精品地理信息系统复习资料Word格式文档下载.docx
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⑤空间数据的显示与输出
应用功能：
包括资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策
7.GIS与相关学科之间的关系
GIS具有多学科交叉的特征，它既要吸取诸多相关学科的精华和营养，并逐步形成独立的边缘学科，又将被多个相关学科所运用，并推动他们的发展。
与之联系最为紧密的是地理学、制图学、计算机、测绘与遥感；
与地理学、制图学、计算机、测绘与遥感联系最为紧密。
第二章地学基础：
1.基本概念：
地球椭球：
大地体绕短轴旋转形成的表面光滑的球体，亦称旋转椭球体，它是地球形体的二级逼近。
大地体：
由穿越陆地、岛屿的全球静止海平面连片形成的封闭曲面称为大地水准面，由该水准面所包含的形体称为大地体，它是地球形体的一级逼近。
地图投影：
按照一定数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，建立地面点位的地理坐标（B、L）与地图上相对应的平面直角坐标（X、Y）之间一一对应的函数关系。
高斯—克吕格投影：
（横轴切圆柱等角投影）假想用一个椭圆柱横切于椭球面上投影带的中央子午线，按规定投影条件，将中央子午线两侧一定经差范围内的经纬线交点投影到椭圆柱上，并将此圆柱面展为平面，即得本投影
横轴墨卡托投影（UTM）：
（横轴割圆柱等角投影）假设地球被围在一中空的圆柱里，其标准纬线与圆柱相切接触，然后再假想地球中心有一盏灯，把球面上的图形投影到圆柱体上，再把圆柱体展开就得到一幅选定标准纬线上的“墨卡托投影”绘制出的地图
兰勃特等角投影（LambertConformalConic）：
（正轴等角割圆投影）用一个正圆锥割于球面两标准纬线，应用等角条件将地球投影到圆锥面上，然后沿一母线展开，即为兰勃特投影平面；
投影后纬线为同心圆弧，经线为同心圆半径；
双标准纬线相割，形变小而均匀
高程基准：
高程指空间参考的高于或低于某基准平面的垂直位置，主要用来提供地形信息。
我国现在规定的高程起算基准面为“1985国家高程基准”，该基准比原国务院批准启用的“黄海平均海平面”高29mm。
深度基准：
海图图载水深及其相关要素的起算面；
通常取当地平均海面向下一定深度为起算面，即深度基准面；
必须遵循1.保证航道安全2.充分利用航道两个共同原则。
2.地图投影的概念？
按照一定数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，建立地面点位的地理坐标（B、L）与地图上相对应的平面直角坐标（X、Y）之间一一对应的函数关系。
3.地球表面、大地水准面及地球椭球体面之间的关系是什么？
地球表面是一个起伏不平、十分不规则的表面，包括海洋底部、高山高原在内的固体地球表面；
大地水准面是假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆底部、而与地球重力处处正交的一个连续、闭合的水准面；
地球椭球体面是作为地球理想模型的一个旋转椭球体，有时也叫参考椭球，是一个标准的数学曲面。
4.地理空间数据的描述有哪些坐标系？
相互的关系是什么？
球面坐标系统和平面坐标系统（投影坐标系统）；
大地水准面规定了地球椭球体与大地体的位置关系，平面坐标系统是按照球面坐标与平面坐标之间的映射关系，把球面坐标转绘到平面。
5.为什么要进行投影？
参考椭球面是不可占成曲面，不可能用物理的方法将它展成平面；
因为那样必然会是曲面产生裂口、褶皱和重叠。
因此要把参考椭球面上的点、线、面换算到平面上，解决曲面到平面的矛盾，地图投影应运而生。
6.如何理解地图投影？
投影含义是指建立两个点集之间一一对应的映射关系；
地图投影是指按照一定数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，建立地面点位的地理坐标（B、L）与地图上相对应的平面直角坐标（X、Y）之间一一对应的函数关系。
7.地图投影实质？
8.地图投影变形的种类：
长度变形、面积变形、角度变形、
9.地图投影方式的种类：
10.高斯投影的变形特征是什么？
为什么常常被用作大比例尺普通地图的地图投影？
