GIS重点章节整理版.docx
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GIS重点章节整理版
地理信息系统概论（名、选择、简答和应用）
1、数据与信息的关系？
①数据是信息的表达形式,是信息在计算机中的载体.而信息这是数据蕴含事物含义.
②数据经过解译,将信息传递出去,成为对人类有用的知识,作为生产,管理和决策的依据.
③对同一数据每个人的解释可能不同，因而获得信息量的多少与人的知识水平和经验有关.
2、地理信息区别于其他信息，区别在哪里？
地理信息是一切与空间位置有关的信息.是地理数据所蕴含和表达的含义.
地理信息具有空间特征，属于空间信息，其数据是与确定的空间位置联系在一起的，这是地理信息区别于其他类型信息的一个最显著的标志。
3、地理信息的特征？
地理信息有三种特征：
空间特征、属性特征、时序特征
空间特征：
地理信息具有空间特征，属于空间信息，其数据是与确定的空间位置联系在一起的，这是地理信息区别于其他类型信息的一个最显著的标志。
属性特征：
通常在二维空间的定位基础上，按专题来表达多维即多层次的属性信息。
时序特征：
通常可以按照时间的尺度来区分地理信息。
如超短期的台风、森林火灾；短期的江河洪水、作物长势；中期的土地利用、作物估产等
4、地理信息系统?
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.
5、地理信息系统的基本构成？
它们之间的关系是？
基本构成：
系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型
关系：
①地理信息系统系统硬件用以存储、处理、传输和显示地理或空间数据。
②地理信息系统的软件是整个系统的核心，用于执行地理信息系统功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和数据输出等。
③地理信息系统的操作对象是地理数据，它具体描述地理现象的空间特征、属性特征和时间特征。
④地理信息系统应用人员包括系统开发人员和地理信息系统的最终用户，他们的业务素质和专业知识是地理信息系统工程及其应用成败的关键。
⑤地理信息系统应用模型是为某一特定的实际工作而建立的运用地理信息系统的解决方案，其构建和选择也是系统应用成败至关重要的因素。
6、地理数据的种类
7、试说明地理信息系统的基本分析功能与应用模型之间的区别和联系是什么？
地理信息系统最基本的功能有：
数据的采集、管理、处理、分析和输出。
还有资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策等应用功能。
区别：
空间分析和统计功能是地理信息系统的一个独特研究领域，其主要特点是帮助确定地理要素之间新的空间关系。
它不仅成为了区别于其他信息系统的一个重要标志，而且为用户提供了解决各类专门问题的有效工具。
地理信息系统应用模型是为某一特定的实际工作而建立的运用地理信息系统的解决方案
联系：
（GIS的建模过程（21页）？
GIS的应用类型的例子？
）
8、用GIS求解问题的基本流程图？
P21
9、GIS应用的具体例子？
①精准农业是现有农业生产措施与新近发展的高新技术的有机结合，集成了信息技术与3S等高新技术，是全球卫星定位系统（GPS），地理信息系统（GIS），遥感技术（RS）,计算机自动控制系统，网络抽样技术、产量监测器、变量控制技术、作物模拟模型等技术兴起的一场新的农业技术革命，其核心技术是“3S”（GPS、GIS、RS）技术和计算机自动控制系统。
②2006年，海尔引入了由中科院旗下的超图公司的SuperMapGIS地理信息系统的空间分析功能，在售后服务系统中增加了地理信息处理能力。
GIS系统包含了全国所有的县级道路网和200个城市的详细道路信息，还记录了全国100多万条地址信息。
