第一篇：城市管理地理信息系統(tǒng) 半開卷考試知識點(diǎn)總結(jié)A4紙

一,citGLd概念,特征與內(nèi)容(一)什么是citGLcitGL,是以citd長期穩(wěn)定,協(xié)調(diào)發(fā)展和良性運(yùn)行為目標(biāo),以人,財(cái),物,信息等各種資源為GIS提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),分析手段,展示手段 以及其他設(shè)施分類:citGL部件分類按照citGL功能歷史文化遺產(chǎn)bh規(guī)劃GL主要GL依據(jù)《中華人民體系劃分大類分類包括:公用設(shè)施類,道路交通類,環(huán)共和國cit規(guī)劃法》《中華人民共和國文物bh法》

衛(wèi)環(huán)保類,園林綠化類,房屋土地類及其它類 對象,對cit運(yùn)行系統(tǒng)做出d綜合性協(xié)調(diào),規(guī)劃,控制和建設(shè)活動。廣義:是指對cit一切活動進(jìn)行GL,包括政治d,經(jīng)濟(jì)d,社會d和市政dGL。狹義:指市政GL,即與cit規(guī)劃,cit建設(shè)及cit運(yùn)行相關(guān)聯(lián)dcit基礎(chǔ)設(shè)施,公共服務(wù)設(shè)施和社會公共事務(wù)dGL。(二)現(xiàn)代citGLd特征

1綜合性現(xiàn)代cit是高度復(fù)雜d社會綜合體,社會,經(jīng)濟(jì),環(huán)境資源等系統(tǒng)具有各自d運(yùn)行規(guī)律和特征,既自成體系,又相互影響,相互制約,并且同外界環(huán)境有著密切d聯(lián)系,從而決定了citGL具有綜合性d特點(diǎn) 2開放性cit是一個開放d大系統(tǒng),它對自然資源d依賴以及產(chǎn)品對市場d依賴迫使cit對外部區(qū)域開放因此,只有開放式dGL,才能增強(qiáng)citd開放性功能 3復(fù)雜性現(xiàn)代cit是子系統(tǒng)繁多d多維度,多結(jié)構(gòu),多層次,多要素間關(guān)聯(lián)關(guān)系高度繁雜d開放d復(fù)雜巨系統(tǒng)。現(xiàn)代citd復(fù)雜性決定了citGL工作d復(fù)雜性。4動態(tài)性現(xiàn)代cit是一個有機(jī)整體,各個子系統(tǒng)d運(yùn)轉(zhuǎn)是動態(tài)d,因此不能靜止dGLcit各個構(gòu)稱要素。5GL主體d多元性citGLd主體系統(tǒng)向多元化方向發(fā)展 現(xiàn)代城管兩大主體系統(tǒng):cit權(quán)力系統(tǒng)(中共市委,市人大,市政府,cit司法機(jī)關(guān));cit非權(quán)力系統(tǒng)(cit非權(quán)力政治系統(tǒng):政協(xié),民主黨派,人民團(tuán)體,居委會;cit非權(quán)力社會系統(tǒng):社會團(tuán)體,民間組織,市民個人)(三)citGLd內(nèi)容1,cit規(guī)劃GL2,cit經(jīng)濟(jì)GL3,cit社會GL4,cit基礎(chǔ)設(shè)施GL(1)cit能源供應(yīng)設(shè)施(2)cit供水排水設(shè)施(3)cit交通運(yùn)輸設(shè)施(4)cit郵電通信設(shè)施(5)cit環(huán)保環(huán)衛(wèi)設(shè)施(6)cit防衛(wèi)防災(zāi)設(shè)5,cit公共服務(wù)GL 教育 醫(yī)療 文化等6,cit生態(tài)環(huán)境GL7,cit土地,房地產(chǎn)GL cit規(guī)劃GL 主要內(nèi)容建設(shè)項(xiàng)目選址規(guī)劃GL;建設(shè)用地規(guī)劃GL;建設(shè)工程規(guī)劃GL;臨時建設(shè)和臨時用地規(guī)劃GL;歷史文化遺產(chǎn)bh規(guī)劃GL;cit規(guī)劃行政監(jiān)督檢查GL 建設(shè)項(xiàng)目選址規(guī)劃GL 概念是指cit規(guī)劃主管部門根據(jù)規(guī)劃及其有關(guān)法律法規(guī)對于按照國家規(guī)定需要有關(guān)部門進(jìn)行批準(zhǔn)或核準(zhǔn),以劃撥方式取得國有土地使用權(quán)d建設(shè)項(xiàng)目,進(jìn)行確認(rèn)或選擇,保證各項(xiàng)建設(shè)能夠符合cit規(guī)劃d布局安排,核發(fā)建設(shè)項(xiàng)目選址意見書d行政GL工作。

基本程序1申請 劃撥方式取得土地使用權(quán):要申請選址意見書

有償出讓方式取得土地使用權(quán):不需要申請選址意見書

2審核

一是程序性審核;二是實(shí)質(zhì)性審核3核發(fā)選址意見書

例1某市有一大型文化設(shè)施圖書館,將從現(xiàn)占用d重點(diǎn)文物bh單位中遷出。經(jīng)計(jì)劃行政主管部門批準(zhǔn),需選址新建一座現(xiàn)代化d大型文化設(shè)施,建筑面積控制在5萬平方m以內(nèi)。建設(shè)單位提出d要求是,該設(shè)施應(yīng)有觀眾廳,多功能廳,報(bào)告廳和較大d庫房,并要求場地干燥,不能靠近易燃易爆地區(qū),便于市民前往。同時,該市已有一座國家級同類文化設(shè)施,位于citd西北部。

基本方案

cit規(guī)劃行政主管部門根據(jù)這個大型文化設(shè)施d要求和基本情況,又根據(jù)選址d基本原則,在選址時考慮: ①按照cit總體規(guī)劃,該項(xiàng)大型文化設(shè)施應(yīng)在規(guī)劃d公共設(shè)施用地內(nèi)選址;②按照該市有關(guān)技術(shù)規(guī)范規(guī)定,此類文化設(shè)施d容積率不宜過高,應(yīng)不超過2.0,用地規(guī)模約為3hm2;③建設(shè)項(xiàng)目要求場地干燥,宜選址于排水設(shè)施等市政基礎(chǔ)設(shè)施比較齊全d地區(qū);④應(yīng)遠(yuǎn)離化工廠,危險(xiǎn)品倉庫等易燃易爆地區(qū);⑤項(xiàng)目直接服務(wù)于市民,應(yīng)靠近居民比較集中d地區(qū),也應(yīng)離高校,文化研究機(jī)關(guān)等較近,交通便利d地區(qū)。

例2某境外著名公司擬在某市中心地區(qū)5000平方md規(guī)劃市政設(shè)施用地上建設(shè)40000平方m外銷寫字樓。該用地建筑限高18m。該市政府要求規(guī)劃部門就該公司d選址方案提出意見,供市長辦公會議研究。那么,你作為該市cit規(guī)劃行政主管部門d技術(shù)負(fù)責(zé)人,請就上述問題提出規(guī)劃意見。

可參考d規(guī)劃意見①建設(shè)項(xiàng)目d性質(zhì)與規(guī)劃用地性質(zhì)不符;②建設(shè)規(guī)模過大,超過該用地可能d容量;③周邊道路不能有效疏解建設(shè)項(xiàng)目所吸引d交通量;④建設(shè)用地周圍有保密機(jī)關(guān),不宜安排涉外建設(shè)項(xiàng)目;⑤建議該建設(shè)項(xiàng)目在規(guī)劃市級商業(yè)金融區(qū)內(nèi)選址建設(shè)

《中華人民共和國文物bh法實(shí)施細(xì)則》《歷史文化名城bh規(guī)劃編制要求>具體內(nèi)容文物遺跡bhd規(guī)劃GL;歷史建筑bhd規(guī)劃GL;歷史風(fēng)貌區(qū)bhd規(guī)劃GL;規(guī)劃GL原則和方法 文物遺跡bh:完整性原則,不改變文物原狀 歷史建筑bh①建筑本體bh 一般情況:第一,修繕;第二,調(diào)整使用 特殊情況:第一,整體位移;第二,建筑主體保存;第三,意象保存②建筑環(huán)境bh 歷史風(fēng)貌區(qū)bh bhd原則:bh該地區(qū)d歷史真實(shí)性,生活真實(shí)性和歷史風(fēng)貌d完整性

bh方法:控制,整治,更新利用①控制各項(xiàng)建設(shè),防止破壞傳統(tǒng)風(fēng)貌②加強(qiáng)環(huán)境整治,維護(hù)傳統(tǒng)風(fēng)貌③合理更新利用,服務(wù)現(xiàn)代社會 二,我國citGL存在d主要問題(一)citGL觀念落后重建設(shè)輕GL;重經(jīng)濟(jì)效益輕社會效益,重cit建設(shè)輕環(huán)境保護(hù),重眼前利益輕長遠(yuǎn)利益,重利益主導(dǎo)輕生態(tài)主導(dǎo),規(guī)劃缺乏嚴(yán)肅性,權(quán)威性(二)citGL體制落后條塊分割,多頭GL,責(zé)權(quán)不明,職能交叉,關(guān)系不順,造成重復(fù)GL,無人GL,交叉GL綜合癥(三)cit GL機(jī)制落后公用事業(yè)單位行業(yè)壟斷,GL不善靠財(cái)政補(bǔ)貼,經(jīng)營不善靠漲價,以罰代管,罰而不管,以權(quán)代法,以情代法等現(xiàn)象兼而有之(四)citGL手段落后 GL手段簡單,主要依靠行政手段,忽視法律手段,經(jīng)濟(jì)手段和宣傳教育手段d綜合運(yùn)用,GL方式停留在經(jīng)驗(yàn)式GL,問題式GL,運(yùn)動式GL,突擊式GL和粗放式GL上(五)citGL評價標(biāo)準(zhǔn)落后citGL評價指標(biāo)不夠科學(xué),系統(tǒng),完整,缺乏專業(yè)化d評價機(jī)構(gòu) citGLd檢查評比政治化,運(yùn)動化,形式化 三,如何創(chuàng)新citGL(一)創(chuàng)新citGL,要樹立五種新理念1要樹立抓citGL就是抓生產(chǎn)力dLN2要樹立以人為本dLN3要樹立系統(tǒng)GLdLN4要樹立管治d理念5要樹立法治LN(二)創(chuàng)新citGL,要完成三大轉(zhuǎn)變1從經(jīng)驗(yàn)式GL向科學(xué)化GL轉(zhuǎn)變2從運(yùn)動式GL向制度化GL轉(zhuǎn)變3從問題式GL向預(yù)防式GL轉(zhuǎn)變(四)創(chuàng)新citGL,要建立六種機(jī)制1要建立cit目標(biāo)GLJZ2要建立citGL社會參與JZ3要建立citGL市場化運(yùn)作JZ4要建立citGL績效評價JZ5要建立全方位citGL監(jiān)督JZ6要建立360度和360天citGL作業(yè)JZ 第4章

網(wǎng)格化citGL 網(wǎng)格d概念總d來說,網(wǎng)格就是利用互聯(lián)網(wǎng)將分散在不同地理位置d計(jì)算機(jī)及相關(guān)資源組合成一個整體,形成一臺虛擬d超級計(jì)算機(jī)—使得計(jì)算資源,數(shù)據(jù)資源,存儲資源,知識資源等在各臺原本獨(dú)立d計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)實(shí)時共享網(wǎng)格必須同時滿足三個條件:在非集中控制d環(huán)境中協(xié)同使用資源;使用標(biāo)準(zhǔn)d,開放d和通用d協(xié)議和接口;提供非平凡d服務(wù)意義當(dāng)前dInternet技術(shù)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)硬件d互聯(lián),Web技術(shù)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)頁d互聯(lián),而網(wǎng)格技術(shù)則是要把整個Internet上d各種資源整合成一臺巨大d計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)所有資源共享與協(xié)同工作 網(wǎng)格d根本特征——實(shí)現(xiàn)資源共享,消除資源孤島。網(wǎng)格化citGL指借鑒網(wǎng)格GLd思想,以空間網(wǎng)格劃分為基礎(chǔ),依托信息化技術(shù)和協(xié)同工作模式,將citGL職能資源體系和GL對象按照一定d原則劃分成單元網(wǎng)格,通過建立這些網(wǎng)格之間d協(xié)調(diào)機(jī)制實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格格點(diǎn)間資源協(xié)調(diào)調(diào)度和共享,從而形成一套完整d網(wǎng)格化citGL組織結(jié)構(gòu)和精細(xì)化cit監(jiān)管體系,最終達(dá)到整合GL資源,提高GL效率d一種現(xiàn)代化citGL方式

當(dāng)前階段cit網(wǎng)格化GL模式含義:采用萬m單元網(wǎng)格GL法和cit部件,事件相結(jié)合d方式,應(yīng)用信息化citGL系統(tǒng),研發(fā)“城管通”等城管信息采集設(shè)備,創(chuàng)新citGL,cit監(jiān)督分開d兩個軸心GL體制,再造citGL流程,從而對cit部件,事件實(shí)施GLd模式。citGL新模式達(dá)到了主動,精確,敏捷,高效dGL效果。萬m單元網(wǎng)格cit市政監(jiān)管信息化所定義d基本GL單位,指在citd1/500或1/1000等大比例尺d地形圖上,根據(jù)實(shí)際cit市政監(jiān)管工作d需要,劃分d邊界清晰d,多邊形d,面積約為一萬平方md閉合圖形。部件與事件根據(jù)建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn),數(shù)字城管GLd內(nèi)容主要是“部件”以及圍繞部件所發(fā)生d“事件”。citGL部件 定義:指道路,橋梁,水,電,氣,熱等市政公用設(shè)施及公園,綠地,休閑健身娛樂設(shè)施等公共設(shè)施,citGL事件 定義:指人d行為活動或自然因素導(dǎo)致cit市容環(huán)境和正常秩序受到影響或破壞,需要citGL部門處理并使之恢復(fù)正常d事情和行為d統(tǒng)稱分類:citGL事件分類按照其性質(zhì)和特點(diǎn)劃分。citGL事件大類分類包括:大件廢棄物,環(huán)境衛(wèi)生,宣傳廣告,施工GL,突發(fā)事件,街面秩序,綜合GL。城管監(jiān)督員 在所屬網(wǎng)格責(zé)任區(qū)執(zhí)勤,發(fā)現(xiàn)城管問題d專業(yè)人員。主要職責(zé): 負(fù)責(zé)責(zé)任區(qū)域內(nèi)d事件,部件問題查找并及時上報(bào);負(fù)責(zé)對社會公眾等渠道上報(bào)問題d真實(shí)性進(jìn)行現(xiàn)場核實(shí)確認(rèn);負(fù)責(zé)對專業(yè)部件處理結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場核查工作;負(fù)責(zé)對部分citGL問題d現(xiàn)場執(zhí)法和GL。單元網(wǎng)格d劃分 第一個層面是區(qū),citGLd責(zé)任人是區(qū)政府第二個層面是街道,責(zé)任人是街道辦事處第三個層面是社區(qū),責(zé)任人是社區(qū)居委會第四個層面是網(wǎng)格單元,責(zé)任人是駐地單位和門前三包負(fù)責(zé)人 劃分原則①法定基礎(chǔ)原則 應(yīng)基于法定d地形測量數(shù)據(jù)進(jìn)行,地形測量數(shù)據(jù)比例尺一般以1:500或1:1千為宜,但不應(yīng)小于1:2千②屬地GL原則 單元網(wǎng)格最大邊界為社區(qū)邊界,一般不跨社區(qū)分割劃分③地理布局原則 應(yīng)沿著cit中街巷,院落,公共綠地,廣場,橋梁,河流等自然地理布局進(jìn)行劃分④現(xiàn)狀GL原則 為強(qiáng)化和實(shí)施有效GL,以單位自主GL獨(dú)立院落(即使超過1萬平m)單元進(jìn)行劃分,一般不拆分自然院落⑤方便GL原則 要遵循院落出行習(xí)慣,盡可能使城管監(jiān)督員dGL路徑便捷⑥負(fù)載均衡原則 兼顧建筑物,GL部件完整性,單元網(wǎng)格d邊界不應(yīng)拆分建筑物和GL部件,并應(yīng)使得各單元網(wǎng)格內(nèi)d管路部件數(shù)量大致均衡⑦無縫拼接原則 單元網(wǎng)格之間d邊界應(yīng)無縫拼接,不應(yīng)有漏洞,也不應(yīng)重疊⑧相對穩(wěn)定原則 單元網(wǎng)格d劃分一旦確定則應(yīng)長期相對穩(wěn)定 編碼方法單元網(wǎng)格在時間和空間定義上應(yīng)有一個唯一d編碼,編碼可以對單元網(wǎng)格d具體歸屬,所在位置進(jìn)行唯一確定。具體單元網(wǎng)格d編碼方法為:所有單元網(wǎng)格由14位數(shù)字組成,依次為6位行政區(qū)劃代碼,3位街道代碼,3位社區(qū)代碼和2位單元網(wǎng)格順序碼:

網(wǎng)格化數(shù)字城管信息系統(tǒng) 概念:基于計(jì)算機(jī)軟硬件,網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,集成基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù),單元網(wǎng)格數(shù)據(jù),部件數(shù)據(jù),地理編碼數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)資源,通過多部門信息共享,協(xié)同工作,實(shí)現(xiàn)對cit市政工程設(shè)施,市政公用設(shè)施,市容環(huán)境與環(huán)境秩序監(jiān)督GLd一種計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) “網(wǎng)格化”建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)作為全國建設(shè)數(shù)字化citGLd建設(shè)依據(jù)四個國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《單元網(wǎng)格劃分與編碼規(guī):則》 《GL部件和事件分類,編碼及數(shù)據(jù)要求》《cit市政綜合監(jiān)管信息系統(tǒng) 地理編碼》《cit市政綜合監(jiān)管信息系統(tǒng) 技術(shù)規(guī)范》 網(wǎng)格化citGL系統(tǒng)組成1監(jiān)管數(shù)據(jù)無線采集子系統(tǒng)2監(jiān)督中心受理子系統(tǒng)3協(xié)同工作子系統(tǒng)4數(shù)據(jù)交換子系統(tǒng)5監(jiān)督指揮子系統(tǒng)6綜合評價子系統(tǒng)7地理編碼子系統(tǒng) 8應(yīng)用維護(hù)子系統(tǒng)9基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源GL子系統(tǒng)

