地理信息系统知识点

理解：
1.地理信息系统的组成
一个完整的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、地理数据（或空间数据）和系统管理操作人员。

其核心部分是计算机系统（软件和硬件），空间数据反映GIS的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。

（1）计算机硬件系统：是计算机系统中的实际物理装置的总称，是GIS的物理外壳。

包括输入/输出设备、中央处理单元、存储器等，向提供信息、保存数据、返回信息给用户。

（2）计算机软件系统：计算机软件系统是指必需的各种程序。

对于GIS应用而言，通常包括：计算机系统软件、地理信息系统软件和其他支持软件、应用分析程序。

（3）系统开发、管理和使用人员：完善的地理信息系统项目应包括负责系统设计和执行的项目经理、信息管理的技术人员、系统用户化的应用工程师以及最终运行系统的用户。

地理信息系统专业人员是地理信息系统应用的关键。

（4）空间数据：它是由系统的建立者输入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。

主要包括空间位置、空间关系、属性等。

2.地理信息系统与其他系统的不同
gis有别于dbms、Mis、地图数据库和
cad系统。

Gis有管理、分析功能。

Dbms和mis只有管理功能，地图数据库和cad只有分析功能。

3.数字化手段、栅格数据的获取方法P26
栅格数据获取的方法:1，来自于遥感数据2，来自对图片的扫描3，由矢量数据转换而来4，由手工方法获取
4.空间对象（实体）的类型
5.矢栅互转给定矢量坐标P（x,y），若像元栅格大小为A，则栅格化
后P点的行列为x/A取整后加1,y/A取整后加1。

P110
矢量格式和栅格格式的相互转换：矢量格式向栅格格式的转换①内部点扩散法②复数积分算法③射线算法④扫描算法⑤边界代数算法；栅格格式向矢量格式的转换：多边形边界提取；边界线追踪；拓扑关系生成；去除多余点及曲线圆滑
栅格向矢量的转换：矢量化的过程要保证以下两点：拓扑转换，即
保持栅格表示出的连通性和邻接性。

否则，转换出的图形是杂乱无章的，没有任何实用价值的；转换空间对象正确的外形。

栅格向矢量转换的主要步骤为：二值化，一般情况下，栅格数据是按0～255的不同灰度值表达的；细化是消除线划横断面栅格数的差异，使得每一条线只保留代表其轴线或周围轮廓线（对多边形而言）位置的单个栅格的宽度。

跟踪，去除多余点及曲线光滑，拓扑关系的生成：判断弧段与多边形间的空间关系，以形成完整的拓扑结构并建立与属性数据的关系。

矢量向栅格的转换：从矢量向栅格转换过程中，应尽量保持矢量图形的精度在决定属性值时尽可能保持空间变量的真实性和最大信息量。

格网单元对应几种不同的属性值，而每一单元只能取一个值。

在这种情况下，有如下一些取值方法：（1）中心点法：用处于格网单元0处的地物类型或空间特征决定属性值。

此时，该单元属性值为C。

此法常用于连续分布的地理要素，如降雨量分布、大气污染等；(2)面积占优法：以占单元面积最大的地物类型和空间特征决定格网单元的属性值。

此时，栅格单元的属性值为B。

面积占优法适合分类较细、地物类别斑块较小的情况。

6.数据质量P78
GIS的数据质量，是指GIS中空间数据(几何数据和属性数据)的可靠性，通常用空间数据的误差来度量
空间数据的误差来源：
空间数据的质量通常用误差来衡量，其来源是多方面的，如原始数据本身包含着数据采集过程中引入的误差，数据录入到空间数据库以及随后的数据分析处理和结果输出过程中的每一步都会引入新的误差。

根据P.A.Burrough的建议，可将GIS的数据误差来源归纳为三类：（3分）
1、源误差：主要包括数据年代、空间覆盖范围、地图比例尺、观测
密度、数据的可访问性、数据格式、数据与用途的一致性、数据采集的费用等，其特点是明显、易探测；（3分）
2、由自然变化或原始测量引起的误差：主要包括位置误差、属性误
差、数据偏差、输入输出错误、观测者偏差、自然变化等，其特点是不明显、难测定；（3分）
3、空间数据处理过程引起的误差：计算机步长引起的误差、拓扑分
析引起的误差、逻辑错误、地图叠加分析、分类与综合引起的误差、
分类方法、分类间隔、内插方法等；（3分）
空间数据的质量控制：
数据质量控制是个复杂的过程，要控制数据质量应从数据质量产生和扩散的所有过程和环节入手，分别用一定的方法减少误差。

空间数据质量控制常见的方法有：（3分）
（1）传统的手工方法：将数字化数据与数据源进行比较，图形部分的检查包括目视方法、绘制到透明图上与原图叠加比较，属性部分的检查采用与原属性逐个对比或其他比较方法。

