地理信息系统复习资料概要

地理信息系统复习资料概要
1.地理信息系统（GIS-Geographic Information System）是以地理空间数据库为基础，在计算
机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地
理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立
起来的计算机技术系统。

试述对工程测量学定义的理解。

2.拓扑关系：图形在保持连续变化状态下，图形关系保持不变的性质．或空间实体之间的关系。

3.数据压缩，指从所取得的某个数据集合S中抽出一个子集A，这个子集作为一个新的信息源，在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。

4.缓冲区是根据数据库中事物的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区
多边形。

5. 地理信息可视化是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输人、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，井结合图表、文字、表格、视频等可视化形式显示并进行交互处理的理论、方法和技术。

6.地理信息是指与空间地理分布有关的信息，它表示地表物体和环境固有的数据、质量、分
布特征，联系和规律的数字、文字、图形、图像等总称。

7.空间数据处理：对采集的各种数据，按照不同的方式方法对数据进行编辑运算，清除数据
冗余，弥补数据缺失，形成符合用户要求的数据文件格式。

8.开窗查询：在图形显示屏幕上用光标临时划定一个不规则的多边形，好像在背景地图上开
了一个“窗”，然后查出和该窗口有关的点、线、面及其属性信
息。

9.行程编码：栅格数据的一种压缩编码方式，是将行或列中重复的元素进行合并，以达到减
少存储和数据冗余的目的，包括一维行程和二维行程。

10.虚拟现实是指通过头盔式的三维立体显示器、数据手套、三维鼠标、数据衣(Date Suit)、
立体声耳机等使人能完全沉浸计算机生成创造的一种特殊三维图形环境，并且人可以操作控
制三维图形环境，实观特殊的目的。

1、是实现地理信息系统可视化的关键所在。

2、游程编码结构是逐行将相邻同值的网格合并，并记录合并后网格的值及合并网格的长度，其目的是，。

3、数据重构指数据从一种格式到另一种格式的转换，包
括、、等，以解决数据在结构、格式和类型上的统一，实现多源和异构数据的联接与融合。

4、空间数据坐标变换的实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包
括和，它们是空间数据处理的基本内容之一。

5、数据采集采用矢量数据结构，有利于保证空间实体
的和。

6、空间量算包
括、、和。

7、空间插值常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，以便与其它空间现象的分布模式进行比较，它包括了和两种算法。

8、地理信息系统产品是指经由系统处理和分析，可以直接供专业规划人员或决策人员使用的各
种、、、或。

9、应用型地理信息系统，根据其应用层次的高低，又可以分
为、和。

10、是空间信息可视化的最主要的形式，也是最古老的形式。

11、地理实体模型就其复杂程度而言，可以分
为、和三类。

12、专题图主要由和两部分组成。

13、空间数据的拓扑关系主要包括、、。

14、数据结构一般分为、和。

15、数据变换指数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换，包
括、和，以解决空间数据的几何配准。

16、数据提取指对数据进行某种有条件的提取，包
括、、等，以解决不同用户对数据的特定需求。

17、投影转换的一般方法包括、和三种。

18、空间数据的内插方法一般包括和。

19、和是空间分析的定量基础。

20、地址匹配查询是根据地址来查询事物的和是地理信息系统特有的一种查询功能，
21、图文互访主要有两类：第一类是按属性信息的要求来查询空间位置，俗称；第二类是按空间位置来查询属性信息，俗称。

22、按照功能和内容来分，可以将地理信息系统分
为和。

23、地理信息系统数据质量是指该数据对特定用途的、和的
适宜程度。

24、地理信息系统产品输出的主要形式包括和两大
类。

1、GIS由哪几个主要部分组成？它的基本功能有哪些？
答：GIS基本构成一般包括5个主要部分，即系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。

G IS系统硬件主要用以存储、处理、传输和显示地理信息或空间信息；GIS软件则是系统的核心，用于执行GIS功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和图形用户界面等；空间数据具体描述地理实体的空间特征、属性特征和时间特征；GIS 应用人
员包括系统开发人员和GIS技术的最终用户，他们的业务素质和专业知识是GIS工程及其应用成败的关键；GIS应用模型为解决各种现实问题提供了有效的基本工具。

2.空间数据的拓扑关系对于GIS的数据处理和空间分析具有哪些重要意义？
答：（1）根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体的空间位置关系；
（2）利用拓扑数据有利于空间要素查询；
（3）可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。

