地理信息系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料 期末考試

1、地理信息系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料第一章 導(dǎo)論1、數(shù)據(jù)：是通過數(shù)字化或記錄下來可以被鑒別的符號，包括數(shù)字、文字、符號和圖像。數(shù)據(jù)本身并沒有意義。2、信息：是對數(shù)據(jù)的解釋、運(yùn)用和解算，數(shù)據(jù)即使是處理后的數(shù)據(jù)，只有經(jīng)過解釋才有意義，才成為信息。3、信息來自數(shù)據(jù)，具有以下特點(diǎn)：客觀性、適用性、傳輸性、共享性。4、地理信息：是指表征地理圈或地理環(huán)境固有要素或物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系好規(guī)律等的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。5、地理信息特征：首先，地理信息屬于空間信息，其位置的識別是與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起的，這是地理信息區(qū)別于其它類型信息的一個(gè)最顯著的標(biāo)志（空間性）。其次，地理信息具有多維結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（多維性）。第三

2、，地理信息的時(shí)序特征很明顯（時(shí)序性）。6、GIS：是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和不同方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃與管理問題。GIS的物理外殼是計(jì)算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng)。GIS的操作對象是空間數(shù)據(jù)（區(qū)別于其它信息系統(tǒng)的根本標(biāo)志）。GIS的技術(shù)優(yōu)勢在于它的混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和有效的數(shù)據(jù)集成、獨(dú)特的地理空間分析能力、快速的空間定位搜索和復(fù)雜的查詢功能、強(qiáng)大的圖形創(chuàng)造和可視化表達(dá)手段、以及地理過程的演化模擬和空間決策支持功能等。7、GIS分類：根據(jù)研究范圍，分為全球性與區(qū)域性信息系統(tǒng)；根據(jù)研究內(nèi)容，分為專題信息系統(tǒng)與綜合信息系統(tǒng)；根據(jù)使用的數(shù)據(jù)模型，分為矢

3、量、柵格與混合型信息系統(tǒng)。8、GIS的基本構(gòu)成：系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件、空間數(shù)據(jù)、應(yīng)用人員、應(yīng)用模型。GIS的基本功能：數(shù)據(jù)的采集與編輯。數(shù)據(jù)的存儲與管理。數(shù)據(jù)處理與交換?？臻g分析與統(tǒng)計(jì)(拓?fù)浏B合、緩沖區(qū)建立、數(shù)字地形分析、空間集合分析)。產(chǎn)品制作顯示。二次開發(fā)與編程。9、GIS的應(yīng)用功能：資源管理、區(qū)域規(guī)劃、國土監(jiān)測、輔助決策。 第二章 地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、地理空間上至大氣電離層，下至地幔莫霍面，是生命活躍的場所。地理信息系統(tǒng)中的空間概念常用地理空間來表示，一般包括地理空間定位框架及其連接的特征實(shí)體。2、我國現(xiàn)在有三種大地坐標(biāo)系：1954年北京坐標(biāo)系(局部平差)；1980年國家大地坐標(biāo)系（

4、整體平差）；地心坐標(biāo)系。3、地圖投影：將橢球面上各點(diǎn)的大地坐標(biāo)，按照一定的數(shù)學(xué)法則，變化為平面上相應(yīng)點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)，稱為。4、高程：指空間參考的高于或低于某基準(zhǔn)面的垂直位置，主要用來提供地形信息。5、地理空間的特征實(shí)體包括點(diǎn)、線、面、曲面和體等多種類型。6、我國采用1980年中國國家大地坐標(biāo)系，其原點(diǎn)設(shè)在我國中部陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，簡稱為西安原點(diǎn)。7、矢量表示法:采用一個(gè)沒有大小的點(diǎn)（坐標(biāo)）來表達(dá)基本點(diǎn)元素。8、柵格表示法：采用一個(gè)有固定大小的點(diǎn)（面元）來表達(dá)基本點(diǎn)元素。9、空間數(shù)據(jù)是GIS的核心（血液）。10、GIS中的數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)類型：地圖數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)。1

