遥感与地理信息系统-期末-复习分解

考试科目：遥感与地理信息系统考试时间：120分钟考试形式：闭卷(一)GIS部分：第一章地理信息系统概论1.地理信息系统的早期萌发，包括形成年代20c60s、世界上首次使用地理信息系统这个术语的国家加拿大。2.地理信息系统的定义及缩写。缩写GIS定义：地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计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。3.地理信息系统的基本功能：6，数据采集、数据处理；数据存储与组织；空间查询与分析；图形的交互显示；监测与编辑。4.从应用系统的角度，概括地理信息系统的组成：由6个部分组成，网络；硬件；软件；数据；人员；应用过程。第二章地理信息的数字化1.数据与信息，数据是信息的表达、载体，信息是数据的内涵，是形与质的关系。数据定义：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。数据是对客观现象的表示，数据本身并没有意义。信息定义：信息是现实世界在人们头脑中的反映。具有客观性、实用性、传属性、共享性。地理数据与地理信息，5）地理数据定义指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。6）地理信息定义地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对地理数据的解释。地理信息具有区域性、多维结构特性和动态变化的特性：地理数据的三个特征（从地理的角度表示事物，一般需要哪三方面的信息）地理数据的三个基本特征。位置，属性、时间。2.五种属性信息的表示方式：定名、顺序、间隔、比率、周期。3.论述题：论述在GIS领域中常见的几种空间数据模型，并对其特征、优缺点及在计算机中的表现形式进行描述。矢量数据模型：对离散对象的数字化表示方法从计算机软件的角度称矢量数据模型。栅格数据模型：在计算机软件中，连续场的数字化一般采用栅格数据模型（rasterdatamodel），将需要表示的空间范围划分成格网，格网的基本单元一般是正方形，大小固定，有时俗称栅格点。在电视、视频、计算机图像处理领域，栅格单元称像素（pixel）、像元（cell）,栅格数据称图像（image），遥感领域也称影像。两者的比较：项目矢量模型栅格模型数据量小大分辨率高低数据结构复杂简单空间关系较丰富相邻为主多重属性方便一般：每个单元只有一个属性值；特殊：成组分类，连接多重属性原始数据来源实地测量、观测遥感、影像、扫描数据输入坐标几何、台式数字化仪、鼠标、扫描后处理、栅格转换扫描、矢量转换、空间插值数据更新局部成片典型分析功能点线面相互关系、网络、叠合边界模糊的连续表面分析、多层叠合绘图输出精细、符号丰富连续变化、渐变颜色适用对象离散对象、几何明确。社会、经济领域用得较多连续场所，几何形态不明确，边界模糊。自然资源、环境领域用得较多。数据优点缺点矢量模型数据结构紧凑、冗余度低数据结构复杂有利于网络和检索分析多边形叠加分析比较困难图形显示质量好、精度高栅格模型数据结构简单数据量大便于空间分析和地表模拟投影转换比较复杂现势性较强4.栅格数据的压缩方法游程长度编码四叉树编码小波变换金字塔索引5.不规则三角网及其英文缩写TIN以地形为例，在地形上采集样本点，这些点的分布是不规则的，靠软件将这些样本点连接起来，形成三角形网络。第三章数据库系统1.地理关系数据模型将地理要素作为互相联系的空间数据和描述性的属性数据的集合，采用文件形式管理空间数据。关系数据库管理系统管理属性数据，二者通过要素标识联系起来的GIS模型。2.对象-关系模型面向对象数据库是采用面向对象模型的数据库。它有两方面的特征：一方面它是面向对象的，应支持对象、类、属性、继承、聚合、关联等面向对象的概念；另一方面，它也具有数据库所应具有的特性和功能。——简答：目前，GIS使用哪种类型的数据库系统来组织、管理地理数据，并简述其优势。