2023年6月30日发(作者：)

地理信息系统期末复习资料

第一章节-----导论

 数据和信息的基本概念：1.数据是通过数字化并记录下来可以被识别的字符，可以用

以定性或定量的描述事务的特征和状况。2.信息是用数字、文字、符号等介质来表示时间、现象等的内容、数量或特征，以便向人们提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理和决策的依据。

 数据的处理与解释：所谓的数据处理是指对数据进行收集、刷选、排序、计算、分析、模拟等操作。其目的在于：1.把数据转化成便于分析观察或进一步处理的形式。2.把数据加工成对正确管理决策有用的数据。3.把数据存储起来供后续使用。

 地理信息和地理数据的概念：1地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理意义。2.地理数据是与地理环境要素有关是物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字。图像图形的总称。

 地理信息的特征：（重点）

1) 空间特征：地理信息具有空间特征，属于空间信息，其数据是与确定的空间位置联系在一起，这是地理信息区别于其他类型信息的一个最显著标志。

2) 属性特征：通常在二维空间的定位基础上，按专题来表达多为层次的属性信息。

3) 时序特征：通常可以按时间的尺度来区分地理信息

 地理信息系统的基本概念：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。

 地理信息系统概念的衍生问题：1地理信息系统的操作对象是地理数据或称空间数据。空间数据的最根本特点是每一个地理实体都按统一的地理坐标进行记录，实现对其定位。定性、定量等信息的描述。2.地理信息系统的优势在于它的空间数据结构和有效数据集成、独特的空间分析能力和可视化表达手段等功能

 地理信息系统的基本构成（问答题）：主要概括为五个方便-----系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型。

 空间数据：地理信息系统的操作对象是地理数据，它具体描述地理现象的空间特征、属性特征和时间特征，空间特征是指地理现象的空间位置及其相互关系，其数据称为空间数据。属性特征表示地理现象的名称、类型和数量等，其数据称为属性数据。时间特征指地理现象随时间而发生的变化，其数据称为时态特征。

 应用模型：地理信息系统应用模型是为某一特定的实际工作而建立的应用地理信息系统的解决方案。

 地理信息系统的基本功能

A. 数据采集和编辑

B. 数据存储和管理：数据库是数据存储和管理的主要技术。地理信息系统数据库（或简称空间数据库）是地理要素特征以一定的组织方式或存储在一起的相关数据的集合（注意空间数据库的概念）

C. 数据处理与变换

D. 空间分析和统计：叠合分析、缓冲区分析、数字地形分析

E.

F.

产品制作与演示

二次开发和编程

 1963年世界上第一个地理信息系统即加拿大地理信息系统（CGIS）创建

 地理信息系统正向集成化、产业化和社会化发展方向。出现网络GIS，移动GIS等

第二章节-----地理信息系统的数据结构

 地理空间概念：一般指上至大气电离层，下至地壳与地幔交界的莫霍面之间的空间区域

 地理空间定位框架就是大地测量控制系统，此系统由平面控制网和高程控制网组成。

 目前，我国采用的大地坐标系为1980年中国国家大地坐标系统。该系统选用1975年国际大地测量协会推荐的国际椭圆。

 高程控制网：我国规定的高程基准面为‘1985国家高程基准’

 GIS的空间数据可分为4D数据：数字线画图（DLG）数据、数字栅格图（DRG）数据、数字高程模型（DEM）数据、数字正射影像（DOM）数据

 拓扑关系的类型：

1) 拓扑邻接：指存在于空间图形的相同类型元素之间的拓扑关系

2) 拓扑关联：指存在于不同类型空间元素之间的关系

3) 拓扑包含：存在于空间图形的相同类型但不同等级的元素之间的拓扑关系

 面条结构的主要特点：

1) 数据按点、线会多边形为单位进行组织，数据结构直观简单

2) 每个多边形都以闭合线段存储

3) 点线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数据，彼此不管连

4) 岛或洞只作为一个单个图形，与外界多边形不联系

 一个Shapfile文件包含一个主文件，一个所引文件和一个表文件

 栅格数据结构：在栅格数据结构中，点是由一个单元网格表示。线由一串有序的相互连接的单元网格表示，各个网格的值不同。多边形由聚集在一起的相互连接的单元网格组成，区域内部的网格值相同，但与外部网格的值不同

