地理信息系统概论部分复习要点

地理信息系统概论复习要点1/7结合教材和PPT归纳，时间有限，还有不全的地方，部分题目需要看教材了解原理，所给的是大部分需要记住的内容。可能有点问题，感谢指正第一章1.信息和数据的关系信息是现实世界在人们头脑中的反映。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。数据是用以载荷信息的物理符号，没有任何实际意义，只是一种数学符号的集合，只有在数据上加上某种特定的含义，它才代表某一实体或现象，这时数据才变成信息（信息＝数据＋对数据的说明）。信息是数据的内涵，是数据的内容和解释；数据是信息的表达、载体，它们是形与质的关系。2.什么是地理信息和地学信息？地理信息是表征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数字、文字、图像和图形等的总称。地学信息所表示的信息范围更广，它不仅来自地表，还包括地下、大气层，甚至宇宙空间。凡是与人类居住的地球有关的信息都是地学信息。3.GIS在国外的发展（了解）1、60年代，探索时期（GIS思想和技术方法的探索）人们关注什么是GIS，GIS能干什么。2、70年代，巩固时期，（这时由于计算机技术及其在自然资源和环境数据处理的应用，促进GIS迅速发展）。这期间，发展研究的重点是空间数据处理的算法，数据结构和数据库管理这三个方面。3、80年代，实破阶段，也是GIS普遍发展和推广应用阶段，人们把GIS与RS解决全球性问题，如全球沙漠化，全球可居住地评价，核扩散问题等。4、90年代，全面应用，产业化阶段，对GIS进一步研究，研究的内容集中在：空间信息分析的新模式和新方法，空间关系和数据模型，人工智能引入等。4.GIS的类型WebGIS、三维GIS、时态GIS5.GIS与CAD的区别和联系共同点：两者都有空间坐标，都能把目标和参考系统联系起来，都能描述图形数据的拓扑关系，都能处理非图形属性数据；区别：CAD处理的多为规则几何图形及其组合，它的图形功能强、属性库功能相对弱，一般采用几何坐标系；GIS处理的多为自然目标，图形处理难度大，GIS属性库内容结构复杂、功能强大，GIS采用的多是大地坐标，必须有较强的多层次空间叠置分析功能，GIS数据量大，数据输入方式多样化。6.GIS的组成地理信息系统主要由五部分组成，即计算机硬件系统，计算机软件系统，地理空间数据，应用分析模型，系统开发、管理和使用人员。7.GIS的功能GIS主要包括7项基本功能：数据的采集和输入、数据编辑与更新、数据存储与管理、空间查询与分析、空间决策支持、数据显示与输出（若为简答题，需详写上诉7项基本功能及应用功能：资源清查、城乡规划、灾害监测、土地调查等）地理信息系统概论复习要点2/7第二章1.空间认知的三个阶段概念数据模型、逻辑数据模型、物理数据模型。2.空间实体的分类空间数据中不可再分的最小单元现象称为空间实体；基本的空间实体有点、线、面、体；点实体：表示0维空间实体，在空间数据中表示对点状实体的抽象，由单个坐标点表示；线实体：表示一维空间实体，是具有相同属性的点的轨迹，线或折线，由一系列的有序坐标表示；面实体：表示二维空间实体，是对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述，在数据库中由一封闭曲线加内点来表示。体实体：表示三维空间实体，立体状实体用于描述三维空间中的现象与物体，它具有长度、宽度及高度等属性。3.栅格数据的基本概念及其对点、线、面的表示栅格数据结构实际上就是像元阵列，即像元按矩阵形式的集合，栅格中的每个像元是栅格数据中最基本的信息存储单元，其坐标位置可以用行号和列号确定。点实体在栅格数据中表示为一个像元；线实体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。4.栅格数据取值方法（参考教材47页图2-20，考图）（1）中心归属法：取位于栅格中心的属性值为该栅格的属性值。（2）长度占优法——每个栅格单元的值由该栅格中线段最长的实体的属性来确定。