在同一条经线上，长度变形随纬度的降低而增大，在赤道处为最大；
在同一条纬线上，长度变形随经线的增加而增大，且增大速度较快。
在6°
带范围内，长度最大变形不超过0.14%。
高斯投影时具有国际性的一种地图投影，适于幅员广阔的国家或地区，它按经线分带进行投影，各带坐标系、经纬网形状、投影公式及变形情况都是相同的，也利于全球地图拼接。
11.常用的地图投影方法有哪些？
有何特点？
①几何透视法：
利用透视的关系，将地球上点投影到投影面的方法。
特点：
比较原始、局限性大，难于纠正投影变形、精度低。
②数学解析法：
在球面与投影面之间建立点与点的函数关系，通过数学的方法确定经纬线交点位置。
大多数在透视投影基础上建立球面与投影面之间点与点的函数关系。
12.选择投影需要考虑哪些因素？
如果要制作1：
10万的土地利用图，该选何种类型的地图投影？
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。
我国规定1:
1万、1:
2.5万、1:
5万、1:
10万、1:
25万、1:
50万比例尺地形图均采用高斯投影，即横轴切圆柱等角投影。
第三章空间数据模型：
地理空间：
指地球表面及近地表空间。
地理实体：
对复杂地理事物和现象进行简化抽象得到的结果。
对象模型：
也称模型要素，将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。
其强调地理空间中的单个地理现象；
一般适用于对具有明确边界的地理现象进行抽象建模；
把地理现象当做空间要素或空间实体（空间实体必须满足①可被标识②在观察中的重要程度③有明确的特征且可被描述）。
空间特征分为点、线、面、体4中基本对象。
场模型：
也称域模型，是把地理空间中的现象作为连续的变量或体看待。
有6中场模型：
a规则分布的点、b不规则分布的点、c规则矩形区、d不规则多边形区、e不规则三角形区、f等值线。
网络模型：
用来描述不连续的地理现象，它需要考虑通过路径相互连接多个地理现象之间的连通情况。
网络模型可看成对象模型的一个特例，由点对象和线对象之间的拓扑关系构成。
拓扑关系：
指图形在保持连续状态下的变形（缩放、旋转和拉伸）但图形关系不变的性质。
矢量数据模型：
是一种产生于计算机地图制图的数据模型，适于用对象模型抽象的地理空间对象。
可明确的描述图形要素间的拓扑关系；
其中空间实体现象是由点、线、面等原型实体及其集合来表示。
栅格数据模型：
比较适于用场模型抽象表达空间对象，采用面域或空域的枚举来直接描述空间实体。
优点：
不同类型的空间数据层可以进行叠加操作，不需经过复杂的几何运算。
镶嵌数据模型：
采用的是规则或不规则的小面快（小面快不重叠且能完整铺满整个地理空间）集合来逼近自然界不规则的地理单元，适于用场模型抽象的地理现象。
分为规则镶嵌模型和不规则镶嵌模型。
不规则三角网TIN：
采用不规则的三角网形成对地理空间的完整覆盖。
在TIN模型中，样点的位置控制着三角形的顶点，这些三角形尽可能接近等边。
2.理解空间数据的三个基本特征：
①空间特征（定位数据）：
表示现象的空间位置或现在所处的地理位置。
空间特征又称为几何特征或定位特征，一般以坐标数据表示。
②属性特征（非定位数据）：
表示实际现象或特征，例如变量、级别、数量特征和名称等等。
③时间特征（时间尺度）：
指现象或物体随时间的变化，其变化的周期有超短期的、短期的、中期的、长期的等等。
3.实体的空间类型：
点状实体、线状实体、面状实体、体状实体、实体类型组合
4.实体的空间关系的类型：
①空间拓扑关系、②顺序空间关系、③度量空间关系
主要的拓扑关系的类型：
邻接关系：
空间图形中同类元素之间的拓扑关系
关联关系：
空间图形中不同类元素之间的拓扑关系
包含关系：
空间图形中不同类或同类但不同级元素之间的拓扑关系
连通关系：
空间图形中弧段之间的拓扑关系
5.TIN模型有何特点？
①采用不规则的三角网形成对地理空间的完整覆盖
②较好的表达地理现象的空间变化
③三角形大小随样点密度的变化自动变化
④表示不连续地理现象时具有优势。
6.栅格数据模型的特点？
栅格数据模型采用面域或空域的枚举来直接描述空间实体，比较适用于场模型抽象的空间对象。
栅格可以用数字矩阵来表示，地理空间坐标隐含在矩阵的行列上。