5、1、空間數(shù)據(jù)根據(jù)表示對象不同，可分為：類型數(shù)據(jù)、面域數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、樣本數(shù)據(jù)、曲面數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、符號數(shù)據(jù)。12、空間數(shù)據(jù)傳遞的基本信息包括定位信息、屬性信息和拓?fù)湫畔?。對于隨時(shí)間變化的地理實(shí)體或現(xiàn)象，還同時(shí)對應(yīng)著時(shí)序或時(shí)間特征數(shù)據(jù)?？臻g特征數(shù)據(jù)包括地理實(shí)體或現(xiàn)象的定位數(shù)據(jù)和拓?fù)鋽?shù)據(jù)，屬性特征數(shù)據(jù)包括地理實(shí)體或現(xiàn)象的專題屬性數(shù)據(jù)和時(shí)間數(shù)據(jù)，而空間特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù)統(tǒng)稱為空間數(shù)據(jù)或地理數(shù)據(jù)。因此空間數(shù)據(jù)的基本特征可以概括為空間特征和屬性特征（時(shí)間特征）。13、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是明確定義空間結(jié)構(gòu)關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法。拓?fù)潢P(guān)系包括：拓?fù)溥B接（同類元素之間)、拓?fù)潢P(guān)聯(lián)（不同元素之間）、拓?fù)浒ㄍ惒煌壴?/p>

6、素）。14、空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系對地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和空間分析的意義：根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系，不需要利用坐標(biāo)或距離，可以確定一種地理實(shí)體相對于另一種地理實(shí)體的空間位置關(guān)系。利用拓?fù)鋽?shù)據(jù)有利于空間要素的查詢?？梢岳猛?fù)鋽?shù)據(jù)作為工具，重建地理實(shí)體。15、為了將空間數(shù)據(jù)存入計(jì)算機(jī)，首先，從邏輯上將空間數(shù)據(jù)抽象為不同的專題或?qū)?；其次，將一個(gè)專題層的地理要素或?qū)嶓w分解為點(diǎn)、線或面狀目標(biāo)，其中地理實(shí)體相鄰兩個(gè)結(jié)點(diǎn)間的一個(gè)弧段是基本的存儲目標(biāo)，每個(gè)目標(biāo)的數(shù)據(jù)由地位數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和拓?fù)鋽?shù)據(jù)組成。16、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，矢量數(shù)據(jù)（坐標(biāo)形式）是面向地物的結(jié)構(gòu)，柵格數(shù)據(jù)是面向位置的結(jié)構(gòu)。17、矢量數(shù)據(jù)

7、是利用歐幾里德幾何學(xué)中點(diǎn)、線、面及其組合體來表示地理實(shí)體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為：簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（最典型的是面條數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）、拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（弧段是數(shù)據(jù)組織的基本對象，最重要的技術(shù)特征和貢獻(xiàn)是拓?fù)渚庉嫻δ躊39）、曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):基于柵格模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，指將空間分割成有規(guī)則的網(wǎng)格，在各個(gè)網(wǎng)格上給出相應(yīng)的屬性值來表示地理實(shí)體的一種數(shù)據(jù)組織形式。合理的網(wǎng)格尺寸為，A為研究區(qū)域最小圖斑面積，H為網(wǎng)格長。(1) 柵格矩陣結(jié)構(gòu)（存儲空間為m行n列2字節(jié)）(2) 游程編碼結(jié)構(gòu)： 游程指相鄰?fù)稻W(wǎng)格的數(shù)量，游程編碼結(jié)構(gòu)是逐行將相鄰?fù)档木W(wǎng)格合并，并記錄合并后網(wǎng)格的值及合并網(wǎng)格長度，

8、其目的是壓縮柵格數(shù)量值，清除數(shù)據(jù)間的冗余。 游程編碼計(jì)算數(shù)據(jù)冗余度：（為圖層內(nèi)相鄰屬性值變?yōu)榇螖?shù)的累加和，m為網(wǎng)格圖層的行數(shù)，n為圖層網(wǎng)格的列數(shù)）。當(dāng)?shù)闹荡笥?/5時(shí)，表明數(shù)據(jù)的壓縮可取得明顯效果，壓縮比S=n/k（3）四杈樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：將空間數(shù)據(jù)按照四個(gè)象限進(jìn)行遞歸分割（，且n1），直到子象限的數(shù)值單調(diào)為止。建立四杈樹有自上而下和自下而上兩種方法。線性四叉樹編碼的存儲算法：常規(guī)四叉樹編碼存儲算法。18、矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較：矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)便于面向現(xiàn)象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊，冗余度低空間分析和地理現(xiàn)象的模擬比較容易有利于網(wǎng)格分析有利于遙感數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用與分析 圖形顯示質(zhì)量好、

9、精度高輸出方法快速，成本比較低廉缺點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜圖形數(shù)據(jù)較大軟件與硬件的技術(shù)要求比較高投影轉(zhuǎn)換比較困難多邊形疊合與分析比較困難柵格地圖的圖形質(zhì)量比較差顯示與繪圖成本比較高現(xiàn)象識別的效果不如矢量方法第三章 空間數(shù)據(jù)的處理1、空間數(shù)據(jù)坐標(biāo)變換的實(shí)質(zhì)是建立兩個(gè)平面點(diǎn)之間的一一對應(yīng)關(guān)系，包括幾何糾正和投影轉(zhuǎn)換。幾何糾正是為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換和圖紙變形誤差的改正，有仿射變換、相似變換、二次變換等。仿射變換與相似變換相比較，前者是假設(shè)地圖因變形而引起的實(shí)際比例尺在x和y方向上都不相同，因此具有圖紙變形的糾正功能。2、由矢量向柵格的轉(zhuǎn)換方法基于弧段數(shù)據(jù)的帶掃描法。 由柵格向矢量的轉(zhuǎn)換方法基于圖像數(shù)

