一次，以保证数据一致性和减少冗余。如福州市总人口，由存储在各成员对象中的各区人口总和。

（3）继承与传播的区别

①继承服务于概括，传播作用于联合和聚集；

②继承是从上层到下层，应用于类，而传播是自下而上，直接作用于对象；

③继承包括属性和操作，而传播一般仅涉及属性；

④继承是一种信息隐含机制，只要说明子类与父类的关系，则父类的特征一般能自动传给它的子类，而传播是一种强制性工具，需要在复合对象中显式定义它的每个成员对象，并说明它需要传播那些属性值。

3.2 GIS空间数据库

*GIS空间数据主要有定位和属性两种。

*GIS空间数据存储结构主要有文件和数据库两种形式。

*文件是指数据记录以某种结构方式在外存储设备上的组织，它是数据组织的一种较高层次形式，文件组织的方式有顺序文件、索引文件、直接存取文件、索引连接文件、多关键字文件。典型GIS空间数据文件存储形式见表3.14。

*数据库是由若干相关文件构成的系统，

3.2.1空间数据库

1.空间数据库概念

*在计算机中，数据组织的最基本的单位为数据项（Data Item）。数据库( Data Base )是由所有相关文件的总和构成。它是最高一层的数据组织，是信息系统的信息资源，是信息系统的一个重要组成部。数据库管理系统( DBMS ) 是处理数据存储、进行各种管理的软件系统；对数据库的操作全部通过DBMS 进行，这些操作也称为数据库应用程序。目前常用的数据库管理系统主要有：Access、SQL Server、Oracle等。

*空间数据库（SDB）是GIS中空间数据的存储场所。空间数据库系统(SDBS)一般包括空间数据库、空间数据库管理系统和空间数据库应用系统三个部分。

（1）空间数据库：按照一定的结构组织在一起的相关数据的集合，是GIS在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的，如表3.15所示。（2）空间数据库管理系统：该系统的实现是建立在常规的数据库管理系统之上的。常规数据库管理系统是提供数据库建立、使用和管理工具的软件系统；而空间数据库管理系统是指能够对物理介质上存储的地理空间数据进行语义和逻辑上的定义，提供必需的空间数据查询检索和存取功能，以及能够对空间数据进行有效的维护和更新的一套软件系统。空间数据库管理系统除了需要完成常规数据库管理系统所必备的功能外，还需要提供特定的针对空间数据的管理功能。

*实现方法①，直接对常规数据库管理系统进行功能扩展，加入一定数量的空间数据存储与管理功能，如Oracle系统；

*实现方法②，在常规数据库管理系统上添加一层空间数据库引擎，以获得常规数据库管理系统功能之外的空间数据存储和管理的能力，如ESRI的SDE（Spatial Database Engine）等。

2.数据库系统结构

数据库系统的基本结构：一般可分为三个层次

*内模式

*概念模式

*外模式

*为了表达信息的内容，数据应按一定的方式进行组织和存储。根据数据组织方式和数据间逻辑关系，一般可分为数据项、记录、文件和数据库，如表3.15所示。*数据间的逻辑联系主要是指记录与记录之间的联系。记录用来表示现实世界中的实体，实体之间存在着一种或多种联系，反映这种逻辑关系主要有一对一、一对多和多对多的联系。表达这些数据结构的模型有关系模型、层状模型、网状模型、面向对象模型和时态模型等。其中关系模型、层状模型、网状模型可合称为传统数据模型。

3．数据模型

*数据库的数据结构、操作集合和完整性约束规则集合组成了数据库的数据模型。传统的数据模型比较见表3.16。

*传统数据库模型在数据库发展中尽管起了重要作用，但仍然存在许多的不足，主要表现为：

（1）以记录为基础的结构不能很好地面向用户和应用。（2）不能以自然的方式表示客体之间的关系。

（3）语义贫乏。

（4）数据类型太少，难以满足应用需要。

*目前，人们陆续提出新的数据结构，其中具有代表意义的是面向对象的数据库模型

空间数据库与一般数据库比较，具有以下特点：

①海量数据。地理系统是一个复杂的综合体，要用数据来描述各种地理要素的位置特征、属性特征、时间特征，其数据量往往很大。

②管理数据类型多。既能管理属性数据，又能管理空间数据。

③数据应用面广。目前GIS数据已涉及到地理研究、环境保护、土地利用与规划、资源开发、生态环境、市政管理、道路建设等领域。

（3）空间数据库应用系统:是为了满足特定的用户数据处理需求而建立起来的，具有数据访问功能的应用软件，它提供给用户一个访问和操作特定数据库的用户界面。空间数据库系统在整个GIS中占有极其重要的地位，是GIS发挥作用的关键，也是所有分析、决策的重要基础。

3.2.2空间数据库的设计

空间数据库的设计问题，其实质是将地理空间实体以一定组织形式在数据库系统中加以表达的过程，也就是GIS中空间实体数据模型化问题。

1.空间数据库设计过程

2.空间数据库的数据模型设计

3.空间数据库设计的原则、步骤和技术方法

数据库设计的整个过程包括以下几个典型步骤

（1）需求分析

（2）概念设计

（3）逻辑设计

（4）物理设计

3.2.3空间数据库的实现和维护

1．空间数据库的实现

根据空间数据库逻辑设计和物理设计的结果，就可以在计算机上创建起实际的空间数据库结构，装入空间数据，并测试和运行，这个过程就是空间数据库的实现过程，它包括：

①建立实际的空间数据库结构；

②装入试验性的空间数据对应用程序进行测试，以确立其功能和性能是否满足设计要求，并检查对数据库存储空间的占有情况；

③装入实际的空间数据，即数据库的加载，建立起实际运行的空间数据库。

2．相关的其他设计

其他设计的工作包括加强空间数据库的安全性、完整性控制，以及保证一致性、可恢复性等，总之是以牺牲数据库运行效率为代价的。设计人员的任务就是要在实现代价和尽可能多的功能之间进行合理的平衡。这一设计过程包括：

（1）空间数据库的再组织设计。

（2）故障恢复方案设计。

（3）安全性考虑。

（4）事务控制。

3．空间数据库的运行与维护

空间数据库投入正式运行，标志着数据库设计和应用开发工作的结束和运行维护阶段的开始。本阶段的主要工作是：

①维护空间数据库的安全性和完整性。需要及时调整授权和密码，转储及恢复数据库；

②监测并改善数据库性能。分析评估存储空间和响应时间，必要时进行数据库的再组织；

③增加新的功能。对现有功能按用户需要进行扩充。

④修改错误。包括程序和数据。

3.2.4数据存储和管理*数据存储与管理是建立地理信息系统数据库的关键步骤，涉及到空间数据和属性数据的组织。

*栅格模型、矢量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组织方法。

*空间数据结构的选择在一定程度上决定了系统所能执行的数据分析的功能，在地理数据组织与管理中，最为关键的是如何将空间数据与属性数据融为一体。

*目前，大多数系统都是将二者分开存储，通过共同项(一般定义为地物标识码)来连接。这种组织方式的缺点是数据的定义与数据操作相分离，无法有效地记录地物在时间域上的变化属性。

3.3空间查询及数据探查

3.3.1空间查询

空间查询是指从GIS数据库中获取用户咨询的数据，并以一定的形式提供给用户。有时地理空间查询也涉及简单的几何计算（如距离和面积）或地理实体的重新分类（将在第5章“基于矢量数据的GIS分析”中介绍）。

数据库查询要采用一定查询语言实现用户与数据库系统的接口，常用的查询语言为SQL，具有如下的语法形式：

Select 《目标标识序列》From 《数据库》Where 《查询条件》

SQL查询语言包括三部分内容。

1.数据定义DDL (Data Definition Language )

实现数据表、数据视图的框架定义，建立索引。

2.数据管理DML (Data Manipulation Language)

实现数据的追加、删除、插入、维护等数据管理。

3.数据控制DCL (Data Control Language)

实现事务、进程管理，对安全性进行控制。

通用的SQL查询语言与空间概念集成后产生了空间SQL查询语言,促使数据类型从简单的整数、小数、字符等扩展为点、线、多边形、复杂线、复杂多边形等复杂的空间数据类型，，查询的操作谓词也扩展到针对空间数据的处理。在OGIS、SQL3等空间查询的标准中，针对空间问题的查询操作可以归纳为三类(Shekhar and Chawla 2002)：

（1）几何操作，诸如空间参考系确立、外接矩形生成、边界提取等。

（2）拓扑操作，包括对相等、分离、相交、相切交叉、包含等拓扑关系的布尔判断。

（3）空间分析操作，包括缓冲区生成、多边形叠置、凸壳生成等。

3.3.2数据探查

*在GIS项目中，对GIS 数据库中的海量数据进行分析的捷径定义为数据探查。用户或研究者可以通过数据

探查（Data Exploration）事先了解一些数据的总趋势以及数据间可能存在的关系，以便更好地挖掘理解数据，为系统地阐明研究问题和设想提供前提。

*无论基于矢量还是基于栅格地图，图表统计和表格在多视窗口中显示并动态链接，都可视为数据探查的内容，所以，数据探查的一个重要组成部分为交互式、动态链接的可视化工具（将在第7章介绍）。

