地理信息系統(tǒng)原理與應用要點總結__中國礦業(yè)大學(共12頁)

1、第一章1、什么(shn me)是GIS它具有(jyu)什么特點P45地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種特定(tdng)而又十分重要的空間信息系統(tǒng)，它是以采集、貯存、管理、分析和描述整個或部分地球表面（包括大氣層在內(nèi)）與空間和地理分布有關的數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。2、GIS與其它信息系統(tǒng)(CAD)有什么區(qū)別P15區(qū)別：地理信息系統(tǒng)和數(shù)字制圖系統(tǒng)的主要區(qū)別在于空間分析方面，地理信息系統(tǒng)可以包含數(shù)字制圖系統(tǒng)的所有功能，此外它還應具有豐富的空間分析功能。要建立一個決策支持型的GIS應用系統(tǒng)，需要對多層的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行深層次的空間分析，以提供對規(guī)劃、管理和決策有用的信息，各種空間分析如緩沖區(qū)分析、疊置分析

2、、地形分析、資源分配等功能是必要的3、簡述GIS的構成P5簡述地理信息系統(tǒng)的組成及各部分主要功能。由地理信息系統(tǒng)硬件、軟件，空間數(shù)據(jù)，系統(tǒng)管理人員與用戶四個部分組成。gis的硬件設備是構成GIS的物理外殼，GIS系統(tǒng)的規(guī)模，速度，功能，形式，使用方法甚至軟件配置都與硬件設備有極大的關系，受到硬件指標的制約。GIS軟件是指gis運行所必需的各種程序，是構成GIS的核心部分，關系到gis及功能實現(xiàn)。GIS的硬件包括：計算機主機（是GIS的核心，是進行地理空間數(shù)據(jù)處理加工和分析的設備，可以組成網(wǎng)絡或單獨使用），數(shù)據(jù)存儲設備（包括硬盤，光盤，磁盤陣列等及相應地驅(qū)動設備），數(shù)據(jù)輸入設備（基本輸入設備除鍵

3、盤鼠標和通信端口外，還包括掃描儀，數(shù)字攝影測量工作站，全站型儀和GPS接收器等測量儀器設備），數(shù)據(jù)輸出設備（輸出設備有圖形圖像顯示器，矢量式繪圖儀，柵格式繪圖儀，行式打印機，點陣式或噴墨打印機和彩色噴墨繪圖儀）4、簡述GIS的發(fā)展(CGIS 中國GIS和外國GIS)。P17-201、國際發(fā)展概況GIS 開拓(kitu)期(60年代(nindi)）初期發(fā)展；進行一些簡單(jindn)的空間數(shù)據(jù)處理；可發(fā)了簡單的GIS軟件；成立了相關組織。GIS 鞏固發(fā)展期（70年代）計算機發(fā)展到第三代，大容量隨機存取設備出現(xiàn)，高質(zhì)量、快速發(fā)展的圖形、圖像發(fā)展，使GIS朝著實用化方向發(fā)展。標志：許多機構成立了專業(yè)

4、GIS；軟件在市場上快速發(fā)展；確立了GIS發(fā)展的重點（空間數(shù)據(jù)處理算法、數(shù)據(jù)結構和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)）；GIS受到政府的高度重視。GIS 技術大發(fā)展時期（80年代）GIS在理論、方法、技術取得突破并趨于成熟；功能更加完善；軟件開始市場化。地理信息系統(tǒng)的應用普及時代（90年代） GIS成為機構必備的工作系統(tǒng)，尤其是政府決策部門，改變了工作方式，并把GIS列入“信息高速公路”計劃2、國內(nèi)發(fā)展 準備階段（1978年1980年）進行輿論準備，正式提出倡議，開始組建隊伍、組織個別實驗研究。 起步階段（1981年 1985年)理論探索和區(qū)域性實驗研究。并在此基礎上制定國家地理信息系統(tǒng)規(guī)范。 初步發(fā)展階段（198

5、6年 95年前后）。地理信息系統(tǒng)的研究被列入我國“七 五”攻關課題，并且作為一個全國性的研究領域，已逐步和國民經(jīng)濟建設相結合，并取得了重要進 展和實際應用效益?？焖侔l(fā)展階段（ 96年代末現(xiàn)在）理論日趨成熟，應用日益廣泛，三維GIS、WEBGIS走向應用，GIS市場開始形成。5、舉例說明GIS可應用的行業(yè) P20第二章1. 簡述空間數(shù)據(jù)模型的層次和功能? P26層次：空間概念數(shù)據(jù)模型、空間邏輯數(shù)據(jù)模型和空間物理數(shù)據(jù)模型。功能: 空間概念數(shù)據(jù)模型是關于現(xiàn)實世界中空間實體及其相互間聯(lián)系的認知概念，它為描述空間數(shù)據(jù)的組織和設計空間數(shù)據(jù)庫模式提供著基本方法空間邏輯數(shù)據(jù)模型是在空間概念模型的基礎上對地理實

