地理信息系统复习资料

地理信息系统复习资料
第⼀章
1、信息（Information）
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，作为⽣产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。

信息的特点：
信息的客观性
信息的实⽤性
信息的传输性
信息的共享性：
2、数据：（Data)
数据是⼀种未经加⼯的原始资料。

通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，是⽤以载荷信息的物理符号。

3、地理信息的概念
地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和⼀切有⽤的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。

或者定义为：表征地理系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、⽂字、图像和图形等的总称。

4、地理数据：是各种地理特征和现象间关系的符号化表⽰，包括空间位置、属
性特征及时域特征三部分。

5、地理信息的特点：
空间分布性
信息载体的多样性
时序特征⼗分明显
具有丰富的信息
6、信息系统：信息系统是具有数据采集、管理、分析和表达数据能⼒的系统，它能够为单⼀的或有组织的决策过程提供有⽤的信息。

⼀个基于计算机的信息系统包括计算机硬件、软件、数据和⽤户四⼤要素。

7、GIS的概念
GIS是⼀种特定的⼗分重要的空间信息系统。

它是在计算机硬件、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、存储、管理、运算、分析、显⽰和描述的技术系统。

8、GIS的发展概况
国际GIS发展简史
–60年代，探索时期
1963年，加拿⼤托林森提出地理信息系统，并建⽴了世界上第⼀个实⽤的地理信息系统——加拿⼤地理信息系统。

–70年代，巩固时期
发展研究的重点是空间数据处理的算法，数据结构和数据库管理这三个⽅⾯。

–80年代，实破阶段
–90年代，全⾯应⽤
我国GIS起步较晚，但发展较快，分为以下⼏个阶段：
70年代，准备阶段：
80年代，试验起步阶段:
90年代，我国GIS发展阶段：
96年以来，是我国GIS产业化阶段。

9、完整的GIS主要由四个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据和系统管理操作⼈员，其核⼼部分是计算机软、硬系统。

第⼆章
10、地理空间数据是指以地球表⾯空间位置为参照的⾃然、社会和⼈⽂景观数据，可以是图形、图像、⽂字、表格和数字等，由系统的建⽴者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他通讯系统输⼊GIS，是系统程序作⽤的对象。

包括三种互相联系的数据类型：
某个已知坐标系中的位置
实体间的空间相关性
与⼏何位置⽆关的属性
11、GIS系统按功能分类：
数据输⼊
数据存储
数据分析与处理
数据输出与表⽰模块
⽤户接⼝模块
12、地理空间数据：指以地球表⾯空间位置为参照的⾃然、社会和⼈⽂景观数据，可以是图形、图像、⽂字、表格和数字等，由系统的建⽴者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他通信系统输⼊GIS，是系统程序作⽤的对象，是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。

地球空间模型描述
13、地球空间模型描述：
地球表⾯⼏何模型可以分为四类：
1°地球的⾃然表⾯，它是⼀个起伏不平、⼗分不规则的表⾯，包括海洋底部、⾼⼭⾼原在内的固体地球表⾯。

2°相对抽象的⾯，即⼤地⽔准⾯。

3°模型。

以⼤地⽔准⾯为基准建⽴起来的地球椭球体模型。

4°数学模型。

14、地理空间坐标系的建⽴
⽬的是确定地⾯点的位置
地理坐标系是以地理极(北极、南极)为极点。

通过A点作椭球⾯的垂线，称之为过A点的法线。

法线与⾚道⾯的交⾓，叫做A点的纬度ψ。

过A点的⼦午⾯与通过英国格林尼治天⽂台的⼦午⾯所夹的⼆⾯⾓，叫做A点的经度λ。

地图投影：
15、地图对地理空间的描述
在地图学上，把地理空间的实体分为点、线、⾯三种要素，分别⽤点状、线状、⾯状符号来表⽰。

1、点状要素：指那些占⾯积较⼩，不能按⽐例尺表⽰，⼜要定位的事物，对点状要素的质量和数量特征，⽤点状符号表⽰，通常⽤点状符号的形状和颜⾊表⽰质量特征，以符号的尺⼨表⽰数量特征。

2线状要素：对于地⾯上呈线状或带状的事物如交通线、河流、境界线、构造线等，在地图上均⽤线状符号来表⽰，通常⽤线状符号的形状和颜⾊表⽰质量的差别，⽤线状符号的尺⼨变化表⽰数量特征。