在如此海量的地理信息基础上，售后服务系统可以在很短时间内计算出距离用户最近的网点，以及网点到用户家的详细路径描述和距离，并及时将这些信息派送到最合理的服务网点。
③京东商城利用GIS系统快递送货。
10、网络GIS：
地理信息系统与因特网结合，实现了人类对社会巨大资源的共享和利用
移动GIS：
地理信息系统与GPS和电信公司相结合，开创了基于移动位置服务的个体客户服务新时代。
11、Geomatics：
定位为利用各种手段，通过一切途径来获取和管理有关空间基础信息的空间数据部分的科学技术领域。
12、地理信息系统与其他学科的关系？
地理信息系统与地理学、地图学、测量学、数学、计算机科学以及一切与获取、处理和分析空间数据有关的学科有着密切的联系。
13、地理信息系统的三种观念
①地图观念
②数据库观念
③空间分析观念
地理信息系统的基本功能：
数据采集和编辑、数据的存储和管理、数据的应用和变换、空间统计分析、产品的制作与演示、二次开发和编程第二章
14、什么是地理空间？
和空间定位框架的关系如何？
地理空间定位框架就是大地测量控制系统。
地理空间：
一般指上至大气电离层，下至地壳与地幔交界的莫霍面之间的空间区域。
地理空间与空间定位框架的关系：
要在地理空间中准确测定位置需要采用一种空间定位框架来实现。
地理空间定位框架就是大地测量控制系统。
15、大地测量控制系统由什么组成？
大地测量控制系统由平面控制网和高程控制网组成。
16、地球表面、大地水准面、以及地理椭球面之间的关系是什么？
地球自然表面大地水准面（物理拟合）旋转椭球体（数学拟合）参考椭球体
17、地理空间经纬度的描述有哪些坐标系？
相互关系如何？
坐标表示法：
天球坐标、大地坐标、地心坐标
关系：
18、我国三大常用大地坐标系有哪些？
①1954北京坐标系
②1980西安坐标系
③2000国家大地坐标系（地心坐标系）
西安80大地坐标系统的参考椭球体是IUGG75,在这个基础上进行了适合我国的一些参数的设定,形成合适我国使用的西安80大地基准面.
19、地图投影
是指按照一定的数学法则将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，使地面的地理坐标（φ，λ）与平面直角坐标（x，y）建立起一对一的函数关系。
20、高斯投影变形特征是什么？
①等角投影,椭球体面上的任意角度投影到平面上后,其角度不变,保证地物平面形状不变。
②中央子午线投影后为直线且长度不变,为投影的中心轴。
其余子午线的投影均为凹向中央子午线的对称曲线，投影后有长度变形，离中央子午线愈远，长度变形愈大，最大值位于投影的边缘。
③赤道线投影后为直线，但有长度变形，并与中央子午线垂直,和中央子午线形成平面坐标系的2条互相垂直的轴线。
21、空间实体是什么？
空间实体是指现实世界中地理实体的最小抽象单位,主要包括点、线和面三种类型。
22、空间数据的分类
按数据来源，分为地图数据、影像数据、文本数据。
按数据结构，分为矢量数据、栅格数据。
按数据特征，分为空间数据、非空间属性数据。
按几何特征，分为点、线、面/曲面、体。
按数据发布形式，分为数字线画图、数字栅格图、数字高程模型、数字正射影像图。
23、数字高程模型数据（DEM）：
DEM数据是以数据形式表达得地形起伏数据。
P147
24、空间拓扑关系的意义？
（即有空间拓扑关系可以干什么？
）
①根据拓扑关系，不需要利用坐标或者计算距离，就可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体的空间位置关系。
②利用拓扑数据有利于空间要素的查询。
如：
某条河流能够为哪些政区的居民提供水源；
③可以利用拓扑数据作为工具，利用拓扑关系重建数据，重建地理实体。
空间数据结构的类型
矢量数据结构（表现空间的点、线、面），包括【实体数据结构、拓扑数据结构】、栅格数据结构，包括【栅格矩阵结构、游程编码结构结构、四叉树结构】、曲面数据结构，包括【不规则格网TIN和规则格网】。