面向对象数据库ORDBMS对象-关系数据库管理系统优势：（1）便于复杂、多种数据的集成管理。（2）GIS的一些常用函数、操作符可以由数据库管理系统实现。例如地图显示、制图等。（3）从概念模型到逻辑模型的过渡平滑。（4）便于GIS进入传统的非GIS业务领域。3.空间索引及其常用方法。定义：空间索引就是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。方法有：格网索引、四叉树索引、R树索引第四章地理空间信息的特性1.基本拓扑元素：①节点(Node)②弧段(Arc)③多边形（Polygon)拓扑关系：拓扑关联、拓扑邻接、拓扑包含。拓扑表：（多边形与弧段的表达、弧段与节点是表达）2.地理坐标系：是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。地面点的位置用经度、纬度和大地高度表示。地图投影：地图投影就是这种把曲面上地理对象影射到平面的有效方法。实质就是按照一定的数学法则，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与地图上相对应的平面直角坐标之间一一对应的函数关系。我国GIS常用地理坐标系和地图投影的配置地理坐标系：1954年的北京坐标系地图投影的配置：高斯-克吕格投影（等角横切圆柱投影）（1）我国基本比例尺地形图（1：100万、1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1：2.5万、1：1万、1：5000）除1：100万以外均采用高斯-克吕格投影。（2）1：100万地形图采用兰伯特Lambert投影(正轴等角割圆锥投影).（3）我国大部份省区图多采用Lambert投影和属于同一投影系统的Albers投影（正轴等面积割圆锥投影）；3.GIS学科中的不确定性，包括空间位置不确定性、属性不确定性、时域不确定性4.数据质量的主要内容精度、分辨率、完整性、一致性第五章数据采集、输入及维护1.数据采集、输入的主要途径空间数据：野外测量、摄影测量、遥感、纸质地图数字化、已有资料利用属性数据：遥感判读、实地调查、社会经济调查与统计、已有资料利用2.地图数字化及方法（1）地图数字化：就是将地图上的空间特征转化为用数字形式表示数据的过程。（2）方法：1.手扶跟踪数字化仪数字化2.扫描数字化3.地理编码：是在数据分类的基础上，以易于计算机和人识别的代码唯一地标识地理实体的类型，代码由字符构成。是现实世界与信息世界之间的转换接口。4.空间数据的坐标变换、几何纠正、相似变换。（1）坐标变换：其实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换，（2）几何纠正：（几何纠正是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。（3）相似变换：旋转、平移、缩放。5.（1）栅格与矢量数据模型的相互转换：（2）重点是栅格转矢量的程序转换过程：分类图遥感影像图栅格分类图边界提取二值化编辑矢量跟踪数据压缩原始线划图二值化细化扫描预处理拓扑化（3）二值化：图像数据是不同灰度的，通过扫描仪按一定分辨率进行扫描，得到以不同灰度值（0—255）表示的数据，为了将扫描图像矢量化，需要对这些数据二值化，即在最大和最小灰度值之间定义一个阈值，使灰度值小于这个阈值的单元格的取值变为0，否则变为1。或：一副图像包括目标物体、背影还要噪声，要想从多值、二值化的数字图像中直接提取出目标物体，最常用的方法是设定一个阙值T，用T将图像数据分成两部分：大于T的像素群和小于T的像素群，这是研究灰度变换最特殊的方法。6.地图概括、制约地图概括的因素、地图概括的基本方法（1）地图概括。定义：也称制图综合，就是采取简单扼要的手法，把空间信息中主要的、本质的数据提取后联系在一起，形成新的概念。（2）制约地图概括的因素：1.地图的用途和主题2.地图比例尺3.制图区域的地理特征4.数据质量5.符号的图形尺寸（3）地图概括的基本方法2.1分类2.2简化2.数量分级3.