3⾯状要素：对于地⾯上呈⾯状分布的地理事物，⽤⾯状符号来表⽰。

4遥感影像对地理空间的描述
16、在计算机内描述空间实体有两种形式：显式和隐式描述。

计算机对地理实体的显式描述也称栅格数据结构，计算机对地理实体的隐式描述也称⽮量数据结构。

栅格和⽮量结构式计算机描述空间实体的两种最基本的⽅式。

17、⽮量表⽰法：如果采⽤⼀个没有⼤⼩的点（坐标）来表达基本点元素时，称为⽮量表⽰法。

18、栅格表⽰法：如果采⽤⼀个有固定⼤⼩的点（⾯元）来表达基本点元素时，称为栅格表⽰法。

19、空间数据的基本特征：空间特征、属性特征和时间特征
20、空间数据的类型
1、⼏何上是点、线和⾯三类
2、按表⽰内容分为：类型数据、⾯域数据、⽹络数据、样本数据、曲
⾯数据、⽂本数据、符号数据
21、空间数据的拓扑关系指实体之间的相互关系，指邻接关系、关联关系和包含关系
邻接关系：空间图形中同类元素之间的拓扑关系
关联关系：空间图形中不要元素之间的拓扑关系
包含关系：空间图形中同类但不同级元素之间的拓扑关系
点、线、⾯三种类型数据之间存在的空间关系有：
点与点之间；点与线关系；点⾯关系；线线关系；线⾯关系；⾯⾯关系
22、空间数据的拓扑关系对数据处理和空间分析具有重要的意义，这是因为：1°根据拓扑关系，不需要利⽤坐标或距离，可以确定⼀种空间实体相对于另⼀种空间实体的位置关系。

2°利⽤拓扑关系有利于空间要素的查询。

3°可以根据拓扑关系重建地理实体。

23、元数据：⼀般都认为元数据就是“关于数据的数据”。

如传统的图书馆卡⽚、出版图书的介绍、磁盘的标签。

24、空间数据元数据的应⽤：
帮助⽤户获取数据
空间数据质量控制
在数据集成中的应⽤
数据存储和功能实现
第三章
25、数据结构即数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。

对空间数据⽽⾔，则是地理实体的空间排列⽅式和相互关系的抽象描述。

空间数据结构主要有栅格数据结构和⽮量数据结构
26、栅格数据结构，就是以⾏、列表⽰的像元阵列，像元点上的值即对应着地理实体的属性或属性编码。

栅格数据的获取⽅法：
直接获取法:
数据转换法:由⽮量数据转换到栅格数据.
扫描法:通过扫描设备(包括遥感平台)扫描得到栅格数据
栅格数据单元值的确定⽅法：
中⼼点法(⽹格交点归属法)：⽤处于栅格中⼼处的实体属性作为该栅格单元的属
性;
⾯积占优法:以占栅格⾯积最⼤的地物属性作为该栅格单元的属性;
百分⽐法:以占栅格⾏中⼼线长度最⼤的地物属性作为该栅格单元的属性;
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）27、四叉树数据结构的概念:⼜称为四分树或四元树编码。

就是将2n×2n（n〉=1）的空间区域按照四个像限进⾏递归分割，直到⼦像限的值单调为⽌。

四叉树结构按其编码⽅式的不同⼜分为“常规四叉树”（CQT）和“线性四叉树”（LQT）
常规四叉树除了记录叶结点之外，还要记录中间结点，结点之间借助于指针相联系。

每个结点⽤4个叶结点指针、1个⽗结点指针和⼀个属性码共6个数据项来表达。

线性四叉树只记录叶结点信息，每个结点⽤位置、深度和属性码4个数据项表达。

28、⽮量数据结构是通过记录坐标的⽅式，尽可能地将点、线、⾯地理实体表现得精确⽆误。

⽮量数据存储是以隐式关系以最⼩的存储空间存储复杂的数据。

29、简单的⽮量数据结构：⾯条结构（实体式）——多边形为单元
索引式——
双重独⽴式——左多边形、右多边形、起点、终点30、在双重独⽴式数据结构中，节点与节点或者⾯域与⾯域之间为邻接关系，节点与线段或者⾯域与线段之间为关联关系。

这种邻接和关联的关系称为拓扑关系。

⽮量数据可进⾏拓扑关系
31、⽮量数据结构向栅格数据结构转换
计算：
第四章
32、数据库就是为了⼀定的⽬的，在计算机系统中以特定的结构组织、存储、管理和应⽤的相关联的数据集合。

