四川師范大學(xué)地理學(xué)院地理信息系統(tǒng)教程期末復(fù)習(xí)提綱_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

地理信息系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)第一章.地理信息系統(tǒng):在計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)支持下,對(duì)空間數(shù)據(jù)(整個(gè)或部分地球表層的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù))進(jìn)行采集、編輯、存儲(chǔ)、分析和輸出的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。P4.地球:地球是一個(gè)近似球體,其自然表面是一個(gè)極其復(fù)雜的不規(guī)則曲面。.數(shù)據(jù)和信息之間的關(guān)系:數(shù)據(jù)(Data):定性或定量對(duì)事物和環(huán)境描述的直接或間接原始記錄,未經(jīng)加工;信息(Information):用文字、數(shù)字、符號(hào)、語言、圖像等介質(zhì)來表示事件、事物、現(xiàn)象等的內(nèi)容、數(shù)量或特征,從而向人們提供新的事實(shí)和知識(shí);具有客觀性、適用性、可傳輸性和共享性等特征。.信息的特征:具有客觀性、適用性、可傳輸性和共享性等特征。.GIS的組成:計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、空間數(shù)據(jù)和管理與應(yīng)用人員。P12.地理信息系統(tǒng)的發(fā)展歷史:(GIS的開拓期(50-60年代)60年代是GIS開拓起步階段主要關(guān)注:空間數(shù)據(jù)的地學(xué)處理;計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的功能很弱,存儲(chǔ)能力很小、磁帶存取速度很慢,制約GIS發(fā)展,圖形功能和地學(xué)分析功能都非常有限,相應(yīng)的算法也比較粗糙;軟件研制:針對(duì)具體的GIS應(yīng)用;到60年代末期,針對(duì)GIS一些具體功能的軟件技術(shù)有了較大發(fā)展。2GIS鞏固發(fā)展期(70年代)主要關(guān)注:空間地理信息的管理;計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)迅速發(fā)展:數(shù)據(jù)處理速度加快,內(nèi)存容量增大,輸入、輸出設(shè)備比較齊全,而且還推出了大容量直接存儲(chǔ)設(shè)備--磁盤,為地理數(shù)據(jù)的錄入、存儲(chǔ)、檢索、輸出等提供了強(qiáng)有力的支撐;總體特點(diǎn):利用新的計(jì)算機(jī)技術(shù),但數(shù)據(jù)分析能力很弱;GIS技術(shù)方面未有新的突破;系統(tǒng)的應(yīng)用與開發(fā)多限于某個(gè)機(jī)構(gòu);專家個(gè)人的影響削弱,而政府影響增強(qiáng);人機(jī)圖形交互技術(shù)的發(fā)展成為這一時(shí)期軟件的最重要進(jìn)展。加拿大測(cè)量學(xué)家R.F.Tomlinson:1963年,首先提出了GIS術(shù)語,并建立了世界上第一個(gè)實(shí)用的GIS--加拿大GIS(CGIS),用于自然資源的管理和規(guī)劃。3GIS技術(shù)大發(fā)展時(shí)期(80年代)計(jì)算機(jī)發(fā)展:第四代計(jì)算機(jī),特別是微型計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程通訊傳輸設(shè)備的出現(xiàn)為計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用創(chuàng)造了條件,加上計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的建立,使地理信息的傳輸時(shí)效得到極大的提高;系統(tǒng)軟件:完全面向數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)通過操作系統(tǒng)(OS)管理數(shù)據(jù),系統(tǒng)軟件工具和應(yīng)用軟件工具得到研制,數(shù)據(jù)處理開始和數(shù)學(xué)模型、模擬等決策工具結(jié)合;應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大:從資源管理、環(huán)境規(guī)劃到應(yīng)急反應(yīng),從商業(yè)服務(wù)區(qū)域劃分到政治選舉分區(qū)等,涉及到了許多的學(xué)科與領(lǐng)域,如景觀生態(tài)規(guī)劃、森林管理、土木工程等;GIS發(fā)展規(guī)劃:?jiǎn)?dòng)了若干科研項(xiàng)目,建立了一些政府性、學(xué)術(shù)性機(jī)構(gòu);同時(shí),商業(yè)性的咨詢公司、軟件制造商大量涌現(xiàn),并提供系列專業(yè)化服務(wù)??