地理信息系统-复习资料

第1页共13页地理信息系统掌握要点集锦（全）第一章绪论：1.基本概念地理数据：各种地理特征和现象间关系的数字化表示。（地理数据是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的梳子、文字、图像和图形的总称。）地理信息：有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，是对表达地理特征和地理现象之间关系的地理数据的解释（特征：空间、时间、属性）地理信息系统：在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。2.GIS的定义：即地理信息系统（GeographicInformationSystem或Geo—Informationsystem，GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。3.如何理解GIS？GIS，一种特定的十分重要的空间信息系统，在计算机的软、硬件的支持下对整个或部分地球表层（包括大气层）有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示、描述的技术系统。平台软件的功能、空间输入与转换、空间数据编辑、空间数据管理、空间查询与空间分析、制图与输出。4.GIS在信息系统中的地位与分类它是一种特定的十分重要的空间信息系统。5.GIS由哪几部分组成?①硬件系统：输入设备、处理设备、存储设备和输出设备②软件系统：GIS支撑软件、GIS平台软件、GIS应用软件③网络：局域网、广域网、无线网络、Internet/Intranet/Extranet；主要作用信息传输④空间数据：是指地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文景观数据⑤人员6.GIS的主要功能有哪些①空间数据的采集和输入②空间数据的编辑与管理③空间数据的处理与转换④空间查询与空间分析⑤空间数据的显示与输出应用功能：包括资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策7.GIS与相关学科之间的关系GIS具有多学科交叉的特征，它既要吸取诸多相关学科的精华和营养，并逐步形成独立的边缘学科，又将被多个相关学科所运用，并推动他们的发展。与之联系最为紧密的是地理学、制图学、计算机、测绘与遥感；与地理学、制图学、计算机、测绘与遥感联系最为紧密。第2页共13页第二章地学基础：1.基本概念：地球椭球：大地体绕短轴旋转形成的表面光滑的球体，亦称旋转椭球体，它是地球形体的二级逼近。大地体：由穿越陆地、岛屿的全球静止海平面连片形成的封闭曲面称为大地水准面，由该水准面所包含的形体称为大地体，它是地球形体的一级逼近。地图投影：按照一定数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，建立地面点位的地理坐标（B、L）与地图上相对应的平面直角坐标（X、Y）之间一一对应的函数关系。高斯—克吕格投影：（横轴切圆柱等角投影）假想用一个椭圆柱横切于椭球面上投影带的中央子午线，按规定投影条件，将中央子午线两侧一定经差范围内的经纬线交点投影到椭圆柱上，并将此圆柱面展为平面，即得本投影横轴墨卡托投影（UTM）：（横轴割圆柱等角投影）假设地球被围在一中空的圆柱里，其标准纬线与圆柱相切接触，然后再假想地球中心有一盏灯，把球面上的图形投影到圆柱体上，再把圆柱体展开就得到一幅选定标准纬线上的“墨卡托投影”绘制出的地图兰勃特等角投影(LambertConformalConic)：（正轴等角割圆投影）用一个正圆锥割于球面两标准纬线，应用等角条件将地球投影到圆锥面上，然后沿一母线展开，即为兰勃特投影平面；投影后纬线为同心圆弧，经线为同心圆半径；双标准纬线相割，形变小而均匀高程基准：高程指空间参考的高于或低于某基准平面的垂直位置，主要用来提供地形信息。我国现在规定的高程起算基准面为“1985国家高程基准”，该基准比原国务院批准启用的“黄海平均海平面”高29mm。