GIS基础知识

GIS基础知识名词解释1、GIS是在计算机软硬件支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题等为主要任务的计算机系统。

2、拓扑关系拓扑关系是指网结构元素结点、弧段、面域之间的空间关系，主要表现为拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含等三种关系。

3、RS是指通过某种传感器装置，在不与研究对象直接接触的情况下，获得其特征信息，并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学技术。

4、缓冲区分析就是在点、线、面实体（缓冲目标）周围建立一定宽度范围的多边形。

5、高斯—克吕格投影是一种等角横切椭圆柱投影。

这种投影的特点是：中央经线和赤道投影成垂直相交的直线；投影后没有角度变形；中央经线上没有长度变形。

6、数字高程模型（DEM）是以数字的形式按一定结构组织在一起，表示实际地形特征空间分别的模型，也是地形形状、大小和起伏的数字描述。

7、矢量数据是代表地图图形的各离散点平面坐标（x,y）的有序集合，这种数据结构主要用于表示地图图形元素几何数据之间及其与属性数据之间的相互关系。

8、TIN（不规则三角网）由不规则分布的数据点连成的三角网组成，三角面的形状和大小取决于不规则分布的观测点的密度和位置。

它能随地形起伏变化的复杂性而改变采样点的密度和决定采样的位置，因而能克服地形起伏不大的地区产生数据冗余的问题。

9、四叉树编码又称四分树编码，是一种有效压编数据的方法。

它将2n×2n像元阵列的区域，逐步分解为包含单一类型的方形区域，最小的方形区域为一栅格像元。

10、元数据（Metadata）是用于描述数据内容、定义、来源、精度、空间参照、质量及地理数据集管理的数据，即“说明数据的数据”。

11、空间索引空间索引是指根据空间要素的地理位置、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，一般包括空间要素标识，外包络矩形以及指向空间要素的指针。

12、地理信息系统（GIS）工程应用系统原理和方法，针对特定的实用目的和要求，统筹设计、优化、建设、评价、维护使用GIS的全部过程和步骤的统称。

13、空间数据引擎是用户和异种空间数据库之间一个开放的接口，它是一种处于应用程序和数据库管理系统之间的中间件技术。

14、数据压缩在空间数据输入计算机后，有时为了减少数据的存贮量节省存贮空间，加快后继处理速度，把大量的原始数据转换为有用的、有条理的、精炼而简单的信息的过程，这就称为数据压缩。

15、空间数据挖掘是指从空间数据库中提取用户感兴趣的空间模式与特征、空间与非空间数据的普遍关系及其它一些隐含在数据库中的普遍的数据特征。

16、空间决策支持系统空间决策支持系统是由空间决策支持、空间数据库等相互依存、相互作用的若干元素构成，并进行空间数据处理、分析和决策的有机整体，即具有地理数据管理、空间分析与模拟以及决策分析能力的交互式计算机系统。

17、网络GIS是在网络环境下的一种处理、分析和显示地理信息的计算机信息系统。

18、数据仓库是支持管理决策过程的、面向主题的、集成的、不可更新的、随时间不断变化的数据集合。

19、网格GIS将地理上分布、系统异构的各种计算机、空间数据服务器、大型检索存储系统、地理信息系统、虚拟现实系统等，通过高速互连网络连接并集成起来，形成对用户透明的虚拟的空间信息资源的超级处理环境，即网格GIS。

20、组件式GIS是指采用了面向对象技术和组件式软件的GIS系统（包括基础平台和应用系统）。

问答题1、试述地理信息系统的发展阶段及我国地理信息系统的发展过程。

地理信息系统发展阶段：以时间发展为序列，可分为60年代起始发展阶段、70年代发展巩固阶段、80年代推广应用阶段和90年代蓬勃发展阶段。

我国地理信息系统的发展过程：GIS在中国的发展可分为三个阶段。

第一阶段从1970年到1980年，为准备阶段，主要进行舆论准备，正式提出倡仪，开始组建队伍，培训人才，组织个别实验研究。

第二阶段从1981年到1985年，为起步阶段，完成了技术引进，研究数据规范和标准，空间数据库建立，数据处理和分析算法及应用软件的开发等，对GIS进行理论探索和区域性实验研究。

第三个阶段从1986年到现在，为初步发展阶段，我国GIS的研究和应用进入有组织、有计划、有目标的阶段，逐步建立了不同层次、不同规模的组织机构、研究中心和实验室，中国科学院于1985年开始筹建国家资源与环境系统实验室，是一个新型的开放性研究实验室，1994年中国GIS协会在北京成立。

2、试述地理信息系统的组成及各部分的主要功能。

地理信息系统主要由四部分组成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据和系统开发、管理和使用人员。

计算机硬件系统是地理信息系统的建立的保证。

计算机软件系统是指地理信息系统运行所必须的各种程序及有关资料。

主要包括计算机系统软件、地理信息系统软件和应用分析软件三部分。

地理空间数据是GIS的操作对象，是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容，地理空间数据实质上就是指以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文经济景观的数据。

人是地理信息系统中重要构成因素，GIS不同于一幅地图，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并采用地理分析模型提取多种信息。

