地理信息系统复习资料_gis复习资料

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GIS

第一章

1、地理信息系统的核心问题可归纳为五个方面的内容：

1）位置 2）条件 3）变化趋势 4）模式 5）模型。

2、大多数商用GIS软件包都提供了如下功能：

数据的获取 数据的初步处理 数据的存储及检索 数据的查询与分析 图形的显示与交互

3、GIS中存储的数据主要包括两个方面：

① 几何数据（定位特征数据、几何特征数据），② 属性数据（专题数据、非定位数据）。

4、数据的获取：就是将数据输入到地理数据库中。

5、数据处理：主要包括数据格式化、转换、概括。

6、数据存储与组织：建立地理信息系统数据库。

7、地理信息系统的研究内容：基本理论、技术系统、应用方法。

8、地理信息系统组成：计算机软硬件、地理数据、系统管理操作人员。

9、数字地球核心技术：a)高分辨率卫星遥感数据的快速获取技术

b)地球空间数据的存储和处理

c)超媒体空间信息系统

d)地理信息的分布式计算

e)无比例尺数据库

f)空间数据仓库

g)空间数据融合(Fusion)h)虚拟现实(VR,Virtual Reality)技术

i)元数据（Metadata）

第二章

1、空间实体具有4个基本特征：空间位置特征、属性特征、时间特征和空间关系。

2、三层次模型：概念模型------逻辑数据模型----（空间数据结构）---物理数据模型。

空间数据结构逻辑数据模型和物理数据模型之间的桥梁。

3、地理认知模型分为三类：

1）基于对象/要素-----在一定尺度下，客观存在的地理实体都有其精确的位置、形状，可以同其他相邻的地理实体区别开来。这些地理实体既可以是一座城市，也可以是一片住宅，或者是一间房屋。

2）基于域/场------是把地理空间中的现象作为连续的变量或体来看待，如大气污染程度、地表温度、土壤湿度、地形高度以及大面积空气和水域的流速和方向等。3）基于网络------基于网络的地理认知模型与基于对象的地理认知模型有相似之处，都是描述不连续的地理目标，所不同的是网络模型需要通过目标间的相关联接（如路径）相互连接多个地理目标。如道路、地下管线、通讯线路、自然界的物质流、能量流等。

4、基于要素的空间信息模型把信息空间分解为对象或实体。

一个实体必须符合三个条件：可被识别；重要（与问题相关）（与尺度有关）；可被描述（有特征）。

5、在不考虑时间变化时，二维空间场一般采用6种具体的场模型来描述：

1）规则分布的点、2）不规则分布的点、3）规则矩形区 4）不规则多边形区、5）不规则三角形区、6）等值线

6、网络模型可以看成基于点对象和线对象及其拓扑关系的集合描述。

7、地理信息系统中的数据类型，概括起来主要有5种：  几何图形数据  影像数据  属性数据  地型数据  元数据

8、地理数据一般具有三个基本特征：  属性特征（非定位数据） 空间特征（定位数据） 时间特征（时间尺度）

9、在计算机的抽象空间中，表达复杂的现实世界，在地理信息系统中，地理实体被抽象简化为简单的几何对象：点、线、面、体。

10、地理实体的空间相互关系：

（1）拓扑空间关系：用来描述实体间的相邻、连通、包含和相交等关系；（2）空间顺序关系（方向）：用于描述实体在地理空间上的排列顺序，如实体之间前后、上下、左右和东、南、西、北等方位关系；

（3）度量空间关系：用于描述空间实体之间的距离远近等关系。

11、空间数据的拓扑关系：拓扑相邻、拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。

12、空间逻辑数据模型有：

1)栅格数据模型 2)矢量数据模型

3)矢量一栅格一体化数据模型 4)镶嵌数据模型 5)面向对象数据模型

13、栅格数据：以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。用相同的属性表示同一类地物。属性明显，定位隐含。

