GIS等級考試知識集錦（word版）
1、地理信息:是指表征地理系統諸要素的數量、質量、分布特征、相互聯系和變化規律的 數字、文字、圖像和圖形的總稱。，包括空間位置、屬性特征及時間特征三部分。
2、地理信息系統:是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。
3、GIS研究內容：(1) 輸入：大多數的地理數據是從地圖輸入GIS ,常用的方法是數字化和掃描。
（2）存儲：GIS 中的數據分為柵格數據和矢量數據兩大類,。大多數的GIS 系統中采用了分層技術，即根據地圖的某些特征,把它分成若干層，整張地圖是所有層疊加的結果。
（3）地理數據的操作和分析：GIS 中對數據的操作提供了對地理數據有效管理的手段。對圖形數據(點、線、面) 和屬性數據的增加、刪除、修改等基本操作大多可借鑒CAD 和通用數據庫中的成熟 技術。
4、輸出：將用戶查詢的結果或是數據分析的結果以合適的形式輸出是GIS 問題求解過程的最后一道工序。輸出形式通常有兩種:在計算機屏幕上顯示或通過繪圖儀輸出。
5、GIS系統一般包括以下5個部分：系統硬件、系統軟件、空間數據、應用人員和應用模型。
1）GIS硬件配置：1、計算機主機 2、數據輸入設備：數字化儀、圖像掃描儀、手寫筆、光筆、鍵盤、通訊端口等3、數據存貯設備：光盤刻錄機、磁帶機、移動硬盤、磁盤陣列等； 4、數據輸出設備：筆式繪圖儀、噴墨繪圖儀（打印機）、激光打印機等。
2）GIS軟件按功能可分為以下幾類： （1）數據輸入：將系統外部的原始數據(多種來源、多種形式的信息)傳輸給系統內部，并將這些數據從外部格式轉換為便于系統處理的內部格式的過程。如將各種已存在的地圖、遙感圖象數字化，或者通過通訊或讀磁盤、磁帶的方式錄入遙感數據和其他系統已存在的數據，還包括以適當的方式錄入各種統計數據、野外調查數據和儀器記錄的數據。 數據輸入方式與使用的設備密切相關，常有三種形式：①手扶跟蹤數字化儀的矢量跟蹤數字化。它是通過人工選點或跟蹤線段進行數字化，主要輸入有關圖形點、線、面的位置坐標。②掃描數字化儀的光柵掃描數字化，主要輸入有關圖像的網格數據。③鍵盤輸入，主要輸入有關圖像、圖形的屬性數據(即代碼、符號)，在屬性數據輸入之前，須對其進行編碼。 （2）數據存貯與管理：數據存儲和數據庫管理涉及地理元素（表示地表物體的點、線、面）的位置、連接關系及屬性數據如何構造和組織等。用于組織數據庫的計算機系統稱為數據庫管理系統（DBMS）。空間數據庫的操作包括數據格式的選擇和轉換、數據的連接、查詢、提取等。 （3）數據分析與處理：指對單幅或多幅圖件及其屬性數據進行分析運算和指標量測，在這種操作中，以一幅或多幅圖作為輸入，而分析計算結果則以一幅或多幅新生成的圖件表示，在空間定位上仍與輸入的圖件一致，故可稱為函數轉換、空間函數轉換可分為基于點或象元的空間函數，如基于象元的算術運算、邏輯運算或繁類分析等；基于區域、圖斑或圖例單位的空間函數，如疊加分類、區域形狀量測等；基于鄰域的空間函數．如象元連通性、擴散、最短路徑搜索等。量測包括對面積、長度、體積、空間方位、空間變化等指標的計算。函數轉換還包括錯誤改正、格式變性和預處理。 （4）數據輸出與表示模塊：輸出與表示是指將地理信息系統內的原始數據或經過系統分析、轉換、重新組織的數據以某種用戶可以理解的方式提交給用戶如以地圖、表格、數字或曲線的形式表示于某種介質上，或采用CRT（Cathode Ray Tub）顯示器、膠片拷貝、點陣打印機、筆式繪圖儀等輸出，也可以將結果數據記錄于磁存貯介質設備或通過通訊線路傳輸到用戶的其他計算機系統。（5）用戶接口模塊：該模塊用于接收用戶的指令、程序或數據，是用戶和系統交互的工具，主要包括用戶界面、程序接口與數據接口。系統通過菜單方式或解釋命令方式接收用戶的輸入。由于地理信息系統功能復雜，且用戶又往往為非計算機專業人員，用戶界面是地理信息系統應用的重要組成部分，它通過菜單技術、用戶詢問語言的設置，還可采用人工智能的自然語言處理技術與圖形界面等技術，提供多窗口和鼠標選擇菜單等控制功能，為用戶發出操作指令提供方便。該模塊還隨時向用戶提供系統運行信息和系統操作幫助信息，這就使地理信息系統成為人機交互的開放式系統。
3）空間數據：
1、 某個已知坐標系中的位置。
2、 實體間的空間相關性。
3、 與幾何位置無關的屬性。
應用人員：GIS應用人員包括系統開發人員和GIS技術的最終用戶，他們的業務素質和專業知識是GIS工程及其應用成敗的關鍵。
GIS的發展：
1、 地理信息系統的開拓期（60年代）
2、地理信息系統的鞏固發展期（70年代）
3、地理信息系統技術大發展時期（80年代）
4、地理信息系統的應用普及時代（90年代）
地圖強調的是數據分析、符號化與顯示，而地理信息系統則注重于信息分析。
GPS在GIS中的應用常常分為兩種情況：一是直接用GPS技術對GIS的空間數據作實時更新和采集；二是把GPS接收機的實時差分定位技術與GIS的電子地圖相結合，組合成各種電子導航系統
GIS軟件類型和分類：
1、實用型地理信息系統或者稱為面向項目的信息系統。
2 工具型地理信息系統或者稱為面向管理的地理信息系統。
GIS應用領域：
但GIS 的應用已經涵蓋了國土、地礦、環保、城建、能源、國防、軍事、 航天等應用領域，而在與普通大眾息息相關的公共設施管理、道路交通、電力供應、資源管理、城市規劃、政府決策、大眾服務等方面更發揮著越來越大的作用。
GIS發展狀況：
2008年我國地理信息產業產值已達到500億元，地理信息產業從業人員超過３０萬，相關企事業單位超過１萬家，從事GIS教育的院校和相關單位有200所，每年畢業的學生近萬人。我國已經形成了從大型基礎平臺軟件到各類應用軟件的全系列地理信息系統軟件產品。
苦難和挑戰：
1） 數據采集的依賴，
在遙感數據方面，我國目前使用的衛星遙感數據90%以上來自美國、法國、加拿大等國家。
2）大眾化應用依然處于初級階段
3）企業規模較小，企業與企業之間缺少交流，沒有形成協作氛圍。
知名軟件：
美國環境研究所（ESRI）的ArcGIS、MIS公司的MapInfo。
中地公司的MapGIS、吉奧公司的GeoStar和超圖公司的SuperMAP。
MapInfo：是1986年美國紐約州Troy市新成立的一家地理信息系統專業軟件公司開發定位的桌面地圖系統，地圖可視化方面擁有全球較大量的用戶群。MapInfo是一個界于CAD與GIS之間的系統，主要功能偏向于桌面可視化與數據管理，缺乏GIS拓撲分析與管理能力，而且圖形處理能力稍差。
MapInfo軟件 MapInfo主要功能：計算機地圖制圖－輸入、編輯、輸出，接受和輸出其它圖形系統的數據（DXF格式）。
