GIS的定义

第一章1.GIS的含义地理信息系统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理表面（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在信息系统中的地位和分类信息系统非空间信息系统专题地理信息系统地理信息系统非地理信息系统管理信息系统综合地理信息系统CAD/CAM空间信息系统地籍GIS交通GIS资源与环境GIS规划与管理GIS数据模型矢量GIS栅格GIS矢-栅GIS研究范围全球GIS区域GIS研究内容3.简述GIS与相关学科的关系1）GIS与机助制图（CAC）、地图数据库CAC是GIS的主要技术基础；强调空间数据的处理、显示与表达；主要区别在于空间分析能力；GIS包含数字制图系统的全部功能；地图数据库若空间分析能力较强，可升格为GIS，而GIS若空间分析能力较弱，则退化为地图数据库。2）GIS与管理信息系统（MIS）对属性数据进行管理和处理；对图形数据进行存储；GIS对图形和属性数据共同管理、分析和应用；MIS一般只处理属性数据，对图形数据以文件形式进行管理，图形要素不能分解、查询，图形与数据之间没有联系；管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。3）GIS与CAD、CAM坐标参考系统；处理图形、非图形数据；空间对象空间相关关系的建立和处理；CAD不能建立地理坐标统和完成地理坐标变换；CAD处理多为规则图形，而GIS为非几何图形；CAD图形功能强而属性处理能力若，而GIS图形与属性的操作比较频繁，且专业化特征比较强；GIS的数据量比CAD大得多，数据结构、数据类型复杂，数据之间联系紧密；CAD不具备地理意义上的查询和分析能力。4）GIS与遥感信息处理系统（RS）遥感强调信息提取，是GIS的重要信息源；反之，GIS可以为遥感数据的分类等处理提供参考依据；遥感图象信息处理系统是专门用于对遥感数据进行处理的软件，主要强调对遥感数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取，具有较强的制图功能，可设计丰富的符号和注记，虽有空间叠置分析空能，但由于缺少实体空间关系的描述，难以进行空间实体的空间关系查询、属性查询及网络分析等；面向位置的特征遥感图象处理系统不能看作是GIS。第二章1.简述GIS的组成，并说明GIS组网方式的几种方案书上P9图2-1-1在地理信息系统的构成中，硬件、软件和数据的比通常为1：2：7。地理信息系统的硬件配置根据经费条件、应用目的、规模以及地域分布可以有单机模式、局域网模式和广域网模式2.简述GIS的基本功能空间数据获取；数据编辑与处理；数据组织与管理功能；空间检索与分析功能；数据输出与可视化功能；用户界面；二次开发功能第三章1.阐述空间数据内容、特征和获取方法GIS数据可以概括为五类数字线划图（DLG,DigitalLineGraph）；数字正射影像（DOM,DigitalOrthographMap）；数字高程模型（DEM,DigitalElevationModel）；数字栅格地图（DRG,DigitalRasterGraph）地物的属性数据（Attribute）；空间数据的元数据（Metadata）基本特征：空间、时间、专题属性、海量和多维结构数据采集方法有：野外数据采集；手工数据输入法；地图数字化；摄影测量与遥感；其它系统的数据转换2.简述空间数据转换的意义和方法意义：提高数据应用效率，促进数据共享方法：内部与外部文件相互转换；根据数据交换标准；基于OpenGis;基于网络3.