地理信息系統(tǒng)復(fù)習(xí)

1、第一章 概論1. GIS地理信息系統(tǒng)（GIS , Geographic Information System）是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界（資源與環(huán)境）的研究和變遷的各類空間數(shù)據(jù)及描述這些空間數(shù)據(jù)特性的屬性進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。它作為集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測(cè)繪遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)為一體的新興邊緣學(xué)科而迅速地興起和發(fā)展起來(lái)。2. GIS基本特征。 數(shù)據(jù)的空間定位特征； 空間關(guān)系處理的復(fù)雜性； 海量數(shù)據(jù)的處理能力。3. GIS與管理信息系統(tǒng)的區(qū)別。GIS有別于MIS（管理信息系統(tǒng)），GIS要對(duì)圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)共同

2、管理、分析和應(yīng)用，GIS的軟硬件設(shè)備要復(fù)雜、系統(tǒng)功能要強(qiáng)；MIS則只有屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的管理，即使存貯了圖形，也是以文件形式管理，圖形要素不能分解、查詢、沒(méi)有拓?fù)潢P(guān)系。管理地圖和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS（數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)）。表格見(jiàn)PPT4. 國(guó)內(nèi)外GIS發(fā)展。（1）國(guó)際GIS的發(fā)展?fàn)顩r60年代，探索時(shí)期：（GIS思想和技術(shù)方法的探索）人們關(guān)注什么是GIS，GIS能干什么。70年代，鞏固時(shí)期：（這時(shí)由于計(jì)算機(jī)技術(shù)及其在自然資源和環(huán)境數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用，促進(jìn) GIS迅速發(fā)展）。這期間，發(fā)展研究的重點(diǎn)是空間數(shù)據(jù)處理的算法，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理這三個(gè)方面。80年代，實(shí)破階段：

3、也是GIS普遍發(fā)展和推廣應(yīng)用階段，人們把GIS與RS解決全球性問(wèn)題，如全球沙漠化，全球可居住地評(píng)價(jià)，核擴(kuò)散問(wèn)題等。90年代，全面應(yīng)用：產(chǎn)業(yè)化階段，對(duì)GIS進(jìn)一步研究，研究的內(nèi)容集中在：空間信息分析的新模式和新方法，空間關(guān)系和數(shù)據(jù)模型，人工智能引入等。（2）國(guó)內(nèi)GIS的發(fā)展?fàn)顩r70年代，準(zhǔn)備階段：GIS先驅(qū)看到GIS的廣闊前景和GIS的重要性，進(jìn)行極積呼吁，為GIS在我國(guó)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)并做了一些可行性實(shí)驗(yàn)。80年代，試驗(yàn)起步階段:這期間，我國(guó)在GIS理論探索，規(guī)范探討，軟件開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)建立等方面取得了突破和進(jìn)展，進(jìn)行了一些典型，試驗(yàn)專題試驗(yàn)軟件開(kāi)發(fā)工作。 90年代，我國(guó)GIS發(fā)展階段： 我國(guó)

4、改革開(kāi)放以來(lái)，沿海、沿江經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)的發(fā)展土地的有償使用和外資的引進(jìn)，急需GIS為之服務(wù)，這也推動(dòng)GIS在我國(guó)的全面發(fā)展。 96年以來(lái)，是我國(guó)GIS產(chǎn)業(yè)化階段。應(yīng)用得到極大發(fā)展，國(guó)產(chǎn)專業(yè)GIS軟件由研發(fā)走向應(yīng)用5. GIS技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)多維化、結(jié)構(gòu)組件化、應(yīng)用社會(huì)化、平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化、實(shí)時(shí)GIS。6. GIS的構(gòu)成有哪些？計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、地理空間數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)（包括局域網(wǎng)模式和廣域網(wǎng)模式）、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、管理和使用人員。7. 常用的GIS軟件有哪些？Autodesk公司的Autocad、ESRI公司的ArcGIS系列、Intergraph公司的GeoMedia系列、

5、MapInfo公司的MapInfo、Supermap公司的Supermapdesk Pro系列。8. GIS與地理學(xué)、測(cè)繪學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)的關(guān)系？地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，明顯地體現(xiàn)出多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，這些交叉的學(xué)科包括地理學(xué)、測(cè)量學(xué)、地圖制圖學(xué)、攝影測(cè)量與遙感學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)以及一切與處理和分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)的學(xué)科。目前數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)(DBMS)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制圖(CAM)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)(ComputerGraphics)軟件包已被許多GIS研究者所采用，但這些系統(tǒng)不是為地理意義而設(shè)計(jì)的，無(wú)法取代GIS的作用.9. GIS的行業(yè)應(yīng)用。地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用就是人們應(yīng)用GIS

6、對(duì)地球表層人文經(jīng)濟(jì)和自然資源及環(huán)境等多種信息進(jìn)行管理和分析，以掌握城鄉(xiāng)和區(qū)域的自然環(huán)境和經(jīng)濟(jì)地理要素的空間分布、空間結(jié)構(gòu)、空間聯(lián)系和空間過(guò)程的演變規(guī)律，使它成為國(guó)家宏觀決策和區(qū)域多目標(biāo)開(kāi)發(fā)的依據(jù)，從而為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。行業(yè)：測(cè)繪與地圖制圖 （制圖流程、周期、精度、品種）、資源調(diào)查與管理、城鄉(xiāng)規(guī)劃、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)、國(guó)防、宏觀決策支持、電子政務(wù)、公眾服務(wù)等。第二章 地理空間數(shù)學(xué)基礎(chǔ)1. 地球表面模型類型：地球自然表面、大地水準(zhǔn)面、地球橢球面、數(shù)學(xué)模型。地球自然表面：地球自然表面是一個(gè)起伏不平、十分不規(guī)則的表面，包括海洋底部、高山高原在內(nèi)的固體地球表面。地球自然表面極不規(guī)則，無(wú)法用數(shù)學(xué)表面進(jìn)行

7、描述。大地水準(zhǔn)面：地球表面的72%被流體狀態(tài)的海水所覆蓋，可以假設(shè)當(dāng)海水處于完全靜止的平衡狀態(tài)時(shí)，從海平面延伸到所有大陸下部，而與地球重力方向處處正交的一個(gè)連續(xù)、閉合的水準(zhǔn)面。大地水準(zhǔn)面所包圍的球體具有不規(guī)則性、相對(duì)唯一性。地球橢球面：總體上講，大地體非常接近旋轉(zhuǎn)橢球，而后者的表面是一個(gè)規(guī)則的數(shù)學(xué)曲面。所以在大地測(cè)量以及GIS應(yīng)用中，一般都選擇一個(gè)旋轉(zhuǎn)橢球作為地球理想的模型，成為地球橢球。數(shù)學(xué)模型：數(shù)學(xué)模型是在解決其他一些大地測(cè)量學(xué)問(wèn)題時(shí)提出來(lái)的，如類地形面、準(zhǔn)大地水準(zhǔn)面、靜態(tài)水平衡橢球體等。2. 大地地理坐標(biāo)概念大地地理坐標(biāo)系是依托地球橢球用定義原點(diǎn)和軸系以及相應(yīng)基本參考面標(biāo)示較大地域地理空

8、間位置的參照系。3. 我國(guó)采用的2種高程基準(zhǔn) 1956年黃海高程系：以青島港驗(yàn)潮站的長(zhǎng)期觀測(cè)資料推算出的黃海平均海平面作為中國(guó)的水準(zhǔn)基面，即零高程面。我國(guó)的水準(zhǔn)原點(diǎn)位于青島觀象山。 1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)：基準(zhǔn)面為青島大港驗(yàn)潮站19521979年的驗(yàn)潮資料確定的黃海平均海面。4. 深度基準(zhǔn)概念深度基準(zhǔn)是指海圖圖載水深及其相關(guān)要素的起算面。通常取當(dāng)?shù)仄骄Ｃ嫦蛳乱欢ㄉ疃葹槠鹚忝?，即深度基?zhǔn)面。5. 地圖投影的概念，地圖投影按照變形規(guī)律分幾種？按投影面分為幾種投影？地圖投影：將地球橢球面上的點(diǎn)映射到平面上的方法，稱為地圖投影。按照變形規(guī)律分為：等面積投影、等角投影、任意投影。按投影面分為：橫圓柱投

