地理信息原理复习加强版 2.docx

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地理信息原理复习加强版2

2011-2012地理信息原理复习

一、名词：

1、数字摄影测量工作站：

它利用计算机实现摄影测量的工作，比数字方式提供从遥感英雄中获取空间地位信息的功能，能够生成高精度的数字高程模型和数字正射英雄土的，以提供给地理信息系统进行分析应用。

2、全球定位系统：

全球定位系统是美国具有在陆、海、空进行全方位实时三维导航与定位能力的卫星导航与定位系统。

3、空间数据的编码：

也称为特征码，是指将数据分类结果用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程

4、空间数据的内插：

通过已知点或多边形分区的数据，推求任意点或多边形分区数据的方法就称为空间数据的内插

5、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，是地信在计算机物理存储介质上存储和应用的相关的地理空间数据的总和

6、空间数据库的物理设计：

是从一个满足用户信息需求的、已确定的逻辑数据结构出发，研制出一个有效的、可实现的物理数据库结构的过程。

7、空间叠合分析：

指在相同的空间坐标系统条件下，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，或建立地理对象之间的空间对应关系。

8、适宜性分析：

指土地针对某种特定开发活动的分析，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

9、区位选择：

是指按照规定的标准，通过空间分析的方法，确定厂址、电站、管线、或者交通路线等的最佳区位或路径。

二、填空：

1数字测量设备：

数字测量设备主要是地理数据的采集设备，通常有数字摄影测量工作站、全球定位系统等

2、平面控制网用以确定物体在地球上的平面位置，通常是地理经纬度坐标。

确定经纬度首先要精确地了解地球表面的形状。

地球的自然表面是一个高低起伏很大的不规则表面，不能作为测量的依据——基准面。

3、拓扑关系的类型：

拓扑邻接（同类），拓扑关联（不同类），拓扑包含（同类不同级）

4、数字化方法：

手扶跟踪数字化仪数字化、屏幕数字化、扫描矢量化。

5、GIS是采集、管理、分析、建模、和显示地理空间数据的信息系统，因此空间数据处理是GIS的重要功能之一。

6、空间数据处理的内容：

数据变换、数据重构、数据提取

（1）数据变换指数据从一种数学状态到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。

（2）数据重构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、类型转换等，以实现空间数据在结构、格式和类型上的统一，多源和异构数据的联接和融合。

（3）数据提取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，以适应不同用户对数据的特定要求。

（注：

5、6两填空题只考其中的一个空）

7、地图投影转换方式：

正解变换和反解变换。

根据转换方式不同，投影转换可分为解析变换、数值变换、解析—数值变换。

8、点的内插：

是用来建立具有连续变化特征现象的数值方法，可分为分块内插法、逐点内插法、整体内插法。

9、克里金法的类型有普通Kriging、简单Kriging、通用Kriging

10、一个完整的数据库系统应该包括数据库存储系统、数据库管理系统和数据库应用系统。

11、空间数据索引的类型有范围索引、格网空间索引、四叉树空间索引。

12、数字地形模型（DTM）：

就是用数字化的形式表达的地形信息。

在形式上可分为规则格网；不规则三角网（TIN）；数字等高线、等深线、地形特征线等。

根据属性的内容又可分为数字高程模型（DEM）、派生的地形模型。

13、GIS按其功能和内容，可以分为基础型GIS和应用型GIS。

应用型GIS的主要特点是，具有特定的用户和应用目的，具有为适应用户专门需求而开发的地理空间实体数据库和应用模型，它继承基础型GIS开发平台提供的部分功能，并具有专门开发的用户界面。

14、系统设计的目的：

应用型GIS根据其应用层次的高低，又可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）

15、应用GIS的设计，大致可以分为四个主要阶段，即系统分析，系统设计，系统实施、系统运行与维护。

16、通用横轴墨卡托（UTM）投影与高斯—克吕格投影相似，从几何意义上看，UIM投影属于横轴等角割圆柱投影。

三、简答：

1、信息的特点：

信息的客观性、信息的适用性、信息的传输性、信息的共享性

2、兰勃特等角投影：

是等角正轴割圆锥投影，我国1:

