地理信息系统复习资料.docx
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地理信息系统复习资料
地理信息系统复习资料+缓冲区分析与叠置分析（论述15’）
第一章绪论
·地理信息：
是对地理数据的解释，详细地说地理信息是有关地理实体的性质、特征及运动状态的表征和一切有用的知识，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。
（名词解释）
·地理信息系统：
以地理空间数据库为基础，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、分析、模拟和显示，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.（名词解释）
·地理信息的特征：
（填空or简答）
a地域性：
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。
这是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志
b多维结构：
在二维空间编码基础上，实现多专题的第三维信息结构的组合，为地理信息各圈层之间的综合研究提供可能，也为地理系统多层次的分析和信息的传输与筛选提供方便。
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。
·地理信息系统构成：
由系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型组成
（填空or简答）
·地理信息系统的功能：
（填空or简答）
数据采集与编辑
数据存储与管理
数据处理和变换
空间查询和分析
数据显示、输出
补充：
信息：
信息是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示时间、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。
数据：
是一种未加工的原始资料、数字、文字、符号、图像都是数据
地理信息系统与其它系统的区别和联系：
从操作、管理的信息种类的不同，信息系统又可分为企业、事业管理信息系统、财务管理信息系统等一般管理信息系统和空间信息系统。
空间信息系统采集、管理和分析的对象是空间信息，而地理信息系统就是一种十分重要的空间信息系统
地理信息系统的特征：
具有采集、管理、分析和输出多种空间信息的能力
以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析和动态预测的能力，并产生高层次的地理信息。
由计算机系统支持进行空间地理数据的管理、处理及分析。
地理信息系统应用领域：
资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策
第二章UIS的数据源及其组织方式及数据的输入与输出
·UIS的数据源
获取图形和属性数据的途径有：
（填空or简答）
1、测量调查数据2、遥感数据
3、其他数据源<1）统计数据2）数字式数据内插数据其他数据）>
数据的组织形式:
数据结构、文件结构、数据库结构
数据结构：
数据结构是指如何把计算机内存中的数据组织起来
数据结构常用的有：
线性表、链表、树和图等
数据结构组织的好坏，直接影响对数据进行增加、删除、查询、转换等操作。
·文件结构：
数据结构在形式上分为数据的内存结构和外存结构（文件结构）
外存结构是指数据在磁盘上的存储结构及操作方法。
文件：
是性质相同的记录的集合。
（名词解释）
文件的形式：
有顺序文件、索引文件、直接存取文件、倒排文件等（填空）
顺序文件：
是指按记录进入文件的先后顺序存放、其逻辑顺序和物理顺序一致的文件。
索引文件：
由主文件和索引表构成。
直接存取文件：
采用Hash法组织起来的文件。
又称为Hash文件或随机存取文件
倒排文件：
把具有相同关键字值（或同一范围的关键字值）的记录地址（指针）收集在一起并存放在相应的索引项中。
在这种文件记录中不再设置相应的指针域。
·数据库结构
概念：
数据库由许多文件和文件中的大量数据组成。
为便于从一个文件或多个文件中存取数据，必须用某种方式来构造或组织数据库，这种组织方式称为数据库结构。
（名词解释）
目前通用的有三种数据库结构：
（填空or简答）
1）层次结构：
将数据组成一对多或父结点与子结点关系的结构
2）网络数据库结构：
是用连接指令或指针来确定数据间的显式连接关系，且具有多对多的数据组织方法。
3）关系数据库结构：
以记录组（或数据表）的形式组织数据，以便于利用各种实体（图形）与属性之间的关系进行数据存取和变换，不分层也无指针。
·二叉树的中序、后序、前序遍历（问答）
遍历：
是指沿着某条搜索路线，依次对树中每个结点均做一次且仅做一次访问。
遍历算法：
中序遍历：
遍历左子树；访问根结点；遍历右子树。
先序遍历：
访问根结点；遍历左子树；遍历右子树。
后序遍历：
遍历左子树；遍历右子树；访问根结点。
总结：
根节点的位置确定先中后。
其他顺序为从左到右。
·空间图形数据输入方式
数据输入：
图形数据和属性数据
空间图形数据输入方式：
（简答or填空）
手工输入解析测图仪输入
手扶跟踪数字化仪输入其他数据格式数据的转换输入
扫描数字化输入
第三章UIS的数据结构
实体（Entity）：
将地理系统中复杂的地理现象进行抽象得到的地理对象称为地理实体或空间实体、空间目标，实体是现实世界中客观存在的，并可相互区别的事物。
空间数据:
用来描述空间实体的位置,形状,大小及其分布特征诸多方面信息的数据.