ArcGIS是美國環境系統研究所（ESRI公司）開發具有代表性的產品，ESRI公司成立于1969年。產品將近四十年歷史，功能強大，產品在國際影響較大、產品在世界上占有較強的份額。
ArcGIS按組織機構部署配置需求分為：ArcView, ArcEditor, ArcInfo, ArcSDE, ArcIMS, 和ArcGIS Server。ArcGIS主要功能有：創建、管理、集成、分析、顯示和傳播空間數據和地理處理服務。還具有強大的可視化、編輯、分析和數據管理功能，使ArcGIS軟件家族成為GIS軟件的領先者。
標準化：
國際地理信息標準化工作大體可分為兩部分。 一是以已經發布實施的信息技術（IT）標準為基礎，直接引用或者經過修編采用；二是研制地理空間數據標準，包括數據定義、數據描述、數據處理等方面的標準。
元數據可以從以下七個方面對空間數據進行描述：
（1．1）標識(Indentification)：包括數據名稱，開發者，數據描述的區域，專題，現勢性，對數據使用的限制等；
（1．2）數據質量(Data Quality)：數據質量的定義，數據精度，完整性，一致性，產生該數據的原始數據以及處理過程；
（1．3）空間數據組織(Spatial Data Organization)：數字編碼的空間數據組織方式，空間實體的數目，除空間坐標外其他的屬性；
（1．4）空間參照(Spatial Reference)：數據采用的地圖投影，存儲格式（矢量還是柵格），水平與垂直的地球參照系，從一種坐標系統轉換到另一種坐標系統的方法；
（1．5）實體和屬性信息(Entity & Attribute Information)：數據中包括的地理信息，信息的編碼方式，編碼的意義描述； （1．6）分發(Distribution)：如何得到數據，數據的格式，存儲介質，價格等等； （1．7）元數據參考信息(Metadata Reference)：該數據何時完成，由誰完成等信息。
基礎知識：
一 坐標系統
1、地面點的平面位置根據實際情況，可以選用地理坐標、平面直角坐標、高斯平面直角、地心坐標等系統表示。
地理坐標就是用經緯度表示地面點位的球面坐標。
地心坐標系是以參考橢圓體為根據的坐標系，是以地球質心為坐標原點的三維坐標系。WGS-84世界大地坐標系就是一種地心坐標系。
2000國家大地坐標系參數：
u原點：包括海洋和大氣的整個地球的質量中心
u三個坐標軸的指向：Z軸由原點指向歷元2000.0的地球參考極的方向，該歷元的指向由國際時間局給定的歷元為1984.0的初始指向推算，定向的時間演化保證相對于地殼不產生殘余的全球旋轉，X軸由原點指向格林尼治參考子午線與地球赤道面（歷元2000.0）的交點，Y軸與Z軸、X軸構成右手正交坐標系。采用廣義相對論意義下的尺度。
u 地球橢球的4個基本參數定義：2000國家大地坐標系采用的地球橢球參數的數值為：長半軸 a＝6378137m 扁率 f=1/298.257222101
地心引力常數 GM＝3.986004418×1014m3s-2
自轉角速度 ω＝7.292l15×10-5rad s-1 2000國家大地坐標系與現行國家大地坐標系轉換、銜接的過渡期為8—10年。 現有各類測繪成果，在過渡期內可沿用現行國家大地坐標系；2008年7月1日后新生產的各類測繪成果應采用2000國家大地坐標系。
2、地圖比例尺：地圖上沿某方向的微分線段和地面上相應微分線段水平長度之比。
比例尺有多種表示方法，如：數字比例尺，文字比例尺，直線比例尺等，我們最常見的是數字比例尺，數字比例尺是指用阿拉伯數字形式表示的比例尺。
我國基本比例尺地形圖有1：1萬、1：2.5萬、1：5萬、1：10萬、1：25萬、1：50萬和1：100萬七種。
作用：比例尺賦予了地圖可量測計算的性質，為地圖使用者提供了明確的空間尺度概念。比例尺還隱含著對地圖精度和詳細程度的描述。
分幅標準：我國1∶100萬地形圖分幅是采用國際標準分幅的經差6°、緯差4°為一幅圖。
以百萬分之一地圖為基礎直接劃分。一幅百萬分之一地形圖劃分四幅1：50萬地形圖，每幅為經差3o，緯差2o；一幅百萬分之一地圖劃分為16幅1：25萬地形圖，每幅為經差1o，緯差40’；一幅百萬分之一地圖劃分144幅1:10萬地形圖，每幅為經差30’，緯差20’。
每幅大于1：10萬比例尺的地形圖，則以1：10萬圖為基礎進行逐級劃分，一幅1：10萬地形圖劃分四幅1：5萬地形圖；一幅1：5萬地形圖劃分為四幅1：2.5萬地形圖。在1：10萬圖的基礎上劃分為64幅1：1萬地形圖；一幅1：1萬地形圖又劃分為4幅1：5000地形圖。
對于1：5000以上的大比例尺地形圖，大多按縱橫坐標格網線進行等間距分幅，即采用矩形分幅方法。
我國的舊標準編號也是采用國際標準。從赤道起向北或向南至緯度88°止，按緯差每4°劃作22個橫列，依次用A、B、„„、V表示；從經度180°起向東按經差每6°劃作一縱行，全球共劃分為60縱行，依次用1、2、„„、60表示。
每幅圖的編號由該圖幅所在的“列號——行號”組成，一般來講，把列數的字母寫在前，行數的數字寫在后，中間用一條短橫線連接。例如，北京某地的經度為116°26′08″、緯度為39°55′20″，所在1∶100萬地形圖的編號為J-50。
2) 我國1∶100萬比例尺地形圖的新標準編號 1∶100萬圖幅的編號，由圖幅所在的“行號列號”組成。與國際編號基本相同，除了去除行號與列號之間的短橫線，改為連寫外，沒有任何變化。如北京所在1∶100萬地形圖的圖號由J-50改寫為J50。
3）1∶50萬、1∶25萬、1∶10萬比例尺地形圖的舊標準編號
這三種例尺地形圖都是在1∶100萬地形圖的舊標準編號的基礎上進行分幅編號的。一幅1∶100萬的圖可劃分出為4幅1∶50萬的圖，分別以代碼A、B、C、D表示。將1∶100萬圖幅的編號加上代碼，即為該代碼圖幅的編號，例1∶50萬圖幅的編號為J-50-A。 一幅1∶100萬的圖可劃分出16幅1∶25萬的圖，分別用[1]、[2]、„„、[16]代碼表示。將1∶100萬圖幅的編號加上代碼，即為該代碼圖幅的編號，例1∶25萬圖幅的編號為J-50-[1]。 一幅1∶100萬的圖，可劃分出144幅1∶10萬的圖，分別用1、2、„„、144代碼表示。將1∶100萬圖幅的編號加上代碼，即為該代碼圖幅的編號，例1∶10萬圖幅的編號為J-50-1。