在栅格数据模型中，点实体是一个栅格单元（cell）或像元，线实体由一串彼此相连的像元构成，面实体则由一系列相邻的像元构成，像元的大小是一致的。
每个像元对应于一个表示该实体属性的值。
若需要描述统一地理空间的不同属性，则按不同的属性将数据分层，每层描述一种属性。
栅格数据模型的一个优点是不同类型的空间数据层可以进行叠加操作，不需要经过复杂的几何计算。
但对于一些变换、运算，如比例尺变换、投影变换等则操作不太方便。
7.如何利用现有的数据模型构建某一公园的GIS模型？
给出详细的步骤和方案。
从研究区域的范围、各种数据概括、模型的选择谈
第四章空间数据结构：
1.GIS中基本数据结构有哪些？
如何理解？
矢量数据结构、栅格数据结构、矢栅一体化数据结构、镶嵌数据结构、三维数据结构
l①空间数据结构是指对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式，对地理信息系统中数据存储、查询检索和应用分析等操作处理的效率有着至关重要的影响。
②同一种空间逻辑数据模型可以采用多种空间数据结构。
③空间数据结构的选择取决于数据的类型、性质和使用方式，应根据不同的任务目标，选择最有效和最合适的数据结构。
以下作为了解
【一、矢量数据结构
基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据结构。
结构上利用欧几里得（Euclid）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。
有以下几种主要类型：
①实体数据结构：
构成多边形边界的各个线段，以多边形为单元进行组织。
②拓扑数据结构：
具有拓扑关系的矢量数据结构就是拓扑数据结构。
包括：
索引式结构、双重独立编码结构、链状双重独立编码结构等。
点是相互独立的，点连成线，线构成面。
索引式结构：
对所有边界点数字化，将坐标顺序存储，由点索引与边界符号相联系，以线条与各边界相联系，形成树状索引。
双重独立编码结构：
对图上网状或面状要素任何一条线段，用顺序的两点定义以及相邻多边形来予以定义。
链状双重独立编码结构：
将若干直线段合成一个弧段（或链段），每个弧段可以有许多中间点。
二、删格数据结构
基于删格模型的数据结构简称为删格数据结构，指将空间分割成有规则的网格，在各个网格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。
删格数据结构与矢量数据结构相比较，用删格数据结构表达地理要素比较直观，容易实现多元数据的叠合操作，便于与遥感图象及扫描输入数据相匹配建库和使用等。
删格数据结构的类型：
①栅格单元的确定：
A.栅格数据的参数：
1.栅格形状---通常为矩形或正方形；
2.栅格单元大小---栅格单元尺寸，即分辨率；
3.栅格坐标系---栅格系统的起始坐标应与国家基本比例尺地形图公里网的交点相一致，并分别采用公里网的纵横坐标轴作为栅格系统的坐标轴。
B.栅格单元值的选取：
1.中心点法---用位于栅格中心处的地物类型决定其取值；
2.面积占优法---以占矩形区域面积最大的地物类型作为栅格单元的代码；
3.重要性法---根据栅格内不同地物重要性，选取最重要地物类型作为相应栅格单元代码；
4.长度占优法---每个栅格单元的值由该栅格中线段最长的实体的属性来确定。
②完全栅格数据结构：
将栅格看做一个数据矩阵，逐行按像元进行记录代码数据。
（最直观、最基本的网格存贮结构，没有进行任何压缩数据处理。
有三种方式：
基于像元、基于层、基于面域。
③压缩栅格数据结构：
A.游程长度编码结构：
游程长度编码，也称行程编码，是一种栅格数据无损压缩的重要方法，也是一种栅格数据结构。
基本思想：
对于一幅栅格数据（或影像），常常有行（或列）方向上相邻的若干点具有相同的属性代码，因而可采取某种方法压缩那些重复的记录内容。
编码方案：
只在各行（或列）数据值发生变化时依次记录该值以及相同值重复的个数，从而实现数据的压缩，并实现数据的组织。
B.链码结构：
将栅格数据（线状地物面域边界）表示为矢量链的记录。
C.四叉树数据结构：
将空间区域按照4个象限进行递归分割（2n*2n，且n>
=1），知道子象限的数值单调为止。
凡值（特征码或类型值）呈单调的单元，不论单元大小，均作为最后的存储单元。
三、矢栅一体化数据结构