14、矢量数据结构：通过记录坐标的方式来定位，属性储存在特定的位置。定位明显，属性隐含。

第三章

1、空间数据结构是指对空间数据逻辑模型描述的数据组织关系和编排方式，是逻辑数据模型和物理数据模型之间的桥梁。

2、矢量数据结构：是对矢量数据模型进行数据的组织。它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，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。1）实体数据结构也称spaghetti数据结构，是指构成多边形边界的各个线段，以多边形为单元进行组织。

2）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。

3）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等。

3、栅格数据结构：栅格结构是最简单最直接的空间数据结构，是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元或象素由行、列定义，并包含一个代码表示该象素的属性类型或量值，或仅仅包括指向其属性记录的指针。

1）栅格数据的参数

（1）栅格形状。

（2）栅格单元大小。（3）栅格原点。（4）栅格的倾角。2）栅格单元值的选取

（1）中心点法

（2）面积占优法（3）重要性法

（4）百分比法

4、完全栅格数据结构（也称编码）：将栅格看作一个数据矩阵，逐行逐个记录栅格单元的值。完全栅格数据的组织有三种基本方式：基于象元、基于层和基于面域。

5、多通道、多波段影像完全数据结构。（BSQ、BIP、BIL）。

6、压缩栅格数据结构

1)游程长度编码结构 2)四叉树数据结构 3)二维行程编码结构 4)链码结构

5)影像金字塔结构

7、栅格结构特点：

 1）栅格结构的显著特点是：属性明显，定位隐含。 2）栅格结构表示的地表是不连续的，是量化和近似离散的数据。在许多栅格数据处理时，常假设栅格所表示的量化表面是连续的，以便使用某些连续函数。

 3）由于栅格结构对地表的量化，在计算面积、长度、距离、形状等空间指标时，若栅格尺寸较大，则造成较大的误差，这种误差不仅有形态上的畸形，还可能包括属性方面的偏差。

8、栅格结构与矢量数据结构的比较：

1）栅格数据结构类型具有“属性明显、位置隐含”的特点，它易于实现，且操作简单，有利于基于栅格的空间信息模型的分析。

2）矢量数据结构类型具有“位置明显、属性隐含”的特点，它操作起来比较复杂，许多分析操作（如叠置分析等）用矢量数据结构难于实现。

9、矢量格式向栅格格式的转换：

a)内部点扩散算法 b)复数积分算法

c)射线算法 d)扫描算法 e)边界代数算法

10、栅格数据向矢量数据转换：

①多边形边界提取 ②边界线追踪 ③拓扑关系生成 ④去除多余点及曲线圆滑

11、矢栅一体化数据结构数据结构其理论基础是：多级格网方法、三个基本约定和线性四叉树编码。

12、镶嵌数据模型采用规则或不规则的小面块集合来逼近自然界不规则的地理单元。包括Voronoi多边形和TIN三角网。

13、三维模型V=f(x,y,z)，z是一自变量，不受x,y的影响。表示方法有八叉树表示法和三维边界表示法。

第四章

1、空间数据的基本特征

1）空间特征:形状、位置、分布与空间关系 2）多尺度与多态性：尺度与形态差异 3）多时空性：时间与空间序列 4）抽象性：分类编码、空间建模 5）非结构化特征：变长特性 6）海量数据特征

2、空间数据库管理系统的实现：

（1）常规DBMS进行扩展，使有空间数据存储、管理功能；（Oracle）（2）常规DBMS基础上加一层空间数据库引擎。（ESRI的SDE（Spatial Database Engine））

3、矢量数据的管理：

 基于文件的数据管理方式

 基于文件与关系式数据库的空间数据混合管理

 基于关系式数据库的空间数据管理

 基于对象—关系式数据库的空间数据管理  面向对象的空间数据库管理

4、栅格影像不仅包含了属性信息，还包含了隐藏的空间位置信息（即格网的行、列信息），即隐含着属性数据与空间位置数据之间的关联关系。其管理分为：  基于文件的影像数据库管理  文件结合数据库影像管理  基于关系数据库管理