*传统上，为探索数据结构和发现数据类型主要用统计方法中的较差、中值、平均值、方差、标准差以及图表等来描述。

*较差（Range）：最大与最小之间的差值

*中值（Median）：中间点的值。

*平均值（Mean）：数值的平均。

*方差（variance）：每个数据值与平均值的差的平方的平均。

*标准差（Standard Deviation）：方差的平方根。

基于Windows的GIS软件包可以同时进行地图、统计图和表格的使用，适合作数据探查。GIS中的数据探查类似于统计学中的数据分析，但也有区别。第一，GIS 数据探查包括对空间数据与属性数据探查，空间数据是新的数据探查；第二，GIS数据探查的表达主要是地图和地图特征可视化。尽管如此，GIS数据探查包括属性数据查询、空间数据查询、以及地理可视化的表达。

第4章GIS数据采集和数据处理

4.1 GIS数据源

4.2 地理数据分类和编码

4.3 GIS数据采集和输入

4.4 GIS数据处理

4.5 数据质量和精度控制

4.1 GIS数据源

*GIS数据源自地图数据、遥感数据、文本资料、统计资料（电子和非电子数据）、地表实测数据、野外测量或GPS数据、多媒体数据和已有系统的数据等，其中，遥感数据（RS Data）和全球定位系统数据（GPS Data）是GIS的重要数据源。

*各类数据输入见教材图4.1。

4.1.1地图数据

*纸质地图（Hardcopy Map）和图表是GIS的主要数据源，它不仅含有实体的类别和属性，而且含有实体间的空间关系。

*地图数据主要通过对纸质地图的跟踪数字化和扫描数字化获取。地图数据通常用点（居民点、采样点、高程点、控制点等）、线（河流、道路、构造线等）、面（湖泊、海洋、植被等）及注记（地名注记、高程注记、人口注记等）。地图注记往往是对GIS属性特征的描述，地图符号间的关系对应为目标间的框架关系。

*地图表达中蕴含着大量的信息内容，需要通过人工判读识别出来，这往往取决于数据采集人员的专业知识、地图判读经验。

4.1.2遥感数据

1.遥感影像包括航空相片和卫星影像。

*航空相片是指安装在飞机上的照相机，沿着预定的航向，按照一定的飞行高度和重叠度摄取的地表影像。与地图比较，航空相片所包含的信息内容丰富、客观真实，它不加选择地、详细地记录了在拍摄时刻被摄地区的地表现象，而不像地图内容是经过了地图制图人员的选取和概括的产物。通过对航空照片的解译和野外调绘，可以获取有关地区生态环境各要素数据。航空相片解译或调绘的成果通常转绘成地图，以地图的形式经数字化输入GIS，成为GIS的一个重要数据源。所以航空照片为显示专题要素提供背景，为地理数据更新提供依据。*卫星影像是利用安装在卫星上的传感器接受由地面物体反射或发射的电磁波能量，经模数转换和计算机处理而获得的地表影像数据。如：TM1-7数据、SPOT5数据、IKONOS数据、NOAA数据、MODIS数据等，已成为GIS另一个重要的数据源。

2.GIS与RS数据关系

*由于卫星影像以数字形式存在，所以可直接或经过预处理后输入到GIS中，特别是影像处理软件（如：ERDAS或ENVI等）可以根据地理实体在影像上呈现的颜色将它们区别开，并能将辨别出来的地理实体组织成不同的栅格图层，存入地理数据库；

*由于卫星遥感周期性地重复获取同一地区的影像，利于获取监测、动态数据，利于实时更新地理数据库；*通过使用不同波段的卫星影像或将不同波段的影像进行融合处理后，可提取或解译有关的专题要素，用于特定的分析和应用；

*与其他地理数据源相比，卫星数据获取的费用相对较低，它是目前GIS的重要数据源之一；

*GIS也可用卫星影像为背景显示专题要素，制作卫星影像地图用于区域分析；

*利用卫星影像有利于更新数据库的数据。

4.1.3野外测量和全球定位系统（GPS）数据

*在没有所需的地图或遥感影像数据的情况下，就需要通过野外测量或使用GPS采集数据作为GIS的输入。目的在于确定测量区域内地理实体或地面各点的平面位置和高程。

*一般野外试验、实地测量等获取的数据可以通过转换直接进入GIS的地理数据库，以便于进行实时的分析

和进一步的应用。

*GPS是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统。通过测定测距信号的传播时间来间接测定距离，将无线电信号发射机从地面站搬到卫星上，组成一个卫星导航定位系统，较好地解决覆盖面与定位精度之间的矛盾。*GPS由空间部分、控制部分和用户设备三部分组成。*近年来，GPS已越来越多地应用于GIS数据的野外采集。

4.1.4其他数据源

其他数据包括：文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、原有系统的数据等。

1.文本资料

文本资料是指各行业、各部门的有关法律文档、行业规范、技术标准、条文条例等，如边界条约等。这些也属于GIS的数据。

2.统计资料

各种类型的统计报告、社会调查数据等，是GIS属性数据的重要来源。

3.实测数据

如野外实地勘测数据、量算数据；台站的观测记录数据；遥测数据。

4.多媒体数据

多媒体数据(包括声音、录像等)通常可通过通讯口传入GIS的地理数据库中，目前其主要功能是辅助GIS的分析和查询。

5.原有系统的数据

GIS还可以从其它已建成的信息系统和数据库中获取相应的数据。由于规范化、标准化的推广，不同系统间的数据共享和可交换性越来越强。这样就拓展了数据的可用性，增加了数据的潜在价值。

4.2. 地理数据分类和编码

4.2.1地理数据的分类

1.分类概念及原则

*分类是指根据属性或特性将地理实体划分为各种类型，表示同一类型地理实体的数据可以采集在一起，构成一个图层（如图4.2所示）。

*GIS是根据地理实体的类型（点或线或面）通过数字化采集和组织地理数据的。分类是将具有共同的属性或特征的事物或现象归并在一起，而把不同属性或特征的事物或现象分开的过程。

*拟定分类体系是进行空间数据编码的工作基础，其目的是识别要素和提供要素的地理含义。

*地理数据的分类体系由两部分组成，即类型名称和描述。

*类型名称可以根据地理实体的形态或功能而定，但究竟是形态分类还是功能分类，主要取决于地理数据的应用。

*分类体系的描述部分则是描述各类地理实体的基本功能和性质。例如八大土地类型是“类型名称”，各地类的特性如何则属于“描述”。

注意几个问题：

*（1）分类体系问题。在一个大型GIS项目中，除非已有一个合适的分类系统，否则需要在深入理解用户需求的基础上，建立一个完整的地理数据分类体系，为地理数据的采集、编码和存储提供标准。

*（2）分类依据。一个理想的地理数据分类体系应该具有科学性、系统性、完整性和一致性，并能做到简明、充分满足地理数据应用要求。分类过细或过粗都会导致一些潜在的实际问题。

*（3）使用特征码。在GIS中，分类系统用特征码表示。特征码就是按照信息分类编码的结果，利用一组数字、字符或数字字符的混合来标记不同类别信息的代码。特征码多采用线分类法，它是将空间实体根据一定的分类指标形成若干层次目录，构成一个分层次、逐级展开的分类体系。

*拟定编码系统。由于分类系统是一个分级系统，因此使用的特征码必须采用统一拟定的编码系统，并符合各行各业邻域的分类分级体系，拟定的特征码要能为多用途数据库提供足够的实用信息，便于计算机处理与信息交换，易于识别和记忆，并使冗余数据最少，代码长度适度。

*分类与编码主要原则。如：①标准化和通用化；②唯一性和代表性；③清晰性和明确性；④可扩充性和稳定性；⑤完整性和易读性。

目前，有关地理基础信息数据分类体系的中国国家标准主要包括1992年发表的“国土基础信息数据分类与代码”（标准编号：GB-T13923）、1993年的“1:500，1:1000，1:2000地形图要素分类与代码”（标准编号：GB-T14804）、1995年的“1:5000，1:10000，1:25000，1:500000，1:100000地形图要素分类与代码”（标准编号：GB-T15660）和2001年颁布的“专题地图信息分类与代码”（标准编号：GB-T18317）。不同的专业部门也有相应的分类系统。例如1984年，中国农业区划委员会根据土地的用途、经营特点、利用方式和覆盖特点等因素，将土地划分为八个一级类型、46个二级类型，表4.2描述了其中八个一级类型。

2.分类码和标识码

*分类码是直接利用信息分类的结果制定的分类代码，用于标记不同类别信息的数据。

*分类码一般由数字或字符或数字字符混合构成。

*例如：美国地质调查局（USGS）制订的《数字线

划图形标准》中的7位代码结构，前三位为主码，后四

位为子码，如图4.3所示。

例子说明：

*中国1:100万地形数据库的数据分类体系采用三级结构，即代码由三段码组成：归属码、分类码和标识码。*归属码说明数据来源，包括提供数据的单位、系统名称和数据库名称等，它除在不同系统之间交换或转换数据外，一般不使用；