四、镶嵌数据结构：
1.Voronoi数据结构---以Voronoi块面单元来组织Voronoi多边形数据。
2.TIN数据结构---可采用多种方式来组织TIN数据模型。
】
2.总结矢量数据和栅格数据在结构表达方面的特色。
栅格数据结构特点：
属性明显，位置隐含；
优点数据结构简单，便于空间分析和地表模拟，现势性较强；
缺点数据量大，投影转换比较复杂，图形数据质量低，地图输出不精美
矢量数据结构特点：
位置明显，属性隐含；
优点数据结构紧凑，冗余度低；
有利于网络和检索分析；
图形显示质量好精度高；
缺点数据结构复杂，多边形叠加分析比较困难，显示与绘图成本比较高
3.矢量数据的获取方式有哪些？
①来源于政府和科研机构提供
②来源于矢量化（手工和自动矢量化）
③数字化④编制生产
栅格数据的获取方式有哪些？
①栅格法：
在待输入的图形上均匀划分栅格单元，逐个栅格地决定其属性代码，最后形成栅
格数字地图文件。
②转换法：
用手扶跟踪数字化或自动跟踪数字化得到矢量结构数据，在转换为栅格结构。
由
矢量数据向栅格数据转换是理想的方法。
③扫描数字化：
逐点扫描待输入的专题地图，对扫描数据重新采样与再编码，从而得到栅格
数据文件。
④分类影像输入：
将经过分类解译的遥感影像数据直接或重新采样后输入系统，这是高效获
取数据的方法。
4.理解几种矢量数据编码方式（实体式、索引式、双重独立式、链状双重独立式）的特点、优缺点，其中拓扑数据模型与非拓扑数据模型有何优缺点？
①实体式---优点：
编码容易，数字化操作简单，数据排版直观；
缺点：
相邻多边形的公共边界被数字化两次和存储两次，造成数据冗余和不一致；
缺少多边形的邻域信息和图形的拓扑关系；
岛只作为一个单个图形，没有建立与外界多边形的联系。
②索引式---优点：
采用树状索引以减少数据冗余并间接增加邻域信息；
比较繁琐，给邻域函数运算、消除无用边、处理岛状信息及检查拓扑关系带来一定困难，工作量大且容易出错。
③双重独立式---优点：
是对图上网状或面状要素的任何一条线段，用顺序的两点以及相邻多边形来予以定义。
④链状双重独立编码---将若干直线段合为一个弧段，每个弧段可以有许多中间点。
；
缺点
⑤拓扑数据模型---优点：
拓扑分析容易；
缺点：
结构复杂、存取速度较慢。
⑥非拓扑数据模型---优点：
结构简单，存取速度快；
拓扑分析困难。
5.理解栅格代码确定的几种方法？
优点
基于像元
简单明了，便于数据扩充和修改
进行属性查询和面域边界提取时速度较慢
基于层
便于进行属性查询
重复存储每个像元的坐标，浪费存储空间
基于面域
便于面域边界提取
在不同层中像元的坐标要多次存储，浪费存储空间
6.简述栅格数据压缩编码的几种方式（直接编码、行程编码、链式编码）和各优缺点。
A.直接编码：
直接编码就是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码，可以每行都从左到右逐象元记录，也可奇数行从左到右，而偶数行由右向左记录，为了特定目的还可采用其它特殊的顺序。
直接栅格编码是最简单最直观而又非常重要的一种栅格结构编码方法（通常称这种编码为图像文件或栅格文件）。
B.游程长度编码结构：
变化部分游程数越多，压缩效率越高；
栅格加密时数据量无明显增加，易于检索、叠加、合并等。
不适于类型连续变化或类型分散的分类图。
C.链码结构：
有效压缩栅格数据，对计算面积、长度、转折方向和凹凸度运算方便。
对边界做合并和插入等修改编辑困难，对区域空间分析运算比较困难。
7.栅格与矢量数据结构相比较各有什么特征：
属性明显、位置隐含；
位置明显、属性隐含。
8.什么是矢量化、栅格化？
矢量化：
计算机中显示的图形一般可以分为两大类——矢量图和位图。
矢量图使用直线和曲线来描述图形，这些图形的元素是一些点、线、矩形、多边形、圆和弧线等。
栅格化：
把矢量转为位图的过程，即把图层变成像素。
例如你用文字工具输入一串文字，它就是一个文本图层，你是可以对字体、内容等用文字工具修改；
但栅格化以后，它就是一个图片图层，只能用图片工具处理，而文字工具就无法处理
9.试述栅格数据结构和矢量数据结构在一个GIS平台中可能结合的几种方案。
（试举例）
第五章空间数据组织与管理
空间数据库：
又称地理数据库，是描述与特定空间位置有关的真实世界对象的数据集合。
空间数据库引擎（SDE）：