智慧cit與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 一．當(dāng)前數(shù)字城管d局限有效d監(jiān)督,控制,反饋和評價是現(xiàn)代citGL新機(jī)制d重要特征當(dāng)前數(shù)字化citGL存在d問題 “有效信息”缺失市政設(shè)施只是符號表示,缺乏形狀,大小及周邊環(huán)境等有效信息 數(shù)據(jù)缺乏“鮮活性”多種原因造成各種數(shù)據(jù)獲取頻率低, 數(shù)據(jù)缺乏“鮮活性”,難以支持網(wǎng)格化GLd深入 “人工”監(jiān)管效率低 在網(wǎng)格化citGL模式下,監(jiān)督員是發(fā)現(xiàn)問題d主要來源;但因時間和巡查路線固定而導(dǎo)致問題發(fā)現(xiàn)不及時,這種被動d監(jiān)管方式使監(jiān)管效果大打折扣 “公眾參與”沒有體現(xiàn)

迫切需要精細(xì)化,智慧化citGL轉(zhuǎn)變

二．物聯(lián)網(wǎng)助力智慧cit 智慧cit概念 智慧cit是以互聯(lián)網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng),電信網(wǎng),廣電網(wǎng),無線寬帶網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)d多樣化組合為基礎(chǔ)。智慧cit是技術(shù)集成,綜合應(yīng)用,高端發(fā)展d網(wǎng)絡(luò)化,信息化,智能化和現(xiàn)代化cit。智慧cit是以智慧技術(shù),智慧產(chǎn)業(yè),智慧人文,智慧服務(wù),智慧GL,智慧生活等為重要內(nèi)容dcit發(fā)展d新模式。智慧cit = 數(shù)字cit+ 物聯(lián)網(wǎng) + 云計(jì)算即:智慧cit是在數(shù)字cit建立d基礎(chǔ)框架上,通過物聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)實(shí)cit與數(shù)字cit進(jìn)行有效融合,自動和實(shí)時地感知現(xiàn)實(shí)世界中人和物d各種狀態(tài)和變化,由云計(jì)算中心處理其中海量和復(fù)雜d計(jì)算與控制,為cit運(yùn)行GL,經(jīng)濟(jì)發(fā)展和大眾民生提供各種智能化d服務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)概念1999年把所有物品通過射頻識別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,實(shí)現(xiàn)智能化識別和GL。2010年物聯(lián)網(wǎng)是通過傳感設(shè)備按照約定d協(xié)議,把各種網(wǎng)絡(luò)連接起來,進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)智能化識別,定位,跟蹤,監(jiān)控和GLd一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)三個特征 全面感知,即利用RFID,傳感器,二維碼等隨時隨地獲取物體d信息;可靠傳遞,通過各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)d融合,將物體d信息實(shí)時準(zhǔn)確地傳遞出去;智能處理,利用云計(jì)算,模糊識別等各種智能計(jì)算技術(shù),對海量d數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理,對物體實(shí)施智能化控制

應(yīng)用1-牲畜二維碼應(yīng)用2-作物種植環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用3-動物棲息環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用4-機(jī)場安保和電力GL 三,近幾年主要研究成果 智慧cit中d位置服務(wù) 人流量統(tǒng)計(jì)監(jiān)測與統(tǒng)計(jì) 在校學(xué)童安全GL系統(tǒng) 實(shí)景影像采集和GL,應(yīng)用 基于影像d道路病害檢測 基于影像dTS檢測 報(bào)刊亭位置實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng) 降雨,積水,降雪監(jiān)測 基于二維碼早餐車監(jiān)管

移動道路測量系統(tǒng)d應(yīng)用與開發(fā)

一、移動道路測量系統(tǒng)簡介 產(chǎn)生背景-當(dāng)前d信息需求大信息量高精度可視化 測繪方式d局限

移動測量系統(tǒng)(Mobile Mapping System, MMS),是在機(jī)動車上裝配GPS(全球定位系統(tǒng)),CCD(視頻系統(tǒng)),INS(慣性導(dǎo)航系統(tǒng))或航位推算系統(tǒng)等先進(jìn)d傳感器和設(shè)備,在車輛d高速行進(jìn)之中,快速采集道路及道路兩旁地物d空間位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),如:道路中心線或邊線位置坐標(biāo),目標(biāo)地物d位置坐標(biāo),路(車道)寬,橋(隧道)高,TS,道路設(shè)施。數(shù)據(jù)同步存儲在車載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,經(jīng)事后編輯處理,形成各種有用d專題數(shù)據(jù)成果,如導(dǎo)航電子地圖

主要移動測圖系統(tǒng)VISAT系統(tǒng)是由加拿大卡爾加里大學(xué)和Geofit公司聯(lián)合研制d。研究工作開始于1992年11月,1993年7月首次亮相,1995年正式形成產(chǎn)品。當(dāng)汽車以每小時50-60公里d速度行駛時,在30md通道中,其絕對定位精度達(dá)0.3mTruckMap是美國JECA公司于1994年推出d機(jī)動制圖系統(tǒng) 它由定位系統(tǒng),成像與測距系統(tǒng),數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3部分組成,實(shí)時定位精度達(dá)m級和亞m級 公路旁d地物通過激光測距儀測量,200m范圍以內(nèi)目標(biāo)d測量精度達(dá)6厘mGPS Van系統(tǒng)d研制者是美國俄亥俄州立大學(xué)d測圖中心,該研究項(xiàng)目從1989年開始啟動,得到了美國38個州交通部門,NASA, DMA及一些私營部門d資助。根據(jù)GPS和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行絕對定位,利用數(shù)字立體視覺系統(tǒng)來進(jìn)行相對定位。其公路定位d絕對精度是1-3m,利用視覺系統(tǒng)進(jìn)行立體觀測定位d精度為5cm MMSd主要功能 位置與角度測量通過GPS/CCD/INSd集成,既可從CCD立體影像對中提取目標(biāo)點(diǎn)精確d絕對位置坐標(biāo),又可進(jìn)行目標(biāo)點(diǎn)間相對位置關(guān)系d解算。這一功能可完成d測量任務(wù)有:道路中心線和邊線坐標(biāo)d測量;電線桿,TS,報(bào)警點(diǎn),下水道出口等點(diǎn)狀地物d坐標(biāo)量測;房屋角點(diǎn),街道邊界,鋪裝路面d測量;道路寬度,橋梁涵洞寬度高度d測量等等。同時,還可測量道路坡度,轉(zhuǎn)彎r等 屬性記錄 通過CCD視頻系統(tǒng),連續(xù)全過程地記錄道路及道路兩旁地物屬性,形成閉環(huán)d屬性記錄及檢驗(yàn)系統(tǒng),保證了地物屬性記錄d完整性和品質(zhì)。作業(yè)員還可通過手寫/語音輸入裝置及鍵盤進(jìn)行補(bǔ)充屬性錄入。針對TSd記錄,設(shè)計(jì)了專門d屬性記錄器,將上百種道路交通標(biāo)記(紅綠燈,立交橋,加油站等)設(shè)置成直觀醒目d按鈕,作業(yè)時只需輕輕一按,即可將矢量化d屬性錄入車載電腦 3-D圖像獲取

MMS在作業(yè)過程中拍攝d圖像均為連續(xù)可量算d

城市地下管線信息管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)綜合管線三維圖像,能為道路可視化建設(shè),數(shù)字cit,商業(yè)選址管理信息的動態(tài)管理,為城市規(guī)劃和建設(shè)服務(wù),為保等提供真3Dd大比例尺近景圖像資源,尤其對于重證城市地下生命線的安全運(yùn)轉(zhuǎn)提供技術(shù)保障。應(yīng)用點(diǎn)關(guān)注d線路,地區(qū)和部位,均可將其實(shí)景圖像拍攝現(xiàn)代信息技術(shù)建立城市綜合管線管理系統(tǒng)來動態(tài)下來存放在數(shù)據(jù)庫中,以共應(yīng)急之用

管理和維護(hù)城市地下管線資料,已成為眾多城市規(guī)數(shù)據(jù)融合與利用用MMS采集d數(shù)據(jù)也可與傳統(tǒng)人劃和建設(shè)管理部門的共識。工測量所得數(shù)據(jù)以及航片,衛(wèi)片資料建立無逢關(guān)聯(lián),城市管線GIS概述

使得原有d數(shù)據(jù)系統(tǒng),現(xiàn)有d航測遙感資料和MMS管線信息系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)軟件、硬件、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)數(shù)據(jù)能夠融為一體,相互補(bǔ)充,從而形成更全面,更準(zhǔn)絡(luò)支持下,利用GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)對地下管線及其附屬確和現(xiàn)勢性更強(qiáng)dGIS,此種方式,可稱之為"天地一設(shè)施的空間和屬性信息輸入、編輯、存儲、查詢統(tǒng)體化遙感”

計(jì)、分析、維護(hù)更新和輸出的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。MMS-優(yōu)點(diǎn) 獨(dú)立測成圖系統(tǒng)作為獨(dú)立d測成圖系 統(tǒng),無需借助底圖和傳統(tǒng)測成圖方式即可完成道路 電子地圖d測制成果全面準(zhǔn)確運(yùn)用MMS采集到d 數(shù)據(jù)成果包括:空間坐標(biāo),矢量數(shù)據(jù)以及連續(xù)d三維 圖象,數(shù)據(jù)鏈全面完整,精度滿足國家規(guī)范要求。有 效融合其他來源數(shù)據(jù):移動測量獲得d數(shù)據(jù)可以通 過后臺處理軟件,與航片,衛(wèi)片以及傳統(tǒng)地形圖進(jìn)行 有效融合,從而生成信息更為全面d地理信息系統(tǒng) 高效率能以60公里/小時d速度完成外業(yè)測圖工 作。相比傳統(tǒng)導(dǎo)航圖測成圖方式,可將整個測成圖效

率提高10倍乃至數(shù)十倍以上,完全滿足道路電子地為了提高系統(tǒng)的可變性,最有效的方法是采用模塊圖d快速測制與更新需要低成本只需2-3人即可完化設(shè)計(jì),一個模塊只執(zhí)行一種功能,一個功能只用一成測成圖工作,大大降低了人工成本和作業(yè)成本,從個模塊來實(shí)現(xiàn),這樣設(shè)計(jì)出來的系統(tǒng)才能做到可變而留給用戶較大d增值空間。

性好且具有生命力。將地下管線信息管理系統(tǒng)分成安全舒適:車載方式下d作業(yè),相比傳統(tǒng)d外業(yè)工作,幾個子系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),在總體結(jié)構(gòu)下面分別設(shè)計(jì)了顯得既安全,又舒適

基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)庫、地下管線空間信息數(shù)據(jù)庫、地

二、移動道路測量系統(tǒng)應(yīng)用 下管線屬性信息數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)和管線應(yīng)用領(lǐng)域-cit基礎(chǔ)測繪公路普查鐵路測繪 公安應(yīng)信息分析處理子系統(tǒng)。

急空間信息影像服務(wù)實(shí)際應(yīng)用

實(shí)例：LeadMap領(lǐng)圖科技——管網(wǎng)GIS

國外－數(shù)據(jù)采集Tele Atlas(全球)2004年,全球最大領(lǐng)圖公司研發(fā)出了供水管網(wǎng)GIS信息系統(tǒng)——d數(shù)碼地圖及導(dǎo)航信息供應(yīng)商,在全球提供導(dǎo)Leadmap WaterGIS。系統(tǒng)設(shè)計(jì)最大限度的將操作航,LBS和GIS數(shù)據(jù)服務(wù)。NavTech(北美)目前世界設(shè)計(jì)的簡單化、直觀化。系統(tǒng)提供了豐富的查詢檢上最主要d導(dǎo)航電子數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)/格式有以下幾索、分析、設(shè)計(jì)和制圖功能，能夠很好的實(shí)現(xiàn)供水種:GDF(v3.0/ 4.0),KIWI(v1.22),NavTech(v3.0)。

管網(wǎng)設(shè)施的信息化和數(shù)據(jù)化管理。如三維仿真、工國內(nèi)應(yīng)用中國最早應(yīng)用MMS是在1999年-2001程管理、圖檔管理、爆管分析、系統(tǒng)集成等。系統(tǒng)年國家測繪局1:5萬全國道路數(shù)據(jù)庫建庫d項(xiàng)目中,具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性和對需求變化的自適應(yīng)能力，但當(dāng)時受制于技術(shù)條件d限制,僅在車上裝配了只要通過簡單的設(shè)置就可以與營業(yè)MIS系統(tǒng)、調(diào)度GPS和便攜電腦,沒有配置CCD及視頻裝置。道路系統(tǒng)、客服熱線系統(tǒng)等完成無縫鏈接，達(dá)到數(shù)據(jù)的中心線靠行車軌跡來推算,精度在10米左右。屬性共享。

d記錄是靠人工輸入,難免會有人為d誤差。但盡管該系統(tǒng)徹底改變了靠人工記憶和圖紙管理地下管如此,移動道路測量d高效率,低勞動強(qiáng)度d優(yōu)勢還線的方式，依靠信息化手段對管網(wǎng)進(jìn)行管理、定位、是被充分體現(xiàn)出來,全國1:5萬d建庫任務(wù)按時保質(zhì)設(shè)計(jì)、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析和出圖，使其在管網(wǎng)設(shè)備保量地完成。

管理、資產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、事故搶修、生產(chǎn)調(diào)度、我院主要應(yīng)用成果 我院2006年購進(jìn)LD2000移營業(yè)收費(fèi)和用戶服務(wù)等方面業(yè)務(wù)發(fā)揮充分的作用，動測量系統(tǒng),經(jīng)過近5年d消化,吸收,探索,目前已經(jīng)提高管網(wǎng)管理和企業(yè)管理水平。完全掌握了這一測繪界最新技術(shù),并在首都cit規(guī)劃，建設(shè),GL實(shí)際應(yīng)用中做了大量d工作,從應(yīng)用層面上有所突破,相繼獲得測繪科技進(jìn)步二等獎1項(xiàng),北京市科技進(jìn)步三等獎1項(xiàng),華夏建設(shè)科技三等獎1項(xiàng)。三,移動道路測量系統(tǒng)開發(fā)數(shù)據(jù)采集和處理 系統(tǒng)研制

數(shù)據(jù)采集前準(zhǔn)備工作 檢查MMS車載系統(tǒng) 車輛狀況檢查 系統(tǒng)啟動檢查 系統(tǒng)精度檢查 架設(shè)參考站GPS接收機(jī) 設(shè)置同步器

數(shù)據(jù)采集中考慮d情況

⑴ 道路狀況:高速路,cit主干路,次干路,支路,鄉(xiāng)村路等各個等級⑵ 天氣狀況:晴天,陰天,能見度高,能見度低等;⑶ 光線狀況:順光,逆光,側(cè)光等;⑷ 遮擋情況:樹木遮擋,車輛遮擋;⑸ 建筑狀況:高速無建筑,鄉(xiāng)村低矮房,cit低樓群,高樓林立等;⑹ GPS 信號:從最高10顆星到無信號各種條件;⑺ DR方位角:時間從0到10分鐘不等,直線行駛,拐彎,倒行等;⑻ 曝光度:盡量調(diào)整到最佳;⑼ GPS采集頻率:0.1秒,1秒,5秒,10秒,30秒

開發(fā)工具應(yīng)用插件ArcEngine TrueMapEngine For C/S開發(fā)環(huán)境Visual Studio 2008 C#數(shù)據(jù)庫SQL Server 2005

GIS在城市管線信息管理中的應(yīng)用

第二篇：地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論知識點(diǎn)總結(jié)

《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》復(fù)習(xí)資料（要點(diǎn)）

陳詩吉（編）

《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》復(fù)習(xí)資料（要點(diǎn)）

第一章

GIS概述

第一節(jié)

GIS概念

一、數(shù)據(jù)、信息和地理

信息

1、數(shù)據(jù)

（1）定義：數(shù)據(jù)是指某一目標(biāo)定性、定量描述的原始資料，包括數(shù)字、文字、符號、圖形、圖像以及它們能轉(zhuǎn)換成的數(shù)據(jù)等形式。

（2）數(shù)據(jù)項(xiàng)可以按目的組織成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

。但數(shù)據(jù)的格式往往與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有關(guān)，并隨載荷它的物理設(shè)備的形式而改變。

2、信息

信息源自數(shù)據(jù)，信息是經(jīng)過加工后的數(shù)據(jù)，它對接受者有用，對決策或行為有現(xiàn)實(shí)或潛在的價值。

目前，學(xué)術(shù)界對信息尚未形成一致的定義。廣義的認(rèn)為，信息是物質(zhì)運(yùn)動狀態(tài)和狀態(tài)改變的方式，它通過數(shù)字、語音、圖像、文本、圖形等媒體形式來表現(xiàn)，它蘊(yùn)含著事物相互間聯(lián)系、發(fā)展

趨勢、過程規(guī)律等。

3、信息的基本屬性

包括客觀性、傳輸性、共享性、適應(yīng)性、等級性、可壓縮性、擴(kuò)散性、增殖性、轉(zhuǎn)換性等。

信息最主要的特點(diǎn)：（1）客觀性：任何信息都是與

客觀事實(shí)緊密相關(guān)的，這是信息正確性和精確度的保證。

（2）傳輸性：信息可以在信息發(fā)送者和接受者之間傳輸，既包括系統(tǒng)把有用信息送至終端設(shè)備（包括遠(yuǎn)程終端）和以一定的形式或

格式提供給有關(guān)用戶，也包括信息在系統(tǒng)內(nèi)各個子系統(tǒng)之間的流轉(zhuǎn)和交換。

（3）共享性：信息與實(shí)物不同，信息可以傳輸給多個用戶，為多個用戶共享，而其本身并無損失。

（4）適用

性：可為決策提供支持。

4、信息與數(shù)據(jù)既有區(qū)別又有聯(lián)系

（1）信息是與物理介質(zhì)有關(guān)的數(shù)據(jù)表達(dá)；數(shù)據(jù)中所包含的意義就是信息。

（2）數(shù)據(jù)是記錄下來的某種可以識別的符號，具有

多種多樣的形式，也可以由一種數(shù)據(jù)形式轉(zhuǎn)換為其他數(shù)據(jù)形式，但其中包含的信息的內(nèi)容不會改變。

（3）數(shù)據(jù)是信息的載體，但并不就是信息。只有理解了數(shù)據(jù)的含義，對數(shù)據(jù)做出解釋，才能提取數(shù)據(jù)中所包含的信息。