*分类码说明实体所属的类别，它完全按照《国土基础信息数据库分类与代码》国家标准；

*标识码也称识别码，用于标识主要的要素实体，如县级以上居民地及其行政界线、铁路、主要公路、主要河流和湖泊等，用于对实体界线检索,标识码有6位字符和数字混合构成。代码结构和标识码示意，如图4.4所示。

进一步说明：

*代码是给予被处理对象（事物、概念）的符号，是用来代表事物某种属性的一组有序的字母，具体地说，代码可用来代替某一名词、术语，甚至某一个特殊的描述短语。它是人机的共同语言，是进行信息分类、校对、统计和检索的关键。由于当前计算机只能识别以二进制为基础的数字、英文、汉字及少数特殊符号。

*代码设计就是如何合理地把被处理对象数字化、字符化的过程。代码设计是一项复杂的工作，需要多方面的知识和经验。涉及面广的代码，一般要由几方面人员在标准化部门组织下进行，制定后要正式颁布，统一贯彻。

*代码是用来表征客观事物的一个或一组有序的符号，它应易于计算机和人识别与处理。代码也简称为“码”。

*编码就是用数字或字母代表事物。通过编码，建立统一的信息语言，有利于提高通用化水平，使资源共享，达到统一化；有利于采用集中化措施以节约人力，加快处理速度，便于检索。具体地讲，代码具有鉴别功能、分类、排序以及专用含义

4.2.2地理数据的编码

*地理编码是在数据分类的基础上，以易于计算机和人识别的代码（Code）唯一地标识地理实体的类型，代码由字符（数字或字母或数字和字母混合）构成，由于代码简单，计算机易于准确操作和管理，在地理数据库中，地理实体的类别大多以代码表示。

*在地理数据采集过程中，要以代码标识地理实体的类型和属性，是GIS设计中最重要的技术步骤

——地理编码，它是现实世界与信息世界之间的转换接口（实际就是一个应用程序连接）。*通用地理编码的基本要求包括：

①要素识别（即地方名称、实体类型、地址等）；

②要素位置（用于唯一地识别实体在地表上的位置）；

③要求特征（属性）；

④作用范围描述；

⑤提供地理定义。

*服务于空间分析的地理编码分为拓扑编码和坐标编码（详见第3章）。

*根据有关原则设计的代码主要用于控制地理数据数字化采集和输入，用于在地理数据库中系统地表示地理实体以及它们的属性。

*代码以及相应的描述通常也存储在地理数据库中作为元数数据的一部分，以帮助用户理解、分析、管理和显示地理数据。

4.3 GIS数据采集和输入

*地理数据采集主要指实地调查和采样，包括野外考查、GPS定位等。所选择的数据源资料一般要经过预处理（对空间数据分幅、分层和分专题要素）才能借助数字化或其它途径转换成空间数据库可用的数据。

*空间地理数据无论是来源于数字数据，还是来源于模拟数据，都需要与所使用的GIS软、硬件相兼容。模拟数据，需经过数字化才能输入到GIS中；常用的模拟数据输入方法有：手工数字化、自动数字化（包括扫描）和键盘输入等。计算机虽可阅读和存储数字数据，但输入的数字数据格式与所用的GIS软件不一致时，要经过数据格式转换后才能输录入。

*GIS数据采集与输入的同时，还实现数据编辑功能。数据录入和编辑就是各图层实体的地物要素按顺序转化为x、y坐标及对应的代码输入到计算机中。

4.3.1建库前准备

1．资料准备，区域标定

一般包括如下几项内容：

①基础原始数据的确定（一般只采集存储基础的原始数据，不存储派生的数据，但若使用频率很高，也可作基础数据存储，这就是“数据采集存储原则”）；

②数据分类项目的确定（即数据分类）；

③数据标准准确性的确定（即数据编码）。

2．进行地理基础的三个统一

地理基础的三个统一，即：投影、比例尺、分类分级编码的统一。

3．软件检查

软件功能测试运行和系统调试等检查及其他辅助工作。4．硬件检查

主机和外设（包括数字化仪、扫描仪、打印机、绘图仪等的设备）等是否正常工作。

5．其它工作

（1）数据的预处理（包括对数据源数据的取舍、增强、

分离、证实、加工以及再生产）。

（2）建立数据的质量标准和数据管理责任制。

（3）数据库入库的组织管理工作。

4.3.2几何图形数据的采集

1.数字化方式

常用的有三种：

（1）手扶跟踪数字化：手扶跟踪数字化设备要求特定的手扶跟踪数字化仪；除对处理简单图形要素，效率较高外，也适于更新和补充少量内容；输入一般多采用点方式，但也可根据实际情况选用点、流或结合方式。（2）屏幕数字化：屏幕数字化需要扫描数字化设备以及屏幕数字化软件。使用该软件精度较高、劳动强度较低。（3）扫描数字化：设备要求有一定的扫描设备及配套的栅格编辑和矢量化软件；使用时速度较快、精度较高、劳动强度低；但使用时需规定最低分辨率和采点密度。扫描影像时，应考虑软硬件的承受能力和查询显示速度。对于线划图，扫描后通过栅格_矢量转换软件（如：R2V）处理后，得到矢量数据，可大大提高数字化工作效率。但对原图数据要求较高，所以，一般应需要对比强、线划实在、背景质地光滑的数据，否则转化得到的线划图就会发生断线、歪曲连通性等严重错误。

（1）设置好数字化仪

（3）利用数字化软件

*屏幕跟踪矢量化一般步骤：

（1）准备扫描图像。

（2）栅格图像配准：选择投影和单位、输入控制点以及编辑控制点。

（3）新建数字化图层

（4）屏幕跟踪矢量化地图

2.几何图形数据的采集步骤

几何图形数据的采集步骤如下。

（1）地图数字化前需要对数字化底图进行适当处理，主要包括：①减少图纸变形的影响；②线划要素的分段；

③选取控制点。

（2）确定数字化路线。在数字化之前一定要设计好数字化所采用的技术路线，这关系到地图数字化的效率。确定数字化路线包括：①选择底图，底图的选取主要考虑底图的精度和要素的繁简；②地图分层与分幅，即对哪些要素数字化，对要数字化的要素进行分层并确定图名；对图幅大的还要涉及对数字化地图的分幅与拼接。（3）地图数字化过程。是指把传统的纸质地图或其它材料上的地图（模拟信号）转换为计算机可识别的图形数据（数字信号）的过程，以便进一步在计算机中进行存储、分析和输出。

（4）地图数字化包括手工数字化、半自动数字化和自动数字化。

手工数字化（Manual Digitizing）：是指不借用任何数字化设备对地图进行数字化，即手工读取并录入（键盘输入）地图的地理坐标数。其容易导致位置误差。手工数字化按照空间数据的存储格式的不同分为以下几种：

①手工矢量数字化：是指直接读取地理实体坐标数据并按一定格式记录下来。具体步骤为：第一，对地理实体编码；第二，量取地理实体的坐标；第三，录入坐标数据；第四，由GIS软件转换成一定格式的矢量数据。

②手工栅格数字化：是指将图面划分成栅格单元矩阵，按地理实体的类别对栅格单元进行编码，然后依次读取每个栅格单元代码值的数字化方法。一般步骤为：第一，确定栅格单元大小（由网格精度要求而定）；第二，准备栅格网（一般用聚酯薄膜透明格网）；第三，对栅格单元进行编码；第四，读取栅格单元值；第五，数据录入（由键盘输入格网的行数、列数、网格的边长等）。

③手扶数字化仪数字化：指利用手扶数字化仪进行地图数字化。操作需要以下几个基本步骤。

*第一步准备数字化原图。先检查原图内容的完整性。例如，查看多边形是否闭合，线划是否连续等；其次在岛屿多边形上标出一个起始顶点，以保证在数字化岛屿多边形时，最后返回到它的起始顶点；接着在原图上选择和标出四个或四个以上的控制点，每个控制点都必须具有已知的实地注标（经、纬度或地图平面直角坐标），通常选择原图的图幅角点，经纬网或公里网格网交点，或在实地坐标已知的显著地物作为控制点。为保证精度，可将原图内容复制或转绘到不变形的聚酯薄膜上。在原图准备好以后，将它固定到数字化台面上。

*第二步定义数字化规则。包括确定如何将原图包含的要素划分成若干图层，每一个图层应当包含同一实体类型（点、线或面）或同一主题要素，数字化需按图层进行，即一个图层数字化完毕后，再数字化另一图层的要素。此外，在数字化之前，还应当确定图形选取和概括的规则，以控制地图或地理数据综合的程度。

*第三步数字化控制点。将数字化仪游标上的十字丝交点对准在原图上标识好的控制点，并记录它们的点坐标，然后由键盘输入它们的实地坐标。数字化仪记录的点位坐标是相对于数字化台面坐标原点（台面左下角）的平面直角坐标（以厘米为单位），控制点的实地坐标用于将数字化台面坐标转换成在地面的实际坐标。在数字

