地理信息系统期末复习.docx

资源描述

地理信息系统期末复习.docx

《地理信息系统期末复习.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地理信息系统期末复习.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

地理信息系统期末复习.docx

地理信息系统期末复习

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、信息的基本属性：

①事实性②等级性③可压缩性④扩散性⑤传输性⑥分享性或共享性⑦价值性⑧转换性

5、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。

6、地理信息具有区域性、多维结构特性和动态变化的特性。

7、信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。

8.地理信息系统：

地理信息系统：

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。

9、地理信息系统的特点：

（1）具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；

（2）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；

（3）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、地理信息系统的分类：

按功能分类：

专题地理信息系统、区域地理信息系统、地理信息系统工具。

基本构成:

系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型.

11、GIS的操作对象为空间数据

空间数据特征：

几何、属性、时间数据；

空间数据组织：

矢量结构、栅格结构；

空间数据管理：

几何数据：

文件

属性数据：

关系数据库

12、地理信息系统的功能:

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（ppt）（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（上届的）（六空时）（ppt中的：

数据获取、编辑变换与处理、数据组织与管理、检索与分析、数据输出、用户界面、二次开发）

13、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）

14、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15、GIS的发展趋势：

（1）GIS与遥感和全球定位系统进一步结合，构成地理学日趋完善的技术体系；

（2）空间数据结构与数据管理的研究更加深入；

（3） GIS应用模型开发日趋加强；

（4） GIS智能化；

（5） GIS网络化；

（6）三维GIS的研究不断深入；

（7）宏观与微观应用进一步加强，并形成新的产业。

目前GIS在各行各业都得到应用，如资源规划管理、全球变化、灾害预测等，具有广泛的应用前景。

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

空间关系分为三类：

拓扑空间关系、顺序空间关系、度量空间关系。

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

矢量结构

优点：

提供更严密的数据结构；

提供更有效的拓扑编码，拓扑与网格分析容易实现；

图形输出美观，接近于手绘；

数据量小

缺点：

比栅格数据结构复杂；

叠加操作没有栅格有效；

不能像数字图象那样做增强处理

栅格结构

优点：

数据结构简单；

叠加操作易实现，更有效；

便于做图象的增强处理；

缺点：

数据结构不严密不紧凑，需用压缩技术解决；

难以表达拓扑关系；

图形输出不美观，线条有锯齿；

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、四叉树编码、链码、块码

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。

·各种编码的比较：

直接栅格编码：

简单直观，是压缩编码方法的逻辑原型（栅格文件）；

链码：

压缩效率较高，以接近矢量结构，对边界的运算比较方便，但不具有区域性质，区域运算较难；

游程长度编码：

在很大程度上压缩数据，又最大限度的保留了原始栅格结构，编码解码十分容易，十分适合于微机地理信息系统采用；

块码和四叉树编码：

具有区域性质，又具有可变的分辨率，有较高的压缩效率，四叉树编码可以直接进行大量图形图象运算，效率较高，是很有前途的编码方法。

·常用压缩方法:

在GIS中，常用的栅格数据的压缩编码技术有游程压缩编码、链式数据编码、四叉树编码和分块压缩编码。

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。

10、栅格数据结构向矢量数据结构的转换：

栅格向矢量转换处理的目的，是为了将栅格数据分析的结果，通过矢量绘图装置输出，或者为了数据压缩的需要，将大量的面状栅格数据转换为由少量数据表示的多边形边界，但是主要目的是为了能将自动扫描仪获取的栅格数据加入矢量形式的数据库。

主要步骤：

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

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：

（1）数据情况说明

（2）位置精度

（3）属性精度

（4）时间精度

（5）逻辑一致性

（6）完整性

（7）表达形式的合理性

元数据（Metadata）：

数据的数据，是关于数据和信息资源的描述性信息

空间数据元数据（GeospatialMetadata）：

地理空间数据的描述性信息。

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。

元数据的主要作用:

1）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，并保证即使其主要工作人员离退时，也不会失去对数据情况的了解；

2）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；

3）帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求做出正确的判断；

4）提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。

可见，元数据是使数据充分发挥作用的重要条件之一，它可以用于许多方面，包括数据文档建立、数据发布、数据浏览、数据转换等。

元数据对于促进数据的管理、使用和共享均有重要的作用。

第四章

1.空间数据库：

指某一区域内按照一定数据结构组织在一起的关于地理空间数据的集合。

2.空间数据库的特点空间数据库与一般数据库相比，具有以下特点：

1）数据量特别大。

2）不仅有属性数据，还有大量的空间数据，即描述地理要素空间特征（分布位置、空间关系等）的数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系。

