地理信息系统原理期末考试重点.docx
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地理信息系统原理期末考试重点
第1章绪论
1.信息：
是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营管理、分析和决策的依据。
2.信息的特征：
客观性、适用性、可传输性和共享性。
3.数据：
一种未经加工的原始资料，数字、文字、符号、图像都是数据。
4.地理信息：
是有关地理实体空间分布、性质、特征和运动状态的信息，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。
从另一个角度来说，一切与空间位置有关的信息都叫做地理信息。
5.地理数据：
各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置数据、属性（特征）数据和时域特征数据。
6.地理信息特征：
（1）空间分布性
（2）海量数据（3）信息载体的多样性
7.地理信息的特点：
（1）空间分布性
（2）具有多维结构的特征（3）时序特征十分明显（4）具有丰富的信息
8.信息系统：
是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。
9.信息系统的组成：
硬件、软件、数据、用户
10.信息系统的四大基本功能：
数据采集、管理、分析和表达
11.信息系统的类型：
事务处理系统、决策支持系统
12.Gis与其他系统的区别：
gis有别于dbms、Mis、地图数据库和cad系统。
Gis有管理、分析功能。
Dbms和mis只有管理功能，地图数据库和cad只有分析功能。
13.什么是gis？
地理信息系统（GIS,GeographicInformationSystem）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，它作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科而迅速地兴起和发展起来。
14.地理信息系统按其内容分为三类：
专题地理信息系统（是具有有限目标和专业特点的地理信息系统）；区域地理信息系统（主要以区域综合研究和全面信息服务为目标）；地理信息系统工具（是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包）。
15.地理信息系统的构成：
（1）计算机硬件系统、
（2）计算机软件系统、（3）地理空间数据、（4）系统开发、管理和使用人员
16.地理信息系统的应用模式：
局域网模式、广域网模式和单机式。
17.地理信息系统的主要功能：
位置、条件、趋势、模式、模型和模拟
18.地理信息系统的基本功能：
输入、查询、编辑、分析、输出
19.Gis可以做什么？
（1）管理海量数据
（2）浏览、查询（3）专业性分析（4）路径分析（5）地图整饰（6）动态分段（7）断面分析（8）个网分析（9）生成数字地面模型（10）三维地下体分析
20.Gis软件类型：
专业gis、桌面gis、手持gis、组件gis、网络gis、其他（基于cad的gis）
21.Gis的应用领域：
测绘与地图制图、资源调查与管理、城乡规划、灾害监测、环境保护、国防、宏观决策支持
22.地理信息系统发展简史：
（1）国际发展概况——GIS开拓期（60年代）、GIS巩固发展期（70年代）、GIS技术大发展时期（80年代）、地理信息系统的应用普及时代（90年代）【60年代起源于北美：
加拿大（CGIS）；70年代是GIS发展的巩固阶段：
美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等；80年代为地理信息系统的大发展阶段：
计算机的迅速发展和普及，地理信息系统也逐步走向成熟，并在全世界范围内全面地推向应用阶段；90年代至今为地理信息系统的应用普及时代：
美国的“国家信息基础设施：