简述空间数据质量的概念、基本特征和数据误差来源空间数据质量是指地理数据正确反映现实世界空间对象的精度、一致性、完整性、现势性以及适应性的能力基本特征：准确度、精度、不确定性、一致性、完整性、现势性、适用性、相容性、可得性误差来源：数据采集；数据输入；数据存储；数据操作；数据输出；数据使用第四章1、空间实体和空间对象的定义，空间实体的描述内容空间实体(SpatialEntity)是地理空间中不可再分的最小单元，它不仅反映事物和现象的本质内容，而且反映它们在地理空间中的位置、分布状况以及它们之间的相互关系空间对象（SpatialObject）也称空间目标，它是对空间现象进行抽象得到的结果,是空间实体的物理表示对空间实体的描述有5种内容，即：识别码、位置、实体特征、实体的角色、行为或功能以及实体的空间特性2、画图阐述有拓扑关系的矢量数据结构书上P86图4-4-33、什么是栅格数据结构，有几种编码方法？栅格数据结构是基于位置的数据结构，它采用像元阵列来描述空间对象，每个像元的行列号确定位置，用像元值表示空间对象的类型、等级等特征直接栅格编码、压缩编码方法：链码、游程长度编码、块码、四叉树编码4、简述什么是四叉数结构，采用十进制Morton码分别用线性四叉树和二维行程编码表示下图数据四叉树数据结构是一种对栅格数据的压缩编码方法。其基本思想：首先把一幅图象或一幅栅格地图等分成四部分，如果检查到某个子区的所有格网都含有相同的值（灰度或属性值），那么，这个子区域就不再往下分割；否则，把这个区域再分割成四个子区域，这样递归地分割，直至每个子块都只含有相同的灰度或属性值为止AABBAABBABBBAAAA0489121310111415十进制Morton码建立的线性四叉树二维行程编码第五章1、简述点在多边形内的判断方法。射线法：从需判别的点开始划一任一方向的直线，然后计算它通过多边形的交点，当交点个数是奇数时，该点在多边形内，若是偶数，表明它在多边形外。弧长法（弧长的代数和）：以被测点为圆心作单位圆，将全部有向边向单Morton码格网值0489101214ABABABA位圆作径向投影，并计算其在单位圆上弧长的代数和，若代数和为0或小于360，则被测点在多边形之外，若代数和为360，则待测点在多边形之内。2、简述多边形拓扑关系的自动建立。建立结点与弧段的拓扑关系，并将弧段按方位角的大小排序过多边形的标识点，采用跌落法搜索多边形的第一条弧段以该弧段弧为起始弧段，顺时针方向搜索，若起终点号相同，则为单闭合弧否则，根据前进方向结点寻找下一条待连接的弧（为它的后续弧段）依此类推，直到终结点与起结点重合，在建立过程中，对多边形号填入搜索弧段的左、右多边形内3、由矢量数据向栅格数据转换方法有几种，以边界代数法进行简述。矢量多边形栅格化的方法主要有以下面5种内部点扩散算法；复数积分算法；射线算法；扫描算法；边界代数算法边界代数算法基本思路是：对每幅地图的全部具有左右多边形编号的边界，沿前进的方向逐条搜索，当边界上行时，将边界线位置与左图幅之间的格网点加上一个值=（左多边形编号）—（右多边形编号）当边界下行时，将边界线位置与左图幅之间的格网点加上一个值=（右多边形编号）—（左多边形编号）4、简述区域内插的方法。内插(Interpolation)含义:将离散的数据点转化为连续的数据曲面，用已知点来估算其他未知点的过程有全局内插方法（整体拟合）、局部内插方法（局部拟合）第六章1、文件系统与数据库管理系统的异同点数据库与文件系统的主要区别数据独立于应用程序而集中管理：实现数据共享、减少数据冗余、提高数据的效益数据之间建立了联系：数据库中的数据能够放映现实世界中信息的联系文件管理方式特点由文件系统管理数据、数据共享性差、冗余度大、数据独立性差、不一致的可能性大、安全性问题数据库方法能较好地解决以上的问题数据的独立性、有效地访问数据、减少应用程序的开发时间、数据的一致性和安全性、统一的数据管理、并发的数据访问2、通用数据库模型有那些？举例说明1）层次模型2）关系模型3）网络模型3、简述空间数据库管理模式有几种，它们的特点如何？