地理信息复习总结题.docx

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地理信息复习总结题

《地理信息系统概论》

复习提纲

标注：

▲理解●熟悉★掌握

2008年《地理信息系统》复习提纲

第一章概论

1、数据，信息，两者之间的关系；

2、地理数据，地理信息及其特征；

3、地理信息系统及其构成、基本功能；

4、研究内容，发展简史和研究前沿。

第二章地理基础

1、地理空间及其数学建构；

2、坐标系，地理坐标系，我国的坐标系；

3、地图投影及其分类；

4、投影变形，高斯-克吕格投影；

第三章数据结构

1、现实世界，概念世界，数字世界和地理空间世界

2、空间实体及其特征

3、空间数据及其类型、拓扑关系

4、空间数据结构及其类型

5、矢量、栅格数据结构及两者的比较

6、空间数据的建立

第四章数据采集

1、数据源及其类型

2、空间数据采集方法

3、数据质量的基本内容

4、误差类型

5、元数据，空间元数据及其作用

第五章数据处理

1、数据处理及其主要内容

2、坐标变换的实质

3、结构转换，矢量化过程

4、数据融合的概念及其类型

5、数据压缩的概念及其意义

第六章空间数据库

1、空间数据库概念及其特点，空间数据库管理系统的概念

2、空间数据库的建立过程，设计原则与步骤

3、数据模型与空间数据模型的概念

4、三种数据模型的概念，特点，基本术语以及它们的比较

5、两种新型数据模型的概念，基本术语

6、时空数据的概念以及数据模型的类型

第七章空间分析

1、空间分析的概念及其目的

2、缓冲区分析概念，要素，模型与实例

3、叠合分析概念

4、网络分析概念，图的概念，空间网络构成的元素

5、统计分析概念

6、DTM，DEM的概念，DEM的主要表示类型有哪些

7、基于DEM的坡度与坡向计算

8、空间查询的概念及其主要方法有哪些

第八章GIS应用

1、有哪些应用领域

2、什么是网络地理信息系统

3、GIS问题求解过程

4、应用模型实例——地学模拟模型

第九章设计与评价

1、地理信息系统的设计的基本概念与方法

2、以作业内容为主

第一十章产品输出

1、产品的表现形式

2、常用输出的几何变换

3、了解地形图与专题图的输出组织形式

4、虚拟现实的概念及其意义

本学期作业

第一章

1，什么是信息和数据，他们的特点是什么，有什么样的关系？

2，什么是地理信息，据有什么特点？

3，什么是地理信息系统。

它的组成是怎样的？

4，请简述GIS的主要功能与应用。

第二章

1，什么是地理空间，地理空间基础？

2，什么是北京54和国家80坐标系？

3，什么是地图投影、它的目的是什么？

4，什么是高斯-克吕格投影，我国基本比例尺地形图有哪些？

5，什么是投影变形？

第三章

1，什么是地理实体（空间实体），你是怎样理解的？

2，空间数据具有那几个基本特征？

3，请简述实体间的空间关系，什么是拓扑关系，其种类有哪几个以及是如何表达的，意义有哪些？

4，GIS的数据结构有哪些？

请简述之。

5，什么是四叉树编码，它的基本思想和属性是怎样的，请举例说明。

6，请简述矢量栅格数据的优缺点。

第四章

1，请简述GIS的数据源有哪些？

2，请简述空间数据的组织方法。

3，什么是分类码和标识码？

4，请简述扫描矢量化的过程。

5，请简述空间数据交换标准，以及常用的GIS平台的数据交换格式。

6，什么是空间元数据，它的作用是什么？

第五章

1，请简述空间数据坐标变换的内容。

2，什么叫图形编辑。

3，请理解点的捕捉或线的捕捉的算法。

4，请举例说明建立多边形的基本过程。

5，什么是空间数据的内插和外推。

6，请简述数据压缩的道格拉斯-佩克算法。

7，请简述栅格矢量化的过程。

第六章

1，请简述空间信息查询的方式和种类有哪些？

2，什么是距离，系统分类法，其基本思想是什么？

3，什么是DEM、DTM，它的表示法有哪些？

4，什么是坡度和坡向？

5，什么是通视分析，两点是否可视的方法有哪些？

6，请简述地形三维图的绘制过程。

7，什么是叠加分析、重分类？

8，什么是缓冲区分析，其作用是什么？

9，什么是空间网络分析，最小生成树？

10，请举例GIS解决空间问题的一般步骤。

第七章

1，什么是空间信息可视化，它的表现形式有哪些？

请讲述可视化的过程。

2，什么是电子地图，与GIS的区别有哪些？

3，什么是虚拟现实？

第八章

1，请简述3S的相互关系。

2，什么是WebGIS，它的基本框架是怎样的？

第一章