25、矢量数据结构：
是利用欧几里得几何学中的点、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。
存储的是点、线、面的坐标。
可分为：
实体数据结构（简单数据结构）、拓扑数据结构、
27、实体数据结构最典型的是面条结构（Spaghetti）:
仅仅记录空间对象的位置与属性，而不记录对象间的空间关系,即不含有拓扑关系。
面条结构的文件格式：
Shapefile文件是描述空间数据的几何和属性特征的非拓扑实体矢量数据结构的一种格式。
一个Shapefile文件包括一个主文件（*.shp）,一个索引文件（*.shx）和一个dBASE表文件（*.dbf）
29、几何和属性间的一一对应关系是基于一个不重复的记录顺序代码来实现的，在dBASE表文件中的属性记录和主文件中的记录是相同顺序的。
30、栅格数据结构：
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逻辑形式。
栅格数据结构分为栅格矩阵结构（最简单,使用资源最多，无压缩的直接编码）、压缩数据结构。
（压缩数据结构又可分为：
游程编码结构、四叉树数据结构、八叉树数据结构和十六叉树数据结构。
其中游程编码结构、四叉树数据结构、BMP是属于无损压缩；*JPEG,*JPG是属于有损压缩。
）
31、矢量数据结构与栅格数据结构的优缺点
数据结构的繁简性
冗余度
分别适合什么类型的数据表示，有利于什么操作
生成的成本如何
32、曲面结构
曲面指的是:
连续分布现象的覆盖表面.
例:
地形,降水量,温度,磁场等
表达曲面的两种方法：
不规则三角网，规则格网。
不规则三角网（TIN）：
将实测数据点连成三角网,每个三角形要求尽量接近等边的形状.
规则格网（GRID）：
据结构类似于矩阵形式的栅格数据,只是其属性值为地面的高程,或者其他连续分布的现象数值.
【DEM是规则格网】【规则格网是基于栅格形式的格网，方便数据存储】两种都可以做地形分析，不分好坏
第三章空间数据处理一般包括数据变换、数据重构、数据提取等内容
33、空间数据的采集与处理包括有哪些步骤呢？
①数据源的选择
②采集方法的确定
③数据进一步的编辑与处理
④数据质量评价
⑤数据入数据库
34、数据变换：
建立两个坐标系间一对一的对应关系，以实现空间数据的几何配准。
包括几何校正、地图投影变换
35、几何纠正：
指对数字化原图数据进行的坐标系转换和图纸变形误差的改正，实现空间数据的几何配准；方法：
仿射变换、相似变换、二次变换和高次变换。
实验：
仿射变换（可以平移、保证在x.y轴方向上进行不同比例的缩放、可以旋转）
步骤采用仿射变换需要使用4个以上的点来求得函数系数。
①找出输入图和基础图的对应点（控制点）
②建立仿射变换方程,代入控制点坐标,求得系数.
③检验RMS（均方根）是否在控制范围内
④应用仿射变换与整幅输入图中
几何校正的关键步骤：
a.选择几何变换拟合的函数关系：
仿射、二次多项式
b.寻找几何变换前后的对应点坐标【隐含：
坐标带入函数，求得系数】
c.确定误差是否可以接受【若可以接受，那么说明已经求得两个坐标系之间的函数关系】
d.所有的原有坐标系中的点，利用函数关系转换到新坐标系中。
36、空间数据结构变换：
矢量数据栅格化，栅格数据矢量化。
矢量数据结构是面向对象的结构，栅格数据结构是面向位置的结构
由矢量向栅格的转换：
当数据采集采用矢量数据，而空间分析采用栅格数据时，需要将矢量数据转换为栅格数据。
由栅格向矢量的转换：
当由栅格数据分析的结果通过矢量绘图机输出，或者将栅格数据加入矢量数据库时，都需要将栅格数据转换为矢量数据；
影像数据矢量化的过程:
二值化,细化,跟踪
矢量数据栅格化、扫描图像的矢量化（主要）----有关的关键步骤：
扫描图像的二值化
由栅格向矢量的转换
