《地理信息系统》复习大纲Word下载.docx
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空间数据编码是空间数据结构的实现，即将根据地理信息系统的目的和任务所搜查的经过审核了的地形图、专题图和遥感影像等资料按特定的数据结构转换为适于计算机存储和处理数据的过程。
游程编码：
游程编码又称“运行长度编码”或“行程编码”，是一种统计编码，该编码属于无损压缩编码，是栅格数据压缩的重要编码方法。
空间变换：
为了满足特定的空间分析需要，需对原始图层及其属性进行一系列的逻辑或代数运算，以产生新的具有特殊意义的地理图层及其属性，这个过程称之为空间变换。
空间聚类：
是根据多种地学要素对地理实体进行划分类别的方法，对不同的要素划分类别往往反映不同
目标的等级序列，也是提取某个区域范围内某种专题内容数据的方法。
空间聚合：
表示空间自正相关。
缓冲区分析：
是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立其周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或者主体对邻近对象的辐射范围或者影响程度，是解决临近度问题的空间分析工具之一。
缓冲区：
地理空间目标的一种影响范围或服务范围。
再分类：
根据不同的需要对原始数据再次进行分类和提取的过程。
叠置分析：
将有关主题层组成的数据层面进行叠加产生一个新数据层面的操作，其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。
地址匹配：
实质是对地理位置的查询，它涉及到地址的编码。
地质匹配与其他网络分析功能结合起来可以满足实际工作中非常复杂的分析要求。
空间插值：
即对一组已知空间数据，可以是离散点的形式，也可以是分区数据的形式，要从这些数据中找到一个函数关系式使该关系式最好的逼近已知的空间数据。
并能根据函数关系式推出区域范围内其他任意点或任意分区的值。
聚类分析：
变量聚类分析就是将一组数据点或变量，按照其在性质上亲疏远近的程度进行分类。
DEM：
当数字地形模型中的地形属性为高程时即为DEM。
它是地表单元上高程的集合,通常用矩阵表示；
DTM：
数字地形模型是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。
通常被描述为地形表面形态空间位置和地形属性分布的有序数值阵列。
它是地表单元上地形参数的集合。
空间分析建模：
又称为地图建模，通过作用于原始数据和派生数据的一组顺序的、交互的空间分析操作命令，对一个空间决策过程进行的模拟。
数据挖掘：
即从数据库中发现新的知识，被称为数据库知识发现，从数据中提取隐含的、先前不知道的和潜在有用的知识的过程。
专家系统：
是人工智能在信息系统中的具体应用，他是一个智能计算机程序系统，内部存储大量专家水平的某个领域的知识与经验，决策者利用专家的知识和经验，可以解决相关领域的问题。
DSS：
即决策支持系统，是辅助决策者通过数据、模型、知识以人机交互方式，进行结构化或非结构化决策的计算机应用系统。
地图符号：
是地图的语言，它是表达地图内容的基本手段，它由形状不同，大小不一，色彩有别的图形和文字组成。
即包括在地图上用以表示各种空间对象的图形记号，以及与之配合使用的注记。
虚拟现实：
又称灵境技术，是指通过头盔式的三维立体显示器、数据手套、三维鼠标、数据衣、立体声耳机等使人能完全沉浸计算机生成创造的一种特殊三维图形环境，并且人可以操作控制三维图形环境，实现特殊的目的。
空间决策支持：
是应用各种空间分析手段对空间数据进行处理，以提取出隐含于空间数据中的某些事实和关系，并以图形和文字的形式直观地加以表达，为现实世界中的各种应用提供科学、合理的支持。
制图综合:
是对制图区域客观事物的取舍和简化。
经过概括后的地图可以显示出主要的事物和本质的特征。
简答题：
1、地理信息系统的基本功能。
答：
1、数据采集、监测与编辑；
如:
手扶跟踪数字化不同的专题或层。
2、数据处理和变换；
矢栅转换、制图综合、数据变换、数据重构、数据抽取等。
3、数据存储与组织；
