地理信息系统完整版

地理信息系统
第一章
1.数据和信息 数据：是人类在认识和改造世界过程中，定性或定量对事物和环境描述的直接或间接原始记录，是一种未经加工的原始资料，是客观对象的表示。 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。 关系：信息来源于数据，是数据内涵的意义和对数据的内容和解释。信息是一种客观存在，而数据是客观对象的一种表示，其本身不是信息。数据所蕴涵的信息不会自动呈现出来，需要利用一种技术，如统计、解译、编码等对其解释，信息才能呈现出来。
2.地理特征和现象的数据描述包括空间位置、属性特征（简称属性）及时域特征三部分。
3.地理信息的特征：信息的客观性、信息的适用性、信息的可传输性、信息的共享性、空间相关性、空间区域性、空间多样性和空间层次性。
4.地理信息系统：是对空间数据进行采集、编辑、存储、分析和输出的计算机信息系统。
5.地理信息系统基本特征：数据的空间定位特征、空间关系处理的复杂性、海量数据管理能力。
6.GIS的基本功能：数据采集功能、数据编辑与处理、数据存储、组织与管理功能、空间查询与空间分析功能、数据输出功能。
7.GIS的组成：GIS运行环境包括计算机硬件系统、软件系统、网络、空间数据和管理与应用人员。其核心是计算机软硬件系统。
第二章
1.大地水准面 地球表面的72%流体状态的海水所覆盖，可以假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处正交的一个连续、闭合的水准面，这就是大地水准面。
2.我国主要的坐标系统：1980西安坐标系、54北京坐标系、2000国家大地坐标系。
3.我国主要高程基准及关系：（1）1956年黄海高程系：以青岛港验潮站的长期观测资料推算出的黄海平均海平面作为中国的水基准面，即零高程面。（2）1985年国家高程基准：基准面以青岛大港验潮站1952-1979年验潮资料确定的黄海平均海面。注：1985年国家高程基准与1956年黄海高程基准相比其高程差为29mm。
4.平均大潮高潮面（灯塔）、高程基准面（山地）、深度基准面（水深）
5.地图投影的分类 按照构成方法：几何投影和非几何投影。 几何投影分类：按辅助投影面的类型划分：方位投影、圆柱投影、圆锥投影。 按投影面与地球自转轴间的方位关系划分：正轴投影、 横轴投影、斜轴投影。 按投影面与地球的位置关系划分：割投影、切投影。
6. 常用地图

投影 高斯-克吕格投影 高斯投影的中央经线和赤道为互相垂直的直线，其他经线均为凹向，并对称于中央经线的曲线，其他纬线均是以赤道为对称轴的向两级弯曲的曲线，经纬线成直角相交。特点：1.中央经线上没有任何变形，即中央经线投影后保持长度不变。2.除中央经线的长度比为1外，其他任何点上长度之比大于1。3.任何一条经线上，离中央经线越远，变形越大，其最大值位于投影带的边缘。4.在同一条经线上，纬度越低，变形越大，变形最大值位于赤道上。5.投影属于等角性质，故没有角度变形，面积比为长度比得平方。 横轴墨卡托投影（UTN）是一种横轴割圆柱等角投影；兰勃特等角投影是一正轴等角割圆锥投影。
7.空间坐标转换：是把空间数据从一种空间参考系映射到另一种空间参考系中。
8.空间尺度包括：观测尺度、比例尺、分辨率和操作尺度。
9.地理格网：是指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的格网。 我国采用的3种格网系统：10。X10。格网系统、4。X6。格网系统和直接坐标格网系统。
第三章
1.空间数据建模：对现实世界现象的抽象，描述了数据的基本结构及其相互之间的关系及其基本操作，是数据库系统中关于数据内容和数据间联系的逻辑组织的形式表示，以抽象的是描述和反映一个部分或系统的业务浮动和信息流程。 空间数据模型包括3个层次：概念模型：是地理空间中地理事物与现象的抽象概念集，是地理数据的语义解释，从计算机系统的角度来看，是系统抽象的最高层。、逻辑数据模型：是GIS描述概念模型中实体及其关系的逻辑结构，是系统抽象的中间层。、物理数据模型：是概念模型在计算机内部具体的存储形式和操作机制，即在物理磁盘上如何存放和存取，是抽象的最底层。
2.概念模型分为3类：对象模型、场模型和网格模型。对象模型和场模型的使用对象不同。
3.空间数据类型：几何图形数据、影像数据、属性数据、地形数据和元数据。在二维空间中，不同类型的数据都可抽象表示为点、线、面3种基本的图形要素。
4.空间拓扑关系：邻接关系、关联关系、保护关系和联通关系。（会具体分析）
5.空间逻辑数据类型：矢量数据模型、栅格数据模型、矢量--栅格一体化数据模型、镶嵌数据模型和面向对象数据模型。注：空间数据概念模型与逻辑数据模型不是一一对应的，而是存在着一定的交叉关系。
6.点、线、面在矢量和栅格数据模型中得表示（文字和实例）。
第四章 空间数据结构
1.矢量数据结构按其是否明确表示地理实体间的空间关系分为实体数据结构和拓扑数据结构两大类。
2.

