土地信息系统复习资料（刘耀林版）

土地系统：土地信息系统是一门集土地科学与信息科学为一体的交叉性学科， 是基于地理信息系统（GIS）的土地管理方面的运用性学科，是近年来发展起来的一门新兴技术性学。

土地数据：是各种土地特征和现象，包括空间位置、属性特征（简称属性）和时域特征及相互关系的符号化表示。

土地信息：是对表达土地特征与现象之间关系的土地数据的解释，是表征土地系统诸要素的数量、质量、分布状况、相互联系和变化规律的总称。

土地信息的特征：空间特征、多维特征、时变特征。

土地信息表达：土地信息的文字、数字表示（描述、表格、统计图）；图形与图像表示（4D产品、三维仿真地图、虚拟现实）；语音或多媒体；

4D产品：数字线划地图（DLG）、数字栅格地图（DRG）、数字正射影像图（DOM）、数字高程模型（DEM）。

土地信息系统（LIS）：以土地管理决策服务为驱动，在集成计算机技术、数据库技术和GIS技术的计算机软、硬件环境中，对土地相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，能采用专业模型与分析方法适时提供 应用和传播多种多维的、动态的土地信息的计算机系统

土地信息系统的基本构成：硬件设备、计算机软件、数据和用户。

土地信息系统的功能：1数据采集、检验与编辑2数据格式化、转换、概化3数据的储存与组织4查询、统计与计算5空间决策分析（核心）6信息显示与输出。

土地信息学是一门描述、采集、存储、管理、分析、处理、表达、应用 和传播土地信息的理论和方法的新兴交叉学科。

水准面：海洋或湖泊的水面在自由静止的表面。

大地水准面：假设当海水处于完全静止的平衡状态时。从平均还平面延伸到所有大陆下部。而地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。

地图：是按照一定的数学法则，采用特定的地图语言，并经过一定地图制图综合来表示地图表面形态和各种要素的工具。

地图投影：指建立地球椭圆表面上的点与投影平面上之间的一一对应的解析关系。

地图投影变形：长度变形，面积变形，角度变形。

地图投影方法：1按变形性质分类：等角投影；等积投影；任意投影2按构成方法分类：几何投影（圆锥投影、圆柱投影、方位投影）2非几何投影（伪方位投影、伪圆柱投影、伪圆锥投影、多圆锥投影）。

常用地图投影：高斯—克吕格投影（横轴等角切椭圆柱投影；其他比例尺）；Lambert投影（正轴等角割圆锥投影；1：1百万）

我国常用的坐标系：1954年北京坐标系；1980西安坐标系；2000年国家大地坐标系。

空间图形的测量尺度：空间位置；拓扑关系；面积与长度；几何形状。

专业属性的测量尺度：命名标识；形状描述；分类描述；分级描述；关系描述。

时间属性的测量尺度（目的是反映土地实体空间或属性数据虽时间变化的特征）。

土地信息的专题属性类型：土地自然形状属性、土地利用及关系属性、土地经济价值数据、土地管理调控数据。

土地自然形状数据：指土地固有的内在属性数据。直接影响土地的适宜性和限制性，是衡量土地质量等级的重要依据

土地利用及权属关系数据：是反映土地承载的人口、建筑物、各种基础设施和利用关系以及权属关系的数据。

土地经济价值数据：指影响土地价值和价格的因素、土地价格和价格评估相关参数、土地市场供求状况等信息构成土地经济价值。

土地管理调控数据：主要是国家土地管理部门采用行政的、法律的和经济的手段，实现土地可持续利用、土地市场健康发展和公民财产安全保证等管理工作中所产生的一系列数据。

土地信息的空间依附对象：1按照地理空间目标分类：LIS利用点、线、面等基本几何对象的几何以及行与列排列的栅格图形2按照与管理的关系分类：基础地理信息、专题图信息。

GIS的数据模型特点是单独空间数据与属性数据。属性数据与空间数据的关联特征是LIS区别于其他数据库管理系统的标志

空间数据的获取途径：野外实地测量、GPS技术采集、航空摄影测量、遥感技术采集。

属性数据的获取途径：地图资料提取、社会经济统计、行业资料调查、网络信息采集。

分类体系：主要是由分类和分级方法形成。分类是把研究对象划分为若干个类组，分级则是对同一类组对象再按某一方面量上的差别进行分级。

分类方法：线分类法（又称层级分类法）、面分类法。

分级：对事物或现象的数量或特征进行等级的划分，所依据的指标一般以土地特征的数量指标或质量指标为主。主要包括确定分级数和分级界线。

编码：将信息分类的结果用一种易于被计算机和人识别、沟通的符号（ 字符串和数值） 体系表示出来的过程，直接产物为代码

层次码：土地信息常用的编码方法，即以分类对象的从属层次关系为排列顺序进行编码，通常将编码分成若干层级，并与分类对象的分类层级相对应。层次码能够明确表示分类对象的类别，具有严格的隶属关系，容量大，便于机器排序和汇总。