4、空间查询、分析与统计；
空间检索、空间拓扑叠加分析、空间模型分析等。
5、产品制作与显示；
6、二次开发和编程。
2、空间实体的矢量表达方法。
在矢量数据结构中，地理实体的形状和位置是由一组坐标对所确定。
矢量数据结构对地理实体的描述类似于地图对地理信息的描述，一般也把地理实体分为点、线、面、体等四种，每种实体有不同的编码方法。
零维矢量:
表示点，空间为实数对（x，y）；
一维矢量:
表示线，如弧、链，空间为一组离散化的实数点对；
二维矢量:
表示面，如多边形，空间为一组闭合弧段所包围的空间区域；
三维矢量:
表示体，空间为由一组或多组闭合曲面所包围的空间对象。
3、地图投影配置的一般原则。
选择制图的投影时，主要考虑：
制图区域的范围、形状和地理位置，地图的用途、出版方式及其他特殊要求等，其中制图区域的范围，形状和地理位置是主要因素。
一般原则如下：
1、选择的投影系统应与国家基本图（基本比例尺地形图、基本省区图或国家大地图集）投影系统一致
2、系统一般采用两种投影系统；
一种服务于大比例尺的数据处理与输入输出；
一种服务于中小比例尺的数据处理与输入输出；
3、所用投影以等角投影为宜；
4、所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所用的网格系统在投影带中应保持完整。
4、什么是不确定性？
空间数据不确定性包含哪些方面？
不确定性:
空间数据的不确定性包括：
1.位置的不确定性、2.属性的不确定性、
3.时域的不确定性、4.逻辑上的不一致性以及数据的不完整性；
5、数据的测量尺度分为哪几个层次？
举例说明。
数据的测量尺度由粗略到详细依次为：
命名或类型、次序、间隔以及比例。
命名量（名义尺度）：
定性而非定量，不能进行任何算数操作，如：
土地利用类型，土壤类型、城市的名；
次序量（等级尺度）：
基于对现象进行排序来标识的，如：
土壤适宜性、道路等级、城市等级;
间隔量（间隔尺度）：
如温度，年代;
比率量（比例尺度），如：
年降水量、人口密度、距离、面积。
6、空间数据质量问题的来源，误差的来源。
质量问题来源:
1.空间现象自身存在的不稳定性（空间位置、时间及属性上的不确定性）
2.空间现象的表达（测量方法和测量精度对数据误差的影响）
3.空间数据处理中的误差（各种处理）
4.空间数据使用中的误差（1对数据的解释过程，2缺少文档，如元数据）
误差来源:
1.地图数据质量问题；
地图固有误差、材料变形产生的误差、图形数字化误差。
2.遥感数据的质量问题；
空间分辨率、几何畸变和辐射误差，这些误差将影响遥感数据的位置和属性精度。
3.测量数据的质量问题；
系统误差、操作误差、偶然误差。
7、何谓空间数据质量？
并简述空间数据质量常见的控制方法。
空间数据质量：
空间特征、属性特征和时间特征是空间数据的三个基本要素。
而空间数据质量则是空间数据在表达这三个基本要素时，所能够达到的准确性、一致性和完整性以及三者之间统一性的程度。
空间数据质量控制常见的方法：
①质量控制的人工方法：
主要是将数字化数据与数据源进行比较。
通常图形部分的检查包括目视方法、绘制到透明图上与原图叠加比较；
属性部分的检查采用与原属性逐个对比或其他比较方法。
②元数据方法：
数据集的元数据中包含了大量的有关数据质量的信息．通过它可以检查数据质量，同时元数据也记录了数据处理过程中质量的变化。
通过跟踪元数据可以了解数据质量的状况和变化。
③地理相关法：
用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量。
例如，从自然特征的分布分析，发现山区河流在山脊线上，则说明必有数据存在质量问题。
为帮助分析，可建立有关地理特征要素相关关系的知识库，以便对地理特征要素进行相关分析。
8、何谓元数据？
元数据的作用？
元数据:
作用：
（1）帮助数据生产者有效管理和维护空间数据，建立数据文档；
（2）提供数据生产者对数据产品的说明信息，便于用户查询利用空间数据；
（3）提供通过计算机网络查询数据的方法和途径，便于数据交换和传输；
（4）帮助用户了解数据的质量信息，对数据的使用作出正确判断；
（5）提供空间数据互操作的基础。