（4）數(shù)據(jù)是原始事實(shí)，信息是數(shù)據(jù)處理的結(jié)果。信息必須是有意義或有用的；使用的信息必須是完整、精確、相關(guān)和及時的。

（5）人的知識、經(jīng)驗(yàn)作用

到數(shù)據(jù)上，可以得到信息，而獲得信息量的多少，與人原有的知識水平有關(guān)。

5、地理數(shù)據(jù)和地理信息

（1）地理數(shù)據(jù)是對與地球表面位置相關(guān)的地理現(xiàn)象和過程的客觀表示。

（2）地理

信息是指與研究對象的空間地理分布有關(guān)的信息，表示地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征，也是相互聯(lián)系和變化規(guī)律的圖、文、聲、像等的總稱。

（3）地理信息主要特性：地域性和

層次性、復(fù)雜性和多維性、動態(tài)性和時序性等。

二、系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和GIS

1、系統(tǒng)

（1）定義：由相互聯(lián)系、相互依存又相互協(xié)調(diào)的事物構(gòu)成的統(tǒng)一體稱為系統(tǒng)。

（2）特征：①總體性

：系統(tǒng)的構(gòu)成元素按照統(tǒng)一性要求而構(gòu)成一個集合。②關(guān)聯(lián)性：系統(tǒng)的各元素相互聯(lián)系、相互作用、相互影響。③功能性（目的性）：系統(tǒng)具有特定功能，為特定目標(biāo)服務(wù)。④環(huán)境適應(yīng)性：

其他外部元素構(gòu)成系統(tǒng)的環(huán)境，系統(tǒng)與環(huán)境要進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息的交換，系統(tǒng)有適應(yīng)外部環(huán)境變化的功能。

（3）從系統(tǒng)論觀點(diǎn)來看，地球就是一個既有序又復(fù)雜的相互聯(lián)系的系統(tǒng)。

2、信息系統(tǒng)

（1）定義：指具有采集、管理、分析和表達(dá)數(shù)據(jù)能力的系統(tǒng)，它能夠?yàn)閱我坏幕蛴薪M織的決策過程提供有用的信息。

（2）類型：從操作、管理的角度來考慮，信息系統(tǒng)可分

為一般管理信息系統(tǒng)（MIS）和空間信息系統(tǒng)（SIS）。由于地理信息系統(tǒng)（GIS）涉及地球空間信息及相關(guān)內(nèi)容，所以有人就把GIS看成SIS。

3、GIS定義

由于研究和應(yīng)用領(lǐng)域的側(cè)重點(diǎn)不同，人們對GIS的理解仍然存在著分歧。從20世紀(jì)60年代至今有代表性的定義有：

美國聯(lián)邦數(shù)字地圖協(xié)調(diào)委員會（FICCDC）關(guān)于GIS的定義：由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和不同的方法組成的系統(tǒng)，該

系統(tǒng)設(shè)計(jì)用來支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題。

歸納上述定義，可以認(rèn)為GIS是一個發(fā)展的概念，內(nèi)容主要有兩個部分。其一，地理

信息系統(tǒng)是一門交叉學(xué)科；其二，地理信息系統(tǒng)是一個技術(shù)系統(tǒng)。

總之，GIS是組織、存儲、管理、表達(dá)和分析處理空間信息的軟件工具，它以實(shí)體的空間位置信息為主線，集經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境、科技、文化等各類信息，為各種應(yīng)用服務(wù)。它一方面可以形成自己的產(chǎn)業(yè)，另一方面又可以推進(jìn)空間信息應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是空間技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的主要軟件基礎(chǔ)，具有廣闊的應(yīng)用前

景。

從GIS概念的提出到現(xiàn)代對GIS概念的理解，是一門不斷發(fā)展、不斷完善的學(xué)科和技術(shù)。從20世紀(jì)80年代至今，先后經(jīng)歷了從GISystem（80s-90s）到GIScience（90s-00s）再到

GIService（00s-）的發(fā)展，形成了理論研究、技術(shù)開發(fā)、工程應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化管理的完善體系，三個不同側(cè)重階段的發(fā)展時期。

三、GIS與相關(guān)學(xué)科

GIS作為傳統(tǒng)科學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)

物，為各門涉及空間數(shù)據(jù)分析的學(xué)科提供了新的技術(shù)方法，而這些學(xué)科又都不同程度地提供了一些構(gòu)成地理信息系統(tǒng)的技術(shù)與方法。與GIS相關(guān)的學(xué)科。

1、GIS與地理學(xué)及地學(xué)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

（1）GIS是地理技術(shù)學(xué)科的主要內(nèi)容；地理學(xué)為GIS提供了豐富的空間分析方法。

（2）地學(xué)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為地理信息系統(tǒng)提供符合一定標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)格

式的信息系統(tǒng)，既可作為GIS的外部數(shù)據(jù)處理，為GIS準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，又可作為GIS內(nèi)部數(shù)據(jù)處理。

2、GIS與地圖學(xué)及電子地圖

（1）GIS是地圖的一個延續(xù)，脫胎于地圖，并成為地圖信息的又一

種新的載體形式；地圖是GIS的重要數(shù)據(jù)來源之一，地圖學(xué)理論與方法對GIS有重要的影響；地圖強(qiáng)調(diào)的是基于可視化理論對數(shù)據(jù)進(jìn)行符號化表達(dá)，而GIS則注重于信息分析；地圖具有一定的圖

示空間分析功能，但它對信息是一種靜態(tài)的表達(dá)；GIS在專業(yè)化地學(xué)分析模型支持下，其空間分析功能要強(qiáng)大，可以方便地與其他數(shù)據(jù)集成，并對信息實(shí)現(xiàn)多維動態(tài)表達(dá)。

（2）電子地圖系

統(tǒng)（EMS）聲、圖文、多媒體集成；查詢檢索和分析決策功能；圖形動態(tài)變化功能；良好用戶界面、讀者可以介入地圖生成；多級比例尺的相互轉(zhuǎn)換。一個好的電子地圖（制圖）系統(tǒng)應(yīng)具有

GIS的基礎(chǔ)功能。

3、地理信息系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)科學(xué)

（1）GIS與桌面制圖：桌面制圖系統(tǒng)的目的是產(chǎn)生地圖，“地圖”是其數(shù)據(jù)庫，只有極其有限的數(shù)據(jù)管理、空間分析以及個性化能力；桌

面制圖系統(tǒng)是在桌面計(jì)算機(jī)上進(jìn)行操作的；GIS的桌面制圖通過編輯器為用戶提供交互式界面對圖形進(jìn)行操作。

（2）GIS與CAD的區(qū)別和聯(lián)系

（3）GIS與CAM區(qū)別和聯(lián)系

（4）GIS與

DBMS（或MIS）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

第二節(jié)

GIS構(gòu)成一般認(rèn)為構(gòu)成GIS要素應(yīng)具備：①應(yīng)有處理地理數(shù)據(jù)的能力。②在統(tǒng)一的地表定位坐標(biāo)系統(tǒng)下，以特定的數(shù)據(jù)模型輸入、組織、存儲和管

理地理數(shù)據(jù)，并允許用戶訪問和以可視化的形式表示地理數(shù)據(jù)。③擁有一套特殊的用于處理和分析地理數(shù)據(jù)的基本工具。④要有很強(qiáng)的地理數(shù)據(jù)的輸出功能。

若從人機(jī)系統(tǒng)來看，GIS是由硬

件、軟件、數(shù)據(jù)、應(yīng)用環(huán)境（即方法和人員）等要素組成。若只從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來看，GIS則由輸入系統(tǒng)、輸出系統(tǒng)和處理系統(tǒng)三大部分構(gòu)成。

一、GIS硬件

主要包括計(jì)算機(jī)、輸入與輸出設(shè)備

以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備。

二、GIS軟件

1、主要功能

GIS軟件包括執(zhí)行地理數(shù)據(jù)輸入、存儲、管理處理、分析和輸出功能的計(jì)算機(jī)程序以及用戶接口。

2、典型的GIS軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

以

空間數(shù)據(jù)庫為引擎，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有三層，即：一為界面層，由圖形用戶界面和應(yīng)用程序接口構(gòu)成；二為工具層，由數(shù)據(jù)輸入和輸出以及數(shù)據(jù)處理與分析軟件構(gòu)成；三為數(shù)據(jù)管理層，包括數(shù)據(jù)存

儲和管理。

三、GIS數(shù)據(jù)

GIS數(shù)據(jù)是系統(tǒng)分析的對象與處理的內(nèi)容。

相應(yīng)的區(qū)域數(shù)據(jù)包括位置數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和時間數(shù)據(jù)。GIS則將把這些數(shù)據(jù)集成在一起統(tǒng)一管理。

四、GIS方法

GIS方法，即GIS應(yīng)用模型，是面向?qū)嶋H應(yīng)用，在較高層次上對基礎(chǔ)的空間分析功能集成并與專業(yè)模型接口、研制解決應(yīng)用問題的模型方法。

GIS應(yīng)用模型是客觀世界到信息世界的映射，它反

映了人類對客觀世界的認(rèn)知水平，也是GIS技術(shù)產(chǎn)生社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益的所在。

五、GIS人員

一般GIS人員可以分為三類：高級技術(shù)人員（GIS專家或受過GIS基本訓(xùn)練的系統(tǒng)分析員、系

統(tǒng)設(shè)計(jì)人員）、一般技術(shù)人員（代碼設(shè)計(jì)員、數(shù)據(jù)錄入員、系統(tǒng)管理員）、管理人員（領(lǐng)導(dǎo)決策者、各開發(fā)階段的公關(guān)協(xié)調(diào)人員）。

第三節(jié)

GIS功能

一、GIS基本功能和核心功能

GIS基

本功能包括：空間數(shù)據(jù)/信息采集、空間數(shù)據(jù)/信息處理（包括編輯）、空間數(shù)據(jù)/信息存儲、空間數(shù)據(jù)/信息分析、模型分析及空間數(shù)據(jù)/信息輸出等。

空間分析功能是GIS的核心功能，也是

GIS與其它系統(tǒng)區(qū)別的重要標(biāo)志。

二、GIS應(yīng)用功能

GIS應(yīng)用模型分析是GIS支持下處理和分析問題的方法體現(xiàn)，也是GIS應(yīng)用深化的重要體現(xiàn)。

GIS典型的應(yīng)用有：專題地圖制圖及空間分析

；地理數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、導(dǎo)出；多媒體可視化或虛擬表達(dá)。

第四節(jié)

GIS類型

一般地，可根據(jù)GIS的研究內(nèi)容、功能和作用等對GIS類型進(jìn)行劃分。

按功能分為應(yīng)用功能（工具型、應(yīng)用型、大

眾型）、軟件功能（專業(yè)、桌面、手持、組件等）。

按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為矢量GIS、柵格GIS和矢—柵GIS。按維數(shù)分為2DGIS、2.5DGIS、3DGIS、TGIS。

按軟件和支持環(huán)境分為GIS模塊、集成

GIS、核心GIS等。

第五節(jié)

GIS發(fā)展簡史

一、世界GIS發(fā)展簡史

二、中國GIS發(fā)展簡史

三、全球GIS發(fā)展趨勢

當(dāng)前，GIS正向著集成化、產(chǎn)業(yè)化和社會化發(fā)展規(guī)律方向邁進(jìn)。從單機(jī)、二維、封閉向開放、網(wǎng)絡(luò)、多維、動態(tài)的方向發(fā)展。

總的表現(xiàn)為：①GIS已成為一門綜合性技術(shù)，即GIS集成技術(shù)、3S技術(shù)（包括一般GIS、RS和GPS）和地球信息科學(xué)等名詞的出現(xiàn)。②GIS

產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展勢頭強(qiáng)勁。③GIS網(wǎng)絡(luò)化已構(gòu)成當(dāng)今社會的熱點(diǎn)。④地理信息科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展。

具體的體現(xiàn)在：①軟、硬件發(fā)展。②數(shù)據(jù)資源日益豐富，共享機(jī)制健全。③GIS學(xué)科成熟、④GIS理論技術(shù)研究走向深入。⑤應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊。⑥GIS建設(shè)開發(fā)走上高效率的技術(shù)路線。

第二章

GIS的地理基礎(chǔ)

第一節(jié)

地球空間的認(rèn)知及表達(dá)

人類認(rèn)識地球可以說經(jīng)歷了三次

大飛躍，第一次“地理大發(fā)現(xiàn)”對地球是球體的認(rèn)識，第二次“哥白尼的日心說”對地球繞日運(yùn)動的認(rèn)識，第三次“數(shù)字地球”對地球信息的認(rèn)識，則有助于人類監(jiān)控地球，人們對地球科學(xué) 的認(rèn)知走過了艱難的歷程。

從日地關(guān)系來看，地球空間包括被太陽風(fēng)包圍著的、受地球磁場控制的空間區(qū)域，也是各種應(yīng)用衛(wèi)星、空間站和載人飛船運(yùn)行的主要空間區(qū)域，是地球最重要的

宇宙環(huán)境。

地理學(xué)主要研究地球表層的環(huán)境特點(diǎn)及演變規(guī)律。空間實(shí)體，是人們用于概括表達(dá)對表層（現(xiàn)實(shí)世界）有意義的環(huán)境，是對現(xiàn)實(shí)世界有意義的東西的統(tǒng)稱。對于空間實(shí)體來說，它是有形狀的，可用維度表達(dá)。

一、地理實(shí)體和地理數(shù)據(jù)

1、地理實(shí)體和地理數(shù)據(jù)概念

（1）地理實(shí)體：GIS的研究對象是地理實(shí)體，即指地球表層自然現(xiàn)象和社會經(jīng)濟(jì)要素中不能再分割 的單元，可進(jìn)一步簡化、抽象分為點(diǎn)、線、面、體等實(shí)體類型。

（2）地理數(shù)據(jù)：用于描述空間要素的空間位置。①離散要素：是指觀測值是不連續(xù)的、形成分離的要素，并可單個識別。②

連續(xù)要素：是指觀測值是連續(xù)的要素。

2、地理數(shù)據(jù)與地理實(shí)體的關(guān)系 地理數(shù)據(jù)是地理實(shí)體的概括，反映地理實(shí)體在地表分布的定位數(shù)據(jù)是依據(jù)一定的地表定位參照系統(tǒng)。

地理數(shù)據(jù)是各

種地理特征和現(xiàn)象間關(guān)系的符號化表示，反映了實(shí)體空間、屬性和時間三個特征，也是地理空間分析的三大基本要素。

（1）空間特征：包括地理位置和空間關(guān)系，定位數(shù)據(jù)描述地物所在位

置，這種位置既可以根據(jù)大地參照系定義，也可以定義為地物間的相對位置關(guān)系。

（2）屬性特征：又稱為非空間特征，是屬于一定地物、描述其特征的定性或定量指標(biāo)。

（3）時間特征

：是指地理數(shù)據(jù)采集或地理現(xiàn)象發(fā)生的時刻或時段，反映時序變化等。

3、地理數(shù)據(jù)與比例尺

用地理數(shù)據(jù)表示現(xiàn)實(shí)世界經(jīng)歷了一定的對地理實(shí)體的概括和綜合過程的。

在GIS中，地理數(shù)

據(jù)對地理實(shí)體概括描述的程度主要以地圖比例尺表示。地圖比例尺定義為地圖上一條直線段的長度與其在地面上相應(yīng)的水平投影長度之比。GIS中常使用圖解式比例尺（隨著顯示在計(jì)算機(jī)屏幕

上的地圖的放大或縮小，圖解比例尺相應(yīng)地按比例拉長或縮短）。

GIS表達(dá)地理實(shí)體主要與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)量多少有關(guān)；GIS中地理數(shù)據(jù)的精度及其所表示的地理實(shí)體的詳略程度，主要取決

于原始地圖或影像資料的比例尺。

4、地理數(shù)據(jù)的分類與編碼（1）屬性數(shù)據(jù)編碼 在GIS中，通常把與幾何數(shù)據(jù)的表示密切相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)用編碼的形式表示，并與幾何數(shù)據(jù)一起管理。

編

碼是指確定屬性數(shù)據(jù)的代碼的方法和過程。代碼是一個或一組有序的易于被計(jì)算機(jī)或人識別與處理的符號，是計(jì)算機(jī)鑒別和查找信息的主要依據(jù)和手段。編碼的直接產(chǎn)物就是代碼，而分類分

級則是編碼的基礎(chǔ)。

（2）分類編碼的原則

分類是將具有共同的屬性或特征的事物或現(xiàn)象歸并在一起，而把不同屬性或特征的事物或現(xiàn)象分開的過程。

分類的基本原則：科學(xué)性、系統(tǒng)性、可擴(kuò)性、實(shí)用性、兼容性、穩(wěn)定性、不受比例尺限制及靈活性等。

（3）分類碼和標(biāo)識碼

分類碼是直接利用信息分類的結(jié)果制定的分類代碼，用 于標(biāo)記不同類別信息的數(shù)據(jù)。分類碼一

般由數(shù)字、或字符、或數(shù)字字符混合構(gòu)成。

標(biāo)識碼是間接利用信息分類的結(jié)果，在分類的基礎(chǔ)上，對某一類數(shù)據(jù)中各個實(shí)體進(jìn)行標(biāo)識，以便能按實(shí)體進(jìn)行存儲和逐個進(jìn)行查詢檢索。標(biāo)識碼

通常由定位分區(qū)和各要素實(shí)體代碼兩個碼段構(gòu)成。

二、地理實(shí)體類型及空間關(guān)系

1、地理實(shí)體空間基本類型及表示方法

按空間分布特征，地理實(shí)體類型可劃分為點(diǎn)、線、面、體。相應(yīng)地

實(shí)體的維數(shù)就有0、1、2、3維之分。

（1）點(diǎn)狀：包括實(shí)體點(diǎn)、注記點(diǎn)、內(nèi)點(diǎn)、角點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)等。點(diǎn)有特定位置，不能按比例尺表示。

（2）線狀：包括線段、邊界、鏈、弧段、網(wǎng)絡(luò)等呈線

狀或帶狀延伸分布。在GIS中，看成具有相同屬性的點(diǎn)的軌跡、線或折線，由一系列的有序集坐標(biāo)表示，并有實(shí)體長度、彎曲度、方向性等特性。