33、数据库的主要特征
（1）数据集中控制特征
（2）数据冗余度⼩的特征
（3）数据独⽴性特征
（4）复杂的数据模型
（5）数据保护特征
34、数据组织⽅式
数据项：也称元素、基本项、字段。

记录：由若⼲相关联的数据项组成。

⽂件：⽂件是⼀给定类型的（逻辑）记录的全部具体值得集合。

数据库：数据库是⽐⽂化更⼤的数据组织。

35、数据间的逻辑联系主要是指记录与记录之间的联系。

⼀对⼀的联系(1：1)
⼀对多的联系(1：N)
多对多的联系(M：N)
36、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。

⽬前数据库领域采⽤的数据模型有：层次模型、⽹状模型、关系模型，其中应⽤最⼴泛的是关系模型。

M
ⅠⅡ
c
a b c d e f g 1223344134355664
实例
学⽣甲学⽣⼄学⽣丙学⽣丁
课程1课程2课程3课程4
37、空间数据库：其⽬的是为了使⽤户能够⽅便灵活地查询出所需的地理空间数据，同时能够进⾏有关地理空间数据的插⼊、删除、更新等操作，为此建⽴了如实体、关系、数据独⽴性、完整性、数据操纵、资源共享登⼀系列基本概念。

38、模型：混合结构模型
扩展结构模型
统⼀数据模型：在开放型DBMS 基础上扩充空间数据表达功能。

混合结构模型：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，其中属性数据存储在常规的RDBMS 中，⼏何数据存储在空间数据管理系统中，两个⼦系统之间使⽤⼀种标识联系起来。

扩展结构模型：采⽤同⼀存储空间数据和属性数据。

其做法是在标准的关系数据库上增加空间数据管理层，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。

第五章
39、地理信息系统的数据源是指建⽴地理信息系统数据库所需要的各种类型数据的来源，GIS 的数据源是多种多样的，并随系统功能的不同⽽不同，主要包括：地图、遥感影象数据、统计数据、实测数据、数字数据和各种⽂字报告和⽴法⽂件。

图4-9混合结构模型 RDBMS ⼏何空间数据GIS 图4-10 扩展数据模型
空间数据标准RDBMS 属性数据 GIS
40、属性数据即空间实体的特征数据，⼀般包括名称、等级、数量、代码等多种形式，属性数据的内容有时直接记录在栅格或⽮量数据⽂件中，有时则单独输⼊数据库存储为属性⽂件，通过关键码与图形数据相联系。

属性数据的采集:即空间实体的特征数据，分两种情况:⼀种是直接记录在栅格或⽮量数据⽂件中的,另⼀种是单独输⼊数据库存储为属性⽂件。

对于第⼀种情况要对其进⾏编码，将属性数据转换为计算机可以接受的数字或者字符形式，便于GIS存储管理。

编码⽅法有层次分类编码法和多源分类编码法两种。

41、图形数据的采集
1°野外数据采集
A、平板测量
B、全野外数据测图C空间定位测量
2°地图数字化
A⼿扶跟踪数字化B扫描⽮量化
3°遥感图像处理处理流程
A观测数据输⼊B再⽣、校正处理C变换处理D处理结果的输出
42、空间数据索引：指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系，按⼀定顺序排列的⼀种数据结构。

分类：范围索引
格⽹索引
四叉树索引
遥感图像的解译有⽬视判读和计算机⾃动解译两种⽅法，其中，⾃动解译⼜可分为监督分类和⾮监督分类。

43、空间数据：是对有关空间位置、专题特征及时间信息的符号纪录，是对现实世界中空间特征和过程的抽象表达。

44、空间数据质量：空间数据在表达实体空间位置、特征和实践所能达到的准确性、⼀致性、完整性和三者统⼀性的程度。

45、空间数据的编辑与处理：
误差或错误的检查与编辑（图形数据和⽮量数据的误差主要包括6各⽅⾯：不完整或重复如伪节点和悬挂节点；位置的不准确；⽐例尺不准确；空间数据的变形；属性与数据连接有误；检查⽅法有叠合⽐较法、⽬视判读法、逻辑检查法）
图像纠正：纠正的原因；纠正⽅法（四点纠正法和逐⽹格纠正法）
数据格式的转换：不同介质之间的转换；数据结构之间的转换
地图投影转换：正解变换、反解变换和数值变换
46、空间分析是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成和
空间演变等信息。