9、影：投影面為橫圓柱、圓錐投影：投影面為圓錐、方位投影：投影面為平面。6. 我國(guó)主要應(yīng)用的2種投影方式？1：100萬(wàn) 蘭勃投影（正軸等積割圓錐投影）：大部分分省圖、大多數(shù)同級(jí)比例尺也采用蘭勃投影；1：50萬(wàn)、1：25萬(wàn)、1：10萬(wàn)、1：5萬(wàn)、1：2.5萬(wàn)、1:1萬(wàn)、1：5000采用高斯克呂格投影。7. 比例尺的含義？我國(guó)基本地圖比例尺地形圖系列有哪些？比例尺：制圖區(qū)域較小，采用各方面變形都較小的地圖投影，圖上各處的比例是一致的，故此時(shí)比例尺的含義是圖上長(zhǎng)度與相應(yīng)地面長(zhǎng)度的比例；制圖區(qū)域較大時(shí)，地圖投影比較復(fù)雜，地圖上長(zhǎng)度因地點(diǎn)和方向的不同而有所變化，這種地圖比例尺一般是指在地圖投影時(shí)，對(duì)地球半徑

10、縮小的比率， 稱為主比例尺。地圖經(jīng)過(guò)投影后，體現(xiàn)在圖上只有個(gè)別點(diǎn)線沒(méi)有長(zhǎng)度變形，也就是說(shuō)，只有在這些長(zhǎng)度沒(méi)有變形的點(diǎn)或線上，才可用地圖上注明的比例尺。我國(guó)基本地圖比例尺地形圖系列：大比例尺：1：5001：10萬(wàn)、中比例尺：1：10萬(wàn)1：100萬(wàn)、小比例尺：1：100萬(wàn)。8. 描述空間概念尺度有哪些？觀測(cè)尺度、比例尺、分辨率、操作尺度。第三章 空間數(shù)據(jù)模型1. 地理空間地理空間（GeographicSpace）是指地球表面及近地表空間，是地球上大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈和土壤圈交互作用的區(qū)域，地球上最復(fù)雜的物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程、生物過(guò)程和生物地球化學(xué)過(guò)程就發(fā)生在該區(qū)域。2. 空間實(shí)體的概念，基本

11、特征空間實(shí)體：對(duì)復(fù)雜地理事物和現(xiàn)象進(jìn)行簡(jiǎn)化抽象得到的不可再分割的同類對(duì)象，就是地理空間實(shí)體，簡(jiǎn)稱空間實(shí)體。基本特征：空間位置特征（幾何特征）、屬性特征、時(shí)間特征、空間關(guān)系3. 概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型、物理數(shù)據(jù)模型的概念概念數(shù)據(jù)模型：地理空間中地理事物與現(xiàn)象的抽象概念集，是地理數(shù)據(jù)的語(yǔ)義解釋；考慮用戶需求的共性，用統(tǒng)一的語(yǔ)言描述和綜合、集成各用戶視圖。邏輯數(shù)據(jù)模型：GIS描述概念數(shù)據(jù)模型中實(shí)體及其關(guān)系的邏輯結(jié)構(gòu)，是系統(tǒng)抽象的中間層。物理數(shù)據(jù)模型：概念數(shù)據(jù)模型在計(jì)算機(jī)內(nèi)部具體的存儲(chǔ)形式和操作機(jī)制，即在物理磁盤(pán)上如何存放和存取，是系統(tǒng)抽象的最底層。4. 地理信息中的數(shù)據(jù)類型，概括起來(lái)主要有哪5種

12、。幾何圖形數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)5. 空間數(shù)據(jù)的表示類型在二維空間中，不同類型的空間數(shù)據(jù)都可抽象表示為點(diǎn)、線、面三種基本的圖形要素。6. 空間關(guān)系包括哪些類型空間關(guān)系是指地理空間實(shí)體之間相互作用的關(guān)系。 拓?fù)淇臻g關(guān)系：用來(lái)描述實(shí)體間的相鄰、連通、包含和相交等關(guān)系； 順序空間關(guān)系：用于描述實(shí)體在地理空間上的排列順序，如實(shí)體之間前后、上下、左右和東、南、西、北等方位關(guān)系； 度量空間關(guān)系：用于描述空間實(shí)體之間的距離遠(yuǎn)近等關(guān)系。7. 空間拓?fù)潢P(guān)系概念及類型空間拓?fù)潢P(guān)系：地圖上的拓?fù)潢P(guān)系是指圖形在保持連續(xù)狀態(tài)下的變形（縮放、旋轉(zhuǎn)和拉伸等），但圖形關(guān)系不變的性質(zhì)。 鄰接關(guān)系：同類圖形要

13、素之間的拓?fù)潢P(guān)系，如點(diǎn)與點(diǎn)，線與線，面與面。 關(guān)聯(lián)關(guān)系：不同類別圖形要素之間的拓?fù)潢P(guān)系，如點(diǎn)與線，線與點(diǎn)，線與面，面與點(diǎn)。 包含關(guān)系：同類但不同級(jí)圖形要素之間的拓?fù)潢P(guān)系（只有面類要素才有包含關(guān)系）。 連通關(guān)系：空間圖形中弧段之間的拓?fù)潢P(guān)系。8. 空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系，對(duì)數(shù)據(jù)處理和空間分析具有重要的意義。拓?fù)潢P(guān)系能清楚地反映實(shí)體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，它比幾何坐標(biāo)關(guān)系有更大的穩(wěn)定性，不隨投影變換而變化。利用拓?fù)潢P(guān)系有利于空間要素的查詢。可以根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系重建地理實(shí)體。例如根據(jù)弧段構(gòu)建多邊形，實(shí)現(xiàn)道路的選取，進(jìn)行最佳路徑的選擇等。9. 空間數(shù)據(jù)邏輯模型空間數(shù)據(jù)邏輯模型作為概念模型向物理模型轉(zhuǎn)換的橋梁，根據(jù)

14、概念模型確定的空間信息內(nèi)容，以計(jì)算機(jī)能理解和處理的形式具體地表達(dá)空間實(shí)體及其關(guān)系。10. 矢量數(shù)據(jù)模型概念矢量數(shù)據(jù)模型是通過(guò)記錄坐標(biāo)的方式，盡可能地將點(diǎn)、線、面地理實(shí)體表現(xiàn)得精確無(wú)誤。其坐標(biāo)空間假定為連續(xù)空間，矢量數(shù)據(jù)能更精確地定義位置、長(zhǎng)度和大小。11. 柵格數(shù)據(jù)模型概念、描述柵格的參數(shù)、柵格值的確定方法柵格數(shù)據(jù)模型實(shí)際就是像元陣列，每個(gè)像元由行列確定它的位置。由于柵格模型是按一定的規(guī)則排列的，所表示的實(shí)體位置很容易隱含在網(wǎng)格文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，且行列坐標(biāo)可以很容易地轉(zhuǎn)為其它坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。在網(wǎng)格文件中每個(gè)代碼本身明確地代表了實(shí)體的屬性或?qū)傩缘木幋a。一個(gè)完整的柵格模型需要以下幾個(gè)參數(shù)：柵格形狀

15、；柵格單元尺寸大小/分辨率；柵格原點(diǎn) ；柵格的傾角。柵格單元大小：L=12S單元值確定: 12. 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型概念面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型應(yīng)用面向?qū)ο蠓椒枋隹臻g實(shí)體及其相互關(guān)系，特別適合于采用對(duì)象模型抽象和建模的空間實(shí)體的表達(dá)。地理空間的實(shí)體或現(xiàn)象可看作對(duì)象或其實(shí)例；一個(gè)對(duì)象是由描述該對(duì)象狀態(tài)的一組數(shù)據(jù)和表達(dá)它的行為的一組操作（方法）組成的：面向?qū)ο蠹夹g(shù)將對(duì)象的屬性和方法進(jìn)行封裝（encapsulation），另外還有分類（classification）、概括（generalization）、聚集（aggregation）、聯(lián)合（association）等對(duì)象抽象技術(shù)以及繼承（inheritan

