地理信息系统教程知识点

信息的特点：信息具有客观性、适用性、传输性和共享性；
地理信息是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图形和图像等的总称。
地理信息的特征：（1）空间特征；（2）属性特征；（3）时序特征。
地理信息系统定义：地理信息系统是由计算机软硬件支持和不同方法组成的系统，该系统被设计用来进行空间数据的采集、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。（美国联邦数字地图协调委员会）
地理信息系统的一些基本概念：（1）地理信息系统首先是一种计算机系统，（2）操作对象主要是地理数据或者时空数据，这是区别于其他信息系统的主要的标志，也是技术难点；（3）技术优势在于空间数据结构和有效的数据集成、地理空间数据分析能力、空间定位搜索、空间查询、图形生成和可视化等，其中空间分析功能是地理信息系统的研究核心和地理信息系统主要贡献。（4）与测绘、遥感、生态等学科有密切的关联。
GIS基本构成：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。
地理信息系统软件是整个系统的核心，分为地理信息系统功能软件、基础支撑软件、操作系统软件。功能软件分为GIS基础软件平台和GIS应用软件两大类，GIS基础软件平台包括ArcGIS等，具有空间数据输入和编辑、空间数据管理、空间数据处理和分析、空间数据输出、GUI（图形用户界面）、二次开发等功能。GIS应用软件主要是针对具体的应用领域。基础支撑软件主要是系统库软件和数据库软件。
空间数据描述地理现象的时间特征、属性特征和空间特征。时态数据、属性数据和空间数据。
地理信息系统基本功能：数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理和变换、空间分析和统计、产品制作和演示、二次开发和编程。应用功能包括：资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策等。
地理信息系统数据库具有数据量大，空间数据和属性数据具有不可分割的联系，以及空间数据之间可以组成拓扑结构等特点，因此地理信息系统数据库除了具有与属性相关的常规数据库管理系统功能之外，对空间数据还具有：空间数据库的定义、数据访问与提取、通过空间位置检索空间物体及其属性、按属性条件检索空间物体及其位置、开窗和接边操作、数据更新和维护等。
数据处理和变换。数据变换是对数据从一种数学状态转换为另一种数据状态，包括投影变换、几何纠正、比例尺缩放、误差改正和处理等；数据重构是指对数据从一种几何形态转换为另一种几何形态，包括数据拼接、数据裁剪、数据压缩、结构转换等；数据抽取指对数据从全集合到子集的条件提取，包括类型选择、窗口提取、布尔提取和空间内插等。
空间分析和统计，包括叠合分析、缓冲区分析、数字地形分析。
地理信息系统发展概况：（1）20世纪60年代，开拓起步阶段，Tomlinson（地理信息系统之父）建立第一个地理信息系统即加拿大地理信息系统（CGIS），期间一些地理信息系统组织和结构成立；（2）70年代，第三代计算机发展使得GIS进入巩固发展阶段，一些GIS公司与机构成立，GIS应用增多；（3）80年代，GIS茁壮发展的阶段，第四代计算机出现，大量GIS基础软件出现并应用于很多研究；（4）90年代，GIS应用普及阶段，数字地球等概念出现；（5）21世纪，webgis、虚拟GIS、移动GIS等出现并发展，GIS向着产业化、集成化、社会化发展，GIS已成为一门专业的学科、产业化发展势头强劲、GIS网络化、地理信息系统Geography Informations Systrm发展为地理信息科学 Science和地理信息服务Service。
