GIS复习重点

GIS复习重点第一章一、地理信息1.概念是指与研究对象的空间地理分布有关的信息，它表示地表物体地理圈和地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图形、图像等总称。2.特点：①客观性、②适用性、③传输性、④共享性、⑤地域性(空间特征）⑥多维结构性（属性特征）、⑦动态性（时序特征）二、地理信息系统1.概念GIS是指由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用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。2.特点①公共的地理定位基础②具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力③系统以分析模型驱动，具有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息④以地理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空间决策系统。GIS相对于其他系统的优点①GIS有别于DBMS（数据库管理系统）：GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，能力使用户能得到关于数据的知识。②GIS有别于MIS（管理信息系统）：GIS对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备要复杂、系统功能要强；③GIS有别于地图数据库：GIS注重分析和查询，综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息。④GIS处理的数据更复杂，数据量更大，数据采集的方式多样化，属性库结构功能强大，强调对空间数据的分析，图形属性相互使用频繁，采用地理坐标系。GIS的构成GIS是由系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型组成硬件：多种设备－物质基础，用以存储、处理、传输和显示地理或空间数据。软件：支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统软件配置：操作系统软件，基础支撑软件（系统库软件和数据库软件），GIS功能软件（GIS基础软件平台和GIS应用软件）空间数据：系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础应用人员：GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户应用模型:解决专门的应用目的而建立的模型GIS的基本功能①数据采集和编辑②数据存储和管理③数据处理和变换④空间查询和分析⑤产品制作与显示⑥二次开发与编程分析包括：空间分析，叠加分析，缓冲区分析，地形分析，网络分析GIS的发展阶段：1.专业化GIS2.行业化GIS3.社会化GIS第二章（数据获取）数据采集方式：1.手工方式2.手扶跟踪数字化方式3.扫描方式4.影像处理和信息提取方式5.数据通讯方式数据来源地图：①规划图、工程图②航空与遥感影像数据③统计数据④实验数据⑤各种文字报告和立法文件⑥其它数据：照片、野外调查的原始记录等数据采集前的准备工作:1、资料准备，区域标定1）基础原始数据的确定2）数据分类项目的确定3）数据标准的准确性的确定2、进行三个统一：（地理基础统一，即确定投影、比例尺、分类分级编码）3、所用软件的检查、试用菜单准备及其它辅助工作。4、硬件检查。5、精度试验。6、试验:样区、单项试验。GIS发展趋势网络GIS——WebGIS开放式GIS——OpenGIS组件式GIS——ComGIS虚拟GIS——VGIS多媒体GIS——MGIS三维GIS——3DGIS时态GIS——TGIS无线通讯与GIS数据采集后的编辑1.空间数据编辑的必要性：（1）修正数据输入错误；（2）维护数据的完整性和一致性；（3）更新地理信息；2.空间数据的一般性错误：（1）叠数据不完整或重复；（2）空间数据位置不正确；（3）空间数据比例尺不正确；（4）空间数据变形；（5）几何和属性链接有误；（6）属性数据不完整。错误检查主要方法：①叠合比较法；②目视检查法；③逻辑检查法。空间数据质量1.概念：是空间数据在表达现实世界空间变化的空间位置、专题特征以及时间这三个基本要素时，所能够达到的准确性、一致性、完整性，以及它们三者之间统一性的程度。2.七大要素标准1.数据情况说明2.位置精度或称定位精度3.属性精度4.时间精度5.逻辑一致性6.数据完整性7.表达形式的合理性误差来源数据处理过程误差来源数据搜集野外测量误差遥感数据误差地图数据误差数据输入数字化误差不同系统格式转换误差数据存储数据精度不够空间精度不够数据处理分类间隔不合理多层数据叠合引起的误差传播比例尺太小引起的误差数据输出输出设备不精确引起的误差输出的媒介不稳定引起的误差空间数据质量控制方法①传统的手工方法②元数据方法③地理相关法第三章（数据的表达）地理空间上至大气电离层，下至地幔莫霍面，有着广阔的范围。但一般地理空间指的是地球表层，其基准是陆地表面和大洋表面，它是人类活动频繁发生的区域，是人地关系最为复杂、紧密的区域地理空间①绝对空间是具有属性描述的空间位置的集合，由一系列不同位置的空间坐标值组成；②相对空间是具有空间属性特征的实体的集合，是由不同实体之间的空间关系构成。空间实体的描述方法1.地球空间模型描述：1）地理空间的定义2）地理空间的建模2.地理空间定位框架：大地测量控制系统3.地图对地理空间的描述：点、线、面4.遥感影像对空间的描述（如地貌特征和断裂带的信息提取）5.计算机对空间实体的表达空间实体分为点、线、面三种要素，分别用点状、线状、面状符号来表示。空间数据一、含义：描述地理要素和地理现象的位置、形状、大小、分布等信息的数据,包括空间位置、拓扑关系和属性三个方面的内容二、类型：1、按数据的几何特征分类：①点，②线，③面，④曲面，⑤体2、按表示内容分类——跟基本信息对应1）属性数据：描述空间实体的属性特征的数据，又称非几何数据。描述时间特征的数据也可列为属性数据2）几何数据：描述空间实体的位置特征的数据，也称位置数据、定位数据3）关系数据：描述空间实体的关系特征的数据，如空间实体的邻接、关联、包含等，主要是指拓扑关系3、按表示对象分类（编码的基础）（１）类型数据（２）面域数据（３）网络数据（４）样本数据（５）曲面数据（６）文本数据（７）符号数据三、特征:空间特征:表示实体的空间位置或实体之间的空间关系。