傮w特點(diǎn):(1)柵格-矢量轉(zhuǎn)換技術(shù)、自動(dòng)拓?fù)渚幋a以及多邊形中拓?fù)湔`差檢測(cè)等方法得以發(fā)展,開辟了處理圖形和屬性數(shù)據(jù)的途徑;(2)圖邊自動(dòng)拼接,使小型計(jì)算機(jī)能夠分塊處理較大空間范圍(或圖幅)的數(shù)據(jù)文件;(3)采用命令語言建立空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),對(duì)屬性再分類、分解線段、合并多邊形、改變比例尺、測(cè)量面積、產(chǎn)生圖和新的多邊形、按屬性搜索、輸出表格和報(bào)告以及多邊形的疊加處理等。4.GIS的應(yīng)用普及時(shí)代(90年代至今)?發(fā)展趨勢(shì)包括:網(wǎng)絡(luò)GIS、互操作GIS、地理信息共享與標(biāo)準(zhǔn)化、時(shí)態(tài)GIS、3S集成、虛擬GIS、移動(dòng)GIS、數(shù)字地球和格網(wǎng)GIS等內(nèi)容;?發(fā)展特點(diǎn):多源數(shù)據(jù)信息共享;數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)操作;平衡計(jì)算負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載;操作及管理簡(jiǎn)單化;應(yīng)用普及化、大眾化。.GIS的相關(guān)學(xué)科:地理學(xué)、制圖學(xué)、計(jì)算機(jī)、測(cè)繪與遙感等。.GIS的基本功能:1數(shù)據(jù)采集功能2數(shù)據(jù)編輯與處理3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、組織與管理功能4空間查詢與空間分析功能5數(shù)據(jù)輸出功能.空間數(shù)據(jù):以地球表面空間位置為參照的自然、社會(huì)和人文景觀數(shù)據(jù),可以是圖形、圖像、文字、表格和數(shù)字等,由系統(tǒng)的建立者通過數(shù)字化儀、掃描儀、鍵盤、磁帶機(jī)或其他通訊系統(tǒng)輸入GIS。第二章.大地水準(zhǔn)面:假設(shè)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,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。.高程:地球上一點(diǎn)至參考基準(zhǔn)面的距離;因通常以平均海面為起算基準(zhǔn)面,故高程也稱標(biāo)高或海拔高。.地理格網(wǎng):按一定的數(shù)學(xué)規(guī)則對(duì)地球表面進(jìn)行劃分而形成的格網(wǎng);.地圖投影的分類:1按構(gòu)成方法分類幾何投影、非幾何投影;2按變形性質(zhì)分類口等角投影:投影前后角度保持不變,又稱正形投影;如圓錐投影。口等面積投影:投影前后面積不變;如,方位投影??谌我馔队昂偷染嗤队?。任意投影:長(zhǎng)度、面積和角度都有變形;等距投影:面積變形小于等角投影,角度變形小于等面積投影。.常用投影方法:幾何透視法,數(shù)學(xué)解析法。.投影變換:空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換也稱投影變換,即把空間數(shù)據(jù)從一種空間參考系映射到另一種空間參考系中的過程;主要用來解決換帶計(jì)算、地圖轉(zhuǎn)繪、圖層疊加、數(shù)據(jù)集成等問題。.地圖分幅形式:兩種分幅形式---矩形分幅和經(jīng)緯線分幅;第三章.對(duì)象模型的概念:P65也稱作要素模型,將研究的整個(gè)地理空間看成一個(gè)空域,地理現(xiàn)象和空間實(shí)體作為獨(dú)立的對(duì)象分布在該空域中。按照其空間特征分為點(diǎn)線面體4種基本對(duì)象,對(duì)象也可能與其他對(duì)象構(gòu)成復(fù)雜對(duì)象,并且與其他分離的對(duì)象保持特定的關(guān)系。(按空間特征),將地理現(xiàn)象和空間實(shí)體分為點(diǎn)、線、面、體四種基本對(duì)象;適合具有明確邊界的地理現(xiàn)象(建筑物、道路、河流、湖泊等)。.空間數(shù)據(jù)的概念模型的類型:對(duì)象模型(或稱要素模型)、場(chǎng)模型、網(wǎng)絡(luò)模型。.空間邏輯數(shù)據(jù)模型:矢量數(shù)據(jù)模型、柵格數(shù)據(jù)模型、矢量一柵格一體化數(shù)據(jù)模型、鑲嵌數(shù)據(jù)模型、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型等。.