拓扑数据结构包括：索引式结构、双重独立编码结构（DIME）、链状双重独立编码结构(课本P92图)
3.完全栅格数据结构是最简单最直接的一种栅格编码方法。
4.游程长度编码，也称行程编码，不仅是一种栅格数据无损压缩的重要方法，也是一种栅格数据结构。（P98，图4.9）
5.四叉数据结构也是一种对栅格数据的压缩编码方法。（图4.10）
6.链码数据结构首先采用弗里曼码对栅格中的线或多边形边界进行编码，然后再组织为链码结构的文件。（P102图4.12）
7.影像金字塔是指在统一的空间参照下，根据用户需要以不同分辨率进行存储与显示，形成分辨率由粗到细、数据量由小到大的金字塔结构。
8.P104表4.13栅格、矢量数据结构的对比
第五章 空间数据组织与管理
1.地理信息系统的数据库（简称空间数据库或地理数据库）是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合，是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总和，空间数据库是地理信息系统中用于存储和管理空间数据的场所。
2.空间数据库的特点：1、数据量特别大2、不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据3、数据应用广泛
3.空间数据库组成（p116图5.2）
4.空间数据的基本特征：1、空间特征2、非结构化特征3、空间关系特征4、多尺度与多态性5、分类编码特征6、海量数据特征
第六章 空间数据采集与处理
1.数据源分类：根据数据获取方式可以分为：1、地图数据2、遥感影像数据3、实测数据4、共享数据
2. 空间数据采集与处理的基本流程：1、数据源的选择2、采集方法的确定3、数据的编辑与处理4、数据质量控制与评价5、数据入库
3.编码的直接产物就是代码，而分类分级则是编码的基础。
4.层次分类编码法：按照分类对象的从属和层次关系为排列顺序的一种代码，它的优点是能够明确表示出分类对象的类别，代码结构有严格的隶属关系。多源分类编码法没有隶属关系。
5.重采样是栅格数据空间分析中处理分辨率匹配问题时常用的数据处理方法。
6.叠置复合分析更需要把其从矢量形式转变为栅格形式。
7.实现数据转换的3种途径：1、外部数据交换方式2、标准空间数据交换标准方式3、空间数据的互操作方式
8.图形拼接具体步骤：1、逻辑一致性处理2、识别和检索相邻图幅3、相邻图幅边界点坐标数据的匹配4、相同属性多边形公共边界的删除
9.空间数据质量的相关概念：1、误差：数据与其真值之间的差异2、准确度：量测值与真值之间的接近程度3、偏差：用平均误差来描述4、精密度：在对某个量的多次量测中，格量测值之间的离散程度5、不

确定性：对真值的认知或肯定的程度
10.空间数据质量的评价方法：1、直接评价法：内部和外部2、间接评价法：推荐性的，仅在直接评价方法不能使用时使用。
第七章
1.空间分析首先始于空间数据查询和度量，它是空间分析的定量基础。
2.空间数据查询的方式：属性查图形和图形查属性。其中属性查图形主要是用SQL语句来进行简单和复杂的条件查询，可获得符合条件的空间对象的空间位置和空间分布的相关内容。
3.空间关系查询包括拓扑关系查询和缓冲区查询。
4.缓冲区是根据数据库中的点，线，面地理实体，自动建立其周围一定宽度范围的多边形，来表征特定地理实体对邻域的影响范围。缓冲区查询是在不破坏原有空间目标的关系的情况下，只检索缓冲区范围内涉及的空间目标。
第八章
1．空间分析是从空间数据中获得有关地理对象的空间位置.分布.形态.形成和演变等信息的分析技术，是地理信息系统的核心功能之一，它特有的对地理信息的提取.表达和传输的功能，是地理信息系统区别于一般管理信息系统的主要功能特征。
2.GIS基本空间分析可分为叠置分析.缓冲区分析.窗口分析和网络分析。
3.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的一个新数据层面，其结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性，同时叠置分析不仅产生了新的空间关系，而且还将输入的多个数据层的属性联系起来产生新的属性关系。其中，被叠加的要素层面必须是基于相同坐标系统的，基准面相同的，同一区域的数据。
4.矢量数据叠置分析产生的问题：破碎多边形。消除方法：应用最小制图单元概念。
5.栅格数据叠加运算是通过像元之间的各种运算来实现的。其运算方法分为：布尔逻辑运算，重分类，数学运算符合法。
6.缓冲区的类型：点缓冲区，线缓冲区，面缓冲区。
7.窗口分析：是指对于栅格数据系统中的一个，多个栅格点或全部数据，开辟一个有固定分析半径的分析窗口，并在该窗口内进行诸如极值，均值等一系列统计计算，或与其他层面的信息进行必要复合分析，从而实现栅格数据有效水平方向的扩展分析。其三个要素：中心点，分析窗口大小与类型，运算方法。
8.分析窗口的类型：矩形窗口、圆形窗口、环形窗口、扇形窗口、其他窗口。
9.窗口分析的类型：统计运算、测度运算、函数运算、追踪分析。
10.追踪分析：是指对于特定的栅格数据系统，由某一个或多个起点，按照一定的追踪法则进行追踪目标或者追踪轨道信息提取的空间分析方法。
11.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一种方法。其应用为：路径分析、资源分配、最佳选址、地址匹配。
第十一章
1.可视化：是将科学计算中产生的大量非直观的、抽象的或者不可见的数据，借助计算机图形学和图像处理等技术，以图形图像信息的形式，直观、形象的表达出来，并进行交互处理。其中地图是空间信息可视化的最主要和最常用的形式。
2.GIS输出产品类型：地图、图像、统计图表。
3.可视化的表现形式：能见图确认其表现形式。