37、空间数据的内插：
通过已知点或多边形分区的数据，推求任意点或多边形分区数据的方法就称为空间数据的内插
可分为：
点的内插和多边形分区的内插（点的内插是用来建立具有连续变化特征现象（如地形、气温、气压等）的数值内插方法）
应用方向有：
数字高程模型（山谷、山脊的点）、人口密度（街区人口数量）、污染物分布的情况、某市地价空间分布的趋势。
空间数据内插的过程
数据取样、数据内插（线性内插、克里金内插）和数据精度分析。
数据内插的方法
分块内插：
线性内插---线性内插法是先将所有已知数据点连接成三角网的形式，使用靠近内差点的三个已知数据点，来确定三角网中的一个三角形形成的平面空间，继而求出该内差点在平面中的高程值。
逐点内插：
克里金内插----克里金方法已经成为地统计学的基础工具。
逐点内插法是以内插点为中心，定义一个局部函数去拟合周围的数据点，数据点的取值范围随插值点位置的变化而变化，因此又称为移动曲面法。
38、建立数字高程模型一般包括数据取样、数据内插和数据精度分析等步骤。
其中数据内插通常采用局部分块内插法（线性内插法）和逐点内插法（移动拟合法、加权平均法、克里金法）
第四章
39、数据库包含哪几个部分？
数据库管理系统，在英文里面叫做什么？
一个完整的数据库系统应该包括数据库存储系统、数据库管理系统、数据库应用系统三个组成部分。
数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件.DataBaseManagementSystem，简称DBMS
40、空间数据管理实现方式从文件发展到数据库主要经历了四个阶段
①初级式的管理模式
②混合式的管理模式
③扩展式管理模式。
GIS厂商与数据库厂商联合开发，在常规数据管理系统上添加空间数据引擎，获得常规功能外的空间数据存储和管理的能力。
例如ArcSDE
④集成管理模式。
由数据库厂商开发，在原有的常规数据库上进行扩展，实现点线面简单要素的存储与检索。
41、数据库设计的过程和步骤和具体内容
1）需求分析：
即用系统的观点分析与某一特定的空间数据库应用有关的数据集合。
2）概念设计：
主要描述了语义数据模型
3）逻辑设计：
把概念模型映射为数据库管理系统所支持模型，并用数据描述语言表达出来例如将实体—联系模型转换为关系数据库模型。
4）物理设计：
建立较好性能的物理数据库
42、概念模型语义数据模型
可采用的建模技术方法主要是：
描述数据以及其语义关系的语义模型，例如实体-联系模型（E-R），或者面向对象数据模型。
E-R模型,实体-联系模型,是对现实世界的一种语义抽象模型,描述概念世界，建立概念模型的实用工具.
E-R图提供了表示实体型、属性和联系的方法：
实体型：
用矩形表示，矩形框内写明实体名。
属性：
用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来。
联系：
用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1:
1，1:
n或m:
n）
画出学生,选课,课程之间的ER模型图
43、逻辑模型-关系数据库
关系数据模型是一种数学化的模型,将数据逻辑结构归结为满足一定条件的二维表中的元素,这种表就称为关系表.
关系数据模型的基本概念
关系（Relations）:
一个关系对应通常说的一张二维表，表的每行对应一个元组，表的每列对应一个域
元组（Tuples）:
表中的一行即为一个元组；数据库中的每条记录就是一个元祖
属性（Attributes）:
表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名。
域（Domains）:
属性的取值范围称为该属性的域。
关键字或码（Keys）:
表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组.
