GIS课程知识

第一章绪论1、对GIS的理解指地理信息系统、地理信息科学、地理信息服务、地理信息解决方案2、地理信息系统的概念GIS是由计算机硬件、软件、用户、空间数据和不同方法组成的系统，该系统用来支持空间数据采集、管理、处理、分析和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

地理信息系统就是具有采集、管理、处理、分析、查询、显示和输出地理数据功能的计算机软硬件系统。

地理信息系统是一种以地理坐标为骨干的信息系统。

3、GIS的组成由计算机软件、硬件、用户、网络、地理空间数据和管理人员组成4、数据与信息的关系数据是未加工的原始材料，是通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事物、事件、现象等的内容、数量或特征数据+解释=信息5、地理信息的特点：空间分布性、多维性、动态性（时间性）、数据量大（具有空间特征、属性特征、时间特征）6、GIS建模过程分析真实的世界、样品/捕获感兴趣的特征、在GIS中给他们建模、分析数据7、GIS可应用行业气象部门、环境评估、宏观决策、规划决策、城乡规划、灾害监测、人口普查第二章地学基础1、GIS中为什么要考虑地图投影地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算与分析；地球椭球体为不可占曲面；地图为平面符合视觉心理，并易于进行距离方位面积等量算和各种空间分析。

地球椭球为不可展曲面，而地图是一个平面，当球面展开为平面时必然产生破裂或褶皱，地图投影就是要解决球面不可展的矛盾。

2、地理空间实体的三要素是什么？他们的关系是怎样的点线面邻接关系、关联关系、包含关系3、空间数据的基本特征有哪些属性特征：描述空间对象的特性，即是什么，如对象的类别、等级、名称数量等空间特征：描述空间对象的地理位置以及相关关系，又称几何特征和拓扑特征时间特征：描述空间对象随时间的变化4、什么是元数据?为什么要使用元数据元数据就是“关于数据的数据”空间元数据指对于这些空间数据的描述或说明。

当地图转换为数字形式后，数据的管理和应用均产生一些新的问题，元数据可以用来辅助地理空间数据帮助数据生产者和用户来解决这些问题。

5、元数据的作用（1）对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及数据生产历史等的说明（2）对数据质量的描述，如数据精度、数据的逻辑一致性、数据的完整性、分辨率、元数据的比例尺等（3）对数据处理信息的说明，如量纲的转换等（4）数据处理方法的描述（5）对数据库的更新、集成方法等的说明第三章空间数据结构1、空间数据结构：是指空间数据适合于计算机存储、管理处理的逻辑结构。

换句话说，是指空间数据以什么形式在计算机中存储和处理2、矢量结构：通过记录坐标，用点线面等基本要素精确地表达各种地理实体。

3、栅格数据结构：栅格数据结构是将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式4、数字高程模型（DEM）：是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟。

5、Dem数据结构：TIN:无规则三角网，是一系列互不交叉、互不重叠的连接在一起的三角形来表示地形表面。

等高线：等高线指的是地形图上高程相等的相邻各点所连成的闭合曲线。

Grid：规则矩形格网7、如何建立栅格数据？分类影像输入法、扫描数字化法、手工格网法、数据结构转换法、8、四种压缩编码方式游程长度编码、链码、块码、四叉树编码9、拓扑元素：结点、弧、多边形10、拓扑关系的意义：明确定义空间关系的一种数学方法。

在gis中它不但用于空间数据的组织，而且在空间分析和应用中都具有非常重要的意义。

通过拓扑结构可以不用坐标知道空间实体与另一实体的位置关系；有利于空间要素的查询；可根据关系重建地理实体。

11、栅格数据属性确认方式：中心点、面积占优、长度占优、重要性第四章空间数据库1、在空间数据库中如何实现空间数据的存储空间数据库在关系数据库中的储存方法：创建有重复属性的表的集合。

空间数据在对象关系数据库中的存储方法：引入抽象数据类型（ADT）2、关系数据库与对象关系数据库的区别与联系3、简述传统的三种主要数据模型，并进行各自优缺点分析。

层状模型：优点：存取方便速度快；结构清晰，容易理解；数据修改和数据库扩展容易实现；检索关键属性十分方便。

缺点：结构呆板，缺乏灵活性；同一属性数据要存储多次，数据结构冗余大；不适合拓扑空间数据的组织网状模型：优点：能明确而方便的表示数据间的复杂关系；数据冗余小。

缺点：网状结构的复杂，增加了用户查询和定位的困难；需要存储结构数据间联系的指针，使得数据量增大；数据修改的不方便关系模型：优点：能够以简单、灵活的方式表达现实世界的各种实体及其互相间关系。

关系模型具有严密的数学基础和操作代数基础。

数据间具有对称性，关系之间的寻找在正反两个方向上的难度是一样的。

缺点：实现效率不够高；描述对象语义能力较弱；不支持层次结构，因此不能直接对于概括分类和聚合的模拟；模型扩展性差；模拟和操作复杂对象的能力较弱4、简述GIS数据组织和发展趋势混合结构模型、扩展结构模型、统一结构模型、面向对象数据模型由文件--关系到全关系再到对象--关系最后发展到对前面的封装继承和传播形成面向对象。

5、空间数据是指地球表面空间位置为参照，用来描述空间实体位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据。

6、空间数据库指GIS在计算机物理存储介质上储存于应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件形式在存储介质之上。

