地理信息系统重点知识02023年修改整理

地理信息系统复习资料
第一章绪论
1.1、信息：是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，是生产、建设、经营、治理、分析和决策的依据。

信息具有客观性、适用性、可传输性和共享性等特征。

信息来源于数据。

数据是客观对象的表示，而信息则是数据内涵的意义，是数据的内容和解释。

数据只有对实体行为产生阻碍时才成为信息，信息是数据的内涵，而数据是信息的载体。

1.2、地理信息系统：是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、治理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

1.3、GIS-T：是收集、存储、治理、综合分析和处理空间信息和交通信息的计算机软硬件系统，它是GIS在交通领域的延伸，是GIS与多种交通信息分析和处理技术的集成，是为研究交通系统中的问题而开发的GIS。

1.4 GIS特点：（1）、GIS的物理外壳计算机的技术系统，它又有若干个相互关联的子系统构成，如数据采集子系统、数据治理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等；（2）GIS操作对象是空间数据，即点、线、面、体这类三维要素的地理实体(3)GIS的技术优势在于它的数据综合，模拟与分析评价能力，能够得到常规方法，一般信息系统难以得到的重要信息，实现地理空间过程演化的模拟和预测;(4)它与测绘和地理学有着紧密的关系。

1.5GIS与其他信息系统有什么区别？通常意义上的信息系统存储结构都是数据信息，结构为表单，查询、排序、删增操作比较简单，GIS的存储结构是地物空间信息，以图形为对象的（甚至是三维形体），将图形变为几何信息、拓扑信息、坐标数值、投影信息的组合体，用复杂的表单结构来存储，因此GIS系统的操作是以图形为界面，比一般信息系统复杂得多。

空间数据的最全然的特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性和定量地描述。

GIS的技术优势在于它的数据综合，模拟与分析评价能力，能够得到常规方法，一般信息系统难以得到的重要信息，实现地理空间过程演化的模拟和预测。

1.6地理信息系统的构成（4个）：计算机硬、软件系统、地理空间数据、系统治理操作人员。

1.7举例说明GIS可应用的行业：GIS现已成为与空间信息有关的各行各业的基本工具，可应的行业十分广泛，例如，测绘与地理制图、资源治理、城乡规划、灾难监测、环境爱护、国防军事、精细农业、电子商务、电子政务、交通运输、人口治理、警务、医疗卫生、公共服务等行业。

第二章空间信息基础
2.1地球表面几何模型能够分为四类：地球的自然表面；相对抽象的面即大地水准面；模型（地球椭球体模型）；数学模型。

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2.2.1元数据的概念：“meta”是一希腊语词根，意思是“改变”。

“metadata”一词的原意是关于数变化的描述。

到目前为止，科学界仍没有关于元数据的确切公认的定义。

一般感觉是“关于数据的数据”。

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2.2.2元数据也是一种数据，在形式上与其它数据没有区别，它能够以数据存在的任何一种形式存在。

最基本的方法是文本文件。

元数据的另一种形式是用超文本链接标示语言编写的超文本文件。

第三章空间数据结构
3.1栅格数据的压缩编码方式：链式编码；游程长度编码；块状编码；四叉树编码。

P42 3.2矢量数据结构编码的方法：实体式；索引式；双重独立式（特点是采纳了拓扑编码结构）；链状双重独立式。

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3.3栅格数据结构类型具有“属性明显、位置隐含”的特点，矢量数据结构特点相反。

P54 3.4空间数据分析：基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。

3.5栅格数据分析基本模式：聚类聚合分析、多层面复合叠置分析、窗口分析及追踪分析等
第四章空间数据库
4.1数据库中的数据组织一般能够分为四级：数据项、记录、文件、数据库。

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4.2数据模型是数据库系统中关于数据和联系的逻辑组织的形式表示。

数据库领域采纳的数据库模型：层次模型、网状模型、关系模型（最广泛）。

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4.3大多数商品化的GIS软件都不是采取传统的某一种单一的数据模型，而是建立在关系数据库治理系统（RDBMS）基础上的综合的数据模型。

要紧有以下三种：
混合结构模型：混合结构模型的基本思想是用两个子系统分别存储和检索空间数据与属性数据。

扩展结构模型：扩展结构模型的做法是在标准的关系数据库上增加空间数据治理层，即利用该层将地理结构查询语言（GeoSQL）转化成标准的SQL查询，借助索引数据的辅助关系实施空间索引操作。

统一数据模型：统一数据模型这种综合数据模型不是基于标准的RDBMS，而是在开放型DBMS基础上扩充空间数据表达功能。

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4.4尽管，完全意义上的面向对象的空间数据库系统尚未浮现，但目前已有的成果已经显示，面向对象的数据库系统会逐步成为空间数据库的基本结构形式。