教育学重要资料整理

绪论教育与教育学

第一节教育的概念 一、教育的词源 我国古代 ：教也者，长善而救其失者也。 ·尽心上》：君子有三乐，而王天下不与存焉。父母俱存，兄弟无故，一乐也；仰不愧于天，俯不怍于人，二乐也；得天下英才而教育之，三乐也。 《说文解字》作了文字解释：教，上所施，下所效也，育，养子使作善也； 总之，我国古代把教育解释成“劝人为善”。 西方 educare”,指“引出”的意思， 无论是西方还是中国，都把教育看作是对人的引导的活动 二、教育的定义 广义：泛指凡是能增进人的知识、技能，发展人的智力和体力，影响人的思想和品德，锻炼人的身体的社会活动，都可以成为教育。理解的 包括：社会教育、学校教育、家庭教育 狭义：专指学校教育。即教育者按照一定社会（或阶级）的要求和受教育者身心发展的规律，有系统、有计划、有组织地对受教育者传授知识、技能、技巧，发展其智力和体力，培养其思想品德的活动。牢记的 狭义教育的特点： 1.有目的、有计划、有组织的一种专门培养人的活动。 2.对象主要是青少年儿童。 3.在受过专门训练的教师的指导下进行。

教育的质的规定性：选择题 1.教育是人类社会特有的一种社会现象。 2.教育是培养人的社会实践活动。 三、学校教育的基本要素 1.教育者（从事教育活动的人） 教育者是指能够在一定社会背景下促使个体社会化和社会个性活动的人。 2.学习者受教育者 相对于“教育者”或“教师”而言的概念 “学习者”这个概念与“受教育者”或“学生”这两个概念的区别 随着终身教育时代的来临，教育的对象已经从青少年扩大到成人乃至所有的社会公民。所以，比起“学生”来说，“学习者”是一个更能概括多种教育对象类型的词汇。 3.教育影响教育内容 教育影响即教育活动中教育者作用于学习者的全部信息，既包括了信息的内容，也包括信息选择、传递和反馈的形式，是形式与内容的统一。 内容上：教育内容、教育材料或教科书 注：教材是知识授受活动中主要信息媒介 形式上：教育手段、教育方法、教育组织形式 注：有教材中，三要素分别是：教育者、受教育者、教育内容。答题时注意一致即可。 三者间关系纽带桥梁对象 第二节教育学的产生与发展 教育学的定义： 教育学是以教育现象、教育问题为研究对象，不断探索并揭示教育规律的一门社会科学。 地位：

地理信息系统-指导书

地理信息系统建设 作业指导书 编制： 审核： 批准: 受控状态：受控 发布日期：实施日期： 一、总则 1、目的与意义 为保证本公司地理信息系统建设工作的规范化管理，统一测绘技术标准采用和测绘成果格式的一致性，使工作做到质量可靠、经济合理、技术先进，故特根据现有法律法规以及国家和行业技术规范制定本作业指导书。 2、适用范围 适用于我公司承接的所有地理信息系统建设项目。 3、技术依据 1）《第二次全国土地调查技术规程》TD/T 1014-2007； 2）《土地利用现状分类》GB/T 21010-2007； 3）《城镇地籍数据库标准》TD/T1015—2007； 4）《地籍调查规程》TD/T 1001-2012； 5）国土资源部发布的其他相关技术规范。 4、技术路线 1）收集资料：收集项目区已有各类控制点资料、现状图、行政区划图及影像图等资料。2）实地踏勘：对项目区的已有国家大地点、勘测范围、权属情况、地形地貌、主要村庄及交通状况进行踏勘，并充分了解当地气候、通讯、供电等情况。 3）技术设计：对前期所收集资料和踏勘情况进行整理分析，依据行业规程规范及本项目的特殊要求编制技术设计书。 4）人员培训：按照质量保证体系的要求，依据本项目涉及的规程规范对参与本项目的所有人员进行技术交底和技术培训。 5）控制测量：在项目区内分级合理布设控制点，平面控制用静态GPS观测，高程控制使用电子水准仪观测。 6）碎部测量：采用RTK配合全站仪的方法进行数据采集。 7）建立数据库：采用MAPGIS、ArcGIS软件对采集的数据进行编辑入库。 8）总结报告：对本项目勘测过程及成果进行分析总结。 9）质量检查：在作业过程中，依据公司质量保证体系对每道工序进行严格检查。 10）验收提交：经甲方验收合格后，将成果提交甲方。 二、地理信息系统建设 1、数学基础 1）平面坐标系统：采用1980西安坐标系或1954北京坐标系 2）高程系统：采用1985国家高程基准

学前教育-学科专业知识整理(一)

第一章幼儿园课程 一、幼儿园课程的内涵 幼儿园课程是实现幼儿园教育目的的手段，是帮助幼儿获得有益的学习经验，促进身心全面和谐发展的各种活动的总和。 二、幼儿园课程的特点 （一）游戏是幼儿园课程的基本形式 （二）幼儿园课程融合于一日生活之中 （三）以幼儿的直接经验为基础 三、幼儿园课程目标制定的依据 （一）对幼儿的研究 （二）对当代社会生活的研究 （三）对学科知识的研究 四、幼儿园课程目标的四种基本取向 （一）普遍性目标取向——依据一定的哲学或伦理观、意识形态和社会政治需要而引出的对课程进行原则性规范或总括性指导。 （二）行为目标取向——指明课程实施以后儿童身上所发生的行为变化。 （三）生成性目标取向——在教育情境中随着教育过程的展开而自然而然的生成。 （四）表现性目标取向——指每个幼儿在具体的教育情境中所产生的个性化表现，追求的是儿童反应的多元性。 五、幼儿园课程内容选择的基本原则 《纲要》：第一，既适合幼儿的现有水平，又有一定的挑战性；第二，既符合幼儿的现实需要，又有利于其长远发展；第三，既贴近幼儿的生活来选择幼儿感兴趣的事物和问题，又有助于拓展幼儿的经验和视野。 （一）目的性原则

课程内容是实现课程目标的手段，内容必须紧紧围绕目标来选择。 （二）适宜性原则 一是适应需要，二是促进发展。 （三）生活化原则 生活是幼儿获得直接经验最理想的场所、最便捷的方式。 （四）兴趣性原则 （五）基础性原则 （六）逻辑性原则 六、幼儿园课程内容组织的基本方法 （一）基本方法 1、逻辑组织法 是指根据知识本身的系统及内在联系来组织课程内容的一种方法。 2、心理组织法 根据学习者的心理发展特点，以适应学习者需要的一种组织课程内容的方法。（二）常用方法 1、纵向组织法 以先后顺序排列内容，是螺旋递进式的。 2、横向组织法 使课程内容和儿童已有的经验连为一体。 七、幼儿园课程实施的取向 （一）忠实取向 指把课程实施过程看成是忠实地执行课程计划的过程。 （二）相互适应取向 把课程实施过程看成是课程计划和班级、小组或学校实践情境在课程目标、内容、方法、组织模式各方面相互调整、改变与适应的过程。

arcgis栅格数据空间分析实验报告课案

实验五栅格数据的空间分析 一、实验目的 理解空间插值的原理，掌握几种常用的空间差值分析方法。 二、实验内容 根据某月的降水量，分别采用IDW、Spline、Kriging方法进行空间插值，生成中国陆地范 围内的降水表面，并比较各种方法所得结果之间的差异，制作降水分布图。 三、实验原理与方法 实验原理：空间插值是利用已知点的数据来估算其他临近未知点的数据的过程，通常用于将 离散点数据转换生成连续的栅格表面。常用的空间插值方法有反距离权重插值法（IDW）、 样条插值法（Spline）和克里格插值方法（Kriging）。 实验方法：分别采用IDW、Spline、Kriging方法对全国各气象站点1980年某月的降水量 进行空间插值生成连续的降水表面数据，分析其差异，并制作降水分布图。 四、实验步骤 ⑴打开arcmap，加载降水数据，行政区划数据，城市数据，河流数据，并进行符号化，对 行政区划数据中的多边形取消颜色填充 ⑵点击空间分析工具spatial analyst→options，在general标签中将工作空间设置为实验数据所在的文件夹

⑶点击spatial analyst→interpolate to raster→inverse distance weighted，在input points下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小设置为10000 点击空间分析工具spatial analyst→options，在extent标签中将分析范围设置与行政区划一致，点击spatial analyst→interpolate to raster→inverse distance weighted，在input points下拉框中输入rain1980，z 字段选择rain，像元大小设置为10000