100万地形图采用了兰勃特投影。

变形分布规律：

（1）角度没有变形

（2）两条标准纬线上没有任何变形

（3）等变形线和纬线一致，即同一条为纬线上的变形处处相等

（4）在同一经线上，两标准经线外侧为正变形（长度比大于1），而两标准纬线之间为负变形（长度比小于1）。

变形比较均匀，变形绝对值也比较小

（5）同一纬线上等经差的线段长度相等，两条纬线间的经纬线长度处处相等

3、遥感与GIS数据的融合（P89）：

目前最常用的方法具体表现为：

遥感影像与数字线画图的融合、遥感影像与数字地形模型的融合、遥感影像与数字栅格图的融合

4、空间数据库设计的过程和步骤：

（1）需求分析：

即用系统的观点分析与某一特定的空间数据库应用有关的数据集合

（2）概念设计：

把用户的需求加以解释，并用概念模型表达出来

（3）逻辑设计：

主要任务是，把信息世界中的概念模型利用数据库管理系统所提供的工具映射为计算机世界中为数据库管理系统所支持的数据模型，并用数据描述语言表达出来

（4）物理设计：

指数据库存储结构和存储路径的设计

5、时空一体化数据模型（143）：

时间片快照模型、底图叠加模型、时空合成模型

6、空间分析：

是基于空间数据的分析技术，它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、空间演变等信息。

（是GIS区别于其他类型系统的一个最重要的功能特征）

空间分析的根本目的：

在于通过对空间数据的深加工，获取新的地理信息。

分类：

按空间数据的星系可分为矢量数据空间分析和栅格数据空间分析；按照Goodchild提出的空间分析框架，可分为产生式分析和查询式分析

7、统一的数据质量含义（214）：

数据完整性、数据一致性、位置精度、时间精度、属性精度

8、数字地图的优点：

（1）数字地图的存储介质是计算机磁盘、光盘等，与纸张印刷的常规地图相比，其信息存储量大、体积小，易于携带和通过网络进行传输。

（2）数字地图是以空间数据反映各类地理特征，可以在计算机软件的支持下借助高分辨率的显示器实现地图的无级缩放、漫游等显示和信息的动态选择、查询、量算等功能

（3）数字地图便于与遥感信息和GIS空间数据相结合，实现地图的快速更新，同时也便于多层次信息的综合表现与分析。

9、矢量数据结构：

基于矢量模型的数据结构。

包括实体数据结构和拓扑数据结构。

栅格数据结构：

基于栅格模型的数据结构，包括栅格矩阵结构、行程编码结构和四叉树结构。

矢量

栅格

优点

1、便于面向实体的数据表达

2、数据结构紧凑、冗余度低

3、拓扑结构有利于网络分析、空间查询等

1、数据结构相对简单

2、空间分析较易实现

3、有利于遥感数据的匹配和分析

缺点

1、数据结构较复杂

2、软件实现的技术要求较高

3、多边形叠合等分析相对困难

4、数据量较大、冗余度高，需压缩处理

5、定位精度比矢量低

3、拓扑关系难以表达

三题可能考一大题

*P164空间缓冲区分析在实际中的应用

缓冲区分析：

是地理空间实体的一种影响范围或服务范围，是围绕空间的的点、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实体。

作用：

是GIS的基本空间操作功能之一，一般应用于求地理实体的影响范围，即邻近度问题。

*P169空间网络分析

网络分析：

是依据网络的拓扑关系，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。

（一）路径分析

1、最短路径分析：

在网络中从起点经一系列特定的结点至终点的资源运移大的最佳路线，即阻力最小的路径。

2、核心算法：

求两点间的权数最小路径，常用算法是Dijkstra

P51拓扑关系图

二题必考一题

*P41GIS空间数据的分类

按数据来源

按数据结构

按数据特征

按几何特征

按数据分布形式

地图数据

矢量数据

空间数据

点

数字线画图

影像数据

栅格数据

非空间属性数据

线

数字栅格图

文本数据

面、曲面

数字高程模型

体

数字正射影像图

1、数据是事实的反映，是人们用来反映客观世界而记录下来的可以被鉴别的符号。

除数值数据外，文字、声音、语言、图形、图像等也是数据。

2、信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据、消息中所包含的意义。

它不随载体的物理形式的改变而改变。

3、信息与数据的关系：

信息与数据是不可分离的，数据是信息的表达，信息是数据的内涵。

数据本身并没有意义,数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。

4、地理信息地理信息是指表征地理系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。

地理信息属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的，这是地理信息区别于其他类型信息的最显著的标志。

　地理信息具有区域性、多维结构特性和动态变化的特性。

5、信息系统信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。

在计算机时代信息系统都是部分或全部由计算机系统支持，并由计算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成、另外，智能化的信息系统还包括知识。

