中国地质大学(北京)GIS期末考试复习资料

第一章第一节

导论

地理信息系统基本概念

数据与信息

两者在词义上的差别：数据是信息的表达，信息则是数据的内容；

数据是客观对象的表示，只有当数据对实体行为产生影响时才成为信息；

信息是存在事物的形状、相互关系、相互作用、发展变化的的表征。

地理信息

地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特

征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；

地理信息属于空间信息，它具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。地理信息系统(简称 GIS)

GIS 是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科，它研究关于地

理空间信息处理和分析过程中提出一系列基本问题，如空间对象表达与建模、

空间关系及推理机制、空间信息的控制基准、空间信息的认知与分析、

GIS 系统设计与评价 GIS 应用模型与可视化、空间信息的政策与标准等； GIS

的操作对象是空间数据 ,空间数据的主要特点是按统一的地理坐标编码，

并实现对其定位、定性、定量和拓扑关系的描述 ,由此而形成 GIS 的技术优势是有

效的地理实体表达、独特的时空分析能力、强大的图形创造手段和可靠的科学预

测与辅助决策功能等；

GIS是管理和分析空间数据的应用工程技术，该工程技术系统由六个子系统

组成；

GIS为地理学解决复杂的规划与管理问题提供了有效的手段，而地理学则为

GIS 提供了重要的基础理论依托；

GIS 的科学定义：地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术，

又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。其技术系统由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成，用以支持空间数据的采集、管理、处理、分

析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

第二节GIS 的基本构成

系统硬件：由主机、外设和网络组成，用于存储、处理、传输和显示空间数据。

系统软件：由系统管理软件、数据库软件和基础 GIS 软件组成，用于执行 GIS 功能的数据采集、存储、管理、处理、分析、建模和输出等操作。

空间数据库：由数据库实体和数据库管理系统组成，用于空间数据的存储、管理、

查询、检索和更新等。

应用模型：由数学模型、经验模型和混合模型组成，用于解决某项实际应用问题，

获取经济效益和社会效益。

用户界面：由菜单式、命令式或表格式的图形用户界面所组成，是用以实现人机对

话的工具。

GIS 基本构成的结构图

GIS

用户

GUI

硬件系统软件系统

空间数据

DBMS

应用模型

第三节GIS 的功能简介

基本功能：

数据采集与编辑：

1、图形数字化：驱动数字化仪、扫描仪等数字化设备。对影像、图形、数

字等多种形式、多方来源的信息实现自动、半自动或人工的数字化，建立空间

数据库。

2.数据的编辑：数据查询、修改、更新、图形分割与拼接、图形缩放、比例

尺转换

3.拓扑关系生成：

4.基本量算：质心量算（对地理分布变化的跟踪；计算目标物对周围地区的

经济辐射范围）几何量算（自动快速的计算三维目标的表面积、体积，各类多

边形的的周长、面积，各类线段的曲率、方向，以及点状物体的坐标等。）

5.数据结构转换

6.地理数据库建立：地理数据库四种方式（全部采用文件管理；文件结合关

系数据库管理；全部采用关系数据库管理；重新设计具有空间数据和属性数据

管理和分析功能的数据库系统）

数据存储与管理：

数据处理和变换：

空间分析和统计；

产品制作与显示；

二次开发和编程。

应用功能：资源管理；区域规划；国土监测；辅助决策；定位服务。

第四节GIS 的发展透视

发展概况

发展简史；

发展态势： GIS 已成为一门综合性技术；GIS 产业化的发展势头强劲；GIS

网络化已构成当今社会的热点；地理信息科学。

基础理论

地理信息系统是传统科学与现代技术相结合而产生的边缘学科，因此它明显

的体现出多学科交叉的特征，这些交叉学科的基础理论同样构成地理信息系

统的基础理论体系；

各国政府设立相应的组织机构来引导GIS 理论研究，如美国国家自然科学基

金委员会（ NSF）支持成立了国家地理信息与分析中心（NCGIA ）等，研究

重点包括空间关系、空间数据模型、空间认知、空间推理、地理信息机理和

地理信息不确定性等；

李德仁院士在《空间信息系统的集成与实现》一书中，扼要叙述了地球空间信

息学的七大理论问题：地球空间信息学的基准；地球空间信息标准；地球

空间信息的时空变化理论；地球空间信息的认知；地球空间信息的不确定性；

地球空间信息的解译与反馈；地球空间信息的表达与可视化。

第二章地理信息系统的数据结构

第一节地理空间及其表达

地理空间的概念

GIS 中的概念常用“地理空间”(geo-spatial)来表述，一般包括地理空间定位框

架及其所连接的空间对象；

地理空间定位框架即大地测量控制，由平面控制网和高程控制网组成；

GIS的任何空间数据都必须纳入一个统一的空间参照系中，以实现不同来源

数据的融合、连接与统一；

目前，我国采用的大地坐标系为1980年中国国家大地坐标系，现在规定的

高程起算基准面为1985 国家高程基准。

空间实体的表达

在计算机中，现实世界是以各种数字和字符形式来表达和记录的；

对现实世界的各类空间对象的表达有两种方法，分别称为矢量表示法（矢量

数据模型）和栅格表示法（栅格数据模型）,如下图。

道

湖泊

河

居民地

第二节地理空间数据及其特征

GIS 的空间数据

空间数据可以按数据项、空间对象和图形特征的不同分为各种不同的类型；

空间、属性和时间特征——空间对象的三大基本特征：

空间特征是指空间对象的位置及与相邻对象的空间关系或拓扑关

系；

属性特征是指空间对象的专题属性；