4）1：5萬、1：2.5萬、1：1萬地形圖的舊標準編號 以1：10萬地形圖的編號為基礎，將一幅1：10萬地圖劃分四幅1：5萬地圖，分別用甲、乙、丙、丁表示，其編號是在1：10萬地形圖的編號后加上它本身的序號，如J-50-32-甲。再將一幅1：5萬地圖劃分四幅1：2.5萬地形圖，分別用1、2、3、4表示，其編號是在1：5萬地形圖的編號后加上它本身的序號，如J-50-32-甲-1。 1：1萬地形圖的編號，是以一幅1：10萬地形圖劃分為64幅1：1萬地形圖，分別以帶括號的（1）—（64）表示，其編號是在1：10萬圖號后加上1：1萬地圖的序號，如J-50-32-（10）。一幅1：1萬地形圖劃分為4幅1：5000地形圖，分別用小寫拉丁字母a、b、c、d表示，其編號是在1：1萬圖號后加上它本身的序號，如J-50-32-（10）-a。
5）1∶50萬至1∶5000圖幅的新標準編號 各大中比例尺地形圖的圖號均由五個元素10位碼構成。從左向右，第一元素1位碼，為1：100萬圖幅行號字符碼；第二元素2位碼，為1：100萬圖幅列號數字碼；第三元素1位碼，為編號地形圖相應比例尺的字符代碼；第四元素3位碼，為編號地形圖圖幅行號數字碼；第五元素3位碼，為編號地形圖圖幅列號數字碼；各元素均連寫，沒有橫線隔開。例如：J50B001001。
（三）地圖投影：
地圖投影，就是按照一定的數學法則，將地球橢球面上的經緯網轉化到平面上，使地理點的地理坐標（φ，λ）與地圖上相對應的平面坐標（x，y）或者極坐標（δ，ρ）間，建立一一對應的函數關系。
（一）按構成方法分類：
1、幾何投影：這種投影方法是把橢球面上的經緯線網投影到幾何面上，然后將幾何面展為平面而得到。
（1） 圓柱投影：以圓柱面作為投影面，使圓柱面與球面相切或相割，將球面上的經緯線投影到圓柱面上，然后將圓柱面展為平面而成。
（2） 方位投影：以平面作為投影面，使平面與球面相切或相割，將球面上的經緯線投影到平面上而成。
（3） 圓錐投影：以圓錐面作為投影面，使圓錐面與球面相切或相割，將球面上的經緯線投影到圓錐面上，然后將圓錐面展為平面而成。
2、非幾何投影：不借助幾何面，根據某些條件用數學解析法確定球面與平面之間點與點的函數關系。
（二）按變形性質分類：
（1） 等角投影：角度變形為零。同一方向長度比相同。
定義為任何點上二微分線段組成的角度投影前后保持不變，亦即投影應的微分面積保持圖形相似，故可稱為正形投影。
（2） 等積投影：面積變形為零。
定義為某一微分面積投影前后保持相等，亦即其面積比為1，即在投影平面上任意一塊面積與橢球面上相應的面積相等，即面積變形等于零。
（3） 等距投影： 在任意投影上，長度、面積和角度都有變形，它既不等角又不等積。但是在任意投影中，有一種比較常見的等距投影，定義為沿某一特定方向的距離，投影前后保持不變，即沿著該特定方向長度比為1。
投影選擇的影響因素：選擇制圖投影時，主要要考慮以下因素：制圖區域的范圍、形狀和地理位置，地圖的用途、出版方式及其他特殊要求等，其中制圖區域的范圍、形狀和地理位置是主要因素
高斯克呂格投影：
根據地圖投影的分類和用途，有多種投影方式。不同的國家、不同的區域甚至同一區域不同用途的地圖，它所采用的投影方式就不相同。我國現行地圖中，常采用的投影方式有高斯克呂格投影、墨卡托投影、蘭伯特投影，省區圖多采用墨卡托投影，1：100萬的地形圖多采用蘭伯特投影， 1:1萬至1:50萬的地形圖多采用高斯－克呂格投影。
高斯－克呂格投影概念：我們假想用一個圓柱體橫套在地球橢球體上，并使圓柱體與橢球體的某一經線相切，圓柱體的中心軸位于赤道上，按等角條件將地球橢球體表面投影到圓柱體上，然后將圓柱體展開成平面。高斯克呂格投影的中央經線和赤道為互相垂直的直線，其他經線均為凹向并對稱于中央經線的曲線，其他緯線均為以赤道為對稱軸的向兩極彎曲的曲線，經緯線成直角相交。
高斯－克呂格投影的特征
(1) 中央經線和地球赤道投影成為直線，且為投影的對稱軸；
（2）是等角投影，經線和緯線投影后仍正交。
（3）中央經線上沒有長度變形，而在其它經線上，緯度越低，變形越大，赤道處最大；
（4）變形特征：在同一條經線上，長度變形隨緯度的降低而增大，在赤道處為最大；在同一條緯線上，長度變形隨經差的增加而增大，且增大速度較快。在6度帶范圍內，長度最大變形不超過0.14%。
投影帶的劃分：
我國常采用6°分帶法和3°分帶法。我國規定1：1萬、1：2.5萬、1：5萬、1：10萬、1：25萬、1：50萬比例尺地形圖，均采用高斯克呂格投影。1：2.5萬至1：50萬的地形圖，采用經差6°分帶方案，全球共分為60個投影帶；我國位于東經72°到136°間，共含11個投影帶；大于或等于1:1萬地圖采用經差3°分帶法。
空間數據庫：空間數據庫是某一區域內關于一定地理要素特征的數據集合。
空間數據庫與一般數據庫相比，具有以下特點：
1）數據量特別大，地理系統是一個復雜的綜合體，要用數據來描述各種地理要素，尤其是要素的空間位置，其數據量往往很大。
2）不僅有地理要素的屬性數據（與一般數據庫中的數據性質相似），還有大量的空間數據，即描述地理要素空間分布位置的數據，并且這兩種數據之間具有不可分割的聯系。
3）數據應用廣泛，例如地理研究、環境保護、土地利用與規劃、資源開發、生態環境、市政管理、道路建設等。
數據結構：
數據結構即數據組織的形式，是適合于計算機存貯、管理、處理的數據邏輯結構。換句話說，是指數據以什么形式在計算機中存貯和處理。
在地理信息系統的空間數據結構中，有柵格結構和矢量結構兩種方式。柵格結構的編碼方式主要有直接柵格編碼、鏈碼、游程長度編碼、塊碼、四叉樹碼等；矢量結構主要有坐標序列編碼、樹狀索引編碼和二元拓撲編碼等編碼方法。空間數據結構的選擇對 GIS 的設計和建立起著非常關鍵的作用。
空間數據類型：根據空間數據的特征，可以把空間數據歸納為三類：1)屬性數據 2)幾何數據 3)關系數據。此外，還有元數據，它是描述數據的數據。
柵格結構的顯著特點是：屬性明顯，定位隱含，即數據直接記錄屬性本身，而所在位置則根據行列號轉換為相應的坐標給出。這種結構容易實現，算法簡單，且易于擴充、修改，也很直觀。柵格結構表示的地表是不連續的，是量化和近似離散的數據。在柵格結構中，地表被分成相互鄰接、規則排列的矩形方塊(特殊的情況下也可以是三角形或菱形、六邊形等)，每個地塊與一個柵格單元相對應。
柵格數據的獲取方式：遙感影像、矢量數據的轉換、手工采集、掃面數據。
柵格系統的確定 ：柵格系統的確定包括柵格坐標系的確定和柵格單元尺寸的確定。
1、柵格坐標系的確定 坐標系的確定實質是坐標系原點和坐標軸的確定。柵格系統的起始坐標應與國家基本比例尺地形圖公里網的交點相一致，并分別采用公里網的縱橫坐標軸作為柵格系統的坐標軸。
2、柵格單元的尺寸 柵格單元的尺寸確定的原則是應能有效地逼近空間對象的分布特征，又減少數據的冗余度。格網太大，忽略較小圖斑，信息丟失。一般講實體特征愈復雜，柵格尺寸越小，分辨率愈高，然而柵格數據量愈大，按分辨率的平方指數增加，計算機成本就越高，處理速度越慢。 具體可采用保證最小多邊形的精度標準來確定尺寸的方法。
