地理信息系统复习资料全

第一章导论1、地理信息与其他信息的区别：地理信息属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的，这是地理信息区别于其他类型信息的最显著的标志。

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。

地理数据：与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形的总称。

2、地理信息的特征（区别于其他信息的标志）：（简答）1）空间位置：空间位置数据描述地理对象所在位置，这种位置既可以根据大地参考系定义，也可以定义为地物间的相对位置关系2）属性数据：有时又称非空间数据，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标3）时域特征:指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段3、地理信息系统（geographic information system）：是由计算机硬、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集、管理、操作、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

4、GIS与其他IS之间的关系和区别：GIS是空间数据和属性数据的联合体（选择）5、GIS的基本构成：系统硬件、系统软件、空间数据应用人员和应用模型五大要素（选6、GIS的功能：（简答）基本功能：①数据采集与编辑；②数据存储于管理；③数据处理与变换；④空间查询与分析；⑤数据显示与输出应用功能：①资源管理；②区域与城乡规划；③国土检测；④辅助决策7、GIS的发展透视（选择）：①60年代开拓期；②70年代为GIS巩固发展期；③80年代为GIS技术大发展时期；④90年代为GIS的用户时代8、GIS与相关学科的关系：（简答）1）地理学与GIS：①地理学为GIS提供了一些空间分析的方法和观点，成为GIS的基础理论依托，地理信息系统的发展为地理问题的解决提供了全新的技术手段。

②用地学处理方法得到的数据是GIS的数据源；GIS内部数据处理(分析)功能是地理学研究的主要技术方法。

2）地图学与GIS：①地理信息系统脱胎于地图，地图是GIS的重要数据源；②地图强调数据载体、符号化，GIS则注重于信息分析3）计算机科学与GIS：为空间数据提供处理工具4）遥感与GIS：遥感是GIS的信息源，GIS为遥感数据的产生提供技术手段。

第二章地理信息系统的数据结构1、地理坐标系（GCS---Geographic coordinate system）：是地球上任意一点通常用经度和纬度来决定。

经线和纬线是地球表面上两组正交（相交为90度）的曲线，这两组正交的曲线构成的坐标，称为地理坐标系。

北京1954、西安1980、地心坐标系投影坐标系（PCS——projection coordinate syatem:）：运用地图投影的方法建立地球表面和平面点的函数关系，使地球表面上任意一个由地理坐标确定的点，在平面上必有一个与其相对应的点。

2、坐标系统的应用（地图投影转换）——地理坐标系一致，才能进行投影转换1）图像数据——影像配准2）矢量数据①没有坐标系统：先赋上西安80的地理坐标系，经过高斯-克吕格投影，得到西安80的投影坐标系②有地理坐标系：如果是西安80地理坐标系，如①；如果不是西安80 地理坐标系，则先进行地理坐标转换，将非西安80的地理坐标转换为西安80的地理坐标，再经过高斯-克吕格投影，得到西安80的投影坐标系；③有投影坐标系：如果本身是西安80的投影坐标，则直接用；如果本身不是西安80的投影坐标系，则运用UTM反解出西安80对应的地理坐标系（将UTM对应的地理坐标系转化成西安80的地理坐标系）3、空间实体及表达：（简答）空间实体：是指具有形状、属性和时序特征的空间对象，它是对存在于自然世界中地理实体的抽象。

基本类型：点：①有位置，无宽度和长度；②抽象的点（x,y）属性：符号线：①有长度，但无宽度和高度；属性：符号，形状、颜色、尺寸②用来描述线状实体，通常在网络分析中使用较多(一串的点x,y)面：①具有长和宽的目标，有连续面和不连续面；属性：符号变化，等值线②通常用来表示自然或人工的封闭多边形(首尾相连的一串点x,y坐标)体: ①有长、宽、高的目标；②通常用来表示人工或自然的三维目标。

空间实体的矢量表达有相同属性。

三维体由一组或多组闭合曲面所包围的空间对象地形，温度栅格表达法①点：具有一定数值的删格单元；②线：表现为按线特征相连接的一组单元；③面：表现为按二维形状特征相连接的一组单元栅格矢量表达方式的不同：当对空间实体进行数据表达时，关键看如何表达空间的一个点，因为点是构成地理空间实体的基本元素。

如果采用一个没有大小的点来表达基本点元素时，称为矢量表示法；如果采用一个有固定大小的点来表达基本元素时，称为栅格表示法。

其中，矢量表示法精度高、属性隐含、位置明显，栅格表示法精度低、属性明显、位置隐含。

4、空间数据特征: （简答）图见PPT或书本P441)空间特征：①定位信息：C1、C2、C3三条道路在不同的空间位置。

②关联关系：主干道与次干道在结点N2处相联接，主干道的结点N1和N2相邻接，结点N2分别与三条路段C1、C2和C3相关联等，这些统称为拓扑关系；C3在C6的左边，称为方位关系；道路有一定的长度，称为度量关系。

2)属性信息：道路分别具有不同的等级3)时间特征：随着时间的推移，道路还将发生变化。

5、拓补关系1)拓扑邻接：指存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系，如结点与结点之间的邻接关系，多边形与多边形的邻接关系。

多边形邻接弧段左多边形右多边形C5 P1 P5C4 P2 P3C6 P2 P1：：：2)拓扑关联：指存在于空间图形的不同类元素之间的拓扑关系，如结点与弧段，多边形与弧段等。