分量（Component）：
元组中的一个属性值；
关系模式（RelationSchemas）:
对关系的描述
在关系数据库中，实体以及实体间的联系都用关系来表示
44、空间数据库的查询
①针对空间关系的查询（需要空间索引）查询一条公路途径的所有城镇
②针对非空间的，属性的查询（SQL语言）查询一个城市的人口数量
③结合空间关系和属性特征的查询。
查询距某条河流的距离大于500m（空间关系）、种植玉米（属性）、且面积大于800hm2（既可以是空间计算，也可以是属性）的土地利用单元。
45、数据库查询语言SQL：
利用SQL，可以在属性数据中方便地实现多种条件的组合查询，找出满足条件的空间实体。
为大多数关系数据库管理系统所支持的结构化查询语言。
（属性数据查询----几乎所有的关系数据库管理系统都支持结构化查询语言（SQL），利用SQL）
46、元数据定义：
实为关于数据的数据。
空间元数据是指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方式、空间参考和管理方式等特征的数据。
是实现地理空间数据共享的核心标准之一。
作用：
帮助空间数据使用者查询所需的空间信息，进行空间数据共享，并进一步处理空间数据。
【共享和管理功能】
第五章
47、空间分析的分类
按空间数据的形式可分为：
矢量数据空间分析、栅格数据空间分析（如数字地形模式分析、栅格叠合分析（地图代数））
按按照Goodchild提出的空间分析框架，根据分析方法可分为：
①产生式分析：
有数字地形模型分析、叠合分析、空间临近性分析、网络分析和空间统计分析等②查询式分析：
有空间集合分析和空间数据查询等
48、DTM是通过地表点集的空间直角坐标（x，y，z）并使需要进一步伴随若干专题特征来表示地形表面的,它是构成地形、地理分析的基础。
最常见的DTM（数字地形模型）是规则格网的形式，即二维区域上的一个矩阵，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。
这种按平面上等间距进行规则采样，或内插所建立的数字地形模型，称为基于栅格的数字地形模型。
可以写成DTM={Zi,j},i=1,2,…,m,j=1,2,….,n的形式
DEM是地表单元上高程的集合，是地貌形态的离散表示。
DEM是构成DTM的基础，DTM的其他元素均有DEM导出，显然，DEM的质量好坏直接决定着DTM的精确性。
常见的数字地形模型有哪些?
①规则格网
②不规则三角网
③数字等高线、等深线、地形特征线（山脊线、谷底线和坡度变换线）
50、根据属性的内容,DTM可以分为什么内容?
①数字高程模型
②派生的地形模型
51、地形因子的各自实际用途有哪些
地形因子包含地形的坡度,坡向,曲面面积,地表粗糙度,高程变异,山谷山脊等与地形有关信息
地形剖面线表现的是在地表从一个点出发到另一个点沿途的地形变化情况。
通常以横坐标表示平面上的距离，纵坐标表示地形的高度。
作用：
可以提供地貌形态、通视性等方面的地形特征信息
52、空间叠合分析:
在相同的空间坐标系统下,将同一地区的不同两个或者多个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加,而产生空间区域的多重属性。
栅格叠合分析的前提条件是，要具备两个或多个相同地区的相同行列数的栅格数据，栅格单元的大小也相同。
53、矢量数据叠合分析
点与多边形叠合
线与多边形叠合
多边形与多边形叠合：
Union叠合、Intersect叠合、Identity叠合、Erase叠合、Update叠合
？
地图代数
？
空间缓冲区分析的实例：
地震波的影响范围、KFC外卖的派送范围
54、邻近度分析是空间分析的一种手段,常用的有空间缓冲区分析和Voronoi多边形分析
55、空间缓冲区表现为:
围绕空间点/线/面实体,建立其周围一定宽度内的多边形,甚至是体积。
举例子:
地震波的影响范围、KFC外卖的派送范围
56、空间网络分析：
前提条件：
线的矢量数据、拓扑关系
应用实例：
如公共交通运营的线路选择和紧急救援行动线路的选择等，与网络最佳路径选择有关；当估计排水系统在暴雨期间是否溢流及河流是否泛溢时，需要进行网流量分析或负荷估计；城市消防站分布和医疗保健机构的配置等，可以看成是利用网络和相关数据进行资源的分配。
57、空间分析建模的过程：
建立概念模型形成图解模型输入DEM数据放置空间处理工具设置链接与参数验证模型运行和使用模型
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