行动计划（NationalInformationInfrastructure,简称NII）”“数字地球”、“数字中国”、“数字省区”、“数字城市”、“数字小区”直到“企业信息化”、“电子商务”、“数字通讯”、“虚拟现实”】
（2）gis在我国的发展：
准备阶段（1978年~1980年）；起步阶段（1981年~1985年）；初步发展阶段（1986年~90年代）。
快速发展阶段（90年代末~现在）
23.现代科学方法（系统论、信息论、控制论）;现代高新技术（计算机技术、空间技术和自动化技术）.现代科学方法和现代高新技术的形成与应用为GIS的产生提供了先决条件，也预示信息时代的到来。
24.地理信息系统研究的内容：
25.主要的gis软件：
26.Gis课程特点：
（1）学科与技术的统一体
（2）空间抽象性（3）发展与内容更新的快速性（4）多学科集成、渗透性较强
第2章：
地球空间与空间数据基础
1.地理信息科学：
侧重于将地理信息视为一门科学，而不仅仅是一个技术实现，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题，包括：
1）分布式计算2）地理信息的认知3）地理信息的互操作4）比例尺5）空间信息基础设施的未来6）地理数据的不确定性和基于GIS的分析7）GIS和社会8）地理信息系统在环境中的空间分析9）空间数据的获取和集成等等
2.Geomatics（地球测量、地球信息学、地球空间信息学）：
为利用各种手段，通过一切途径获取和管理在空间基础信息生产管理过程中的空间参考数据部分的科学与技术。
主要包括大地测量、地籍测量、摄影测量与测深等传统测绘领域以及遥感和空间信息系统等新领域，可以认为是测绘学应现代社会对空间信息有极大需求这一特点提出的一个更全面、更综合的学科体系。
主要内容：
1）定义空间参考基础2）建立和使用对空间参照物体和现象进行定位和量测的方法、技术和工具3）整合不同参考系统中的数据4）提供合格数据5）运用计算机技术改善数据的处理、存储和发行
3.地球信息科学（Geo-informationScience）：
1）3S系统为解决区域范围更广、复杂性更高的现代地学问题提供了新的分析方法和技术保证。
2）全球变化（GlobalChange）、可持续发展（SustanableDevelopment）等方面的研究需要。
主要内容：
1）地球信息的结构、性质、分类和表达；2）地球圈层间信息传输机制、物理过程及其增益和衰减以及信息流的形成机理；3）地球信息的空间认识及其不确定性与可预见性；4）地球信息模拟物质流、能量流和人流相互作用关系的时空转换特征；5）地球信息的获取和处理的应用基础理论等。
4.地球信息技术包括：
1）地球数据获取技术2）地球信息模拟技术3）地球信息传播技术
5.数字地球的基本概念：
1）数字地球是指数字化的三维显示的虚拟地球，或指信息化的地球，包括数字化、网络化、智能化和可视化的地球技术系统；2）实施数字地球计划，需要有政府、企业和学术界的共同协力参加。
实施数字地球计划是社会的行为，需要全社会的关心和支持；3）数字地球是一次新的技术革命，将改变人类的生产和生活方式，进一步促进科学技术的发展和推动社会经济的进步。
6.创建数字地球需要的技术：
计算科学、海量存储、卫星图像、宽带网络、互操作、metadata（元数据）
7.数字地球技术系统的框架的4个组成部分：
基础科学，关键技术，实现层，应用层
8.国家空间数据基础设施（NSDI）：
是国家信息基础设施之后的又一个国家级信息基础设施，其目的是为了协调基础地理空间数据集的收集、管理、分发和共享的基础设施。
空间数据基础设施主要由四个部分组成：
数据交互网络体系、基础数据集、法规与标准、机构体系。
9.我国NSDI建设：
1）空间信息的收集、管理、协调和分发的体系和机构2）空间数据收集系统3）地理空间数据集Metadata和空间信息交换网络4）基础空间框架数据5）地理空间数据标准：
10.数字城市：
指在城市规划、建设与运营管理以及城市生产和生活中，充分利用及数字化信息处理技术和网络通讯技术，将城市的各种资料和环境信息加以整合和充分，为调控、监管、预测城市提供现代化手段，为城市规划、建设、管理及生活娱乐服务。
11.数字城市的内容包括数字化、网络化、智能化与可视化