47、按照Goodchild提出的空间分析框架，空间分析分为
产⽣式分析(product mode)DEM分析、叠合分析、缓冲区分析、⽹络分析
查询式分析(query mode) 集合分析、查询分析
第六章
48、模型，就是将系统的各个要素，通过适当的筛选，⽤⼀定的表现规则所描写出来的简明映像
49、地学模型也称为专题分析模型。

对于地理信息系统来说，专题分析模型是根据关于⽬标的知识将系统数据重新组织，得出与⽬标有关的更为有序的新的数据集合的有关规则和公式。

50、概念模型：⼜称为逻辑模型，主要指通过观察、总结、提炼⽽得到的⽂字描述或逻辑表达式，常由此构成专家系统的知识库
51、栅格数据的聚类、聚合分析含义均是指将⼀个单⼀层⾯的栅格数据系统经某种变换⽽得到⼀个具有新含义的栅格数据系统的数据处理过程
聚类分析：栅格数据的聚类是根据设定的聚类条件对原有数据系统进⾏有选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根据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。

52、栅格数据的叠置分析：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。

分类：视觉信息复合：将不同专题的内容叠加显⽰在结果图件上，以便系统使⽤者判断不同专题地理实体的相互空间关系，获得更为丰富的信息。

叠加分类模型：根据参加复合的数据平⾯各类别的空间关系重新划分空间区域，使每个空间区域内各空间点的属性组合⼀致。

追踪分析：指对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的空间分析⽅法。

窗⼝分析（领域分析）：窗⼝类型（矩形、圆形、扇形和环形）；统计分析的类型（均值、最⼤值、最⼩值、总和等）
53、⽮量数据的包含分析：确定要素之间是否存在着直接的联系，即⽮量点、线、⾯之间是否存在空间位置上的联系。

54、⽮量数据的缓冲区分析：是研究根据数据库的点、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。

55、⽮量数据的叠置分析：在相同的空间坐标系统条件下，将同⼀地区两个不同
的地理特征的空间和属性数据相加，以产⽣空间区域的多重属性特征或建⽴地理对象之间的空间对应关系。

56、⽹络中的基本组成部分和属性：
链：⽹络中的流动的管线。

节点：障碍、拐⾓点、中⼼、站点。

⽹络分析功能的主要⽤途是：选择最佳路径；选择最佳布局中⼼的位置。

地理⽹络（如交通⽹络）、城市基础设施⽹络（如各种⽹线、电⼒线、电话线、供排⽔管线等）进⾏地理分析和模型化。

资源分配。

57、空间数据查询：从空间数据库中找出满⾜属性约束条件和空间约束条件的地理对象。

1°属性查询
2°图形查询
3°空间关系查询
4°关联关系查询
58、空间数据内插：⼀般来讲，在已存在观测点的区域范围之内估计未观测点的特征值得过程称内插，在已存在观测点的区域范围之外估计未观测点的特征值的过程叫推估。

69、数字地⾯模型(Digital Terrain Model, DTM)：就是⽤数字化的形式表达的地形信息。

如地⾯温度、降⾬、地球磁⼒、重⼒、⼟地利⽤、⼟壤类型等其他地⾯诸特征，此时的DEM成为DTM。

60、与地图数字⾼程模型(Digital Elevation Model, DEM)：表⽰地表区域上地形的三维向量的有限序列，即地表单元上⾼程的集合。

61、DTM在形式上包括：
规则格⽹(Grid)
不规则三⾓⽹
等⾼线、等深线、地形特征线，如⼭脊线、⾕底线、海岸线及坡度变换线等62、数字地形分析是指在数字⾼程模型上进⾏地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术；
在地学分析⽅⾯的应⽤有
（1）地形因⼦的⾃动提取：坡度、坡向、平⾯曲率、地⾯粗糙度
（2）地形特征要素提取：地形特征点提取，包括⼭顶点、凹陷点、⾕点等；⼭脊线和⼭⾕线提取
（3）可视性分析：通视分析和可视区分析
第七章
63、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地图、图表、图像、数据报表或⽂字说明。

64、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可以理解的形式的过程，其中，地图图形输出时地理信息系统产品的主要表现形式。

屏幕显⽰⽮量绘图打印输出
65、可视化的⼀般原则：符号运⽤、颜⾊运⽤、注记运⽤、图⾯配置
第⼋章
66、地理信息系统的开发研究分为四个阶段：系统分析、系统设计、系统实施、系统评价与维护
67、地理信息系统评价：系统效率、系统可靠性、可扩展性、可移植性、系统的效益。