（3）面狀或體狀：即多邊形或多面體，呈

面狀分布，且其分布面積和實(shí)際形狀輪廓能按比例表示。

離散型面狀實(shí)體呈不連續(xù)的區(qū)域分布，連續(xù)型面狀實(shí)體在空間上每一點(diǎn)呈連續(xù)的區(qū)域分布。

復(fù)雜實(shí)體可由簡單實(shí)體組合來表達(dá)。

用點(diǎn)、線、面兩兩之間組合可表達(dá)復(fù)雜的空間問題。

在地圖上，通過地圖概括或比例尺改變，實(shí)體維數(shù)的表示可以改變。在GIS中，實(shí)體維數(shù)的表示是根據(jù)比例尺改變的。

2、地理實(shí)體的

空間關(guān)系

（1）拓?fù)潢P(guān)系：指滿足拓?fù)鋷缀螌W(xué)原理的空間數(shù)據(jù)點(diǎn)間的相互關(guān)系，即用結(jié)點(diǎn)、圓弧和多邊形所表示的實(shí)體之間的鄰接、關(guān)聯(lián)和包含等關(guān)系，或指雖圖形保持連續(xù)狀態(tài)下變形，但

圖形關(guān)系不變的性質(zhì)。

種類：依系統(tǒng)元素之間的關(guān)系可分為關(guān)聯(lián)性、鄰接性、連通性、包含性等。①關(guān)聯(lián)性：指不同類要素之間。②鄰接性：指同類元素之間。③連通性：是衡量網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜

性的程度，常用于網(wǎng)絡(luò)分析中確定路徑或分析街道是否相通等。④包含性：指面狀的實(shí)體包含了哪些線（弧）、點(diǎn)或面狀實(shí)體。

拓?fù)潢P(guān)系表達(dá)：GIS領(lǐng)域目前對于拓?fù)潢P(guān)系的表達(dá)普遍采用

Egenhofer的9交叉模型。

意義：①拓?fù)潢P(guān)系能清楚地反映實(shí)體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，它比幾何關(guān)系具有更大的穩(wěn)定性，不隨地圖投影而變化，即使脫離坐標(biāo)系，也能確定地理實(shí)體之間的空

間位置關(guān)系。②拓?fù)溆兄诳臻g要素的查詢，利用拓?fù)潢P(guān)系可以解決許多實(shí)際問題。③根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系可重建地理實(shí)體，這對于虛擬GIS發(fā)展很有利。

（2）距離關(guān)系：用于描述空間實(shí)體之間 的距離等關(guān)系。（3）方向關(guān)系：描述空間實(shí)體之間在空間上的排列次序，如前后、左右、上下、東、南、西、北等方位關(guān)系。

三、地理數(shù)據(jù)、地理實(shí)體與圖層

在GIS中，地理數(shù)據(jù)是以圖

層為單位進(jìn)行組織和存儲的。一幅圖層表示一種類型的地理實(shí)體，是一個獨(dú)立的數(shù)據(jù)集。由于一幅圖層反映某一特定的主題，因此，它又稱為專題數(shù)據(jù)層。圖層表示法是以圖層為結(jié)構(gòu)表示和

存儲綜合反映某一地區(qū)的自然、人文現(xiàn)象的地理分布特征和過程的地理數(shù)據(jù)，這種方法實(shí)際上源自傳統(tǒng)的專題地圖表示法。一個圖層

只能用于描述單一地理實(shí)體（點(diǎn)、線或面）。

1、地理數(shù)據(jù)或?qū)嶓w分層基本原則和方法

（1）在劃分圖層時遵循基本的原 則：①不同的圖形對象類型存放在不同的圖層。②基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)作為單獨(dú)圖層。③依系統(tǒng)對各種數(shù)據(jù)的處理方式不同而分層存放。

（2）實(shí)施的方法：①專題分層：每圖層對應(yīng)一個專題，包

含某一種或某一類數(shù)據(jù)或?qū)嶓w。②時間序列分層：把不同時間或不同時期的數(shù)據(jù)作為一個數(shù)據(jù)層。③幾何特征分層：把點(diǎn)、線、面不同的幾何特征數(shù)據(jù)分成不同的層。

2、地理數(shù)據(jù)或?qū)嶓w分

層的目的（1）便于空間數(shù)據(jù)的管理：空間數(shù)據(jù)分為若干數(shù)據(jù)層后，對所有空間數(shù)據(jù)的管理就簡化為對各數(shù)據(jù)層的管理，而一個數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)往往比較單一，數(shù)據(jù)量也相對較小，管理起

來就相對簡單。

（2）加快空間數(shù)據(jù)查詢速度：對分層的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢時，不需要對所有空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，只需要對某一層空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢即可。

（3）增加了空間數(shù)據(jù)顯示的靈

活性：分層后的空間數(shù)據(jù)，便于任意選擇需要顯示的圖層。

（4）有利于進(jìn)行空間分析：對不同數(shù)據(jù)層進(jìn)行疊加，可進(jìn)行各種目的的空間分析，特別有利于地圖的疊加分析。

3、處理數(shù)據(jù)

時應(yīng)注意的問題

（1）某些空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)要求把點(diǎn)、線、面實(shí)體分別組織、存儲在不同的圖層中。

（2）同一種幾何類型，但功能不同的地理實(shí)體應(yīng)分別組織、存儲在不同的圖層中。

（3）反映同一地理實(shí)體但具有不同比例尺或不同資料來源的地理數(shù)據(jù)應(yīng)分別組織、存儲在不同的圖層中。

（4）對來源于不同部門或需要經(jīng)常更新的地理數(shù)據(jù)應(yīng)分別組織、存儲在不同 的圖層中。

（5）當(dāng)研究的區(qū)域范圍較廣時，由于地理數(shù)據(jù)量大，應(yīng)注意合理分幅，然后再將各分幅數(shù)據(jù)分別存儲，構(gòu)建所需的圖層。

第二節(jié)

地球形狀與地球空間模型

一、地球的形狀

長期以來，人們對地球形狀的認(rèn)識常描述為球體、或橢球體、或不規(guī)則的橢球體、或具有高低起伏的扁球體。在研究地球形狀時，主要視精度的需求而定。

對現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)表達(dá)可以采用

地球空間模型。地圖和GIS其實(shí)都是地球模型，地圖以圖形符號來記載和表示地理數(shù)據(jù)；GIS以數(shù)字形式來記載和表示地理數(shù)據(jù)。

二、地球空間模型

1、地球的自然表面：是一個高低起伏、不規(guī)則的表面，包括海陸表面。

2、地球大地水準(zhǔn)面：假設(shè)當(dāng)海水處于完全靜止的平衡狀態(tài)時，從海平面延伸到所有大陸下部，而與地球重力方向處處正交的一個連續(xù)、閉合的水準(zhǔn)面，也就 是地球引力場的等勢面，稱為大地水準(zhǔn)面。

3、地球橢球體模型：以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)建立起來的地球橢球體模型，表面是個規(guī)則的數(shù)學(xué)表面，橢球體的大小通常用兩個半徑——長半徑a（也叫赤道半徑）和短半徑b（也叫極半徑），或由一個半徑和扁率u或偏心率e來決定。

對于旋轉(zhuǎn)橢球體的描述，由于計(jì)算年代不同，所用方法不同；測定地區(qū)不同，其描述方法也不同。

一

百多年來，各國研究者對地球橢球體進(jìn)行了眾多研究，提出了多組地球橢球體參數(shù)。不同的GIS軟件，所提供的旋轉(zhuǎn)橢球體模型種類有不同。

我國于1954年開始采用前蘇聯(lián)克拉索夫斯基橢球

體作為地球表面幾何模型，即1954年北京坐標(biāo)系。20世紀(jì)70年代末建立了新的1980西安坐標(biāo)系，采用了國際大地測量與地球物理聯(lián)合會（IUGG）提供的橢球體。1984年后采用了世界大地坐標(biāo)

（WGS84）橢球體，建立的是國家大地坐標(biāo)系。

2008年7月1日后啟用2000 國家大地坐標(biāo)系。它是全球地心坐標(biāo)系在我國使用的具體體現(xiàn)。同時，國家測繪局公告2000國家大地坐標(biāo)系與現(xiàn)行國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、銜接的過渡期為8至10年。

應(yīng)用GIS技術(shù)來模擬、反

演區(qū)域地理過程或現(xiàn)象是地學(xué)應(yīng)用的重要發(fā)展趨勢，但地表不同區(qū)域參數(shù)的選擇是GIS地學(xué)應(yīng)用模型構(gòu)建的關(guān)鍵。

第三節(jié)

空間參照基礎(chǔ)的坐標(biāo)系

一、坐標(biāo)系統(tǒng)

與GIS有關(guān)的坐標(biāo)系統(tǒng)主

要有：地理坐標(biāo)，屬于球面坐標(biāo)系統(tǒng)；投影坐標(biāo)，屬于平面坐標(biāo)系統(tǒng)。

1、球面坐標(biāo)一般模式：由基圈、始圈和終圈構(gòu)成的球面三角。

2、常見的坐標(biāo)系

（1）地理坐標(biāo)系：屬于球面坐標(biāo)

系，它的基圈是赤道，始圈是本初子午線，終 圈是所在地的經(jīng)線，緯線和經(jīng)線相交定點(diǎn)，用緯度（φ）和經(jīng)度（λ）表示，即（φ，λ）。地球表面空間要素的位置是基于用經(jīng)、緯度值表示 的地理坐標(biāo)系。

（2）平面坐標(biāo)系：若把地球曲面視為平面，或地球曲面投影后的平面，可用狄卡爾直角坐標(biāo)系（x，y）表示地面的位置，單位“米”或“千米”。GIS用戶通常是在平面上

對地圖要素進(jìn)行處理，地球表面空間要素的位置是基于用x軸和y軸表示的平面坐標(biāo)系。

（3）高程系：如果考慮高度，對應(yīng)于每一個空間點(diǎn)位置，可以用大地坐標(biāo)系的形式表示，即（φ，λ，h），也可用空間大地直角坐標(biāo)系表達(dá)，即（x，y，z）表示。目前，國內(nèi)常見高程系有黃海高程系和地方高程系。

二、地圖投影

1、地圖投影的基本問題

定義：將地球橢球面上的點(diǎn)映

射到平面上來的方法。每一種投影都與一個坐標(biāo)系統(tǒng)相聯(lián)系。坐標(biāo)系統(tǒng)是一套說明某一物體地理坐標(biāo)的參數(shù)，其中參數(shù)之一就為“投影”。投影關(guān)系說明如何將圖形物體顯示于平面上，而坐

標(biāo)系統(tǒng)則顯示出地形地物所在的相對位置。

2、地圖投影與GIS 地圖是GIS的主要數(shù)據(jù)來源，在采集地圖數(shù)據(jù)并輸入GIS的過程中，就要考慮地圖投影的系統(tǒng)配置。為確保GIS在同一系統(tǒng)內(nèi)或

在不同系統(tǒng)之間的信息（或數(shù)據(jù)）能夠?qū)崿F(xiàn)

交換和共享，配準(zhǔn)是第一步。否則后續(xù)所有基于GIS的空間分析、處理及應(yīng)用都是不可能的。

可以說地圖投影對GIS的影

響是滲透在GIS建設(shè)的各個方面，下圖可以反映出地圖投影與GIS的關(guān)系。

3、地圖投影在GIS中的作用

（1）GIS以地圖方式顯示地理信息。地圖是平面，而地理信息則是在地球橢球面上，因此地圖投影在GIS中不可缺少。投影是一個GIS項(xiàng)目的首要任務(wù)。

（2）GIS數(shù)據(jù)庫中地理數(shù)據(jù)以地理坐標(biāo)存儲時，則以地圖為數(shù)據(jù)源的空間數(shù)據(jù)必須通過投影變換轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)；而輸

出或顯示時，則要將地理坐標(biāo)表示的空間數(shù)據(jù)通過投影變換轉(zhuǎn)換成指定投影的平面坐標(biāo)。

（3）在GIS中，地理數(shù)據(jù)的顯示可根據(jù)用戶的需要而指定投影方式，但當(dāng)所顯示的地圖與國家基本

地圖系列的比例尺一致時，一般采用國家基本系列地圖所用的投影。

4、統(tǒng)一地圖投影系統(tǒng)

（1）地球曲面轉(zhuǎn)換成平面是應(yīng)用了地圖投影的原理，在空間信息系統(tǒng)中投影系統(tǒng)配置要統(tǒng)一。

（2）空間信息系統(tǒng)中地圖投影配置的一般原則：①所配置的投影系統(tǒng)應(yīng)與相應(yīng)比例尺的國家基本圖（基本比例尺地形圖、基本省區(qū)圖或國家大地圖集）投影系統(tǒng)一致。②系統(tǒng)一般只考慮至多

采用兩種投影系統(tǒng)，一種服務(wù)于大比例尺的數(shù)據(jù)處理與輸入輸出，另一種服務(wù)于中小比例尺。③為保證不變形或變形少，選用投影以等角投影為宜。④所用投影應(yīng)能與網(wǎng)格坐標(biāo)系統(tǒng)相適應(yīng)，即所采用的網(wǎng)格系統(tǒng)在投影帶中應(yīng)保持完整。

5、統(tǒng)一的地圖投影系統(tǒng)的意義

為GIS選擇和設(shè)計(jì)一種或幾種適用的地圖投影系統(tǒng)和網(wǎng)格坐標(biāo)系統(tǒng)，可以為各種地理信息的輸入、輸出及匹配

處理提供一個統(tǒng)一的定位框架，使各種來源的地理信息和數(shù)據(jù)能夠具有共同的地理基礎(chǔ)，并在這個基礎(chǔ)上反映出它們的地理位置和地理空間關(guān)系特征。

6、面向數(shù)字地球的投影問題 數(shù)字地

球是美國前副總統(tǒng)戈?duì)栍?998年提出的，其基本概念是指可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)的多分辨率和三維的地球表示，是虛擬地球，是現(xiàn)實(shí)地球的模型。

目前，有關(guān)這方面的研究已有一定的進(jìn)展，典型的成果是球面格網(wǎng)模型的建立（球面四元三角網(wǎng)QTM）及其在全球參考系統(tǒng)中的應(yīng)用。

第四節(jié)

地球時間系統(tǒng)一、時間的本質(zhì)和含義

這種物質(zhì)運(yùn)動變化的序列和持續(xù)的性質(zhì)，就是

時間的本 質(zhì)。

時間不能完全脫離于空間，而必須和空間結(jié)合在一起，空間目標(biāo)的表征和現(xiàn)象是隨時間變化而變化的。

時間有時刻和時段兩重含義。

二、量時原則和時間計(jì)量系統(tǒng)

時間

是通過物質(zhì)的運(yùn)動形式來計(jì)量表達(dá)的，但在選擇不同的物質(zhì)運(yùn)動形式來表達(dá)或計(jì)量時間的過程中，必須遵從的三個原則是被時間計(jì)量所考察的物質(zhì)運(yùn)動必須具有周期性、穩(wěn)定性和可測性。

在GIS中，人們經(jīng)常用到的是太陽時系統(tǒng)（以太陽在天穹上的位置來確定一日中的時間），包括平太陽時（簡稱平時）和視太陽時（簡稱視時）。

第三章

GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和空間數(shù)據(jù)庫

第一

節(jié)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在GIS領(lǐng)域，目前普遍采用了兩種數(shù)據(jù)模型，即基于目標(biāo)的和基于場的。

常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有兩種，即基于矢量的和基于柵格的。

一、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示法

1、矢量數(shù)據(jù)

模型

（1）基于對象的矢量數(shù)據(jù)簡單模型

矢量數(shù)據(jù)模型是以點(diǎn)為基本單位描述地理實(shí)體的分布特征，每一個點(diǎn)用一對（x，y）坐標(biāo)表示。

點(diǎn)狀實(shí)體由一個單獨(dú)的點(diǎn)表示；線狀實(shí)體由一系

列有序點(diǎn)串或集表示，點(diǎn)的記錄順序稱為線的“方向”；面狀實(shí)體由一系列首末同點(diǎn)的閉合環(huán)或有序點(diǎn)集表示；線狀和面狀實(shí)體在顯示時分別以直線段將組成它們的點(diǎn)連接成線段鏈和多邊形。

（2）矢量數(shù)據(jù)獲取方式和編碼方法

矢量數(shù)據(jù)模型只需選取和記錄反映地理實(shí)體分布形狀特征的點(diǎn)，但點(diǎn)的數(shù)量對地理實(shí)體表示有影響。它非常適合于表示線狀實(shí)體和面狀實(shí)體的范圍邊

界。

獲取方式：①由外業(yè)測量獲得。②由柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換獲得。

《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》復(fù)習(xí)資料（要點(diǎn)）陳詩吉（編）

③由跟蹤數(shù)字化獲得。

編碼方法：①對于點(diǎn)實(shí)體和線實(shí)體，直接

記錄空間信息和屬性信息。②對于多邊形地物，用樹狀索引編碼法和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)編碼法。③對于多邊形地物，用坐標(biāo)序列法，即由多邊形邊界的“x、y坐標(biāo)對”集合及說明信息組成。

2、矢量

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

（1）簡單矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：空間數(shù)據(jù)按照基本的空間對象（點(diǎn)、線、面或多邊形）為單位進(jìn)行單獨(dú)組織，并以地理實(shí)體為單位，將地理實(shí)體特征點(diǎn)的坐標(biāo)存儲到一個數(shù)據(jù)文件中。

每個實(shí)體由其編號或識別碼標(biāo)識，實(shí)體的屬性數(shù)據(jù)設(shè)為屬性碼，以表的形式存儲在另一個數(shù)據(jù)文件中，當(dāng)需要查詢、顯示或分析某一實(shí)體的屬性數(shù)據(jù)時，GIS以實(shí)體編號為關(guān)鍵字從屬性數(shù)據(jù)文

件中將它們讀取出來。

其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，存取便捷。

（2）拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：除了存儲地理實(shí)體的坐標(biāo)數(shù)據(jù)以外，還以計(jì)算機(jī)可以識別的方式存儲反映地理實(shí)體拓?fù)涮匦浴?/p>

在拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)

構(gòu)中，點(diǎn)狀實(shí)體僅以其編號和一對（x，y）坐標(biāo)表示和存儲；線狀實(shí)體則表示為線段弧，又稱為弧段；面狀實(shí)體可看成是由一系列的弧段組成的多邊形。

（3）不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）數(shù)據(jù)結(jié)

構(gòu)：根據(jù)一系列不規(guī)則分布的數(shù)據(jù)點(diǎn)產(chǎn)生的，每個數(shù)據(jù)點(diǎn)由（x，y，z）表示。其中，x、y為點(diǎn)坐標(biāo)，z為所表示的地理實(shí)體在該點(diǎn)的屬性值。