一种能将空间数据存放到大型关系数据库中管理的技术。
（主要用于解决存储在关系数据库中的空间数据与程序之间数据接口的问题）
空间索引：
指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间对象的概要信息，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象的实体的指针。
2.矢量数据的管理方式有哪些，各有什么优缺点？
A.文件--关系数据库的混合管理
①属性数据和图形数据通过ID联系起来，使查询运算，模型操作运算速度慢；
②数据分布和共享困难；
③属性数据和图形数据分开存储，数据的安全性、一致性、完整性、并发控制以及数据损坏后的恢复方面缺少基本的功能；
④缺乏表示空间对象及其关系的能力。
因此，目前空间数据管理正在逐步走出文件管理模式。
B.全关系数据库管理
虽省去了大量的的关系链接操作，但二进制的读写速率要比定长的属性字段慢得多，特别是涉及对象的嵌套。
C.对象-关系数据库管理
解决了空间数据的变长记录的管理，由数据库软件商进行扩展，效率要比前面所述的二进制块的管理高得多。
没有解决对象的嵌套问题，空间数据结构也不能内用户任意定义。
3.栅格数据的管理方式有哪些，各有什么优缺点？
A.文件管理缺点：
无法保证数据的安全性、并发控制和数据共享。
B.文件—数据库管理方式
由于影像数据索引的存在，是影像数据的检索率得到提高。
C.关系数据库管理
①所有数据集中存储，数据安全，易于共享。
②较方便管理多数据源和多时态的数据。
③支持事务处理和并发控制，有利于多用户的访问与共享。
④影像数据和元数据集成到一起，能方便的进行交互式查询。
⑤对Client/Server的分布式应用支持较好，网络性能和数据传输速度都有很大提高。
⑥影像数据访问只能通过数据库驱动接口访问，有利于数据的一致性和完整性控制，数据不会被随意移动、修改和删除。
⑦支持异构的网络模式，即应用程序和后台数据库服务器可以在不同操作系统平台下运行。
现有商用数据库都有良好多的网络通讯机制，本身能够实现异构网络的分布式计算，使得应用程序的开发相对简单化。
4.什么是数据组织中的纵向分层和横向分幅？
纵向分层：
根据地图的某些特征,把空间数据分为若干个专题层,将不同类不同级的图元要素进行分层存放,每一层存放一种专题或一类信息。
横向分幅：
分块组织是将某一区域的空间信息按照某种分块方式，分割成多个数据块；
将一幅地图划分为多个图幅，以文件或表的形式存放在不同的目录或数据库中。
第六章空间数据的采集与处理：
1.空间元数据的概念与作用？
是关于空间数据的描述性数据信息；
①让GIS用户了解公共数据在覆盖范围、数据性质和数据现势性方面是否满足用户的特殊要求；
②向GIS用户说明了如何处理和解释空间数据；
③为需要了解更多信息的GIS用户提供了联系信息。
2.地图数字化的方法有哪几种？
手扶和自动跟踪数字化；
扫描矢量化；
基于ArcGIS的地图数字化、矢量文件、格式转换、栅格数据
3.何谓分幅图的拼接？
（PPT）在对底图进行数字化时，由于图幅比较大或者使用小型数字化仪时，难以将研究区域的底图以整幅的形式来完成，这时需要将整个图幅划分成几部分分别数字化输入。
在所有部分都输入完毕后需进行拼接。
拼接时，常常会有边界不一致的情况，需要进行边缘匹配处理。
边缘匹配处理，类似于悬挂节点处理，可以由计算机自动完成，或者辅助以手工半自动完成。
（XX）是指按一定方式将广大地区的地图划分成尺寸适宜的若干单幅地图，以便于地图制作和使用。
常见分幅形式有矩形分幅和经纬分幅。
图幅的拼接总是在相邻的两幅图之间进行的，要将相邻的两幅图之间的数据集中起来，就要求相同实体的线段或弧的坐标数据互相衔接，也要求统一实体的属性码相同，进行图幅数据边缘匹配处理。
4.理解数字化过程中出现的几种错误类型？
具体原因：
（人为因素是主要原因）遗漏某些实体；
某些实体重复录入；
定位不准确；
拓扑错误
拓扑错误：
①不及和过头
②伪节点：
伪节点使一条完整的线变成两段，造成其原因的是常常没有一次录入完毕一条线。
③悬挂节点：
如果一个节点只与一条线相连接，那么该节点称为悬挂节点，悬挂节点有多边形不
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