6、體的一次抽象描述，人們根據(jù)空間概念數(shù)據(jù)模型確定空間數(shù)據(jù)組織結構，落實空間數(shù)據(jù)的表達方式，生成空間邏輯數(shù)據(jù)模型。它的設計是GIS的關鍵，主要針對現(xiàn)實世界進行抽象提取，構建一個代表該現(xiàn)實世界的模型它與計算機硬件、系統(tǒng)軟件和工具軟件密切相關。主要描述系統(tǒng)中數(shù)據(jù)結構、對數(shù)據(jù)的操作以及操作后數(shù)據(jù)完整性問題，因此，它是空間數(shù)據(jù)庫設計的關鍵所在它的設計也就集中體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型設計上?？臻g(kngjin)物理數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)抽象的最低層，它描述空間數(shù)據(jù)在計算機物理存儲介質(zhì)上的組織(zzh)結構，空間(kngjin)存取方法和數(shù)據(jù)庫總體存儲結構等。2. GIS中的地圖投影配置的原則是什么? P331）各國的

7、GIS所采用的投影系統(tǒng)應與該國的基本地圖系列所用的投影系統(tǒng)一致；2）各比例尺的GIS投影系統(tǒng)應與其相應比例尺的主要信息源地圖所用的投影一致；3）各地區(qū)的GIS中的投影系統(tǒng)應與其所在區(qū)域適用的投影系統(tǒng)一致；4）各種GIS一般采用一種、或兩種（至多三種）投影系統(tǒng)，以保證地理定位框架的統(tǒng)一，一種服務于大比例尺的數(shù)據(jù)處理與輸入輸出，另一種服務于中小比例尺，3. 墨卡托投影、高斯克呂格投影和蘭勃特投影的特點是？P34Lambert投影特點：1)經(jīng)線都表現(xiàn)為交于一點的直線束；2)緯線表現(xiàn)為同心圓的圓弧，圓心為直線束的交點。Lambert投影（正軸圓錐投影）中，地球表面上兩點間的最短距離表現(xiàn)近乎為直線，有利

8、于GIS中空間分析和信息量度的正確實施。高斯投影（橫軸等角切橢圓柱投影）特點：1）中央經(jīng)線上無變形2）同一條緯線上，離中央經(jīng)線越遠，變形越大；3）同一條經(jīng)線上，緯度越低，變形越大；4）等變形線為平行于中央經(jīng)線的直線。4. 什么是空間數(shù)據(jù)的拓撲關系？空間數(shù)據(jù)的拓撲關系的種類有哪些？應該如何表達？P40空間數(shù)據(jù)的拓撲關系：指圖形在保持連續(xù)狀態(tài)下的變形，但圖形關系不變的性質(zhì)。種類：有拓撲鄰接，拓撲關聯(lián)，拓撲包含等。拓撲關系：1）拓撲鄰接：空間圖形中同類元素之間的拓撲關系 2）拓撲關聯(lián)：空間圖形中不同類元素之間的拓撲關系 3）拓撲包含：空間圖形中同類不同等元素之間的拓撲關系 5. 空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的概念

9、(ginin)和標準是什么？如何(rh)管理元數(shù)據(jù)？P46 -47元數(shù)據(jù)：關于數(shù)據(jù)的描述性數(shù)據(jù)信息，它應盡可能多的反映數(shù)據(jù)庫自身的特征規(guī)律，以便用戶(yngh)對數(shù)據(jù)庫的準確，高效開發(fā)和利用。標準：元數(shù)據(jù)標準名稱建立標準的組織CSDGM地球空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)標準FGDC，美國聯(lián)邦空間數(shù)據(jù)委員會GDDD數(shù)據(jù)庫描述MEGRIN，歐洲地圖事物組織CGSB空間數(shù)據(jù)庫描述CSC，加拿大標準委員會CFN地學信息-數(shù)據(jù)標準-元數(shù)據(jù)CEN /TC287DIF目錄交換格式NASAISO地理信息ISO/TC211柵格化過程包括(boku)以下操作：1）確定(qudng)柵格矩陣(行列(hng li)數(shù)分辨率)；2）點