12.地理基础：
是地理信息数据表示格式与规范的重要组成部分。
它主要包括统一的地图投影系统、统一的地理网格坐标系统以及统一的地理编码系统。
统一的地图投影系统就是要为地理信息系统选择和设计一种或几种适用的地图投影系统和网格坐标系统。
13.地理坐标——直接建立在球体上的地理坐标，用经度和纬度表达地理对象位置；建立在平面上的直角坐标系统，用（x，y）表达地理对象位置
14.地标的垂直和水平基准面：
地表以最近似平均海平面的地球重力等势面作为高度为零的大地水准面（Geoid），以大地水准面为参考测量得到的高度H被用于地形制图，它是一种正射（视）高度。
如果将大地水准面换成一个椭球面，人们也可以计算一个几何高度h或以椭球面为参考的高度。
H-h即是大地水准面和椭球面在基点的高度差。
15.地球的形状：
地球体大地体椭球体
16.椭球的大小：
扁率=（a-b）/a第一偏心率e2=（a2-b2）/a2第二偏心率e`2=（a2-b2）/b2
17.我国的椭球：
海福特椭球体、克拉索夫斯基椭球体、GRS椭球体
18.地面点的坐标系统：
大地坐标系/地理坐标系、高程系
19.我国的大地坐标系和高程系：
1954年北京坐标系、1980年国家大地坐标系、1956年黄海高程系、1985年国家高程基准
20.地图坐标系统：
平面直角坐标系（用于绘制地图）；平面极坐标系（用于地图投影计算）
21.地图坐标系统的建立：
由投影几何特征建立平面直角坐标系;自行规定坐标系（原点/横、纵轴）.
22.大中比例尺地形图坐标系：
高斯－克吕格投影；中央经线和赤道投影后互为垂直的直线，作为直角坐标轴；两种坐标网格：
经纬网和公里网
23.地图投影的基本分类：
1）根据投影面及其与球面相关位置的分类2）根据投影变形性质的分类3）根据投影探求的方法的分类（透视——几何投影：
这类投影完全依据透视的原理，根据视点、物点与像点之间的几何关系来建立投影的方程；几何——解析投影：
这类投影的特点是首先根据经纬线形状确定投影方程的基本形式，再根据给定的某种条件解析地推求出特定投影的具体方程；解析投影——解析投影事先并不人为确定经纬线的形状，其投影后的经纬线形状与投影方程的形式完全依据人们给出的条件逐步推求得到。
）
24.
地图投影:
所谓地图投影就是建立地图平面上的点（x,y）和地球表面上的点（j,l）之间的函数关系。
一般通式为:
25.
26.地图投影的变形主要体现在:
长度变形、面积变形、角度变形
27.统一的坐标系统是地理信息系统建立的基础
28.地理信息系统中地图投影配置的一般原则为：
1）所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图投影系统一致；2）系统一般地只考虑至多采用两种投影系统，一种服务于大比例尺的数据处理与输入输出，另一种服务于中小比例尺；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，即所采用的网格系统在投影带中应保持完整。
29.1）我国基本比例尺地形图除1：
100万外均采用高斯-克吕格投影为地理基础；2）我国1：
100万地形图采用了Lambert（正轴等角割圆锥）投影，其分幅原则与国际地理学会规定的全球统一使用的国际百万分之一地图投影保持一致；
30.高斯—克吕格投影：
高斯投影是一种横轴等角切椭圆柱投影，其条件为：
1）中央经线和地球赤道投影成为直线且为投影的对称轴；2）等角投影；3）中央经线上没有长度变形。
高斯投影变形具有以下特点：
1）中央经线上无变形2）同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大；3）同一条经线上，纬度越低，变形越大；4）等变形线为平行于中央经线的直线
31.实体的空间特征可以有四种不同类型的表示，即点（有位置，无宽度和长度，抽象的点。
属性：
符号）、线（有长度，但无宽度和高度；用来描述线状实体,通常在网络分析中使用较多;度量实体距离;属性：
符号、形状、颜色、尺寸）、面（具有长和宽的目标，通常用来表示自然或人工的封闭多边形，一般分为连续面和不连续面；属性：