10、GIS中的空间数据来源有哪些？
空间数据是代表着现实世界地理实体或现象在信息世界中的映射，其来源包括：
①地图数据：
来源于各种类型的普通地图和专题地图。
②影像数据：
来源于航空航天遥感，数据类型丰富，包括多平台、多时相、多光谱、多分辨率的遥感影象数据。
③地形数据：
来源于地形等高线图，已建立的数字高程模型和其他实测的地形数据。
④属性数据：
来源于各类调查报告、实测数据、文献资料、解译信息。
⑤元数据：
“meta”是一希腊语词根，意思是“改变”，“Metadata“一词的原意是关于数据变化的描述，即数据的数据。
11、GIS的数据输入方式有哪些？
1、手工方式；
手工方式是通过手工在计算机终端上输入数据，主要是键盘输入。
2、手扶跟踪数字化方式；
手扶跟踪数字化仪是一种图形数字化设备，是常用的地图数字化方式。
3、扫描方式；
扫描仪是一种图形、图像输入设备，可以快速地将图形、图像输入计算机系统，是目前发展很快的数字化设备，已经成为图文通信、图像处理、模拟识别、出版系统等方面的重要输入设备。
4、影像处理和信息提取方式；
影像处理和信息提取是从遥感影像上直接提取专题信息，影像处理技术包括几何纠正、光谱纠正、影像增强、图像变换、结构信息提取、影像分类等。
是目前技术水平下，一种十分有效的快速信息采集方式
5、数据通讯方式；
数据通讯是指在连网方式下，信息系统内部各子系统之间以及与其他信息系统之间实现信息交流和信息共享的主要方式。
数据通讯技术的发展对地理信息系统中数据采集系统的性能提高，将起到极大的推动作用。
12、简述GIS数据处理的概念，内容，意义。
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。
内容:
数据编辑，数据压缩，数据变换，数据格式转换，空间数据内插，边沿匹配，数据提取。
意义:
空间数据有序化，检验数据质量，实现数据共享，提高资源利用效率。
13、空间坐标变换方法。
1.基本坐标变换；
平移、缩放、旋转。
2.仿射变换；
几何变换、坐标系变换。
3.地图投影变换；
正解变换、反解变换、数值变换。
14、简述空间图形处理过程中图幅拼接的步骤。
（1）逻辑的一致性处理；
（2）识别和检索相邻图幅的数据；
（3）相邻图幅边界点坐标数据的匹配；
追踪拼接法：
符合下列条件，两条线段即可匹配衔接：
①相邻图幅边界两条弧段的左右多边形码各自相同或相反②相邻图幅同名边界点在某一许可的范围内
（4）相同属性多边形公共界线的删除。
15、何谓拓扑关系？
建立拓扑关系有何意义？
（建立拓扑关系包括点、线拓扑关系的建立以及多边形拓扑关系的建立）
满足拓扑几何学原理的各空间数据间的相互关系。
即用给点弧段和多边形所表示的实体之间的邻接、关联、包含和连通关系。
意义：
1.能清楚的反应实体之间的逻辑结构关系，它比几何关系具有更大的稳定性，不随地图投影而变化。
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。
可以避免两次记录相邻多边形的公共边界，减少了数据冗余，同时有利于地图的编辑和整饰。
16、简述GIS中多边形拓扑关系自动建立的一般步骤。
多边形拓扑关系自动建立的经典算法思想及关键步骤。
一般步骤:
1）链的组织；
2）结点匹配；
指把一定限差内的链的端点作为一个结点，其坐标值取多个端点的平均值。
然后，对结点顺序编号。
3）检查多边形是否闭合；
4）建立多边形拓扑关系；
根据多边形拓扑关系自动生成的算法，建立和存储多边形拓扑关系表格。
5）岛的判断；
指找出多边形互相包含的情况，也即寻找多边形的连通边界。
6）确定多边形的属性。
经典算法思想:
使用DIME或者类似的编码模型，描述多边形的组成弧段的关系；
弧段左右两侧的多边形、弧段两端的节点的关系；
节点相连的弧段的关系。
多边形拓扑的建立过程实际上就是确定上述的关系。
具体的拓扑建立过程与数据结构有关，但是其基本原理是一致的。
其关键步骤:
在建立拓扑之前，首先将所有弧段的左右多边形（在实现中，可以用多边形的编码表示）都设置为空；
然后对每个节点计算与其相连弧段的在连接处的角度，并进行排序。
17、栅格数据压缩、矢量数据压缩的方法有哪些?
