地理信息系统原理与应用要点总结__中国矿业大学

第一章1、什么是GISP4~5地理信息系统（GIS）是一种特定而又十分重要的空间信息系统，它是以采集、贮存、管理、分析和描述整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。2、GIS与其它信息系统(CAD)P15区别：地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面，地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能，此外它还应具有丰富的空间分析功能。要建立一个决策支持型的GIS应用系统，需要对多层的图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，以提供对规划、管理和决策有用的信息，各种空间分析如缓冲区分析、叠置分析、地形分析、资源分配等功能是必要的3、简述GISP5简述地理信息系统的组成及各部分主要功能。由地理信息系统硬件、软件，空间数据，系统管理人员与用户四个部分组成。gis的硬件设备是构成GIS的物理外壳，GIS系统的规模，速度，功能，形式，使用方法甚至软件配置都与硬件设备有极大的关系，受到硬件指标的制约。GIS软件是指gis运行所必需的各种程序，是构成GIS的核心部分，关系到gis及功能实现。GIS的硬件包括：计算机主机（是GIS的核心，是进行地理空间数据处理加工和分析的设备，可以组成网络或单独使用），数据存储设备（包括硬盘，光盘，磁盘阵列等及相应地驱动设备），数据输入设备（基本输入设备除键盘鼠标和通信端口外，还包括扫描仪，数字摄影测量工作站，全站型仪和GPS接收器等测量仪器设备），数据输出设备（输出设备有图形图像显示器，矢量式绘图仪，栅格式绘图仪，行式打印机，点阵式或喷墨打印机和彩色喷墨绘图仪）4、简述GIS的发展(CGIS中国GIS和外国GIS)。P17-201、国际发展概况GIS开拓期(60年代）初期发展；进行一些简单的空间数据处理；可发了简单的GIS软件；成立了相关组织。GIS巩固发展期（70年代）计算机发展到第三代，大容量随机存取设备出现，高质量、快速发展的图形、图像发展，使GIS朝着实用化方向发展。标志：许多机构成立了专业GIS；软件在市场上快速发展；确立了GIS发展的重点（空间数据处理算法、数据结构和数据管理系统）；GIS受到政府的高度重视。GIS技术大发展时期（80年代）GIS在理论、方法、技术取得突破并趋于成熟；功能更加完善；软件开始市场化。地理信息系统的应用普及时代（90年代）GIS成为机构必备的工作系统，尤其是政府决策部门，改变了工作方式，并把GIS列入“信息高速公路”计划2、国内发展•准备阶段（1978年~1980年）进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。•起步阶段（1981年~1985年)理论探索和区域性实验研究。并在此基础上制定国家地理信息系统规范。•初步发展阶段（1986年~95年前后）。地理信息系统的研究被列入我国“七五”攻关课题，并且作为一个全国性的研究领域，已逐步和国民经济建设相结合，并取得了重要进展和实际应用效益。•快速发展阶段（96年代末~现在）理论日趋成熟，应用日益广泛，三维GIS、WEBGIS走向应用，GIS市场开始形成。5、举例说明GIS可应用的行业P20第二章1.简述空间数据模型的层次和功能?P26层次：空间概念数据模型、空间逻辑数据模型和空间物理数据模型。功能:(1)空间概念数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的认知概念，它为描述空间数据的组织和设计空间数据库模式提供着基本方法(2)空间逻辑数据模型是在空间概念模型的基础上对地理实体的一次抽象描述，人们根据空间概念数据模型确定空间数据组织结构，落实空间数据的表达方式，生成空间逻辑数据模型。