3.基于图像数据的矢量化方法从栅格数据向矢量数据转换的步骤有哪些？
（1）二值化。

即将原有的不同级别的灰阶压缩到2个灰阶。

（2）细化。

细化是消除线划横断面栅格数的差异，使得每一条线只保留达标其轴线或周围轮廓线位置的单个栅格的宽度。

（3）跟踪。

目的是将写入数据文件的细化处理后的栅格数据，整理为从节点出发的线段或闭合的线条，并以矢量形式存储于特征栅格点中心的坐标。

4.从技术角度看，地理信息系统常用的数据采集方法包括哪些？空间数据源的种类有哪些？
地理信息系统常用的数据采集方法包括
（1）计算机键盘数据采集。

（2）手扶跟踪数字化方法。

（3）地图扫描数字化。

（4）实测地图数据的输入。

（5）全球定位系统数据采集
空间数据源的种类有：地图、遥感影像数据、统计数据、实测数据、数字数据、各种文字报告和立法文件
5.什么是地理信息可视化？其主要形式有哪些？
地理信息可视化是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输人、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形
符号、图形、图像，井结合图表、文字、表格、视频等可视化形式显示并进行交互处理的理论、方法和技术。

空间信息可视化的主要形式有：
⑴地图可视化⑵多媒体地理信息⑶三维仿真地图⑷虚拟现实
6.GIS的主要功能有哪些？
答：GIS的主要功能既包括数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理与变换、空间
分析与统计、产品制作与显示等基本功能，也包括资源管理、区域规划、国土监测、辅助
决策等应用功能。

7. 专题内容的表示方法有哪些？
专题地图有多种多样的表示方法，需要通过一定的手段来实现。

对于点状分布要素的质量特征和数量特征，可以用点状符号表示。

在地面上呈线状或带状分布的事物，如交通线、河流及边界线等，对于这些事物的分布质量特征和数量特征可以用线状符号表示。

面状专题内容的表示方法最常用的有：等值线法、质地法、范围法、点值法、定点符号法、
运动线法、统计图法等。

8. 如何对地理信息系统进行评价？
基本做法是将运行着的系统与预期目标进行比较，考察是否达到了系统设计时所预定的效果，
然后对以下指标逐一进行审议和考核：（1）系统效率。

（2）系统可靠性。

（3）可扩展性。

（4）可移植性。

（5）系统的效益。

9. 元数据的作用有哪些？
在地理信息系统应用中，元数据的主要作用可以归纳为如下几个方面：
(1)帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数据文档，并保证即使其主要工作人员离退时，也不会失去对数据情况的了解；
(2)提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据
质量、数据交换网络及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索空间数据:
(3)帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求做出正确的判断；
(4)提供有关信息，以便于用户处理和转换有用的数据。

10.地理信息系统的特征有哪些？
地理信息系统具有以下三个方面的特征：
①具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性。

②由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。

③计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征，因而使得地理信息系统能以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。

12．在什么情况下需要用矢量与栅格的互换，如何实现？
当进行空间线性拓扑关系分析以及网络分析，单个实体的定义和操作和对成图精度质量要求高时，具体当进行城市分区规划、详细规划、土地管理等时用矢量数据格式，这时需把栅格数据转换为矢量数据。

当进行缓冲区分析、与遥感影像或其它图像匹配处理、数据共享时，具体当进行大范围小比例尺的环境、农林等区域问题研究时，以及建立地理实体模型和进行DEM地形分析时，需把矢量转换为栅格。

矢量转换为栅格的实现方法有：（1）内部点扩散算法；（2）复数积分法；（3）扫描法；（4）射线法；（5）边界代数算法。

具体步骤是：（1）选择合理的栅格尺寸；（2）点的栅格化；（3）线的栅格化；（4）面的填充。

栅格转换为矢量的过程：（1）边界提取；（2）二值化；（3）细化；（4）边界跟踪；（5）拓扑关系生成；（6）去除多余点和边界光滑处理。

13. 1．GIS与RS结合的原因？GIS与RS结合的方式主要有哪些？
GIS与RS结合，有助于提高遥感数据自动分类的精度以及空间定位和信息复合；可以加速遥感的进程；可促进空间信息的专题制图、动态监测和信息更新自动化；还可使GIS应用进入了一个新阶段。

GIS与RS结合的方式主要有：
（1）通过数据接口，使数据在彼此独立的地理信息系统和图像分析系统两者之间交换传递（2）地理信息系统和图像处理系统直接组成一个完整的综合系统（集成系统）。