空间数据的特征：
属性特征、空间特征、时间特征
空间数据的类型：
属性数据——描述空间数据的属性特征的数据
几何数据——描述空间数据的空间特征的数据
关系数据——描述空间数据之间的空间关系的数据
空间数据结构:
数据结构即数据组织的形式，是适合于计算机存贮、管理、处理的数据逻辑结构。
拓扑关系:
是指图形在保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质（名词解释）
拓扑元素:
点/线/面
拓扑关系的种类:
关联、邻接、包含（填空）
拓扑关系的表示：
面-线，线-点，点-线，线-面
拓扑关系的建立：
面块-弧段，弧段-节点，节点-弧段，弧段-左边面块-右边面块
栅格数据：
有平面表象对应位置上像元灰度值所组成的矩阵式数据就是栅格数据。
栅格数据组织：
栅格数据的获取方法：
来自于遥感数据
来自于对图片的扫描
由矢量数据转换而来
由手工方法获取
栅格数据的一般组织方法
1、未经压缩的组织方法
1）、全栅格矩阵式结构：
按顺序存放象元的灰度值
2）、全栅格联合矩阵式结构：
指在同一个网格系统中存储多种要素的空间数据
2、压缩的组织方法
1）行程编码
2）块式编码
块式编码的数据结构由初始位置（行号，列号，半径，代码）组成。
3）霍夫曼编码（问答）
具体编码过程：
A找起点，并记下行、列号（自上而下，从左到右）
B按顺时针方向寻找相邻的灯指点，记下方位编码
注意：
起点的起始编码号为（0,0）
4）四叉树编码——地址码的计算（问答）
Ps:
编码的起行均为0行0列
A以图形编码表示：
按照顺序编码即可
四进制：
依次四等分，0123，
十进制：
同样由0开始，0123456789……
B以公式表示：
先将行列数转换成二进制。
四进制地址码：
M=2I+J
例：
5行3列I=101，J=11M=2*101+011=213其四进制地址码为213
十进制地址码：
M=I1J1I2J2……
例：
5行3列I=101，J=11，将J写作J=011,M=100111，转换为十进制数为39
矢量数据：
在UIS中，将地图离散成计算机所能识别和处理的数据，矢量数据是用来表示地图数据的一种形式。
矢量数据就是代表地图图形的各离散点平面坐标（X，Y）的有序集合
矢量数据的获取方式：
由外业测量获得
由栅格数据转换获得
跟踪数字化
矢量数据的编码方法：
1）.坐标序列法
多边形-坐标值
2）改进型坐标序列法
多边形-点号，点号-坐标值
3）树状索引编码法
点号-坐标值，线号-起点-终点-点号，面号-线号
矢量与栅格数据的优缺点比较：
（简答）
两种数据结构的相互转换：
（问答）
矢量数据栅格化
点的栅格化，列数=1+（Y0-Yp）/Dy行数同理。
（XoYo）为左上角坐标
线的栅格化（简答）
（1）、直线两端点栅格化
采用点的栅格化方法求得（I1，J1）、（I2，J2）
（2）、求出这两端点位置的行差和列差
行差>列差，逐行求出每行中心线与过这两点的直线的交点。
（3）、计算直线与栅格中心线的交点坐标，
（4）、将所求交点栅格化
栅格数据矢量化
点的矢量化
X=x0+（J-0.5）*Dx
Xo,yo为左上角原点坐标。
Dx为栅格单元边长
线的矢量化（简答）
步骤：
栅格数据的二值化
细化（最大数值计算法？
剥皮法！
）
栅格数据的矢量化
曲线的光滑
第五章空间接近度分析
缓冲区命令-buffer
缓冲区分析概念：
缓冲区（Buffer）是对一组或一类地图要素（点、线或面）按设定的距离条件，围绕这组要素而形成具有一定范围的多边形实体，从而实现数据在二维空间扩展的信息分析方法。
（名词解释）
缓冲区分析的作用：
缓冲区分析是GIS的基本空间操作功能之一，一般应用于求地理实体的影响范围，即邻近度问题。
线缓冲区建立步骤：
（简答）
1、线的重采样：
对线进行化简，以加快缓冲区建立的速度。
----线的矢量数据压缩算法。
2、建立线缓冲区：
在线的两边按一定的距离（缓冲距）绘平行线，并在线的端点处绘半圆，连成缓冲区多边形。
3、重叠处理：
对缓冲区边界求交，并判断每个交点是出点还是入点，以决定交点之间的线段保留或删除。
这样就可得到岛状的缓冲区。
缓冲区建立的分类：
普通缓冲区、属性权值缓冲区、分级缓冲区
栅格缓冲区建立核心问题是距离变换。
（填空）
空间扩展分析-最优路径的确定-要求写出格子的数字来。
45度为1.4，上左右为1（问答）
5.2
4.8
4.4
4
4.4
4.2
3.8
3.4
3
3.4
3.8
2.8
2.4
2
2.4
3.4
2.4
1.4
1
1.4
3
2
1
△
1
泰森多边形特征与生成步骤：