地理空间是指上至大气电离层，下至地壳与地幔交界的莫霍面之间的空间区域。
地理空间定位框架就是大地测量控制系统，用以建立地球的几何模型来精确地测量地球上任意一点的坐标，包括平面位置和高度值。大地测量控制系统由平面控制网和高程控制网组成，大地测量控制信息的主要要素就是大地测量控制点。
平面控制网确定物体在地球上的平面位置，通常是地理经纬度坐标。基准面：地球自然表面是一个高低起伏很大的不规则表面，这个表面不能作为测量的依据。大地水准面是假设静止的平均海水面穿过大陆、岛屿形成包围整个地球的一个闭合曲面。旋转椭球体是一个椭圆围绕其短轴旋转形成的几何体，其赤道半径大于极半径。旋转椭球体是一个可以用数学公式描述的规则的几何表面，可以作为平面坐标的基准。
目前我国采用的有三种大地坐标系，北京54是局部平差，椭球体名称为Krasovsky；西安80是整体平差，CGCS2000是以整个地球的质心为原点。北京54和西安80更多的是投影到高斯-克吕格平面直角坐标系中。
地图投影：将椭圆面上的各点的大地坐标按照一定的数学法则，转换为平面上相应点的平面直角坐标。
高程是空间某点高于或低于大地水准面的垂直距离。我国现用的高程基准面为“1985国家高程基准”。
地理空间的实体包括点、线、面polygon、曲面surface、体volume等。
空间数据按照发布的形式分为4D。DLG数字线画图：现有地形图要素的矢量数据，保存各要素间的空间关系和相关的属性信息；DRG数字栅格图、DEM数字高程模型：数字表达的地形起伏、DOM数字正射影像：对遥感数字影像经逐像元进行投影差改正、镶嵌，按照国家基本比例尺地形图图幅范围裁剪生成的数字正射影像数据。
空间数据拓扑关系：拓扑邻接（空间图形的相同类型元素之间的拓扑关系）拓扑关联（不同类型空间元素之间的拓扑关系）拓扑包含（空间图形的相同类型但不同等级的元素之间的拓扑关系）。空间拓扑关系的意义：（1）根据拓扑关系确定一种地理实体相对于另外一种地理实体的空间位置关系；（2）拓扑关系有利于空间要素的查询；（3）可以利用拓扑数据作为工具重建地理实体。
空间数据包含时间特征、空间特征和属性特征，因此空间数据结构在计算机中常用的表示方法是：空间分幅、属性分层、时间分段。
空间数据结构可以划分为基于矢量模型和基于栅格模型的数据结构。矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。特点：能更好的表现地理实体的空间分布，数据冗余低，精度高，但是多层空间数据的叠合分析比较困难。栅格数据结构是在一个个栅格单元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。栅格数据结构特点：与矢量数据相比，用栅格数据表示地理要素更加直观，容易实现数据的多层叠合分析，便于与遥感图像等融合使用。但是也具有缺点，栅格数据的冗余量大，所需存储空间大，栅格数据网络分析比较困难。
矢量数据结构可以分为实体数据结构和拓扑数据结构。拓扑数据结构包括DIME对偶独立地图编码法、POLYVRT多边形转换器、TIGER地理编码和参照系统的拓扑集成。
栅格数据结构主要包括栅格矩阵结构、游程（行程）编码结构、四叉树结构等存储类型。栅格矩阵结构是一种用矩阵存储栅格数据单元的存储结构；游程是栅格矩阵一行内相邻同值栅格的数量，游程编码结构是逐行将相邻同值的栅格合并，记录合并后栅格的值及合并栅格的数量，目的是压缩栅格数据量，消除数据间的冗余；四叉树结构是将空间区域按照四个象限递归分割n次，每次分割成为2n×2n个子象限，直到子象限中的属性数值完全相同。生成四叉树有自上而下和自下而上两种方式，四叉树存储方法包括常规四叉树和线性四叉树。