深度基准：海图图载水深及其相关要素的起算面；通常取当地平均海面向下一定深度为起算面，即深度基准面；必须遵循1.保证航道安全2.充分利用航道两个共同原则。2.地图投影的概念？按照一定数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，建立地面点位的地理坐标（B、L）与地图上相对应的平面直角坐标（X、Y）之间一一对应的函数关系。3.地球表面、大地水准面及地球椭球体面之间的关系是什么？地球表面是一个起伏不平、十分不规则的表面，包括海洋底部、高山高原在内的固体地球表面；大地水准面是假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆底部、而与地球重力处处正交的一个连续、闭合的水准面；地球椭球体面是作为地球理想模型的一个旋转椭球体，有时也叫参考椭球，是一个标准的数学曲面。4.地理空间数据的描述有哪些坐标系？相互的关系是什么？球面坐标系统和平面坐标系统（投影坐标系统）；大地水准面规定了地球椭球体与大地体的位置关系，平面坐标系统是按照球面坐标与平面坐标之间的映射关系，把球面坐标转绘到平面。5.为什么要进行投影？参考椭球面是不可占成曲面，不可能用物理的方法将它展成平面；因为那样必然会是曲面产生裂口、褶皱和重叠。因此要把参考椭球面上的点、线、面换算到平面上，解决曲面到平面的矛盾，地图投影应运而生。6.如何理解地图投影？投影含义是指建立两个点集之间一一对应的映射关系；地图投影是指按照一定数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，建立地面点位的地理坐标（B、L）与地图上相对应的平面直角坐标（X、Y）之间一一对应的函数关系。7.地图投影实质？按照一定数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，建立地面点位的地理坐标（B、L）与地图上相对应的平面直角坐标（X、Y）之间一一对应的函数关系。8.地图投影变形的种类：长度变形、面积变形、角度变形、9.地图投影方式的种类：第3页共13页10.高斯投影的变形特征是什么？为什么常常被用作大比例尺普通地图的地图投影？在同一条经线上，长度变形随纬度的降低而增大，在赤道处为最大；在同一条纬线上，长度变形随经线的增加而增大，且增大速度较快。在6°带范围内，长度最大变形不超过0.14%。高斯投影时具有国际性的一种地图投影，适于幅员广阔的国家或地区，它按经线分带进行投影，各带坐标系、经纬网形状、投影公式及变形情况都是相同的，也利于全球地图拼接。11.常用的地图投影方法有哪些？有何特点？①几何透视法：利用透视的关系，将地球上点投影到投影面的方法。特点：比较原始、局限性大，难于纠正投影变形、精度低。②数学解析法：在球面与投影面之间建立点与点的函数关系，通过数学的方法确定经纬线交点位置。特点：大多数在透视投影基础上建立球面与投影面之间点与点的函数关系。12.选择投影需要考虑哪些因素？如果要制作1：10万的土地利用图，该选何种类型的地图投影？主要考虑：制图区域的范围、形状和地理位置，地图的用途、出版方式及其他特殊要求。我国规定1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万比例尺地形图均采用高斯投影，即横轴切圆柱等角投影。第三章空间数据模型：1.基本概念：地理空间：指地球表面及近地表空间。地理实体：对复杂地理事物和现象进行简化抽象得到的结果。对象模型：也称模型要素，将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。其强调地理空间中的单个地理现象；一般适用于对具有明确边界的地理现象进行抽象建模；把地理现象当做空间要素或空间实体（空间实体必须满足①可被标识②在观察中的重要程度③有明确的特征且可被描述）。空间特征分为点、线、面、体4中基本对象。场模型：也称域模型，是把地理空间中的现象作为连续的变量或体看待。有6中场模型：a规则分布的点、b不规则分布的点、c规则矩形区、d不规则多边形区、e不规则三角形区、f等值线。网络模型：用来描述不连续的地理现象，它需要考虑通过路径相互连接多个地理现象之间的连通情况。