16、ce）和傳播（propagation）等強(qiáng)有力的抽象工具。第四章 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1. 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指對(duì)空間數(shù)據(jù)邏輯模型描述的數(shù)據(jù)組織關(guān)系和編排方式，對(duì)地理信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢檢索和應(yīng)用分析等操作處理的效率有著至關(guān)重要的影響。2. 矢量數(shù)據(jù)編碼的幾種方式及其優(yōu)缺點(diǎn)（1）實(shí)體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)/spaghetti數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、直觀、易實(shí)現(xiàn)；以實(shí)體為單位的運(yùn)算和顯示。缺點(diǎn)：相鄰多邊形的公共邊界被數(shù)字化并存儲(chǔ)兩次，造成數(shù)據(jù)冗余和碎屑多邊形數(shù)據(jù)不一致，浪費(fèi)空間，導(dǎo)致雙重邊界不能精確匹配。自成體系，缺少多邊形的鄰接信息，無(wú)拓?fù)潢P(guān)系，難以進(jìn)行鄰域處理，如消除多邊形公共邊界，合并多邊形。島作為

17、一個(gè)單個(gè)圖形，沒(méi)有與外界多邊形聯(lián)系。不易檢查拓?fù)溴e(cuò)誤。所以，這種結(jié)構(gòu)只用于簡(jiǎn)單的制圖系統(tǒng)中，顯示圖形。（2）拓?fù)淇臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)索引式拓?fù)淇臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：優(yōu)點(diǎn)：用建索引的方法消除多邊形數(shù)據(jù)的冗余和不一致，鄰接信息、島信息可在多邊形文件中通過(guò)是否公共弧段號(hào)的方式查詢。缺點(diǎn)：表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系較繁瑣，給相鄰運(yùn)算、消除無(wú)用邊、處理島信息、檢索拓?fù)潢P(guān)系等帶來(lái)困難，以人工方式建立編碼表，工作量大，易出錯(cuò)。雙重獨(dú)立編碼結(jié)構(gòu)/DIME（Dual Independent Map Encoding）碼 鏈狀雙重獨(dú)立式編碼：優(yōu)點(diǎn)：拓?fù)潢P(guān)系明確，也能表達(dá)島信息，而且以弧段為記錄單位，滿足實(shí)際應(yīng)用需要。缺點(diǎn)：當(dāng)圖形數(shù)據(jù)修改、刪除

18、、增加點(diǎn)、線、面要素后，其拓?fù)潢P(guān)系也發(fā)生改變，所以，需重新建拓?fù)洹?. 柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼的幾種方式及其優(yōu)缺點(diǎn)（1） 游程長(zhǎng)度編碼結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)：對(duì)于游程長(zhǎng)度編碼，區(qū)域越大，數(shù)據(jù)的相關(guān)性越強(qiáng)，則壓縮越大，適用于類型區(qū)域面積較大的專題圖，而不適合于類型連續(xù)變化或類別區(qū)域分散的分類圖（壓縮比與圖的復(fù)雜程度成反比）。這種編碼在柵格加密時(shí)，數(shù)據(jù)量不會(huì)明顯增加，壓縮率高，并最大限度地保留原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼運(yùn)算簡(jiǎn)單，且易于檢索，疊加，合并等操作，這種編碼應(yīng)用廣泛。（2） 四叉樹(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：便于有效計(jì)算多邊形的數(shù)量特征；陣列各部分的分辨率是可變的即可精確表示圖形結(jié)構(gòu)又可減少數(shù)據(jù)量；柵格到四叉樹(shù)及四叉樹(shù)到柵格

19、結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換比其它壓縮方法簡(jiǎn)單；多邊形中嵌套異類小多邊形表示較方便。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換的不確定性。（3） 二維行程編碼結(jié)構(gòu)二維行程編碼采用了線性四叉樹(shù)的地址碼，并按照碼的順序完成編碼，但卻是沒(méi)有結(jié)構(gòu)規(guī)律的四叉樹(shù)。二維行程編碼比規(guī)則的四叉樹(shù)更節(jié)省存貯空間，而且有利于以后的插入、刪除和修改等操作，與線性四叉樹(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換也非常容易和快速。（4） 鏈?zhǔn)骄幋a優(yōu)點(diǎn)：鏈碼可有效地存貯壓縮柵格數(shù)據(jù)，便于面積、長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)折方向和邊界、線段凹凸度的計(jì)算。缺點(diǎn)：不易做邊界合并，插入操作、編輯較困難（對(duì)局部修改將改變整體結(jié)構(gòu)）。區(qū)域空間分析困難，相鄰區(qū)域邊界被重復(fù)存儲(chǔ)。（5） 影像金字塔數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4. 矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)的對(duì)比

20、分析第五章 空間數(shù)據(jù)組織與管理1. 數(shù)據(jù)庫(kù)常用的4種數(shù)據(jù)模型層次模型（Hierarchical Model）、網(wǎng)狀模型（Network Model）、關(guān)系模型（Relational Model）、面向?qū)ο竽Ｐ停∣bject Oriented Model）2. 標(biāo)準(zhǔn)DBMS儲(chǔ)蓄空間數(shù)據(jù)的局限性空間數(shù)據(jù)記錄是變長(zhǎng)的（如點(diǎn)數(shù)的可變性），而一般的數(shù)據(jù)庫(kù)都只允許把記錄的長(zhǎng)度設(shè)定為固定；在存儲(chǔ)和維護(hù)空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系方面存在著嚴(yán)重缺陷；一般都難以實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、連通、包含、疊加等基本操作；不能支持復(fù)雜的圖形功能；單個(gè)地理實(shí)體的表達(dá)需要多個(gè)文件、多條記錄，一般的DBMS也難以支持；難以保證具有高度內(nèi)部聯(lián)

21、系的GIS數(shù)據(jù)記錄需要的復(fù)雜的安全維護(hù)。3. 空間數(shù)據(jù)的概念和基本特征空間數(shù)據(jù)：某一區(qū)域內(nèi)關(guān)于一定地理要素特征的數(shù)據(jù)?；咎卣鳎嚎臻g特征、非結(jié)構(gòu)化特征、空間關(guān)系特征、尺度與多態(tài)性特征、分類編碼特征、海量數(shù)據(jù)特征4. 空間索引空間索引就是指依據(jù)空間對(duì)象的位置和形狀或空間對(duì)象之間的某種空間關(guān)系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中包含空間對(duì)象的概要信息，如對(duì)象的標(biāo)識(shí)、外接矩形及指向空間對(duì)象實(shí)體的指針。第六章 空間數(shù)據(jù)采集與處理1. 空間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源種類地圖、遙感影像數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、各種文字報(bào)告和立法文件。2. 數(shù)據(jù)采集任務(wù)將現(xiàn)有的地圖、外業(yè)觀測(cè)成果、航空像片、遙感圖片數(shù)據(jù)、文本資料

22、等轉(zhuǎn)換成GIS可以接受的數(shù)字形式。數(shù)據(jù)庫(kù)入庫(kù)之前進(jìn)行驗(yàn)證、修改、編輯等處理，保證數(shù)據(jù)在內(nèi)容和邏輯上的一致性。不同的數(shù)據(jù)來(lái)源要用到不同的設(shè)備和方法。3. 空間數(shù)據(jù)一般性錯(cuò)誤 數(shù)據(jù)不完整、重復(fù) 空間數(shù)據(jù)位置不正確 空間數(shù)據(jù)比例尺不準(zhǔn)確 空間數(shù)據(jù)變形 幾何和屬性連接有誤 屬性數(shù)據(jù)不完整4. 空間數(shù)據(jù)質(zhì)量概念、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)質(zhì)量是空間數(shù)據(jù)在表達(dá)空間位置、專題特征以及時(shí)間這三 個(gè)基本要素時(shí)，所能夠達(dá)到的準(zhǔn)確性、一致性、完整性，以及它們?nèi)咧g統(tǒng)一性的程度?？臻g數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是生產(chǎn)、使用和評(píng)價(jià)空間數(shù)據(jù)的依據(jù)，數(shù)據(jù)質(zhì)量是數(shù)據(jù)整體性能的綜合體現(xiàn)。 空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立必須考慮空間過(guò)程和現(xiàn)象的認(rèn)知、表

