地理信息系统重点

地理信息系统1.数据和信息的定义：数据是人类认识过程的直接记录或原始素材，而信息是对数据的解释，是对数据加工后的有认识意义的结果。

2.信息的特性：客观性、实用性、传输性、共享性3.地理空间数据和信息的三个基本特征：①空间位置特征②属性特征③时态特征4.地理信息系统区别于一般信息系统的几个主要特点（不能只写五个标题）：①地理空间数据和信息的特殊复杂性地理信息系统的属性数据或信息，是除空间位置及关系以外，所有描述地物自然或人文属性的定义或定量的数据或信息，正相当于一般信息系统所处理的数据和信息。

②必须具备科学可视化功能可视化功能是地理信息系统的必要条件，而一般信息系统可以没有可视化功能，这是地理信息系统区别于一般信息系统的另一个主要特点。

可视化，或科学可视化，已成为现代科学中的热门话题，指通过图形图像等可以看见并认证的手段，来形象表现科学数据的构架和内涵。

大量研究表明，可视化能极大地提高信息、知识的理解和传播效率。

③区域性和多层次地理信息系统以地理空间数据和信息为处理对象；而地理空间数据和信息又通常以区域为单位来组织，因此，区域性是地理信息系统的天然特征。

地理信息系统还具有鲜明的层次性，层次性包含两个含义，一个是不同比例尺的区域层次，地球上的区域层次是很多的。

另一个是描述地理要素的专题层次，或图层。

④数据量较大地理信息系统的数据量大，第一来自于它的区域性、多层次特点；第二也是因为地理信息系统包括可视化表达所必须的图形图像数据，而图形图像数据所涉及的数据量经常是很大的。

⑤注重空间分析地理信息系统和所有信息系统一样，必须具备分析功能，以提取有用之信息。

但是，地理信息系统有自己独特的空间分析功能。

空间分析是地理信息系统中最核心、最重要概念之一。

空间分析指一切涉及空间位置要素的分析或区域性分析，用以提取地理空间信息乃至关于地物时空分布、组合、联系和发展的知识。

5.地理信息系统与一般计算机制图系统的区别：①有无空间分析功能②地理信息系统的图形处理偏重于地理空间中的自然形态及其关系；而一般制图系统更擅长规则的、有数学表达的形体的图形处理，因而非常适合于工程设计及工程图绘制。

6.地理信息系统的基本功能：①数据采集和输入②数据处理③数据存储、组织和管理④显示与输出⑤空间查询与分析7.地理信息系统的主要组成成分：①地理空间数据和信息②硬件系统③软件系统④系统开发、管理和使用人员8.空间关系：①度量空间关系②顺序空间关系③拓扑空间关系（连接线、包含、邻接性）9.矢量空间数据模型的内容：①二维空间坐标系：建立在平面上的二维坐标系是表达空间对象的形状和空间位置的基础②几何数据：有时也称图形数据。

③属性数据：属性数据通常用关系表的形式来组织④唯一标示符：在矢量数据模型中，几何数据和属性数据常分别储存。

为了使空间特征数据与属性数据之间落实于每一个地物的一一对应的挂联关系，必须对所有点、线和多边形赋予唯一的标识符或标志码。

10.栅格空间数据模型包含：①规整网格②二维空间坐标系③属性数据和分辨率④矩阵数组11.栅格数据压缩方法（3种，全部要记）：①游程长度编码或板块游程编码的压缩规则是将同一行（也可按列，但多数按行进行）中具有相同属性值的邻近像元组织在一起，称为一个游程，每个游程用一对数字表达，其中第一个数字为游程长度（所延续的列数），第二个数字为这一游程像元的属性值。

每一个图像行的游程分别记录。

②链码链码或链式编码特别适合于表达线状空间对象（线状地物和多边形边界）的栅格数据，其规则是：每条线一链码，链码由该条线的起始像元的位置（行、列数）、线的属性值和表达同条线上像元连接的方向码组成。