课程与教学论

课程与教学论资料整理 王本陆高等教育出版社 第一章序言 1. 课程与教学论的研究对象和任务 （一）现象、问题、规律。 （二）事实问题、价值问题、技术问题。 （三）揭示规律，确立价值，优化技术。 2、教学论学科的形成： 捷克教育学家夸美纽斯，1632年发表的《大教学论》，是教学论学科诞生的重要标志。 德国教育家赫尔巴特的《普通教育学》，是继《大教学论》之后教学论学科形成的另一个重要里程碑。 3. 教学论研究具有一些基本特征： 第一，强调教学论的哲学和心理学基础。 第二，强调提高学科的独立性和科学性。 第三，形成了教学论的基本范畴。 第四，形成一些最基本的教学思想。 第五，注意理论和实践的互动，出现了专门的教学实验。 第六，出现了一大批专门研究教学论的教育家。 4. 一般认为，美国学者博比特，1918年出版《课程》，是课程论作为独立学科诞生的标志。 美国教育家泰勒，于1949年出版《课程与教学的基本原理》一书，该书在现代课程论学科发展上具有里程碑意义。 5. 学习课程与教学论的意义： 1. 课程与教学是学校教育的基本工作。 2. 课程与教学论需要系统学习： A. 不能把学过和真正掌握画等号。 B. 掌握课程与教学论有多种途径。 C. 系统学习是全面掌握的基本方式。 D. 真正全面掌握是个长期的过程。 6. 学习课程与教学论的方法： A掌握学科的基本结构。 B联系实际，学思结合。 C注意扩展学习。 第二章课程的基本理论 1. 课程：就是指教学的内容及其进程安排。 2. 我国课程论专家施良方把课程定义归纳为六大类型： 课程：即1教学科目；2有计划的教学活动；3预期的学习结果；4学习经验；5社会文化的再生产；6社会改造。 3. 学科课程：主要是指从各门学科领域选择部分内容，分门别类地组织起来的课程体系，由于它是分门别类的设置，所以又被称作“分科课程”。 4. 课程的表现形式包括：课程计划，课程标准，教科书，和其他教学材料。 A课程计划：是关于学校课程的宏观计划，它规定学校课程的门类、各类课程的学习时数以及在各年级的学习顺序、教学实践的整体规划等。 课程计划需要遵循的几个基本原则： 1整体性。2基础性。3开放性。

第五章 GIS的基本空间分析

练习 5 1.空间分析的基本操作 空间分析模块 (1) 1. 了解栅格数据 (2) 2. 用任意多边形剪切栅格数据(矢量数据转换为栅格数据) (4) 3. 栅格重分类(Raster Reclassify) (7) 4. 栅格计算－查询符合条件的栅格(Raster Calculator) (8) 5. 面积制表（Tabulate Area） (9) 6. 分区统计(Zonal Statistic) (11) 7. 缓冲区分析(Buffer) (13) 8. 空间关系查询 (16) 9. 采样数据的空间内插(Interpolate) (18) 10. 栅格单元统计（Cell Statistic） (21) 11. 邻域统计（Neighborhood） (23) 空间分析模块 本章的大部分练习都会用到空间分析扩展模块，要使用“空间分析模块”首先在ArcMap中执行菜单命令<工具>－<扩展>，在扩展模块管理窗口中，将“空间分析”前的检查框打上勾。然后，在ArcMap 工具栏的空白区域点右键，在出现的右键菜单中找到“空间分析”项，点击该项，在ArcMap中显示“空间分析”工具栏。

执行“空间分析”工具栏中的菜单命令<空间分析>－<选项>设定与空间分析操作有关的一些参数。这里请在常规选项中设定一个工作目录。因为在空间分析的过程种会产生一些中间结果，默认的情况下这些数据会存储在Windows 系统的临时路径下（C:\temp），当设置了工 作目录后，这些中间结果就会保存在指定的路径下。 1. 了解栅格数据 在ArcMap中，新建一个地图文档，加载栅格数据：Slope1，在TOC 中右键点击图层Slope1， 查看属性

地理信息系统软件ArcGIS应用课程

中国人民大学社会与人口学院 地理信息系统软件ArcGIS应用课程学习班（第一期） 课程简介： 地理信息系统是构建、采集、存储、管理和分析空间数据的应用技术，又是跨越地理科学、信息科学和空间科学的应用交叉学科。地理信息系统的应用领域非常广泛，主要有国土规划、公共安全、公共交通、电力供应、税收财政、工商管理、水利、农业、环境、土地管理、矿业、医疗卫、防震减灾、城市供水、邮电通讯、煤气燃气供应、房地产管理、中介服务、金融保险、商业服务、国防建设等。 ArcGIS 是Esri功能最强大的GIS软件产品。本课程是掌握和应用该软件基本工具的入门篇。学员将学习GIS的基础知识，软件的基本功能和基本操作。主要内容包括：空间数据可视化、创建地图、编辑地理数据、GIS查询与空间分析、Geodatabase构建。通过典型案例分析练习，学员将学会如何为GIS项目准备和处理数据，并使用常见的分析工具来分析地理数据。主讲教师： 张耀军中国人民大学社会与人口学院副教授、人口资源环境经济学教研室主任，中国科学院地理科学与资源研究所博士。研究方向为区域经济，人口资源环境可持续发展，文化与区域发展，区域人力资源开发。主要开设课程：《中国区域发展》，《生态经济学》、《应用生态学》、《管理心理学》、《社会调查研究方法》、《社会工作》。已在国内期刊上发表论文30多篇，主持或参加课题20余项，独著1部，参与编写5部。 培训方式及培训内容（共三天）： 培训方式 理论与实践相结合，强调操作技能，注重软件实现 培训内容（三天ArcGIS学习班教学计划）： （一）ArcGIS应用基础 1. ArcMap基础：新地图创建、数据加载、数据层操作与保存等 2. ArcCatalog应用基础：文件夹连接、文件类型显示和增删、目录内容的浏览与检索、图层管理、数据转换与输出 3. Geoprocessing：Geoprocessing地理处理的基本介绍、Toolbox的新建与管理、Toolbox 内容的基本介绍 （二）空间数据的采集与组织

综合实践活动资料的收集与整理教学文案

综合实践活动的资料收集和整理 教师实施指南八：资料的收集与整理 如何指导学生进行过程的记录及原始资料的积累？ 综合实践活动课程的目标评价不像学科课程那样，到活动结束的时候用量化的分数来判定活动的结果和收益，而是通过过程中的体验和实践来帮助学生积累成长的经历，这就需要对活动过程及原始的资料进行搜集与整理。综合实践活动过程中，教师要指导学生采用多种可能的手段，如日记、录音、绘画、摄影等，及时记载活动情况，真实记录个人体验，为以后进行总结和评价提供依据。 综合实践活动在实施过程中，会有许多的原始资料，包括文本材料（各种读书笔记、调 查问卷、实验数据、活动日记等）; 音像制品（录音带、光盘、软盘等）;实物（标本、模型等）。这些原始资料，既是活动过程的真实记录，也为活动总结阶段寻找规律、得出结论、撰写各种报告提供重要依据。同时，这些资料本身也可以看作是一种对活动的评价。因此，教师要指导学生做好这些资料的积累保存工作。活动主题一旦确立，就要指导学生制作档案袋，在档案袋的封面填写课题名称、研究人员、合作伙伴、分工情况、指导教师等基本情况。在活动开展阶段的各种资料，及时放进档案袋，以保留珍贵的第一手资料。而这些过程记录及原始资料积累的方法，需要教师进行细致深入的指导。 1.确定人员，制定记录任务，进行培训 综合实践活动课程不需要把人培养成一个模式，不需要把学生培养成面面俱到的人，我们需要给孩子提供一个他个性和特长发挥的最好空间，让他的优点更优，特长更特，这就需要作为综合实践活动课程的指导老师要熟悉和了解学生的个性特点和特长爱好，给每一个孩子提供最适合他发展和展示的机会。在综合实践活动的分工阶段，既要尊重学生的自主选择，也要适当地给予指导和调整。比如，在确定活动资料和活动过程记录小组的时候，就要动员 和说服那些责任心强、记录能力强、细心仔细的同学加入，并要进行任务的分配和梳理。对前几次记录要进行认真指导和培训，而这种培训是在记录的现状中的培训，不是单纯的说教。 2.教师以身示范提供样本记录需要记什么？怎么记？简单地说就是记载活动过程和结果。可是面对这样的答案我们的学生还是不会记录。因此，教师要在活动中和学生同时进行一份记录，这个记录包括学生前期提出哪些了问题、归纳成哪些研究小专题、计划怎么开展活动、分组分工情况、各组活动进展情况（特别是细节记录）、教师的感受等等。教师的记录要图文并茂，简洁而美观，把绘画、图表、文字等综合起来，为学生做好范例。教师在参与学生交流活动的过程中，自己的记录作为样本展示，学生可以直观地学习如何做记录。这种方式不仅可以向学生传达记什么、怎么记，同时还可以告诉学生教师如何做研究，传达一种研究的精神和态度。 3.引导学生进行记录方式设计，明晰活动过程 通常可采用表格式、日记式、过程式等方式来进行记录。