第三章空间数据处理

1、空间数据处理涉及的内容包括三方面：数据变换、数据重构、数据提取等内容。数据变换是数据从一种数学状态向另一种数学状态的变换，包括几何纠正和地图投影转换等，以实现空间数据的几何配准。数据重构是指数据从一种格式到另一种格式的转换，包括结构转换、格式转换、类型替换等，以实现数据在结构、格式和类型上的统一，多源和异构数据的联接与融合。数据提取是指对数据进行某种条件的取舍，包括类型提取、窗口提取、空间内插等，以适应不同用户对数据的特定需求。
2、空间数据的变换是对空间数据坐标系的变换，实质是建立两个坐标系坐标点之间一一对应的关系，包括几何纠正和投影转换。
3、几何纠正是为了实现对数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的纠正，包括仿射变换、相似变换、二次变换等。
4、仿射变换可以对坐标数据在X和Y方向上进行不同比例的缩放，同时进行扭曲、旋转和平移。仿射变换的特性是：直线变换后仍为直线、平行线仍为平行线，不同方向上长度比发生变化。
5、高斯-克吕格投影：等角横切椭圆柱投影。
规定的条件：中央经线和赤道投影后互为相互垂直的直线，且为投影的对称轴；投影具有等角性质；中央经线投影后保持长度不变。
特点：
中央经线上没有任何变形，中央经线投影后保持长度不变；
除中央经线投影后长度比为1，其他任何点长度比大于1；
在同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大，最大值位于投影带的边缘；
在同一条经线上，维度越低，变形越大，变形最大值位于赤道上；
投影属于等角投影，面积比为长度比的平方；
长度比的等变形线平行于中央经线。
为了控制变形，常采用分带的方法，从零度经线算起。6度分带的话，我国位于13-23带。
6、墨卡托Mercator投影：等角正切圆柱投影
特点：
没有角度变形，每一点向各个方向的长度比相等；
经纬线都是平行直线，且相交成直角，经线间隔相等，纬线间隔从赤道向两极逐渐增大；
长度和面积变形明显，但赤道无变形，从赤道向两极变形逐渐增大；
具有各个方向均等扩大的特性，保持了方向和相互位置关系的正确。
7、 UTM投影：通用横轴墨卡托投影，属于横轴等角割圆柱投影，中央经线长度比为0.9996。
在实际应用过程中，UTM投影具有以下特性：经度自西经180-174为起始带，连续向东计算，经差为6°。
8、兰伯特Lambet投影：等角正轴割圆锥投影，投影后纬线为同心圆弧，经线为同心圆半径。我国1：100万地形图采用兰伯特投影。
变形分布规律是：
角度没有变形；
两条标准纬线上没有任何变形；
等变形线和纬线一致，即同一条纬线上的变形处处相等；
同一条经线上，两个标准纬线外侧是正变形，两个标准纬线之间为负变形；变形比较均匀，变形绝对值也较小。
同一条纬线上等经差的线段长度相等，两条纬线间的线段长度处处相等。
9、阿尔伯斯投影Albers，正轴等面积割圆锥投影。
10、投影转换的方式包括正解变换和反解变换，正解是直接建立两个投影间的解析关系式，反解是建立两个投影与地理坐标之间的关系式，先反解出地理坐标，再由地理坐标解出新投影。投影转换的方法包括解析变换（已知新的和原先的投影公示）、数值变换（原先投影公式未知或者难以求得时，利用两个投影间一些离散点的坐标，使用数值逼近的方法建立两个投影间关系式）、解析-数值变换（新的投影公式已知，原先投影公式未知，先反解出地理坐标，再由地理坐标直接代入新的投影公式）。
11、矢量和栅格数据结构对比
在这里插入图片描述

12、点的空间内插方法包括（1）分块内插法：线性内插法、双线性多项式内插法、二元样条函数内插法；（2）逐点内插法：移动拟合法、加权平均法、克里金法；（3）整体内插法：N次多项式拟合法。