6、地理信息系统定义：

地理信息系统是以地理空间数据为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、模拟、分析和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。

7、地理信息系统的功能

由计算机技术和空间数据相结合而产生的GIS这一高新技术，它包含了处理地理信息的各种高级功能，但是它的基本功能是空间数据的采集、管理、处理、分析和输出。

数据采集与编辑数据存储与管理

数据处理与变换空间查询与分析数据显示与输出

8、地理信息系统的组成用户系统硬件系统软件空间数据

（选择题）

9、地理信息系统的特点具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；系统以分析模型驱动，具有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息；以地理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统。

10、地理信息系统的功能

由计算机技术和空间数据相结合而产生的GIS这一高新技术，它包含了处理地理信息的各种高级功能，但是它的基本功能是空间数据的采集、管理、处理、分析和输出。

数据采集与编辑数据存储与管理

数据处理与变换空间查询与分析数据显示与输出

12、地理信息系统萌芽于20世纪60年代初

13、地理信息系统的发展趋势结合课本31-34页，四点

（1）地理信息系统已成为一门综合性技术

（2）地理信息系统产业化的发展势头强劲

（3）地理信息系统网络化已构成当今社会的热点

（4）地理信息科学的发展

14、地理信息系统与其他学科的关系

第一章

1.信息:

信息是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识

特征:

客观性适用性传输性共享性

2.数据:

指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、符号、声音、图象等符号。

3.两者的关系:

数据是信息的表达、载体，信息是数据的内涵，是形与质的关系。

人的知识、经验作用到数据上，可以得到信息，而获得信息量的多少，与人的知识水平有关

4.地理信息系统：

是一种决策支持系统,该系统设计用来支持地理数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的与空间分布之有关的社会经济问题（规划、管理等）。

5.基本构成:

系统硬件系统软件空间数据应用人才应用模型.

6.地理信息系统的功能:

数据的采集管理处理分析输出（5空时）.数据采集与编辑数据储存于管理数据处理和变换产品制作与演示二次开发和编辑（六空时）

15、与其他信息系统的主要区别是什么？

1　GIS与CAD、CAM

坐标参考系统处理图形、非图形数据；对空间对象的空间相关关系建立和处理CAD不能建立地理坐标统和完成地理坐标变换；CAD处理多为规则图形，而GIS为非几何图形；CAD图形功能强而属性处理能力弱，而GIS图形与属性的操作比较频繁，且专业化特征比较强；GIS的数据量比CAD大得多，数据结构、数据类型复杂，数据之间联系紧密；CAD不具备地理意义上的查询和分析能力。

1　GIS与MIS

MIS是英文ManagementInformationSystem（管理信息系统）的缩写，是60年代在欧美新兴起来的计算机应用学科，本身还在不断的发展变化，涉及的内容越来越多，目前还没有确切的定义。

一般说来是指在管理工作中以数据库为核心的计算机应用。

其应用面很广，是信息技术革命中的重要内容。

2　GIS与RS处理系统

遥感数据是GIS的重要信息源。

经过遥感信息系统处理的遥感信息，或进入GIS系统作为制图的背景图象，或是与经过分类的信息协同GIS与遥感的集成分析。

遥感图象信息处理系统是专门用于对遥感数据进行处理的软件，主要强调对遥感数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取，具有较强的制图功能，可设计丰富的符号和注记，虽有空间叠置分析空能，但由于缺少实体空间关系的描述，难以进行空间实体的空间关系查询、属性查询及网络分析等。

遥感图象处理系统不能看作是GIS。

GIS发展情况

起步阶段（60年代）发展阶段（70年代）推广应用阶段（80年代）

16、我国GIS的发展

（1）准备阶段（70年代）

（2）试验阶段（80年代）（3）全面发展阶段（90年代）（4）国产主流GIS软件GeoStarMapGISSuperMapCityStar

第二章

1.栅格数据编码的方法:

直接栅格数据编码行程栅格数据编码四叉树编码（要知道大题是怎么编码的）

2空间数据结构：

是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构。

空间数据结构的特征：

空间特征属性特征时间特征

3拓扑关系：

指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质

4.主要的拓扑关系：

拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。

5.拓扑关系的意义：

1）拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系。

2）有助于空间要素的查询，利用拓扑关系可以解决许多实际问题。

3）根据拓扑关系可重建地理实体。

6.空间数据结构的类型：

实体数据结构拓扑数据结构

1、空间实体有两种形式：

显式描述和隐式描述。

2、空间数据的基本特征

1）空间特征表示实体的空间位置或现在所处的地理位置以及拓扑关系等。

空间特征又称定位特征或几何特征，一般用坐标数据表示。

2）属性特征这里主要指的是专题属性，也是非定位数据。

专题属性是指实体所具有的各种性质，如名称、分类、质量特征和数量特征等。

专题属性通常以数字、符号、文本和图象等方式表达。

3）时间特征描述实体随时间的变化，其变化的周期有超短周期的、短期的、中期的和长期的。

3、空间数据的来源地图数据遥感数据统计数据、实测数据及各种文字报告

地图数据地图是地理信息的主要载体，同时也是地理信息系统最重要的信息源遥感数据各种遥感数据及其制成的图像资料（航片、卫片）包含着及其丰富的地理内容，尤其是先进的卫星遥感技术的广泛应用，能为地理信息系统提供源源不断的、现势性很强的数据统计数据、实测数据及各种文字报告各种地理要素的统计数据、实验和各种观测数据、研究报告等

4、空间数据的拓扑关系

拓扑空间关系：

描述空间实体之间的相邻、包含和相交等空间关系。

拓扑邻接：

同类元素之间的拓扑关系，如结点间的邻接关系和多边形间的邻接关系。

拓扑关联：

不同类元素之间的拓扑关系，如弧段在结点处的联结关系和多边形与弧段的关联关系。

拓扑包含：

同类不同级元素之间的拓扑关系。

空间数据拓扑关系的意义

（1）根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可以确定一种空间实体相对于另一种空间实体的位置关系。

拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何数据有更大的稳定性，不随地图投影而变化。

（2）利用拓扑关系有利于空间要素的查询，例如某条铁路通过哪些地区，某县与哪些县邻接,又如分析某河流能为哪些地区的居民提供水源等。

（3）可以根据拓扑关系重建地理实体。

例如根据弧段构建多边形等。

5、地理信息空间数据结构

描述空间实体的数据本身的组织方法，称为数据结构。

矢量结构是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体。

特点：

定位明显，属性隐含。

获取方法：

（1）手工数字化法；

（2）手扶跟踪数字化法；

（3）数据结构转换法。

栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地理要素的非几何属性特征。

特点：

属性明显，定位隐含。

获取方法：

（1）手工网格法；

（2）扫描数字化法；

（3）分类影像输入法；

（4）数据结构转换法。

6、矢量结构与栅格结构的比较

矢量数据的优点：

①便于面向实体的数据表达；②数据结构紧凑、冗余度低③拓扑结构有利于网络分析、空间查询等；

缺点：

①数据结构较复杂；②软件实现的技术要求比较高③多边形叠合等分析相对困难；

栅格数据的优点：

①数据结构相对简单；②空间分析较容易实现③有利于遥感数据的匹配应用和分析；

缺点：

①数据量特别大，冗余度高，需要压缩处理；②定位精度比矢量低③拓扑关系

7、TIN数据结构

利用Delauney三角剖分准则就可完成对TIN的自动生成。

单个三角形的顶点就是原始数据点或其它空间信息的控制点

TIN的空间几何特征为：

·三角形顶点（Vertex）。

·三角形边（Edge）。

·三角面（Triangularfacet）

难以表达；

TIN的表达方法主要有以下特点：

✶能够表达不连续的空间变量。

栅格方法很难处理逆断层、悬崖峭壁等特殊空间对象，而TIN的处理则相当容易。

✶·由于三角形顶点（Vertex）就是实际的控制点，所以，它对空间对象的表达精度较高。

✶·能够精确表达河流、山脊、山谷等线性地形特征。

8、栅格结构编码方法

直接栅格编码、游程长度编码（Run_lengthEncoding）、四叉树编码（quarter_treeEncoding）

a.游程长度编码

把具有相同属性值的邻近栅格单元合并在一起，合并一次称为一个游程。

游程用一对数字表达，其中，一个值表示游程属性值（即代码），另一个值表示游程长度。

只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数

b.四叉树编码

四叉树又称四元树或四分树，是最有效的栅格数据压缩编码方法之一

c.区域分割原则：

将欲分解区域等分为四个象限，再根据各个象限的象元值是否单一决定要不要再分。

如果单一则不再分割，否则同法再分，直到所有象限的象元属性值相同为止。

d.四叉树编码特点：

容易有效计算多边形的数量特征阵列各部分的分辨率是可变的与其它压缩方法比，与栅格数据简单结构转换容易多边形中嵌套异类小多边形的表示较方便。

9、面域的栅格化

又称为多边形填充，就是在矢量表示的多边形边界内部的所有栅格点上赋以相应的多边形编码。

1）内部点扩散算法

✶该算法由每个多边形一个内部点（种子点）开始，向其八个方向的邻点扩散，判断各个新加入点是否在多边形边界上，如果是边界上，则该新加入点不作为种子点，否则把非边界点的邻点作为新的种子点与原有种子点一起进行新的扩散运算，并将该种子点赋以该多边形的编号。