空间属性数据的关联方式：紧凑式关联、松散时关联。

统一土地数据标准：统一的地理基础（统一的坐标系统：地理坐标和平面坐标）、统一编码系统、统一数据格式（土地空间数据格式和属性数据格式）。

空间图形数据输入：键盘手工录入、数字化仪跟踪采集、数字化仪跟踪采集、扫面议扫描成图、采用软件矢量数字化、数字化测量数据导入。

采用软件矢量数字化过程：纸质地图—扫描转换—拼接子图块—裁剪地图—屏幕跟踪矢量化—矢量图合成、接边—矢量图编辑—空间数据库。

土地信息的数据模型：层次模型、网络模型、关系模型、面向对象模型、时空模型。

关系模型：关系模型是一种数学化的模型，它是将数据的逻辑结构归结

为满足一定条件的二维表。实体本身的信息以及实体之间的联系均表现为二维表，在数学上这种二维表叫做“关系”。这些关系表的集合就构成了关系模型。

空间信息的数据结构：指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构。（矢量数据结构、栅格数据结构、矢量栅格一体化数据结构）

拓扑：研究在拓扑变换下能够保持不变的几何属性。

拓扑空间关系：邻接关系、包含关系。拓扑关系的关联表达：全显式表达、半隐式表达。

矢量数据结构是通过记录坐标的方式描述空间目标一点、线、面的数据组织方法。

常用的矢量数据结构：完整的多边形结构、二元独立地图编码文件结构、Polyvrt数据结构（链式双重独立式数据结构）。

栅格数据结构：将地理空间划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个像元或像素由行列确定它的位置，并包含一个代码表示该像素的属性类型或量值。

常用的栅格数据结构：游程长度编码、四叉树结构。

栅格与矢量数据比较分析：1矢量结构：位置明显，属性隐含2栅格结构：属性明显，位置隐含。

空间数据库：土地信息系统中的土地数据库就是为了帮助人们去管理和控制与这些土地数据相关联的土地，由于这类数据库具有明显的空间特征，一般把它称为空间数据库。

空间数据库在LIS中的地位与作用：1空间数据库花费的时间要占整个系统建设所花时间的85%以上2空间数据库的布局和存取能力对LIS功能的实现和工作的效率影响极大3贮存于空间数据库中的空间数据和属性数据是土地信息系统的基础。

空间数据库的特点：1数据量特别大2有大量的空间数据3数据应用广泛。

空间数据库管理系统：1基于文件管理的方式2文件与关系数据库混合管理系统3全关系型空间数据库管理系统4对象关系型数据库管理系统

全关系型数据库系统哟两种模式：基于关系模型的方式、将图形数据处理成二进制块字段。

土地信息空间数据库的设计：整个过程包括以下几个典型步骤， 即（系统需求分析）概念设计、逻辑设计和物理设计。

E-R模型：即实体－联系模型，这种方法面向现实世界，把管理系统所要描述的问题划分为单个的实体，通过实体间的联系而有效、自然地模拟现实世界。

E-R模型包括实体、联系和属性三个基本成分。

元数据：描述数据的数据，说明数据内容、质量、状况和其他有关特征的背景信息。

LIS中元数据的作用:

1.帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据、建立数据文档，并保证即使其主要工作人员离退时，也不会失去对数据情况的了解。

2.提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换网络及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索空间数据。

3.帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求作出正确的判断。

4.提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。

坐标系：用户坐标系、规格化数据库坐标系、设备坐标系。

坐标系变换：1设备相对坐标到用户坐标的变换：用于图形数字化过程，利用点的高斯坐标（ 已知值） 和图角点采集坐标建立采集坐标到高斯坐标的变换关系， 并利用这些变换参数将图幅中全部采集坐标变换为高斯坐标。2用户坐标到数据库坐标的变换：求出图面对称中心点的值、求缩放系数、将用户坐标变换为数据库坐标。3数据库坐标到用户坐标的变换：用于空间数据检索，是用户坐标到数据坐标的逆变换。4用户坐标到设备坐标的变换：用户图形显示或绘图仪绘图，用于图形显示时，只要将高斯坐标原点平移至图幅左上角，将坐标顺时针旋转90°，并考虑两种坐标的变换比例，即可实现由高斯坐标到屏幕坐标的变换。