10、的變換3）線的變換4)多邊形的變換(面的變換)第三章簡述GIS的幾種主要數(shù)據(jù)模型，并進行各自優(yōu)缺點分析。P82-847.什么是矢量數(shù)據(jù)？掌握矢量數(shù)據(jù)的編碼方法（實體式、索引式、雙重獨立式和鏈狀雙重獨立式）P1058.什么是柵格數(shù)據(jù)？掌握柵格數(shù)據(jù)的編碼方法（直接柵格編碼、行程編碼、鏈式編碼、塊碼和四叉樹編碼）？P111鏈碼（Chain Codes）又稱Freeman編碼或邊界編碼。主要記錄線狀地物或面狀地物的邊界。它把線狀地物或面狀地物的邊界表示為：由某一起始點開始并按某些基本方向確定的單位矢量鏈。前兩個數(shù)字表示起點的行列號，從第三個數(shù)字開始的每個數(shù)字表示單位矢量的方向。優(yōu)點：很強的數(shù)據(jù)壓縮能力

11、，并具有一定的運算功能，如面積，周長等的計算，類似于矢量數(shù)據(jù)結構，比較適合于存儲線和面圖形數(shù)據(jù)。缺點：疊置運算，如組合、相交等很難實施，對局部的改動涉及到整體結構，而且相鄰區(qū)域的邊界重復存儲。游程(yu chn)長度編碼:柵格數(shù)據(jù)壓縮的重要編碼方法。它的基本思路是：對于一個柵格圖形，常常有行（列）方向上相鄰的若干柵格單元具有相同(xin tn)的屬性代碼，因而可采取某種方法壓縮那些重復的內(nèi)容。編碼方案為：只是在各行（列）柵格單元的代碼發(fā)生變化時依此記錄該代碼以及(yj)相同代碼重復的個數(shù)或者記錄代碼及變化的位置（列數(shù)）。特點(tdin)：屬性的變化愈少，行程(xngchng)愈長，壓縮比例越大

12、，即壓縮比的大小與圖的復雜程度成反比。優(yōu)點(yudin)：壓縮效率高（保證原始信息不丟失）；易于檢索、疊加、合并操作。缺點：只顧及單行單列，沒有考慮周圍的其他方向的代碼值是否相同。壓縮受到一定限制。塊狀編碼：是將游程長度編碼擴展到二維的情況，采用方形區(qū)域作為記錄單元，每個記錄單元包含相鄰的若干柵格，數(shù)據(jù)結構有初始位置和半徑，再加上記錄單元的代碼組成。四叉樹編碼：基本思想是將一幅柵格圖象等分為四部分。逐塊檢查其格網(wǎng)屬性值。如果某一子區(qū)的所有柵格的屬性值相同，則這個子區(qū)不再(b zi)繼續(xù)分割，否則還要把這個子區(qū)再分割為四個子區(qū)。這樣依此地分割，直到每個子區(qū)都有相同的屬性值。柵格結構(jigu)優(yōu)

13、點：在柵格數(shù)據(jù)結構中，點實體表示為一個像元；線實體則表示為在一定方向(fngxing)上連接成串的相鄰像元集合；面實體由聚集在一起的相鄰像元集合表示。這種數(shù)據(jù)結構很適合計算機處理，因為行列像元陣列非常容易存儲、維護和顯示。柵格結構缺點：用柵格數(shù)據(jù)表示的地表是不連續(xù)的，是量化和近似離散的數(shù)據(jù)，是地表一定面積內(nèi)(像元地面分辨率范圍內(nèi))地理數(shù)據(jù)的近似性，如平均值、主成分值或按某種規(guī)則在像元內(nèi)提取的值等；另一方面，柵格數(shù)據(jù)的比例尺就是柵格大小與地表相應單元大小之比。像元大小相對于所表示的面積較大時，對長度，面積等的度量有較大影響。比較矢量和柵格兩種數(shù)據(jù)結構的優(yōu)缺點？P116為什么要采用矢量-柵格一體化

14、的數(shù)據(jù)結構？說明基本原理？ P123空間數(shù)據(jù)庫的特點是？P98面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型？P59第四章 1、矢量圖形數(shù)據(jù)的壓縮方法有哪些(nxi)？了解其基本原理。 方法(fngf)：(1).間隔取點法；（2）.垂距法和偏角法；（3）. Douglas-peucker法 2、圖幅拼接的基本(jbn)步驟為？。以兩相鄰地圖圖形的部分重疊區(qū)為基礎,把它們合成為一幅整圖的過程叫做圖幅拼接,分上下拼接和左右拼接。邏輯一致性的處理（屬性），利用交互編輯的方法處理邏輯裂縫；識別和檢索相鄰圖幅；相鄰圖幅邊界點坐標數(shù)據(jù)匹配； 匹配條件：相鄰圖幅邊界兩條線段或弧段左右碼各自相同或相反；相鄰圖幅同名邊界點坐標在某一允許值范