10、據(jù)文件和再生柵格數(shù)據(jù)文件。3、不同格式空間數(shù)據(jù)的融合方法：基于轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)融合； 基于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)融合；基于公共接口的數(shù)據(jù)融合；基于直接訪問的數(shù)據(jù)融合。4、空間數(shù)據(jù)壓縮：從所獲得的數(shù)據(jù)集合S中抽出一個(gè)子集A，這個(gè)子集作為一個(gè)新的信息源，在規(guī)定的精度范圍內(nèi)最好的逼近原集合，而又取得盡可能大的壓縮比。壓縮比表示曲線信息載量減少的程度。點(diǎn)的內(nèi)插是研究具有連續(xù)變化特征現(xiàn)象的數(shù)值內(nèi)插方法。一般要經(jīng)過數(shù)據(jù)取樣，數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)記錄三個(gè)過程。5、空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插：通過已知點(diǎn)或分區(qū)的數(shù)據(jù)，推求任意點(diǎn)或分區(qū)數(shù)據(jù)的方法稱為。點(diǎn)的內(nèi)插： 數(shù)據(jù)取樣。 數(shù)據(jù)內(nèi)插：移動擬合法、局部函數(shù)法（詳見P96）。 數(shù)據(jù)記錄。區(qū)域的內(nèi)

11、插：是研究根據(jù)一組分區(qū)的已知數(shù)據(jù)來推求同一地區(qū)另一組分區(qū)未知數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法。有重疊法、比重法。第四章 地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫1、空間數(shù)據(jù)庫：地理信息系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)物理存儲介質(zhì)上存儲與應(yīng)用相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總和，一般是以一系列特定結(jié)構(gòu)的文件的形式組織在存儲介質(zhì)之上的。2、一個(gè)完整的大空間數(shù)據(jù)庫包括;數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)。3、空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)：原則：盡量減少空間數(shù)據(jù)存儲的冗余量；提高穩(wěn)定的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；滿足用戶對空間數(shù)據(jù)及時(shí)訪問的要求，并能高效地提供用戶所需的空間數(shù)據(jù)的查詢結(jié)果；在數(shù)據(jù)元素間維持復(fù)雜的聯(lián)系，以反映空間數(shù)據(jù)對策復(fù)雜性；支持多樣的決策需要，具有較強(qiáng)的應(yīng)用適應(yīng)性。步驟：

12、需求分析概念設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)技術(shù)方法：數(shù)據(jù)分析技術(shù)、技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)。4、層次數(shù)據(jù)模型：處理方法：樹遍歷法、通用選擇法。5、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型：以系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，系結(jié)構(gòu)是由屬于兩個(gè)不同客體類（即首、屬兩個(gè)客體類）的客體所組成。6、關(guān)系數(shù)據(jù)模型：關(guān)系模型的完整性有三類：實(shí)體完整性、參照完整性、用戶定義完整性。函數(shù)依賴：表征一個(gè)屬性或?qū)傩约系闹祵α硪粋€(gè)屬性或集合的值的依賴性，定義為：設(shè)R（U）是屬性集合U的關(guān)系模式，X與Y是U的子集，若對于R（U）的任意一個(gè)當(dāng)前值r，如果對r中的任意兩個(gè)元組t和s，總有tX=sX，tY=sY,則稱X函數(shù)決定Y，或Y依賴于X，計(jì)作XY范式：由于關(guān)系的屬性之間存在著多種多樣

13、的函數(shù)依賴特性，當(dāng)用關(guān)系模式來表達(dá)時(shí)，一些不良的語義特性就可能造成數(shù)據(jù)冗余及由此造成的數(shù)據(jù)操作異常，所以提出了關(guān)系模型必須遵守一些規(guī)范化形式，簡稱范式。7、幾個(gè)定義：實(shí)體：是對客觀存在的起獨(dú)立作用的客體的一種抽象。聯(lián)系：是客體間有意義的相互作用或?qū)?yīng)關(guān)系。屬性：是對實(shí)體和聯(lián)系特征的描述。對象：現(xiàn)實(shí)世界中一個(gè)客體的模型化。消息：是對象之間相互請求或相互協(xié)作的唯一途徑。類：是對一組對象的抽象描述，它將該組對象所具有的共同特征集中起來，以說明該組對象的能力和性質(zhì)。概括：把一組具有相同特征和操作的對象歸納在一個(gè)更一般的超類中。聚集：反映了嵌套對象的概念。嵌套對象是由一些其它對象組成的。第五章 空間分析