第四章地理信息系统空间数据库

空间数据库组成包括空间数据库存储系统、空间数据库管理系统、空间数据库应用系统。
空间数据管理实现方式发展阶段：（1）初级式的管理模式：空间分析功能和属性处理功能分别调用空间数据文件和属性数据文件；（2）混合式管理模式：空间分析功能通过空间数据管理模块调用空间数据文件，属性处理功能使用数据库管理模块对属性数据库内文件调用；（3）拓展式管理模式 SDE 空间数据库引擎，在通用数据库管理系统上添加空间数据库引擎，使通用数据库管理系统具有空间数据数据库的功能；（4）集成式管理系统：代表性系统为对象关系数据库 Oracle Spatial Cartridge，使用功能拓展构建特定的空间数据数据库管理系统，管理空间数据数据库。
空间数据库设计的过程和步骤包括：需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计，直到形成空间数据库。需求分析是现实世界地理实体和过程所需要的数据等的分析；概念设计是现实世界到信息世界的抽象，建立数据库的概念模型；逻辑设计是建立计算机能够支持的数据模型并用计算机语言表达出来；物理设计是设计数据库的存储模型。
空间数据库设计的原则：尽量减少冗余；提供稳定、高效的空间数据结构；满足用户对空间数据访问的需求，并且高效提供数据查询服务；在数据元素间构建复杂的联系，以反映空间数据库的复杂性；支持各种决策需求，具有较强的适用性。
空间数据库的实现包括：建立空间数据库结构；加载试验性数据进行测试；加载实际的空间数据并运行。空间数据库的维护包括：维护空间数据库的安全性和完整性；监测并改善数据库的性能；增加新的功能；修改错误等。
常用的语义模型就是实体-联系模型（Entity-Relationship medol），提供了三种主要的语义概念，即实体、联系和属性。实体是对客观事物的抽象，联系是事物之间关系的抽象，属性是实体和联系的特征的描述。E-R模型数据库概念设计包括三个步骤：设计局部E-R模型；设计全局E-R模型；全局E-R模型的优化。局部E-R模型合并成为全局E-R模型过程中，可能会出现：属性冲突、结构冲突、命名冲突。E-R模型除了要反映出用户的需求之外，还应该满足以下条件，实体类型个数尽可能少，实体类型所包含的属性尽可能少，实体类型间无冗余，因此需要通过优化达到目的，方式包括：可通过实体类型的合并实现；冗余属性的消除；冗余联系的消除。
对象也是对客观世界的一种抽象描述，由数据和对数据的操作组合而成。类是对多个对象共同特征的抽象概括，消息是对象之间通信的唯一方式，用来只是接收消息的对象执行它的操作；方法是对象收到消息后应采取的动作系列的描述。
对象具有封装性、多态性、继承性并且可以通过数据的持久性支持数据库的功能。对象是现实世界中事物的模型表达，具有一个唯一的名称标识，并把自身的状态和内在功能封装在一起。在面向对象的数据模型中，一个对象的状态是通过域来描述，也称为私有存储单元。对象的封装性就体现在它的私有存储单元只能由它自己的功能进行处理。
消息是对象之间相互请求或者相互协作的唯一途径。消息是对象之间通信的唯一方式，也就是外界能够引用对象操作及获取对象状态的唯一方式，这个特征保证了对象的实现只依赖于他本身的状态和所能接受的消息，而不依赖于其他对象的内部状态。消息分为公有消息和私有消息，自己向自己发送的为私有消息，其他对象发送的为公有消息。