23、達(dá)、處理、再現(xiàn)等全過(guò)程?？臻g數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要素及其內(nèi)容：完備性、邏輯的一致性、位置準(zhǔn)確度(幾何精度)、時(shí)間準(zhǔn)確度(現(xiàn)勢(shì)性)、專題準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)方法：直接評(píng)價(jià)法、間接評(píng)價(jià)法5. 數(shù)據(jù)質(zhì)量的相關(guān)概念空間數(shù)據(jù)誤差源包括隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差及粗差。空間數(shù)據(jù)誤差類型包括幾何誤差、屬性誤差（定量屬性數(shù)據(jù)誤差、定性屬性數(shù)據(jù)誤差）、時(shí)間誤差及邏輯誤差?？臻g數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的方法:1）傳統(tǒng)的手工方法；2）元數(shù)據(jù)方法；3）地理相關(guān)法?？臻g數(shù)據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制:1）數(shù)據(jù)源的選擇；2）數(shù)字化過(guò)程的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)字化設(shè)備選用、對(duì)點(diǎn)精度、數(shù)字化限差、數(shù)據(jù)精度檢查等6. 元數(shù)據(jù)的概念、作用和內(nèi)容。元數(shù)據(jù)：一般都認(rèn)為元數(shù)據(jù)

24、就是 “關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”。作用：幫助用戶了解和分析數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制數(shù)據(jù)集成中的應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和功能實(shí)現(xiàn)內(nèi)容：對(duì)數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)來(lái)源、數(shù)據(jù)所有者及數(shù)據(jù)生產(chǎn)歷史等的說(shuō)明對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的描述，如數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)的邏輯一致性、數(shù)據(jù)完整性、分辨率、源數(shù)據(jù)的比例尺等 對(duì)數(shù)據(jù)處理信息的說(shuō)明，如量綱的轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的描述對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新、集成方法等的說(shuō)明第七章 空間數(shù)據(jù)查詢與空間度量1. 空間查詢空間查詢：在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索出滿足給定條件或位置的空間對(duì)象或?qū)傩蕴卣鞯囊环N操作。2. 空間查詢的主要方式SQL、圖形查詢、拓?fù)洳樵?、幾何查?. 空間查詢的主要內(nèi)容空間位置、空間分布、空間關(guān)系、屬性特征、幾何特征

25、4. 空間查詢的應(yīng)用搜索馬航失聯(lián)客機(jī)?！安樵冮L(zhǎng)江流域人口大于50萬(wàn)的縣或市”等。第八章 GIS基本空間分析1. 空間分析空間分析是從空間數(shù)據(jù)中獲取有關(guān)地理對(duì)象的空間位置、分布、形態(tài)、形成和演變等信息的分析技術(shù)，是地理信息系統(tǒng)的核心功能之一，它特有的對(duì)地理信息的提取、表現(xiàn)和傳輸?shù)墓δ?，是地理信息系統(tǒng)區(qū)別于一般管理信息系統(tǒng)的主要功能特征。2. 疊置分析概念、分析的基本條件疊置分析是將有關(guān)主題層組成的各個(gè)數(shù)據(jù)層面進(jìn)行疊置產(chǎn)生一個(gè)新的數(shù)據(jù)層面，其結(jié)果綜合了原來(lái)兩個(gè)或多個(gè)層面要素所具有的屬性，同時(shí)疊置分析不僅生成了新的空間關(guān)系，而且還將輸入的多個(gè)數(shù)據(jù)層的屬性聯(lián)系起來(lái)產(chǎn)生了新的屬性關(guān)系。疊置分析是較為復(fù)雜

26、的地理空間分析操作，有以下基本條件： 參加疊置分析的不同數(shù)據(jù)層面所對(duì)應(yīng)的地面范圍必須是一致的。 參與疊置分析的多層面分析數(shù)據(jù)必須有效匹配。 疊置分析的分析模型與分析數(shù)據(jù)必須有效匹配。 需了解疊置分析產(chǎn)生的誤差與不確定性特征，并有相應(yīng)的解決方案。3. 緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡(luò)分析、窗口分析等基本空間分析的原理、分析的步驟及其應(yīng)用。（見(jiàn)課后及PPT）（1） 緩沖區(qū)分析：緩沖區(qū)就是空間實(shí)體的一種影響范圍或服務(wù)范圍。緩沖區(qū)分析的基本思想就是給定一個(gè)空間實(shí)體或集合，確定它們的鄰域，鄰域的大小由領(lǐng)域半徑R來(lái)確定。對(duì)于一個(gè)空間實(shí)體Oi，其緩沖區(qū)定義為：對(duì)于空間實(shí)體集合：，其緩沖區(qū)定義為：緩沖區(qū)分析流程：（見(jiàn)圖a）類

27、型：圖a建立： 點(diǎn)緩沖區(qū)，以點(diǎn)為圓心，以緩沖距離為半徑繪圓。線、面緩沖區(qū)，以線狀地物或面狀地物邊界為參考線，作它們的平行線，同時(shí)考慮端點(diǎn)圓弧，建立緩沖區(qū)。實(shí)際的實(shí)現(xiàn)中技術(shù)處理是相當(dāng)復(fù)雜的?？赡艹霈F(xiàn)：緩沖區(qū)重疊、相交等。 有時(shí)可能建立不同距離的緩沖區(qū)。應(yīng)用：確定拆遷區(qū)范圍及區(qū)內(nèi)建筑物狀況確定商業(yè)或服務(wù)中心的影響范圍預(yù)測(cè)災(zāi)害影響面積與損失評(píng)估特殊保護(hù)區(qū)域的確定環(huán)境污染源的污染空間確定環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)的控制范圍微波接收站的影響與作用范圍交通線兩側(cè)所劃定的綠化帶（2） 網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析數(shù)學(xué)定義：在數(shù)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)是圖論和運(yùn)籌學(xué)，通過(guò)研究網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)以及模擬和分析資源在網(wǎng)絡(luò)上的流動(dòng)和分配情況，對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)

28、構(gòu)及其資源等的優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行研究。如一定資源的最佳分配，從一地到另一地的運(yùn)輸費(fèi)用最低等。在GIS中，網(wǎng)絡(luò)分析就是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系（ 結(jié)點(diǎn)與弧段拓?fù)?、弧段的連通性），通過(guò)考察網(wǎng)絡(luò)元素的空間與屬性數(shù)據(jù)，以數(shù)學(xué)理論模型為基礎(chǔ)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能特征進(jìn)行多方面的分析計(jì)算技術(shù)。步驟：網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)的建立，一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)必須首先加入多層點(diǎn)文件和線文件，由這些文件建立一個(gè)空的空間圖形網(wǎng)絡(luò)；對(duì)點(diǎn)和線文件建立起拓?fù)潢P(guān)系，加入其各個(gè)網(wǎng)絡(luò)屬性特征值，如根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際的需要，設(shè)置不同阻強(qiáng)值，網(wǎng)絡(luò)中鏈的連通性，中心點(diǎn)的資源容量，資源需求量等。應(yīng)用：網(wǎng)絡(luò)分析在電子導(dǎo)航、交通旅游、城市規(guī)劃管理、電力通訊等各種管網(wǎng)管線的布局設(shè)計(jì)