柵格單元代碼（屬性值）的方式的確定：中心點法，面積占優法，重要性法，長度占優法。
矢量數據結構：
地理信息系統中另一種最常見的圖形數據結構為矢量結構，即通過記錄坐標的方式盡可能精確地表示點、線、多邊形等地理實體，坐標空間設為連續，允許任意位置、長度和面積
的精確定義。
1）矢量數據結構編碼的基本內容：
1、點實體 點實體包括由單獨一對x，y 坐標定位的一切地理或制圖實體。在矢量數據結構中，除點實體的x，y 坐標外還應存儲其它一些與點實體有關的數據來描述點實體的類型、制圖符號和顯示要求等。
2、 線實體可以定義為直線元素組成的各種線性要素，直線元素由兩對以上的x，y 坐標定義。最簡單的線實體只存儲它的起止點坐標、屬性、顯示符等有關數據。其中唯一標識是系統排列序號。線標識碼可以標識線的類型；起始點和終止點可以用點號或直接用坐標表示；顯示信息是顯示線的文本或符號等；與線相聯的非幾何屬性可以直接存儲于線文件中，也可單獨存儲，而由標識碼聯接查找。
3、面實體
多邊形(有時稱為區域)數據是描述地理空間信息的最重要的一類數據。在區域實體中，具有名稱屬性和分類屬性的，多用多邊形表示，如行政區、土地類型、植被分布等；具有標量屬性的有時也用等值線描述(如地形、降雨量等)。多邊形矢量編碼，不但要表示位置和屬性，更重要的是能表達區域的拓撲特征，如形狀、鄰域和層次結構等，以便使這些基本的空間單元可以作為專題圖的資料進行顯示和操作，由于要表達的信息十分豐富，基于多邊形的運算多而復雜，因此多邊形矢量編碼比點和線實體的矢量編碼要復雜得多。
2）矢量數據結構編碼的方式
矢量數據結構的編碼形式，按照其功能和方法可分為：實體式、索引式、雙重獨立式和鏈狀雙重獨立式。
1、實體式
實體式數據結構是指構成多邊形邊界的各個線段，以多邊形為單元進行組織。按照這種數據結構，邊界坐標數據和多邊形單元實體一一對應，各個多邊形邊界都單獨編碼和數字化。
但這種方法也有以下明顯缺點：
(1)相鄰多邊形的公共邊界要數字化兩遍，造成數據冗余存儲，可能導致輸出的公共邊界出現間隙或重疊；
(2)缺少多邊形的鄰域信息和圖形的拓撲關系；
(3)島只作為一個單個圖形，沒有建立與外界多邊形的聯系。
2、 索引式
索引式數據結構采用樹狀索引以減少數據冗余并間接增加鄰域信息，具體方法是對所有邊界點進行數字化，將坐標對以順序方式存儲，由點索引與邊界線號相聯系，以線索引與各多邊形相聯系，形成樹狀索引結構。
柵格數據和矢量數據比較：
柵格數據
1. 數據存儲量大
2. 空間位置精度低
3. 不易實現拓撲和網絡分析
4. 輸出速度快，但繪圖粗糙、不美觀
5. 便于面狀數據處理
6. 數錯誤！未指定文件名。構簡單
7. 快速獲取大量數據
8. 圖形運算簡單、低效
9. 多種地圖疊合分析方便
10. 能直接處理數字圖像信息
11. 空間分析易于進行
12. 與遙感影像格式一致或接近
13. 技術開發費用低
矢量數據
1. 數據存儲量小
2. 空間位置精度高
3. 容易實行拓撲和網絡分析
4. 輸出簡單容易，繪圖細膩、精確、美觀
5. 可對圖形及屬性進行檢索、更新和綜合
6. 數據結構復雜，獲取數據慢
7. 圖形運算復雜、高效
8. 多種地圖疊合分析困難
9. 不能直接處理數字圖像信息
10. 空間分析不容易實現
11. 與遙感影像格式不一致
12. 數據輸出的費用較高
GIS數據：空間數據和屬性數據。三個基本特征：空間特征、屬性特征、時間特征。
GIS數據來源：遙感影像、航空攝影測量數據、野外數據(GPS數據、全站儀數據)、原圖數據（1、數字化儀數字化、掃描儀數字化、）。
空間數據的分類：1)屬性數據 2)幾何數據 3)關系數據。此外，還有元數據，它是描述數據的數據。
數據結構即數據組織的形式，是適合于計算機存貯、管理、處理的數據邏輯結構。空間數據結構是空間數據在計算機中的具體組織方式，主要以矢量數據結構和柵格數據結構兩種形式存儲。
空間數據不同階段的誤差來源、質量控制及評價
1）誤差來源 GIS數據的誤差來源主要有采集（包含錄入過程）、處理、使用這三個環節。
2）提高空間數據質量的方法：（1）盡可能使用可靠的數據源； （2）數據的預處理，包括對原始地圖、表格數據的整理或者清繪； （3）提高數字化操作人員的專業素養，可以通過增強操作人員的工作責任心來盡量減少誤差； （4）選用精度高的數字化設備； （5）數據精度檢查，主要檢查輸出圖與原始圖的點位誤差； （6）人工檢查，對于數字化的地圖數據，應打印輸出樣圖來與原始資料進行比較檢查，屬于屬性數據，最好是通過人工逐一比較檢查。
3）空間數據的質量評價：數據精度，邏輯一致性、數據完整性、數據現勢性
數據的規范化和標準化包括以下幾個部分：
n 統一的地理基礎
地理基礎是地理信息數據表達格式與規范的重要組成部分。主要包括統一的地圖投影系統、統一的地理坐標系統及統一的地理編碼系統。
n 統一的分類編碼原則
n 數據交換格式標準 ：數據交換格式標準是規定數據交換時采用的數據記錄格式，主要用于不同系統之間的數據交換。
n 標準的數據采集技術規程。
GIS數據輸入 ：通常在GIS中用到的圖形數據類型有：各種地圖、航天航空像片、遙感數據和點采樣數據。
l 野外數據的輸入
GPS 數據輸入可以直接讀入文本數據；全站儀數據輸入利用測圖軟件系統直接接收及內存導入等方法。
l 原圖數據輸入
數據輸入：地理數據如何有效地輸入到地理信息系統中是一項瑣碎、費時、代價昂貴的任務，大多數的地理數據是從紙質地圖輸入，GIS.常用的方法是數字化處理。 數字化的方法有兩種：數字化儀數字化；掃描數字化。 ²
數字化儀數字化是通過數字化輸入子系統將底圖資料數字化。采用方法是通過數字化儀由人工手扶游標跟蹤，將底圖轉化為圖形數據。
² 掃描儀數字化的作用是將底圖資料通過掃描儀上掃描后，計算機獲得柵格圖形數據，再通過矢量化系統將柵格數據轉換成矢量數據。掃描矢量化提供了矢量跟蹤導向功能，一般掃描矢量化軟件都提供了交互式手動、半自動、全自動矢量化方式供用戶選擇。
1）矢量化操作步驟如下：
（1）圖紙掃描 配置好掃描儀和計算機的連接之后就可以掃描圖紙了，掃描的結果文件最好保存為無壓縮的 tiff 格式，分辨率最好不低于300dpi，并且圖像底邊盡量保持水平。注意：如果掃描圖像效果不好，寧可重新掃描，不可將就來校正和矢量化。