它的设计是GIS的关键，主要针对现实世界进行抽象提取，构建一个代表该现结构、对数据的操作以及操作后数据完整性问题，因此，它是空间数据库设计的关键所(3)空间物理数据模型是数据抽象的最低层，它描述空间数据在计算机物理存储介质上的组织结构，空间存取方法和数据库总体存储结构等。2.GIS中的地图投影配置的原则是什么?P331）各国的GIS所采用的投影系统应与该国的基本地图系列所用的投影系统一致；2）各比例尺的GIS投影系统应与其相应比例尺的主要信息源地图所用的投影一致；3）各地区的GIS中的投影系统应与其所在区域适用的投影系统一致；4）各种GIS一般采用一种、或两种（至多三种）投影系统，以保证地理定位框架的统一，一种服务于大比例尺的数据处理与输入输出，另一种服务于中小比例尺，3.墨卡托投影、高斯克吕格投影和兰勃特投影的特点是？P34Lambert投影特点：1)经线都表现为交于一点的直线束；2)纬线表现为同心圆的圆弧，圆心为直线束的交点。Lambert投影（正轴圆锥投影）中，地球表面上两点间的最短距离表现近乎为直线，有利于GIS中空间分析和信息量度的正确实施。高斯投影（横轴等角切椭圆柱投影）特点：1）中央经线上无变形2）同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大；3）同一条经线上，纬度越低，变形越大；4）等变形线为平行于中央经线的直线。4.什么是空间数据的拓扑关系？空间数据的拓扑关系的种类有哪些？应该如何表达？P40空间数据的拓扑关系：指图形在保持连续状态下的变形，但图形关系不变的性质。种类：有拓扑邻接，拓扑关联，拓扑包含等。拓扑关系：1）拓扑邻接：空间图形中同类元素之间的拓扑关系2）拓扑关联：空间图形中不同类元素之间的拓扑关系3）拓扑包含：空间图形中同类不同等元素之间的拓扑关系5.空间数据元数据的概念和标准是什么？如何管理元数据？P46-47元数据：关于数据的描述性数据信息，它应尽可能多的反映数据库自身的特征规律，以便用户对数据库的准确，高效开发和利用。标准：元数据标准名称建立标准的组织CSDGM地球空间数据元数据标准FGDC，美国联邦空间数据委员会GDDD数据库描述MEGRIN，欧洲地图事物组织CGSB空间数据库描述CSC，加拿大标准委员会CFN地学信息-数据标准-元数据CEN/TC287DIF目录交换格式NASAISO地理信息ISO/TC211栅格化过程包括以下操作：1）确定栅格矩阵(行列数\分辨率)；2）点的变换3）线的变换4)多边形的变换(面的变换)第三章6.简述GIS的几种主要数据模型，并进行各自优缺点分析。P82-847.什么是矢量数据？掌握矢量数据的编码方法（实体式、索引式、双重独立式和链状双重独立式）P1058.什么是栅格数据？掌握栅格数据的编码方法（直接栅格编码、行程编码、链式编码、块码和四叉树编码）？P111链码（ChainCodes）又称Freeman编码或边界编码。主要记录线状地物或面状地物的边界。它把线状地物或面状地物的边界表示为：由某一起始点开始并按某些基本方向确定的单位矢量链。前两个数字表示起点的行列号，从第三个数字开始的每个数字表示单位矢量的方向。优点：很强的数据压缩能力，并具有一定的运算功能，如面积，周长等的计算，类似于矢量数据结构，比较适合于存储线和面图形数据。缺点：叠置运算，如组合、相交等很难实施，对局部的改动涉及到整体结构，而且相邻区域的边界重复存储。游程长度编码:栅格数据压缩的重要编码方法。它的基本思路是：对于一个栅格图形，常常有行（列）方向上相邻的若干栅格单元具有相同的属性代码，因而可采取某种方法压缩那些重复的内容。编码方案为：只是在各行（列）栅格单元的代码发生变化时依此记录该代码以及相同代码重复的个数①或者记录代码及变化的位置（列数）②。特点：属性的变化愈少，行程愈长，压缩比例越大，即压缩比的大小与图的复杂程度成反比。优点：压缩效率高（保证原始信息不丢失）；易于检索、叠加、合并操作。缺点：只顾及单行单列，没有考虑周围的其他方向的代码值是否相同。压缩受到一定限制。块状编码：是将游程长度编码扩展到二维的情况，采用方形区域作为记录单元，每个记录单元包含相邻的若干栅格，数据结构有初始位置和半径，再加上记录单元的代码组成。四叉树编码：基本思想是将一幅栅格图象等分为四部分。