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第五章空间数据采集与处理
5.1空间数据的采集方法：较为常用的编码方法：1、层次分类编码法2、多源分类编码法P93 5.1.1层次分类编码法：是按照分类对象的从属和层次关系为排列顺序的一种代码，它的优点是能明确表示出分类对象的类别，代码结构有严格的隶属关系。

5.1.2多源分类编码法：又称独立分类编码法，是指关于一个特定的分类目标，依照诸多不同的分类依据分别进行编码，各位数字代码之间并没有隶属关系。

5.2数字化过程的质量操纵要紧包括数据预处理、数字化设备的选用、数字化对点精度、数字化限差、和数据精度检查等内容。

5.3空间分析：字面：空间数据的分析和数据的空间分析；定义：是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间的信息。

第六章地理信息系统空间分析原理与方法
6.1聚类分析：栅格数据的聚类是依照设定的聚类条件对原有数据系统进行有抉择的信息提取而建立新的栅格数据系统的方法。

聚合分析：栅格数据的聚合分析是指依照空间分辨力和分类表，进行数据类型的合并或转换以实现空间地域的兼并。

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6.2叠置分析是将有关主题层组成的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面，其结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性，叠置分析不仅生成了新的空间关系，而且还将输入的多个数据层的属性联系起来产生新的属性关系。

6.3栅格数据的追踪分析：是指关于特定的栅格数据系统由某一个或多个起点，按照一定的追踪线索进行追踪目标或者追踪轨迹信息提取空间分析方法。

6.4窗口分析：是指关于栅格数据系统中的一个、多个栅格点或全部数据，开发一个有固定分析半径的分析窗口，并在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列统计计算，或与其他层面的信息进行必要的复合分析，从而实现栅格数据有效的水平方向扩展分析。

6.5矢量数据分析的基本方法：包含分析；矢量数据的缓冲区分析；叠置分析；矢量数据的网络分析。

缓冲区分析：是研究依照数据库的点、线、面实体，自动建立其四周一定宽度范围内的缓冲区多边形实体，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法。

多边形叠置分析：是指同一地区、同一比例尺的两组或两组以上的多边形要素的数据文件进行叠置。

6.6数字高程模型（DEM）:是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟（地形表面形态的数字化表示），它是对二维地理空间上具有连续变化特征地理形象的模型化表达和过程模拟。

狭义：DEM是区域表面海拔高程的数字化表达。

广义：DEM是地理空间中地理对象表面海拔高度的数字化表达。

DEM是在二维空间上对三维地形表面的描述。

构建DEM的整体思路是：在二维平面上进行格网划分，形成覆盖整个区域的格网空间结构，接着利用分布在格网点四周的地形采样点内插计算格网点得高程值，后来按一定格式输出，形成格网DEM 。

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第七章地理信息可视化及地理信息系统产品输出
7.1地理信息系统可视化是以地理信息科学、计算机科学、地图学、认知科学、信息传输学与地理信息系统为基础，并通过计算机技术、数字技术、多媒体技术，动态、直观、形象地表现、解释、传输地理空间信息并揭示其规律，是关于信息表达及传输的理论、方法与技术的一门科学。

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7.2地理信息系统产品输出是指将GIS分析或查询检索的结果表示为某种用户需要的能够理解的形式的过程，其中，地图图形输出是地理信息系统产品的要紧表现形式。

第八章地理信息系统设计与标准化P181
8.1.1地理信息系统的开发研究分为四个时期：系统分析、系统设计、系统实施、系统评价及维护。

系统分析时期的需求功能分析、数据结构分析和数据流分析是系统设计的依据。

8.1.2地理信息系统设计要满足三个基本要求，即加强系统有用性、降低系统开发和应用的成本、提高系统的生命周期。

8.2.1地理信息共享有三个基本要求：要正确地向用户提供信息；用户无歧义、无错误地接收并正确使用信息；要保障数据供需双方的权利不受侵害。

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8.2.2GIS评价：1.系统效率：地理信息系统的各种职能指标、技术指标、经济指标是系统效率的反映。

2.系统可靠性：是指系统在运行时的稳定性，要求一般很少发生事故，即使发生事故也能很快修复，可靠性还包括系统有关的数据文件和程序地否妥善保存，以及系统是否有后备体系等3.可扩展性：地理信息系统是从清查和汇合空间数据开始，接着逐步演化到从治理到决策的高级时期4.可移植性：一个有价值的地理信息系统的软件和数据库，不仅在于它自身让你结构的合理，而且在于它对环境的适应能力，即它们不仅能在一台机器上使用，而且能在其他型号设备上使用。

5.系统的效益：经济效益：要紧产生于促进生产力与产值的提高、减少盲目投资、降低工时耗费、减轻灾难损失等。

社会效益：信息共享的效果、数据采集和处理的自动化水平、地学综合分析能力、系统智能化技术的进展、系统决策的定量化和科学化、系统应用的模型化、系统解决新课题的能力，以及劳动强度的减轻、工作时刻的缩短、技术智能的提高等。