（2）柵格圖像校正 包括：非標準圖幅與標準圖幅校正的校正。 1) 非標準圖幅校正方法（影像對影像校正與圖框對影像校正）： ² 影像對影像的校正：影像對影像的校正可以解決多幅影像拼接問題。處理方法是選擇好要鑲嵌的兩幅影像，通過手工選取兩幅影像圖中相對應的控制點，至少必須添加 3 個控制點對。添加完控制點后，點擊預覽查看影像匹配后的效果。 ² 圖框對影像的校正： 矢量圖框校正圖像方法與圖像校正圖像的方法基本相同。矢量圖框對影像的校正可以解決非標準比例尺圖框對影像圖校正套合與多幅影像拼接問題。處理方法是添加影像圖及矢量圖框，通過手工選取相對應的控制點，至少必須添加 4 個控制點對。添加了控制點后，點擊校正預覽。 2) 標準圖幅校正 標準圖幅的校正是通過讀入圖幅號信息，系統自動計算公里格網交點作為控制點文件。再根據圖幅控制點文件逐一校正圖像文件中的各個控制點。校正完畢后得到 GeoTiff 文件，GeoTiff 是包含地理信息（坐標等信息）的一種 tiff 的格式文件。此時可將校正后的柵格數據與標準圖幅矢量圖框疊加顯示。 （3）讀圖分層
要素類分層的意義：圖形矢量化以前，首先認真讀圖，對整個圖形主要結構要有一個了解，然后根據一定的目的和分類指標，對底圖上的圖形要素進行分類。譬如，可按地理要素或地質要素分類，也可以按幾何特征分類，或按用途與特征結合分類等。每一類作為一個圖層（要素類），對每一個圖層賦一個圖層名（要素類名）。對底圖資料充分了解后，就可以擬一個矢量化工作提綱。它包括總的圖層數，每一層的命名，每個數據文件的命名，工作的先后順序，工作進度等等。添加圖層：柵格數據集層，添加要素類圖層及注記類圖層，這兩個圖層主要作為存儲矢量化數據的圖層；還可添加對象類圖層、幾何網絡圖層等。 （4）制作圖例板 圖例版的制作可以直接提高作圖人員的工作效率。根據系統提供制作圖例板工具，將用戶常用的幾何圖形符號分門別類設置好參數添加到同一個圖例版中。使得用戶在矢量化過程中只需選擇圖例板中預先設置好的圖例即可，從而加快了用戶選擇幾何圖形的參數設置工作。 （5）矢量化 使用矢量化工具能夠將柵格數據方便的轉化成矢量數據。
2）屬性數據的輸入：
給予每一種數據一個公共識別符就可以有效地與空間數據（道路）連接起來。屬性數據的輸入可在圖形的適當位置鍵入。但數據量較大時一般都與空間數據分開輸入且分別存儲，將屬性數據首先輸入一個順序文件，經編輯、檢查無誤后轉存數據庫的相應文件或表格。這是大數據量輸入時的常用方法。
3）GIS空間數據與屬性數據的掛接
空間和非空間數據連接的最好方法是用特征編碼或識別符把非空間屬性數據與已數字化的點、線、面空間實體連接在一起。非空間屬性數據的數據項目最多，應把屬于同一個實體的所有數據項放在同一個記錄中，并將記錄的 順序號或某一特征數據項作為該記錄的識別符或關鍵字。它是空間與非空間數據的連接及相互檢索的聯系紐帶。
GIS數據處理：
1、圖形數據編輯
一般進行圖形數據交互式編輯有如下步驟： （1）讀入數據 （2）開窗顯示圖形數據檢查錯誤 （3）編輯修改 （4）編輯工作完畢，存儲數據
常用的編輯功能有： （1）增加數據：輸入或者復制點、線、面等 （2）刪除數據：刪除點、線、面等 （3）修改空間位置數據：移動、旋轉或者鏡像點、線、面等 （4）修改空間形狀數據 （5）修改非空間數據：如圖元顏色、點元符號、線元符號等。
2、屬性數據編輯
屬性數據是描述空間實體特征的數據集，這些數據主要用于描述實體要素類別、級別等分類特征和其他質量特征
3、拓撲
4、空間數據的誤差分析與校正
1、誤差來源：
1、源誤差 GIS數據的來源主要有，直接從現場利用GPS或全站儀采集的數字數據；現有紙質地圖的數字化；航空影像和遙感數字數據或統計調查數據等。
(1) 地面測量數字數據的誤差
來源于地面測量的數字數據中含有控制測量和碎部測量誤差。其中控制點誤差又受控制網的參考基準、網形和觀測精度以及觀測費用等因素的影響。碎部點誤差隨繼承了控制點的誤差外，還受自身的觀測方法、觀測精度和地界的人為判斷，以及地物地貌的取舍等因素的影響。
(2) 地圖數字化數據的誤差
目前GIS數據的主要來源之一是現有地圖數字化。原因固有誤差和數字化過程誤差是 地圖數字化數據誤差的主要來源。原因固有誤差除含有上述地面控制測量和碎部測量的全 部誤差外，還含有制圖誤差。
(3)遙感數據誤差
遙感數據的誤差累積過程可以區分為：數據獲取誤差、數據處理誤差、數據分析誤差、 數據轉換誤差和人工判斷誤差。數據預處理誤差：數據預處理包括利用地面控制進行校正，幾何校正、圖像增強和分類等。
2、 操作誤差
除了GIS原始錄入數據本身帶有的源誤差外，空間數據在GIS的模型分析和數據處理等操作中還會引入新誤差。如，由計算機字長引起的誤差，拓撲分析引入的誤差和疊置中引入的誤差等。
投影變換：投影變換是研究從一種地圖投影點的坐標變換為另一種地圖投影點的坐標的理論和方法。在大地測量和地形測量中，往往需要進行不同坐標系間的坐標變換，即坐標換帶計算。地圖投影變換可狹義地理解為建立兩平面場之間點的一一對應的函數關系。
6、空間數據管理
建庫的建立過程： 在地理信息系統的建設中，基礎地形庫的建設大概要占到整個系統的70%左右。由此可以看到數據庫的建設在GIS 系統的建設過程中占有極其重要的地位。 但是，在建庫的過程中總會碰到各種各樣的問題，從而導致建庫的困難，甚至無法完成建庫的工作。要解決建庫遇到的各種問題，順利的完成建庫，就要對建庫的整個過程進行分析，從中找出影響建庫的最主要的因素，并認真的分析這些因素產生的根本原因，制定出解決這些問題的解決方案，從而才能有意識的，有計劃的消除在工程實踐中各種不確定和確定因素對建庫的影響，從而順利的建庫。
1、 數據建模：
主要是根據具體行業的特點及對其的理解，制定出數據規范，在邏輯上建設數據庫。數據建模的目的是根據對應用行業的理解，在邏輯和概念上對數據庫進行設計，其影響的是數據庫建設完畢后的合理性、通用性和可擴展性。建模是否成功將直接影響到系統是否易用、易擴展，甚至是否成功。地理信息數據庫建庫過程中遇到的各種問題主要是數據問題，對系統成功進行了建模之后，若數據存在問題，將直接影響到數據的入庫。
2、 數據校驗：
主要是檢測數據的正確性，保證數據質量、數據規范，并可以被系統能正確識別的數據。這主要依賴于在數據庫建庫的第一個過程中執行，即數據庫標準的制定和數據規范。產生的主要矛盾在于，因為 GIS 平臺的不一致，各個平臺對空間數據描述的模型不同，而導致了在一個平臺上生成的數據在另一個平臺不能正確讀出，從而導致轉換前后矢量或屬性數據的丟失，甚至無法轉換的結果。
3、 數據入庫：
主要是將獲取的各種數據，例如紙介質數據，矢量數據，柵格數據，遙感影像數據等準確的導入到數據庫中。在數據入庫的過程中，其核心是如何依據所制定的數據規范將各種格式的數據，準確的、快速的導入到數據庫中。在這個過程中遇到的問題，其根本就是如何解決不同平臺之間數據集成的問題。在目前，實現地理信息多源數據集成的方式大致有三種，即數據互操作模式，直接數據訪問模式和數據格式轉換模式。
GIS的數據輸出：