逐块检查其格网属性值。如果某一子区的所有栅格的属性值相同，则这个子区不再继续分割，否则还要把这个子区再分割为四个子区。这样依此地分割，直到每个子区都有相同的属性值。栅格结构优点：在栅格数据结构中，点实体表示为一个像元；线实体则表示为在一定方向上连接成串的相邻像元集合；面实体由聚集在一起的相邻像元集合表示。这种数据结构很适合计算机处理，因为行列像元阵列非常容易存储、维护和显示。栅格结构缺点：用栅格数据表示的地表是不连续的，是量化和近似离散的数据，是地表一定面积内(像元地面分辨率范围内)地理数据的近似性，如平均值、主成分值或按某种规则在像元内提取的值等；另一方面，栅格数据的比例尺就是栅格大小与地表相应单元大小之比。像元大小相对于所表示的面积较大时，对长度，面积等的度量有较大影响。比较矢量和栅格两种数据结构的优缺点？P116为什么要采用矢量-栅格一体化的数据结构？说明基本原理？P123空间数据库的特点是？P98面向对象数据模型？P59第四章1、矢量图形数据的压缩方法有哪些？了解其基本原理。方法：(1).间隔取点法；（2）.垂距法和偏角法；（3）.Douglas-peucker法2、图幅拼接的基本步骤为？。以两相邻地图图形的部分重叠区为基础,把它们合成为一幅整图的过程叫做图幅拼接,分上下拼接和左右拼接。①逻辑一致性的处理（属性），利用交互编辑的方法处理逻辑裂缝；②识别和检索相邻图幅；③相邻图幅边界点坐标数据匹配；匹配条件：相邻图幅边界两条线段或弧段左右码各自相同或相反；相邻图幅同名边界点坐标在某一允许值范围内；④相同属性多边形公共边界的删除；（公共边界消除后，要对对象进行相关属性的更新（如面积、周长等））3、空间数据格式转换的方法及特点？4、多边形自动生成的方法？①搜索每个多边形所需的起始弧段的确立；②形成多边形的搜索方法；③对多边形内岛的处理。5、什么是空间索引？空间索引有哪些方法？比较每种空间索引方法的特点？空间索引：指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间对象的概要信息，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针。方法：1.实体范围索引；特点：没有建立真正的空间索引文件，依靠空间计算来进行判别，仍然需要对整个数据文件的空间实体进行检索，花费时间较大。2.格网型空间索引；特点：格网的划分受到限制，索引表太大不利于数据的索引和检索。6、空间数据质量的含义是什么？空间数据质量标准是生产、使用和评价空间数据的依据。7、空间数据质量问题的来源有哪些？在空间数据处理过程中，哪些数据会降低空间数据的精度和可靠性？第五章1.什么是空间分析？空间分析的主要内容有哪些？P143空间分析是指基于空间对象的属性、分布、形态及其空间关系特征的空间数据分析技术，它以地学原理为依托，通过空间分析算法和模型，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成和空间演变等。1.GIS空间分析模型2.空间统计分析3.空间查询分析4.缓冲区分析5.空间叠加分析6.网络分析7.数字地面模型及其应用2.什么是空间数据的内插？空间数据的内插的方法有哪些？设已知一组空间数据，它们可以是离散点的形式，也可以是分区数据的形式，现在要从这组数据中找到一个函数关系式，使该关系式最好的逼近这些已知的空间数据，并能根据该关系式推导出任意点或任意分区的值数据的方法称为空间数据的内插。方法：整体拟合算法、局部拟合算法3.解释缓冲区分析、叠置分析、最佳路径分析，并举实例说明用途。缓冲区分析是根据数据库的点、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。它是地理信息系统重要的和基本的空间操作功能之一。叠加分析是将有关主题层组成的数据层面，进行叠加产生一个新数据层面的操作，其结果综合了原来俩层或多层要素所具有的属性。在最短路径选择中，两点之间的距离可以定义为实际的距离，也可定义为两点间的时间、运费、流量等，可定义为使用这条边所需付出的代价。4.掌握Dijstra算