★1，什么是信息和数据，他们的特点是什么，有什么样的关系？

信息是现实世界在人们头脑中的反映。

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

信息的特性：

①客观性：

任何信息都是与客观事实相联系的，这是信息的正确性和精确度的保证。

②适用性：

问题不同，影响因素不同，需要的信息种类是不同的。

信息系统将地理空间的巨大数据流收集，组织和管理起来，经过处理、转换和分析变为对生产、管理和决策具有重要意义的有用信息，这是由建立信息系统的明确目的性所决定的。

如股市信息，对于不会炒股的人来说，毫无用处，而股民们会根据它进行股票的购进或抛出，以达到股票增值的目的。

③传输性：

信息可在信息发送者和接受者之间进行传输信息的传输网络，被形象地称为“信息高速公路”。

④共享性：

信息与实物不同，信息可传输给多个用户，为用户共享，而其本身并无损失，这为信息的并发应用提供可能性。

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。

数据是对客观现象的表示，数据本身并没有意义。

数据的格式往往和具体的计算机系统有关，随载荷它的物理设备的形式而改变。

两者关系：

数据是信息的表达形式、载体，信息是数据的内涵，是形与质的关系。

只有数据对实体行为产生影响才成为信息，数据只有经过解释才有意义，成为信息。

例如“1、”“0”独立的1、0均无意义。

1）信息与数据是不可分离的。

2）信息由与物理介质有关的数据表达，

3）数据中所包含的意义就是信息。

4）数据是记录下来的某种可以识别的符号，具有多种多样的形式，也可以加以转换，但其中包含的信息内容不会改变。

5）信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开信息系统的各个组成和阶段而独立存在；

6）而数据的格式往往与计算机系统有关，并随载荷它的物理设备的形式而改变。

7）数据是原始事实，而信息是数据处理的结果。

8）不同知识、经验的人，对于同一数据的理解，可得到不同信息。

9）要从数据中得到信息，处理和解释是非常重要的环节

●2，什么是地理信息，具有什么特点？

定义：

指与研究对象的空间地理分布有关的信息。

它表示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图、文、声、像等的总称。

特点：

A、地域性：

（是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志）。

地理信息属于空间信息，位置的识别与数据相联系，它的这种定位特征是通过公共的地理基础来体现的。

B、多维结构：

指在同一位置上可有多种专题的信息结构。

C、时序特征：

时空的动态变化引起地理信息的属性数据或空间数据的变化。

因此，一实时的GIS系统要求能及时采集和更新地理信息，使得地理信息具有现势性。

以免过时的信息造成决策的失误或因为缺少可靠的动态数据，不能对变化中的地理事件或现象作出合理的预测预报和科学论证。

例如98年龙王庙特大洪水险情正是武汉勘测设计院利用先进的摇感、GPS技术测得实时数据为抗洪决策提供可靠依据。

显然，如果用过时数据，这将造成多大的损失，这就是地理信息的时序特征。

★3，什么是地理信息系统，它的组成是怎样的？

地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

基本构成包括系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。

●4，请简述GIS的主要功能与应用。

基本功能有①数据采集与编辑：

把各层地理要素转化为空间坐标及属性对应的代码输入到计算机中。

②数据存储与管理：

数据库是数据存储与管理的主要技术。

GIS数据库（空间数据库）是地理要素以一定的组织方式存储在一起的相关数据集合。

③数据处理和变换：

保证系统数据的规范和统一，使数据满足用户需求。

④空间分析和统计：

帮助确定地理要素之间新的空间关系，包括叠合分析、缓冲区分析、数字地形分析等。

⑤产品制作与演示

⑥二次开发和编程：

用户可以在自己的编程环境中调用地理信息系统数据库，或者系统将某些功能做成组件形式供用户开发语言调用等。

应用功能有①资源管理②区域规划③国土检测④辅助决策等。

图表2GIS应用

★5，GIS的基础软件主要模块有哪些？

最基本的，有数据输入、数据输出、编辑、查询、空间分析、统计等模块

第二章

●1，什么是地理空间，地理空间基础？

地理空间上至大气电离层，下至地幔莫霍面，有着广阔的范围。