TIN將數(shù)據(jù)點(diǎn)以直線相連形成一個不規(guī)則三角網(wǎng)，網(wǎng)中所有三角形相互鄰接，互不相交，互不重疊。

將不規(guī)則分布的數(shù)據(jù)點(diǎn)連接成三角網(wǎng)的方法最常用的是狄諾里三角形。使用Delaunay三角構(gòu)網(wǎng)法形成的每一個三角形，它的外接圓不含

有除三個頂點(diǎn)以外的其他數(shù)據(jù)點(diǎn)，而這個外接圓的圓心正是與該三角形三個頂點(diǎn)相對應(yīng)的多邊形（也稱泰森多邊形，Thiessen或Voronoi）的公共頂點(diǎn)。泰森多邊形可用于GIS定性分析、統(tǒng)計(jì)

分析、鄰近分析等。

泰森多邊形的特性：①每個泰森多邊形內(nèi)僅含有一個離散點(diǎn)數(shù)據(jù)。②泰森多邊形內(nèi)的點(diǎn)到相應(yīng)離散點(diǎn)的距離最近。③位于泰森多邊形邊上的點(diǎn)到其兩邊的離散點(diǎn)的距離

相等。

建立泰森多邊形的步驟：①離散點(diǎn)自動構(gòu)建三角網(wǎng)，即構(gòu)建Delaunay三角網(wǎng)。②找出與每個離散點(diǎn)相鄰的所有三角形的編號，并記錄下來。對已構(gòu)建的三角網(wǎng)中找出具有一個相同頂

點(diǎn)的所有三角形即可。③對與每個離散點(diǎn)相鄰的三角形按順時針或逆時針方向排序，以便下一步連接生成泰森多邊形。④計(jì)算每個三角形的外接圓圓心，并記錄之。⑤根據(jù)每個離散點(diǎn)的相鄰

三角形，連接這些相鄰三角形的外接圓圓心，即得到泰森多邊形。對于三角網(wǎng)邊緣的泰森多邊形，可作垂直平分線與圖廓相交，與圖廓一起構(gòu)成泰森多邊形。

TIN是一種拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不僅

存儲每個數(shù)據(jù)點(diǎn)的（x，y，z）三維坐標(biāo)值，而且存儲三角網(wǎng)的拓?fù)涮匦浴Ｃ總€三角形具有三個特性（即面積、梯度（或坡度）和方位），都可以作為TIN的屬性值存儲在一個數(shù)據(jù)文件中，或

在使用TIN時將它們計(jì)算出來。

TIN是根據(jù)不規(guī)則分布的數(shù)據(jù)點(diǎn)所構(gòu)建的，很適合表示連續(xù)型面狀實(shí)體，尤其對于復(fù)雜的、變化大的面狀實(shí)體，表達(dá)比較逼真，效果較好。

（4）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模

型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)是指一組相互連接的線狀地理實(shí)體。在GIS中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型本質(zhì)上是矢量數(shù)據(jù)模型，它把網(wǎng)絡(luò)看成是由結(jié)點(diǎn)和路徑組成，并以結(jié)點(diǎn)和路徑為單位描述網(wǎng)絡(luò)的幾何、拓?fù)浜?/p>

專題特征。

二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示法

柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示法以規(guī)則網(wǎng)格描述地理實(shí)體、記錄和表示地理數(shù)據(jù)。

1、柵格數(shù)據(jù)模型

柵格數(shù)據(jù)模型視地球表面為平面，將其分割為一定大小、形狀規(guī)則的格網(wǎng)，以網(wǎng)格為單位記錄地理實(shí)體的分布位置和屬性。

組成格網(wǎng)的網(wǎng)格通常使用正方形。使用這種柵格數(shù)據(jù)模型，點(diǎn)狀地理實(shí)體表示為單一的網(wǎng)格或表示為單個像元；線狀地理

實(shí)體表示為一串相連的網(wǎng)格或在一定方向上連接成串的相鄰像元的集合；面狀地理實(shí)體則由一組聚集在一起且相互連接的網(wǎng)格或由聚集在一起的相鄰像元的集合表示。每個地理實(shí)體的形狀特

征表現(xiàn)為由構(gòu)成它的網(wǎng)格組成的形狀特征。每個網(wǎng)格的位置由其所在的行列號表示。

柵格數(shù)據(jù)可以是一組數(shù)據(jù)矩陣，每個數(shù)據(jù)稱為網(wǎng)格值，代表相應(yīng)網(wǎng)格內(nèi)地理實(shí)體的屬性。

柵格數(shù)據(jù)不

明確地表示地理實(shí)體的拓?fù)涮匦裕行┨匦钥梢酝ㄟ^計(jì)算獲得。

柵格數(shù)據(jù)的精度在很大程度上取決于網(wǎng)格的大小。網(wǎng)格越大，精度越低；反之，網(wǎng)格越小，精度越高。柵格數(shù)據(jù)的精度對

地理實(shí)體幾何形狀特征表示的詳細(xì)性和精確性影響很大。一般實(shí)體特征愈復(fù)雜，柵格尺寸越小，分辨率愈高。

柵格數(shù)據(jù)量愈大（按分辨率的平方指數(shù)增加），計(jì)算機(jī)成本就越高，處理速度

就越慢。不管網(wǎng)格有多小，每個網(wǎng)格內(nèi)有關(guān)地理實(shí)體屬性變化的細(xì)節(jié)會全部丟失，而且柵格數(shù)據(jù)總會在某種程度上會歪曲地理實(shí)體的細(xì)部特征。

當(dāng)一個網(wǎng)格包含兩種或兩種以上不同類型的

地理實(shí)體時，只能將它表示為其中一種類型。

通常使用的網(wǎng)格賦值規(guī)則包括：①中心點(diǎn)法：選取位于柵格中心的屬性值為該柵格的屬性值。②面積占優(yōu)法：選取占據(jù)柵格單元屬性值為面積

最大者賦值。常用于分類較細(xì)、地理類別圖斑較小的情景。③重要性法：定義屬性類型的重要級別，選取重要的屬性值為柵格屬性值，常用于有重要意義而面積較小的要素，特別適用于點(diǎn)、線地理要素的定義。④長度占優(yōu)法：定義每個柵格單元的值由該柵格中線段最長的實(shí)體的屬性來確定。

2、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是以規(guī)則的陣列來表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組

織，組織中的每個數(shù)據(jù)表示地物或現(xiàn)象的非幾何屬性特征。

（1）柵格矩陣：將柵格數(shù)據(jù)看作一個數(shù)據(jù)矩陣，逐行（或逐列）逐個記錄代碼（也稱直接?xùn)鸥窬幋a）。通常，這個文件具有一個

文件標(biāo)頭部分，用以存放有關(guān)柵格數(shù)據(jù)模型基本要素方面的數(shù)據(jù)。

柵格矩陣要求存儲所有的網(wǎng)格值，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件的大小取決于網(wǎng)格的行數(shù)和列數(shù)（m×n）。網(wǎng)格的大小對柵格數(shù)據(jù)量

有很大的影響。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲的網(wǎng)格值，冗余度較大。

《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》復(fù)習(xí)資料（要點(diǎn)）陳詩吉（編）

到第i個觀測點(diǎn)之間的距離，Ai、a、b和c為待定系數(shù)。

評價：①

薄板樣條函數(shù)的主要問題是在數(shù)據(jù)點(diǎn)或觀測點(diǎn)稀少的地區(qū)會產(chǎn)生很大的梯度變化，插值的結(jié)果常比實(shí)際情況偏ing）是一種用于空間插值的地有一定的連續(xù)性，但不能以一個單一的平滑變化的

總體趨勢：即現(xiàn)象成連續(xù)面狀分布為半方差圖的統(tǒng)計(jì)方的大小取決于觀測點(diǎn)之間的距離。

大。為了糾正這一問題，人們已提出了幾種改進(jìn)的樣條函數(shù)，包括規(guī)則化樣條函數(shù)和張力薄板樣條

函數(shù)。②樣條函數(shù)比較適合于呈連續(xù)、平滑曲面狀分布的面狀實(shí)體。雖由樣條函數(shù)產(chǎn)生的等值線顯得非常平滑，在某些情況下，則可能會產(chǎn)生不切合實(shí)際的平滑效果。

4、克里（金）格法

（1）克里（金）格法（Krig學(xué)統(tǒng)計(jì)方法。

（2）克里格法使用區(qū)域化變量的概念，這種變量的值隨著地點(diǎn)而變化，具數(shù)學(xué)方程來模擬，許多地形表面、土壤質(zhì)量的區(qū)域變化等都具有這種特

性。

這類現(xiàn)象的空間變化既不是隨機(jī)的，也不是確定的，而是由三個部分組成：①的總體結(jié)構(gòu)。②空間自相關(guān)變化：即偏離總體變化趨勢的一些小的變化，這些變化雖然是隨機(jī)的，但在空

間上是相互關(guān)聯(lián)的。例如，在地形表面出現(xiàn)的一些小峰谷，它們的高程與周圍地點(diǎn)的高程是呈連續(xù)變化的，即相關(guān)的。③隨機(jī)誤差或隨機(jī)噪音：它們既與總體變化趨勢無關(guān)，又沒有空間上的

相互關(guān)系。例如地面上突然出現(xiàn)的巨大礫石。

（3）模擬和估算：克里格法對區(qū)域化變量的這三個成分分別采用不同的方法進(jìn)行模擬和估算。

總體趨勢以模擬變量區(qū)域性變化的數(shù)學(xué)方程表

達(dá)和計(jì)算；空間自相關(guān)變化和隨機(jī)噪音通過使用稱法估算。

半方差是衡量觀測點(diǎn)或樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)之間空間依賴性的一個統(tǒng)計(jì)量，它觀測點(diǎn)數(shù)據(jù)在距離為h的半方差r（h）定義為所有相距h距離 的觀測點(diǎn)數(shù)據(jù)的方差除以一半。

表達(dá)式：。式中，h為觀測點(diǎn)之間的距離，n為相距h距離的觀測點(diǎn)的個為觀測點(diǎn)xi的數(shù)據(jù)值，z（xi＋h）為

與觀測點(diǎn)xi相距h距離的數(shù)模型、高斯模型、插值結(jié)果的方差達(dá)到最小，并運(yùn)用半方差圖估類，即普通克里格法和廣義克里是根據(jù)點(diǎn)狀實(shí)體的分布估算它們在一個區(qū)域內(nèi)各地的分布密度。

密

度估算則針對點(diǎn)狀實(shí)體。

上，計(jì)算位于每個網(wǎng)格的點(diǎn)數(shù)，根據(jù)每個點(diǎn)所代表的 點(diǎn)狀含的所有 觀測數(shù)，z（xi）另一觀測點(diǎn)的數(shù)據(jù)值。半方差應(yīng)隨著距離的增大而增大。利用此曲線可以估算

任何距離的半方差，利用這條擬合曲線可以模擬了區(qū)域變量的自相關(guān)變化。

半方差圖中的擬合曲線通常采用以下五種數(shù)學(xué)曲線模型之一：球形曲線模型、圓環(huán)曲線模型、指線性模型。

克

里格法使用半方差圖來估算插值過程中所需要的已知點(diǎn)權(quán)重值，以使算出插值結(jié)果的方差值。

根據(jù)對區(qū)域化變量分布特性的假設(shè)不同，克里格法可劃分為好幾類，GIS中常用的有兩格法。

5、密度估算

密度估算上述的四種空間插值方法用于估算連續(xù)性面狀實(shí)體在每一點(diǎn)的值，而這里的密度估算產(chǎn)生一個面，可以柵格數(shù)據(jù)或等值線的形式輸出。

（1）簡單密度估算：將一個

格網(wǎng)覆蓋在一個點(diǎn)狀實(shí)體分布圖實(shí)體的個數(shù)計(jì)算每個網(wǎng)格所包含的點(diǎn)狀實(shí)體的總數(shù)，將這個總數(shù)除以網(wǎng)格的面積即得一個網(wǎng)格的密度。

（2）采用核函數(shù)計(jì)算：假想將核的中心（底部圓心）移到待計(jì)算點(diǎn)上，以帶寬為搜索半徑，尋找核所包點(diǎn)，根據(jù)各觀測點(diǎn)到待計(jì)算點(diǎn)的距離由核函數(shù)估算它們對待計(jì)算點(diǎn)影響的權(quán)重，然后用公式估算待計(jì)算點(diǎn)的密度：

。式中，（x，y）為待計(jì)算測點(diǎn)個數(shù)，h為帶寬，（點(diǎn)的坐標(biāo)，n為核函數(shù)帶寬范圍內(nèi)觀yi）為帶寬范圍內(nèi)第i個觀測點(diǎn)的坐標(biāo)，mi為在第i個觀測點(diǎn)影響大于遠(yuǎn)距離

點(diǎn)值的影響。

一定 的差用的數(shù)據(jù)模型。

i，觀測到的個體數(shù)目。

所有的空間差值技術(shù)都有一個基本的假設(shè)，即一個點(diǎn)的值受其附近已知點(diǎn)值的空間插值技術(shù)有很多種，不管使用哪一

種方法，通過插值獲取的數(shù)據(jù)都是估算的近似數(shù)據(jù)，它們與實(shí)際值會有距，任何根據(jù)內(nèi)插數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的結(jié)果都具有某種程度上的不確定性。因此，在使用內(nèi)插數(shù)據(jù)時必須認(rèn)識到數(shù)據(jù)的局限

性。

總結(jié)：柵格數(shù)據(jù)模型和矢量數(shù)據(jù)模型是描述地理現(xiàn)象最常見、最通

《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》復(fù)習(xí)資料（要點(diǎn)）陳詩吉（編）

第六章

GIS應(yīng)用模型

第一節(jié)

GIS應(yīng)用模型概述

一、GIS應(yīng)用

模型的問題，借助于GIS自身的技術(shù)優(yōu) 勢，類

象的不同分

概念

根據(jù)具體的應(yīng)用目標(biāo)和使觀念世界中形成的概念模型，具體化為信息世界中可操作的機(jī)理和過程。

二、GIS應(yīng)用模型的分1、根據(jù)所表達(dá)空間對

2、根據(jù)研究對象的瞬時狀態(tài)和發(fā)展過程分

格局）半靜態(tài)模型：用于評價應(yīng)用目標(biāo)的變化影響。趨勢應(yīng)用模型與GIS空間分析

般問題的理論和方法；而G間分析模型

是聯(lián)系GIS應(yīng)用系統(tǒng)與專業(yè)領(lǐng)域的紐帶，必須數(shù)據(jù)的工具，而數(shù)據(jù)的區(qū)別于 管理模型的構(gòu)建

IS求解問題的基本流程。②確定模型就是建立地理信息建模系統(tǒng)（GIMS模型的構(gòu)建方法：①GIS

環(huán)境內(nèi)模型建造（嵌入式第二節(jié)

常用的應(yīng)用模型

從數(shù)理統(tǒng)計(jì)角度來看：描述性模型和規(guī)則性模型。、位置規(guī)劃。動→選擇影響因子→確定各影響因問題提出：（1）靜態(tài)模型：用于分析

地理現(xiàn)象及要素相互作用的。

（2（3）動態(tài)模型：用于預(yù)測研究目標(biāo)的時空動態(tài)演變及。

三、GISGIS空間分析是基本的，是解決一IS應(yīng)用模型是復(fù)雜的，是為解決專門問題的理論和方法。

空以廣泛、深入的專業(yè)研究為基礎(chǔ)。

空間分析模型是綜合利用GIS中大量綜合分析和應(yīng)用主要又通過應(yīng)用模型來實(shí)現(xiàn)。

空間分析模型是分析型和輔助決策型GIS，這是型GIS的一個重要

特征，是解決空間分析和輔助決策問題的核心。

三、GIS應(yīng)用一般過程：①明確用G的類別、相關(guān)的變量、參數(shù)和算法，構(gòu)建模型邏輯結(jié)構(gòu)框圖。③確定GIS空間操作項(xiàng)目和空間分析方法。

④模型運(yùn)行結(jié)果驗(yàn)證、修改和輸出。

用GIS求解問題的過程），研究如何根據(jù)給定條件自動生成解決問題的整個操作過程。

GIS應(yīng)用）：利用GIS軟件的宏語言發(fā)展各自所需的空間分析模

型。②GIS外部的模型建造（松散耦合式）：基于應(yīng)用GIS 的空間數(shù)據(jù)庫和輸出功能，而模型分析功能則主要是利用其它應(yīng)用領(lǐng)域的軟件。③混合型的模型建造：上述兩者的結(jié)合。

從應(yīng)用角

度來考慮：適宜分析模型、考慮獨(dú)立狀態(tài)模型—分配模型、重力模型、改進(jìn)擴(kuò)散模型。

一、適宜分析模型

用途：土地利用步驟：確定具體的開發(fā)活子的權(quán)重及度量方法→獲取各因子取值→

按適宜性模型計(jì)算各單元適宜程度的分值→劃分適宜性等級。

選址應(yīng)用模型（以森林公園候選地址為例）：①森林公園候選地址。②所需數(shù)據(jù)：公路、鐵路分布圖（線狀地物），森林類型

分布圖（面狀），城鎮(zhèn)區(qū)劃圖（面狀）。③解決方案：構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫，信息提取并建模。④依據(jù)應(yīng)用模型出圖，供決策者參考。

道路拓寬規(guī)劃：①問題提出：道路拓寬改建過程中的拆

遷指性評價模型：建模的關(guān)鍵在于適宜性評價 過程如區(qū)域農(nóng)業(yè)背景的數(shù)標(biāo)計(jì)算。②明確分析的目的和標(biāo)準(zhǔn)。③準(zhǔn)備進(jìn)行分析的數(shù)據(jù)：涉及兩類信息，一類是現(xiàn)狀道路圖；另一類是分析區(qū)域內(nèi)

建筑物分布圖及相關(guān)的信息。④GIS空間操作：選擇擬拓寬的道路，根據(jù)拓寬半徑，建立道路的緩沖區(qū)；將此緩沖區(qū)與建筑物層數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)浏B加，產(chǎn)生一幅新圖，此圖包括所有部分或全部位

于緩沖區(qū)內(nèi)的建筑物信息。⑤GIS統(tǒng)計(jì)分析：對全部或部分位于拆遷區(qū)內(nèi)的建筑物進(jìn)行選擇，凡部分落入拆遷區(qū)且樓層高于10層以上的建筑物，將其從選擇組中去除，并對道路的拓寬邊界進(jìn)行