一般地理信息系統軟件都為用戶提供三種圖形、圖像輸出方式以及屬性數據報表輸出，屏幕顯示主要用于系統與用戶交互時的快速顯示，是比較廉價的輸出產品，需以屏幕攝影方式做硬拷貝，可用于日常的空間信息管理和小型科研成果輸出；矢量繪圖儀制圖用來繪制高精度的比較正規的大圖幅圖形產品。噴墨打印機，特別是高品質的激光打印機已經成為當前地理信息系統地圖產品的主要輸出設備。
一 輸出形式
1 屏幕顯示
產采用將屏幕上所顯示的圖形采用屏幕拷貝的方式記錄下來，以在其它軟件支持下直接使用。
2 矢量繪圖
矢量制圖通常采用矢量數據方式輸入，根據坐標數據和屬性數據將其符號化，然后通過制圖指令驅動制圖設備；也可以采用柵格數據作為輸入，將制圖范圍劃分為單元，在每一單元中通過點、線構成顏色、模式表示，其驅動設備的指令依然是點、線。矢量制圖指令在矢量制圖設備上可以直接實現，也可以在柵格制圖設備上通過插補將點、線指令轉化為需要輸出的點陣單元，其質量取決于制圖單元的大小。
3 打印輸出：打印輸出一般是直接由柵格方式進行的。
二 輸出產品
地理信息系統產品是指由系統處理、分析，可以直接供研究、規劃和決策人員使用的產品，其形式有地圖、圖像、統計圖表以及各種格式的數字產品等。
統計圖表：非空間信息可采用統計圖表表示。統計圖將實體的特征和實體間與空間無關的相互關系采用圖形表示，它將與空間無關的信息傳遞給使用者，使得使用者對這些信息有全面、直觀的了解。
電子地圖：
電子地圖是以地圖數據庫為基礎，以數字形式存貯于計算機外存貯器上，并能在電子屏幕上實時顯示的可視地圖，又稱“屏幕地圖”或“瞬時地圖”。
電子地圖的主要優點在于
： (1)電子地圖數據庫可包括圖形、圖像、文檔、統計數據等多種形式，也可與視頻、音頻信號相連，數據類型與數據量的可擴展性比較強；
(2)電子地圖的檢索十分方便，多種數據類型、多個窗口可以在同一屏幕上分層、實時地進行動態顯示，具有廣泛的可操縱性，用戶界面十分友好；
(3)信息的存貯、更新以及通訊方式較為簡便，便于攜帶與交流；
(4)可以進行動態模擬，便于定性與定量分析，具有較強的靈活性，為地圖及其相關信息深層次的應用打下了堅實的基礎；
(5)可縮短大型系列地圖集的生產周期和更新周期，降低生產成本。 與輸出硬設備相連，可將電子地圖上的多種信息制成硬拷貝。
GIS元數據：
地理信息元數據通過對數據特征信息的詳細共享規程，對空間數據進行有效的組織和管理，在數據提供者、管理者、使用者之間建立交流的通道，解決了空間數據異構性與數據共享之間的矛盾。地理信息元數據，即“空間數據的數據”，是關于空間數據和相關資源的描述性信息。
地理信息元數據是對空間數據的縮影，通過它可以有效地組織和管理空間數據，可以建立空間信息的數據目錄和交換中心，集成多元、異構的空間信息系統，幫助人們使用、接受理解空間信息。
元數據系統: 元數據標準的目的是提供一個描述地理空間數據集的過程，以便用戶能夠查詢和訪問地理空間數據，并可以判斷確定所擁有的數據集的適宜性。具體方法為通過建立一個元數據術語、定義及擴展的公用集合，使地理數據的管理、檢索和使用更加有效，為那些不熟悉地理空間數據的人們很方便地提供表征他們地理數據的所需信息。
空間分析：空間分析的對象是一系列跟空間位置有關的數據，這些數據包括空間專業坐標和專業屬性兩部分，其中空間坐標用于描述實體的空間位置和幾何形態，專業屬性則是實體某一方面的性質。地理信息系統的空間分析一般包括三大方面：專題圖的空間分析、網絡分析、DTM分析。
1、矢量數據分析的基本方法
一般步驟是： 1）明確分析的目的和評價準則； 2）準備分析數據； 3）進行空間分析操作； 4）進行結果分析； 5）解釋、評價結果（如有必要，返回步驟1）； 6）結果輸出（地圖、表格和文檔）。
2、 常見的分析功能
1） 疊加分析：地理信息系統的疊加分析是將有關主題層組成的數據層面，進行疊加產生一個新數據層面的操作，其結果綜合了原來兩層或多層要素所具有的屬性。疊加分析不僅包含空間關系的比較，還包含屬性關系的比較。
疊加分析可以分為以下幾類：視覺信息疊加、點與多邊形疊加、線與多邊形疊加、多邊形疊加。
2）包含查詢分析：包含分析確定要素之間是否存在著直接的聯系，即矢量點、線、面之間是否存在在空間位置上的聯系，這是地理信息分析處理中常要提出的問題，也是在地理信息系統中實現圖形—屬性對位檢索的前提條件與基本的分析方法。
3）矢量數據的緩沖區分析：緩沖區分析是研究根據數據庫的點、線、面實體，自動建立其周圍一定寬度范圍內的緩沖區多邊形實體，從而實現空間數據在水平方向得以擴展的信息分析方法。
3、數字地形模型（DTM）與地形分析：高程模型是高程Z關于平面坐標X，Y兩個自變量的連續函數，數字高程模型（DEM）只是它的一個有限的離散表示。高程模型最常見的表達是相對于海平面的海拔高度，或某個參考平面的相對高度，所以高程模型又叫地形模型。實際上地形模型不僅包含高程屬性，還包含其它的地表形態屬性，如坡度、坡向等。
數字地形模型是地形表面形態屬性信息的數字表達，是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數字描述。數字地形模型中地形屬性為高程時稱為數字高程模型（Digital Elevation Model，簡稱DEM）。DEM是建立DTM的基礎數據，其它的地形要素可由DEM直接或間接導出，稱為“派生數據”，如坡度、坡向。
4、DEM表示法
（一）數學方法
用數學方法來表達，可以采用整體擬合方法，即根據區域所有的高程點數據，用傅立葉級數和高次多項式擬合統一的地面高程曲面。也可用局部擬合方法，將地表復雜表面分成正方形規則區域或面積大致相等的不規則區域進行分塊搜索，根據有限個點進行擬合形成高程曲面。（二）圖形方法
（1）線模式：等高線是表示地形最常見的形式。
（2）點模式：用離散采樣數據點建立DEM 是DEM 建立常用的方法之一。數據采樣可以按規則格網采樣，可以是密度一致的或不一致的；可以是不規則采樣，如不規則三角網、鄰近網模型等。
三．DEM的常用表示模型
（一）規則格網模型：規則網格，通常是正方形，也可以是矩形、三角形等規則網格。規則網格將區域空間切分為規則的格網單元，每個格網單元對應一個數值。
每個格網單元或數組的一個元素，對應一個高程值。
注意：格網DEM的另一個缺點是數據量過大，給數據管理帶來了不方便，通常要進行壓縮存儲。DEM數據的無損壓縮可以采用普通的柵格數據壓縮方式，如游程編碼、塊碼等。由于DEM 數據反映了地形的連續起伏變化，通常比較“破碎”，普通壓縮方式難以達到很好的效果；因此對于網格DEM數據，可以采用哈夫曼編碼進行無損壓縮。
（二）等高線模型：等高線模型表示高程，高程值的集合是已知的，每一條等高線對應一個已知的高程值，這樣一系列等高線集合和它們的高程值一起就構成了一種地面高程模型。