5、空间数据的组织：)图幅数据组织

2)空间数据的图库管理 3)属性数据组织

6、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。

7、索引类型

① 对象范围索引 ② 格网型空间索引 ③ 四叉树空间索引 ④ BSP树空间索引

⑤ KDB树空间索引 ⑥ R树和R+树

⑦

CELL树

8、空间信息查询：① 基于属性特征查询 ② 基于空间关系和属性特征的查询（SQL）

③ 一种空间扩展SQL查询语言——GeoSQL

9、GIS标准的三个层次

1.国家层次：对应NSDI。2.地区层次：对应RSDI。3.国际层次：对应GSDI。

第五章

1、GIS的数据源：是指建立的地理数据库所需的各种数据的来源，主要包括地图、遥感图像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等。

2、栅格数据的来源 ：

① 遥感数据 ② 航空影像

③ 地图及图片扫描数据 ④ 矢量数据转换 ⑤ 手工方式

3、矢量数据来源：

① 定位设备（全站仪、GPS、常规测量等）② 地图数字化 ③ 间接获取 栅格数据转换

空间分析（叠置、缓冲等操作产生的新的矢量数据）

4、空间数据采集与处理的基本流程：

1）数据源的选择 2）采集方法的确定 3）数据的编辑与处理 4）数据的质量控制与评价 5）数据入库

5、空间数据采集方法：

1.野外数据采集 2.地图数字化 3.摄影测量方法 4.遥感图像处理

6、属性数据的来源：统计资料、文本资料。

7、关系数据的来源：自动生成。

8、数据编辑包括：（1）伪节点

（2）悬挂节点（3）碎屑多边形（4）不正规的多边形

9、图形数据错误的检查：（1）叠合比较法

（2）目视检查法（3）逻辑检查法

10、几何纠正是指对数字化原图数据进行的坐标系转换和图纸变形误差的改正，以实现与理论值的一一对应关系； 几何纠正的方法包括仿射变换、相似变换、二次变换和高次变换等。

11、数据重构主要包括数据结构的转换和数据格式转换。通用的空间数据结构有栅格和矢量两种，在地理信息系统中，它们之间的相互转换是经常性的。

12、数据质量包括：误差、精度、准确度、空间分辨率、比例尺、和不确定度。

13、空间数据质量的来源：1）空间现象自身存在的不稳定性

2）空间现象的表达

3）空间数据处理中的误差 4）空间数据使用中的误差

14、数据误差主要有：几何误差、属性误差、时间误差和逻辑误差。

15、数据质量的标准和要素：1）数据情况的说明

2）位置精度 3）属性精度 4）时间精度 5）逻辑一致性 6）数据完整性

7）表达形式的合理性

16、元数据的主要作用：（1）帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数据文档，并保证即使其主要工作人员退休或调离时，也不会失去对数据情况的了解；

（2）提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换网络(clearing house)及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索地理空间数据；

（3）提供通过网络对数据进行查询检索的方法或途径，以及与数据交换和传输有关的辅助信息；

（4）帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求作出正确的判断；（5）提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。

17、元数据的内容: ① 对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及数据生产历史等的说明

② 对数据质量的描述，如数据精度、数据的逻辑一致性、数据完整性、分辨率、源数据的比例尺等

③ 对数据处理信息的说明，如量纲的转换等

④ 数据转换方法的描述

⑤ 对数据库的更新、集成方法等的说明

第六章

1、空间查询内容：空间位置、空间分布、空间关系、属性特征、几何特征。

2、空间数据查询的方式主要有两大类，即“属性查图形”和“图形查属性”。

3、空间关系查询分为：拓扑关系查询和缓冲区查询。

4、空间量算主要有：几何量算

形状量算

质心量算

距离量算

5、空间变换：对原始图层及其属性进行一系列的逻辑或代数运算，以产生新的具有特殊意义的地理图层及其属性，这个过程称为空间变换。

6、基于栅格结构的空间变换可分为三种方式：单点变换、邻域变换、区域变换。

7、重分类：对原始数据进行的再次分类组织。

8、缓冲区分析的应用：

1、点水源污染防治、医院的服务影响范围，点图层的缓冲区。

2、道路的扩建，线的缓冲区

3、自然生态保护区，面对象的缓冲

9、地理信息系统的叠加分析是将有关主题层组成的数据层面，进行叠加产生一个新数据层面的操作，其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。