类是一组对象的抽象描述，实例是类的一个具体对象。
继承使得某类对象可以自然地拥有另外一类对象的某些特征和功能，继承性具有双重作用，一是减少代码的冗余，二是通过协调性简化对象类相互之间的接口。
重载：实现特定功能的方法不仅仅以名称来区分，还以它所携带的参数来区别。多态：不同的对象以不同的方式响应同一个消息。
概括：把一组具有相同特征和操作的类归纳在一个更一般的超类中；聚集：反映了嵌套对象的概念，表现is-port-of的语义联系。
ORM即对象角色建模Object Role Modeling，是运用面向对象的原理进行数据库概念建模的软件工程方法。ORM图用对象类型和谓词来表达事实，对象类型包括两类：实体对象类型和值对象类型，实体对象类型是由实际事物组成的对象类型，值对象类型是数字或字符串组成的数字类型。谓词是描述由对象类型扮演的角色的事实的一部分，而约束是一种规则，用来规定数据的关系。
关系数据模型特点：关系的表现形式与关系在计算机中实现方法之间要相互独立，即独立于数据在物理设备上的存储方式，独立于索引结构，独立于数据的存储路径等。
关系模型的完整性有三类：实体完整性、参照完整性和用户自定义的完整性，实体完整性即主键非空原则，参照完整性即不允许引用不存在的实体，用户自定义完整性是某一具体应用所涉及数据必须满足的语义要求。
数据依赖：对关系中值的一种限制条件，一是依赖于值域元素语义的限制，另一种是依赖于值的相等与否的限制。函数依赖：表征一个属性或属性集合的值对另一个属性或者属性集合的值的依赖性。主要包括几种类型：（1）最基本的函数依赖是主关键字决定关系模式中的非关键字；（2）完全函数依赖；（3）传递函数依赖；（4）多值依赖。
范式：关系满足某种规范化的形式称为范式。1NF、2NF、3NF、BCNF是函数依赖范畴，4NF、5NF属于多值依赖范畴。1NF是最基本的条件，即每个关系中的每个属性必须是原子、不可分割的的数据项。2NF在1NF基础上，每一个非主属性完全函数依赖该关系的关键字。
E-R图向关系模型转换的规则包括：一个实体类型转换为一个关系模式，实体的属性就是关系的属性，实体的关键字就是关系的关键字；一个联系类型转换为一个关系模式，参与该联系的实体的关键字以及联系的属性转换成关系的属性。
空间数据库的物理设计包括结构设计、约束和应用设计。
空间数据库索引。索引往往由关键字和存储地址组成，空间索引就是依据空间实体的位置和形状或空间实体之间的某种空间关系按照一定的顺序排列的数据结构，其中包含空间实体的概略信息。常见的空间索引有范围索引、格网索引和四叉树空间索引。范围索引：记录每个空间实体的坐标时，同时记录每个空间尸体的最大坐标和最小坐标。格网空间索引：基本思想是将区域划分为大小相等的网格，记录每个网格内所包含的空间实体在数据库中的地址。通过对网格进行编码，建立顺序码和空间实体间的对应关系。四叉树空间索引：将区域进行若干层次的划分，每一次划分将每个区域为四个相等的子区域，判断空间实体包含在哪个层次的哪一个子区域中，用子区域的莫顿码记录实体位置。
时空一体化数据模型：时间片快照模型、地图叠加模型、时空合成模型