网络模型可看成对象模型的一个特例，由点对象和线对象之间的拓扑关系构成。拓扑关系：指图形在保持连续状态下的变形（缩放、旋转和拉伸）但图形关系不变的性质。矢量数据模型：是一种产生于计算机地图制图的数据模型，适于用对象模型抽象的地理空间对象。可明确的描述图形要素间的拓扑关系；其中空间实体现象是由点、线、面等原型实体及其集合来表示。栅格数据模型：比较适于用场模型抽象表达空间对象，采用面域或空域的枚举来直接描述空间实体。优点：不同类型的空间数据层可以进行叠加操作，不需经过复杂的几何运算。镶嵌数据模型：采用的是规则或不规则的小面快（小面快不重叠且能完整铺满整个地理空间）集合来逼近自然界不规则的地理单元，适于用场模型抽象的地理现象。分为规则镶嵌模型和不规则镶嵌模型。第4页共13页不规则三角网TIN：采用不规则的三角网形成对地理空间的完整覆盖。在TIN模型中，样点的位置控制着三角形的顶点，这些三角形尽可能接近等边。2.理解空间数据的三个基本特征：①空间特征（定位数据）：表示现象的空间位置或现在所处的地理位置。空间特征又称为几何特征或定位特征，一般以坐标数据表示。②属性特征（非定位数据）：表示实际现象或特征，例如变量、级别、数量特征和名称等等。③时间特征（时间尺度）：指现象或物体随时间的变化，其变化的周期有超短期的、短期的、中期的、长期的等等。3.实体的空间类型：点状实体、线状实体、面状实体、体状实体、实体类型组合4.实体的空间关系的类型：①空间拓扑关系、②顺序空间关系、③度量空间关系主要的拓扑关系的类型：邻接关系：空间图形中同类元素之间的拓扑关系关联关系：空间图形中不同类元素之间的拓扑关系包含关系：空间图形中不同类或同类但不同级元素之间的拓扑关系连通关系：空间图形中弧段之间的拓扑关系5.TIN模型有何特点？①采用不规则的三角网形成对地理空间的完整覆盖②较好的表达地理现象的空间变化③三角形大小随样点密度的变化自动变化④表示不连续地理现象时具有优势。6.栅格数据模型的特点？栅格数据模型采用面域或空域的枚举来直接描述空间实体，比较适用于场模型抽象的空间对象。栅格可以用数字矩阵来表示，地理空间坐标隐含在矩阵的行列上。在栅格数据模型中，点实体是一个栅格单元（cell）或像元，线实体由一串彼此相连的像元构成，面实体则由一系列相邻的像元构成，像元的大小是一致的。每个像元对应于一个表示该实体属性的值。若需要描述统一地理空间的不同属性，则按不同的属性将数据分层，每层描述一种属性。栅格数据模型的一个优点是不同类型的空间数据层可以进行叠加操作，不需要经过复杂的几何计算。但对于一些变换、运算，如比例尺变换、投影变换等则操作不太方便。7.如何利用现有的数据模型构建某一公园的GIS模型？给出详细的步骤和方案。从研究区域的范围、各种数据概括、模型的选择谈第四章空间数据结构：1.GIS中基本数据结构有哪些？如何理解？矢量数据结构、栅格数据结构、矢栅一体化数据结构、镶嵌数据结构、三维数据结构①空间数据结构是指对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式，对地理信息系统中数据存储、查询检索和应用分析等操作处理的效率有着至关重要的影响。②同一种空间逻辑数据模型可以采用多种空间数据结构。③空间数据结构的选择取决于数据的类型、性质和使用方式，应根据不同的任务目标，选择最有效和最合适的数据结构。以下作为了解【一、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。结构上利用欧几里得（Euclid）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。有以下几种主要类型：①实体数据结构：构成多边形边界的各个线段，以多边形为单元进行组织。②拓扑数据结构：具有拓扑关系的矢量数据结构就是拓扑数据结构。包括：索引式结构、双重独立编码结构、链状双重独立编码结构等。特点：点是相互独立的，点连成线，线构成面。第5页共13页索引式结构：对所有边界点数字化，将坐标顺序存储，由点索引与边界符号相联系，以线条与各边界相联系，形成树状索引。双重独立编码结构：对图上网状或面状要素任