拓?fù)潢P(guān)系的概念:描述實(shí)體間的相鄰、連通、包含和相交等關(guān)系;圖形在保持連續(xù)狀態(tài)下的變形,但圖形關(guān)系不變的性質(zhì);圖形要素間的鄰接關(guān)系、關(guān)聯(lián)關(guān)系、包含關(guān)系和連通關(guān)系保持不變。.常用拓?fù)潢P(guān)系:鄰接關(guān)系、關(guān)聯(lián)關(guān)系、包含關(guān)系和連通關(guān)系。6在gis中領(lǐng)悟拓?fù)潢P(guān)系的意義:P74左下角最后一段。1)反應(yīng)實(shí)體間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系,更大穩(wěn)定性2)有利于空間要素的查詢3)可重建地理實(shí)體。7空間關(guān)系有哪些類型:拓?fù)淇臻g關(guān)系,順序空間關(guān)系,度量空間關(guān)系。8空間實(shí)體有哪些基本特征:p62空間位置特征、屬性特征、時(shí)間特征和空間關(guān)系特征。第四章.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型:空間實(shí)體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu).矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):1、用離散的點(diǎn)、線、面來表示和描述空間目標(biāo)2、用拓?fù)潢P(guān)系來描述矢量數(shù)據(jù)之間的關(guān)系3、描述的空間對(duì)象位置明確,屬性隱含4、能最好地逼近地理實(shí)體的空間分布特征,精度高5、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的冗余度低6、便于進(jìn)行地理實(shí)體的網(wǎng)絡(luò)分析7、便于圖形的放大、縮小8、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,多層空間數(shù)據(jù)的疊置分析比較困難.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編碼方法:點(diǎn)實(shí)體和線實(shí)體的編碼方式比較簡(jiǎn)單。只要能將空間信息和屬性信息記錄下來就行。多邊形實(shí)體除要表示位置、屬性外,還要表示拓?fù)潢P(guān)系。.柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):P94位置隱含,屬性明顯,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于遙感數(shù)據(jù)結(jié)合,但數(shù)據(jù)量大;存在幾何和屬性偏差;面向位置的結(jié)構(gòu),難以建立空間對(duì)象之間的關(guān)系。.柵格數(shù)據(jù)的參數(shù):柵格形狀;柵格單元大小/分辨率;柵格原點(diǎn);柵格的傾角.柵格單元值的確定方法:中心點(diǎn)法;面積占優(yōu)法;重要性法;百分比法。.游程長(zhǎng)度編碼結(jié)構(gòu):逐行將相鄰?fù)档臇鸥窈喜?,并記錄合并后網(wǎng)格的值及合并網(wǎng)格的長(zhǎng)度。.四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):一種可變分辨率的非均勻網(wǎng)格系統(tǒng)。是最有效的柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法之一?;舅枷耄簩?nx2n象元組成的圖像(不足的用背景補(bǔ)上)按四個(gè)象限進(jìn)行遞歸分割,并判斷屬性是否單一,單一:不分;不單一:遞歸分割。最后得到一顆四分叉的倒向樹。每個(gè)樹叉均有4個(gè)分叉,叫四叉樹..矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較:矢量柵格數(shù)據(jù)比較優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)-Hi大里L(fēng)便于面向現(xiàn)象(土壤類,土地利用單元等);2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊蔑,冗余度低,便于描述線或邊界;3、利于網(wǎng)絡(luò)、檢索分析,提供有效拓?fù)浼娲a,對(duì)需要拓寺卜信息的麋作更有效:4、圖形顯于質(zhì)量好,精凰局..數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,各自定義,不便于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化^規(guī)范化.數(shù)瞎交換困難;.多邊形普著分析困難,沒有柵格有效,表達(dá)空間變化性能力差:丸不能像數(shù)字圖像月照做增強(qiáng)處理;4、軟/硬件技術(shù)要求高r顯示與繪圖成柵格L馥據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易數(shù)瞎交換:2.