第一章 概论
1.【信息】是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。 【数据】是人类在认识世界和改造世界过程中，定性或定量对事物和环境描述的直接或间接原始记录，是有一种未经加工的原始资料，是客观对象的表示。 【地理信息】是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释，地理数据则是各种地理特征和现象之间关系的数字化表示。
地理数据描述的三个方面：空间位置 属性数据 时域特征（空间关系） 【地理信息系统】由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统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。
GIS的操作对象是（空间数据） 【空间数据】是指以地球表面空间位置作为参照的自然、社会和人文景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等，由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他通信系统输入GIS，是系统程序作用的对象，是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。
2.GIS课程特点：学科与技术的统一体
①GIS是一门学科，用以描述一切与地理相关的内容，GIS集空间数据采集、存储、管理和分析于一体，是由计算机科学、测绘科学、遥感技术、信息科学、管理科学和应用学科组成的新兴交叉边缘学科。
②GIS又是一个技术系统，即以空间数据为处理对象，以空间数据组织和处理为基础，采用地学模型分析方法，及时提供多种空间地理信息和动态地理信息，为研究环境过程、分析发展趋势、预估规划决策等服务的计算机技术系统。学科发展促成GIS理论体系的形成，而技术系统发展则加强了GIS的应用范围。
3.GIS的基本功能
①数据采集 ②数据编辑与处理 ③数据存储、组织和管理 ④产品制作与输出 ⑤空间分析和查询 a.拓扑叠合 b.缓冲区建立 c.数字地形分析 d.空间集合分析
4.地理信息系统的应用:人们应用GIS对地球表层人文经济和自然资源及环境等多种信息进行管理和分析，以掌握城乡和区域的自然环境和经济地理要素的空间分布、空间结构、空间联系 和空间过程的演变规律，使它成为国家宏观决策和区域多目标开发的依据，从而为区域经济发展服务。
包括：资源管理 区域规划 国土监测 辅助决策
5.地理信息系统的发展的四个阶段：
①地理信息系统的开拓期（五六十年代）
②地理信息系统的巩固发展期（20世纪70年代）
③地理信息系统技术大发展时期（20世纪80年代）
④地理信息系统的应用普及时代（20世纪90年代至今）
第二章 地理空间数学基础
1.【扁率】地球椭球体有长半径a（赤道半径）和短半径b（极半径）之分，f=(a-b)/a为椭圆的扁率。
【地图投影】这种在球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法，称为地图投影。 分类：①从投影面类型划分为：圆锥、圆柱、平面（方位投影）
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②从投影面与地球位置关系划分为：正轴、横轴、斜轴，切、割
2.高斯—克吕格投影分带
①6度带：从0度开始，自西向东每6度分为一个投影带。
②3度带：从东经1度30分开始，自西向东每3度分为一个投影带。
3.地形图的编号 （教材P59）
第三章 空间数据模型
1.【地理空间】地球表面及近地表空间，是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈、智慧圈交互作用的区域，地球上最复杂的物理过程、化学过程、生物过程和生物地球化学过程就发生在该区域。
空间实体四个特征：空间位置、属性、时间、空间关系
【对象模型】也称为要素模型，将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。 【场模型】也称为域模型，把地理空间中的现象作为连续的变量或者体来看待，如大气污染程度、地表温度、降雨量等。
【网络模型】可以看作是对象模型的一个特例，是由点对象和线对象之间的拓扑空间关系构成的。 【拓扑空间关系】指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。
2.数据模型分三个层次：概念模型（对象模型 网络模型 场模型） 逻辑模型 物理模型
3.空间数据类型：①几何图形数据 ②影像数据 ③属性数据 ④地形数据 ⑤元数据
4.空间关系：
①拓扑空间关系——实体之间的相邻、连通、包含、相交
②顺序空间关系——实体在地理空间上的排列顺序
③度量空间关系——距离远近
5.面向对象技术的核心是（对象）和（类）。
第四章 空间数据结构
1【空间数据结构】指对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式，对地理信息系统中数据存储、查询检索和应用分析等操作处理的效率有着至关重要的影响。
【矢量数据结构】利用欧几里德几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。
分类：简单数据结构 拓扑数据结构
【栅格数据结构】指将空间分割成有规则的网格，在每个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。
2.栅格结构编码方法：直接栅格编码 链码 游程长编码 块码 四叉树编码 (见教材P97-99) 3栅格、矢量数据结构的对比
①矢量数据：
优点：a.表示空间数据的精度较高 b.严密的数据结构，数据量小 c.完整的描述空间关系 d.图形输出精确美观 e.图形数据和属性数据的恢复、更新、综合都能实现
f.面向目标，不仅能表达属性，而且能方便的记录每个目标的具体属性信息
缺点：a.数据结构复杂 b.矢量叠置较为复杂 c.数学模拟比较困难d.技术复杂，特别是软硬件
②栅格数据：
优点：a.数据结构简单 b.空间数据的叠置和组合方便 c.各类空间分析很易于进行 d.数学模 2
拟方便
缺点：a.图形数据量大 b.用大像元减少数据量时，精度和信息量受损 c.地图输出不美观 d.难以建立网络连接关系 e.投影变换比较费时
第五章 空间数据组织与管理
1【空间数据库】是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合，是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的空间数据的总合，以一系列特定结构的文件形式组织后存储在介质上。