（3）面积占优法：栅格单元属性值为面积最大者，常用于分类较细，地理类别图斑较小时。（4）重要性法：定义属性类型的重要级别，取重要的属性值为栅格属性值，常用于有重要意义而面积较小的要素，特别是点、线地理要素。5.栅格数据存储的压缩编码数据压缩分为：有损压缩和无损压缩。地理信息系统中所有压缩方式均为：无损压缩压缩编码方式：链式编码、行程编码、块式编码、四叉树编码地理信息系统概论复习要点3/7（此处有大的解答题，请仔细看教材47到51页各种编码的原理，特别是四叉树的解码）6.实体式数据结构（有疑问）实体式数据结构是指，一个区域或一幅地图可以划分成许多多边形，每个多边形由一条或若干条弧段组成，每条弧段由一串有序的x，y坐标对组成，每条弧段的两端点为结点，每个结点连接两条以上的弧段，多边形矢量编码主要用于表示空间图形为多边形的面状要素，每个多边形在数据库中是相互独立、分开存储的。点实体：在矢量数据结构中，除点实体的（x,y）坐标外还应存储其它一些与点实体有关的数据来描述点实体的类型、制图符号和显示要求等。线实体：线实体可以定义为直线元素组成的各种线性要素，直线元素由两对x，y坐标定义。最简单的线实体只存储它的起止点坐标、属性、显示符等有关数据。面实体：多边形（也就是面实体）矢量编码，不但要表示位置和属性，更重要的是能表达区域的拓扑特征，如形状、邻域和层次结构等。7.什么是拓扑关系及常用的拓扑关系有哪些？拓扑关系是指网结构元素结点、弧段、面域之间的空间关系。主要表现：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。8.拓扑关系的表达教材57页图2-369.矢量与栅格数据优缺点地理信息系统概论复习要点4/710.什么是矢量、栅格一体化数据结构？将矢量面对目标的方法和栅格元子充填的方法结合起来，具体采用填满线状目标路径和充填面状目标空间的方法作为一体化数据结构的基础。线状地物：除记录原始取样点外，还记录路径所通过的栅格。面状地物：除记录它的多边形周边以外，还包括中间的面域栅格。一方面，它保留了矢量的全部性质，以目标为单元直接聚集所有的位置信息，并能建立拓扑关系；另一方面，它建立了栅格与地物的关系，即路径上的任一点都直接与目标建立了联系。第三章1.ArcGIS中的地图投影第四章1.GIS的数据来源有哪些？地图数据、遥感图像、测量数据、数字资料、文字报告、统计数据、监测数据；2.GIS的数据输入方式有哪些？（教材101）直接键盘输入：将图形元素点、线、面实体的地理位置数据（各种坐标系中的坐标）通过键盘输入数据文件或程序中去。野外数据采集：通过平板仪、全站仪、GPS测量采集的数据导入。手扶跟踪数字化输入：数字化有两种基本方式：点方式和流方式。点方式数字化时，只要将游标十字丝交点对准数字化原图上要数字化的点，按下游标上相应的按键，记录该点x、y坐标。每记录一次坐标，操作员需要按键一次。流方式数字化时，将游标十字丝交点沿曲线从起点移动到终点，让它以等时间间隔或等距离间隔方式记录曲线上一系列密集的离散点坐标，操作员无需对每个点都按键一次，仅在曲线的始点和终点各按一次相应的按键即可。扫描数字化仪输入：扫描数字化前准备：原图准备，选择数据记录格式，选择光孔的孔径，计算坐标差。栅格扫描数据到矢量数据的转化：手工编辑，矢量线化、数据识别，手工编辑。现有数据转换：在技术上须解决分类、编码、格式等标准化问题。3.GIS数据质量控制（1）微观方面数据质量问题：1）定位精度：GIS的空间坐标数据与其真实的地面位置之间的误差。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3)逻辑一致性：数据之间应维护良好的逻辑关系。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）分辨率：正确的选择分辨率有助于确保数字化图像的色调能忠实于原图像，且图像文件不至于过大。