 游程（行程）编码结构：游程指栅格矩阵一行内相邻同值栅格的数量，也称为行程。游程编码结构是逐行将相邻同值的栅格合并，记录合并后栅格的值及合并栅格的数量（即游程），其目的是压缩栅格数据量，消除数据间的重复

 压缩比：S=m*n/K来表征，k是游标总数。即压缩比越大，表示压缩效果越显著。

 书上P(55-57)图重点掌握

 莫顿码：自上向下扫描栅格单元的顺序代码

 四叉树的存储方法有两张：常规和线性树

1) 常规四叉树：每个节电通常存储6个量，即四个子节点指针、一个父节点指针和一个节点值，采用自下而上方法建立，对栅格按莫顿码进行检测。（特点：处理简单灵活）

2) 线性四叉树：每个节点只存储3个量，即莫顿码、深度、节点值。（节省存储空间，压缩和解压方便，易于进行大部分图形操作和运算）

第三章节-------

 仿射变换的特点：

1) 直线变换后仍为直线

2) 平行线变换后仍为平行线

3) 不同方向上的长度比发生变化

 要实现仿射变换，需要知道不在同一直线上的三对控制点的数字花坐标及其理论值，才能求的6个待定参数

 地图投影类型：等角投影（形状无变化，大小变化），等距投影（形状变化，半径有一个相同），等面积投影（面积大小不变）

 矢量和栅格数据结构比较：（重点） 1) 矢量-------优点：便于面向实体的数据表达。数据结构紧凑。拓扑结构有利于网 络分析等

缺点：数据结构复杂。软件实现技术要求较高。多边形叠合等分析困难

2) 栅格-----优点：数据结构简单。空间分析容易实现。有利于遥感数据的匹配应用和分析

缺点：数据量大。定位精度比矢量低。拓扑关系难以表达

 数据采集采用矢量数据结构，有利于保证空间实体的几何精度和拓扑特性描述;空间分析采用栅格数据结构，有利于加快系统数据的运行速度和分析应用的进程。

 基于矢量的压缩：通常是对线状实体上点的数量的压缩，其中最常用的是道格拉斯-佩克算法，该算法基于线状实体的点压缩算法，是对数据的简化处理

 空间数据的内插概念（重点）：通过已知点或多边形区分的数据，推求任意点或多边形区分数据的方法。

 空间相关性：即对地理上连续分布的现象，邻近点之间关联性强，较远点之间的关联性弱或者无关。

 数据内插法一般运用较少，而通常使用局部分块内插法和逐点内插法。

 分块内插法：把整个内插空间划分为若干分块，并对各分块求出各自的曲线函数来刻画曲面形态。分块内插法可分为线性内插法、双线性多项式内插法、二元样条函数内插法。

 线性内插法：线性内插法是先将所有的已知数据点连接成三角网的形式，使用靠近内差点的三个已知数据点，来确定三角网中的一个三角形形成的空间平面，继而求出该内差点在平面的高程值。函数表达式 z=a+a1*x+a2*y

 加权平均法又称反比距离加权法

 简单Kringing是用整个数据集合来平均，而普通K方法采用局部平均。简单K方法产生更加平滑的结果。

第四章节-----

 空间数据管理实现方式从文件发展到数据库主要经历四个阶段：

1. 初级式的管理阶段：代表性GIS为Coverage文件管理模式

2. 混合式的管理阶段：代表性GIS为shape文件和TAB文件

3. 扩展式的管理模式：代表性GIS为SDE文件

4. 集成式的管理模式：代表性系统为（对象-关系数据库）

 Mapinto系统使用的SQL查询代码：见书P135

 空间索引：依据空间实体的位置和形状或空间实体之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间实体的概略信息。

 元数据是‘关于数据的数据’，它反映了某项数据自身的一些特征。

第五章节----

 数字地形模型（DTM）----用数字化的形式表达地形信息

 根据属性内容，DTM又可以分为：

1. 数字高程模型

2. 派生的地形模型，当属性为海拔高程数值的时候，则称为DEM

 DEM是各种地理科学分析、工程设计、辅助决策的重要基础性数据

 地形因子：包含地形的坡度、坡向、曲面面积以及谷脊特征与地形有关的信息。

 通视分析可以分为视线通视分析和视域通视分析。

 空间叠合分析：指在相同的空间坐标条件下，将同一地区两个不同地地理特征的空间和属性数据叠加，以产生空间区域的多重性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。可分为基于适量数据的叠合分析和基于栅格数据的叠合分析。