局部調(diào)整；對所有需拆遷的建筑物進(jìn)行拆遷指標(biāo)計(jì)算。⑥將分析結(jié)果以地圖或表格的形式打印輸出。

建設(shè)用地適宜中指標(biāo)的選取、標(biāo)準(zhǔn)化和權(quán)重的確定以及如何將GIS和決策過程結(jié)合。以

福州為例，根據(jù)各因子中不同影響因素對建設(shè)用地生態(tài)適宜性重要程度的不同，對其賦予不同的等級值。在GIS空間數(shù)據(jù)庫支持下，利用ArcView 3.3或ArcGIS 9.0的空間分析模塊，對評價因

子進(jìn)行單因素和綜合生態(tài)適宜性疊加分析，并對其生態(tài)適宜性評價結(jié)果進(jìn)行分級，即最適宜、比較適宜、勉強(qiáng)適宜、不適宜、很不適等，形成單因子和綜合指標(biāo)的生態(tài)適宜性系列分級圖。

亞熱帶農(nóng)作物種植區(qū)劃：①收集數(shù)據(jù)：據(jù)、影響農(nóng)作物生長的生態(tài)因子（積溫、光照、土壤pH值、降水量、年均溫、空氣相對濕度等）。②構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫。③建立指標(biāo)圖層，確定指標(biāo)等級

（適宜、較適宜、一般適宜、不適宜）。④進(jìn)行GIS疊加分析適宜性（如下圖）。⑤生成結(jié)果圖，為決策者提供參考意見。

《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》復(fù)習(xí)資料（要點(diǎn)）陳詩吉（編）

二、地學(xué)模擬模型

用途：分析多種要素之間的關(guān)系，可模

擬或預(yù)測某種地理過程或現(xiàn)象。

以土壤侵蝕評價為例：①確定土壤侵蝕或水土流失的數(shù)值分析模型，即選擇影響土壤流失的主要環(huán)境數(shù)據(jù)，然后建立主要因子圖層，再利用地圖代數(shù)運(yùn)算，構(gòu)建土壤侵蝕地圖模型A＝R×K×L×S×C×P。②繪制土壤侵蝕或水土流失數(shù)據(jù)處理流程圖，如下圖所示。其中，R為雨量—徑流侵蝕因子；K為土壤侵蝕因子；L為坡長因子；S為坡度因子；C

為作物管理因子；P為侵蝕控制措施因子。③輸出土壤侵蝕圖。

三、發(fā)展預(yù)測模型

用途：運(yùn)用已有的存儲數(shù)據(jù)和系統(tǒng)提供的手段，對事物進(jìn)行科學(xué)的數(shù)量分析，探索某一事物在今后的可

能發(fā)展趨勢，并作出評價和估計(jì)，以調(diào)節(jié)、控制計(jì)劃或行動，如人口預(yù)測，資源預(yù)測、糧食產(chǎn)量預(yù)測以及社會發(fā)展預(yù)測等。

預(yù)測方法：通常分為定性、定量、定時和概率預(yù)測。這種數(shù)量預(yù)

測常用的數(shù)學(xué)方法有移動平均數(shù)法、指數(shù)平滑法、趨勢分析法、時間序列分析法、回歸分析法以及灰色系統(tǒng)理論等模型的應(yīng)用。用GIS模型可以解決區(qū)域時空歷史變化的布局問題。

福建人口

規(guī)模、GDP、經(jīng)濟(jì)與人口關(guān)系以及空間聚類相關(guān)分析系列圖：①利用回歸分析方法，選用3個因子（GDP，第二、第三產(chǎn)業(yè)占GDP的比重，各行政區(qū)的土地面積），并 設(shè)Y＝總?cè)丝冢琗1＝GDP，X2

＝第二、第三產(chǎn)業(yè)占GDP的比重，X3＝各行政區(qū)的土地面積。建立人口與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)模型。②再選用三個因子（人均GDP、人口密度、城市化水平），并設(shè)：Y＝人均GDP，X1＝人口密度，X2＝城市化水平，指標(biāo)采用以10為底的對數(shù)進(jìn)行無量綱處理后，建立相關(guān)模型則為Y＝－0.937＋1.838X1＋0.812X2。經(jīng)檢驗(yàn)復(fù)相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.966，說明該方程的回歸效果顯著。

四、交通

規(guī)劃模型

用途：確定交通目標(biāo)與設(shè)計(jì)達(dá)到交通目標(biāo)的策略和行動的過程，其目的是設(shè)計(jì)一個交通系統(tǒng)，以便為將來的各種用地模式服務(wù)。

特點(diǎn)：①要進(jìn)行快速檢索。②跳躍性的數(shù)據(jù)處理

。③構(gòu)建深入應(yīng)用的輔助決策模型。④注意與相關(guān)軟件的綜合集成。

需解決的GIS問題主要有：空間布局問題、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算問題、動態(tài)設(shè)置問題、區(qū)域分析問題、時空歷史變化的對照問題。

交通規(guī)劃模型：①交通發(fā)生量預(yù)測模型：該模型采用因果分析法，綜合考慮影響交通量發(fā)生的各因素，用回歸分析法建造多因素相關(guān)回歸方程。②出行分布預(yù)測模型：包括出行方向、出行數(shù)

量以及出行工具的空間分配，主要考慮以居民區(qū)為出發(fā)點(diǎn)的出行分布情況。③交通量最優(yōu)分配規(guī)劃：交通量在交通網(wǎng)絡(luò)中的最優(yōu)分配。對于客流，往往采用最短路徑算法；對于貨流，一般采

用線性規(guī)劃中的運(yùn)輸模型。

構(gòu)建城市紅綠燈智能化模擬系統(tǒng)：紅綠燈調(diào)度系統(tǒng)有三種模式，即固定控制、實(shí)時選擇控制、實(shí)時生成控制。這里討論在單交叉口模擬“實(shí)時生成控制“交通量

模型的實(shí)現(xiàn)。假設(shè)條件：通往交叉路口的車輛是隨機(jī)的，不考慮混車流的情況；交叉口處不發(fā)生交通事故；所有車輛服從紅綠燈調(diào)度控制；車輛在通過交叉路口的速度是相同的，綠燈時間內(nèi) 的車輛必須順利通過交路口。應(yīng)用模型：第i相位的有效綠燈時間Ti＝T0＋△，目標(biāo)函數(shù)，其模糊控制流程如圖。

《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》復(fù)習(xí)資料（要點(diǎn)）陳詩吉（編）

第七章

GIS可視化及其產(chǎn)品輸出

第一節(jié)

地理信息可視化理論

一、可視化定義

可視化是將符號或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀的圖形、圖像的技術(shù)。它的過程是一種轉(zhuǎn)換，它的目的是將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可顯示的圖形、圖像，從而全面且本質(zhì)地把握住地理空間信息 的基本特征，便于最迅速、形象地傳遞和接收它們。

空間信息的可視化是一門基于科學(xué)計(jì)算可視化、地圖學(xué)、GIS和人類認(rèn)知科學(xué)等，為識別、解釋、表現(xiàn)和傳輸目的而直觀表示空間環(huán)境信

息的工具、技術(shù)和方法的學(xué)科。

空間信息可視化的特征主要體現(xiàn)在交互性、信息載體的多維性、信息表達(dá)的動態(tài)性、媒體信息的集成性。

二、地理信息可視化理論

數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)以及ViSC概念的提出，推動了地圖認(rèn)知、信息傳輸理論的發(fā)展，也促使我們對地理你信息可視化理論進(jìn)行重新認(rèn)識。多維與動態(tài)可視化技術(shù)是地學(xué)可視化最

新的發(fā)展趨勢。目前代表的觀點(diǎn)主要有：①Taylor的現(xiàn)代地圖學(xué)認(rèn)知論（可視化三角形）、②MacEachren的空間表達(dá)論（可視化立方體）、③DiBiase的科學(xué)探索工具論、④Kraak的探索論、⑤龔建華等人的認(rèn)知與交流融合論。

第二節(jié)

地理信息可視化技術(shù)

一、地理信息可視化的概念和形式

地理信息可視化是指將地圖學(xué)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、虛擬顯示技術(shù)和圖像

處理技術(shù)相結(jié)合，將地學(xué)信息輸入、處理、查詢、分析以及預(yù)測的數(shù)據(jù)及結(jié)果采用圖形符號、圖形、圖像，并結(jié)合圖表、文字、表格、視頻等可視化形式顯示，并進(jìn)行交互處理的理論、方法

和技術(shù)。

地理信息可視化的形式主要有地圖、多媒體地學(xué)信息、三維仿真地圖、虛擬現(xiàn)實(shí)等。它們都可以是GIS的界面。

地理信息可視化技術(shù)方法：①幾何圖形法：通過把三維圖形透視變

換映射成二維圖形，用折線、曲線、網(wǎng)格線等幾何圖形表示數(shù)值的大小。②色彩、灰度表示法：用色彩、灰度來描述不同區(qū)域的數(shù)值。③多媒體表示法：用圖像、聲音、動畫等多媒體聯(lián)合表

示地學(xué)研究中的特殊現(xiàn)象。④虛擬現(xiàn)實(shí)可視化：指由計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備組成的高級人機(jī)交互系統(tǒng)，以視覺為主，也結(jié)合聽、觸、嗅甚至味覺來感知的環(huán)境，使人們有如進(jìn)入真實(shí)的地理空間環(huán)

境之中并與之交互作用。

二、地理信息可視化過程

空間信息與可視化的關(guān)系是密切的。首先，從GIS數(shù)據(jù)庫中檢索出的要素、特征及定位信息。其次，通過預(yù)處理后，從符號庫讀取符號

信息，從字符庫讀取漢字及字符信息，從色彩庫讀取色彩信息，即符號化步驟。

第三，面向不同的應(yīng)用領(lǐng)域輸出各種形式的可視化圖形（包括地圖）。

三、電子地圖

電子地圖是以地圖數(shù)

據(jù)庫為基礎(chǔ)，以數(shù)字形式存儲于計(jì) 算機(jī)外存儲器上，并能在屏幕上實(shí)時顯示的可視地圖（有時也稱為“屏幕地圖”）。

電子地圖與紙質(zhì)地圖相比，最顯著的特征是數(shù)據(jù)的存貯與數(shù)據(jù)的顯示

相分離，由此產(chǎn)生電子地圖的一系列新特點(diǎn)：動態(tài)性、交互探究性、超媒體結(jié)構(gòu)。電子地圖設(shè)計(jì)仍要遵循傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖的設(shè)計(jì)原則，但隨著電子地圖設(shè)計(jì)環(huán)境、應(yīng)用環(huán)境的改變，又具備了如

下一些新的特點(diǎn)：地圖符號視覺變量的擴(kuò)展；多任務(wù)單圖幅由單任務(wù)多圖幅取代；制圖與讀圖過程的融合。

第三節(jié)

動態(tài)現(xiàn)象可視化

一、動態(tài)地圖概念

動態(tài)地圖是對實(shí)體世界運(yùn)動變化

現(xiàn)象的動態(tài)可視化表達(dá)，隨著時間的延展，實(shí)體位置移動、形狀改變、屬性變化，這一過程通過地圖表達(dá)出來便是動態(tài)地圖。

面向動態(tài)變化現(xiàn)象可視化表達(dá)的動態(tài)電子地圖是一種新型的可

視化，它強(qiáng)調(diào)動態(tài)、在線、多維特征，對正在發(fā)生的變化或已經(jīng)發(fā)生的變化通過動畫、動態(tài)符號、模擬飛行等形式可視化顯示，以期揭示現(xiàn)象的時空演變規(guī)律、分析現(xiàn)象的時態(tài)特征。

二、動

態(tài)地圖符號

為了表達(dá)動態(tài)特征，需要對地圖符號的參量進(jìn)行擴(kuò)展，引入動態(tài)特征描述。定義四個動態(tài)參量：發(fā)生時長、變化速率、變化次序、節(jié)奏。

三、動態(tài)電子地圖分類

根據(jù)變化的主

體，動態(tài)地圖可視化的內(nèi)容可分為專題性質(zhì)變化（如排放污水環(huán)境質(zhì)量超標(biāo)、航標(biāo)燈熄滅）、空間位置移動變化（如運(yùn)鈔車行進(jìn)、洪水淹沒面擴(kuò)展、森林大火蔓延、熱帶氣旋移動）。

根據(jù)

運(yùn)行平臺，電子地圖系統(tǒng)可分為多目標(biāo)遠(yuǎn)程監(jiān)控、當(dāng)前目標(biāo)實(shí)時監(jiān)控。

根據(jù)動態(tài)電子地圖的時態(tài)特性可分為對正在發(fā)生變化的實(shí)時監(jiān)控、對已經(jīng)發(fā)生變化的過程再現(xiàn)、對將要發(fā)生變化的模

擬推演。

根據(jù)用戶感知的變化內(nèi)容的真實(shí)性，動態(tài)電子地圖可分為實(shí)際變化的感知、靜態(tài)現(xiàn)象的模擬感知。

第四節(jié)

GIS輸出

GIS不僅是一個可操作的信息處理系統(tǒng)，同時可以輸出 多種

形式的信息產(chǎn)品。

GIS輸出主要有傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖（集）、以數(shù)字形式存貯的電子地圖（集）以及統(tǒng)計(jì)表、文本、圖表、數(shù)字模型等非地圖形式的信息產(chǎn)品。

第八章

GIS設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用

第一節(jié)

GIS的設(shè)計(jì)開發(fā)簡介

一、工具型GIS和應(yīng)用型GIS GIS開發(fā)一般具有兩個方面的含義：①從底層開發(fā)一個通用的工具型GIS。②借助通用的GIS開發(fā)平臺（多為商業(yè)化GIS）進(jìn)行二次

開發(fā)，完成專用GIS的開發(fā)任務(wù)；或從底 22

《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》復(fù)習(xí)資料（要點(diǎn)）

陳詩吉（編）23 層根據(jù)應(yīng)用目的開發(fā)一個專用的GIS。

應(yīng)用型GIS的特點(diǎn)：①

區(qū)域性：一般都針對特定的地理區(qū)域，或者說與特定的地理區(qū)域相聯(lián)系。②目的性：一般都具有更為明確的應(yīng)用目的和使用對象。

核心應(yīng)用模型：應(yīng)用型GIS，特別是專業(yè)性的GIS，一般以

一個或到幾個核心應(yīng)用分析模型作為系統(tǒng)的核心應(yīng)用模型。這些應(yīng)用模型，有的是GIS常規(guī)的應(yīng)用分析方法或模型，但更多的是以這些常規(guī)的應(yīng)用分析方法或模型為基礎(chǔ)，結(jié)合本專業(yè)的新理論

和新技術(shù)而建立的專業(yè)應(yīng)用由于模型。

專業(yè)用戶界面：應(yīng)用型GIS一般都結(jié)合專業(yè)的應(yīng)用問題并針對特定的用戶群體建立完全專業(yè)化和用戶化的系統(tǒng)界面。

二、三種開發(fā)方法簡介

從軟件

編程角度來看，目前GIS平臺開發(fā)方法主要有三種。

1、宏語言開發(fā)

借助于GIS工具軟件所提供的開發(fā)語言，進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)與開發(fā)，并利用這些宏語言，以原GIS工具軟件為平臺開發(fā)出針對

不同應(yīng)用對象的應(yīng)用程序。

這種方法對開發(fā)者來說自主性比較差，對用戶的多方需求也難以實(shí)現(xiàn)。

2、獨(dú)立開發(fā)

在VB、C或C＋＋等環(huán)境下編程實(shí)現(xiàn)的“獨(dú)立開發(fā)”，從空間數(shù)據(jù)的采集、編輯到數(shù)據(jù)的處理分析及結(jié)果的輸出，所有的算法都由開發(fā)者獨(dú)立設(shè)計(jì)，在一定操作系統(tǒng)平臺上編程和調(diào)試，以便實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

此方法對開發(fā)者來說雖自主性很強(qiáng)，但需要開發(fā)者有較高的計(jì)

算機(jī)編程技術(shù)，而且耗時多。

3、集成開發(fā)

通過通用軟件開發(fā)工具或是可視化開發(fā)工具（如Delphi、Visual C＋＋、Visual Basic、Power Builder等）作為平臺，進(jìn)行二次集成開發(fā)。

第二節(jié)

GIS開發(fā)的系統(tǒng)工程方法

一、GIS工程的概念

運(yùn)用系統(tǒng)工程的原理、方法研究地理信息系統(tǒng)建設(shè)開發(fā)的方法、工具和管理的一門工程技術(shù)，稱為“GIS工程”。

GIS工程的目標(biāo)在

于研究一套科學(xué)的工程方法，并與此相適應(yīng)，發(fā)展一套可行的工具系統(tǒng)，解決GIS建設(shè)中的最優(yōu)問題。

二、GIS工程開發(fā)階段劃分及任務(wù)制定

GIS工程的建設(shè)從計(jì)劃立項(xiàng)到產(chǎn)品運(yùn)行涉及到多

個環(huán)節(jié)，參照其他系統(tǒng)的研制過程，用工程化的方式有效地管理GIS建設(shè)的全過程，可分為六個階段，即可行性研究、用戶需求分析、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行與維護(hù)。

這六個階段可看作是GIS工程建設(shè)的生命周期。

三、GIS工程開發(fā)中的組織管理

1、組織機(jī)構(gòu)

組織機(jī)構(gòu)可分為三個層次：高層是領(lǐng)導(dǎo)小組，中層是總體技術(shù)組，底層是各種工作組。

2、開

發(fā)進(jìn)程管理

（1）開發(fā)人員的配置：開發(fā)人員可分為三類，即高級技術(shù)人員、一般技術(shù)人員、管理人員。工程建設(shè)的不同階段對各類人員的數(shù)量要求是不一樣的。一般地說，在系統(tǒng)實(shí)施階段

人員需求量大于系統(tǒng)規(guī)劃階段，這也是大多數(shù)城市在建設(shè)GIS時多采取技術(shù)承包的原因。

（2）開發(fā)階段的縱向協(xié)調(diào)：GIS工程建設(shè)的生命周期是有序的，前后階段具有銜接性、依賴性，各階

段的工作要不時地反饋協(xié)調(diào)。

（3）各子系統(tǒng)開發(fā)的橫向協(xié)調(diào)：在實(shí)際建設(shè)實(shí)施中要作管理上的協(xié)調(diào)，對共享數(shù)據(jù)格式、傳遞數(shù)據(jù)形式、功能調(diào)用需要各開發(fā)組不時集中討論協(xié)商。