但一般地理空间指的是地球表层，其基准是陆地表面和大洋表面，它是人类活动频繁发生的区域，是人地关系最为复杂、紧密的区域。

在空间信息系统中，地理空间被定义为绝对空间和相对空间两种形式。

绝对空间是具有属性描述的空间位置的集合，由一系列不同位置的空间坐标值组成；相对空间是具有空间属性特征的实体的集合，是由不同实体之间的空间关系构成。

地理空间的定位框架就是大地测量控制系统，用以建立地球的几何模型来精确的测量地球上任一点的坐标，包括平面位置和高度值。

大地测量系统由平面控制网和高程控制网组成，为建立地理空间数据的坐标位置提供了一个通用参考系。

●2，我国有哪些坐标系？

1954年前南京坐标系

1954-1980北京54坐标系

1980-现在国家80坐标系

现在GPS坐标系

●3，什么是地图投影、它的目的是什么？

地图投影：

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或可展开成平面的曲面（如圆锥面、圆柱面、椭圆柱面等）上，最终在地表面和平面点之间建立一一对应的关系。

目的：

保证空间信息在地域上的连续性、完整性和可测度性。

●4，什么是高斯-克吕格投影，我国基本比例尺地形图有哪些？

高斯—克吕格投影是横轴等角切椭圆柱投影。

是由高斯于19世纪20年代拟定，后经克吕格补充而形成的一种地图投影方式。

它以椭圆柱作为投影面，使地球椭球体的某一条经线与椭圆柱相切，然后按照等角条件，将中央经线东西两侧各一定范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将其展成平面而得。

1：

50万、1：

25万、1：

10万、1：

5万、1：

2.5万、1:

1万、1：

5000采用高斯—克吕格投影（横轴等角切椭圆柱投影）

1：

100万：

兰勃特Lambert投影（正轴等积割圆锥投影）

大部分省区图、大多数同级比例尺也采用兰勃特投影

5，什么是投影变形？

经过投影的地图，不能与地球表面上相应的距离或面积同时保持图形的完全相似，也就是说，经过投影后，会产生长度、面积、形状的变化，这就叫投影变形。

它包括长度变形，面积变形，角度变形。

第三章

▲1，什么是地理实体（空间实体），你是怎样理解的？

空间实体指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具体有概括性，复杂性，相对意义的概念。

地理实体类别及实体内容的确定是从具体需要出发的，例如，在全国地图上由于比例尺很小，武汉就是一个点，这个点不能再分割，可以把武汉定为一个空间实体，而在大比例尺的武汉市地图上，武汉的许多房屋，街道都要表达出来，所以武汉必须再分割，不能作为一个空间实体，应将房屋，街道等作为研究的地理实体，由此可见，GIS中的空间实体是一个概括，复杂，相对的概念。

●2，空间数据具有那几个基本特征？

①空间特征：

空间特征指地理现象和过程所在的位置，以及与相邻地理现象和过程的空间关系，包括方位关系、拓扑关系、相似关系等。

空间数据可以通过坐标数据来描述，称为定为特征或定位数据；空间关系称为拓扑特征或拓扑数据。

②属性特征：

属性特征是指地理现象和过程所具有的专属性质，通常包括名称、数量、质量和性质等，称为属性数据。

③时间特征：

时间特征是指一定区域内的地理现象和过程随时间的变化状态，称为时态数据。

★3，请简述实体间的空间关系，什么是拓扑关系，其种类有哪几个以及是如何表达的，意义有哪些？

实体间的空间关系有拓扑空间关系、顺序空间关系、度量空间关系和距离类别

拓扑关系是明确定义空间结构关系的一种数学方法。

空间数据的拓扑关系包括以下几个类型：

①拓扑邻接：

指存在于空间图形的相同类型元素之间的拓扑关系。

多边形之间、结点之间。

邻接矩阵

重叠：

--邻接：

1不邻接：

0

②拓扑关联：

指存在不同类型空间元素之间的拓扑关系。

结点与弧段：

如V9与L5,L6,L3

多边形与弧段：

P2与L3,L5,L2

③拓扑包含：

指存在于空间图形的相同类型但不同等级元素之间的拓扑关系。

拓扑关系的表达：

（1）面--链关系：

面与构成该面的弧段

（2）链--结点关系：

链和其两端的节点

（3）  结点--链关系：

节点与通过该节点的弧段

（4）链—面关系：

链左右关联的面

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，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。