7、Geostar中的空间对象模型：在Geostar中把gis需要的地物抽象成结点、弧段、点状地物、线状地物、面状地物和无空间拓扑关系的面条地物。

一方面它表达了地理空间的自然特性，接近人们对客观事物的理解，另一方面，它完整的表达了各类地理对象之间的各种关系，而且用层次方法清晰的表达了他们之间的联系。

8、空间数据库的建库流程：采集--编辑--结构化--存入空间数据库--查询--分析--输出9、空间数据误差类型（特征）：源误差（明显，易探测），由自然变化或原始测量引起的误差（不明显，难确定），GIS处理过程引起的误差（复杂，难探测）第五章空间数据的采集与处理1、GIS数据源种类多媒体，辅助GIS空间分析和查询、地面实测、数字数据、地图、遥感航空影像和数据2、属性数据的采集方法：资料的调查与收集整理3、空间数据的采集方法：野外数据采集、手工数据输入法、地图数字化、摄影测量与遥感、其他系统的数据转换4、屏幕跟踪矢量化的关键步骤准备扫描图像；栅格图像配准；选择投影和单位，输入控制点，编辑控制点；新建数字化图层；屏幕跟踪矢量化地图5、通过GIS软件进行扫描矢量化的步骤扫描、加载栅格图像、图像配准、建立图层和数据结构、描图并录入数据6、数字化错误的类型：定位错误——集合错误（几何要素位置偏差、缺失、重复、数据转换），拓扑错误——不遵循拓扑规则的错误7、定位错误编辑方法：添加、删除、修改8、拓扑错误编辑：采用软件提供的方法检查；逐一修改9、检查方法：叠合比较法、目视比较法、逻辑检查法10、数据格式转换的类别：不同数据介质之间的转换；数据结构之间的转换11、空间数据简化：线实体简化；双线中心线生成；多边形消融；多边形轮廓聚合12、空间数据采集编码原则：①编码的系统性和科学性。

②编码的一致性。

③编码的标准化和通用性。

④编码的间接性。

⑤编码的可扩展性。

编码内容：①登记部分②分类部分③控制部分编码方法：①层次分类编码法②多源分类编码法13、拓扑关系：①连接性：相邻线段之间，首尾相接。

②面定义：多边形应闭合。

③邻接性：相邻多变性之间，共线。

拓扑错误的种类：①几何要素的拓扑错误②图层之间的拓扑错误多边形常见错误：边界线没有重合（原因：分别数字化）线要素常见错误：线要素在接边处没有完全接合（原因：两幅图没有接边）点要素常见错误：点要素没有沿着线要素延伸（原因：GPS点没有落在路上）空间数据质量定义：是空间数据在表达空间位置、专题特征、时间这三个基本要素时，所能够达到的准确性、一致性、完整性，以及他们三者之间的统一程度。

14、空间数据质量评价：就是用空间数据质量标准要素对数据所描述的空间、专题和时间特征进行评价。

15、误差：误差反映了数据与真实值或者真值之间的差异，是一种常用的数据准确性的表达方式。

数据的精密度：指数据表示的精密程度，即数据表示的有效位数，表现了测量值本身的离散程度。

数据的准确度：结果、计算值或估计值与真实值或真值的接近程度。

精度：准确度和精密度结合在一起称为精确度，简称精度。

不确定性：是关于空间过程和特征不能被准确确定的程度，是自然界各种空间现象自身固有的属性。

第六章空间分析1、什么是空间分析空间分析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信息。

2、基本空间分析技术：空间查询与统计；缓冲区分析；重叠分析；网络分析；数字高程模型3、空间查询：是空间分析的基础，任何空间分析都开始于空间查询特性：回答简单问题；不改变数据库数据；不产生新空间实体和数据双向查询：图形查属性；属性查图形4、属性数据查询：通过对属性数据的操作从地图中检索数据。

结果通过高亮度显示或保存。

手段：表达式【表达式必须被gis数据库理解，不同的系统可能表达式不一样】5、空间数据查询：通过地图要素的操作从地图上检索数据数据的过程。

方法：指针选择要素、图形选择要素6、空间叠置分析：指在统一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠合，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。

应用：站点分布；省交通线的分布；国家行政区的分布7、叠置分析类型：视觉信息叠合、点与多边形叠合、线与多边形叠合、多边形与多边形叠合、栅格图形的叠置。

8、缓冲区：缓冲区就是空间地理实体对邻近对象的影响范围或服务范围，通常根据实体的类别来确定这个范围，以便为某项分析或决策提供依据。

9、缓冲区的组成要素：①主体：表示分析的主要目标，一般分为点源，线源和面源三种类型。

②邻近对象：表示受主体影响的客体。

③作用条件：表示主体对邻近对象施加作用的条件或强度。

10、缓冲区分析方法：①点缓冲分析：一般是围绕点对象建立半径为缓冲距的圆形区域。

Eg：污染源的影响范围的确定，学校等公共设施服务半径的确定，危险品仓库潜在影响范围的确定。

②线缓冲区分析：是沿线的两侧建立距离为缓冲区的带状区。

Eg：河流两侧森林保护范围的确定，道路拓宽改建中建筑物拆迁范围的确定。

③面缓冲区分析：是沿面的边界线建立距离为缓冲距的多边形区域。

Eg：飞机场周围噪声影响范围的确定，湖泊周围生态保护区范围的确定。

11、矢量数据缓冲区建立方法：角分线法、凸角圆弧法12、栅格缓冲区建立原理：经过距离变换，计算背景像元与空间目标的最小距离。