空间位置一般用坐标数据表示，称为定位特征或定位数据；空间关系称为拓扑特征或拓扑数据。属性特征:表示实体的特征。如名称、分类、质量特征和数量特征等。时间特征:描述实体随时间的变化，其变化的周期有超短周期的、短期的、中期的和长期的。数据结构：即指数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。对空间数据则是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。栅格数据结构一、含义：是指将空间划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。二、特点：1、位置隐含，属性明显2、离散的量化栅格值表示空间对象3、数据结构简单，易与遥感数据结合4、几何和属性偏差三、对点线面的表达点：为一个像元线：在一定方向上连接成串的相邻像元集合。面：聚集在一起的相邻像元集合。四、压缩编码编码方法直接栅格编码：逐行逐列记录代码数据压缩编码（游程长度编码，块式编码，四叉树编码……）数据压缩是将数据表示成更紧凑的格式以减少存储空间的一项技术。分为：无损压缩：信息不丢失，通过数据的统计冗余进行压缩有损压缩：信息有一定的损失，不能完全恢复原始数据1、直接栅格编码:逐行（或逐列）记录数据AAAAABBBAABBAABB2、链码：由起点位置和一系列在基本方向的单位矢量给出每个后续点相对其前继点的可能的8个基本方向之一表示。8个基本方向自0°开始按顺时针方向代码分别为0，1，2，3，4，5，6，7。单位矢量的长度默认为一个栅格单元。3.游程长度编码:栅格数据压缩的重要编码方法①逐行扫描，将相邻等值的像元合并，并记录代码的重复个数（游程）②逐个记录各行（或列）代码发生变化的位置和相应代码。4、块式编码: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，每个记录单元包括相邻的若干栅格。5、四叉树编码:又称四分树、四元树编码。最有效的栅格数据压缩编码方法之一矢量数据结构一、含义：是通过记录坐标的方式，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。二、特点：①定位明显，属性隐含②用离散的点描述空间对象与特征③具有空间实体的拓扑关系，便于深层次分析④数据精度高，冗余度小⑤与遥感等图象数据难以结合三、获取方式：1)由外业测量获得2)由栅格数据转换获得3)跟踪数字化四、两种基本结构1、简单的数据结构1）点的矢量数据结构线2）线（链）的矢量数据结构3）面（多边形）的矢量数据结构2、拓扑数据结构：具有某些拓扑关系的矢量数据结构（1）拓扑元素：点（结点）、线（链、弧段、边）、面（多边形）三种。（2）拓扑关系1）最基本拓扑关系拓扑关联：指存在于空间图形中的不同拓扑元素之间的关系拓扑邻接：指存在于空间图形中的相同拓扑元素之间的关系。2）其它拓扑关系拓扑包含：指存在于空间图形中的面与其它元素之间的关系。层次关系：指存在于空间图形中的相同拓扑元素之间的等级关系。拓扑连通：拓扑元素之间的通达关系。拓扑关系的表达（拓扑数据结构的关键）结点-弧拓扑弧-结点拓扑弧-面拓扑面-弧拓扑拓扑关系的意义(1)根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，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。(3)可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。栅格矢量比较及一体化矢量数据结构优点1）便于面向现象的数据表示缺点1)数据结构复杂2)数据结构紧凑、冗余度低2）软件与硬件的技术要求比较高3）有利于网络分析3）多边形叠置分析比较困难4）图形显示质量好、精度高4）显示与绘图成本比较高栅格数据结构优点1）数据结构简单缺点1）图形数据量大2）空间分析和地理现象的模拟比较容易2）投影转换比较困难3）有利于与遥感数据的匹配应用分析3）图形质量相对较低4）输出快速，成本低廉4）现象识别的效果不如矢量方法栅格矢量数据的选择栅格结构：大范围小比例尺的自然资源、环境、农林业、地质等区域问题的研究、城市总体规划阶段的战略布局问题等矢量结构：城市分区或详细规划、土地管理、公用事业管理等方面的应用。栅格矢量一体化在对一个线目标数字化采样时，恰好在所经过的栅格内都获取了样点，这样的取样数据就具有矢量和栅格双重性质。建立数据结构：指根据确定的数据结构类型，形成与该数据结构相适应的GIS空间数据，为空间数据库的建立提供基础。过程：1、跟据用户要求，确定数据项目2、根据数据项目，确定数据源3、数据分类与编码4、确定数据模型和数据结构类型5、数据输入与编辑操作6矢量数据输入与编辑（跟踪数字化，扫描数字化，数字测图仪，数据结构转换）栅格数据输入与编辑（图像扫描，遥感解译，数据结构转换）7、输出矢量数据/栅格数据属性数据的分类：把数据输入到计算机之前，必须先按使用要求进行分类空间数据的分类：指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组织为不同的数据层（几何图形原则，对象原则）为数据采集、存储、管理、查询和共享提供依据。编码：人为地建立一种数字或符号的组合，沟通人与计算机的联系，用来表达某种特定的事物。编码遵循的原则：（1）系统性科学性（2）唯一性（3）规范性（4）简捷性（5）适用性（6）可扩充性第四章（数据处理）数据处理含义：指GIS对空间数据本身所提供的操作手段，它不涉及内容的分析。具体内容：主要取决于原始数据的特点和用户的具体要求，一般包括数据变换、数据重构、数据提取等内容。数据变换：指数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换，包括几何纠正和地图投影转换等，以实现空间数据的几何配准。数据重构：指数据从一种格式到另一种格式的转换，包括结构转换、类型替换等以实现空间数据在结构、格式和类型上的统一，多源和异构数据的连接与融合。数据提取：指对数据进行某种条件的取舍，包括类型提取、窗口提取、空间内插等，以适应不同用户对数据的特定要求。方法：怎样实现见PPT第四章1）空间数据的变换几何纠正：为了实现对数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的改正。仿射变换、相似变换、二次变换/比例缩放