如某县的邻接县，--面面相邻问题。

又如供水管网系统中某段水管破裂找关闭它的阀门，就需要查询该线（管道）与哪些点（阀门）关联。

③根据拓扑关系可重建地理实体。

4，GIS的数据结构有哪些？

请简述之。

①栅格数据结构：

栅格结构用密集正方形（或三角形，多边形）将地理区域划分为网格阵列。

位置由行，列号定义，属性为栅格单元的值。

点：

由单个栅格表达。

线：

由沿线走向有相同属性取值的一组相邻栅格表达。

面：

由沿线走向有相同属性取值的一片栅格表达。

栅格数据表示的是二维表面上的地理数据的离散化数值。

在栅格数据中，地表被分割为相互邻接、规则排列的地块，每个地块与一个象元相对应。

因此，栅格数据的比例尺就是栅格（象元）的大小与地表相应单元的大小之比，当象元所表示的面积较大时，对长度、面积等的量测有较大影响。

每个象元的属性是地表相应区域内地理数据的近似值，因而有可能产生属性方面的偏差。

②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。

在GIS图形中，相邻两点间的弧段长度表示矢量的大小，弧段两点的顺序表示矢量的方向。

矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点线面体及其组合来表示地理实体空间分布的一种数据组织形式。

有实体数据结构和拓扑数据结构两种类型。

③曲面数据结构：

曲面是指连续分布现象的覆盖表面，具有这种覆盖表面的要素有地形、降水量、温度和磁场等。

通常有两种方法来表达曲面，一种是不规则三角网（TIN），另一种是规则格网（Grid）。

★5，什么是四叉树编码，它的基本思想和属性是怎样的，请举例说明。

四叉树编码一种可变分率的非均匀网格系统，是最有效的栅格数据压缩编码方法之一。

基本思想为：

将2n×2n象元组成的图像（不足的用背景补上）按四个象限进行递归分割，并判断属性是否单一。

单一：

不分。

不单一：

递归分割。

最后得到一颗四分叉的倒向树。

根：

整个区域

高：

深度、分几级，几次分割

叶：

不能再分割的块

树叉：

还需分割的块

★6，什么是栅格数据结构（了解如何建立的）。

基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构，是指将空间分割成有规则的网格，称为栅格单元，在各个栅格单元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。

栅格数据数据结构表示的是二维表面上地理要素的离散化数值，每个网格对应一种属性。

其空间位置用行和列来标示。

网格通常是正方形，有时也采用矩形、等边三角形和正六边形。

（表示方法参照4）

栅格数据的建立：

①手工获取，专题图上划分均匀网格，逐个决定其网格代码。

②扫描仪扫描专题图的图像数据{行、列、颜色（灰度）}，定义颜色与属性对应表，用相应属性代替相应颜色，得到（行、列、属性）再进行栅格编码、存贮，即得该专题图的栅格数据。

（1）建立途径③由矢量数据转换而来。

④遥感影像数据，对地面景象的辐射和反射能量的扫描抽样，并按不同的光谱段量化后，以数字形式记录下来的象素值序列。

⑤格网DEM数据，当属性值为地面高程，则为格网DEM，通过DEM内插得到。

①栅格坐标系的确定：

表示具有空间分布特征的地理要素，不论采用什么编码系统，什么数据结构（矢、栅）都应在统一的

（2）栅格系统的确定坐标系统下，坐标系的确定实质是坐标系原点和坐标轴的确定。

②栅格单元的尺寸：

用保证最小多边形的精度标准来确定尺寸经验公式：

H=

（3）栅格代码（属性值）的确定：

当一个栅格单元内有多个可选属性值时，按一定方法来确定栅格属性值。

（中心点法，面积占优法，重要性法，长度占优法）

●7，，请简述矢量栅格数据的优缺点。

优点

缺点

矢量

1、便于面向现象（土壤类，土地利用单元等）

2、结构紧凑，冗余度低，便于描述线或边界。

3、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、多边形叠置分析困难，没有栅格有效，表达空间变化性能力差。

3、不能像数字图像那样做增强处理

4、软硬件技术要求高，显示与绘图成本较高。

栅格

1、结构简单，易数据交换。

2、叠置分析和地理（能有效表达空间可变性）现象模拟较易。

3、利于与感遥数据的匹配应用和分析，便于图像处理。

4、输出快速，成本低廉。

1、现象识别效果不如矢量方法，难以表达拓扑。

2、图形数据量大，数据结构不严密不紧凑，需用压缩技术解决该问题。

3、投影转换困难。

4、图形质量转低，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。

●8，什么是矢量数据结构，和矢量数据的链状双重式独立编码

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。

在GIS图形中，相邻两点间的弧段长度表示矢量的大小，弧段两点的顺序表示矢量的方向。

矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点线面体及其组合来表示地理实体空间分布的一种数据组织形式。