《地理信息系统》课程大纲

《地理信息系统》课程大纲 一、课程概述 课程名称（中文）：地理信息系统 （英文）：geographical information system 课程编号：19371087 课程学分：2 课程总学时：32 课程性质：专业选修课 二、课程内容简介（300字以内） 地理信息系统是集计算机科学、地理科学、测绘学、遥感学环境科学、信息科学、管理科学等学科为一体的新型边缘学科。它从20世纪60年代问世，至今已跨越了50多个春秋，现已广泛用于资源、环境、交通、城市、农业、林业、海洋、军事等领域。本课程的主要内容是介绍地理信息系统的基本概念、原理、基本组成，地理信息系统的结构与功能，空间数据结构的类型、数据的处理方法与空间分析以及在林业和相关专业中的基本应用等。 三、教学目标与要求 《地理信息系统》课程是林学专业的专业选修课。通过本课程的学习，使学生了解地理信息系统的产生背景、功能、应用领域及发展方向；掌握GIS的基本概念、GIS的基本功能、GIS的数据结构、GIS 数据的采集与处理方法、GIS空间分析的原理与方法、GIS产品等知识点；掌握如何利用GIS去解决实际的相关专业问题。 在学完本课程后，学生应对GIS有一个较全面的了解，提高利用GIS解决相关专业实际问题的能力。

四、教学内容与学时安排 第一章导论（4学时） 1. 教学目的与要求：了解什么是地理信息系统？地理信息系统有哪些内容构成？地理信息系统能做什么？ 2. 教学重点与难点：重点掌握地理信息系统的概念、地理信息系统的基本构成基本功能和应用功能；难点是区别数据与信息的概念及关系、地理信息系统与其他管理系统的区别。 第一节、地理信息系统基本概念（1学时） 一、数据与信息 二、地理信息与地理信息系统 第二节、地理信息系统的基本构成（1学时） 一、系统硬件 二、系统软件 三、空间数据 四、应用人员 五、应用模型 第三节、地理信息系统的功能简介（1学时） 一、基本功能 二、应用功能 第四节、地理信息系统的发展概况（1学时） 一、发展概况 二、基础理论 第二章地理信息系统的数据结构（6学时） 1. 教学目的与要求：通过本章内容的学习，让学生了解地理信息系统的核心是空间数据，掌握空间数据的来源、空间数据的分类、空间数据结构的类型。

《课程与教学论》重点整理

第一章绪论 古罗马教育家昆体良，撰写了西方第一本专门教育学著作《雄辩术原理》。 捷克教学家夸美纽斯在1632年发表的《大教学论》，标志着教学论学科的诞生。 《大教学论》的内容：1.在教育目的和课程内容上提倡泛智教育，主张把一切事物教给一切人类，而大教学论就是把一切事物教给一切人类的艺术；2.较系统地探讨了教学原则问题； 3.强调教学必须遵循万物的严谨秩序，力求教得彻底、迅速和愉快，并就此提出了一系列具体的要求； 4.在理论上首次论证了班级教学制的优越性，主张采用集体教学的新形式； 5.讨论了各级学校的管理和不同学科的具体教学方法问题。 德国教育家赫尔巴特于1806年出版《普通教育学》，是继《大教学论》后教学论学科形成的另一里程碑，是教学论学科成熟的标志。 《普通教育学》的内容：1.系统地阐述了教育性教学原理，认为教学是教育的基本手段；2.该书依据观念心理学原理分析教学的机制，认为教学是统觉的运动，即新旧观念产生联系和统整的过程；3.探讨了教学阶段理论，依据多方面兴趣理论和学生的注意力状况，把教学分为明了、联系、系统和方法四个主要阶段，分析了不同阶段教学的类型和方法；4.依据多方面兴趣理论，设计了课程的类型和目标。 美国教育家杜威提出了“教育即生活，学校即社会，教育即经验的不断改造”三大教育哲学命题。提倡实用主义 三大教育哲学命题：1.主张以儿童的需要为基础设计课程，倡导活动课程；2.倡导“做中学”的教学方法，主张通过制作、社交、艺术、探究等动手操作活动来进行教学。 杜威现代教学论三中心：儿童中心、经验中心、活动中心 赫尔巴特传统教学论三中心：教师中心、书本中心、课堂中心 20世纪五六十年代以来教学论学科进入多元化发展时代，各种流派分为两个阵营：“科学主义”教学论和“人本主义”教学论。 “科学主义”教学论基本特点：把教学主要理解为一个认知、理性和逻辑的过程，注意探寻教学的普遍规律和通用模式，在教学目的方面强调科学知识、技能和智慧的习得，在教学过程方面强调教学的精确性、控制性、计划性，在课程内容方面注意吸收科技发展的最新成果，教学手段方面重视新技术工具的使用。 “人本主义”教学论基本特点：把教学主要视为一种个性交往、情感交流、艺术创造的过程，以价值实现、情感满足、艺术感受、心灵沟通等为教学的基本追求，在课程方面突出人文知识的重要性，在教学方法上推崇即兴发挥、灵感直觉和主观感悟。（要知道两者的区别） “科学主义”教学论和“人本主义”教学论代表了当代教学论学科发展的不同方向。 第二章课程的基本理论 课程是指教学的内容及其进程的安排。 课程计划是关于学校课程的宏观规划，一般规定学校课程的门类、各类课程的学习时数以及在各年级的学习顺序、教学时间的整体规划等。 课程标准就是指学科课程标准。它具体规定某门课程的性质与地位、基本理念、课程目标、

mapgis实验三 空间分析

实验报告实验项目3：空间分析综合实验课程：_GIS软件及其应用

实验指导 空间分析综合实验 所属课程名称：GIS软件及其应用 实验属性：综合 实验学时：6 （1）指导思想 在具体工作中会遇到空间分析的问题，本实验拟解决两个实际的问题，通过问题的解决，让同学熟练掌握软件的相关功能，开阔解决问题的思路。 （2）实验目的和要求 目的和要求： 1、掌握空间分析的基本方法 2、掌握图件中相关属性的转移办法 3、掌握图件空间分析求的相关面积和影响测算方法 4、解决实际工作中容易碰到的问题 一、实验步骤 (一)矢量化房屋与湖面。 将数据文件导入新建的文件工程中，在“工程文件”列表中单击右键，选择“新建区”，使用【区编辑】|【输入弧段】工具，照着已有的房屋矢量化。完成后选择【区编辑】|【区编辑】|【输入区】，再单击各个房屋即可得到区文件，命名为“房屋”。 使用相同的办法新建一个区文件，矢量化湖泊，并且命名为“湖泊”。结果如图1. 图1

(二)将居民数、楼房号变成相应属性 在区文件“房屋”的属性中添加字段“楼房号”与“居民数”，并输入如图2的数据。其中居民数应该使用整型字段而不是双精度，因为人数不可能出现小数位，只是当时没有在意这点，好在也不影响结果。 图2 将点文件的楼房号与居民数分别输入到区文件“房屋”的相应字段中。打开【库管理】|【属性库管理】，在菜单栏中点击【文件】|【装区文件】，将“房屋”打开，选择【属性】|【编辑单个属性】|【编辑单个区属性】，在弹出的对话框中一个个输入对应值。如图3. 输入完成后最终结果如图4. 图3 图4 输入属性这个步骤，本来应该使用属性表连接的方式比较快，不过在这个实验中，两个点文件本身都没有自带的相应属性，所以用不成。如果两个点文件自带属性，那么属性表连接具体步骤如下：打开点文件，点击【属性】|【属性输出】，选择 id、居民点、楼房号属性。输出类型为默认的mapgis表格（*.wb），输出文件则 自己设置，再打开需要连接这两种属性的区文件“房屋”，点击【属性】|【属性 连接】，在弹出的对话框，“连接文件”选择区文件“房屋”，“被连文件”则选择刚刚的表格文件，根据字段连接，在“连入字段”框框中选择需要的字段，确定即可。如下图。

地理信息系统学习心得

地理信息系统学习心得 在开学之际，通过导师的指导，选择了地理信息系统这门课。通过张秋文老师的精心讲解，我获益匪浅。 第一：掌握地理信息系统的基础。 地理信息系统（GIS ，Geographic Information System ）是一门综合性学科，结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学，已经广泛的应用在不同的领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统。GIS 是一种基于计算机的工具，它可以对空间信息进行分析和处理（简而言之，是对地球上存在的现象和发生的事件进行成图和分析）。GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。GIS 与其他信息系统最大的区别是对空间信息的存储管理分析，从而使其在广泛的公众和个人企事业单位中解释事件、预测结果、规划战略等中具有实用价值。 地理信息系统工作原理：地理信息系统是将计算机硬件、软件、地理数据以及系统管理人员组织而成的对任一形式的地理信息进行高效获取、存储、更新、操作、分析及显示的集成。 地理信息系统的应用：（1）GIS 用于全球环境变化动态监测；（2）GIS 用于自然资源调查与管理；（3）GIS 用于监测、预测；（4）GIS 用于城市、区域规划和地籍管理；（5）GIS 的军事应用；（6）GIS 用于电网辅助决策中；（7）GIS 还在金融业、保险业、公共事业、社会治安、运输导航、考古、医疗救护等领域得到了广泛的应用。 第二：地理信息系统拓宽了我的眼界、拓展了我的思维。 在学习这门课以前，我在看水利信息化相关文献，对GIS 没有丝毫了解，只是大概的知道GPS、RS，学了GIS后，我便有了一个想法。即通过GPS、RS与GIS的结合，实现灌区信息

