第七章地理空间数据的质量
2020年智慧树知道网课《地理信息系统(青岛大学)》课后章节测试满分答案
第一章测试1【单选题】(10分)有关信息的论述的是：（）A.信息具有适用性B.信息具有传输性C.信息具有共享性D.信息具有主观性2【单选题】(10分)GIS与机助制图的差异在于：（）A.具有存储地理信息的功能B.具有显示地理信息的功能C.具有强大的空间分析功能D.是地理信息的载体3【单选题】(10分)地理信息系统形成于20世纪：（）A.60年代B.80年代C.70年代D.50年代4【多选题】(10分)下列属于GIS输入设备的是：（）A.数字化仪B.绘图机C.显示器D.扫描仪5【多选题】(10分)以下属于GIS专业软件的是：（）A.ArcGISB.MapGISC.ARCVIEWD.MapInfo6【多选题】(10分)下列有关数据的叙述不正确的是：（）A.信息是数据的表达，数据是信息的内涵B.数据是信息的表达，信息是数据的内涵C.数据不随载荷它的物理设备的形式而改变D.地图符号不是数据7【单选题】(10分)从历史发展看，GIS脱胎于：（）A.地图学B.计算机科学C.测量学D.地理学8【判断题】(10分)与管理信息系统MIS相比，GIS主要增添了图形编辑功能。
（）A.错B.对9【判断题】(10分)扫描仪输入得到的是栅格数据。
（）A.对B.错10【判断题】(10分)GIS与数据库系统DBS的最大差别是前者具有处理图形数据功能，而后者没有。
（）A.对B.错第二章测试1【单选题】(10分)以下哪种不属于数据采集的方式：（）A.投影方式B.扫描方式C.数据通讯方式D.手工方式2【多选题】(10分)下列属于地图投影变换方法的是：()A.正解变换B.数值变换C.反解变换D.平移变换3【单选题】(10分)我国在1953年开始采用的椭球体是：（）A.克拉索夫斯基椭球体B.IUGG椭球体C.Hayford椭球体D.Bassel椭球4【单选题】(10分)有关数据处理的叙述的是：（）A.数据处理是检验数据质量的关键环节B.数据处理是实现数据共享的关键步骤C.数据处理是对地图数字化前的预处理D.数据处理是实现空间数据有序化的必要过程5【多选题】(10分)以下属于遥感数据误差的是：（）A.数据转换误差B.人工判读误差C.数据预处理误差D.数字化误差6【判断题】(10分)数据变换是指数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换，包括几何纠正和地图投影转换等等，以实现空间数据的几何配准。
第七章空间数据的统计分析方法
第七章空间数据的统计分析方法空间数据的统计分析方法是指利用统计学的方法对空间数据进行分析和解释的技术和方法。
在空间数据分析中，空间自相关性分析、空间插值、空间聚类以及地图分析等都是常见的统计分析方法。
本章将介绍空间数据的统计分析方法。
1. 空间自相关性分析：空间自相关性是指空间上相邻区域之间的相似程度。
空间自相关性分析可以通过计算空间数据的空间自相关指标来评估空间数据的空间分布特征。
常用的空间自相关指标包括Moran's I指数和Geary's C指数等。
Moran's I指数可以衡量空间数据的聚集程度和离散程度，范围为-1到1，正值表示正相关，负值表示负相关，0表示无相关。
Geary's C指数则可以衡量空间数据的相似度，范围也为0到1，值越接近1表示越相似。
2.空间插值：空间插值是指根据已知的地点数据推断未知地点数据的值。
在地理信息系统中，常见的空间插值方法有逆距离加权插值、克里金插值和样条插值等。
逆距离加权插值是一种简单的插值方法，它假设周围数据点对未知点的影响程度与距离的倒数成正比。
克里金插值则更加复杂，它通过拟合半变异函数来估计未知点的值。
样条插值是一种基于局部多项式拟合的插值方法，它可以生成平滑的曲面。
3.空间聚类：空间聚类是指根据空间数据的相似性将地理区域分组的过程。
常见的空间聚类方法有基于网格的聚类、基于密度的聚类和基于层次的聚类等。
基于网格的聚类将地理空间划分为网格单元，然后根据网格单元内部的数据特征进行聚类。
基于密度的聚类则将地理空间划分为高密度区域和低密度区域，根据区域内部的数据分布进行聚类。
基于层次的聚类则是根据距离或相似度对地理区域进行分层聚类。
4.地图分析：地图分析是指利用地图和空间数据进行分析的方法。
在地图分析中，常见的方法包括热点分析、缓冲区分析和网络分析等。
热点分析可以用来识别具有显著高于或低于平均值的区域，帮助分析空间数据的高度聚集性。
地理信息系统设计教程
空间数据检索设计
➢ 目的：从空间数据库中快速高效地检索出所需要的数据 ➢ 实质：按一定条件对空间实体的图形数据和属性数据进行
查询检索，形成一个新的空间数据子集 ➢ 方法：根据GIS应用的实际要求，用SQL语言、扩展SQL
语言和具有检索功能的GIS命令（如Arc/Info中的#Merge、 #Overlay、#select、#Polygon、#Assess等）来实现 注：空间检索是目前空间数据检索研究的热点， 最常见空 间数据检索是基于拓扑关系（包括邻接、关联、包含等） 的空间检索
➢ 所有需要的要素特征都被数字化，没有遗漏数据 ➢ 减少冗余数据 ➢ 特征位置正确，弧有正确形状 ➢ 应该连接的特征保证确实连接 ➢ 所有多边形有且仅有一个标号点 ➢ 所有要素都保证在外部边界之内 ➢ 空间数据可用 ➢ 消除坐标错误同时保证拓扑关系正确，可以通过构建
已有的空间关系（构造拓扑关系）、标识错误、改正 错误、重构拓扑关系等工作来完成
空间数据输入设计原则
➢ 良好的交互性。如确认输入、确认删除、确认取消等都为 用户提供反馈信息和帮助信息
➢ 允许用户进行简单的数据编辑 ➢ 提供恢复功能。允许恢复到错误输入前的正确状态 ➢ 对于表格数据的输入，要提供缺省值、输入格式、有效性
检验等功能，使用户快速而准确地输入数据
空间数据输入设计考虑因素
在第七章的第一、第二部分介绍了空间数据的特征、 规范与标准；空间数据的逻辑预处理（包括分幅、分 层和分专题要素）；空间数据的概念设计以及空间数 据的逻辑设计。在这一部分将介绍空间数据库的功能 设计和空间数据采集建库。
