地理信息系统复习参考资料

地理信息系统原理与应用复习参考资料[e-mail]-1-地理信息系统原理与应用课程考试大纲111、、、数数数据据据与与与信信信息息息的的的概概概念念念以以以及及及两两两者者者的的的关关关系系系数据定义：人类在认识世界和改造世界过程中，定性或定量对事物和环境描述的直接或间接原始记录，是一种未经加工的原始资料。（存在形式：数据以多种方式和存储介质存在，如数字、文字、符号、图像等；如记录本、地图、胶片、磁盘等。数据是对客观现象的表示，数据本身并没有意义。是现实世界在人们头脑中的反映。）信息定义：以文字、数据、符号、声音、图像等形式记录下来进行传递和处理,为人们的生产、建设、管理等提供依据。数据与信息两者关系：数据是信息的表达与载体，信息是数据的内涵和对数据的解释，是形与质的关系。2、信息的特性客观性：任何信息都是与客观事实相联系；适用性：对生产、管理和决策具有重要意义的有用信息；传输性：信息可在信息发送者和接受者之间进行传输；共享性：信息可传输给多个用户，为用户共享，而其本身并无损失。3、地理数据的概念和特征概念：各种地理特征和现象间关系的数字化表示。特征：地理数据具有空间分布性、数据海量性、载体多样性和位置与属性对应性等特征。4、地理信息的概念和特征概念：是有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，是对地理数据的解释。特征：空间相关性、空间区域性、空间多样性和空间层次性。5、地理信息系统定义不同领域、不同专业对GIS的理解不同，目前没有完全统一的被普遍接受的定义。在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。6、地理信息系统基本特征数据的空间定位特征、空间关系处理的复杂性、海量数据管理能力7、地理信息系统外延GIS是计算机、测绘、地理等学科的综合体，GIS在定义、术语和内涵等运用上呈现出很大的弹性，具体体现在以下3个方面：地理信息系统术语外延、地理信息系统定义外延、GIS中“S”含义的演变——系统（System）、科学（Science）、服务（Service）。8、地理信息系统的基本功能（1）数据采集与编辑：数据采集是GIS的第一步，即通过各种数据采集设备如数字化仪、全站仪、调查等来获取现实世界的描述数据，并输入GIS系统。（2）数据存储与管理：数据库是数据存储与管理的最新技术，是一种先进的软件工具。（3）数据处理和变换：GIS涉及数据类型多种多样，同一种类型数据的质量可能有很大的差异。为保证系统数据的规范和统一，建立满足用户需求的数据文件，需要进行数据处理和变换。（4）空间查询和分析：空间查询和分析功能是GIS的一个独立研究领域，它的主要特点是帮助确定地理要素之间新的空间关系。（5）数据显示与输出：GIS为用户提供许多用于地理数据表现的工具，如计算机屏幕显示，报告、表格、地图等硬拷贝图件。（6）二次开发和编程：为技术广泛应用于各个领域，满足各种不同的应用需求，必须具备二次开发环境9、地理信息系统的应用模式（面向最广大用户的)桌面GIS；（面向部门内的）部门GIS；（面向部门间的）企业GIS。10、地理信息系统的应用功能（应用范畴）结合专业谈11、地理信息系统的组成系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员地理信息系统原理与应用复习参考资料[e-mail]-2-12、地理信息系统与相关学科关系GIS脱胎于地图学13、地理信息系统与其他信息系统的区别与联系GIS离不开数据库技术；GIS对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用；一般MIS侧重非图形数据的优化存储与查询，不能对空间数据进行查询、检索、分析，没有拓扑关系，其图形显示功能有限。14、地理信息系统的发展历程加拿大15、地球表面几何模型地球自然表面：一个起伏不平，十分不规则的表面，难以用一个简洁的数学表达式描述出来，不适合数字建模。