3、简述地理信息系统（GIS）的基本功能。

基本功能包括5个方面：①数据采集与输入在数据处理系统中将系统外部的原始数据传输给系统内部，并将这些数据从外部格式转换为系统便于处理的内部格式。

②数据编辑与更新数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑。

图形编辑主要包括拓扑关系建立、图形编辑、图形整饰、图幅拼接、图形变换、投影变换、误差校正等功能。

属性编辑主要与数据库管理结合在一起完成。

数据更新即以新的数据项或记录来替换数据文件或数据库中对应的数据项或记录，它是通过删除、修改、插入等一系列操作来实现的。

③数据存储与管理空间数据存储是GIS中最低层和最基本的技术，它直接影响到其他高层功能的实现效率，从而影响整个GIS的性能。

属性数据管理一般既可利用GIS软件进行管理，也可直接利用商用数据库软件进行管理。

空间数据管理是GIS数据管理的核心，各种图形或图像信息都以严密的逻辑结构存放在空间数据库中。

④空间查询与分析空间查询与分析是GIS的核心，主要包括数据操作运算、数据查询检索和数据综合分析三方面。

通过GIS提供的空间分析功能，用户可以从已知的空间数据中得出隐含的重要结论，这对于许多应用领域是至关重要的。

⑤数据显示与输出将用户查询的结果或是数据分析的结果以合适的形式输出是GIS 问题求解过程的最后一道工序。

输出形式通常有两种：在计算机屏幕上显示或通过绘图仪输出。

这方面的技术主要包括：编辑、图形整饰、符号制作、图景图例生成、出版印刷等。

4、简述空间元数据在GIS中的作用。

空间元数据主要有下列几个方面的作用：（1）用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源。

（2）帮助数据所有者查询所需空间信息。

（3）维护和延续一个机构对数据的投资。

（4）用来建立空间信息的数据目录和数据交换中心。

（5）提供数据转换方面的信息。

5、简述GIS理论及技术方法的优越性。

1）地理信息系统是管理空间信息的最佳选择就传统意义上的数据库而言，无论是FoxPRO,还是Sybase,它们管理的信息类型主要是文字和数字，对图形的管理功能则十分薄弱。

众所周知，地理信息系统的数据库包括图形和属性两部分，图形数据库主要负责点（point）、线(line,arc)、面(surface)、体(body)等图形实体的管理，而各类图形实体的属性管理则由FoxPRO,Oracle等数据库来承担。

事实上，人类对地球三维空间中任意实体的表达，应该是图形和属性的并集，这样，才能对物体进行较为精确的描述。

所以，只有地理信息系统才能对空间目标进行有效的描述。

2）地理信息系统不仅是一个管理系统，而且还是一个分析系统对地理信息系统而言，不仅图形实体具有属性信息、拓扑关系，而且还有大量的分析模型。

所以，人们不仅能够得到图形信息，而且还可图文并茂地对地学现象进行分析研究，为决策提供依据。

3）为地图的快速绘制和更新提供了强有力的手段数字地图的生产是地理信息系统发展的原始动力之一。

建立在地理信息系统基础上的地图生产系统将具有如下优点：(1)数字地图的生产是要从地图上提取所有包含的数据，即点、线、多边形以及相关的属性，进而建立一个相互连接的空间和非空间数据库，从这些数据库中可以派生出大量的数字和图形。

(2)实现不同比例尺间图形的自动转换。

4）与RS、GPS的结合，实现了地球空间信息的动态管理RS、GPS与GIS的结合，为GIS的实际应用提供了强大的数据源，而且这些数据具有时间维的特性，这就为实现人类对地球空间数据的动态管理奠定了坚实的基础并使之成为可能。

由于通过RS、GPS得到的数据不仅信息量大，而且速度快，这也为GIS技术适应现代通讯和管理技术的飞速发展提供了保证。

5）为实现“数字地球”提供了理论和技术上的支持实现地球的数字化为人类社会的发展提供了美好的前景。

显然，通过传统的数据采集和处理方法是不可能实现上述目标的。

由于GIS 系统不仅能够处理各种空间信息，而且还可以方便地建立它们之间的联系，并可以接收RS、GPS数据，这就可能实现信息流的动态传递，把传统方法所处理的孤立事件关联起来，最终实现人类社会的可持续发展。

6）满足不同层次用户的需要实现GIS作为一种信息系统，它能够保存的信息并不仅仅限于图形，文字和数字信息，还可以包括照片、幻灯片、动画、录象信息，使得GIS说明问题更加直观，更加形象也更加生动。

能够可以满足不同层次用户的要求，在大众眼里，它五彩缤纷；在专家眼里，GIS表达问题准确；在领导眼里，它说明问题。

6、简述矢量、栅格数据结构的优缺点。

矢量结构是通过记录坐标的方式，用点、线、面等基本要素尽可能精确的来表示各种地理实体。

具有定位明显、属性隐含的特点。

栅格结构是将地面划分为均匀的网格，每个网格作为一个像元，像元的位置由所在行、列号确定，像元所含有的代码表示其属性类型或仅是与其属性记录相联系的指针。

矢量结构的优点是：显示图形的质量高，可视性好；存储数据量较小；应用网络分析可建立完整的拓扑关系；显示数据精度高；可对图形及其属性进行检索、更新和概括。

其不足之处在于：数据结构较为复杂；多图叠加操作较困难；由于拓扑关系的不同，使得模拟操作较困难；数据输出的费用较高；难于进行某些空间分析运算。

栅格结构的优点是：数据结构简单；易于与遥感影象和数字测量影象等数据结合；易于进行各种空间操作和空间分析；易于进行模拟操作；有发展潜力。

其缺点为：图形数据量大；减少数据量要以牺牲精度为前提；图形显示的可视性不如矢量结构；网络分析较难；投影变换较为耗时。