空间数据的更新步骤：土地利用变化信息的发现与提取、变化信息的处理（包括GPS测量数据导入、数据预处理）、数据库增量更新（包括图形变更、属性数据变更）

空间数据的管理：数据格式的转换、空间数据和属性数据的连接、空间数据的压缩。

数据压缩：从取得的数据集合S中抽出一个子集A，这个子集作为一个新的信息源，在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。

矢量数据的压缩：根据线性要素中心轴线个面状要素的边界线的特征，减少弧段矢量坐标串中顶点的个数。（特征点筛选法：筛选抽取曲线特征点，并删除全部多余点以达到节省存贮空间的目的。）

栅格数据的压缩：通过压缩编码技术来消除冗余数据（链码、游程长度编码、块码、四叉树编码）

矢量数据的压缩方法：1间隔取点法（每隔k个点或每隔一规定的距离取一点（ 但首末点一定要保留）。）2垂距法和偏角法（按垂距或偏角的限差选取符合或超过限差的点）3分裂法。

空间分析（LIS的显著特征和核心部分）：基于土地对象的位置和形态特征的空间数理分析技术， 是指接近、 毗邻、符合、交叉和其他模式的拓扑关系分析。广义包括：空间位置分析、空间分布分析、空间形态分析、空间关系分析和空间相关分析。（目的：提取和传输空间信息）

缓冲区：地理空间目标的一种影响范围或服务范围，根据数据库中事物的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形。

叠加分析：将不同层上的空间属性信息按相同的空间位置加到一起合为新的一层，该层的属性由被叠加层各自的属性组合而成。

网络分析：指依据网络拓扑关系（结点与弧段拓扑、弧段的连通性）。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的一种分析计算。

空间信息查询：是对土地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。

空间插值：在一个由X、Y坐标平面构成的二维空间中，由已知若干离散点的高程估算待内插点的高程值。

数学方法在土地评价结果中的应用，其本质是通过建立土地质量与影响土地质量的土地因素之间的数学模型，对土地进行分类与评价。

模糊集合综合评价法是使用模糊数学方法：通过模糊数学综合评价模型来得到土地评价单元的评价结果的一种方法。

层次分析法：是一种定性与定量相结合的决策分析方法。该方法把相互关联的因素按隶属关系分为若干层次，逐层进行比较，对各相关联的因素的相对重要性给出定量指标，从而实现定量分析。

层次分析法基本原理：将问题层次化，构造层次分析模型：

• 最高层（目标层）：表示要达到的目的

• 中间层（因素层）：表示对目标有直接影响的重要因素

• 最低层（因子层）：表示对各个因素有直接影响的若干因子

层次分析法具体步骤：1明确问题2递阶层次结构的建立3建立两两比较的判断矩阵4层次单排序5层次综合排序。

单纯形法先求出一个初始基可行解并判断它是否最优，若不是最优， 再换一个基可行解并判断，直到得出最优解或无最优解，是一种逐步逼近最优解的迭代方法。

土地利用规划的目的（目标函数）：合理利用有限的土地资源，协调部门和产业用地矛盾，优化土地利用结构和布局，因地制宜对农业和建设等各类用地进行统筹安排和合理布局，求得最佳的经济、社会和生态效益。

制约因素（约束方程组）：社会、经济、生态等诸方面的制约。

土地信息的可视化：运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，并结合图表、文字、表格、视频等可视化形式显示并进行交互处理的理论、方法和技术。

土地可视化的类型：地图可视化、多媒体土地信息、三维仿真地图、虚拟现实。

土地信息系统工程是在系统论和系统思想的指导下，综合应用系统工程和软件工程的原则和方法，针对规划国土部门的实际应用要求，统筹设计、开发建设、优化、评价和维护土地信息系统的全部过程的总称，其实质是系统原理和方法在土地信息系统建设中的具体应用。

土地信息系统标准化研究内容：土地信息系统软件工具开发、土地信息系统数据库建设、土地信息系统数据共享相关的标准化工作。

土地信息标准化的意义和作用：促进空间数据的使用和交换、促进土地信息共享：土地信息的社会化应用。

土地信息系统标准的内容：土地信息的内容和层次、土地信息的记录格式与转换（数据交换格式、数据的媒体记录格式）。