概念：
将所有气象站，连接成三角形，作各个三角形的中垂线，围成一个多边形，用这个多边形内的唯一气象站来表示这个区域的降雨量，称该多边形为泰森多边形（名词解释）
特征：
（简答）
泰森多边形内的点到相应的离散点的距离最近；
每个泰森多边形内仅有一个离散点数据；
泰森多边形边上的点到其他两边的离散点的距离相等。
基本步骤：
（简答）
1.离散点构造三角网，即构建Delaunay三角网；
2.找出每个离散点相邻的所有三角形的编号；
3.对与离散点相邻的三角形按顺时针或逆时针排列，以便连接成泰森多边形；
4.计算每个三角形的外接圆圆心，并记录下来；
5.根据三角形的顺序，连接所有外接圆圆心。
第六章叠置分析
叠置分析的命令-overlay
叠置分析的概念：
是将同一地区的两组或两组以上的要素（地图）进行叠置，产生新的特征（新的空间图形或空间位置上的新属性的过程）的信息分析方法
单层栅格数据的叠置分析
空间变换的概念及内容：
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的过程（名词解释）
布尔逻辑运算：
用布尔逻辑运算组合更多的属性作为检索条件，以进行复杂的逻辑选择运算。
重分类:
重分类是将属性数据的类别合并或转换成新类。
即对原来数据中的多种属性类型，按照一定的原则进行重新分类，以利于分析。
滤波运算:
滤波运算可将破碎的地物合并和光滑化，以显示总的状态和趋势，也可以通过边缘增强和提取，获取区域的边界。
特征参数计算:
即对栅格数据计算区域的周长、面积、重心等，以及线的长度、点的坐标等。
相似运算：
相似运算是指按某种相似性度量来搜索与给定物体相似的其它物体的运算。
（简答or填空）
多层空间数据的叠置分析
单点变换、区域变换、邻域变换
第七章网络分析
网络分析的概念：
GIS中的网络分析是依据网络的拓扑关系（线性实体之间、线性实体与结点之间、结点与节点之间的连接、连通关系），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。
（名词解释）
五个构成要素;（填空or简答）
一个完整的网络体系（如道路网、电力网）
一套资源（如电力、货物等）
资源分布的位置（如储存的仓库、学校等）
一个目标：
资源运送的目的地；给一个区域提供某种基本的服务
达到目标的限制因素（如容量限制、速度限制等）——即“阻力”
网络的概念：
是一系列联结的弧段，形式物质，信息流通的通道。
网络6个基本要素：
（简答or填空）
结点：
网络中任意两条线段的交点。
链：
连通路线，连结两点的段要素，是资源运移的通道。
转弯：
在连通路线相连的结点处，资源运移方向可能转变，从一条链上经结点转向另一条链。
停靠点（站点）：
网络中资源的上、下结点。
中心：
收发资源的结点处的设施，如河流网络中的水库，公共汽车停车场。
障碍：
资源不能通过的结点
网络的属性：
（简答or填空）
阻碍：
资源在网络中运行的阻力。
最优路径就是阻力值最小的路径。
资源需求量：
网络中与弧段和停靠点相联系资源的数量，如某条街所住的学生数，水管的流量等。
资源容量：
网络中心为弧段的需求能容纳或提供的资源总数量，如接收的学生总数，停车场的停车位等。
连通分析---最小生成树（问答）
连通图：
如果一个图中，任意两个节点之间都存在一条路。
树：
若一个连通图中不存在任何回路，则称为树。
最小生成树：
生成树是图的极小连通子图。
5,6,11,14,16,18,19,21,33
第八章三维分析
DEM（DigitalElevationModels），是国家基础空间数据的重要组成部分，它表示地表区域上地形的三维向量的有限序列，即地表单元上高程的集合，数学表达为：
z=f（x，y）。
（名词解释）
DTM：
当z为其他二维表面上连续变化的地理特征，如地面温度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤类型等其他地面诸特征，此时的DEM成为DTM（DigitalTerrainModels）即数字地形模型。
（名词解释）
DEM的表示方法：
等高线法，TIN法，规则网格法
DEM生成的五种方法：
（填空or简答）
人工网格法：
在地形图上蒙上格网，逐格读取中心点或交点的高程值。
三角网法：
对有限个离散点，每三个邻近点联结成三角形，每个三角形代表一个局部平面，再根据每个平面方程，可计算各格网点高程，生成DEM。
遥感立体像对法
曲面拟合法：
根据有限个离散点的高程，采用多项式或样条函数求得拟合公式，再逐个计算各点的高程，得到拟合的DEM。