8.3地理知识、地理信息、地理数据之间的区别：地理知识是有关地理现象以及地理过程
进展规律的正确认识的集合。

地理信息是地理知识的一种，它强调关于地理知识的规范化及结构化的描述形式，因此，它具有一定形式的信息结构。

地理数据是地理信息数字化载体，只有建立在某种数据模型基础上的地理数据集，才能表达地理信息和地理知识，才具有地理分析的意义。

8.4软件危机：西方计算机科学家把软件开发和维护过程中遇到的一系列严峻问题统称为“软件危机”。

或软件危机：落后的软件生产方式无法满足迅速增长的计算机软件需求，从而导致软件开发与维护过程中浮现一系列严峻问题的现象。

第九章地理信息系统的进展
9.1.1网络GIS有狭义网络GIS和广义网络GIS之分。

狭义网络GIS是在一定时期内特定形式的计算机网络和分布式对象技术的融合所形成的GIS。

广义网络GIS不仅是所有狭义网络GIS的统称，同时也代表了不同狭义网络GIS结合时的产物。

9.1.2 WebGIS即通常所说的万维网GIS，是以网络为中心的GIS，它使用Internet环境，为各种GIS应用提供GIS功能和空间数据猎取能力。

9.2 3S：全球定位系统、遥感和地理信息系统是目前对地观测系统中空间信息猎取、存储管理、更新、分析和应用的三大支撑技术（简称“3S”）；“3S”技术整体结合所构成的系统是高度自动化、实时化的GIS。

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9.3 GIS进展的重要趋势是与GPS和RS的集成，从而构成实时的、动态的GIS。

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补充简答题：
1.地理信息系统在交通方向上的应用
1.1GIS在智能交通系统方面的应用：
GIS在ITS中应用要紧是车辆导航与监控调度治理方面，
（1）GIS是一种集都市地理信息系统和物标主体信息于一体的面向车辆导航，跟踪的信息系统，它能够显示各种比例尺的电子地图，能够迅速可靠地为车辆驾驶员提供各种查询信息，灵活、方便地抉择道路交通网上任何两点间的最佳行车路线，同时在监控中心站对监控车辆进行实时跟踪，调度治理。

（2）GIS与GPS相配合，能够有效解决车辆的定位导航，调度治理，实时为车辆驾驶员提供导航信息，为调度治理人员提供交通路况信息。

1.2GIS的设计应该满足哪些基本的要求？如何评价设计的GIS?
地理信息系统设计要满足三个基本要求，即加强系统有用性、降低系统开发和应用的成本、提高系统的生命周期。

系统评价，就是指从技术和经济两个大的方面对所设计的地理信息系统进行评定。

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，要紧是对下列各项进行考查：系统效率；系统可行性；可扩展性；可移植性；系统的效益。

1.系统效率：地理信息系统的各种职能指标、技术指标、经济指标是系统效率的反映。

2.系统可靠性：是指系统在运行时的稳定性，要求一般很少发生事故，即使发生事故也能很快修复，可靠性还包括系统有关的数据文件和程序地否妥善保存，以及系统是否有后备体系等。

3.可扩展性：地理信息系统是从清查和汇合空间数据开始，接着逐步演化到从治理到决策的高级时期。

4.可移植性：一个有价值的地理信息系统的软件和数据库，不仅在于它自身让你结构的合理，而且在于它对环境的适应能力，即它们不仅能在一台机器上使用，而且能在其他型号设备上使用。

5.系统的效益：经济效益：要紧产生于促进生产力与产值的提高、减少盲目投资、降低工时耗费、减轻灾难损失等。

社会效益：信息共享的效果、数据采集和处理的自动化水平、地学综合分析能力、系统智能化技术的进展、系统决策的定量化和科学化、
系统应用的模型化、系统解决新课题的能力，以及劳动强度的减轻、工作时刻的缩短、技术智能的提高等。

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1.3地理信息共享有哪些基本要求？
地理信息共享有三个基本要求：要正确地向用户提供信息；用户无歧义、无错误地接收并正确使用信息；要保障数据供需双方的权利不受侵害。

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1.4如何将GIS
应用于公路选线？
2.简述GIS 的进展。

答：国际上GIS 进展分为四个时期： （1）20世纪60年代，地理信息系统的开拓期 （2）20世纪70年代，地理信息系统的巩固进展期 （3）20世纪90年代，地理信息系统技术大进展 （4）20世纪90年代至今，地理信息系统的应用普及时代 国内进展三个时期： （1）.20实际70年代初，起步时期 （2）20世纪80年代，进展时期 （3）20世纪90年代至今，快速进展时期 总之，中国地理信息系统事业通过近30年的进展，取得了重大的进展，地理信息系统的研究和应用已经走向了产业化。

另外，GIS 的进展重要趋势是GPS 和RS 的集成，从而构成实时的动态的GIS 。

3.计算题 3.1链式编码方法P42
3.2游程长度编码方法P43
6。