14、的原理和方法1、 空間分析方法：產(chǎn)生式分析、咨詢式分析。2、 數(shù)字地面模型：是定義于二維區(qū)域上的一個(gè)有限項(xiàng)的向量序列，它以離散分布的平面點(diǎn)來模擬連續(xù)分布的地形。DTM=，式中z為柵格結(jié)點(diǎn)（i，j）上的地面屬性數(shù)據(jù)，包括屬性權(quán)屬、土壤類型等。當(dāng)該屬性為海拔高程時(shí)，則該模型即為數(shù)字高程模型。3、 地形因子的自動提取。見書中P1424、 空間疊合分析：指在統(tǒng)一空間參照系統(tǒng)條件下，每次將同一地區(qū)兩個(gè)地理對象的圖層進(jìn)行疊合，以產(chǎn)生空間區(qū)域的多重屬性特征，或建立地理對象之間的空間對應(yīng)關(guān)系。（合成疊合、統(tǒng)計(jì)疊合），有點(diǎn)與多邊形、線與多邊形、多邊形與多邊形的疊合。5、 基于矢量數(shù)據(jù)的疊合分析存儲量小，但計(jì)算比

15、較復(fù)雜?；跂鸥駭?shù)據(jù)的疊合分析存儲量大，但計(jì)算簡單。6、 空間緩沖區(qū)分析：指根據(jù)分析對象的點(diǎn)、線、面實(shí)體，自動建立它們周圍一定距離的帶狀區(qū)，用以識別這些實(shí)體或主體對鄰近對象的輻射范圍或影響度，以便為某項(xiàng)分析或決策提供依據(jù)。其模型可分為線性模型、二次模型、指數(shù)模型?？臻g緩沖區(qū)分析的方法見P167.7、 空間統(tǒng)計(jì)分析：變量篩選分析（常用方法，包括主成分分析法、主因子分析法、關(guān)鍵變量分析法），變量聚類分析。第六章 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用模型1、 GIS應(yīng)用模型根據(jù)所表達(dá)的空間對象的不同，可分為三類：一、基于理化原理的理論模型（數(shù)學(xué)模型）地表徑流，海洋、大氣環(huán)流模型。二、基于變量之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系或啟發(fā)式關(guān)系

16、（經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停┧亮魇?、適宜性分析模型。三、基于原理和經(jīng)驗(yàn)的混合模型資源分配模型、位置選擇模型。2、 適宜性分析模型P197.3、 地學(xué)模擬模型：是應(yīng)用計(jì)算機(jī)、數(shù)字模擬技術(shù)及綜合分析的方法來模擬許多地理過程或現(xiàn)象，如氣候變遷、沙漠化過程、土地退化過程等。第七章 地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與評價(jià)1、 GIS設(shè)計(jì)概述：GIS分為工具型信息系統(tǒng)和應(yīng)用型GIS（1） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模式：結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型、結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)評價(jià)模型。（2） 結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)對用戶的調(diào)查和系統(tǒng)功能需求的分析。（3） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程：系統(tǒng)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)施運(yùn)行和維護(hù)。2、 地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（1） 系統(tǒng)分析：從系統(tǒng)觀點(diǎn)出發(fā)，通過對試物進(jìn)行分析與綜合，找出各種可行的方案，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，其任務(wù)是對系統(tǒng)用戶進(jìn)行需求調(diào)查和可行性分析，最后提出新系統(tǒng)的目標(biāo)和結(jié)構(gòu)方案。（2） 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)：任務(wù)：根據(jù)系統(tǒng)研制的目標(biāo)來規(guī)劃系統(tǒng)的規(guī)模和確定系統(tǒng)的各個(gè)組成成分，說明它在整個(gè)系統(tǒng)中的作用、相互關(guān)系，以及確定系統(tǒng)的軟硬件配制、規(guī)定系統(tǒng)采用的技術(shù)規(guī)范，并作出經(jīng)費(fèi)預(yù)算和時(shí)間安排，以保證系統(tǒng)總體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。內(nèi)容：用戶需求系統(tǒng)目標(biāo)總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)配制數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能經(jīng)費(fèi)和管理。 詳細(xì)設(shè)計(jì)：任務(wù)：根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案確定的目標(biāo)和階段開發(fā)計(jì)劃，緊密結(jié)合特點(diǎn)的硬件、基礎(chǔ)軟件和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行系統(tǒng)和