实验4-1 GIS空间分析(空间分析基本操作)

实验4-1、空间分析基本操作 一、实验目的 1. 了解基于矢量数据和栅格数据基本空间分析的原理和操作。 2. 掌握矢量数据与栅格数据间的相互转换、 栅格重分类(Raster Reclassify)、 栅格计算－查询符合条件的栅格(Raster Calculator)、 面积制表（Tabulate Area）、 分区统计(Zonal Statistic)、 缓冲区分析(Buffer) 、采样数据的空间内插(Interpolate)、 栅格单元统计（Cell Statistic）、 邻域统计（Neighborhood）等空间分析基本操作和用途。 3. 为选择合适的空间分析工具求解复杂的实际问题打下基础。 二、实验准备 预备知识： 空间数据及其表达 空间数据（也称地理数据）是地理信息系统的一个主要组成部分 。空间数据是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，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。它是GIS 所表达的现实世界经过模型抽象后的内容，一般通过扫描仪、键盘、光盘或其它通讯系统输入GIS。 在某一尺度下，可以用点、线、面、体来表示各类地理空间要素。有两种基本方法来表示空间数据：一是栅格表达; 一是矢量表达。两种数据格式间可以进行转换。 空间分析 空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取空间信息或者从现有的数据派生出新的数据，是将空间数据转变为信息的过程。 空间分析是地理信息系统的主要特征。空间分析能力（特别是对空间隐含信息的提取和传输能力）是地理信息系统区别与一般信息系统的主要方面，也是评价一个地理信息系统的主要指标。 空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库。空间分析运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析，代数运算等数学手段。空间分析可以基于矢量数据或栅格数据进行，具体是情况要根据实际需要确定。 空间分析步骤 根据要进行的空间分析类型的不同， 空间分析的步骤会有所不同。通常，所有 的空间分析都涉及以下的基本步骤，具体 在某个分析中，可以作相应的变化。 空间分析的基本步骤: a) 确定问题并建立分析的目标和要满足 的条件 b) 针对空间问题选择合适的分析工具 c) 准备空间操作中要用到的数据。 d) 定制一个分析计划然后执行分析操作。 e) 显示并评价分析结果

GIS学习心得体会

森罗万象——gis 前言：gis随时代发展的出现，是必然。从实用性和多用性来看，gis有着无与伦比的优 势和潜力，随着计算机技术的发展，gis也将达到一个前所未有的巅峰，实现现实地球到智 能地球的完全转话，真真正正的达到森罗万象的地步。 正文： 1 提出问题： 1.1 什么是gis？ 1.2 gis是如何产生的？ 1.3 gis有什么功能？ 1.4 如何用gis解决实际问题？ 2 分析问题 1.1 gis，全称是geographic information system ，地理信息系统。它是一种特定的十分 重要的空间信息系统。它由计算机系统、地理数据和用户组成的，通过对地理数据的集成、 存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为土地利用、资源管理、环境监 测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规 划、管理决策服务。【1】 就我的理解来说，gis，地理信息系统，实质是地图学的衍变发展，就像以前的书籍进化 到了现在的计算机网络文学，它是能涵盖所以一切与地理有关知识的系统，比如最简单的点 餐营养就集合了地理信息系统的查询附近的餐厅功能，而且因为gis的各项功能（在1.3详 解），还涵盖了人文，经济，社会等多个学科所需的各类应用。 1.2 说起gis的历史，便不得不提及r.f.tomlinson，他便是gis之父。1963年，加拿大测 量学家r．f．tomlinson提出把常规地图变成数字形式地图，并存入计算机的想法。他还首 先提出了“地理信息系统”这一术语，并建立了世界上第一个实用的地理信息系统——加拿 大地理信息系统(cgis)，用于自然资源的管理和规划。【2】 罗杰汤姆林森虽然对gis的产生功不可没，但是归根结底gis的产生是世界进步的必然 过程，由于计算机技术的进步与发展，越来越多的功能被使用计算机实现，而便捷实用的gis 出现绝不是偶然。所以在我看来，gis实质是起源于人口普查，土地调查和自动制图，以及 人们对此的需求，罗杰汤姆林森很好的 - 1 - 扮演了催化剂的角色。正如罗杰汤姆林森所说的“手工制图的成本实在是太昂贵了”。因 此，gis实质是社会的要求和罗杰汤姆林森这个gis之父合力之下产生的。 1.3 就gis本身来说，大多数功能较全的gis一般均具备四种类型的基本功能，它们分别是： 数据采集与编辑功能、制图功能、空间数据库管理功能和地形、空间分析功能。【3】 gis的核心是一个地理数据库,所以建立gis的第一步是将地面的实体图形数据和描述它 的属性数据输入到数据中,即数据采集.为了消除数据采集的错误,需要对图形及文本数据进 行编辑和修改. 建立gis首先是将地面上的实体图形数据和描述它的属性数据输出到数据库中并能编制 用户所需要的各种图件。因为大多数用户目前最关心的是制图，从测绘角度来看，gis是一 个功能极强的数字化制图系统，所以制图功能也很重要。 地理对象通过数据采集与编辑后，形成庞大的地理数据集。对此需要利用数据库管理系 统来进行管理。gis一般都装配有地理数据库，其功效类似对图书馆的图书进行编目，分类 存放，以便于管理人员或读者快速查找所需的图书。其基本功能包括：1.数据库定义 2.数据 库的建立与维护 3.数据库操作 4.通讯功能。

GIS空间分析报告实验报告材料

标准文案 本科学生综合性、设计性 实验报告 姓名＿任富祖＿学号＿134130412 专业地理信息系统班级2013级GIS 实验课程名称地理信息系统原理 指导教师＿董铭＿ 开课学期 2014 至＿2015 学年＿下学期 上课时间 2015＿年 3-6月 云南师范大学旅游与地理科学学院

图一 (三)空间分析 （1）在界面中观看加载进来的两个面图层，发现在安徽省境界外仍然有湖的存在，而在省外的是我们不考虑的，所以我们要将它删掉。如图二所示

图二 （2）选择“arctoolbox”中“extract”选项下的“clip”选项，将“湖”当做输入 图层，“城市区域”当做裁剪图层。如图三 图三 （3）图层输出了以后，发现湖在省外的部分都没有了，打开“湖—clip”的属性表， 点击字段下面的自动计算更新一下数据，发现数据和以前的也不一样了。如图四，当 所以数据都更新好之后进入下一步。

图四 （4）这一步要做的是计算土地面积，土地面积就是行政区域减掉湖的面积，所以这一步我们要用的空间叠合分析中的另外一个工具“erase”。打开“arctoolbox”，点击“overlay”选中“erase”工具，双击，出现了如图五的对话框，我们选择“城市区域”为输入图层，而“湖—clip”为擦去图层，点击OK，生成了“城市区域—Erase” 图层。 图六

（5）点击右键，打开属性表，更新一下数据，这些土地的面积就是减掉湖的面积之后所剩下的了。如图七 图七 图八是之前没有减掉湖面积的属性表，我们可以进行一下对比。 图八 （6）添加字段“人口数”这些是从网上查找下来的资料，每个城市的总人数，知道人口数和土地面积了以后，我们就可以计算人口密度了。新建一个字段“人口密度”点击右键，选择“field Calculator”选择人口密度=[人口数]/[面积]，这样字段下面就会自动计算出各个城市的人口密度了。如图九