第五章空间分析原理与方法

空间分析根本目的是通过对空间数据进行深加工，获取新的地理信息。空间分析是基于空间数据的分析技术，是以地球科学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间构成和空间演变等，
数字地形模型 Digital Terrain Model, DTM, 根据形式分为TIN、GRID、数字等高线和等深线等；按照属性分为DEM、派生的地形模型。
地形因子包括坡度、坡向、曲面面积、地表粗糙度、高程变异、谷脊特征等。地表粗糙度定义为曲面面积与投影面积之比，高程变异是地表单元网格顶点的标准差与平均值的比值。
空间叠合分析是指在相同的空间坐标系统下，将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征或者建立地理对象间的空间对应关系。包括矢量数据叠合分析和栅格数据栅格计算器地图代数。矢量数据多边形与多边形的叠合分析包括Union（取并集）、Intersect（交集）、Identity（保留某个多边形内，包括交集）、Earse（擦除某个多边形内所有的，保留该多边形之外的区域）Updata（更新，输出一个被裁剪后的多边形和一个新特征多边形，和clip区别在于clip只是保留裁剪后重叠的结果）。
空间邻近度（proximity）是地理空间中两个地物距离相近的程度，常用的有空间缓冲区分析和Voronoi多边形分析两种方法。Voronoi多边形分析又称为泰森多边形分析，原理是根据离散分布的已知点对研究区进行划分，使划分后的多边形覆盖整个研究区，形成一个Voronoi图，且每一个多边形中仅包含一个已知的数据点，则可以用该点的数据来表达和分析每一个多边形内的其他数据点，所以Voronoi多边形常用于空间插值计算。
空间网络分析（Spatial network analysis）是一个由点、线组成的二元系统，包括交通系统、管线系统等。网络的数据结构包括几何结构和拓扑结构，几何结构表示网络的地理位置，可以用矢量数据中的点、线表示，拓扑结构表示网络中元素的连接关系，如道路的连通性。
网络图论中的图graph不是单纯意义的图，而是以一个抽象的形式表达确定的事物及事物之间是否具备某种特定关系的数学系统或者逻辑模型。分为无向图和有向图，无向图是边组成，有向图是弧组成，而弧或边上带有权重的图就称为网络。在计算机中，图或网络可以使用邻接矩阵存储。
网络分析中最常见的是计算两个顶点之间的最短路径问题。最短路径有很多算法，Dijkstra算法、Floyd-Warshall算法等，课本中介绍了Dijkstra算法，该算法中心思想是按照路径长度递增顺序产生各个顶点的最短路径。课本中使用了5个顶点为例，邻接矩阵中∞表示两个顶点之间不能直接联通。算法过程需要结合图理解，黄杏元老师课本170页：假设最短距离已知的顶点集合是红点集，最短距离未知的点是蓝点集。初始时，只有源点的最短距离是已知的，所以红点集包含源点，蓝点包含其他顶点。重复以下过程，按照路径长度递增顺序产生各个蓝顶点的最短路径：在当前蓝点集中选择一个距离最小的蓝点扩充红点集，以保证算法按照路径长度递增的顺序产生各个顶点的最短路径。每扩充一个蓝点到红点集中，则将蓝点集中剩余的蓝点的路径按照新加入的红点作为中间顶点进行修正，一旦新加入的红点使蓝点的路径长度变短，则用变短的路径代替，使的源点到新加入的红点之间的路径最短。直到蓝点集中仅剩下最短距离为无穷大的蓝点或者所有需要的蓝点都扩充到红点集中，算法结束。

第六章地理信息系统的应用模型

GIS应用模型分类，按照所表达的空间对象的不同，分为三类，一类是基于理化原理的理论模型，也成为数学模型，比如地表径流模型、海洋和大气环流模型；二类是经验模型，比如土壤流失方程、适应性分析模型，第三类就是基于原理和经验的混合模型。模型根据研究对象的状态可以分为静态模型、半静态模型和动态模型。
GIS应用模型建模步骤包括：明确分析目的和评价准则；准备分析数据；空间分析；结果分析；解释和评价结果；结果输出。构建的途径包括三种：利用GIS内部的建模工具；利用GIS外部的工具，比如matlab等；开发一个GIS应用软件系统。
这一章还介绍了土地定级估价模型、适宜性分析模型、发展预测模型、区位选择模型、交通规划模型、土壤流失方程等内容。