栅格数据中“线”的像元连接关系只有8种情况，可用8个方向码表现之。

③四叉树编码四叉树编码又称为四分树或四象限编码。

其编码思路是，将图像一级级的等分为四个象限（即4个正方形），无论哪一级哪一个象限，如果经检验是均质的（属性相同）就不再分割，直至整个图像被分为大小不同的若干均质方块。

12.矢量和栅格数据结构优缺点比较13.三维空间数据结构：一种三维空间数据结构称为八叉树数据结构另一种空间数据结构是基于二维矢量结构扩展而成的三维矢量数据结构14.数据库管理系统定义：是进行数据库存取和各种管理控制的软件，是数据库系统的中心枢纽，用户（及其应用程序）对数据库的操作全部通过DBMS进行。

15.传统GIS数据库系统技术模式是：关系数据库与文件系统的混合管理。

第一，点、线和多边形的空间位置（图形）数据与属性数据两者分别组织、管理与检索。

第二，两种数据间落实于每个地物的挂联关系通过唯一标识符或者内部连接码进行链接。

第三，用关系数据库的DBMS直接管理属性数据或属性数据库。

第四，借用关系模型的概念，利用文件系统，并通过高级语言编程来管理空间位置（图形）数据。

第五，由于地理空间数据的海量、区域性和多层次特点，地理空间数据通常在水平方向分图幅或区域，在垂直方向上分图层来组织管理。

16.元数据概念：元数据是关于数据的描述性数据，它应当是现代数据库的重要组成部分，其作用和目的是促进数据集，特别是数据库中数据集的高效利用。

17.空间数据元数据的应用及其意义：①首先，元数据可以帮助用户获取数据②其次，可利用元数据进行空间数据质量控制③第三，元数据在数据集成中的应用④第四，元数据在数据管理中的应用18.地图投影定义：在球面与平面间建立点与点之间对应数学关系的方法，称为地图投影。

19.高斯投影特性：高斯-克吕格投影简称高斯投影，采用等角横轴切椭圆柱投影。

我国规定，1:50万至1:2.5万地形图采用6°分带投影，1:1万及更大比例尺地形图采用3°分带投影。

高斯-克吕格直角坐标网格称为方里网。

20.坐标校正：将地图上各点的原坐标（x,y），转换成新的坐标（x’,y’）。

这个工作我们统称为校正或坐标校正。

校正类型：①一个是将非地理坐标转化为地理坐标②另一个是校准或配准21.地面控制点含义及作用：地面控制点不是指测量学中的大地控制点，而是地图或图像校正中，同时已知原坐标数值（x,y）和新坐标数值（x’,y’）的地面点。

地面控制点是求解转换关系的基础。

22.泰森多边形：是一种特殊意义的，实用的边界插值法。

泰森多边形的边界插值法以样点数值为整个多边形单元的取值。

泰森多边形内的任意点到自己的样点的距离，始终小于任何到其他多边形样点的距离。

因此，泰森多边形插值实质上是一种取最近数据样点之值作为插值的边界插值法。

23.采用活动窗口的局部插值法概念和步骤：含义：采用活动窗口的局部插值法又称为移动插值法或逐点内插法，是一种常见的局部插值法。

该方法选定一系列分布于整个插值区域的、有规律排列的点作为欲进行插值的点（下称待插点），插值时基于每个待插点周围一个邻域内的已知样点的数据，依次地确定每一个待插点处的数值。

在这个过程中，待插点邻域就像一个活动窗口随着一个个待插点的处理而移动。

步骤：①定义窗口，即插值邻域或搜索范围。

②选择进行插值的数学关系③搜索落在窗口内的样点④基于每个待插点窗口所套住的样点数据，根据所选的数学关系进行插值计算，以确定窗口中心，即待插的网格点处的空间变量之值。

24.GIS三维处理的主要内容：①建立数字高程模型DEM(DEM含义：数字高程模型DEM是以（x,y）为自变量的高程z数据的有序集合)②计算派生地形数据或地形分析③各种层次的三维可视化地形表达④其他空间变量的三维可视化表达25.数字高程模型生成的一般思路：26.高程矩阵的特点及生成：特点：①结构简单、规则。