等级合并4.降维转换5.分区选取1.层次归类2.3夸张1.形状的简化2.内部结构简化2.位移3.合并4.分割1.局部夸大第六章制图与地理信息可视化1.地理信息的可视化：指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，并结合图表、文字、表格、视频等可视化形式显示，并进行交互处理的理论、方法和技术。2.地图符号：是地图的语言，它是表达地图内容的基本手段。地图符号由形状不同、大小不一和色彩有别的图形和文字组成。分类：点\面\线状符号3.常见的几种视觉变量：形状大小色相亮度饱和度颜色方向图案纹理大小表征对象数量差别：用不同大小圆点表示不同规模城市图案常来表征定性地图数据：用不同图案表示不同的土地利用类型形状常表示不同的空间对象类别：圆圈表示电杆，方块表示变电站4.注记：是地图符号的一个重要部分，它有形状、尺寸和颜色的区别。地图上的文字和数字总称为注记，注记用来表示事物的名称和某些质量和数量特征。5、专题地图：是把专题现象或普通地图的某些要素在地理底图上显示得特别完备和详细，而将其余要素列于次要地位，或不予表示，从而使内容专题化的地图。专题地图主要是有地理基础和专题内容组成。专题地图是突出地表示一种或几种自然现象和社会经济现象的地图。6.（1）常用的专题信息的表示方法专题信息的表示方法要素的分类、分级多重属性的表达表面模型的表达唯一值分类等差分级分位数分级标准差分级自然断裂点分级统计指标图（圆饼图、直方图）多变量多重分级分类分层设色法阴影晕渲法透视法等值线法（2）分层设色的基本思想基本思想：将要素属性数值按照一定的分级方法分成若干级别之后，用不同的颜色来表示不同的级别。每个级别用来表示数值的一个范围，从而可以明确反映制图要素的定量差异。色彩选择和分级方案是分层设色表示方法的重要环节，因为颜色的选择和分级的设置要取决于制图要素的特征，只有合理的配色方案和科学的分级方法才能将地图中的要素宏观分布规律体现得清晰明确。7.地图的一般构成（图面的设计内容）：地图主体；图面设计：图名、比例尺、图例、附图、文字说明和方向等。第七章查询与分析1.空间数据查询、空间数据查询的分类（1）空间数据查询是指从GIS数据库中找出所满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象或数据内容。（2）大致可分为三类：①针对空间特征的查询（图形查询）②针对非空间属性的查询（属性查询）③结合空间关系和非空间属性的查询（图形属性互查）2.常用的空间数据量算方法：几何量算（针对点线面体）距离量算（二维欧式、曼哈顿）形状量算（空间完整性、多边形形状特征）质心量算（人口分布的重心、办公区的重心）3.缓冲区分析、基于矢量类型的缓冲区的建立（1）缓冲区分析：是指根据分析对象的点、线、面实体，自动在其周围建立一定距离的带状区（多边形），用以识别这些实体或主体对临近对象的辐射范围或影像程度，以便为某项分析或决策提供依据。（2）基于矢量类型的缓冲区的建立：以线状地物的边线为参考线，作它们的平行线，再考虑端点圆弧，即可建立缓冲区。4.叠合分析、基于矢量类型的叠合分析、常用的叠合运算（叠合方式）（1）叠合分析：就是把同一地区的两幅或两幅以上的图层重叠在一起进行图形运算和属性运算（关系运算），产生新的空间图形和属性的过程。叠合分析是空间信息系统中最常用的提取隐含信息的手段之一。叠合分析不仅包含空间关系的比较，还包含属性关系的比较。（2）基于矢量类型的叠合分析：①点与多边形的叠合（点层与面层的叠合）②线与多边形的叠合③多边形与多边形的叠合（3）常用的叠合运算（叠合方式）：①图层擦除②识别叠加③交集操作④均匀差值⑤图层合并⑥修正更新5.常用的栅格数据空间分析：重新分类、栅格计算、邻域统计、距离分析、邻近分配、泰森多边形及特征（1）重新分类：重新分类是根据不同的需要对原始数据重新进行分类和提取的过程。（2）栅格计算：（包括数学运算和函数运算）数学运算针对具有相同输入单元的两个或多个栅格数据逐单元进行。算术运算：主要包括加、减、乘、除四种。可以完成两个或多个栅格数据相