（4）

取得用戶的密切配合：最好能吸收專業(yè)用戶中熟悉業(yè)務(wù)的專職人員直接參與系統(tǒng)開發(fā)，尤其是在系統(tǒng)建設(shè)前期階段。

3、文檔管理

文檔建設(shè)要與開發(fā)階段相配套，作為階段性成果，一個階 段結(jié)束時相應(yīng)的文檔也應(yīng)提交出來，并作為下一階段的指導(dǎo)性依據(jù)。

第三篇：地理信息系統(tǒng)與城市管理教案

地理信息系統(tǒng)與城市管理教案

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第二單元城市與地理環(huán)境

課題：地理信息系統(tǒng)與城市管理（教案）

一、教材分析

在地理信息時代，教育的目的不應(yīng)僅僅是教會學(xué)生知識，而要以學(xué)生的發(fā)展為本，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在和外在潛能，使其身心得到全面發(fā)展。

二、教學(xué)目標(biāo)：、了解GIS的基本構(gòu)成。

2、了解GIS的基本功能，理解GIS在城市管理中的作用。

3、會使用常見的GIS產(chǎn)品，能使用電子地圖查詢所需信息。

三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：

、GIS基本原理

2、了解GIS在城市管理中的應(yīng)用

四、學(xué)情分析

高一的學(xué)生屬于平行分班，沒有實(shí)驗(yàn)班，學(xué)生對地理信息系統(tǒng)了解甚少，有的老師對這部分知識理解也不到位，所以課下應(yīng)多搜集一下相關(guān)知識，講解時應(yīng)多提供一些相關(guān)的圖片。

五、教學(xué)方法：自主學(xué)習(xí)、合作探究學(xué)習(xí)、講解法

六、課前準(zhǔn)備

．學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：預(yù)習(xí)課本知識，完成學(xué)案。

2．教師的教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案，地理信息系統(tǒng)的相關(guān)圖片。

3．教學(xué)環(huán)境的設(shè)計(jì)和布置：四人一組，準(zhǔn)備探究學(xué)習(xí)。

七、課時安排：1課時

八、教學(xué)過程

預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑

檢查落實(shí)了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對性。

（二）情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)。

探索活動：問題：GIS是如何做到預(yù)防犯罪的？（學(xué)生答）其操作過程是什么？

（犯罪地點(diǎn)）數(shù)據(jù)采集——數(shù)據(jù)處理、分析（空間分析）——分析犯罪頻率與犯罪模式（哪些地方易發(fā)生哪些案件）——據(jù)分析信息，分配警力

問題：GIS具有哪些功能？空間分析（犯罪的空間分布），模式分析（犯罪案件與其它因素的相關(guān)性），趨勢分析（分析哪些地方可能發(fā)生案件），決策應(yīng)用（分配警力）

（三）合作探究、精講點(diǎn)撥。

一、GIS、概念：依靠計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)地理信息的收集、處理、存儲、分析和應(yīng)用的系統(tǒng)。

2、功能：

制作電子地圖

數(shù)據(jù)采集

空間查詢

數(shù)據(jù)分析

空間分析

決策應(yīng)用

模擬空間規(guī)律和發(fā)展趨勢

3、工作流程：

4、構(gòu)成：硬件軟件數(shù)據(jù)人員（其中軟件是核心）

GIS與其它系統(tǒng)的區(qū)別

GIS有別于DBmS。GIS具有以某種方式對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋和判斷的能力，而不是簡單的數(shù)據(jù)管理，這是GIS能對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的DBmS,GIS必須包含DBmS。

GIS有別于mIS。GIS要對圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)庫共同管理、分析和應(yīng)用。mIS則只有屬性數(shù)據(jù)庫的管理。

GIS有別于地圖數(shù)據(jù)庫。地圖數(shù)據(jù)庫僅僅是將數(shù)字地圖有組織地存放起來，不注重分析和查詢，不可能去綜合圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的空間分析和提供輔助決策的信息，它只是GIS的一個數(shù)據(jù)源。

GIS有別于cAD系統(tǒng)。二者雖然都有參考系統(tǒng)，都能描述圖形，但cAD系統(tǒng)只處理規(guī)則的幾何圖形，屬性庫功能弱，更缺乏分析和判斷能力。

GIS：突出空間數(shù)據(jù)，反映的信息為地理信息。

二、GIS應(yīng)用：（可以解決的四類基本問題）

、與分布、位置有關(guān)的基本問題

顯示了GIS對信息空間表達(dá)的功能，它實(shí)際是回答了以下兩個問題：

（1）對象（地物）在哪里？

（2）哪些地方符合特定的條件？

2、趨勢分析：

傳統(tǒng)地圖：某個時間的空間特征與屬性特征。

GIS：可以表示空間特征與屬性特征隨時間變化的過程

因此：可以分析該地物的發(fā)展趨勢，即回答：從何時起發(fā)生了哪些變化？

3、模式問題：[:高考資源網(wǎng)]

對象的分布存在何種空間模式？即揭示各種地物之間的空間關(guān)系。

GIS由許多圖層組成，每圖層都表示不同的地理因素，它們之間的空間關(guān)系的融合表示了各因素之間的相互關(guān)系。

例：三層數(shù)據(jù)：交通、人口密度、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)分布。

通過圖層的融合可以看出三者之間的關(guān)系，其用途：決策商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的布局。

4、模擬問題：利用數(shù)據(jù)及已掌握的規(guī)律建立模型，就可以模擬某個地方如具備某種條件時將出現(xiàn)的結(jié)果。

即回答：如果……將如何？

高程與被淹沒地區(qū)的關(guān)系

溫室效應(yīng)與海平面上漲的關(guān)系。

三、城市管理中的應(yīng)用及功能的應(yīng)用：

電子地圖

空間查詢

空間分析

空間模擬

趨勢分析

決策應(yīng)用、城市信息管理與服務(wù)：電子地圖、查詢

2、規(guī)劃：決策應(yīng)用

3、道路交通管理：查詢——決策應(yīng)用

4、抗震防災(zāi)：分析模擬

5、環(huán)境管理：分析、決策

案例：GIS在抗擊非典型肺炎中的應(yīng)用

（四）反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測。

、下列說法不正確的是否

（）

A、GIS技術(shù)是地圖的延伸

B、RS技術(shù)是地圖的延伸

c、GPS技術(shù)可為用戶提供精確的三維坐標(biāo)

D、GIS技術(shù)可分析、處理GPS技術(shù)及GPS技術(shù)提供的圖像和數(shù)據(jù)

2、讀以下文字資料，回答問題。

地理信息系統(tǒng)（GIS）與一般信息系統(tǒng)的主要差別是，GIS所采集的信息是按地理空間分布特征來反映地理實(shí)體結(jié)構(gòu)及其動態(tài)變化規(guī)律的。如目前我國已應(yīng)用GIS對各地區(qū)得時段“非典型肺炎”臨床診斷病例、疑似病例等指標(biāo)分類匯總，在地圖上進(jìn)行“地點(diǎn)”、“狀況”的位置標(biāo)定，每日發(fā)布各地疫情通報(bào)，供有關(guān)部門查詢分析，制定相應(yīng)的防治策略。

省區(qū)

累計(jì)病例

北京

2456

天津

河北

227

山西

447

河南

陜西

重慶

湖南

⑴根據(jù)我國部分省區(qū)“非典型肺炎”累計(jì)臨床診斷病例通報(bào)表中的數(shù)據(jù)（截止XX年5月22日10時）在我國部分省區(qū)圖的圖例空框中，設(shè)計(jì)區(qū)分各病例數(shù)值段的圖例符號，并在圖上山西、湖南兩省范圍內(nèi)畫出相應(yīng)的圖例符號。

⑵下列課題中，主要是應(yīng)用GIS進(jìn)行研究的有（）（多項(xiàng)選擇）

A、近50年來，世界糧食總產(chǎn)量與人均產(chǎn)量變化趨勢分析

B、近10年來，上海市區(qū)人口分布變化特征與城市建設(shè)相關(guān)性分析

c、浙江省西部地區(qū)土地利用狀況與農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)變化特征分析

D、上海市浦東新區(qū)內(nèi)環(huán)線內(nèi)主要道路交叉點(diǎn)交通流量狀況通報(bào)及優(yōu)化公交線網(wǎng)、站點(diǎn)分布的方案設(shè)計(jì)

⑶試設(shè)計(jì)一項(xiàng)應(yīng)用GIS的課題研究項(xiàng)目：。

答案：

1、B

2、⑴略⑵BcD⑶設(shè)計(jì)項(xiàng)目：如“江漢平原某年水稻長勢的監(jiān)測分析”、“中等城市垃圾填埋場選址模式及與交通、環(huán)境關(guān)系的分析”、“油輪在某海域發(fā)生大量漏油事故時，預(yù)測其污染范圍及對海洋生物的影響”等。

（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)。

今天這節(jié)課，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了地理信息系統(tǒng)與城市管理，在下一節(jié)課我們一起來學(xué)習(xí)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與地理環(huán)境。這節(jié)課后大家可以先預(yù)習(xí)這一部分我們農(nóng)村孩子比較熟悉的內(nèi)容，對這節(jié)課有一個感性認(rèn)識。并完成本節(jié)的課后練習(xí)。

設(shè)計(jì)意圖：布置下節(jié)課的預(yù)習(xí)作業(yè)，并對本節(jié)課鞏固提高。

九、板書設(shè)計(jì)

一、GIS、概念：

2、功能：

3、工作流程：

4、構(gòu)成：

二、GIS應(yīng)用：（可以解決的四類基本問題）

、與分布、位置有關(guān)的基本問題

2、趨勢分析：

3、模式問題：

4、模擬問題：

三、城市管理中的應(yīng)用：功能的應(yīng)用：

、城市信息管理與服務(wù)：電子地圖、查詢

2、規(guī)劃：決策應(yīng)用

3、道路交通管理：查詢——決策應(yīng)用

4、抗震防災(zāi)：分析模擬

5、環(huán)境管理：分析、決策

十、教學(xué)反思

本課的設(shè)計(jì)采用了課前下發(fā)預(yù)習(xí)學(xué)案，學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，找出自己迷惑的地方。課堂上師生主要解決重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)、探究點(diǎn)以及學(xué)生學(xué)習(xí)過程中易忘、易混點(diǎn)等，最后進(jìn)行當(dāng)堂檢測，課后進(jìn)行延伸拓展，以達(dá)到提高課堂效率的目的。

在后面的教學(xué)過程中會繼續(xù)研究本節(jié)課，爭取設(shè)計(jì)的更科學(xué)，更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)，也希望大家提出寶貴意見，共同完善，共同進(jìn)步!

十一、學(xué)案設(shè)計(jì)

第二單元城市與地理環(huán)境

單元活動

地理信息系統(tǒng)與城市管理（學(xué)案）

課前預(yù)習(xí)學(xué)案

一、預(yù)習(xí)目標(biāo)、了解GIS的基本構(gòu)成

2、了解GIS的基本功能，理解GIS在城市管理中的作用

3、會使用常見的GIS產(chǎn)品，能使用電子地圖查詢所需信息

二、預(yù)習(xí)內(nèi)容

（一）、地理信息系統(tǒng)

、概念：簡稱

，是指一種以

和

地球表面與地理分布有關(guān)數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。

2、組成：

、、、、。

3、工作過程：主要包括地理數(shù)據(jù)的、，地理數(shù)據(jù)的 和，以及地理信息輸出等環(huán)節(jié)。

建立GIS的首要工作是建立

。對于圖形數(shù)據(jù)的輸入常用的方法是

后進(jìn)行數(shù)字化處理。

（二）、地理信息系統(tǒng)與城市管理

、地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域

目前GIS廣泛應(yīng)用于

等人們生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域。

2、GIS在城市建設(shè)與管理中的典型應(yīng)用

應(yīng)用領(lǐng)域

應(yīng)

用

城市規(guī)劃與管理

城市規(guī)劃的、等，也可進(jìn)行城市管理和輔助決策。

基礎(chǔ)設(shè)施管理

、、。

土地利用與管理

可有效地完成對

的監(jiān)控和管理。

生態(tài)環(huán)境管理

可實(shí)現(xiàn)城市

、、的決策分析、環(huán)保設(shè)施的管理等。

三、提出疑惑

同學(xué)們，通過你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中

疑

惑

點(diǎn)

疑

惑

內(nèi)

容

課內(nèi)探究學(xué)案

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：、通過圖像、視頻及文字資料，感知地理信息系統(tǒng)的基本流程和構(gòu)成。

2、通過創(chuàng)設(shè)的模擬情景，了解地理信息系統(tǒng)的四大功能。

3、通過親身體驗(yàn)街頭“數(shù)字北京”的設(shè)施，了解地理信息系統(tǒng)在城市管理中的功能。

4、通過上述活動，掌握瀏覽、操作地理信息系統(tǒng)的技能。

學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)

學(xué)習(xí)重點(diǎn)：地理信息系統(tǒng)在城市管理中的功能及地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用。

學(xué)習(xí)難點(diǎn)：地理信息系統(tǒng)在城市管理中的功能及地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用。

二、學(xué)習(xí)過程

教學(xué)環(huán)節(jié)

教師活動

學(xué)生活動

設(shè)計(jì)意圖

導(dǎo)入

GIS在抗擊非典型肺炎中的應(yīng)用

觀察圖片、思考問題

激發(fā)學(xué)生興趣，導(dǎo)入新課

講授新課

案例分析，引導(dǎo)學(xué)生體會地理信息系統(tǒng)的含義及構(gòu)成 通過觀察圖象、分析、說出地理系統(tǒng)的含義

了解地理信息系統(tǒng)的含義

分組：城市交通組、餐飲組、奧運(yùn)場館組、市區(qū)購房組

探究、匯報(bào)：地理信息系統(tǒng)在城市管理中的應(yīng)用

從學(xué)生的生活實(shí)際出發(fā)，體驗(yàn)地理信息系統(tǒng)在身邊的應(yīng)用

總結(jié)、拓展

思考、遷移

回歸課標(biāo)

反饋

略

略

略

三、反思總結(jié)

四、當(dāng)堂檢測

GIS就是地理信息系統(tǒng)，具有地圖處理、數(shù)據(jù)庫和空間分析等功能。GIS可以像傳統(tǒng)地圖一樣，解決“地點(diǎn)”“狀況”等有關(guān)查詢，具有圖形化、可視化等優(yōu)點(diǎn)，并可以及時更新信息，與傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖相比，所表達(dá)的內(nèi)容更加豐富、靈活。但GIS還能進(jìn)行趨勢分析、復(fù)雜的模式分析，還可以用“虛擬模式”進(jìn)行預(yù)測性分析。據(jù)此分析回答1-3題。

、與傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖相比，并不是GIS明顯優(yōu)勢的是（）

A、能及時更新信息

B、表達(dá)內(nèi)容更加豐富、靈活

c、攜帶更加方便

D、能進(jìn)行復(fù)雜的模式分析

2、對地理信息系統(tǒng)特點(diǎn)的敘述，錯誤的是（）

A、地理信息系統(tǒng)可以為地理決策提供信息

B、地理信息系統(tǒng)是專門處理地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

c、城市管理是應(yīng)用地理信息系統(tǒng)最早、最有成效的領(lǐng)域之一

D、其主要功能是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、決策應(yīng)用等

3、如果將GIS用來監(jiān)測森林火災(zāi)，可以（）

A、預(yù)測、判斷引起火災(zāi)的原因

B、預(yù)測森林火災(zāi)的所在地點(diǎn)

c、預(yù)測森林火災(zāi)所造成的后果

D、及時查明火災(zāi)地點(diǎn)、范圍，分析火勢蔓延方向，制定滅火方案

如圖2－4－1所示，GIS中不同類型的地理空間信息儲存在不同的圖層上。疊加不同的圖層可以分析不同要素間的相互關(guān)系。據(jù)此回答4-5題。

4、城市交通圖層和城市人口分布圖層的疊加，可以（）

A、為商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)選址

B、分析建筑設(shè)計(jì)的合理性

c、計(jì)算城市水域面積

D、估計(jì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值

5、對1985年與XX年城市土地利用圖層進(jìn)行分析，能夠（）

A、計(jì)算交通流量的變化

B、預(yù)測洪澇災(zāi)害的發(fā)生

c、了解城市地域結(jié)構(gòu)變化

D、預(yù)測城市降水變化趨勢

課后練習(xí)與提高

一、選擇題

、GIS的全稱是

A、地理信息系統(tǒng)

B、文字處理系統(tǒng)

c、全球定位系統(tǒng)

D、地球衛(wèi)星系統(tǒng)

2、下列屬于地理信息系統(tǒng)的硬件的是

①計(jì)算機(jī)

②程序

③掃描儀

④工人

A、①②

B、③④

c、①③

D、②④

3、地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括哪5個部分

A、硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員、應(yīng)用模型

B、電腦、軟件、數(shù)據(jù)、人員、應(yīng)用模型

c、計(jì)算機(jī)、數(shù)字化儀、掃描儀、繪圖機(jī)

D、硬件、軟件、數(shù)據(jù)、文字、應(yīng)用模型

4、地理信息系統(tǒng)

A、主要是記錄地理事物的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

B、具有空間分析的能力，沒有動態(tài)預(yù)測能力

c、是地圖繪制系統(tǒng)

D、是專門處理地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

5、比傳統(tǒng)地圖高明的是，地理信息系統(tǒng)能通過了解某地物隨時間變化的過程，分析該地物的 A、發(fā)展趨勢

B、地理位置的變化

c、歷史意義

D、區(qū)位特征

6、尋求兩點(diǎn)之間最短、最快或景點(diǎn)最多的路徑等可借助于

A、地理信息系統(tǒng)

B、遙感技術(shù)

c、全球定位系統(tǒng)

D、地球衛(wèi)星系統(tǒng)

二、綜合題

7、地理信息系統(tǒng)是什么樣的系統(tǒng)？有哪幾部分構(gòu)成？

8、地理信息系統(tǒng)在城市管理中有哪些應(yīng)用？

9、下圖1為一幅我國山東某區(qū)域的地理信息空間數(shù)據(jù)圖，每個小方格表示實(shí)際長寬各10米，圖中r表示河流，s表示林木，h表示住房，f表示耕地；下圖數(shù)2據(jù)表示相應(yīng)區(qū)域內(nèi)各方格的平均海拔高度，回答下列問題。

該河流的流向是。

該處的森林覆蓋率為。

耕地面積為

米2，其海拔高度為

米。

從地形看，此住房面臨的主要問題是容易遭受

災(zāi)害。

為配合區(qū)域荒山綠化，該地區(qū)準(zhǔn)備栽培一批水果。請列舉比較適合的水果品種

第四篇：地理信息系統(tǒng)總結(jié)