可反映总的地势，但局部误差较大。
等值线插值法
DEM的应用（简答）
1.基于DEM的信息提取
坡度（定义为地表单元的法向与Z轴的夹角，即切平面与水平面的夹角。
）
坡向（坡向是地表单元的法向量在水平面上的投影与X轴之间的夹角，）
地表粗糙度（破碎度）
高程变异分析（高程变异：
为格网顶点的高程标准差与平均高程的比值。
）
地貌形态的自动分类
2.等高线的绘制（等高线追踪和等高线光滑）
3.基于DEM的可视化分析
剖面分析（常常可以以线代面，研究区域的地貌形态、轮廓形状、地势变化、地质构造、斜坡特征、地表切割强度等。
）
通视分析（通视分析是指以某一点为观察点，研究某一区域通视情况的地形分析。
）
地形三维图绘制
地貌晕渲图绘制
模拟飞行
4.流域水文特征及土木工程（用于工程项目中的开挖填方、线路勘测设计、水利建设工程等。
）
缓冲区分析和叠置分析
缓冲区生成步骤
1.tools–customize-command
2.command-category-bufferwizard
3.选中要建立缓冲区的元素，选中useonlytheselectedfeature.
4.弹出3种建立缓冲区的方法
Ataspecifieddistance以一个给定的距离建立缓冲区
Basedonadistancefromanattribute以分析对象的属性值作为权值建立缓冲区
Anmultiplebufferrings建立一个给定环个数和间距的分级缓冲区
5.选中普通缓冲区，在distanceunits文本框中选择单位
6.在dissolvebarriersbetween中选择是否将相交的缓冲区融合在一起
7.在createbufferssotheyare选项中对多边形进行内缓冲和外缓冲的选择
8.在wheredoyouwantthebufferstobesaved保存文件
叠置分析步骤
叠置分析的命令都在arctoolbox-analysistools-overlay中
图层擦除（erase）
Inputfeatures输入图层与erasefeatures擦除参照与outputfeatures输出图层
识别叠加（identify）
Inputfeatures输入图层与identifyfeatures参照图层与outputfeatures输出图层
交集操作（intersect）
1.打开交集操作对话框
2.逐个输入要进行相交的图层，features为要进行相交操作的图层列表，outputfeatureclass输出文件的路径和名称。
Joinattributes进行连接的属性字段。
图形合并（union）
1.打开union对话框
2.逐个选择要合并的图层……
修正更新（update）
练习步骤
（1）主干道缓冲区建立
1.在network上右键选择openattributetable
2.单击option按钮，选择selectbyattributes打开对话框
3.在sql表中，设置“TYPE”=”ST”单击apply,选择出市区的主要道路
4.对主干道建立缓冲区，设置参数
Athefeaturesofalayer:
network
Buseonlytheselectedfeatures
C选第一种方式
D确定距离单位
E指定缓冲区边界类型
F指定缓冲区的存放路径和名称
（2）商业中心影响范围建立（第二种缓冲区）
（3）名牌高中影响范围建立
（4）名胜古迹影响范围建立
（5）进行叠置分析
1）求3个缓冲区的交集
A.打开Arctoolbox选择intersect
B依次添加商业中心、名牌高中、名胜古迹缓冲区
C指定输出路径和名称
D在joinattributes选择ALL
2）求同时满足4个区域的区域
A.选择图形擦除命令
B在inputfeature选择3个缓冲区的交集
C在erasefeature中选择道路噪音缓冲区
D指定输出路径和名称
（6）对城市区域的住房条件进行评价
1）属性赋值
A分别打开缓冲区图层属性列表，添加market.Famousschool字段，全部赋值为1
B打开道路噪音缓冲区，添加noise字段，赋值为-1
2）打开union命令，合并4个缓冲区
3）分级
A.打开生成的合并图层的属性列表，
B在属性列表中选择option-addfield添加一个字段class
Cstarteditor
D在class上右键选择calculatevalues
输入公式school+famous+market+noise
E符号化分级
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