1）文件与关系数据库混合管理2）全关系型空间数据库管理系统3）对象关系数据库系统4）面向对象空间数据库管理系统文件与关系数据库混合管理的特点：两者独立组织、管理与检索，采用连接码或对象标识进行连接；由于空间数据和属性数据分开存储，在表现地理空间数据方面缺乏完整的表达语义和存储机制；难于保证数据存储、操作的统一；系统切换、使用不方便‘在数据的安全性、一致性、完整性、并发控制以及数据损坏后的恢复方面缺少基本功能全关系型空间数据库管理系统的特点：(1)基于关系模型的方式，图形数据按关系数据模型来组织，要分解成多个关系表，查找是涉及到多个关系表，作多次连接投影运算，因而在处理空间目标示效率不高(2)将图形数据的变长部分处理成Binary二进制块BLOCK字段，省去了大量的关系表的连接操作，但读写速度慢，尤其是涉及对象嵌套时速度更慢对象关系数据库系统的特点：对空间对象的数据结构进行预先的定义，用户不能再定义，使用受到限制；对象之间一般不能带有拓扑关系，因此具有拓扑数据结构的数据不能采用对象-关系数据据库进行管理；解决了空间数据的变长记录管理问题，效率明显比采用二进制块的方式高，但它还没有解决对象嵌套的问题面向对象空间数据库管理系统的特点：理论上讲：面向对象的数据模型，支持变长记录、支持对象嵌套、信息的继承与聚集；允许用户定义对象和对象的数据结构以及它的操作；数据结构可以是具有拓扑关系的实际上：面向对象的数据库关系系统还不够成熟，价格昂贵，在GIS领域还不够通用；目前推出的面向对象数据库管理系统有O2,Jasmine等4、空间数据的索引有那些方式，比较各种方法的优缺点1）对象范围索引需要对整个数据文件内的空间对象进行检索，只是有些对象可以直接判别予以排除。2）格网索引3）四叉树空间索引4）R树和R+树索引5）CELL树索引第七章1.空间分析的概念空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在提取和传输空间信息2.空间分析的功能1.）空间查询2.）叠置分析3.）缓冲区分析4.）网络分析5.）三维空间分析6.）空间统计分析3.缓冲区查询和缓冲区的概念P2434.举例说明多边形叠置分析的过程叠加过程可分为几何求交过程和属性分配过程两步：几何求交过程首先求出所有多边形边界线的交点，再根据这些交点重新进行多边形拓扑运算，对新生成的拓扑多边形图层的每个对象赋一多边形唯一标识码；生成一个与新多边形对象一一对应的属性表属性分配过程：1）最典型的方法是将输入图层对象的属性拷贝到新对象的属性表中，或把输入图层对象的标识作为外键，直接关联到输入图层的属性表，这种属性分配方法的理论假设是多边形对象内属性是均质的，将它们分割后，属性不变；2）结合多种统计方法为新多边形赋属性值例为图7-2-14P242第八章1.阐述普通地图和专题地图的概念、异同点普通地图是综合、全面地反映一定制图区域内的自然要素和社会经济现象一般特征的地图。专题地图是指突出而尽可能完善、详尽地表示制图区内的一种或几种自然或社会经济（人文）要素的地图。1.）普通地图强调表达制图要素的一般特征，专题地图强调表达主题要素的重要特征，且尽可能完善、详尽。2.）专题地图突出表达了普通地图中的一种或几种要素，有些专题地图的主题内容是普通地图中所没有的要素。3.）专题地图不仅能象普通地图那样，表示制图对象的空间分布规律及其相互关系，而且能反映制图对象的发展变化和动态规律。4.）一个国家的普通地图特别是地形图，往往都有规范的图式符号系统，但专题地图却由于制图内容的广泛，除个别专题地图外，大体上没有规定的符号系统，表示方法多种多样，地图符号可自己设计创新，因而其表达形式多种多样、丰富多彩。5.）普通地图侧重客观地反映地表现实，而专题地图取材学科广泛，许多编图资料都由相关的科研成果、论文报告、研究资料、遥感图像等构成，能反映学科前沿信息及成果。相同点略2.阐述专题地图的分类1）自然地图2）社会经济地图3）其他专题地图3.专题地图的表示方法①符号法②线状符号法③等值线法④质底法⑤范围法⑥点值法⑦统计图法