15、圍內(nèi)；相同屬性多邊形公共邊界的刪除；（公共邊界消除后，要對對象進行相關屬性的更新（如面積、周長等） 3、空間數(shù)據(jù)格式轉換的方法及特點？ 4、多邊形自動生成的方法？搜索每個多邊形所需的起始弧段的確立；形成多邊形的搜索方法；對多邊形內(nèi)島的處理。 5、什么是空間索引？空間索引有哪些方法？比較每種空間索引方法的特點？空間索引： 指依據(jù)空間對象的位置和形狀或空間對象之間的某種空間關系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結構，其中包含空間對象的概要信息，如對象的標識、外接矩形及指向空間對象實體的指針。方法：1.實體范圍索引； 特點：沒有建立真正的空間索引文件，依靠空間計算來進行判別，仍然需要對整個數(shù)據(jù)文件的空間實體

16、進行檢索，花費時間較大。格網(wǎng)型空間(kngjin)索引；特點(tdin)：格網(wǎng)的劃分(hu fn)受到限制，索引表太大不利于數(shù)據(jù)的索引和檢索。 6、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的含義是什么？空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標準是生產(chǎn)、使用和評價空間數(shù)據(jù)的依據(jù)。 7、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的來源有哪些？在空間數(shù)據(jù)處理過程中，哪些數(shù)據(jù)會降低空間數(shù)據(jù)的精度和可靠性？第五章什么是空間分析？空間分析的主要內(nèi)容有哪些？P143空間分析是指基于空間對象的屬性、分布、形態(tài)及其空間關系特征的空間數(shù)據(jù)分析技術，它以地學原理為依托，通過空間分析算法和模型，從空間數(shù)據(jù)中獲取有關地理對象的空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間形成和空間演變等。主要內(nèi)容1.GIS空

17、間分析模型2.空間統(tǒng)計分析3.空間查詢分析4.緩沖區(qū)分析5.空間疊加分析6.網(wǎng)絡分析7.數(shù)字地面模型及其應用什么是空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插？空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插的方法有哪些？設已知一組空間數(shù)據(jù)，它們可以是離散點的形式，也可以是分區(qū)數(shù)據(jù)的形式，現(xiàn)在要從這組數(shù)據(jù)中找到一個函數(shù)關系式，使該關系式最好的逼近這些已知的空間數(shù)據(jù)，并能根據(jù)該關系式推導出任意點或任意分區(qū)的值。這種通過已知點或分區(qū)的數(shù)據(jù)推求任一點或分區(qū)數(shù)據(jù)的方法稱為空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插。方法：整體擬合算法(sun f)、局部擬合算法解釋緩沖區(qū)分析、疊置分析、最佳路徑分析，并舉實例說明(shumng)用途。緩沖區(qū)分析(fnx)是根據(jù)數(shù)據(jù)庫的點、線、面實體，自動建立其

18、周圍一定寬度范圍內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形實體，從而實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)在水平方向得以擴展的信息分析方法。它是地理信息系統(tǒng)重要的和基本的空間操作功能之一。疊加分析是將有關主題層組成的數(shù)據(jù)層面，進行疊加產(chǎn)生一個新數(shù)據(jù)層面的操作，其結果綜合了原來倆層或多層要素所具有的屬性。在最短路徑選擇中，兩點之間的距離可以定義為實際的距離，也可定義為兩點間的時間、運費、流量等，可定義為使用這條邊所需付出的代價。掌握Dijstra算法的實現(xiàn)思路?；舅枷耄喊褕D的頂點分為S,T兩類,若起始點v到某頂點x的最短通路己求出,則將x歸入S,其余歸入T,開始時S中只有v,隨著程序運行,T的元素逐個轉入S, 直到目標頂點u轉入后結束說明DEM的概念及建立方法。定義在x、y域離散點以高程表達地面起伏形態(tài)的數(shù)字集合。當數(shù)字地面模型中地形屬性為高程時，即為數(shù)字高程模型。是 DTM的子集，是DTM最基本的部分，是地球表面地形地貌的一種離散的數(shù)字表達。說明坡度，坡向，坡長的概念與基于DEM的提取方法。坡度：表示了地表在該點的傾斜程度,可用水平面與局部地面夾角的正切值/百分比衡量坡向:為坡面法線在水平面上的投影與正北方向的夾角。地表粗糙度：反映地表的起伏變化和侵蝕程度的指標，一般定義為地表單元的曲面面積與其在水平面上的投影面積之比。坡度：表示了地表在該點的傾斜程度,可用水平面與局部地面夾角的正切值/百分比衡量