（2）宏观方面的数据质量问题1）完整性：数据完整性包括数据层的完整性、分类的完整性、检验完整性；2）时间性：GIS数据的收集和输入有相当的过程，当把不同地点的数据联系起来对比分析时，各自数据会有收集时间性差异。3）地域性：由于定义和概念的变化以及地表自然变化等原因，某一地区新老数据不匹配。4）资料的收集、输入、处理方法都会对数据质量产生影响，应对整个过程有文档资料的记载说明。地理信息系统概论复习要点5/74.使用GIS过程中的误差来源阶段误差来源测量人差(对中误差、读数误差、平差误差)、仪器差(不完善、缺乏检校、未作改正)、环境影响(气候、气压、温度、磁场、信号干扰、风、光源)、GPS数据误差(信号精度、接收机精度、定位方法、处理算法、坐标变换、轨道信号等)等遥感仪器差(摄影平台、传感器的结构及稳定性、信号数字化、光电转换、分辨率)、解译误差制图展绘控制点、编绘、清绘、综合、复制、套色等输入原稿质量、操作员人为误差(经验技能、生理因素、工作态度)、纸张变形、数字化仪精度、数字化方式等处理几何改正、坐标变换、投影变换、数据编辑、数据格式转换、拓扑匹配、地图叠置等输出比例尺误差、输出设备误差、媒质不稳定等使用用户错误理解信息造成的误差、不正确地使用信息造成的误差等第五章1.什么是开窗操作？利用指定的有效空间或存储介质，对某个局部范围进行图形数据的显示或转储时所使用的的技术即开窗技术。开窗的方式有两种：正开窗、负开窗。开窗技术中所用到的有：裁剪技术、二维视见变换技术（教材112看）；2.图元捕捉图元捕捉是一种图形数据处理方法，为了捕捉点、线、面的实体。点的捕捉：点捕捉的实质是判断选择点S（x,y）是否在圆或设定的矩形之内。线元的捕捉：选择点的光标点坐标S（x,y）到线元的各直线段之间的距离d1,d2,d3,…中，如有一个距离diD，认为该线元被捕捉。面元的捕捉：多边形的捕捉实际上是判断选择点S（x,y）是否在多边形内。首先查所选点S（x,y）是否在多边形的外接矩阵内，如不在，则不可能捕捉到，如在，有可能捕捉到，再进一步判断所选点S（x,y）是否在该多边形之内。（教材116页详看，了解原理，射线法）3.线元端点匹配（教材116页详看，了解原理）1）节点匹配：线元或弧段端点间的匹配。节点匹配的方法有：节点移动；用鼠标拉一个矩形或圆，将落入其中的节点坐标吻合在一起；求交点；自动匹配。2）节点与线匹配：线元或弧段端点和另一线元或弧段中间某点匹配。节点与线匹配的方法有：节点移动；使用线段求交；使用自动编辑的方法，在给定容差内，将它们自动求交并吻合在一起。4.常用的数据压缩方法（124页了解具体操作）间隔取点发、垂距法、合并法、分裂法地理信息系统概论复习要点6/7第六章1.空间数据管理方式主要有五种数据管理方法：文件管理、文件与关系数据库混合管理、全关系型数据库管理、面向对象数据库管理、对象-关系数据库管理2.空间数据引擎SDE空间数据引擎是用来解决如何在关系数据库中存储空间数据，使空间数据实现真正的数据库方式管理，建立空间数据服务器的方法。3.空间数据元数据（名次解释：）空间元数据是“关于数据的数据”，它在地理信息中用于描述地理数据集的内容、质量、表达方式、空间参考、管理方式及数据集的其他特征。（填空：）在ArcGIS中空间数据的元数据是在ArcCatalog中查看的。4.空间数据库设计空间数据库概念结构设计、空间数据库逻辑结构设计、空间数据库物理结构设计在概念设计中比较流行的建模工具：E-R模型（实体-关系模型），E-R模型中有三个要素：实体、属性和联系，以及由三者关系构成的空间E-R模型。第七章1.空间数据库查询语言（1）几何参数查询：包括点的位置坐标，两点间的距离，点到直线的距离，一个或一段线目标的长度，一个面目标的周长或面积等。（2）空间定位查询：给定一个点或一个几何图形，检索该图形范围内的空间对象及其属性。（3）空间关系查询：通过检索拓扑关系查询点、线、面实体之间的相互关系。（4）属性查询：仅选择一个属性表，给定一个属性值，找出对应的属性记录或图形。或者通过SQL查询语言实现。（5）其它查询方法：可视化查询、超文本查询、自然语言空间查询等。2.常用的空间