重复上述过程直到所有种子点填满该多边形并遇到边界停止为止。

2）射线算法

✶射线算法可逐点判断数据栅格点在某多边形之外或在多边形内，由待判点向图外某点引射线，判断该射线与某多边形所有边界相交的总次数，如相交偶数次，则待判点在该多边形外部，如为奇数次，则待判点在该多边形内部。

要注意的是：

射线与多边形边界相交时，有一些特殊情况会影响交点的个数，必须予以排除。

第三章

1空间数据处理：

通过一定的数学方法是空间数据有序化和标准化

2.地图投影：

就是依据一定的数学法则，将不可展开的地表曲面映射到平面上，最终在地表面点和平面点之间建立一一对应的关系。

3.矢量数据结构和栅格数据结构的对比（p80表格）

4.p85页的铅垂线法要掌握（有可能考选择题哈）

6.IDW:

就是一种加权平均法又称为反比距离加权

7：

空间数据的编辑：

几何位置编辑属性数据编辑几何数据与属性数据编辑

矢量的有地图，地面测量，遥感，航空影像和数据

二值化：

将彩色或灰度扫描数据的像元用1位即用0和1表示。

1、栅格数据结构向矢量数据结构的转换多边形栅格格式向矢量格式转换就是提取以相同的编号的栅格集合表示的多边形区域的边界和边界的拓扑关系，并表示由多个小直线段组成的矢量格式边界线的过程。

主要步骤（结合课本85-87）

多边形边界提取

边界线追踪

拓扑关系生成

去除多余点及曲线圆滑

2、地图扫描数据处理二值化：

将彩色或灰度扫描数据的像元用1位即用0和1表示。

3、数据处理的概念对采集的各种数据，按照不同的方式方法对数据进行编辑运算，清除数据冗余，弥补数据缺失，形成符合用户要求的数据文件格式

4、数据处理的内容数据编辑、坐标变换、数据压缩、格式转换、图象纠正、拓扑生成等等

5、数据处理的意义空间数据有序化、检验数据质量、实现数据共享、提高资源利用效果

6、空间数据处理的方法

1）.平面坐标变换2）.空间数据的压缩处理3.）空间数据的格式转换4）.图象纠正5）.空间数据编辑处理

7、地图投影概念结合课本72

常见遥感图像记录格式

●BSQ（BandSeQuential）：

按照波段顺序依次记录各波段的图像

●BIP（BandInterleavedbyPixel）：

每个像元按波段次序交叉排序

●BIL（BandInterleavedbyLine）：

逐行按波段次序排列

●其他常见图像数据格式：

BMP,TIFF,GIF,PCX,PSD,MrSID,HDF,……

空间数据质量是指空间数据在表达实体空间位置、特征和时间所能达到的准确性、一致性、完整性和三者统一性的程度，以及数据适用于不同应用的能力。

数据质量相关的几个概念

1）准确度（Accuracy）：

即测量值与真值之间的接近程度，可用误差来衡量。

2）精度（Precision）：

即对现象描述的详细程度。

3）不确定性（Uncertainty）：

指某现象不能精确测得，当真值不可测或无法知道时，我们就无法确定误差，因而用不确定性取代误差。

4）相容性（Compatibility）：

指两个来源的数据在同一个应用中使用的难易程度。

5）一致性（Consistency）：

指对同一现象或同类现象的表达一致程度。

6）完整性（Completeness）：

指具有同一准确度和精度的数据在类型上和特定空间范围内是否完整的程度。

7）可得性（Accessibility）：

指获取或使用数据的容易程度。

8）现势性（Timeliness）：

指数据反映客观现象目前状况的程度。

空间数据质量评价就是用空间数据质量标准要素对数据所描述的空间、专题和时间特征进行评价。

空间数据质量标准要素及其内容如下：

（