中国地质大学(北京)GIS期末考试复习资料.

第一章导论

第一节地理信息系统基本概念

♦数据与信息

▪两者在词义上的差别：数据是信息的表达，信息则是数据的内容；

▪数据是客观对象的表示，只有当数据对实体行为产生影响时才成为信息；

▪信息是存在事物的形状、相互关系、相互作用、发展变化的的表征。

♦地理信息

▪地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；

▪地理信息属于空间信息，它具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。

♦地理信息系统(简称GIS)

▪GIS是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科，它研究关于地理空间信息处理和分析过程中提出一系列基本问题，如空间对象表达与建

模、空间关系及推理机制、空间信息的控制基准、空间信息的认知与分析、

GIS系统设计与评价GIS应用模型与可视化、空间信息的政策与标准等；

▪GIS的操作对象是空间数据,空间数据的主要特点是按统一的地理坐标编码，并实现对其定位、定性、定量和拓扑关系的描述,由此而形成GIS的技术优

势是有效的地理实体表达、独特的时空分析能力、强大的图形创造手段和可

靠的科学预测与辅助决策功能等；

▪GIS是管理和分析空间数据的应用工程技术，该工程技术系统由六个子系统组成；

▪GIS为地理学解决复杂的规划与管理问题提供了有效的手段，而地理学则为GIS提供了重要的基础理论依托；

▪GIS的科学定义：地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。其技术系统由计

算机硬件、软件和相关的方法过程所组成，用以支持空间数据的采集、管理、

处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

第二节GIS的基本构成

♦系统硬件：由主机、外设和网络组成，用于存储、处理、传输和显示空间数据。

♦系统软件：由系统管理软件、数据库软件和基础GIS软件组成，用于执行GIS功能的数据采集、存储、管理、处理、分析、建模和输出等操作。

♦空间数据库：由数据库实体和数据库管理系统组成，用于空间数据的存储、管理、查询、检索和更新等。

♦应用模型：由数学模型、经验模型和混合模型组成，用于解决某项实际应用问题，获取经济效益和社会效益。

♦用户界面：由菜单式、命令式或表格式的图形用户界面所组成，是用以实现人机对话的工具。

♦GIS基本构成的结构图

第三节GIS的功能简介

♦基本功能：

▪数据采集与编辑：

1、图形数字化：驱动数字化仪、扫描仪等数字化设备。对影像、图形、数

字等多种形式、多方来源的信息实现自动、半自动或人工的数字化，建立空间

数据库。

2.数据的编辑：数据查询、修改、更新、图形分割与拼接、图形缩放、比例

尺转换

3.拓扑关系生成：

4.基本量算：质心量算（对地理分布变化的跟踪；计算目标物对周围地区的

经济辐射范围）几何量算（自动快速的计算三维目标的表面积、体积，各类多

边形的的周长、面积，各类线段的曲率、方向，以及点状物体的坐标等。）

5.数据结构转换

6.地理数据库建立：地理数据库四种方式（全部采用文件管理；文件结合关

系数据库管理；全部采用关系数据库管理；重新设计具有空间数据和属性数据

管理和分析功能的数据库系统）

▪数据存储与管理：

▪数据处理和变换：

▪空间分析和统计；

▪产品制作与显示；

▪二次开发和编程。

♦应用功能：资源管理；区域规划；国土监测；辅助决策；定位服务。

第四节GIS的发展透视

♦发展概况

▪发展简史；

▪发展态势：GIS已成为一门综合性技术；GIS产业化的发展势头强劲；GIS 网络化已构成当今社会的热点；地理信息科学。

♦ 基础理论

▪ 地理信息系统是传统科学与现代技术相结合而产生的边缘学科，因此它明显

的体现出多学科交叉的特征，这些交叉学科的基础理论同样构成地理信息系

统的基础理论体系；

▪ 各国政府设立相应的组织机构来引导GIS 理论研究，如美国国家自然科学基

金委员会（NSF ）支持成立了国家地理信息与分析中心（NCGIA ）等，研究

重点包括空间关系、空间数据模型、空间认知、空间推理、地理信息机理和

地理信息不确定性等；

▪ 李德仁院士在《空间信息系统的集成与实现》一书中，扼要叙述了地球空间

信息学的七大理论问题：地球空间信息学的基准；地球空间信息标准；地球

空间信息的时空变化理论；地球空间信息的认知；地球空间信息的不确定性；

地球空间信息的解译与反馈；地球空间信息的表达与可视化。

第二章 地理信息系统的数据结构

第一节 地理空间及其表达

♦ 地理空间的概念

▪ GIS 中的概念常用“地理空间”(geo-spatial)来表述，一般包括地理空间定位框

架及其所连接的空间对象；

▪ 地理空间定位框架即大地测量控制，由平面控制网和高程控制网组成； ▪ GIS 的任何空间数据都必须纳入一个统一的空间参照系中，以实现不同来源

数据的融合、连接与统一；

▪ 目前，我国采用的大地坐标系为1980年中国国家大地坐标系，现在规定的

高程起算基准面为1985国家高程基准。

♦ 空间实体的表达

▪ 在计算机中，现实世界是以各种数字和字符形式来表达和记录的；

▪ 对现实世界的各类空间对象的表达有两种方法，分别称为矢量表示法（矢量

数据模型）和栅格表示法（栅格数据模型）,如下图。

第二节 地理空间数据及其特征

♦ GIS 的空间数据

▪ 空间数据可以按数据项、空间对象和图形特征的不同分为各种不同的类型； ▪ 空间、属性和时间特征——空间对象的三大基本特征：

♦ 空间特征是指空间对象的位置及与相邻对象的空间关系或拓扑关

系；

▪ 属性特征是指空间对象的专题属性；

湖泊

河 道 居民地