它可以分成两个层次：A.两个软件模块共用一个用户接口，可以实行栅格—矢量的串行或并行处理；B.将地理信息系统和遥感组成一个统一的综合体，实现两者的真正的结合。

14. 栅格数据存储压缩编码方法主要有哪几种？每种方法是如何进行压缩的？
栅格数据存储压缩编码方法主要有：（1）.链式编码（2）.行程编码（3）.块式编码（4）.四叉树编码
（1）.链式编码：由某一原点开始并按某些基本方向确定的单位矢量链。

基本方向可定义为：东＝0，南＝3，西＝2，北＝1等，还应确定某一点为原点。

（2）.行程编码：只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数，即按（属性值，重复个数）编码
（3）.块式编码：块式编码是将行程编码扩大到二维的情况，把多边形范围划分成由像元组成的正方形，然后对各个正方形进行编码。

（4）.四叉树编码而块状结构则用四叉树来描述，将图像区域按四个大小相同的象限四等分，
每个象限又可根据一定规则判断是否继续等分为次一层的四个象限，无论分割到哪一层象限，只要子象限上仅含一种属性代码或符合既定要求的少数几种属性时，则停止继续分割。

否则就一直分割到单个像元为止。

而块状结构则用四叉树来描述。

按照象限递归分割的原则所分图像区域的栅格阵列应为2n×2n（n为分割的层数）的形式。

1有一栅格数据文件按行方向由左到右、自上而下直接栅格编码表示为：
4，4，2，0；4，4，2，0；4，4，7，2；0，2，2，0。

分析并回答下列问题。

①表示点状地物的代码是几？
②假设方向代码分别表示为：东=0，东南=1，南=2，西南=3，西=4，西北=5，北=6，东北=7。

写出线状地物的链式编码。

③按行方向写出一种游程编码方案。

④按行方向写出块码编码方案。

⑤按四叉树分解最多能分解几次？最大层数为多少？
答案：①表示点状地物的代码是7。

②线状地物的链式编码为：2，3，2，1，3，4。

③按行方向的一种游程编码方案：
（4，2），（2，1），（0，1）；（4，2），（2，1），（0，1）；（4，2），（7，1），（2，1）；（0，1），（2，2），（0，1）。

或：（1，4），（3，2），（4，0）；（1，4），（3，2），（4，0）；（1，4），（3，7），（4，2）；（1，0），（2，2），（4，0）。

④按行方向的块码编码方案：
（1，1，2，4），（1，3，1，2），（1，4，1，0）；（2，3，1，2），（2，4，1，0）；（3，1，1，4），（3，2，1，4），（3，3，1，7），（3，4，1，2）；（4，1，1，0），（4，2，1，2），（4，3，1，2），（4，4，1，0）。

⑤按四叉树分解最多能分解2次，最大层数为3。

2有一栅格数据文件按行方向由左到右、自上而下直接栅格编码表示为：
8，5，5，5；0，8，5，5；8，5，5，8；0，8，8，2。

分析并回答下列问题。

①表示面状地物的代码是几？
②按列方向写出一种游程编码方案。

③按行方向写出块码编码方案。

④按四叉树分解最多能分解几次？最大层数为多少？
⑤假设方向代码分别表示为：东=0，东南=1，南=2，西南=3，西=4，西北=5，北=6，东北=7。

写出线状地物的链式编码。

答案：①表示面状地物的代码是5。

②按列方向的一种游程编码方案：
（8，1），（0，1），（8，1），（0，1）；（5，1），（8，1），（5，1），（8，1）；
（5，3），（8，1）；（5，2），（8，1），（2，1）。

或：（1，8），（2，0），（3，8），（4，0）；（1，5），（2，8），（3，5），（4，
8）；（1，5），（4，8）；（1，5），（3，8），（4，2）。

③按行方向的块码编码方案：
（1，1，1，8），（1，2，1，5），（1，3，2，5）；（2，1，1，0），（2，2，1，8）；
（3，1，1，8），（3，2，1，5），（3，3，1，5），（3，4，1，5）；（4，1，1，0），
（4，2，1，8），（4，3，1，8），（4，4，1，2）。