疊置分析和地理現(xiàn)象模擬較易:工便于與遙感數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用和分析,便于圖像處理;4,輸出方法快速,成本較低廉,L現(xiàn)象識(shí)別敗果不如矢用方法.膜以表達(dá)拓?fù)洌?.圖形數(shù)據(jù)更大,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不丹密不緊湊,需用壓能技術(shù)解決該問題;立投影轉(zhuǎn)換比較困難;4、圄形質(zhì)量較低,圖形輸出不美觀,送條有密函,需用增加跚格數(shù)填來克服,但會(huì)增加數(shù)據(jù)文件.柵格結(jié)構(gòu):大范圍小比例尺的自然資源、環(huán)境、農(nóng)林業(yè)等區(qū)域問題的研究矢量結(jié)構(gòu):城市分區(qū)或詳細(xì)規(guī)劃、土地管理、公用事業(yè)管理等方面的應(yīng)用第五章.空間數(shù)據(jù)庫的概念:某一區(qū)域內(nèi)關(guān)于一定地理要素特征的數(shù)據(jù)集合。.空間索引的概念: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)。又分對(duì)象范圍索引,格網(wǎng)索引,四叉樹空間索引,R樹和R+樹空間索引。.空間數(shù)據(jù)庫概念模型的發(fā)展歷程:層次模型和網(wǎng)狀模型稱為非關(guān)系模型,在20世紀(jì)70年代至80年代非常流行,現(xiàn)已逐漸被關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)取代;20世紀(jì)80年代以來,面向?qū)ο蟮姆椒ê图夹g(shù)在計(jì)算機(jī)各個(gè)領(lǐng)域都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響,促進(jìn)數(shù)據(jù)庫中面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的研究和發(fā)展。.關(guān)于數(shù)據(jù)共享的內(nèi)容:(了解)p129?p134第八章.元數(shù)據(jù)的概念:關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù),在地理空間信息中描述地理數(shù)據(jù)集的內(nèi)容、質(zhì)量、表示方式、空間參考、管理方式以及數(shù)據(jù)集的其他特征,它是實(shí)現(xiàn)地理空間信息共享的核心標(biāo)準(zhǔn)之一。.誤差的概念:數(shù)據(jù)與其真值之間的差異。.數(shù)據(jù)的采集工作包括哪兩方面內(nèi)容:空間數(shù)據(jù)采集+屬性數(shù)據(jù)采集.GPS的工作原理:由3個(gè)部分組成:衛(wèi)星,控制系統(tǒng),用戶?,F(xiàn)有24顆衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn),測(cè)距交會(huì)確定點(diǎn)位是衛(wèi)星定位測(cè)量的基本原理,應(yīng)用測(cè)距后方交匯原理,可由3個(gè)以上地面已知點(diǎn)(控制站)交會(huì)出衛(wèi)星的位置,反之利用3個(gè)以上衛(wèi)星的已知空間位置又可交匯出地面未知點(diǎn)(用戶接收機(jī))的位置。.屬性數(shù)據(jù)的采集方法:屬性數(shù)據(jù)一般采用鍵盤輸入;輸入方式包括:對(duì)照?qǐng)D形直接輸入;預(yù)先建立屬性表輸入屬性,或從其它統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)入屬性,然后根據(jù)關(guān)鍵字與圖形數(shù)據(jù)自動(dòng)連接。.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的方法:矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換,坐標(biāo)對(duì)轉(zhuǎn)換成行列號(hào);柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換,兩類:遙感影像或分類圖--邊界提取一二值化一矢量化;掃描圖一二值化一細(xì)化一矢量化。.空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)包括哪些內(nèi)容:P178完備性;邏輯一致性;位置準(zhǔn)確度;時(shí)間準(zhǔn)確度;專題準(zhǔn)確度..控制空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法:P182.