地理信息系统考试复习要点.doc

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GIS－地理信息系统考试复习要点

1.数据是客观事物（包括概念）的数量、时空位置及相互关系的抽象表示，是未加工的原始材料

信息是有用和有意义的数据，是数据的内容和解释，是现实世界在人们头脑中的反映。

它以文字、数据、符号、声音、图像等形式记录下来，进行传递和处理,为人们的生产，建设，管理等提供依据。

信息的特点:

客观性，适用性，传输性，共享性。

二者关系：

①数据是信息的表达、载体，信息是数据的内涵②数据经过加工才能变成有效的信息，同样的数据经过不同的处理过程，可变成不同的信息。

③由于数据和信息之间的紧密联系，通常并不严格区分数据和信息。

地理信息的概念：

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。

地理信息的特点、意义：

①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它类型信息的最显著的标志。

②具有多维结构的特征，即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构，而各个专题型实体之间的联系是通过属性码进行的，这就为地理系统各圈层之间的综合研究提供了可能。

③时序特征十分明显，因此可以按照时间尺度将地理信息划分为超短期的（如台风、地震）、短期的（如江河洪水、秋季低温）、中期的（如土地利用、作物估产）、长期的（如城市化、水土流失）、超长期的（如地壳变动、气候变化）等。

这对地理事物的预测、预报，从而为科学决策提供依据很重要。

认识地理信息的区域性、多层次性和动态变化的特征对建立地理信息系统，实现人口、资源、环境等的综合分析、管理、规划和决策具有重要意义。

2.地理信息系统简称为GIS，GeographicalInformationSystem。

是以地理空间数据库为基础，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、分析、模拟和显示，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，为资源环境研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。

3.GIS构成：

硬件平台、软件平台、空间数据、应用人员、GIS模型。

4.GIS功能：

基本功能：

1.数据采集与编辑。

2.数据存储与管理。

3.数据处理和变换4.空间分析和统计5.产品制作与显示6.二次开发和编程。

应用功能：

1.资源管理。

2.区域规划。

3.国土监测。

4.辅助决策。

5.世界上第一个地理信息系统—加拿大地理信息系统CGIS

6.国际GIS发展状况：

探索时期、发展时期、成熟阶段和全面应用阶段（a模拟地理信息系统b学术探索阶段c飞速发展和推广应用阶段d地理信息产业的形成和社会化地理信息系统的出现）。

我国：

准备阶段、试验阶段、发展阶段和产业化阶段。

7.空间数据特征：

空间、属性和时间特征。

类型：

属性数据、几何数据、关系数据。

8.空间数据（拓扑）结构的类型：

栅格数据结构（指将空间分割成各个规则的网格单元，然后在各个格网单元内赋以空间对象相应的属性值的一种数据组织方式）和矢量数据结构（是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式）。

优　　点

缺　　点

矢量

数据

结构

1.便于面向现象（土壤类、土地利用单元等）；

2.数据结构紧凑、冗余度低便于描述线性或边界；

3.有利于网络、检索、分析，提供有效的拓扑编码对需要拓扑信息的操作更有效；

4.图形显示质量好、精度高。

1.数据结构复杂，各自定义，不便于数据标准化和规范化，数据交换困难；

2.不像数字图像那样做增强处理；

3.多边形叠合等分析比较困难，没有栅格有效，表达空间变化性能力差；

4.软硬件技术要求高，显示与绘图成本比较高。

栅格

数据

结构

1.数据结构简单，易于数据交换；

2.空间分析和地理现象的模拟均比较容易；

3.有利于与遥感数据的匹配应用和分析，便于图像处理；

4.输出方法快速，成本比较低廉。

1.图形数据量大，数据结构不严密不紧凑，需用压缩即使解决该问题；

2.投影转换比较困难；

3.栅格地图的图形质量相对较低，图形输出不美观，线条有锯齿，需用增加栅格数量来克服，但会增加数据文件；

4.现象识别的效果不如矢量方法，难以表达拓扑。

9.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。

类型：

拓扑邻接、拓扑关联和拓扑包含。

10.空间结构模型：

传统数据模型（层次模型、网状和关系模型）、面向对象地理数据模型（几何数据模型、属性数据模型和面向对象数据库系统）。

11.数据的处理基本内容：

数据变换（几何纠正、投影转换、辐射纠正）、数据重构（结构转换、格式变换、类型替换）、数据提取（类型提取、窗口提取、空间内插）。

12.数据变换实质：

几何纠正和投影转换。

13.GIS数据源是指建立的地理数据库所需的各种数据的来源，主要包括地图、遥感图像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等。

14.地理空间定义：

指物质、能量、信息的存在形式在形态、结构过程功能关系上的分布方式和格局及其在时间上的延续。

15.空间数据采集实际上就是将图形进行数字化以输入计算机的过程。

采集方法：

在GIS中，采集的数据包括空间数据和非空间数据，也就是图形数据和属性数据，前者图形数据是进行数据采集的主体。

①图形数据的采集实际上就是将图形进行数字化以输入计算机的过程，有两种方式，即地图跟踪数字化（跟踪数字化仪）和地图扫描数字化（扫描仪）。

②属性数据是空间实体的定性、定量描述，一般采用键盘输入。

16.GIS数据质量包含如下五个方面:

位置精度、属性精度、逻辑一致性、完备性、现势性。

空间数据的误差类型包括源误差、处理误差。

17.元数据（Metadate）：

数据的数据，是关于数据和信息资源的描述性信息。

空间元数据（GeospatialMetadata）：

地理的数据和信息资源的描述性信息。

它通过对地理空间数据的内容、质量、条件和其他特征进行描述与说明，以便人们有效地定位、评价、比较、获取和使用与地理相关的数据。

空间元数据是一个由若干复杂或简单的元数据项组成的集合。

空间元数据作用：

（1）用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源。

（2）帮助数据使用者查询所需空间信息。

（3）组织和维护一个机构对数据的投资。

（4）用来建立空间信息的数据目录和数据交换中心。

（5）提供数据转换方面的信息

18.数据融合：

由于地理数据的多语义性、多时空性、多尺度性、获取手段的多样性、存储格式的不同以主数据模型与数据结构的差异等，导致多源数据的产生，为了实现数据的集成与信息的共享，就必须进行数据融合。

类型：

基于转换器的数据融合；基于数据标准的数据融合；基于公共接口的数据融合；基于直接访问的数据融合。

19.数据压缩：

从所取得的数据集合s中抽出一个子集A，这个子集作为一个新的的信息源，在规定的范围内更好得逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。

压缩比表示曲线信息载量减少的程度。

曲线上点的压缩方法：

道格拉斯-普克法（Douglas-Peucker）；Li-openshaw的自然综合法则法；垂距法。

面域栅格数据的压缩方法：

游程编码法；四叉树编码压缩法。

20.面向对象数据模型的含义：

为了有效地描述复杂的事物或现象，需要在更高层次上综合利用和管理多种数据结构和数据模型，并用面向对象的方法进行统一的抽象。

基本概念：

（1）对象：

含有数据和操作方法的独立模块，可以认为是数据和行为的统一体。

（2）类：

共享同一属性和方法集的所有对象的集合构成类。

（3）消息：

对对象进行操作的请求，是连接对象与外部世界的唯一通道。

（4）方法：

对对象的所有操作。

（5）封装：

是指将方法与数据放于一对象中，以使对数据的操作只可通过该对象本身的方法来进行。

（6）多态：

指同一消息被不同对象接收时可解释为不同的含义。

两种语言工具：

继承和传播。

21.空间数据库概念：

指的是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。

类型：

层次、网状、关系数据模型。

22.空间分析是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，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、空间形成和空间演变等信息。

分类：

产生式分析（数字地面模型分析、空间叠合分析、缓冲区分析、空间网络分析、空间统计分析）；咨询式分析（空间集合分析、空间数据分析）。

目的：

通过对空间数据的深加工或分析，获取新的信息。

23.空间叠合分析是指在统一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠合，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；

24.缓冲区是指地理空间目标的一种影响范围或服务范围。

空间缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立它们周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据。

模型：

线性模型；二次模型；指数模型。

三大要素，即主体、邻近对象和作用条件。

25.空间网络分析是指依据网络拓扑关系（线性实体之间线性实体与结点之间结点与结点之间的邻接关联关系）通过考察网络元素的空间数据与属性数据，对网络的性能特征进行多方面的分析计算。

网络要素：

链或弧段，结点、障碍、拐角、中心、站点。

图是由点集合v和点与点之间的连线的集合E所组成的集合对（V，E），用G（V，E）表示。

26．空间统计分析：

空间统计分析是GIS中的一项重要的特色工作，主要基于空间数据进行空间和非空间数据的分类、统计、分析和综合评价。

空间统计分析的方法很多，除一般的统计图表分析之外，还有多变量统计分析，空间分类分析以及层次分析等。

27.数字地形模型（DigitalTerrainModel，简称DTM），是在空间数据库中存储并管理的空间地形数据集合的统称。

是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。

它是建立不同层次的资源与环境信息系统不可缺少的组成部分。

DTM中地形属性为高程的要素叫数字高程模型（DigitalElevationModel，简称DEM）。

在地理信息系统中，DEM最主要的三种表示模型是：

规则格网模型，等高线模型和不规则三角网模型。

28.不规则三角网（TIN）模型：

由不规则分布的数据点，按照优化组合的原则，将这些离散点连接成一连续三角面，采用此不规则三角面来逼近地形表面，三角面的形状和大小取决于不规则分布的观测点或地形特征点的密度和位置。

29.坡向是地表单元的法向量在OXY平面上的投影与X轴之间的夹角。

坡向通常要换算成正北方向起算的角度。

其计算公式为：

。

地表单元的坡度就是其切平面的法线方向与Z轴的夹角。

公式

30.地图投影分类：

按地图投影的构成方法：

几何、非几何投影按变形性质：

等角、等积、任意投影。

31.地理坐标：

用经纬度表示地面点位的球面坐标。

32.泰森多边形法：

通过数学方法定义平分点间的空间并与直线相连在点状实体间形成多边形的方法。

33.道路拓宽改建过程中的拆迁指标计算

（1）明确分析的目的和标准。

目的：

计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的面积和房产价值。

道路拓宽改建的标准是：

a.道路从原有的20m拓宽至60m。

b.拓宽道路应尽量保持直线。

C.部分位于拆迁区内的10层以上的建筑不拆除。

（2）准备进行分析的数据。

设计两类信息：

一类是现状道路图。

另一类是分析区域内建筑物分布图及相关的信息。

（3）进行空间操作。

A.选择拟拓宽的道路，根据拓宽半径，建立道路的缓冲区。

B.将此缓冲区与建筑物层数据进行拓扑叠加，产生一幅新图，此图包括所有部分或全部位于缓冲区内的建筑物信息

（4）进行统计分析a.对全部或部分位于拆迁区内的建筑物进行选择，凡部分落入拆迁区且楼层高于10层以上的建筑物，将其从选择组中取出并对道路的拓宽边界进行局部调整。

b.对所有需拆迁的建筑物进行拆迁指标计算。

我国现有的三种大地坐标系：

a.1954年北京坐标系（局部平差）b.198