29、中發(fā)揮了重要的作用。如：從甲地到乙地的最短路徑是什么？如何設(shè)定一個(gè)服務(wù)中心？特定位置的服務(wù)中心的服務(wù)范圍？從一個(gè)位置到另一個(gè)位置的通行程度如何？從出發(fā)地到目的地，有多少條可行路線？如何在街道圖上定位一個(gè)發(fā)生的事件？（3） 窗口分析窗口分析是指對(duì)于柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的一個(gè)、多個(gè)柵格點(diǎn)或全部數(shù)據(jù)，開(kāi)辟一個(gè)有固定分析半徑的分析窗口，并在該窗口內(nèi)進(jìn)行諸如極值、均值等一系列統(tǒng)計(jì)計(jì)算，或與其它層面的信息進(jìn)行必要的復(fù)合分析，從而實(shí)現(xiàn)柵格數(shù)據(jù)有效的水平方向擴(kuò)展分析。窗口分析中的三個(gè)要素：中心點(diǎn)，在單個(gè)窗口中的中心點(diǎn)可能就是一個(gè)柵格點(diǎn)，或者是分析窗口的最中間的柵格點(diǎn)，窗口分析運(yùn)算后數(shù)值賦予給它。分析窗口大小與類型，

30、依據(jù)的單個(gè)窗口中的柵格分布狀況，如平滑運(yùn)算的3×3矩形窗口，扇形窗口等。運(yùn)算方式，圖層根據(jù)窗口分析類型運(yùn)算，依據(jù)不同的運(yùn)算方式獲得新的圖層，如DEM提取坡度、坡向運(yùn)算。分析窗口類型：矩形窗口、圓形窗口、環(huán)形窗口、扇形窗口、其它窗口窗口分析的類型：1）統(tǒng)計(jì)運(yùn)算：平均統(tǒng)計(jì)值、最大統(tǒng)計(jì)值、中值統(tǒng)計(jì)2）測(cè)度運(yùn)算：范圍統(tǒng)計(jì)、多數(shù)統(tǒng)計(jì)、種類統(tǒng)計(jì).3）函數(shù)運(yùn)算：濾波運(yùn)算、地形參數(shù)運(yùn)算4）追蹤分析4. 網(wǎng)絡(luò)分析對(duì)空間數(shù)據(jù)有什么特殊要求？5. 分析柵格數(shù)據(jù)在GIS空間分析中的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于算法實(shí)現(xiàn)?？臻g數(shù)據(jù)的疊置和組合容易。有利于與遙感數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用和分析。各類空間分析、地理現(xiàn)象模擬

31、均較為容易。輸出方法快速簡(jiǎn)便，成本低廉。缺點(diǎn)：圖形數(shù)據(jù)量大，用大像元減小數(shù)據(jù)量時(shí)，精度和信息量受損失，難以建立空間網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系。投影變化實(shí)現(xiàn)困難。圖形數(shù)據(jù)質(zhì)量低，地圖輸出不精美。第九章 DEM與地形分析1. DEM、DTM的概念DTM (Digital Terrain Model, DTM數(shù)字地面模型)是地形表面形態(tài)屬性信息的數(shù)字表達(dá)，是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字描述。如地面溫度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤類型等其他地面諸特征。數(shù)字地形模型中地形屬性為高程時(shí)稱為數(shù)字高程模型（DEM，Digital Elevation Model）。高程是地理空間中的第三維坐標(biāo)。數(shù)學(xué)表達(dá)為：

32、z = f（x，y）DEM是DTM的一個(gè)子集，是DTM的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，最核心部分，可以從中提取出各種地形信息，如高度、坡度、坡向、粗糙度，并進(jìn)行通視分析，流域結(jié)構(gòu)生成等應(yīng)用分析。課本概念：數(shù)字高程模型（DEM，Digital Elevation Model）是通過(guò)有限的地形高程數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)地形曲面的數(shù)字化模擬（即地形表面形態(tài)的數(shù)字化表示），高程數(shù)據(jù)常常采用絕對(duì)高程（即從大地水準(zhǔn)面起算的高度）。2. DEM圖形的表示方法1）線模式等高線是表示地形最常見(jiàn)的形式。其它的地形特征線也是表達(dá)地面高程的重要信息源，如山脊線、谷底線、海岸線及坡度變換線等。2）點(diǎn)模式用離散采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)建立DEM是DEM建立常用的方法

33、之一。數(shù)據(jù)采樣可以按規(guī)則格網(wǎng)采樣，可以是密度一致的或不一致的；可以是不規(guī)則采樣，如不規(guī)則三角網(wǎng)、鄰近網(wǎng)模型等；也可以有選擇性地采樣，采集山峰、洼坑、隘口、邊界等重要特征點(diǎn)。3）規(guī)則格網(wǎng)模型規(guī)則網(wǎng)格，通常是正方形，也可以是矩形、三角形等規(guī)則網(wǎng)格。規(guī)則網(wǎng)格將區(qū)域空間切分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，每個(gè)格網(wǎng)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)值。數(shù)學(xué)上可以表示為一個(gè)矩陣，在計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)中則是一個(gè)二維數(shù)組。每個(gè)格網(wǎng)單元或數(shù)組的一個(gè)元素，對(duì)應(yīng)一個(gè)高程值。4）不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)模型不規(guī)則三角網(wǎng)（Triangulated Irregular Network, TIN）是另外一種表示數(shù)字高程模型的方法Peuker等，1978，它既減少規(guī)則

34、格網(wǎng)方法帶來(lái)的數(shù)據(jù)冗余，同時(shí)在計(jì)算（如坡度）效率方面又優(yōu)于純粹基于等高線的方法。TIN模型根據(jù)區(qū)域有限個(gè)點(diǎn)集將區(qū)域劃分為相連的三角面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域中任意點(diǎn)落在三角面的頂點(diǎn)、邊上或三角形內(nèi)。如果點(diǎn)不在頂點(diǎn)上，該點(diǎn)的高程值通常通過(guò)線性插值的方法得到（在邊上用邊的兩個(gè)頂點(diǎn)的高程，在三角形內(nèi)則用三個(gè)頂點(diǎn)的高程）。所以TIN是一個(gè)三維空間的分段線性模型，在整個(gè)區(qū)域內(nèi)連續(xù)但不可微。3. DEM數(shù)據(jù)采集方法1）地面測(cè)量利用自動(dòng)記錄的測(cè)距經(jīng)緯儀（常用電子速測(cè)經(jīng)緯儀或全站經(jīng)緯儀）在野外實(shí)測(cè)。這種速測(cè)經(jīng)緯儀一般都有微處理器，可以自動(dòng)記錄和顯示有關(guān)數(shù)據(jù)，還能進(jìn)行多種測(cè)站上的計(jì)算工作。其記錄的數(shù)據(jù)可以通過(guò)串行通訊，輸入計(jì)

35、算機(jī)中進(jìn)行處理。2）現(xiàn)有地圖數(shù)字化利用數(shù)字化儀對(duì)已有地圖上的信息（如等高線）進(jìn)行數(shù)字化的方法，目前常用的數(shù)字化儀有手扶跟蹤數(shù)字化儀和掃描數(shù)字化儀。3）空間傳感器利用全球定位系統(tǒng)GPS，結(jié)合雷達(dá)和激光測(cè)高儀等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。4）數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量方法這是DEM數(shù)據(jù)采集最常用的方法之一。利用附有的自動(dòng)記錄裝置（接口）的立體測(cè)圖儀或立體坐標(biāo)儀、解析測(cè)圖儀及數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，進(jìn)行人工、半自動(dòng)或全自動(dòng)的量測(cè)來(lái)獲取數(shù)據(jù)。4. DEM的生成方法： 格網(wǎng)法：在地形圖上蒙上格網(wǎng)，逐格讀取中心點(diǎn)或交點(diǎn)的高程值。 三角網(wǎng)法：對(duì)有限個(gè)離散點(diǎn)，每三個(gè)鄰近點(diǎn)聯(lián)結(jié)成三角形，每個(gè)三角形代表一個(gè)局部平面，再根據(jù)每個(gè)平面方程，可計(jì)算各格