符号变化、等值线）、体（有长、宽、高的目标，通常用来表示人工或自然的三维目标，如建筑、矿体等三维目标）。
它们的整数维数分别为0维、1维、2维、3维。
空间对象的位数和比例尺是相关的。
32.地理实体：
地球空间上不能继续分割的单元，是一种空间实体。
33.对空间实体的描述有5种内容：
即识别码、位置、空间特征、实体的角色、行为或功能以及实体的空间特性（识别码：
用于区别同类而又不同的实体。
位置：
可用坐标描述也可用其它形式。
空间特征：
也是位置信息的一种，如维数、类型及实体的组合等。
实体的行为和功能：
是指在数据采集过程中不仅要重视实体的静态描述，还要收集那些动态的变化，如岛屿的侵蚀、水体污染的扩散、建筑的变形等。
实体的衍生信息：
如一个实体有许多个名称。
）
34.地理实体的描述：
空间特征——空间数据；非空间特征——属性数据
35.栅格和矢量结构是计算机描述空间实体的两种最基本的方式。
36.空间对象的描述要素：
编码：
区别不同的实体，包括分类码和识别码。
分类码表识空间对象的类别，而识别码对每个空间对象进行表识，是唯一的；位置：
坐标形式给出空间对象的空间位置；类型：
空间对象所属的实体类型，或有那些实体组成；行为：
空间对象所具备的行为和功能；属性：
空间对象所对应的非几何信息；说明：
实体数据来源、精度等；关系：
与其他实体之间的关系
37.编码对象：
属性数据
38.编码方法：
层次分类编码（分类对象的从属和层次关系，有明确的分类对象类别和严格的隶属关系）；多源分类编码（按空间对象不同特性进行分类并进编码，代码之间没有隶属关系，反映对象特性，具有较大的信息量，有利于空间分析）
39.空间对象的空间关系表达：
（1）描述空间对象之间的空间相互作用关系
（2）方法：
绝对关系:
坐标、角度、方位、距离等；相对关系：
相邻、包含、关联等（3）相对关系类型：
拓扑空间关系：
描述空间对象的相邻、包含等；顺序空间关系：
描述空间对象在空间上的排列次序，如前后、左右、东、西、南、北等；度量空间关系：
描述空间对象之间的距离等。
（4）地图、遥感影象上的空间关系是通过图形识别的，在GIS中的空间关系则必须显式的进行定义和表达。
40.空间对象的拓扑空间关系：
（1）拓扑元素：
点：
孤立点、线的端点、面的首尾点、链的连接点；线：
两结点之间的有序弧段，包括链、弧段和线段；面：
若干弧段组成的多边形
（2）基本拓扑关系：
关联：
不同拓扑元素之间的关系；邻接：
相同拓扑元素之间的关系；包含：
面与其他元素之间的关系；层次：
相同拓扑元素之间的层次关系；拓扑元素量之间的关系：
欧拉公式
41.空间拓扑关系表达—关系表：
拓扑邻接：
P1和P2、L2L3L5；拓扑关联：
V9和L3、L5、L6；拓扑包含：
P1包含P4
42.地理数据的特征：
属性特征，空间特征，时间特征
43.地理数据的类型：
属性数据，几何数据，关系数据
44.空间数据描述的是现实世界各种现象的三大基本特征：
1）空间特征2）时间特征3）专题属性
45.数据的测量尺度：
命名式的测量尺度；次序测量尺度；比例测量尺度
46.数据来源可以大致分为原始数据或处理加工后的数据，又可将数据源分为非电子数据和电子数据两类
47.数据种类：
1、基础制图数据（基础制图数据包括地形数据和人文景观数据。
）2、自然资源数据3、调查统计数据4、数字高程数据（获取和存贮高程数据的方法有4种基本方法：
规则格网法、离散等高线法、断面量测法和不规则三角网法。
）5、法律文档数据6、已有系统数据
48.GPS系统:
美国GPS、俄国GLONASS、欧空局GEOSTAR
49.立体象对上测量高度并建立地面坐标系:
1）航空象片相对定向，建立航空象片坐标系2）测量象点视差计算象点高度3）建立地面坐标系
50.航测数字影像目前可以有两种方式获得:
一是用高精度扫描仪对航空象片扫描得到数字影象；二是用数字摄影机直接得到数字影象
51.遥感数据有下列优点：
1）增大了观测范围。
2）能够提供大范围的瞬间静态图象。
3）能够进行大面积重复性观测，即使是人类难以到达的偏远地区也能够做到这一点.4）大大加宽了人眼所能观察的光谱范围。