链状双重式独立编码（针对拓扑数据结构）：

（1）、弧段坐标文件

（2）、弧段文件：

链—面，链—结点关系

（3）、面文件

（4）、点拓扑文件：

结点—链关系

第四章

1，请简述GIS的数据源有哪些？

地图数据，遥感数据，文本数据，统计数据

GIS的数据源

实测数据，多媒体数据，已有系统的数据

★2，请简述空间数据的组织方法。

（1）栅格数据的组织方法：

方法a：

以象元为记录序列，不同层上同一象元位置上的各属性值表示为一个列

数组。

N层中只记录一层的象元位置，节约大量存储空间，栅格个数很多。

方法b：

每层每个象元的位置、属性一一记录，结构最简单，但浪费存储。

方法c：

以层为基础，每层内以多边形为序记录多边形的属性值和多边形内各象元的坐标。

节约用于存储属性的空间。

将同一属性的制图单元的n个象元的属性只记录一次，便于地图分析和制图处理。

（2）矢量数据组织：

矢量数据表示时应考虑以下问题：

矢量数据自身的存贮和处理。

与属性数据的联系。

矢量数据之间的空间关系（拓扑关系）。

具体结构流程如下

空间数据的组织方法总结如下图（适当文字描述）

★3，什么是分类码和标识码？

★4，空间数据的采集方法有哪些？

请简述扫描矢量化的过程。

几何数据采集：

手工数字化

（1）地图数字化数字化仪数字化

扫描矢量化

（2）解析测图法

（3）已有数据转入

属性数据采集：

包括各类调查报告、文件、统计数据、实验报告与野外调查的原始记录等。

方式有：

①键盘，人机对话方式②程序批量输入。

空间数据采集方法主要有：

①手扶跟踪数字化仪采集

②摄影测量数字化采集

③扫描跟踪数字化采集

④外业实地数字化采集

扫描矢量化的流程图如下（适当文字描述）

5，请简述空间数据交换标准，以及常用的GIS平台的数据交换格式。

（1）外部数据交换标准：

这类标准通常是ASCJI码文件，用户可以通过阅读说明书来直接读取这种外部数据格式，包括矢量数据交换格式、栅格数据交换格式和数字高程模型交换格式。

（2）空间数据互操作协议：

制定一套各方都能接受的标准空间数据操作函数，通过调用这些函数以互相操作对方的数据。

（3）空间数据共享平台：

采用客户机/服务器体系结构，各种GIS通过一个公共的平台在服务器上存取所有数据，以避免数据的不一致性。

（4）统一数据库接口：

在对空间数据有共同理解的基础上，个系统开发专门的双向转换程序，将本系统内部的数据结构转换成统一数据库接口。

我国已发布了GIS的外部数据交换格式，包括矢量数据交换格式、栅格数据交换格式和数字高程模型交换格式标准。

★6，什么是空间元数据，它的作用是什么？

定义：

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。

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。

★7，GIS的数据质量的基本内容（类型）有哪些？

①位置（几何）精度：

如数学基础、平面精度、高程精度等，用以描述

几何数据的误差。

②属性精度：

如要素分类的正确性、属性编码的正确性、注记的正确性

等，用以反映属性数据的质量。



③逻辑一致性：

如多边形的闭合精度、结点匹配精度、拓扑关系的正确

性等，由几何或属性误差也会引起逻辑误差。



④完备性：

如数据分类的完备性、实体类型的完备性、属性数据的完备

性、注记的完整性，数据层完整性，检验完整性等。



⑤现势性：

如数据的采集时间、数据的更新时间等。

第五章

●1，请讲述空间数据坐标变换的内容。

（1）图幅数据的坐标变换

（2）几何纠正

（3）投影变换：

假定原图点的坐标为x,y（称为旧坐标），新图点的坐标为X，Y（称为新坐标），则由旧坐标变换为新坐标的基本方程式为：

包括解析变换、数值变换法和数值解析变换法。

①解析变换：

②数值变换法：

利用若干同名数字化点（对同一点在两种投影中均已知其坐标的点），采用插值法、有限差分法或多项式逼近的方法，即用数值变换法来建立两投影间的变换关系式。

③解析数值变换法：

当已知新投影的公式，但不知原投影的公式时，可先通过数值变换求出原投影点的地理坐标φ，λ，然后代入新投影公式中，求出新投影点的坐标。

即：



2，什么叫图形编辑。

图形编辑又叫数据编辑、数字化编辑，是指对地图资料数