36、網(wǎng)點(diǎn)高程，生成DEM。 立體像對(duì)法：通過(guò)遙感立體像對(duì)，根據(jù)視差模型，自動(dòng)選配左右影像的同名點(diǎn)，建立數(shù)字高程模型，在產(chǎn)生DEM數(shù)據(jù)時(shí)，地形變化復(fù)雜的地區(qū)，增加網(wǎng)格數(shù)量（提高分辨率），而在地形起伏不大的地區(qū)，則減少網(wǎng)格數(shù)量（降低分辨率）。 曲面擬合法：根據(jù)有限個(gè)離散點(diǎn)的高程，采用多項(xiàng)式或樣條函數(shù)求得擬合公式，再逐個(gè)計(jì)算各點(diǎn)的高程，得到擬合的DEM?？煞从晨偟牡貏?shì)，但局部誤差較大。 等值線插值法：等值線插值法是比較常用的DEM生成方法，它根據(jù)各局部等值線上的高程點(diǎn)，通過(guò)插值公式計(jì)算各店的高程，得到DEM，輸入等值線后，可在矢量格式的等值線數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行，插值效果較好。5. DEM基本分析因子（1）坡

37、度定義為地表單元的法向與Z軸的夾角，即切平面與水平面的夾角。在計(jì)算出各地表單元的坡度后，可對(duì)不同的坡度設(shè)定不同的灰度級(jí)，可得到坡度圖。（2）坡向坡向是地表單元的法向量在水平面上的投影與該點(diǎn)的正北方向的夾角，在計(jì)算出每個(gè)地表單元的坡向后，可制作坡向圖，通常把坡向分為東、南、西、北、東北、西北、東南、西南8類，再加上平地，共9類，用不同的色彩顯示，即可得到坡向圖。（3）曲率曲率是對(duì)地形表面一點(diǎn)扭曲變化程度定量化度量因子，地面曲率在垂直和水平2個(gè)方向上的分量分別稱之為平面曲率和剖面曲率。（4）宏觀地形因子地形起伏度、地表粗造度、地表切割深度等地形因子是描述和反映地形表面較大地區(qū)內(nèi)地形的宏觀特征。水土

38、保持、土壤侵蝕特征、地表發(fā)育、地貌分類的研究具有重要意義。地形起伏分析窗口內(nèi)最大高程與最小高程的差地表粗造度（破碎度）是反映地表的起伏變化和侵蝕程度的指標(biāo)，一般定義為地表單元的曲面面積與其水平面上的投影面積之比。 地表切割深度地面某點(diǎn)的鄰域范圍的平均高程與該鄰域范圍內(nèi)的最小高程的差。（5）地貌形態(tài)的自動(dòng)分類6. 流域分析的步驟（1）流域定義：河流或水系在地面的集水區(qū)。（2）流域提取：DEM洼地填充、水流方向確定、水流累計(jì)矩陣生成、流域網(wǎng)絡(luò)提取7. 通視分析和可視域分析的基本算法通視分析：1）方法：a、以O(shè)為觀察點(diǎn)，對(duì)格網(wǎng)DEM或三角網(wǎng)DEM上的每個(gè)點(diǎn)判斷通視與否，通視賦值為1，不通視賦值為0。

39、由此可形成屬性值為0和1的格網(wǎng)或三角網(wǎng)。b、以觀察點(diǎn)O為軸，以一定的方位角間隔算出0°360°的所有方位線上的通視情況。對(duì)于每條方位線，通視的地方繪線，不通視的地方斷開(kāi)，或相反。這樣可得出射線狀的通視圖。2）關(guān)鍵算法均是判斷格網(wǎng)或三角網(wǎng)上的某一點(diǎn)是否通視（即兩點(diǎn)是否可見(jiàn)）。(兩點(diǎn)是否可見(jiàn)的算法)兩點(diǎn)是否可見(jiàn)的算法：a）傾角法格網(wǎng)DEM為例，O(xo，yo，zo)為觀察點(diǎn)，P(xp,yp,zp)為某一格網(wǎng)點(diǎn)，OP與格網(wǎng)的交點(diǎn)為A、B、C，OP的傾角為，觀察點(diǎn)與各交點(diǎn)的傾角為i (iA,B,C)，若tgmax(tgi , iA、B、C)，則OP通視 ,否則，不通視。b) 剖面圖

40、兩點(diǎn)連線是否與剖面相交。3）可視域算法第十章 空間統(tǒng)計(jì)分析1. 空間統(tǒng)計(jì)分析空間統(tǒng)計(jì)分析：即空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)空間位置建立數(shù)據(jù)間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系?？臻g統(tǒng)計(jì)分析含義：“空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析”著重于空間物體和現(xiàn)象的非空間特性的統(tǒng)計(jì)分析，研究如何以數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)模型來(lái)描述和模擬空間現(xiàn)象和過(guò)程?！皵?shù)據(jù)的空間統(tǒng)計(jì)分析”直接從空間物體的空間位置、聯(lián)系等方面出發(fā)，研究既具有隨機(jī)性和結(jié)構(gòu)性，或具有空間相關(guān)性和依賴性的自然現(xiàn)象。2. 空間統(tǒng)計(jì)分析的目的 描述事物在空間上的分布特征（隨機(jī)的、聚集的或規(guī)則的）。分析數(shù)據(jù)的空間自相關(guān)性，空間自相關(guān)性對(duì)空間格局的影響，如何利用這種關(guān)系構(gòu)建模型。3. 探索性數(shù)據(jù)分析所謂探索性數(shù)據(jù)

41、分析（Exploratory Data Analysis，以下簡(jiǎn)稱EDA），是指對(duì)已有的數(shù)據(jù)(特別是調(diào)查或觀察得來(lái)的原始數(shù)據(jù))在盡量少的先驗(yàn)假定下進(jìn)行探索，通過(guò)作圖、制表、方程擬合、計(jì)算特征量等手段探索數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和規(guī)律的一種數(shù)據(jù)分析方法。特別是當(dāng)我們對(duì)這些數(shù)據(jù)中的信息沒(méi)有足夠的經(jīng)驗(yàn)，不知道該用何種傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析時(shí)，探索性數(shù)據(jù)分析就會(huì)非常有效。4. 探索性數(shù)據(jù)分析的基本分析工具 直方圖：對(duì)采樣數(shù)據(jù)按一定的分級(jí)方案進(jìn)行分級(jí)，統(tǒng)計(jì)采樣點(diǎn)落入各個(gè)級(jí)別中的個(gè)數(shù)，并通過(guò)條帶圖或柱狀圖表現(xiàn)出來(lái)。 QQplot分布圖：正態(tài)QQPlot分布圖用來(lái)評(píng)估單變量樣本數(shù)據(jù)是否服從正態(tài)分布。普通QQPlot 分布圖

42、 （General QQPlot）用來(lái)評(píng)估兩個(gè)數(shù)據(jù)集的分布的相似性。 變異函數(shù) Voronoi圖：又稱泰森多邊形。定義：它是由一組由連接兩鄰點(diǎn)直線的垂直平分線組成的連續(xù)多邊形組成。N個(gè)在平面上有區(qū)別的點(diǎn)，按照最鄰近原則劃分平面；每個(gè)點(diǎn)與它的最近鄰區(qū)域相關(guān)聯(lián)。Delaunay三角形是由與相鄰Voronoi多邊形共享一條邊的相關(guān)點(diǎn)連接而成的三角形。特點(diǎn)：a.組成多邊形的邊總是與兩相鄰樣點(diǎn)的連線垂直；b.多邊形內(nèi)的任意位置總是離該多邊形內(nèi)樣點(diǎn)的距離最近，離相鄰多邊形內(nèi)樣點(diǎn)距離遠(yuǎn)；c.每個(gè)多邊形內(nèi)包含且僅包含一個(gè)樣點(diǎn)。5. 空間分布模式空間分布模式：可以劃分為聚集模式（clustered patter