等高線通常被存成一個有序的坐標點對序列，可以認為是一條帶有高程值屬性的簡單多邊形或多邊形弧段。
（三）不規則三角網（TIN）模型：不規則三角網（Triangulated Irregular Network, TIN）是另外一種表示數字高程模型的方法，它既減少規則格網方法帶來的數據冗余，同時在計算（如坡度）效率方面又優于純粹基于等高線的方法。
TIN 的數據存儲方式比格網DEM 復雜，它不僅要存儲每個點的高程，還要存儲其平面坐標節點連接的拓撲關系，三角形及鄰接三角形等關系。
在實際應用中，DEM 模型之間可以相互轉換。大部分DEM 數據都是規則格網DEM， 但由于規則格網DEM 的數據量大而不便存儲，也可能由于某些分析計算需要使用TIN 模型的DEM，如進行通視分析。此時需要將格網DEM 轉成TIN 模型的DEM。反之，如果已有TIN 模型的DEM 數據，為滿足某種應用的需要，也需要轉成規則格網的DEM。
DEM的建立：為了建立DEM，必需量測一些點的三維坐標，這就是DEM數據采集。
(一). DEM數據采集方法
1、地面測量： 利用自動記錄的測距經緯儀（常用電子速測經緯儀或全站經緯儀）在野外實測。這種速測經緯儀一般都有微處理器，可以自動記錄和顯示有關數據，還能進行多種測站上的計算工作。其記錄的數據可以通過串行通訊，輸入計算機中進行處理。
2、現有地圖數字化： 利用數字化儀對已有地圖上的信息（如等高線）進行數字化的方法，目前常用的數字化儀有手扶跟蹤數字化儀和掃描數字化儀。
3、空間傳感器：利用全球定位系統GPS，結合雷達和激光測高儀等進行數據采集。
4、數字攝影測量方法：這是DEM數據采集最常用的方法之一。利用附有的自動記錄裝置（接口）的立體測圖儀或立體坐標儀、解析測圖儀及數字攝影測量系統，進行人工、半自動或全自動的量測來獲取數據。
（二）數字攝影測量獲取DEM
數字攝影測量方法是空間數據采集最有效的手段，它具有效率高、勞動強度低的優點。
數據采樣可以全部由人工操作，通常費時且易于出錯；半自動采樣可以輔助操作人員進行采樣，以加快速度和改善精度，通常是由人工控制高程Z，由機器自動控制平面坐標X,Y的驅動；全自動方法利用計算機視覺代替人眼的立體觀測，速度雖然快，但精度較差。
1、沿等高線采樣： 在地形復雜及陡峭地區，可采用沿等高線跟蹤方式進行數據采集，而在平坦地區，則不宜采用沿等高線采樣。
2、規則格網采樣： 利用解析測圖儀在立體模型中按規則矩形格網進行采樣，直接構成規則格網DEM。
3、漸進采樣：漸進采樣方法的目的是使采樣點分布合理，即平坦地區樣點少，地形復雜區的樣點較多。漸進采樣首先按預定比較稀疏的間隔進行采樣，獲得一個較稀疏的格網，然后分析是否需要對格網進行加密，如下圖所示。判斷加密的方法可利用高程的二階差分是否超過了給定的閾值；或利用相鄰的三點擬合一條二次曲線，計算兩點間中點的二次內插值與線性內插值之差，判斷是否超過閾值。當超過閾值時，則對格網加密采樣，然后對較密的格網進行同樣的判斷處理，直至不再超限或達到預先給定的加密次數（或最小格網間隔），然后再對其它格網進行同樣的處理。
4、選擇采樣： 為了準確地反映地形，可根據地形特征進行選擇采樣，例如沿山脊線、山谷線、斷裂線進行采集以及離散碎部點（如山頂）的采集。這種方法獲取的數據尤其適合于不規則三角網DEM 的建立。
5、自動化DEM 數據采集
現在已經可以利用自動化測圖系統進行完全自動化的DEM 數據采集。此時可按像片上的規則格網利用數字影像匹配進行數據采集。 最后數字攝影測量獲取的DEM 數據點都要按一定插值方法轉成規則格網DEM 或規則三角網DEM 格式數據。
（三） DEM 數據質量控制
數據采集是DEM 的關鍵問題，任何一種DEM 內插方法，均不能彌補取樣不當所造成的信息損失。數據點太稀會降低DEM 的精度；數據點過密，又會增大數據量、處理的工作量和不必要的存儲量。這需要在DEM 數據采集之前，按照所需的精度要求確定合理的取樣密度，或者在DEM數據采集過程中根據地形復雜程度動態調整采樣點密度。 由于很多DEM數據來源于地形圖，所以DEM的精度決不會高于原始的地形圖。通常用某種數學擬合曲面生產的DEM，往往存在未知的精度問題，即使是正式出版的地形圖同樣存在某種誤差，所以在生產和使用DEM時應該注意到它的數據精度。
DEM應用：
1、地形曲面擬合：DEM最基礎的應用是求DEM范圍內任意點的高程，在此基礎上進行地形屬性分析。由于已知有限個格網點的高程，可以利用這些格網點高程擬合一個地形曲面，推求區域內任意點的高程。
2、通視分析：通視問題可以分為五類： 1）已知一個或一組觀察點，找出某一地形的可見區域。 2）欲觀察到某一區域的全部地形表面，計算最少觀察點數量。 3）在觀察點數量一定的前提下，計算能獲得的最大觀察區域。 4）以最小代價建造觀察塔，要求全部區域可見。 5）在給定建造代價的前提下，求最大可見區
3、流域特征地貌提取與地形自動分割
高精度DEM數據和高分辨率、高光譜、多周期的遙感影像，為人們定量描述流域空間變化過程提供了日益豐富的數據源，而且人們對流域地貌、水文和生物等過程空間變化機理理解的不斷加深。基于DEM數據自動提取流域地貌特征和進行流域地形自動分割是進行流域空間模擬的基礎技術。
4、等高線追蹤
DEM進行等高線追蹤時，DEM數據類型的不同而精度不同，基于TIN繪制等高線直接利用原始觀測數據，避免了DTM內插的精度損失，因而等高線精度較高；對高程注記點附近的較短封閉等高線也能繪制；繪制的等高線分布在采樣區域內而并不要求采樣區域有規則四邊形邊界。基于格網DEM的數據進行等高線追蹤時，精度就的一些。
5、DEM計算地形屬性
由DEM派生的地形屬性數據可以分為單要素屬性和復合屬性二種。前者可由高程數據直接計算得到，如坡度因子，坡向。后者是由幾個單要素屬性按一定關系組合成的復合指標，用于描述某種過程的空間變化，這種組合關系通常是經驗關系，也可以使用簡化的自然過程機理模型。
網絡分析：
矢量數據的網絡分析 這里的網絡與計算機網絡不是一個概念。GIS里的網絡是對地理網絡（如交通網絡）、城市基礎設施網絡（如各種網線、電力線、電話線、供排水管線等）進行地理分析和模型化，這也是地理信息系統中網絡分析功能的主要目的。網絡分析是運籌學模型中的一個基本模型，它的根本目的是研究、籌劃一項網絡工程如何安排，并使其運行效果最好，如一定資源的最佳分配，從一地到另一地的運輸費用最低等。
網絡分析的主要用途是：選擇最佳路徑；選擇最佳布局中心的位置。所謂最佳路徑是從始點到終點的最短距離或花費最少的路線；最佳布局中心位置是指各中心所覆蓋范圍內任一點到中心的距離最近或花費最小；網流量是指網絡上從起點到終點的某個函數，如運輸價格，運輸時間等。
網絡分析的基本方法