第七章地理信息系统的设计与评价

应用型GIS就是在基础型GIS上进行二次开发，满足专门用户、解决特定问题的GIS。
应用型GIS按照其应用层次的高低，可以分为空间事务处理系统（STPS）、空间管理信息系统（SMIS）、空间决策支持系统（SDSS）。STPS的主要目的是通过应用GIS数据库技术实现传统的事务处理向计算机处理的转换；SMIS的主要目的是实现空间信息管理的高效率、模型开发与空间数据的更新、模型分析应用等功能；SDSS目的是解决半结构化或者非结构化的决策问题。
早期的系统设计模式称为结构化的系统设计模式，主要是四部分：调查用户的需求和数据源明确系统的目的、要求和规定；描述和评价与系统设计有关的资源和限定因素；说明和评价所拟定的不同的系统以及这些系统的功能；对拟定的系统开展评价确定一个系统。随着发展，GIS设计模式进行了各种修改。
应用型GIS的设计主要是四个阶段：系统分析、系统设计、系统实施、系统运行与维护。
生命周期设计方法是预先规定每一个阶段目标，逐个阶段的设计；原型化设计方法是先根据用户需求短时间内开发出一个系统的雏形，用户试用后满意则进行完善，不满意则进行修改，不断修改，最终形成一个比较完善的应用型GIS。
系统分析：从系统观点出发，通过对事物进行分析综合，找出各种可行的方案，为系统设计提供依据。任务是对系统用户进行需求调查和可行性分析，提出新系统的目标和结构方案。
系统设计包括总体设计和详细设计。总体设计又称为逻辑设计，内容包括用户需求、系统目标、总体结构、系统配置、数据库设计、系统功能、经费和管理；详细设计又称为实际设计，包括子系统设计、数据库设计、功能模块设计、用户界面设计。
系统实施是在系统设计的原则指导下，按照详细设计方案的目标、内容和方法，分阶段分步骤完成系统开发的过程。包括：系统硬件和软件的引进及调试、系统数据库建立、应用管理系统的开发、系统测试、系统验收和鉴定。
地理信息系统标准化包括：统一的名词术语内涵、统一的数据采集原则、统一的空间定位框架、统一的数据分类标准、统一的数据编码系统、统一的数据组织架构、统一的数据记录格式、统一的数据质量含义（包括数据完整性、数据一致性、位置精度、时间精度、属性精度）。
地理信息系统的评价包括：系统效率、系统可靠性、可扩展性、可移植性、系统的效益。

第八章地理信息系统产品的输出设计

GIS的产品主要是指经过空间数据处理和空间分析产生的可以供专业人员或者决策人员使用的各种地图、图表、图像、数据和文字说明等。
GIS产品按照输出的载体可以分为常规地图、数字地图，按照输出的内容形式分为全要素地形图、各类专题地图、遥感影像地图、统计图表和数据报表等。
专题图的地图符号主要是点位符号、线状符号、面状符号等。
数字地球的概念是基于网络的嵌入海量数据的多分辨率的真实地球的三维表现，其核心思想是使用数字化手段处理地球问题，使用网络利用地球信息资源。
颜色模型包括（1）RGB颜色模型：红、绿、蓝，加色法；（2）CMYK：青、洋红、黄、黑，减色法；（3）HSV：色调、色饱和度、亮度。
GIS输出过程中，从用户坐标系到屏幕坐标系的变换，涉及几何变换问题，包括二维图形变换、地图投影变换，二维图形变换包括比例变换、旋转变换、平移变换、观察变换；地图投影变换就是从一种地图投影变换为另一种地图投影，涉及地图投影的类型和常用投影的正反解问题。
现实世界中的地理实体可以使用抽象的三维模型表达，可以分为：线框模型、面模型和实体模型。线框模型主要使用直线、折线、曲线等表示物体的棱边形体特征；面模型是比线框模型增加了与面和边有关的拓扑信息；实体模型常用多面体、球体或者锥体等及交、并、差运算等来描述地理实体。实体模型的表示方法包括体素模型（复杂实体由简单实体组合操作形成）、边界表示法B-Reps（实体通过包围形成它的曲面或者平面多边形的集合来表示）、四叉树和八叉树（划分空间子域）。
数字高程模型平滑使用Bezier表面、B-样条表面，此外，数字高程模型构建还涉及隐藏线和隐藏面的消除，主要是两大类隐藏算法，分别是物空间消隐算法、像空间消隐算法。
虚拟现实特征：立体感的视觉效果、存在感、多感知性、闭环交互方式、动态显示。