结点与弧段的关联性结点弧段N1 C1，C3, C6N2 C1，C2, C3N3 C2，C3, C4：：多边形与弧段关联性多边形弧段P1 C1，C5, C6P2 C4，C3, C6P3 C2，C5, C4：：3）拓扑包含：指存在于空间图形的同类，但不同级的元素之间的拓扑关系，如多边形的岛。

例如：多边形P3简单包含P46、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。

主要类型：栅格矩阵结构、游程编码结构、四叉树数据结构、八叉树十六叉树结构（重点）P52-58矢量数据结构：是一种常见的图形数据结构，它用一系列有序的x、y坐标对表示地理实体的空间位置。

分为实体数据结构和拓扑数据结构。

特点：属性隐含，定位明显实体数据结构：实质上是面向实体的一种数据组装和编码方法。

在实体数据结构中，空间数据以基本的空间对象（点、线或多边形）为单元进行单独组织，不含有拓扑关系数据，最典型的是面条（spaghetti）数据结构。

TIN(Triangulated Irregular Network):表示和存储这些要素的基本要求是必须便于连续现象在任一点的内插计算，因此经常采用不规则三角网来拟合连续分布现象的覆盖表面，称为TIN数据结构。

依据下图，简述实体数据结构及其特点，并说明其优缺点。

定义：实体数据结构实质上是面向实体的一种数据组装和编码方法。

在实体数据结构中，空间数据以基本的空间对象（点、线或多边形）为单元进行单独组织，不含有拓扑关系数据，最典型的是面条（spaghetti）数据结构。

特点：1）数据按点、线或多边行为单元进行组织，数据编排直观，数字化操作简单。

2）每个多边形都以闭合线段存储，多边形的公共边界被数字化两次和存储两次，造成数据冗余和不一致。

3）点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数据，互相之间不关联。

4）岛只作为一个单个图形，没有与外界多边形的联系。

优点：数据精度高，数据存储的冗余度低缺点：对于多层空间数据的叠合分析比较困难矢量与栅格数据结构的比较（选择）拓补数据结构：在拓扑数据结构中，点是相互独立的，点连成线，线构成面。

①每条线开始于起始结点，止于终止结点，并与左右多边形相邻接；②多边形是由弧段连接而成的。

由一条弧段组成的多边形称为岛。

不包含岛的多边形称为简单多边形，表示单连通区域。

含岛的多边形称为复合多边形，表示复连通区域根据拓扑结构写拓扑文件（简答）第三章空间数据处理1、空间数据的分类和分层原则（简答）1）分类概念: 空间数据的分类，是指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组织为不同的信息层，为数据采集、存储、管理、查询和共享提供依据。

2）分层原则：①几何图形原则：即按点、线和面状要素分类（coverage: 一个覆盖面或一个数据层，用于精确地表达的形状和边界。

）②对象原则：与制图学有关的层，即根据不同的对象分层(layer)。

要素类（实体类），要素集（对象类）例如，可以把道路、河流、管道归为线状图形”层，也可以把它们分别归为“道路”层，“河流”层，“管道”层一般情况下，一个Coverage可以包括多个Layer。

2、地图扫描矢量化（屏幕跟踪矢量化）结合实际考察输入步骤（简答）①数据源准备：将已有的地图，通过扫描仪扫入计算机，以栅格形式保存。

进行必要的格式转换后，输入GIS软件。

②影象变换处理：输人地面控制点坐标，进行影象纠正、投影转换。

③利用屏幕跟踪技术：实现专题图层矢量化，在GIS软件支持下，将要数字化的影象作为背景图层，增加（建立）矢量要素层：进行屏幕跟踪数字化，直到形成一个数字化信息存储层。

④检查和修改数字化错误：通过荧屏或绘图显示，检查图层输入错误，包括结点不匹配、假结点、悬挂结点、线段过长或过短、标识点遗漏等，并予以改正。

⑤建立拓扑关系：可利用GIS软件提供的功能自动建立；⑥属性输入：将矢量图层叠置在原始影象上，通过目视解译（遥感影象）或读取原图属性（地图扫描），采用键盘输入属性数据。

数字化的方式：1)手扶跟踪数字化； 2)地图扫描数字化3、空间数据坐标变换类型几何变换：主要解决数字化原图变形等原因引起的误差，并进行几何配准。

坐标系转换：主要解决G1S中设备坐标同用户坐标的不一致，设备坐标之间的不一致问题。

投影变换：主要解决地理坐标到平面坐标之间的转换问题。

几何变换和坐标系转换可以通过仿射变换来完成。

4、如何影像配准：（简答）采样仿射变换，控制点是均匀分布的(Rms<1m)①输入图幅四个角落的公里网的交叉点的坐标，形成4对控制点；②采用仿射变换方法实现坐标系统转换（设备坐标转换为投影坐标）；③对变换好的影像进行重采样，得到具有用户定义的坐标系统。

5、空间数据结构的转换：（简答）1）矢量向栅格的转换：把点线或面的矢量数据，转换成对应的栅格数据，也即栅格化。

2)栅格向矢量的转换（矢量化）目的：①将扫描仪获取的图像栅格数据存入矢量形式的空间数据库；②将栅格数据进行数据压缩，将面状栅格数据转换为由矢量数据表示的多边形边界。