【空间索引】指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按照一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间对象的概要信息，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针。
2.空间数据库设计的原则、步骤和技术方法
设计原则：
①尽量减少空间数据存储冗余；
②提供稳定的空间数据结构，在用户的需要改变时，数据结构能够做出相应的变化； ③满足用户对空间数据及时访问的需求，高效提供用户所需的空间数据查询结果； ④在空间元素间维持复杂的联系，反映空间数据的复杂性；
⑤支持多种决策需要，具有较强的应用适应性。
设计步骤：需求分析 概念设计 逻辑设计 物理设计 数据库的实施和维护
3.数据库中最常用的数据模型：层次模型 网状模型 关系模型 面向对象模型
第六章 第七章 空间数据采集与处理 空间信息查询
1【空间信息查询】是按一定的要求对地理信息系统所描述的空间实体及其空间信息进行访问，从众多的空间实体中挑选出满足用户要求的空间实体及其相应的属性。
2.数据来源可以大致分为原始数据或处理加工后的数据，又可将数据源分为非电子数据和电子数据两类。
3.数据种类：①基础制图数据：包括地形数据和人文景观数据 ②自然资源数据 ③调查统计数据 ④数字高程数据 ⑤法律文档数据 ⑥已有系统数据
第八章 GIS基本空间分析
1【空间分析】从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、分布、形态、形成和演变等信息的分析技术，是地理信息系统的核心功能之一，它特有的对地理信息的提取、表达和传输的功能，是地理信息系统区别于一般管理信息系统的主要功能特征。
【叠置分析】是GIS最常用的提取空间隐含信息的手段之一。是将有关主体层组成的各个数据层面进行叠置产生的一个新数据层面，其结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性，同时叠置分析不仅生成了新的空间关系，而且还将输入的多个数据层的属性联系起来产生新的属性关系。
【多边形叠置】将两个或多个多边形图层进行叠加产生一个新多边形图层的操作，其结果将原来多边形要素分割成新要素，新要素综合了原来两层或多层的属性。
【缓冲区】基于点、线、面等地理空间目标，按指定条件，在其周围建立一定空间区域作为分析对象，该区域称为缓冲区。
【缓冲区分析】研究根据数据库的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围的缓冲区多边形实体，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法。
【网络分析】在GIS中，网络分析是指依据网络拓扑关系（结点与弧段拓扑、弧段的连通性）， 3
通过考察网络元素的空间及属性数据，以数学理论模型为基础，对网络的性能特征进行多方面研究的一种分析计算。
第九章 DEM与数字地形分析
1【数字高程模型】DEM，是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，高程数据常常采用绝对高程。
2.数字地形分析包括的内容：
①基本因子分析：坡度 坡向 曲率 宏观地形因子（地形起伏度 地形粗糙度 地表切割深度） ②地形特征分析：
地形特征点提取：山顶点、凹陷点、脊点、谷点、鞍点、平地点。
山脊线和山谷线：构成了地形起伏变化的分界线。
3.DEM的应用领域
①概述应用：a.三维景观 b.数码城市和虚拟现实 c.DEM在工程上的应用
②应用算法：a.基于DEM的信息提取 b.等高线的绘制 c.基于DEM的可视化分析
第十章 补充知识点：
1【发展预测模型】指利用已有的数值与系统提供的手段，对事物进行科学的数量分析，探索某一事物在今后可能的发展趋势，并做出评价和估计，以调节、控制计划或行动。如人口预测、资源预测、社会经济发展预测等。
【位置选择模型】指按照规定的标准，通过空间分析的方法，确定厂址、电站、管线、或者交通线等的最佳位址或者路径，包括环境、工程和经济三个方面。
【地学模拟模型】是应用计算机、数字模拟技术及综合分析方法来模拟地理过程或现象，使受多个因素影响且需要很长时间才能完成的地理过程，只需很短的时间就可以得出类似的结果，为国土整治、资源开发、水土保持、工程论证等提供依据。
【空间插值分析】从存在的观测数据中找到一个函数关系，使该关系式最好的逼近这些已知的空间数据，并能根据函数关系式推求出区域范围内其他任意点或任意分区的值，这种根据已知点或分区的数据推求任意点或任意分区的值的方法叫做空间插值分析。
【虚拟现实】又称虚拟实境/灵境，它是以计算机技术为基础，通过创建一个集三维视觉、听觉和触觉于一体的全方位环境，使用户利用系统提供的人机对话工具，同虚拟环境中的物体对象交互操作，使用户仿佛置身于现实环境之中的一门综合性技术。
【网络地理信息系统】是以网络为中心的地理信息系统，它使用互联网环境，为各种地理信息系统应用提供GIS功能(如分析工具，制图功能)和空间数据及其数据获取能力。
2.空间分析的目的是解决某类与地理空间有关的问题，通常涉及多种空间分析操作的组合。好的空间分析过程设计将十分有利于问题的解决，一般步骤是：
1）明确分析的目的和评价准则；
2）准备分析数据；
3）进行空间分析操作；
4）进行结果分析；
5）解释、评价结果（如有必要，返回步骤1）；
6）结果输出（地图、表格和文档）。
把内容分为适宜性分析模型、发展预测模型、位址选择模型、交通规划模型、地学模拟模型、专家系统。
3.GIS应用模型：数学模型 经验模型 应用模型
4.适宜性分析模型：在土地资源开发时，对开发活动的分析，这些开发活动包括农业应用、城市化选址、作物类型布局、道路选线、选择重新造林的最适宜的土地等。
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主要步骤：（1）确定具体的开发活动（2）选择其影响因子（3）评判各个因子对这种开发活动的适宜程度（4）提供规划决策依据
5.地理信息的标准化内容：
①统一的名词术语内涵
②统一的数据采集原则
③统一的空间定位框架
④统一的数据分类标准
⑤统一的数据编码系统
⑥统一的数据组织结构
⑦统一的数据记录格式
⑧统一的数据质量含义
⑨统一的元数据标准
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