傳統(tǒng)手工方法:主要是將數(shù)字化數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)源進(jìn)行比較,圖形部分的檢查包括目視方法、繪制到透明圖上與原圖疊加比較,屬性部分的檢查采用與原屬性逐個(gè)對(duì)比或其它比較方法。?元數(shù)據(jù)方法:跟蹤元數(shù)據(jù),了解數(shù)據(jù)質(zhì)量的狀況和變化。?地理相關(guān)法:用空間數(shù)據(jù)的地理特征要素自身的相關(guān)性來分析數(shù)據(jù)的質(zhì)量。第七章空間數(shù)據(jù)查詢的方式:P191?P197.屬性查詢,圖形查詢,空間關(guān)系查詢。第八章.空間分析:疊置分析、緩沖區(qū)分析、窗口分析、網(wǎng)絡(luò)分析。.疊置分析:在統(tǒng)一空間參照系統(tǒng)條件下,將兩層或多層地圖要素進(jìn)行疊置產(chǎn)生一個(gè)新要素層的操作,其結(jié)果將原來要素分割成新的要素,新要素綜合了原來兩層或多層要素所具有的屬性。.緩沖區(qū)分析的用途:緩沖區(qū)分析是GIS基本空間操作功能之一,一般應(yīng)用于求解地理實(shí)體的影響范圍,即鄰近度問題。分析道路噪聲影響范圍就是沿道路建一定寬度的緩沖區(qū),車流量決定緩沖區(qū)半徑。分析危險(xiǎn)品倉庫爆炸所涉及的范圍,則需要進(jìn)行點(diǎn)緩沖區(qū)分析。.窗口分析的三要素:1中心點(diǎn),單個(gè)窗口的中心點(diǎn)可能就是一個(gè)柵格點(diǎn),或者是分析窗口最中間的柵格點(diǎn),窗口分析運(yùn)算后的數(shù)值賦予它。2分析窗口大小與類型,依據(jù)的單個(gè)窗口中柵格分布狀況,如平滑運(yùn)算的3x3矩形窗口,扇形窗口等。3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。具體實(shí)現(xiàn):窗口分析是對(duì)一個(gè)柵格及其周圍柵格的數(shù)據(jù)分析技術(shù),一般在單個(gè)圖層上進(jìn)行;分析時(shí),首先選擇合適的窗口大小、窗口類型,確定分析的目的,指定分析選用的運(yùn)算函數(shù),從最初點(diǎn)開始進(jìn)行運(yùn)算得到新的柵格值,按次序逐點(diǎn)掃描整個(gè)格網(wǎng)進(jìn)行窗口運(yùn)算最后得到新的圖層。5.最佳路徑分析:距離:兩點(diǎn)或其他對(duì)象間的最短的間隔;在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上,給定了兩點(diǎn)的位置,在計(jì)算兩點(diǎn)間的距離時(shí),必須同時(shí)考慮與之相關(guān)聯(lián)的路徑。靜態(tài)最佳路徑:由用戶確定權(quán)值關(guān)系后,即給定每條弧段的屬性,當(dāng)需求最佳路徑時(shí),讀出路徑的相關(guān)屬性,求最佳路徑。動(dòng)態(tài)分段技術(shù):給定一條路徑由多段聯(lián)系組成,要求標(biāo)注出這條路上的公里點(diǎn)或要求定位某一公路上的某一點(diǎn),標(biāo)注出某條路上從某公里數(shù)到另一公里數(shù)的路段。N條最佳路徑分析:確定起點(diǎn)、終點(diǎn),求代價(jià)較小的幾條路徑,因?yàn)樵趯?shí)踐中往往僅求出最佳路徑并不能滿足要求,可能因?yàn)槟撤N因素不走最佳路徑,而走近似最佳路徑。?最短路徑:確定起點(diǎn)、終點(diǎn)和所要經(jīng)過的中間點(diǎn)、中間連線,求最短路徑。?動(dòng)態(tài)最佳路徑分析:實(shí)際網(wǎng)絡(luò)分析中,權(quán)值是隨著權(quán)值關(guān)系式變化的。第九章.數(shù)字高程模型的概念:簡(jiǎn)稱DEM,通過有限的地形高程數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)地形曲面的數(shù)字化模擬(地形表面形態(tài)的數(shù)字化表示)。狹義DEM:區(qū)域地表面海拔高程的數(shù)字化表達(dá)。廣義DEM:地理空間中地理對(duì)象表面海拔高度的數(shù)字化表達(dá)。.數(shù)字地形分析的概念:數(shù)字地形分析(DigitalTerrainAnalysis,DTA):在數(shù)字高程模型上進(jìn)行地形屬性計(jì)算和特征提取的數(shù)字信息處理技術(shù)。.地面曲率類型:剖面曲率:對(duì)地面坡度沿最大坡降方向地面高程變化率的度量。平面曲率:地形表面上任何一點(diǎn)P,用過該點(diǎn)的水平面沿水平方向切地形表面所得的曲線在該點(diǎn)的曲率值。DEM的類型:

量高程模型量高程模型.TIN三角網(wǎng):不規(guī)則三角網(wǎng)(口2模型TIN(TriangulatedIrregularNetwork)表示法利用所有采樣點(diǎn)取得的離散數(shù)據(jù),按照優(yōu)化組合的原則,把這些離散點(diǎn)(各三角形的頂點(diǎn))連接成相互連續(xù)

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