（3分）
（2）元数据方法：数据集的元数据中包含了大量的有关数据质量的信息，通过它可以检查数据质量，同时元数据也记录了数据处理过程中质量的变化，通过跟踪元数据可以了解数据质量的状况和变化。

（3分）
（3）地理相关法：用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量。

（3分）
GIS数据质量包含如下五个方面:位置精度、属性精度、逻辑一致性、完备性、现势性。

1，位置精度2，属性精度3，逻辑一致性4，完备性5，现势性
7.矢量数据的分层组织
8.图形和属性数据的连接
9.数据压缩类型
数据压缩是将数据表示成更紧凑的格式以减少存储空间的一项技术。

分为：
无损压缩（信息保持编码）：在编码过程中信息没有丢失，经过解码可恢复原有的信息。

有损压缩（信息不保持编码）：为最大限度压缩数据，在编码中损失一些认为不太重要的信息，解码后这部分信息无法恢复。

即使压缩和非及时压缩、文件压缩和数据压缩
10.空间分析方法有哪些、各自的用途
▪空间信息量算
▪空间信息分类
▪缓冲区分析
▪叠加分析
▪网络分析
▪空间统计分析
叠置分析、缓冲区分析、窗口分析、网络分析
DEM分析：（一）基于DEM的信息提取（二）等高线的绘制（三）基于DEM的可视化分析（四）数字流域分析（五）应用领域
叠置分析：1）类型叠置：获取新的类型2）数量统计:即计算某一区域内的类型和面积3）动态分析4）益本分析5）几何提取
缓冲区分析：作用：缓冲区分析是GIS的基本空间操作功能之一，一般应用于求地理实体的影响范围，即邻近度问题
网络分析：
11.游程编码、块码、四叉树、链码等栅格数据编码类型及各自的优点
块码----游程编码向二维扩展特点：
1）具有可变分辨率。

即当属性变化小时图块大，对于大块图斑记录单元大，分辨率低，压缩比高。

小块图斑记录单元小，分辨率高，压缩比低。

2）与行程编码类似，随图形复杂程度的提高而降低分辨率。

链式编码的特点
1）优点：链码可有效地存贮压缩栅格数据，便于面积、长度、转折方向和边界、线段凹凸度的计算。

2）缺点：不易做边界合并，插入操作、编辑较困难（对局部修改将改变整体结构）。

区域空间分析困难，相邻区域边界被重复存储。

四叉树编码
优点：1）存贮量小，只对叶结点编码，节省了大量中间结点的存储，地址码隐含着结点的分割路径和分割次数。

2）线性四叉树可直接寻址，通过其坐标值直接计算其Morton码，而不用建立四叉树。

3）定位码容易存储和执行实现集合相加等组合操作
12.世界上第一个地理信息系统及主要发展阶段
世界上第一个地理信息系统—加拿大地理信息系统CGIS
国外：1、60年代，探索时期，人们关注什么是GIS，GIS能干什么。

2、70年代，巩固时期，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。

3、80年代，实破阶段，把GIS与RS结合来解决全球性问题。

4、90年代，全面应用，产业化阶段，对GIS进一步研究，研究的内
容集中在：空间信息分析的新模式和新方法，空间关系和数据模型，人工智能引入等。

国内：我国GIS起步较晚，但发展较快，分为以
下几个阶段：1、70年代，准备阶段
2、80年代，试验起步阶段
3、90年代，我国GIS发展阶段
4、96年以来，是我国GIS产业化阶
13.信息的特性
1.客观性（任何信息都与客观事物相联系）
2. 适用性（针对不同问题需要不同种类的信息）
3.传输性（可在发送者和接受者间传输）
4. 共享性（可传输给多个用户共享而本身无损失）
14.空间数据编辑与处理的主要步骤
15.空间数据输入的误差：
1）几何数据的不完整或重复。

2）几何数据的位置不正确。

3）比例尺不正确。

4）变形。

5）几何数据与属性数据的连接有误。

6）属性数据错误、不完整。

空间数据的检查
1）通过图形实体与其属性的联合显示，发现数字化中的遗漏、重复、不匹配等错误；
2）在屏幕上用地图要素对应的符号显示数字化的结果，对照原图检查错误；
3）把数字化的结果绘图输出在透明材料上，然后与原图叠加以发现错漏；
4）对等高线，通过确定最低和最高等高线的高程及等高距，编制软件来检查高程的赋值是否正确；
5）对于面状要素，可在建立拓扑关系时，根据多边形是否闭合来检查，或根据多边形与多边形内点的匹配来检查等；
6）对于属性数据，通常是在屏幕上逐表、逐行检查，也可打印出来检查；
7）对于属性数据还可编写检核程序；
8）使用几何纠正来进行处理图纸变形引起的误差。