大地水准面：海水处于完全静止平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。地球椭球体模型：以大地水准面为基准建立起来；大地水准面虽十分复杂，但从整体来看，起伏微小，很接近于绕自转轴旋转的椭球体；地球椭球体表面是一个规则的数学表面。数学模型：在解决其它一些大地测量学问题时提出来，如类地形面、准大地水准面、静态水平衡椭球体等。16、球面坐标系统在大地测量学中，以天文经纬度定义地理坐标。在地图学中，以大地经纬度定义地理坐标。在地理学研究及地图学的小比例尺制图中，采用地心经纬度。17、我国主要高程基准1956年黄海高程基准、1985年国家高程基准18、空间尺度类型尺度:研究者选择观察（测）世界的窗口。空间分析时会涉及到观测尺度、比例尺、分辨率、操作尺度等四种尺度。19、地理空间概念及其描述地理空间概念：一般指上至大气电离层，下至地幔莫霍面。在地理信息系统中包括地理空间定位框架及其所联结的特征实体。定位框架：大地测量控制，由平面控制网和高程控制网组成。特征实体：具有形状、属性和时序特征的空间对象或地理实体，包括点、线、面、曲面和体。地图对地理空间的描述——地图按照一定的比例、一定的投影原则有选择地将复杂三维现实世界的某些内容投影到二维平面媒介上，并用符号将内容要素表现出来。在地图学上，把地理空间的实体分为点、线、面三种要素，分别用点状、线状、面状符号来表示。遥感影像对地理空间的描述——遥感影像对空间信息的描述主要通过不同的颜色和灰度来表示。利用遥感影像通常可以获得多层面的信息，对遥感信息的提取一般需要具有专业知识的人员通过遥感解译才能完成。20、地理实体的定义与理解地理实体：自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，一个具有概括性，复杂性和相对意义的概念。理解：地理实体类别及实体内容的确定需要从具体需要出发。在全国地图上：比例尺很小，重庆为一个点，这个点不能再分割，可把重庆定为一个空间实体；在重庆市地图上：比例尺大，重庆的许多房屋，街道都要表达出来，重庆必须再分割，不能作地理信息系统原理与应用复习参考资料[e-mail]-3-为一个空间实体，应将房屋，街道等作为研究的地理实体。21、地理空间实体的基本特征（1）空间位置特征（2）属性特征（3）时间特征（4）空间关系特征22、空间实体抽象的3个层次现实世界、概念世界、数据世界23、数据概念模型对象模型——将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。每个对象对应一组相关的属性以区分不同的对象。对象模型强调地理空间中的单个地理现象。对象模型适合于对具有明确边界的地理现象进行抽象建模。场模型（域模型）——把地理空间中的现象作为连续的变量或体来看待，如地形高度。根据应用不同，场可以表现为二维或三维。连续变化的空间现象难以观察，在实际问题中，常在有限时空范围内获取足够高精度的样点观测值来表征场的变化。网络模型——描述不连续的地理现象；考虑相互连接多个地理现象之间的连通情况。可看作一种对象模型的特例，由点对象和线对象间的拓扑关系构成。24、空间数据类型几何图形数据——来源于各种类型的地图和实测几何数据。影像数据——来源于卫星遥感、航空遥感和摄影测量等。属性数据——来源于实测数据，文字报告，或地图中的各类符号说明，以及从遥感影像数据通过解释得到的信息等。地形数据——来源于地形等高线图中的数字化，数字化高程模型（DTM），地形表面（如TIN）等。元数据——对空间数据进行推理、分析和总结得到的关于数据的数据。智能化GIS中的规则和知识数据。25、空间拓扑关系拓扑关系：图形在保持连续状态下的变形（缩放、旋转和拉伸等），但图形关系不变的性质。邻接关系：空间图形中同类元素之间的拓扑关系。关联关系：空间图形中不同类元素之间的拓扑关系。包含关系：空间图形中不同类或同类但不同级元素之间的拓扑关系。连通关系：空间图形中弧段之间的拓扑关系。拓扑关系的重要意义：①拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何坐标关系有更大的稳定性，不随投影变换而变化。