第一章緒論

地理數(shù)據(jù)：是指表征地理圈或地理環(huán)境固有要素或物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。

地理信息：是有關(guān)地理實(shí)體的性質(zhì)、特征和運(yùn)動狀態(tài)的表征和一切有用的知識，它是對地理數(shù)據(jù)的解釋。（地理信息的性質(zhì)有：1：空間分布性:2：數(shù)據(jù)量大:3：信息載體的多樣性）。地理信息系統(tǒng)與其他信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于其存儲和處理的信息是經(jīng)過地理編碼的。GIS的定義：是在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，對地表、地下、大氣層的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集存儲管理分析和顯示的技術(shù)系統(tǒng)。

GIS的組成：一個完整的GIS主要由四個部分構(gòu)成，1：計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 2：計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)3：地理數(shù)據(jù)（或空間數(shù)據(jù)）4：系統(tǒng)管理操作人員，處于核心的是空間數(shù)據(jù)。GIS的功能：1：數(shù)據(jù)的采集與輸入2：數(shù)據(jù)的處理與更新3：空間查詢與分析5：產(chǎn)品制作與輸出6：二次開發(fā)與編程。

GIS與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系：GIS相關(guān)的學(xué)科有很多，地理學(xué)、遙感、攝影測量、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、測繪科學(xué)、地圖學(xué)、地理學(xué)等共同支持了GIS的不同功能的實(shí)現(xiàn)。但是關(guān)聯(lián)最緊密的是地理學(xué)、測繪科學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)和數(shù)學(xué)。其一：地理學(xué)之中的空間分析方法是GIS空間分析的核心，為GIS提供各種空間建模和空間分析方法。其二：測繪學(xué)和其分支為GIS提供快速、實(shí)時、高效、廉價的空間信息，其地理投影理論，誤差理論，專題圖制作等理論被GIS直接采用。其三：計(jì)算機(jī)的發(fā)展直接推動了GIS的進(jìn)步，其數(shù)據(jù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論為GIS的數(shù)據(jù)存儲和顯示提供了理論基礎(chǔ)。其四：數(shù)學(xué)的幾何學(xué)、拓?fù)鋵W(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、圖論等是GIS空間建模與空間分析的基礎(chǔ)。

3S集成技術(shù)：3S即 GIS、RS、GPS，三者取長補(bǔ)短，集成是必然的發(fā)展趨勢。三者之間相互作用形成了“一個大腦，兩只眼睛”的構(gòu)架，即GPS和RS向GIS提供貨更新區(qū)域信息以及空間定位信息，GIS進(jìn)行空間分析從大量的空間信息志中提取大量的有用信息并進(jìn)行綜合集成，是指成為科學(xué)決策的依據(jù)。

數(shù)字地球：即一種可嵌入海量數(shù)據(jù)的、多分辨率、三維顯示的地圖。

網(wǎng)格GIS：是利用現(xiàn)有的網(wǎng)格技術(shù)，空間信息基礎(chǔ)設(shè)施、空間信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)范形成一個虛擬的空間信息處理與管理環(huán)境，將空間地理分布的，異構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行集成為用戶提供一體化的空間信息應(yīng)用服務(wù)的智能化信息平臺。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：由計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及各種傳感器所構(gòu)成的三維信息人工環(huán)境，即虛擬現(xiàn)實(shí)。

移動GIS：是建立在移動計(jì)算環(huán)境、有限處理能力的移動終端下，提供移動之中的、分布式的移動地理信息服務(wù)的GIS，是一個集成GIS、GPS、移動通信三大技術(shù)于一體的技術(shù)系統(tǒng)。

第二章地理空間坐標(biāo)基礎(chǔ)

地圖投影：就是按照一定的數(shù)學(xué)法則將地球橢球上的經(jīng)緯網(wǎng)轉(zhuǎn)換到平面上，建立地面點(diǎn)位的地理坐標(biāo)與地圖上相對應(yīng)的平面直角坐標(biāo)之間的一一對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，并研究其變形問題。

第五篇：半纖維素簡介及知識點(diǎn)總結(jié)[推薦]

第三節(jié)

半纖維素

一、半纖維素的分離與測定

半纖維素存在于各種植物原料中，在牛纖維素基礎(chǔ)理論研究或應(yīng)用機(jī)理研究巾，往往需要把半纖維素從原料中分離出來，分離要徹底，并且要盡量減少半纖維素的裂解。但由于中纖維素與木素之間有化學(xué)鍵聯(lián)接，此復(fù)合體簡稱L.C．C，與纖維素雖沒化學(xué)鍵聯(lián)接，但結(jié)合緊密，性質(zhì)近似，所以半纖維素的分離是比較復(fù)雜的。

1．半纖維素的分離

纖維原料中除了三大組成外，還有其它少量組分存在，在半纖維素的分離(抽提)前必須先把這些少量組分除去。通常是采用苯一乙醇或丙酮抽提除去。經(jīng)過抽提后的試料，稱為無抽提物試料。分離提取半纖維素有兩種方法，一是直接抽提法，二是制成綜纖維素后再提取。直接抽提法適用于闊葉木和草類原料，不適用于針葉木，因?yàn)獒樔~木管胞次生壁的木質(zhì)化程度高，使堿不易進(jìn)入，因而分離出來的半纖維素很少，無實(shí)用價值。直接法所得的半纖維素量少，且雜質(zhì)也多，給提純工作增加困難。因此，大多數(shù)是制備綜纖維素，再從綜纖維素中抽提半纖維素，這種做法比較普遍。

2．半纖維素的測定

對半纖維素的測定研究，自60年代以來，所用方法日趨完善。現(xiàn)在除用部分水解法、高碘酸鹽氧化法及甲基化法外，又增加了Smith降解法，并且用色譜和質(zhì)譜聯(lián)用鑒定技術(shù)等。現(xiàn)以白樺半纖維素為例，將這些方法的主要原理簡介如下：

(1)部分水解法。將半纖維素水解，得到糖的復(fù)合物，主要含木糖和糖醛酸。用陰離子交換樹脂將這兩種糖分離，而糖醛酸又可用色譜法分成三種。(2)高碘酸鹽氧化法。高碘酸鹽氧化法可以測定聚糖還原性末端基的數(shù)目和支鏈情況，因此可以通過高碘酸鹽的消耗量和形成的甲酸量計(jì)算末端基和支鏈的數(shù)目。

(3)Smith降解法。它是目前用得最多的辦法，是在高碘酸鹽氧化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的方法。其基本原理是：聚糖經(jīng)過高磺酸的氧化后用硼氫化鈉還原，然后進(jìn)行酸水解、還原，最后用色譜鑒定所得產(chǎn)物，藉以了解聚糖結(jié)構(gòu)情況。

二、半纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)

1．結(jié)構(gòu)單元

用色譜分析水解半纖維素得知，半纖維素的結(jié)構(gòu)單元有如式2—25所示的6種。

從上式可以看出，有六碳糖基，也有五碳糖基。2．單元之間的化學(xué)鍵

半纖維素和纖維素相似，也是鏈狀分子結(jié)構(gòu)，但鏈較短，且有支鏈。形如，支鏈的數(shù)量用分支度表示。單元之間的化學(xué)鍵和纖維素—樣也是甙鍵。但通常主鍵是1—4甙鍵，個別是1—3甙鍵，而支鏈可以是1—

2、l—

3、1—6甙鍵，每個畢纖維素分子含有兩個或兩個以上不同的糖基，因此半纖維素是由兩個或兩個以上結(jié)構(gòu)單元以1—4甙鍵組成的復(fù)合多糖。

3．半纖維素的命名 主要有兩種方法：

第—種，將所有的不均—聚糖基都列出，支鏈糖基在前，主鏈糖基在后，并在最前面加“聚”字、以下式為例，這半纖維素可稱為聚C糖-A糖-B糖。

(C)支鏈

--------------（A）——————（A）-----------（B）--------（B）-----

主鏈

這種命名比較全面，目前應(yīng)用較廣。第二種，這種叫法比較簡單，用“聚”字為首,后加主鏈糖基名稱,支鏈的糖基不予寫上。

4.半纖維素的分類

從上述可知，半纖維素的糖基不均—，因此它是一群物質(zhì)的總稱。—種植物中半纖維素有多種結(jié)構(gòu)，不同原料的差異更大。半纖維素可大致分為二類。常見的有以下幾種結(jié)構(gòu)：

1)聚戊糖

以木糖為線狀分子的主鏈，其它的單糖基、糖醛酸，甚至乙酰基以支鏈形式存在，聚戊糖中的戊是指“五碳”的意思。

(1)聚4—氧—甲基糖醛酸—木糖，其示意式如下：

上式中，“—→”表示β甙鍵；數(shù)字表示成鍵的位置；“α”表示結(jié)構(gòu)為α型，其形成的甙鍵為α-甙鍵；(X)表示失水木糖；GA表示失水葡萄糖醛酸；AC表示乙酰基；Me表示甲氧基。

將以上示意式寫成分子結(jié)構(gòu)式，如式2—26所示。

上式中，4-O-甲基葡萄糖醛酸指的是支鏈上的糖基的稱呼。這個糖基是以α-甙鍵聯(lián)接到主鏈木糖的2、3位上的。這種鍵能抗酸水解。至于乙酰基的含量視原料種類而異，在闊葉木中含3％～5％，而針葉木不含此基。乙酰基抗酸，但不抗堿。(2)聚4-O-甲基葡萄糖醛酸一阿拉伯糖--木糖。

它和上(1)比，是在結(jié)構(gòu)中多了五碳環(huán)的阿拉伯糖，它出現(xiàn)在支鏈上。結(jié)構(gòu)示意式如下：

……(X)1→4(X)1→4(X)1→4(X)1—→*4(X)1—→+4(X)1…… ↑3(2)

↑2 1

l(A)F

Me-4(GA)該式中(A)代表阿拉伯糖；F代表五碳環(huán)。

大致是l～2個葡萄糖酸基和l～3個阿拉伯糖基對10個木糖基單位。這種結(jié)構(gòu)的半纖維素主要存在于草類原料中，針葉木含少量。2)聚已糖

這是一類以六碳糖基為主鏈組成的半纖維素，已在這里是“六碳”的意思。(1)聚葡萄糖—甘露糖。其示意式如下：

……(M)1→+4(M)1→4(G)1→+4(M)…… ↑ 1(M)式中(M)代表失水甘露糖，(G)代表失水葡萄糖。

這種結(jié)構(gòu)中，葡萄糖：甘露糖＝l:(1～4)。這種結(jié)構(gòu)的半纖維素的聚合度很低，約100左右。

(2)聚分解乳糖—甘露糖。示意式如下：

式中(Gal)代表失水分解乳糖。

甘露糖和葡萄糖為主鏈，以1，4-β甙鍵聯(lián)接。針葉木大致是0.3個分解乳糖側(cè)鏈基對10個主鏈基單位，與主鏈以1—6a配糖鍵聯(lián)接。

(3)阿拉伯分解乳糖。

’ 示意式如下：

主鏈?zhǔn)欠纸馊樘牵詌,3-β甙鍵聯(lián)接。阿拉伯糖和分解乳糖與主鏈以1,6-β甙鍵聯(lián)接。阿拉伯糖之間則以l,3-β甙鍵相聯(lián)。大致是2個阿拉伯糖基對10個分解乳糖基。聚合度在200～600，但由于具有高度的分枝，易溶于水中，僅在落葉松中發(fā)現(xiàn)有較大的含量。

5．各類原料半纖維素比較

一般來講，針葉木半纖維素的平均含量均20％，闊葉木為20％一30％，草類原料為20％～30％，草類和闊葉木纖維素的含量比較高。半纖維素的組成情況，各類原料也是不同的，大致情況見表2-1。

注：“極大”表示基本上僅發(fā)現(xiàn)這一種多糖：“很大”表示占非纖維素多糖的80％～90％；“大量”表示，與60％～70％；“中等”表示占15％～30％；“少量”表示占1％～5％；“痕跡”表示占0.1％～1％；“？”氣表示尚未發(fā)現(xiàn)或不清楚。

從表中可以看出，針葉木中半纖維素主要是聚甘露糖類；闊葉木主要是聚木糖類；草類也是聚木糖類，但其支鏈與闊葉木的情況有所不同，而且不同植物中半纖維素分子的特性也不同。幾種禾本科植物的半纖維素結(jié)構(gòu)簡述如下。

1)小麥稈

小麥稈的半纖維素主要是阿拉伯糖一葡萄糖醛酸—木糖，即以木糖為主鏈，以甙鍵聯(lián)接，阿拉伯糖基和葡萄糖醛酸構(gòu)成支鏈，分子上還有醋酸基。

2)竹

竹材的半纖維素以木糖為主鏈，并有支鏈，由阿拉伯糖基，4—O一甲基葡萄糖醛酸或葡萄糖醛酸基聯(lián)在主鏈上。

3)稻草

稻草的牛纖維素主要成分是聚阿拉伯糖—葡萄糖醛酸一木糖。以木糖基構(gòu)成主鏈，阿拉伯糖、D—葡萄糖醛酸聯(lián)接到木糖基上構(gòu)成支鏈。

4)蘆葦

蘆葦?shù)陌肜w維素主要成分是阿拉伯糖一葡萄糖醛酸一木糖。主鏈由木糖，支鏈由阿拉伯糖和葡萄糖醛酸構(gòu)成。

三、半纖維素的物理性質(zhì)

1．溶解度

半纖維素中有一小部分易溶于水，大部分不溶于水。如聚阿拉伯糖一分解乳糖易溶于水，一般聚合度愈低，分枝度越大的越易溶于水。通過分離得到的半纖維素要比天然的半纖維素的溶解度高。某些半纖維易溶于堿液中，而某些則易溶于酸液中。

2．聚合度

半纖維素的平均聚合度在200左右，一—般分布在100～300，比纖維素的小得多，并且半纖維素有支鏈，這是半纖維素和纖維素的主要區(qū)別。

四、半纖維素的化學(xué)性質(zhì)

從牛纖維素的組成特征來看，基環(huán)間的聯(lián)接是甙鍵，含還原性末端基，基環(huán)上也具有羥基，因此，與纖維素相似，易發(fā)生酸性水解、剝皮反應(yīng)，也可以進(jìn)行氧化、還原、酯化和醚化反應(yīng)。由于牛纖維素的聚合度低，且有支鏈，支鏈不能

形成緊密的結(jié)合，而使無定形區(qū)增大，試劑可及度增大，因而溶解度、化學(xué)活性、化學(xué)反應(yīng)速度都比纖維素大。

半纖維素中存在著多種組成和結(jié)構(gòu)，其化學(xué)性質(zhì)也存在著一定的差異，因而不同的制漿方法漿中殘留的半纖維素的組成也不同。例如，葡萄糖醛酸抗酸水解但易堿裂解，因而在酸法漿殘留有較多的葡萄糖醛酸，而堿法漿中則沒有。相反，五碳環(huán)的阿拉伯糖易被酸水解，因而酸法漿中殘留的半纖維素中沒有阿拉伯糖，而堿法漿中卻存在。甙鍵在酸中易水解，所以酸法漿中殘留的半纖維素比堿法漿的要低。例如某種針葉木原料在不同pH值下的亞硫酸鹽和堿法蒸煮中，所得漿中半纖維素的組成各異，其變化如下式2—27所示漿中殘留的半纖維素組成不同，對紙漿性質(zhì)有不同的影響。酸性亞硫酸法漿比堿法漿易打漿，其原因之一就是因?yàn)楹休^多的糖醛酸和半纖維素聚合度較低。

燒堿法和硫酸鹽法的制漿過程中易發(fā)生聚木糖被紙漿吸附的現(xiàn)象。這可能是在制漿過程中，除去了甲基葡萄糖醛酸、阿拉伯糖或乙酰基等支鏈，使半纖維素變成近似纖維素的直鏈分子，由于表面氫鍵結(jié)合力吸附在纖維表面，而變成抗堿抽出的部分。

五、半纖維素與制漿造紙的關(guān)系

從造紙的角度上看，在制漿的過程中應(yīng)盡量保留紙漿中的半纖維素，這樣不僅可以提高漿的得率，而且可以縮短打漿時間，減少打漿電耗，提高成紙的物理強(qiáng)度，這在生產(chǎn)實(shí)踐中已被證明。因?yàn)榕＠w維素是無定形的，排列不規(guī)則，聚合度低，并有支鏈，因而吸水和保水能力強(qiáng)，使纖維易潤脹，在打漿過程中纖維柔軟易于細(xì)纖維化。成紙時，半纖維素增加了纖維的表面積，提高了單位表面積的結(jié)合界面，增加了纖維與纖維的結(jié)合強(qiáng)度，經(jīng)干燥后強(qiáng)度增大。

顯然，由于半纖維素上述的性質(zhì)，使含牛纖維素高的草類原料紙漿的保水值高，濾水性差，給漿料洗滌和網(wǎng)部脫水帶來一定的困難。打漿度升得快，會妨礙纖維分絲帚化。成紙的緊度大、透明度大，紙質(zhì)硬而脆。所以半纖維素含量高也有不利的一面。草漿的聚戊糖含量與紙張物理強(qiáng)度有如下關(guān)系，當(dāng)(纖維素/聚戊糖)=2.5—3.0時，漿潤脹可能性、裂斷長和耐折度最大，而松厚度與撕裂度最小。當(dāng)該系數(shù)為6～9時，則撕裂度最大，松厚度最好。半纖維素的化學(xué)性質(zhì)不如纖維素穩(wěn)定，長期貯存易受空氣中的氧氧化而使紙張返黃。因而需長期保存的紙張，則需用半纖維素含量低，甚至是不含半纖維素的棉麻制造。

半纖維素是無定形的，在紙頁烘干：廠燥時易發(fā)生角質(zhì)化，使水和—般溶劑不易達(dá)到。因此用烘干的漿板可增加紙的不透明度和松厚度，但結(jié)合強(qiáng)度低。這一角質(zhì)化作用，在廢紙制漿中，是使廢紙漿劣化的原因之一。

在制造纖維素衍生物時，如硝化纖維素、人造絲等，半纖維素比纖維素更快地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這不僅增加制造困難，而且也增加化學(xué)藥品消耗，使成品質(zhì)量下降，因而必須盡量除去牛纖維素，要求a--纖維素含量大于90％，這種情況常采用亞硫酸鹽法或預(yù)水解硫酸鹽法制漿。