栅格数据压缩方法有:
链码、块码、游程长度编码、四叉树编码。
都是通过压缩编码技术来消除冗余数据。
矢量数据压缩是有损压缩，其压缩方法有:
垂距法、间隔取点法、偏角法、特征点筛选法。
18、GIS中进行属性数据编码包括哪几个步骤？
简要说明之。
1、列出全部地理要素清单；
2、制定各类要素分类、分级原则和指标，将地理要素分类分级；
3、拟定分类代码系统；
4、设定代码及其格式；
5、建立代码和编码对象的对照表。
19、影像数据中混合像元的取值方法有哪些？
1、中心点法2、重要性法3、面积占优法4、长度占优法
20、矢量向栅格格式转换有哪些方法，请至少举两个例子并进行说明。
答：
1内点扩散算法2复数积分算法3射线算法和扫描算法，如判断点是否在多边形内4边界代数算法。
21、列举两种判断点和多边形关系的算法，并进行简要描述。
体和线实体间存在着相邻、相离和包含三种关系。
如水闸和水渠相邻；
道路与学校相离；
里程碑包含在高速公路中。
从计算的角度来看，点－点顺序关系只要计算两点连线与某一基准方向的夹角即可。
同样，在计算点实体与线实体、点实体与面实体的顺序空间关系时，只要将线实体和面实体简化至其中心，并将其视为点实体，按点－点顺序关系进行计算。
但这种简化需要判断点实体是否落入线实体或面实体内部。
而且这种简化的计算在很多情况下会得出错误的方位关系，如点与呈月牙型的面的顺序关系。
22、空间实体栅格格式向矢量格式转换的方法。
1、外部数据交换文件进行。
2、通过标准空间数据文件转换3、通过标准的API函数进行转换
23、多边形实体栅格向矢量格式转换的一般方法。
双边界搜索算法：
1边界点和节点提取；
2边界线搜索和左右多边形记录；
3多余点去除。
24、四叉树编码优缺点。
优点：
1.四叉树编码具有可变的分辨率，并且有区域性质，
2栅格到四叉树及四叉树到简单栅格结构的转换比其他压缩方法容易
3.多边形中嵌套异类小多边形的表示较方便
4.容易而有效计算多边形的数据特征
缺点：
其最大不足是不稳定性，即同样的原始数据应用不同的算法进行编码，可能会得到不同的编码结果，不利于数据分析。
25、树状索引编码法的优势和不足。
优势：
1.树状索引编码消除了相邻多边形边界的数据冗余和不一致的问题，
2.在简化过于复杂的边界线或合并相邻多边形时可不必改造索引表，
不足：
1.邻域信息和岛状信息，可以通过对多边形文件的线索引处理得到。
但比较繁琐，因而给相邻函数运算、消除无用边，处理岛状信息以及检查拓扑关系带来一定的困难，
2.而且两个编码表都需要以人工方式建立，工作量大且容易出错。
26、特征点筛选法是什么？
特征点筛选法的步骤。
是通过筛选抽取曲线特征点，并删除非特征点以实现数据压缩，。
1.在给点曲线的起点和终点之间建立直线方程；
2.计算曲线上每一点与直线的垂直距离；
3.设置数据压缩的垂距极点ξ，若所有点的垂直距离均小于ξ，那么舍去这些点；
4.若（3）中条件不满足，找出最大垂直距离的点作为保留点，将原曲线分成两段曲线；
5.重复上述步骤，对它们进行递归操作，直到全部多余点被删除。
27、矢量数据结构与栅格数据结构的优缺点。
矢量数据结构定位明显，属性隐含。
其优缺点:
（1）有便于面向现象的数据表示，数据结构紧凑、冗余度低，
（2）有利于网络和检索分析，
（3）图形显示质量好、精度高。
（1）数据结构复杂，软件与硬件的技术要求比较高，
（2）多边形叠合分析比较困难，显示与绘图成本比较高等。
栅格数据结构属性明显，定位隐含。
（1）其数据结构简单，
（2）便于空间分析和地理现象的模拟，
（3）现势性较强
（1）图形数据量大
（2）投影转换比较复杂。
28、何谓缓冲区？
在GIS中它有何作用？
所谓缓冲区是地理空间目标的一种影响范围或服务范围。
它在交通、林业、资源管理，城市规划中有着广泛的应用。
例如：
湖泊和河流周围的保护区的定界；
汽车服务区的选择，民宅区远离街道网络的缓冲区的建立等。
25、什么是多边形叠置分析？
其基本步骤有哪些？
多边形叠加分析也称为Polygon-on-polygon叠置，它是指同一地区、同一比例尺的两组或两组以上的多边形要素的数据文件进行叠置。