②利用拓扑关系有利于空间要素的查询。③根据拓扑关系重建地理实体。26、数据结构与空间数据结构的概念数据结构是指数据组织的形式，是相互有关联的数据元素的集合，是适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。空间数据结构是指适合于计算机系统存储、管理和处理的地学图形的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。27、矢量数据结构定义：矢量数据结构对矢量数据模型进行数据的组织。通过记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体。特点：定位明显，属性隐含：其定位是根据坐标直接存储;属性存于文件头或数据结构中某些特定的位置上。数据精度高，存储空间小。矢量数据结构中，传统方法是几何图形及其关系用文件方式组织，而属性数据通常采用关系型表文件记录，两者通过实体标识符连接。矢量数据表示时主要考虑以下问题：矢量数据自身的存贮和处理。与属性数据的联系。矢量数据之间的空间关系(拓扑关系)。矢量数据表示内容：点实体、线实体、面实体。矢量数据结构按其是否明确表示地理实体间的空间关系分为：实体数据结构、拓扑数据结构。实体式（坐标序列法，Spaghetti方式）构成多边形边界的各个线段，以多边形为单元进行组织；在这种数据结构中，边界坐标数据和多边形单元实体一一对应，各个多边形边界都单独编码和数字化；不含有拓扑关系数据。实体式优点：编码直观容易；数字化操作简单；显示速度快。实体式缺点：相邻多边形的公共边界数字化两次，造成数据冗余，可能出现数据不一致；缺少拓扑关系（TopologicalRelationship），空间分析非常困难；岛只作为一个单一图形，没有与外界多边形的联系。地理信息系统原理与应用复习参考资料[e-mail]-4-28、拓扑数据结构拓扑关系是一种对空间结构关系进行明确定义的数学方法。具有拓扑关系的矢量数据结构就是拓扑数据结构。拓扑数据结构没有固定的格式，还没有形成标准，但基本原理相同。共同特点：点是相互独立的，点连成线，线构成面。每条线始于起始结点，止于终止结点，并与左右多边形相邻接。拓扑数据结构包括：索引式；双重独立编码结构；链状双重独立编码结构。拓扑数据结构的优缺点：优点——数据结构紧凑、数据冗余小；拓扑关系明晰，使得拓扑查询、拓扑分析效率高；缺点——对单个地理实体的操作效率低；难以表达复杂的地理实体；查询效率低、局部更新困难。29、栅格数据结构的定义与特点栅格数据结构的概念：以规则栅格阵列表示空间对象的数据结构。阵列中每个栅格单元上的数值表示空间对象的属性特征。栅格阵列中每个单元的行列号确定位置，属性值表示空间对象的类型、等级等特征。每个栅格单元只能存在一个值。栅格数据结构的特点：属性明显，定位隐含；数据结构简单、数学模拟方便。属性明显：数据直接记录属性的指针或属性本身。定位隐含：位置根据行列号转换为相应的坐标。数据量大；难以建立实体间的拓扑关系；通过改变分辨率而减少数据量时精度和信息量同时受损。30、栅格单元值的选取（1）中心点法：用处于栅格中心处的地物类型或现象特性决定栅格代码。（2）面积占优法：以占矩形区域面积最大的地物类型或现象特性决定栅格单元的代码。（不作统计）3）百分比法：根据矩形区域内各地理要素所占面积的百分比数来确定栅格单元的代码。（作统计）（4）重要性法：根据栅格内不同地物的重要性，选取最重要的地物类型决定相应的栅格单元代码。31、完全栅格数据结构定义：完全栅格数据结构是最简单直观而又非常重要的一种栅格结构编码方法。将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码。完全栅格编码的优点：编码直观简单，信息无压缩、无丢失。完全栅格编码的缺点：数据量大。32、压缩栅格数据结构链码结构、游程长度编码结构、块状编码结构、四叉树数据结构、二维行程编码结构。采用压缩编码方法其目的就是要用尽可能少的数据量记录尽可能多的信息。其类型分为信息无损编码和信息有损编码。实例：．．．有一栅格