④按四叉树分解最多能分解2次，最大层数为3。

⑤线状地物的链式编码：1，1，1，3，1，0，7。

3地理数据的来源有哪些？比较矢量与栅格数据结构的优缺点。

地理数据的来源有：地图数据、影像数据、地形数据、属性数据、元数据
（1）矢量数据结构有便于面向现象的数据表示，数据结构紧凑、冗余度低，有利于网络分析，图形显示质量好、精度高等优点；缺点有数据结构复杂，软件与硬件的技术要求比较高，多边形叠合分析比较困难，显示与绘图成本比较高等。

（2）栅格数据的优缺点正好与矢量数据结构的优缺点相反。

栅格数据结构的数据结构简单，空间分析和地理现象的模拟均比较容易，
有利于与遥感数据的匹配应用和分析，输出方法快速，成本比较低廉；缺点是图形数据量大，投影转换比较困难，栅格地图的图形质量比较低些，现象识别的效果不如矢量方法。

4运用GIS知识，分析说明城市道路拓宽中拆迁指标计算的操作步骤。

（提示：道路向两
侧平均拓宽，部分位于拆迁区内的10层以上的建筑物不拆迁。

）答案：城市道路拓宽中拆迁指标计算的操作步骤：
Ⅰ、目的和标准：
⑴目的：了解拆迁房屋的面积和价值
⑵标准：拓宽20—60米，尽量保持直线，部分位于拆迁区内的10层以上建筑不拆
Ⅱ、准备数据：
道路现状图建筑物分布图
Ⅲ、空间操作：
⑴建立道路缓冲区⑵与建筑物分布图进行叠加
Ⅳ、统计分析：
统计分析部分和全部位于拆迁区内的建筑，将不拆迁的10层以上建筑从中删除，然后统计位于拆迁区内的建筑面积和价值
Ⅴ、打印输出表格
5、TIN实质上是一种矢量型拓扑数据结构,使用TIN表示地形有一系列优点,也有一些缺点，试给以表述，并描述TIN模型的概念和生成方法。

优点:
1)数据存储量较小;
2)模型精度高;
3)有利于地形分析
4)三维显示
5)派生其它类型的地面模型:可以直接由TIN生成DEM及等高线
缺点是：
1）TIN生成的时间较长；
2）TIN与真实地形表面可能存在一定差距。

3）在进行大规模大区域的规范化管理以及与UGIS空间数据或遥感影像数据进行联合分析时存在一些困难。

TIN模型概念
不规则三角网是用相互连接的三角平面来表示地形表面,每个三角平面表示地形面的一部分。

几种三角网生成方法：
1）按点对的最短距离连接三角形
2）按点与边的最近距离连接三角形
3）按照Delaunay三角剖分产生三角形
4）使用地形线（break)
6
矢量数据结构1.数据结构严密，冗余度小，数据量小；
2.空间拓扑关系清晰，易于网络分析；
3.面向对象目标的，不仅能表达属性编码，而
且能方便地记录每个目标的具体的属性描述信
息；
4.能够实现图形数据的恢复、更新和综合；
1.数据结构处理算法复杂
2.叠置分析与栅格图组合比较难；
3.数学模拟比较困难；
4.空间分析技术上比较复杂，需要更复杂的
软、硬件条件；
5.显示与绘图成本比较高。

图形显示质量好、精度高。

栅格数据结构1.数据结构简单，易于算法实现；
2.空间数据的叠置和组合容易，有利于与遥感
数据的匹配应用和分析；
3.各类空间分析，地理现象模拟均较为容易；
4.输出方法快速建议，成本低廉。

5.图形数据量大，用大像元减小数据量时，精
度和信息量受损失；
6.难以建立空间网络连接关系；
7.投影变化实现困难；
8.图形数据质量低，地图输出不精美。

1、虚拟现实技术
2、压缩栅格数据量、消除数据间的冗余
3、结构转换、格式变换、类型替换
4、几何纠正和投影转换
5、几何精度和拓扑特性的描述
6、几何量算、形状量算、质心量算、距离量算
7、空间内插、外推
8、地图、图表、图像、数据报表、文字说明
9、空间事务处理系统、空间管理信息系统和空间决策支持系统
10、地图
11、线框模型、面模型、实体模型
12、地理基础、专题内容
13、拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含
14、矢量数据结构、栅格数据结构、矢量栅格一体化数据结构
15、几何纠正、投影转换、辐射纠正
16、类型提取、窗口提取、空间内插
17、正解变换、反解变换、数值变换
18、点的内插、区域的内插
19、空间查询和量算
20、空间位置、属性信息
21、文查图、图查文
22、工具型地理信息系统、应用型地理信息系统
23、分析、操作、应用
24、常规地图、数字地图。