【最强】教资复习资料整理版2

复习材料第二部分 一、教案设计的原则 1．科学性 所谓符合科学性，就是教师要认真贯彻课标精神，按教材内在规律，结合学生实际来确定教学目标、重点、难点。设计教学过程，避免出现知识性错误。那种远离课标，脱离教材完整性、系统性，随心所欲地写教案的做法是绝对不允许的。一个好教案首先要依标合本，使教案中的基本概念、基础理论、书面语表达科学、严密、准确、精练。 2．创新性 教材是死的，不能随意更改。但教法是活的，课怎么上全凭教师的智慧和才干。尽管备课时要去学习大量的参考材料，充分利用教学资源，听取名家的指点，吸取同行经验，但课总还要自己亲自去上，这就决定了教案要自己来写。教师备课也应该经历一个相似的过程。从课本内容变成胸中有案，再落到纸上，形成书面教案，继而到课堂实际讲授，关键在于教师要能“学百家，树一宗”。在自己钻研教材的基础上，广泛地涉猎多种教学参考资料，向有经验的老师请教。而不要照搬照抄，对别人的经验要经过一番思考（消化、吸收），然后结合个人教学体会，巧妙构思，精心安排，从而写出自己的教案。 3．差异性 由于每位教师的知识、经验、特长、个性是千差万别的，而教学工作又是一项创造性的工作，因此写教案也就不能干篇一律，要发挥每一位教师的聪明才智和创造力，所以教师的教案要结合本地区的特点，因材施教。 4．艺术性 所谓教案的艺术性就是构思巧妙，能让学生在课堂上不仅能学到知识，而且得到快乐的体验。教案要成为一篇独具特色的“课堂教学散文”或者是课本剧。所以，开头、经过、结尾要层层递进．扣人心弦，达到立体教学效果。教师的说、谈、问等课堂语言要字斟句酌，该说的一个字不少说，不该说的一个字也不能说，要做到安排恰当。 5．可操作性 教师在写教案时，一定要从实际出发，充分考虑教案的可行性和可操作性。该简就简，该繁就繁，要简繁得当． 6．变化性 由于教师教学面对学生的思维能力各不相同，对问题的理解程度不同，常常会提出不同的问题和看法，教师又不可能事先都估计到。在这种情况下，教学进程不可避免要背离教案的预想，这时教师不能死扣教案，把学生思维的积极性压下去。要根据学生的实际改变原先的教学计划和方法，满腔热忱地启发学生的思维，针对疑点积极引导。为达到此目的，教师在备课时，应充分估计学生在学习时可能提出的问题，确定好重点、难点、疑点。应充分估计学生能在什么地方出现问题，大都会出现什么问题，对出现的问题应怎样引导，要考虑几种有效的教学方案。在课堂上即使出现偏离教案的现象，也不要紧张，要因势利导，耐心细致地培养学生的进取精神。因为一个单元或一节课的教学目标是在教学的一定过程中逐步完成的，一旦出现偏离教学目标或教学计划的现象也不要紧张，这可以在整个教学进程中去调整。 二、小学教学的基本任务 1. 引导学生掌握科学文化基础知识和基本技能 教学的首要任务是引导学生掌握科学文化基础知识和基本技能，因为教学的其他任务只有在引导学生掌握基础知识和基本技能的基础上才能实现。所谓基础知识，是指构成各门

教育学复习资料整理

第一章教育与教育学 1.儒家非常重视教育在国家发展和人的发展中的作用。《礼记》是儒家著作，其中《学记》(启发式教学)“道而弗牵，强而弗抑，开而弗达”。《大学》“三纲领，八条目”《中庸》“博学之、审问之、慎思之、明辩之、笃行之”。为经典。 2.孔子的教育活动和教育思想见于其弟子辑录的《论语》中。主张“启发式”教学、“因材施教” 3.苏格拉底：古希腊人。启发式教育，《产婆术》，方法：讨论、谈话、提问等。 4.西方教育思想史上的三个里程碑：①②③ ①柏拉图：古希腊人。培养哲学人才，《理想国》和《法律篇》。 ②卢梭：法国人。《爱弥儿》，强调培养自然人，教育要顺其自然，自然主义思想。被誉为“教育史上的哥白尼革命” ③杜威：美国人。《民主主义与教育》。现代教育代表，提出三个中心，儿童中心、活动中心、经验中心。 5. 夸美纽斯：捷克教育家，1632年撰写《大教学论》，提出泛智教育思想、教育要适应自然、分科教学。 6. 赫尔巴特：德国哲学家，传统教育代表，1806年出版了《普通教育学》，围绕三个中心：教师、教书、教室。 7.教育起源： 心理起源：孟禄，美国心理学家，强调“无意识模仿”。 劳动起源：在社会主义国家广为流传，如：中国。 第二章教育与发展 1.教育对文化的影响：是指教育对文化的传承和发展所起的作用。

功能：①教育的文化传承功能（物+人）②教育的文化选择功能（教材）③教育的文化整合功能（多元文化）④教育的文化创新功能（创新） 2.影响人发展的因素：遗传、环境、教育和个体的主观能动性四方面。 第三章教育目的 1.西方传统教育目的观： ①宗教本位论：代表人物：夸美纽斯、乌申斯基、小原国芳。 ②个人本位论：代表人物：卢梭、裴斯塔洛齐、福禄培尔。基本观点：主张教育目的应依据个人需要来确定，教育目的就在于使人的本能和本性得到自由发展，个人价值高于社会价值。 ③社会本位论：代表人物：迪尔凯姆、凯兴斯泰纳。基本观点：主张教育目的应根据社会需要和社会价值来确定。 2.我国教育目的的基本精神： ①我国教育目的体现了社会主义方向性； ②马克思主义关于人的全面发展学说是我国教育目的的理论基础； ③培养“劳动者”是我国教育目的的总要求； ④德、智、体、美等方面全面发展是我国教育目的的质量标准； ⑤教育与生产劳动和社会实践相结合是我国教育目的的一贯坚持原则； ⑥培养创新精神和实践能力是我国教育目的的时代取向。 第五章课程 1、课程的类型 ①从内容固有属性分：学科课程与经验课程。 ②从内容组织方式分：分科课程(价值在于使学生获得逻辑严密和条理清晰的文化知识)

ArcGIS空间大数据处理实验报告材料

实验四空间数据处理 实验容： 掌握空间数据的处理（融合、拼接、剪切、交叉、合并）的基本方法和原理，领会其用途。掌握地图投影变换的基本原理和方法，熟悉ArcGIS中投影的应用及投影变换的方法和技术，并了解地图投影及其变换在实际中的应用。 实现方法： （一）空间数据处理 打开ArcMap，在菜单栏中选择“地理处理->环境”，打开环境变量对话框。在环境变量对话框中的常规设置选项中，设定“临时工作空间”为“D:\04实验四\04实验四\Exec4”，如图1所示。 图1 第1步裁剪实体 在ArcMap中，添加数据“县界.shp”、“clip.shp”（Clip中有四个实体），添加完后如图2所示。

图2 ●开始编辑，激活Clip图层，选中Clip图层中的一个实体，如图3所示。 图3 ●点击工具栏上按钮，打开ArcToolBox，选择“分析工具->提取->裁剪”， 如图4所示，弹出裁剪对话框，指定输入的实体为“县界”，剪切的实体为“Clip”（必须为多边形实体），并指定输出实体类路径及名称为“县界_Clip1”，如图5所示。裁剪完成后弹出如图6所示的对话框。

图4 图5

图6 ●依次选中Clip主题中其他三个实体，重复以上操作步骤，完成操作后得到四 个图层——“县界_Clip1”，“县界_Clip2”，“县界_Clip3”，“县界_Clip4”，如图7所示。完成操作后，保存编辑。 图7 第2步拼接图层 ●在ArcMap中新建一个地图文档，加载在上一步操作中得到的4个图层，如 图8所示。

图8 ●在工具箱中选择“数据管理工具->常规->追加”,设置输入实体和输出实体，拼 接效果如图9所示。 图9 ●右键点击图层“县界_Clip1”,在出现的右键菜单中执行“数据->导出数据”,弹 出导出数据对话框，将输出的图层命名为“YONK.shp”,如图10所示。

消费心理学课程整理资料

第一章绪论 消费心理学的研究对象和内容： 1消费、消费者与消费者心理 2消费心理 消费 消费是一种行为，是消费主体出于延续和发展自身的目的，有意识地消耗物质资料和非物质资料的能动行为。 生产消费：生产过程中对工具、原料、燃料、人力等的消耗。 个人消费：满足自身需要对各种生活资料、劳务、精神产品的消耗。 消费者的含义 消费主体，指在不同时空范围内参与消费活动的人或集团。 消费者分类 1从消费过程考察： 消费者是对各种消费品的需求者、购买者和使用者，处于需求、购买、使用三个过程中某一过程或全过程的人都可称为消费者。 2从参与消费的情况考察： 即消费者在同一时空范围对某一消费品的态度 ①潜在的消费者：目前尚未购买，但将来有可能购买者。 ②现实的消费者：通过现实市场交换行为，获得某种消费品并从中受益的人。 ③永不消费者：当前和未来都不可能购买者。 3从消费主体的角度考察 ①个体消费者 ②家庭消费者：以上两者与个人和家庭支付能力密切相关 ③集体消费者：与个人和家庭支付能力无密切关系 消费心理 消费者在购买、使用和消费商品过程中的一系列心理活动。 消费心理学的研究对象和研究内容 消费心理学是研究消费者在其消费活动中的心理现象产生、发展和变化的一般规律的科学，它是心理学原理在消费领域的应用，是一门应用性的交叉学科。 消费心理学的产生与发展 消费心理学产生的条件 ①生产的发展 ②普通心理学的发展： 19世纪末德国心理学家威廉?冯特创立了心理实验室进而?认知理论、学习理论、态度改变理论、个性理论等。 1901年美国心理学家沃尔特?D?斯科特提出将心理学应用到广告活动中，并出版了《广告心理学》，从而开辟了消费心理学研究的先河。 ③消费心理学的学科化和发展：1960年美国心理学会成立了消费者心理学科分会，标志着消费心理学作为一门独立的学科正式成立。 ④消费心理学在我国的研究情况 消费心理学的研究内容