采取矩阵数组形式方便计算机处理，以及有利于计算等高线、坡度、破相、山地阴影、描绘流域轮廓等。

（优）②数据量大、精度受分辨率限制等。

（缺）生成：在选定合适分辨率的方形网格的基础上，采用活动窗口插值法，将不规则分布样点的高程数据插值到规整网格点上，即形成高程数据。

27.TIN模型及其生成：TIN:即不规则三角网，是直接基于不规则高程样点进行组合，将离散高程样点每三个邻近点连结成三角形，以连续的三角面形成的数字高程模型。

生成：首先取其中任意一点，并寻找与此点距离最近的点，连接这两个点构成第一边；然后在其余各点中寻找与这条边最近的点，找到后即构成第一个三角形。

再以这个三角形新生成的两边为底边，分别寻找距离它们最近的点构成第二个、第三个三角形。

依此类推，直到把所有的点全部连入三角网中。

28.地形分析有哪几种：①坡度和坡向②等值线③视线图④地形轮廓线及其他29.坡度、坡向怎么生成，坡度表示方法：生成：ArcToolbox——Spatial Analyst工具——表面分析——坡度、坡向表示方法（两种）：①从三维空间位置矢量入手，计算地表单元的法矢量，掌握了法矢量就求得了坡度和坡向②在高程矩阵中，还可以利用活动窗口法，通过与周围网格高程的比较计算，通过简单差分的方法，快速地求取地面单元的坡度和坡向的近似值。

30.叠置的含义及怎么做：含义：叠置操作及分析，主要用于多重专题图层的综合分析，是GIS的区域性和多层次特点所决定的传统空间分析手段。

怎么做（步骤）：叠置操作及分析分为①矢量GIS叠置②栅格GIS叠置矢量叠置（3种）：①点与多边形叠置a：计算多边形对点的包含关系b：进行属性数据处理②线与多边形叠置a：首先要比较线坐标与多边形坐标的关系，判断哪一条线落在哪一个或哪些个多边形内b：重建线的属性表③多边形叠置a：几何求交，即首先求出所有多边形边界线的交点，再根据这些交点重新装配多边形，建立拓扑关系，每个多边形赋予唯一标志码，并判断新生的多边形分别落在每个参与叠置的多边形层的哪个多边形内，建立新生多边形与原多边形的关系b：在关系数据库中建立结果层的多边形属性表，将原图层中对应多边形的属性数据，拷贝进到新的多边形属性表中。

这种属性分配方法的理论假设是多边形对象内属性是均质的，将它们分割后，属性不变。

栅格叠置特点：①栅格GIS的叠置分析中各图层格网一致，不存在矢量多边形叠置中结果层基本单元可能过于细密的问题。

②栅格GIS的叠置分析中不存在“空间操作与分析”两层次差别，换言之，栅格型叠置分析的操作就是分析31.缓冲区分析的概念：指根据分析对象的点线面实体，自动建立他们周围一定距离带状区，用以识别这些实体对邻近对象的辐射范围和影响度。

32.网络分析的概念和内容：概念：网络分析是通过模拟、分析网络的状态以及资源在网络上的流动和分配等，研究网络结构、流动效率及网络资源等的优化问题的领域。

现实世界中，大量物质的运行或传送是在网络系统中进行的。

内容：①最佳路径：a：第一步，根据应用目的确定“最佳”含义b：第二步，在给定某种距离概念的基础上，计算确定从任意给定起点和终点间的最佳路径c：第三步，将最佳路径贮存在属性表中②资源分配：a：第一，按上述计算最佳路径的方法，计算出网络中某一条参与运行的链到每个中心的最佳路径，并进行比较，找出最佳路径的距离最短的那个中心，便将该链划归该中心b：第二，对网络中每条链重复同样工作，直到将所有的链都归于某个中心为止c：第三，将划定的服务中心的标识贮存到链的属性表中，以便能随时检索和显示分配给每个中心的所有链的范围，同时也可为进一步分析所利用。