 见书上P163图（重要）

 空间邻近度：描述了地理空间中两个距离相近的程度，是空间分析的重要手段。

 空间缓冲区就是地理空间实体的一种影响范围或服务范围。空间缓冲区分析是围绕空间的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的多边形。

 空间缓冲区分析可以根据给定的多个缓冲区距离生成多个嵌套的缓冲区多边形，称为多重缓冲区。多重缓冲区有利于空间分析中针对不同的距离采用不同的处理方法。

 Voronoi多边形特征为：所有的V多边形都是凸多边形。

第六章节--------

 GIS应用模型：就是根据具体的应用目标和问题，借助于GIS自身的技术优势，使观念世界中形成的概念模型，集体化为信息世界中可操作的机理和过程。

 应用模型建模步骤（重要）：

1) 明确分析的目的和评价准则

2) 准备分析数据

3) 空间分析操作

4) 结果分析

5) 解释、评价结果

6) 结果输出

 见书上P174例子

 应用分析模型由于是建立在对图层数据的操作基础上的，又称制图建模。更形式化的定义是通过作用于原始数据和派生数据的一组顺序的，交互的空间分析操作命令，对一个空间分析过程进行的实现模拟。

 题目：（重要）--为公园选址，要求该公园的位置必须是从主要公路上容易到达，要减少噪声干扰，同时依山傍水。试以GIS方法模拟选址分析步骤，设计其数据处理流程图，并说明其有关的操作和算子？

答

第七章节-----

 见书上P201图

 应用型GIS设计可分为四个主要阶段：即系统分析、系统设计、系统实施、系统运行与维护。

 系统设计的总体设计主要内容：（重要）

1) 用户需求：阐明系统的用户构成、不同用户对系统的要求等

2) 系统结构：根据系统功能的聚散程度和耦合程度，将系统分为若干子系统或功能模块，构成系统总体结构图。

3) 系统目标：阐明该系统发应用目标。

4) 系统配置：指系统运行的设备环境。

 系统设计的详细设计主要内容：

1) 子系统设计：对用户需求的进一步调查为依据，完成子系统设计

2) 数据库设计：包括数据源的分析与选择，数据库分类与分层的确定等

3) 功能模块设计：详细描述各功能模块的内容

4) 用户界面设计

 数据质量含义包括：数据完整性、数据一致性、位置精度、时间精度、属性精度

第八章节------

 地理信息系统产品输出-------

按输出的载体分类

1) 常规地图

2) 数字地图：其核心是以数字形式记录和存储地图数据。

数字地图优点：数字地图存储介质存储量大、体积小、易于携带和网络传输

数字地图是以空间数据反映各类地理特征，可以无限缩放、漫游等显示和信息的动态查询等功能

数字地图便于与遥感信息和GIS空间信息相结合，实现地图快速更新。

按输出的内容和形式分类：全要素地图、各类专题地图、遥感影像地图、统计图表和数据报表。

 CMYK颜色模型：以红蓝绿的补色青、洋红、黄为原色再加上黑色构成的颜色模型。它是专门针对印刷业设定的颜色标准。

 地图投影变换：从一种地图投影变换为另一种地图投影，其实质是建立两场之间及领域双向连续点的一一对应关系。

 在我国，国家基本比例尺地图（1：5000至1：50万）采用全球统一的分带的高斯-克吕格投影，1：100万采用正轴等角割圆锥投影，中国全图多采用斜轴方位投影。

 GIS数字地图通常以图层小时进行组织，每一个图层包含地图的一个不同要素，图层是透明的，各图层叠加在一起构成完整的一幅地图。

 遥感图像可以作为图层进行组织。遥感图像赔准后可以与矢量图层进行叠合显示。

 点位符号：包括简单符号、结构符号、扩展符号和统计符号，根据制作方式又分为象形符号和规则图形符号。

 见书上附录（重要）

 书上图表不一一赘述！

全书完

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