10、主要网络分析功能：1）路径分析

2）计算最短路径的Dijkstra算法 3）资源分配

11、在以下几种情况下必须作空间插值：

1）现有的离散曲面的分辨率，象元大小或方向与所要求的不符，需要重新插值。2）现有的连续曲面的数据模型与所需的数据模型不符，需要重新插值。3）现有的数据不能完全覆盖所要求的区域范围，需要插值。

12、空间插值方法可以分为：整体插值、局部插值方法两类。

13、整体插值方法：1）边界内插方法2）趋势面分析3）变换函数插值

14、局部插值方法 ：1）最近邻点法：泰森多边形方法

2）移动平均插值方法：距离倒数插值 3）样条函数插值方法

4）空间自协方差最佳插值方法：克里金插值

15、综合评价一般经过四个过程：

1）评价因子的选择与简化；

2）多因子重要性指标（权重）的确定； 3）因子内各类别对评价目标的隶属度确定； 4）选用某种方法进行多因子综合。

第七章

1、DTM：数字地面模型（Digital Terrain Model，简称DTM）是定义于二维区域上的一个有限项的向量序列，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。

2、DEM：数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型（DEM，Digital Elevation Model）。高程是地理空间中的第三维坐标。数学表达为：z = f（x，y）

3、DEM是DTM的一个子集，是DTM的基础数据，最核心部分，可以从中提取出各种地形信息，如高度、坡度、坡向、粗糙度，并进行通视分析，流域结构生成等应用分析.4、地理信息系统中的DEM表示模型：规则格网模型、等高线模型、不规则三角网模型

5、规则格网模型缺点：1）在地形平坦的地方，存在大量的数据冗余；

2）在不改变格网大小的情况下，难以表达复杂地形的突变现象； 3）在某些计算，如通视问题，过分强调网格的轴方向。

6、Delaunay三角形的生成：1）凸包生成2）环切边界法凸包三角形剖分

3）离散点的内插

7、Delaunay三角形产生的基本准则：

1）任何一个Delaunay三角形的外接圆内不能包含任何其它离散点。

2）相邻两个Delaunay三角形构成凸四边形，在交换凸四边形的对角线之后，六个内角的最小者不再增大。该性质即为最小角最大准则。

8、格网DEM转成TIN可以看作是一种规则分布的采样点生成TIN的特例，其目的是尽量减少TIN的顶点数目，同时尽可能多地保留地形信息，如山峰、山脊、谷底和坡度突变处。

9、规则格网DEM生成规则三角网：1）筛选要保留或丢弃的格网点；

2）判断停止筛选的条件。其中两个代表性的方法算法是: 保留重要点法

启发丢弃法

10、DEM数据采集方法：1）地面测量

2）现有地图数字化 3）空间传感器

4）数字摄影测量方法

第八章

1、空间分析的目的是解决某类与地理空间有关的问题，通常涉及多种空间分析操作的组合。

2、空间分析一般步骤是：①明确分析的目的和评价准则；

②准备分析数据； ③进行空间分析操作； ④进行结果分析；

⑤解释、评价结果（如有必要，返回步骤1）； ⑥结果输出（地图、表格和文档）。

3、空间分析建模是指运用GIS空间分析方法建立数学模型的过程。

4、地图建模可以是一个空间分析流程的逆过程，即从分析的最终结果开始，反向一步步分析为得到最终结果，哪些数据是必须的，并确定每一步要输入的数据以及这些数据是如何派生而来。