43、n)、分散模式（dispersed pattern)和隨機(jī)模式（random pattern)三類。6. 空間自相關(guān)空間自相關(guān)是指屬性值在空間上相關(guān)是由要素的地理位置造成的，即距離越近的兩事物越相似?？臻g自相關(guān)是根據(jù)位置相似性和屬性相似性的匹配情況來(lái)測(cè)度的。7. 分級(jí)統(tǒng)計(jì)的概念分級(jí)統(tǒng)計(jì)：把數(shù)據(jù)劃分成不同的級(jí)別，體現(xiàn)數(shù)據(jù)自身的特征，為應(yīng)用研究及專題制圖提供基礎(chǔ)。分級(jí)：根據(jù)一定的方法或標(biāo)準(zhǔn)把數(shù)據(jù)分成不同的級(jí)別。8. 模式分級(jí)的類型模式分級(jí)：按固定模式進(jìn)行分級(jí)，級(jí)差由特定的算法自動(dòng)設(shè)定。（1）等間距分級(jí)（2）分位數(shù)分級(jí)（3）等面積分級(jí)（4）標(biāo)準(zhǔn)差分級(jí)（5）自然裂點(diǎn)法分級(jí)（6）其他分級(jí)方法：有規(guī)律的不

44、等間距分級(jí)、按嵌套平均值分級(jí)、按面積正態(tài)分布分級(jí)9. 常用的空間插值函數(shù)有哪些？常用函數(shù)：線性內(nèi)插和雙線性內(nèi)插、二元樣條函數(shù)內(nèi)插、Coons曲面與Geomap曲面、多層曲面疊加內(nèi)插、最小二乘配置、克里格插值法、有限元內(nèi)插。第十一章 地理信息可視化1. 地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品輸出類型地圖地圖是空間實(shí)體的符號(hào)化模型，是地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的主要表現(xiàn)形式， 根據(jù)地理實(shí)體的空間形態(tài)，常用的地圖種類有點(diǎn)位符號(hào)圖、線狀符號(hào)圖、面狀符號(hào)圖、等值線圖、三維立體圖、暈渲圖等。 圖像圖像也是空間實(shí)體的一種模型，它不采用符號(hào)化的方法，而是采用人的直觀視覺(jué)變量表示各空間位置實(shí)體的質(zhì)量特征。它一般將空間范圍劃分為規(guī)則的單元，然后

45、再根據(jù)幾何規(guī)則確定的圖像平面的相應(yīng)位置，用直觀視覺(jué)變量表示該單元的特征。統(tǒng)計(jì)圖表非空間信息可采用統(tǒng)計(jì)圖表表示。統(tǒng)計(jì)圖將實(shí)體的特征和實(shí)體間與空間無(wú)關(guān)的相互關(guān)系采用圖形表示，它將與空間無(wú)關(guān)的信息傳遞給使用者，使得使用者對(duì)這些信息有全面、直觀的了解。統(tǒng)計(jì)圖常用的形式有柱狀圖、扇形圖、直方圖、折線圖和散點(diǎn)圖等。統(tǒng)計(jì)表格將數(shù)據(jù)直接表示在表格中，使讀者可直接看到具體數(shù)據(jù)值。2. 圖面配置的主要內(nèi)容一幅完整的地圖圖面內(nèi)容包括圖廓、圖名、圖例、比例尺、指北針、制圖時(shí)間、坐標(biāo)系統(tǒng)、主圖、副圖、符號(hào)、注記、顏色、背景等內(nèi)容。圖面配置應(yīng)該主題突出、圖面均衡、層次清晰、易于閱讀，以求美觀和邏輯的協(xié)調(diào)統(tǒng)一而又不失人性化

46、： 主題突出； 圖面平衡； 圖形-背景； 視覺(jué)層次。3. 地圖可視化的表現(xiàn)形式（1） 等值線顯示等值線又稱等量線，表示在相當(dāng)范圍內(nèi)連續(xù)分布而且數(shù)量逐漸變化的現(xiàn)象的數(shù)量特征。用連接各等值點(diǎn)的平滑曲線來(lái)表示制圖對(duì)象的數(shù)量差異，如等高線、等深線、等溫線、等磁線等等。等高線是表示地面起伏形態(tài)的一種等值線。它是把地面上高程相等的各相鄰點(diǎn)所連成的閉合曲線，垂直投影在平面上的圖形。一組等高線可以顯示地面的高低起伏形態(tài)和實(shí)際高度，根據(jù)等高線的疏密和圖形，可以判斷地形特征和斜坡坡度。（2） 分層設(shè)色顯示分層設(shè)色法是在等高線的基礎(chǔ)上根據(jù)地圖的用途、比例尺和區(qū)域特征，將等高線劃分一些層級(jí)，并在每一層級(jí)的面積內(nèi)繪上不

47、同顏色，以色相、色調(diào)的差異表示地勢(shì)高低的方法。這種方法加強(qiáng)了高程分布的直觀印象，更容易判讀地勢(shì)狀況，特別是有了色彩的正確配合，使地圖具有了一定的立體感。設(shè)色有單色和多色兩種。（3） 地形暈渲顯示暈渲法也叫陰影法，是用深淺不同的色調(diào)表示地形起伏形態(tài)。按光源的位置分直照暈渲、斜照暈渲和綜合光照暈渲；按色調(diào)分墨渲和彩色暈渲。（4） 剖面顯示地形剖面圖、地質(zhì)剖面圖（5） 專題地圖顯示專題地圖是在地理底圖上，按照地圖主題的要求，突出面完善地表示與主題相關(guān)的一種或幾種要素，使地圖內(nèi)容專題化、形式各異、用途專門(mén)化的地圖。（6） 立體透視顯示GIS的立體透視顯示可以實(shí)現(xiàn)多種地形的三維表達(dá)。立體等高線模型、三維

48、線框透視模型、地形三維表面模型。（7） 空間信息的三維建模LOD（levels of detail，LOD）模型、多分辨率建模方法、CAD與三維GIS的集成（8） 三維景觀顯示基于遙感影像的地形三維景觀、基于地物疊加的地形三維景觀（9） 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）是計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的集視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等為一體的三維虛擬環(huán)境，用戶借助特定裝備（如數(shù)據(jù)手套、頭盔等）以自然方式與虛擬環(huán)境交互作用、相互影響，從而獲得與真實(shí)世界等同的感受以及在現(xiàn)實(shí)世界中難以經(jīng)歷的體驗(yàn)。（10） 三維動(dòng)態(tài)漫游第十二章 地理信息的傳輸1.網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)廣義：廣義的網(wǎng)絡(luò)GIS包含了以各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

49、和不同分布式軟件體系構(gòu)建起來(lái)的GIS應(yīng)用。廣義網(wǎng)絡(luò)GIS概念框架并非是“理想模式”，很多GIS平臺(tái)廠商在其GIS軟件平臺(tái)的開(kāi)發(fā)與部署過(guò)程中也是按照這種模式生產(chǎn)自己的軟件，以適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)模式下的需求。狹義：在一定時(shí)期內(nèi)特定形式的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式對(duì)象技術(shù)的融合所形成的GIS系統(tǒng)便是狹義性的網(wǎng)絡(luò)GIS。2.WebGIS優(yōu)點(diǎn)及其未來(lái)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)地理信息GIS發(fā)展的必然：（1）新技術(shù)層出不窮新技術(shù)的發(fā)展在改變地理信息的作用逐漸成為基礎(chǔ)設(shè)施（2）GIS軟件日臻完善產(chǎn)品更深、更細(xì)、更專業(yè)解決方案更全面、更實(shí)際（3）各類數(shù)據(jù)與日俱增利用數(shù)字技術(shù)我們可以獲取世界的各類信息并將信息快速地發(fā)布到世界任何地方（4）組織