5）空间详细程度高。
52.雷达图象有两种分辨率:
距离分辨率、方位分辨率
53.名义分辨率=图象某行对应于地面的实际距离/该行的象元素
54.地图一般分为普通地图和专题地图。
普通地图是一般性的参考图，它主要用来表达6方面内容；居民地、道路、行政边界、地形、及地表覆盖、水系和典型目标物。
常见的专题地图：
天气预测图，旅游图，交通图，地铁线路图，地势图，自然专题地图，经济专题图。
。
55.地图的制作与GIS开发过程有许多相似之处，大致可分下列步骤：
1）调查分析地图用户的要求；2）确定制图目标，确定比例尺、投影、内容、设计符号、编制地图规范；3）收集数据、野外测量、象片判读、问卷调查等；4）对数据进行鉴别、分析处理；5）转绘数据到基础底图上；6）进行地图综合，先选样区试验再对整个制图区域进行综合；7）进行地图清绘；8）检查质量，检验精度等；9）修改后制版印刷
56.地图制图工作要点：
取舍；分类；简化；符号化；地图综合（分为图形综合和制图内容综合）
57.数据采集：
空间图形数据的采集.非空间属性数据的采集.空间数据和非空间数据的连接
58.空间图形数据的采集：
1、手扶跟踪数字化输入1）数字化过程2）数字化方式：
数字化有两种基本方式：
流方式和点方式。
3）数字化仪的其它输入功能4）矢量到栅格数据的转换5）数字化的精度6）数据共享2.扫描数字化1）栅格扫描仪扫描2）栅格扫描数据到矢量的转换3）矢量扫描仪扫描4）其它类型的自动数字化仪器①视频数字化仪②解析测图仪5）已是数字形式的空间数据的输入6）其它数字形式的空间数据源①内插数据②其它数据
59.数字化仪，又称图数转换器，是一种通过一定量测手段将图形或图像转换成数字信息的装置。
常用的数字化设备有：
手扶跟踪数字化仪（数字化仪）；扫描数字化仪（扫描仪）
60.扫描数据处理：
二值化，细化，矢量化，断线修复，要素提取，符号识别，属性赋值
61.数据质量：
准确度（Accuracy）2）精度（Precision）3）不确定性（Uncertainty）4）相容性（Compatibility）5）一致性（Consistency）6）完整性（Completeness）7）可得性（Accessibility）8）现势性（Timeliness）
62.空间数据质量的内容：
1、微观部分：
1）定位精度2）属性精度3）逻辑一致性4）分解力2、宏观部分1）完整性2）时间性3）数据档案4）适用性
63.数据的误差类型：
地形图的位置误差；地形图的属性误差；时域误差；逻辑不一致性误差；不完整性误差；
64.数据转换和处理的误差：
数字化误差；格式转换误差；不同GIS系统间数据转换误差
65.应用分析时的误差：
数据层叠加时的冗余多边形；数据应用时，由应用模型引进的误差。
66.常见的误差原因：
1）空间数据不完整主要因为数字化不完整。
2）空间位置误差可能是较小的位移，也可能是较大的粗差。
3）空间数据的比例尺错误和误差大多是在数字化时用了错误的比例因子引起的。
4）空间数据的变形误差来源有原数字化材料上的各种变形误差。
5）空间与非空间数据的连接错误通常是在数字化时给空间实体输入了错误的识别符。
6）在非空间数据本来完整无缺的情况下，数据库中发生数据不全的现象主要是键盘输入错误和漏输数据；数字化前的准备工作中编码不完全或编码错误等。
67.元数据的主要作用：
（a）帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数据文档（b）提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换网络（clearinghouse）及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索地理空间数据（c）提供通过网络对数据进行查询检索的方法或途径，以及与数据交换和传输有关的辅助信息（d）帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求作出正确的判断（e）提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。