参加叠置分析的两个图层应都是矢量数据结构。
分为合成叠置与统计叠置。
多边形叠置过程分几何求交过程和属性确定过程，算法的核心是多边形求交。
基本步骤：
①对两个多边形进行边界求交和弧段分割运算，并以新弧段为单位重建拓扑关系；
②判断重建多边形落在原始多边形层的哪个多边形内，从而建立新叠置多边形与原始多边形的关系，并抽取属性。
26、何谓空间插值？
并简述空间局部插值的步骤。
将局离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，以便与其他空间现象的分布模式进行比较，叫做空间插值。
空间局部插值的方法（步骤）：
1、定义一个邻域范围的数据点；
2、搜索落在此邻域范围内的数据点
3、选择表达这有限个点的空间变化的数学函数
4、为落在规则格网单元上的数据点赋值。
重复这个步骤直到格网上的所有点赋值完毕。
（泰森多边形方法、距离倒数插值、克里金插值）
27、空间数据分析的一般过程?
1．建立分析的目的和标准2．准备空间操作的数据3．进行空间分析操作4．准备表格分析的数据5．进行表格分析6．结果的评价和解释7．如有必要，改进分析8．产生最终的结果图和表格报告
如果没有不确定的因素，6-7步可不进行。
28、DEM数据采集方法主要有哪些？
简要说明之。
（1）地面测量；
利用自动记录的测距经纬仪在野外实测。
（2）现有地图数字化；
利用数字化仪对已有地图上的信息进行数字化的方法。
有手工采集法、手扶跟踪数字化仪采集法和扫描采集法。
（3）空间传感器；
利用GPS，结合雷达和激光测高仪等进行数据采集。
（4）数字摄影测量获取DEM。
利用立体测图仪或立体坐标仪、解析测图仪及数字摄影测量系统，进行人
工、半自动或全自动的量测来获取数据。
29、格网DEM如何转成TIN？
其方法的基本特征是什么？
它们之间的转换算法有哪些。
构建TIN的局部优化算法的思想。
格网DEM转成TIN可以看作是一种规则分布的采样点生成TIN的特例，其目的是尽量减少TIN的顶点数目，同时尽可能多地保留地形信息，如山峰、山脊、谷底和坡度突变处。
规则格网DEM可以简单地生成一个精细的规则三角网，针对它有许多算法，绝大多数算法都有两个重要的特征：
1）筛选要保留或丢弃的格网点；
2）判断停止筛选的条件。
其中两个代表性的方法算法是保留重要点法和启发丢弃法（DH法）。
DH法将重要点的选择作为一个优化问题进行处理。
算法是给定一个格网DEM和转换后TIN中节点的数量限制，寻求一个TIN与规则格网DEM的最佳拟合。
首先输入整个格网DEM，迭代进行计算，逐渐将那些不太重要的点删除，处理过程直到满足数量限制条件或满足一定精度为止。
两种方法相比较，VIP方法在保留关键网格点方面最好；
DH方法在每次丢弃数据点时确保信息丢失最少，但是计算量大。
30、DEM与DTM分别是什么？
两者有何区别和联系？
TIN有何优缺点？
格网DEM有何作用？
数字地形模型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；
数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型DEM。
联系:
在GIS中，DEM是建立DTM的基础数据，DTM通常可由DEM生成，DEM的质量决定DTM的精确性；
DEM是DTM的一个子集、特例，其他的地形要素可由DEM直接或间接导出，称为派生数据，如坡度、坡向。
不规则三角网模型TIN的优点：
1）克服规则格网数据中的数据冗余问题，同时在计算（如坡度）效率方面又优于纯粹基于等高线的方法2）可充分表示复杂的地形特征，它能适应起伏不同的地形，用大量三角形地面形态效率高，数据精度高。
不规则三角网模型TIN的缺点：
1）算法实现复杂，由于形成三角网方法不同有不同算法2）对特殊的地形线要调整
格网DEM的
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