50、機(jī)構(gòu)不斷完善（5）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用形式更加凸顯第十三章 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展1.組件式GIS組件式GIS，又稱ComGIS(COM是Component Object Model的簡(jiǎn)寫(xiě))，是未來(lái)GIS系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢(shì)。組件式GIS是面向?qū)ο蠹夹g(shù)和組件技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用型GIS，其基礎(chǔ)是組件對(duì)象模型。利用組件技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用GIS的基本思想是：把GIS的各大功能模塊劃分為若干個(gè)控件，每個(gè)控件完成不同的功能，控件之間、控件與非控件之間可以方便地通過(guò)可視化軟件工具集成起來(lái)，將這些控件集成在一起, 就像搭積木一樣構(gòu)造軟件系統(tǒng)，形成最終的GIS應(yīng)用軟件。2.組件式GIS特點(diǎn)高效無(wú)縫的系統(tǒng)集成：一個(gè)系統(tǒng)的建立往往需要對(duì)G

51、IS數(shù)據(jù)、基本空間處理功能與各種應(yīng)用模型進(jìn)行集成。而系統(tǒng)集成方案在很大程度上決定了系統(tǒng)的適用性和效率，不同的應(yīng)用領(lǐng)域、不同的應(yīng)用開(kāi)發(fā)者所采用的系統(tǒng)集成方案往往不同。無(wú)須專門(mén)的GIS開(kāi)發(fā)語(yǔ)言：只要符合組件模型開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)言均可使用。如VC(Visual C+)，VB(Visual Basic)，Visual FoxPro，Borland C+，Delphi，Power Builder等。大眾化GIS：因GIS組件與其它商業(yè)化組件一樣，遵循同樣的組件對(duì)象模型標(biāo)準(zhǔn)，非GIS專業(yè)人員同樣可以方便使用。成本低：組件的重用率極高。同一個(gè)組件可以在不同的軟件中重復(fù)使用。3.ComGIS對(duì)GIS的影響（1）性

52、能與可靠性有較大提高系統(tǒng)從較高的技術(shù)起點(diǎn)出發(fā)，性能和可靠性較過(guò)去的系統(tǒng)已經(jīng)有了較大的提高，且在各個(gè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用中積累了不少經(jīng)驗(yàn)，完全可以充當(dāng)中小型系統(tǒng)的支撐平臺(tái)。（2）充分利用現(xiàn)有的開(kāi)發(fā)人員由于組件式GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)可以采用一般的MIS工具來(lái)開(kāi)發(fā)，且其開(kāi)發(fā)API的形式與常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)接口類似，所以許多MIS開(kāi)發(fā)人員只需經(jīng)過(guò)短期學(xué)習(xí)就可以承擔(dān)起GIS或GMIS的開(kāi)發(fā)任務(wù)，這是普及GIS或GMIS至關(guān)重要的因素。（3）開(kāi)發(fā)周期縮短由于采用高層次的開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)者可盡可能地利用已有的經(jīng)驗(yàn)和技能，加上組件式GIS平臺(tái)本身具有層次簡(jiǎn)明的特點(diǎn)與對(duì)象化的開(kāi)發(fā)方法，將會(huì)大幅度縮短構(gòu)造一個(gè)GIS或GMIS系統(tǒng)

53、所需的時(shí)間。過(guò)去，利用傳統(tǒng)GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)開(kāi)發(fā)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)往往需要一年或更長(zhǎng)的時(shí)間，而采用組件式GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)，對(duì)于不太復(fù)雜的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，幾周就可以構(gòu)造出原型，幾個(gè)月就能見(jiàn)到成效了。（4）可擴(kuò)展性增強(qiáng)組件本身封裝程度高，系統(tǒng)的升級(jí)可以做到較為透明。整個(gè)GIS系統(tǒng)就是由組件搭建而成，其結(jié)構(gòu)必然更為簡(jiǎn)單且易于調(diào)整。此外，組件遵循的是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)放性會(huì)更好。（5）降低系統(tǒng)建設(shè)成本如果采用傳統(tǒng)GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)，構(gòu)造一個(gè)運(yùn)行在十幾臺(tái)計(jì)算機(jī)上的中小型GIS系統(tǒng)，購(gòu)買(mǎi)開(kāi)發(fā)環(huán)境的費(fèi)用在30萬(wàn)元人民幣左右。而采用國(guó)產(chǎn)組件式GIS平臺(tái)產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)環(huán)境只需幾千元，加上平均幾百元一個(gè)的運(yùn)行許可，總體平臺(tái)費(fèi)用會(huì)降到十分之一左右

54、。4.三維GIS需解決的關(guān)鍵問(wèn)題地球空間信息真三維表示的數(shù)學(xué)模型；精確高效的數(shù)據(jù)獲取與建模；分布式海量數(shù)據(jù)庫(kù)一體化管理；實(shí)時(shí)可視化與解析分析等集成應(yīng)用。5.GPS有哪些應(yīng)用GPS是英文Global Positioning System（全球定位系統(tǒng)）的簡(jiǎn)稱。GPS起始于1958年美國(guó)軍方的一個(gè)項(xiàng)目，1964年投入使用。20世紀(jì)70年代，美國(guó)陸海空三軍聯(lián)合研制了新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS。主要目的是為陸?？杖箢I(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事目的。應(yīng)用：精確定時(shí)：廣泛應(yīng)用在天文臺(tái)、通信系統(tǒng)基站、電視臺(tái)中。工程施工：道路、橋梁、隧道的施工中大量采用

55、GPS設(shè)備進(jìn)行工程測(cè)量。勘探測(cè)繪：野外勘探及城區(qū)規(guī)劃中都有用到。導(dǎo)航：武器導(dǎo)航：精確制導(dǎo)導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈；車(chē)輛導(dǎo)航：車(chē)輛調(diào)度、監(jiān)控系統(tǒng)；舶導(dǎo)航：遠(yuǎn)洋導(dǎo)航、港口/內(nèi)河引水；飛機(jī)導(dǎo)航：航線導(dǎo)航、進(jìn)場(chǎng)著陸控制；星際導(dǎo)航：衛(wèi)星軌道定位。定位：車(chē)輛防盜系統(tǒng)；手機(jī)，PDA等通信移動(dòng)設(shè)備防盜；兒童及特殊人群的防走失系統(tǒng)。6.開(kāi)放GIS概念開(kāi)放式GIS是指在計(jì)算機(jī)和通信環(huán)境下，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和接口所建立起來(lái)的地理信息系統(tǒng)。它不僅使數(shù)據(jù)能在應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)，還能在系統(tǒng)間流動(dòng)。7.開(kāi)放GIS特點(diǎn)(1)互操作性：不同地理信息系統(tǒng)軟件之間連接、信息交換沒(méi)有障礙。(2)可擴(kuò)展性：硬件方面可在不同軟件、不同檔次的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，

56、軟件方面增加新的地學(xué)空間數(shù)據(jù)和地學(xué)數(shù)據(jù)處理功能。(3)技術(shù)公開(kāi)性：開(kāi)放思想主要是對(duì)用戶公開(kāi)公開(kāi)源代碼及規(guī)范說(shuō)明是重要的途徑之一。(4)可移植性：獨(dú)立于軟件、硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，不需修改便可在不同的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。8.數(shù)字地球概念數(shù)字地球是指數(shù)字化的地球，更確切地說(shuō)是指信息化的地球，是與國(guó)家信息化的概念相一致的。信息化是指以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化的全部過(guò)程。詳細(xì)一點(diǎn)說(shuō)，數(shù)字地球是指以地球作為對(duì)象的、以地理坐標(biāo)為依據(jù)，具有多分辨率、海量的和多種數(shù)據(jù)融合的，并可用多媒體和虛擬技術(shù)進(jìn)行多維(立體的和動(dòng)態(tài)的)表達(dá)的，具有空間化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化特征的技術(shù)系統(tǒng)。形象一點(diǎn)地說(shuō)，數(shù)字地球是指整個(gè)地球經(jīng)數(shù)字化之后由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)管理的技術(shù)系統(tǒng)?！皵?shù)字地球”核心思想有兩點(diǎn)， 一是用數(shù)字化手段統(tǒng)一性地處理地球問(wèn)題，另一點(diǎn)是最大限度地利用信息資源