68.元数据的内容：
对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及数据生产历史等的说明；对数据质量的描述，如数据精度、数据的逻辑一致性、数据完整性、分辨率、源数据的比例尺等；对数据处理信息的说明，如量纲的转换等；数据转换方法的描述；对数据库的更新、集成方法等的说明
第3章空间数据结构和数据库
1.数据结构即指数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。
对空间数据则是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。
2.描述地理要素和地理现象的空间数据，主要包括空间位置、拓扑关系和属性三个方面的内容。
3.数据库结构：
关系模型（满足一定条件的二维表格），层次模型（以记录类型为节点的有向树（tree），其主要特征是：
（1）除根节点外，任何节点都有且只有一个“父亲”；
（2）“父”节点表示的实体与“子”节点表示的实体是一对多的联系。
）网状模型（特点：
1）可以有一个以上的结点没有“父”结点2）至少有一个结点有多于一个“父”结点；3）结点之间可以有多种联系；4）可以存在回路）
4.空间数据结构：
网格数据结构（显式表示）；矢量数据结构（隐式表示）
5.栅格结构是最简单最直观的空间数据结构，又称为网格结构（raster或gridcell）或象元结构（pixel），是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元或象素,由行、列号定义，并包含一个代码,表示该象素的属性类型或量值，或仅仅包含指向其属性记录的指针。
因此，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物或现象的非几何属性特征。
（三角形，正方形，菱形，六边形）
6.栅格数据的编码方法：
直接栅格编码（以行为记录单位按行存储地理数据。
缺点：
存在大量冗余，精度提高有限制。
），游程压缩编码（将原始栅格矩阵中属性值相同的连续若干个单元映射为一个游程，每个游程的数据结构为（A，P），A表示属性值或属性值的指针，P代表该游程最右端的列号或个数。
），链式数据编码（链式编码主要是记录线状地物和面状地物的边界），四叉树编码（是根据栅格数据二维空间分布的特点，将空间区域按照4个象限进行递归分割（2n×2n，且n>1），直到子象限的数值单调为止，最后得到一棵四分叉的倒向树。
），分块压缩编码（采用方形区域作为记录单元，数据编码由初始位置行列号加上半径，再加上记录单元的代码组成。
），八叉树编码（八叉树结构就是将空间区域不断地分解为八个同样大小的子区域（即将一个六面的立方体再分解为八个相同大小的小立方体），同—区域的属性相同。
八叉树主要用来解决地理信息系统中的三维问题
7.矢量数据结构：
实体型数据结构，索引编码，双重独立式，链式双重独立式
8.
9.栅格数据结构特点：
离散的量化，位置隐含,属性明显，数据结构简单，几何和属性偏差，面向位置的数据结构,难以建立空间对象之间的关系。
10.矢量数据模型与栅格数据模型比较：
11.矢量格式和栅格格式的相互转换：
矢量格式向栅格格式的转换①内部点扩散法②复数积分算法③射线算法④扫描算法⑤边界代数算法；栅格格式向矢量格式的转换：
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
12.数据库中的数据组织一般可以分为四级：
数据项、记录、文件和数据库。
13.数据间的逻辑联系主要是指记录与记录之间的联系。
一对一的联系（1：
1）一对多的联系（1：
N）、多对多的联系（M：
N）
14.数据模型是数据库系统中关于数据和联系的逻辑组织的形式表示
15.数据库领域采用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型，其中应用最广泛的是关系模型。
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