3）数据应用广泛，例如地理研究、环境保护、土地利用与规划、资源开发、生态环境、道路建设等。

3.空间元数据：

地理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。

4：

空间元数据的作用：

（a）用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源。

（b）帮助数据使用者查询所需空间信息。

（c）组织和维护一个机构对数据的投资。

（d）用来建立空间信息的数据目录和数据交换中心。

（e）提供数据转换方面的信息。

5.空间查询的方式：

基于空间关系的查询、基于属性特征的查询、联合查询：

空间数据查询可能主要表现在大题上（第六节）

6．空间数据的索引：

就是依据空间实体的位置和形状或者空间实体之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构

7.空间数据库引擎：

1.DEM:

2．DEM的特点：

1）容易以多种形式显示地形信息。

2）精度不会损失。

3）容易实现自动化、实时化。

3.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。

4.空间叠作用:

类型叠置：

获取新的类型

2）数量统计:

即计算某一区域内的类型和面积3）动态分析4）益本分析5）几何提取

5.网络分析：

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。

6.Dijkstra算法要会

第五章

1、空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。

2、根据空间分析作用的数据性质的不同，把空间分析分为：

①基于空间图形数据的分析运算；

②基于非空间属性的数据运算；

③空间和非空间数据的联合运算。

3、空间分析的主要内容

空间位置：

借助于空间坐标系传递空间对象的定位信息，是空间对象表述的研究基础，即投影与转换理论。

空间分布：

同类空间对象的群体定位信息，包括分布、趋势、对比等内容。

空间形态：

空间对象的几何形态

空间距离：

空间物体的接近程度

空间关系：

空间对象的相关关系，包括拓扑、方位等。

4、基本空间分析技术

空间查询与量算、空间变换、再分类、缓冲区分析、叠置分析、网络分析、空间插值、空间统计分析、数字高程模型与数字地形分析。

5、空间查询

以空间数据为中心的查询与分析，空间查询是空间分析基础，任何空间分析都开始于空间查询。

·回答用户的简单问题

·不改变空间数据库数据

·不产生新的空间实体和数据

空间查询主要包括图形查属性、属性查图形、图形与属性混合查询。

几何查询：

点、线、面属性查询：

属性对应的空间位置分布

6、图形与属性的联合查询

如用户希望检索出满足如下条件的城市：

（1）在某条铁路的东边；空间顺序关系

（2）距离该铁路不超过30公里；空间距离关系

（3）城市人口大于70万；属性信息查询

（4）城市选择区域是特定的多边形。

空间拓扑关系

7、空间量算是指对空间信息的自动化量算，是地理信息系统所具有的重要功能，也是进行其它空间分析的定量化基础。

其中的主要量算有：

几何量算形状量算距离量算质心量算

8、缓冲区（Buffer）分析是研究根据数据库的点、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，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法。

缓冲区计算的基本问题是双线问题。

ArcView中的缓冲区分析命令是：

FindDistance、

CreatBuffers.

9、GIS中的叠加分析（Overlay）是将有关专题层面进行叠加产生一个新的数据层面的操作，其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。

10、地理信息系统叠加分析可以分为以下几类：

视觉信息叠加、点与多边形叠加、线与多边形叠加、多边形叠加、栅格图层叠加。

11、空间信息的再分类分为两类：

一类是基于地理信息的非空间属性如高程、产值、性质等进行再分类，它并不改变地物已有的属性值，而只是根据地物的属性，将它们划分到相应的类别中。

另一类在分类的方法是通过对地物属性信息经过分类组织产生新的地物特征。

12、邻域分析主要应用于栅格数据模型，也称窗口分析。

邻域分析功能（Neighborhood）对输入的点主题中的点要素或栅格主题中的栅格在特定的邻域范围内进行某种统计计算，在计算中使用了邻域范围内所有的点或栅格的值。

①分析窗口的类型②窗口内统计分析的类型

13、空间插值常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，以便与其它空间现象的分布模式进行比较，它包括了空间内插和外推两种算法。

14、空间内插算法是一种通过已知点的数据推求同一区域其它未知点数据的计算方法；空间外推算法则是通过已知区域的数据，推求其它区域数据的方法。

15、整体拟合技术用研究区所有采样点的数据进行全区特征拟合；主要包括整体趋势面拟合、变换函数插值、傅立叶级数和小波变换等。

局部拟合技术包括：

最近邻点法、双线性多项式内插、移动拟合法、样条函数插值方法、克里金插值法等等。

（1）趋势面分析：

思路是先用已知采样点数据拟合出一个平滑的数学曲面方程，再根据该方程计算无测量值的点上的数据。

实际曲面=趋势面+残差面

用于计算趋势面的数学表达式有多项式函数和傅立叶级数之分。