(1) 路徑分析： a、靜態求最佳路徑：由用戶確定權值關系后，即給定每條弧段的屬性，當需求最佳路 徑時，讀出路徑的相關屬性，求最佳路徑。 b、動態分段技術：給定一條路徑由多段聯系組成，要求標注出這條路上的公里點或要 求定位某一公路上的某一點，標注出某條路上從某一公里數到另一公里數的路段。 c、N條最佳路徑分析：確定起點、終點，求代價較小的幾條路徑，因為在實踐中往往 僅求出最佳路徑并不能滿足要求，可能因為某種因素不走最佳路徑，而走近似最佳路徑。 d、最短路徑：確定起點、終點和所要經過的中間點、中間連線，求最短路徑。 e、動態最佳路徑分析：實際網絡分析中權值是隨著權值關系式變化的，而且可能會臨 時出現一些障礙點，所以往往需要動態地計算最佳路徑。
(2) 地址匹配 地址匹配實質是對地理位置的查詢，它涉及到地址的編碼。地址匹配與其它網絡分析功能結合起來，可以滿足實際工作中非常復雜的分析要求。所需輸入的數據，包括地址表和含地址范圍的街道網絡及待查詢地址的屬性值。
(3) 資源分配
資源分配網絡模型由中心點(分配中心)及其狀態屬性和網絡組成。分配有兩種方式，一種是由分配中心向四周輸出，另一種是由四周向中心集中。這種分配功能可以解決資源的有效流動和合理分配。其在地理網絡中的應用與區位論中的中心地理論類似。
WEBGIS：
一，計算機網絡與GIS
所謂Intranet GIS是指在Intranet的信息發布、數據共享、交流協作基礎之上實現 GIS的在線查詢和業務處理等功能。其中Web分布式交互操作是工作重點。
Intranet GIS的特色：由于速率、安全性及面向業務處理等關鍵要素,Intranet GIS將首先在Intranet上獲 得廣泛應用,利用Java、CGI、Plug-ins等開發技術,使企業用戶直接通過Browser對GIS數 據進行訪問,實現檢索查詢、制圖輸出、編輯修改等GIS基本功能。
二 WebGIS(萬維網GIS)
WebGIS，簡言之，就是利用Web技術來擴展和完善地理信息系統的一項新技術。由于HTTP協議采用基于C/S的請求/應答機制，具有較強的用戶交互能力，可以傳輸并在瀏覽器上顯示多媒體數據，而GIS中的信息主要是需要以圖形、圖像方式表現的空間數據，用戶通過交互操作，對空間數據進行查詢分析。
WebGlS不但具有大部分乃至全部傳統GIS軟件具有的功能，而且還具有利用Internet優勢的特有功能,即用戶不必在自己的本地計算機上安裝GIS軟件就可以在Internet上訪問遠程的GIS數據和應用程序，進行GIS分析，在Internet上提供交互的地圖和數據。
webgis的基本特征：
u webgis是集成的全球化的客戶/服務器網絡系統
u webgis應用客戶/服務器概念來執行GIS的分析任務。
它把任務分為服務器端和客戶端兩部分，客戶可以從服務器請求數據、分析工具或模塊，服務器或者執行客戶的請求并把結果通過網絡送回給客戶，或者把數據和分析工具發送給客戶供客戶端使用。
u webgis是交互系統。
webgis可使用戶在Internet上操作GIS地圖和數據，用Web瀏覽器（IE、Netscape,etc.)執行部分基本的GIS功能：如zoom（縮放）、Pan（拖動）、Query（查詢）和Label（標注），甚至可以執行空間查詢：如“離你最近的旅館或飯店在哪”，或者更先進的空間分析。
u webgis是分布式系統
GIS數據和分析工具是獨立的組件和模塊，webgis利用Internet的這種分布式系統把GIS數據和分析工具部署在網絡不同的計算機上，用戶可以從網絡的任何地方訪問這些數據和應用程序，即不需要在本地計算機上安裝GIS數據和應用程序，只要把請求發送到服務器，服務器就會把數據和分析工具模塊傳送給用戶，達到Just-in-time的性能。
u webgis是動態系統
由于webgis是分布式系統，數據庫和應用程序部署在網絡的不同計算機上，隨時可被管理員更新，對于Internet上的每個用戶來說都將得到最新可用的數據和應用，即只要數據源發生變化，webgis將得到更新。
未來的webgis可以做到“一次編寫，到處運行”。
WEBGIS組成
Webgis一般由多主機，多數據庫和多個客戶端以分布式連接在Internet上而組成，包括以下四個部分： WEB-GIS瀏覽器（browser），WEB-GIS服務器，WEB-GIS編輯器（Editor）,WEB-GIS信息代理(imformation agent)
1）webGIS瀏覽器：webGIS的終端用戶通過瀏覽器連接到遠程webGIS站點上，瀏覽webGIS站點中的空間數據，制作專題圖，進行各種空間檢索和空間分析等工作。
2）webGIS信息代理：webGIS信息代理反映地理信息的數據結構，是空間信息網絡化的關鍵部分。它介于webGIS瀏覽器和webGIS服務器之間，主體是信息代理機制和信息代理協議，負責定義webGIS瀏覽器與webGIS服務器間查詢請求和響應的通信協議，提供直接訪問GIS數據庫的功能。
3）webGIS服務器：提供易于配置和管理的webGIS服務器，該服務器能解釋中間代理請求并根據請求對GIS數據庫進行空間操作，實現webGIS瀏覽器和webGIS服務器的動態交互。
4）webGIS編輯器：該編輯器提供一個所見即所得的編輯生成環境，既有可視化、交互式窗口的功能，能建立GIS對象和模型，實現瀏覽器與服務器的動態交互，提供對空間數據庫數據導入功能，可對多源GIS數據按指定結構導入空間數據庫。
webgis的應用
1） 空間數據發布
由于能夠以圖形方式顯示空間數據，較之于單純的FTP方式，WebGIS使用戶更容易找到需要的數據。
2）空間查詢檢索
利用瀏覽器提供的交互能力，進行圖形及屬性數據庫的查詢檢索；
3）空間模型服務
在服務器端提供各種空間模型的實現方法，接收用戶通過瀏覽器輸入的模型參數后，將 計算結果返回。換言之，利用Web不僅可以發布空間數據，也可以發布空間模型服務，形成瀏覽器/服務器結構(Browser/Server，B/S)。
4）Web資源的組織
在Web上，存在著大量的信息，這些信息多數具有空間分布特征，利用地圖對這些信息進行組織和管理，并為用戶提供基于空間的檢索服務，無疑也可以通過WebGIS實現。
總結：WebGIS得到越來越廣泛的應用。應用方向分為兩大類，一類為基于lnternet的公共信息在線服務，為公眾提供交通、旅游、餐飲娛樂、房地產、購物等與空間信息有關的信息服務。WebGIS的另外一類應用為基于lntranet的企業內部業務管理。如幫助企業進行設備管理、線路管理以及安全監控管理等等。
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