教学提纲
五、空间数据库的功能设计 六、空间数据采集建库
五、空间数据库的功能设计
（一） 空间数据输入设计 （二） 空间数据检索设计 （三） 空间数据输出设计 （四） 空间数据更新设计 （五） 空间数据共享设计
地理信息系统—要点
第一章地理信息系统概论1.11.信息即信号、消息、意义是通过某种信号传递的消息，是客观世界中某事某物所包含的意义。
在当今的信息社会，信息无论是对个人还是对社会都是非常重要的。
2.信息的特点：１、信息是客观存在的，但信息可能是隐含的，有时必须通过处理才能获取。
２、信息是可以共享的，不因其传播或扩散而损失。
３、信息是有价的，而且其价值是具有时效性的。
3.数据定义：是未加工的原始资料，是信息的表达，是客观对象的表示。
指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、\符号、声音、图象等符号。
4.系统：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成，能完成特定功能的有机整体。
5.系统的特征：整体性；层次性；目的性；开放性与稳定性。
6.信息系统：信息系统是具有处理、管理和分析数据功能的系统，它能为企业、部门或组织的决策过程提供有用的信息。
7．信息系统的特点：在信息系统中，尤其是现代社会计算机支持下的信息系统，其信息是以数据为载体的。
8.信息系统类型：1）事务处理系统、管理信息系统；2）决策支持系统；3）人工智能、专家系统；1.2地理信息定义：指与研究对象的空间地理分布有关的信息。
它表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征，相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。
地理：泛指地球表面各种自然现象和人文现象，以及它们之间的相互关系和区域分异。
地理信息特点：A、地域性。
B、多维结构；C、时序特征。
.地理数据的定义：各种地理特征、现象和关系的符号化表示。
地学信息：与人类居住的地球有关的信息都是地学信息。
实体：是指自然界,自然现象和社会经济事件中不能再分的单元现象.空间实体：是在GIS中不可再分的最小单元现象,通常以分类码和识别码来描述。
地理信息系统就是具有采集、存储、查询、分析、显示和输出地理空间数据的功能，为地理空间研究和地理空间决策服务的计算机技术系统。
地理信息系统是一种以地理坐标为骨干的信息系统。
GIS特点：①研究对象有地理分布特征。
空间数据的统计和分析方法
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核密度估计法
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核密度估计法
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核密度估计法
核密度估计法的特点：
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核密度估计法
关于KDE中的带宽
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核密度估计法
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KDE中的边缘效应
这是位于R内的体积，当R是一个非规则的多边形区域时，将 导致计算量的急剧增加。
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KDE方法在热带气旋源地分析中的应用：
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KDE方法在热带气旋源地分析中的应用：
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面状数据空间模式分析方法
面状数据是地理学研究中的一类重要数据，很多地理现象都通 过规则的或不规则的多边形表示，这类地理现象的显著特点是 空间过程与边界明确的面积单元有关。 面状数据通过各个面积单元变量的数值描述地理现象的分布特 征。例如气候类型区、土壤类型区、土地利用类型区、行政区 、人口普查区等。
根据G(d)曲线的形状分析空间点模式： 如果点事件的空间分布趋向聚集，具有较小的最邻近距离的点 的数量就多，那么G函数会在较短的距离内快速上升； 如果点模式中事件趋向均匀分布，具有较大的最邻近距离的点 的数量多，那么G函数值得增加就比较缓慢。
如果G(d)在短距离内迅速增长，表明点空间分布属于聚集模式； 如果G(d)先缓慢增长后迅速增长，表明点空间分布属于均匀模式。
4
空间点模式分析方法
点模式分析技术曾经在20世纪60年代的计量革命时代 十分盛行，但是早期的系统和方法缺乏直观的地图表 示。 随着GIS的发展和地理空间数据的丰富，以及对GIS空 间分析能力的广泛需求促进了空间数据分析方法的发 展。 点模式空间统计分析方法重新引起了人们的兴趣，基 于GIS或地图环境的交互式模式分析工具不断出现，或 作为方法库被统计分析程序所调用，或作为GIS软件包 的宏模块，或作为空间分析软件包的函数。
地理信息系统概论复习资料
地理信息系统概论复习资料一章导论1，数据时通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。
2，信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、现象等的内容、数量或特征，以便向人们提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理或决策的依据。
（信息是指主体与外部客体之间相互联系的一种形式，是主体与客体之间的一切有用的消息或知识，是表征事物特征的一种普遍形式。
）（特点：客观性、适用性、传输性、共享性）3，数据与信息的关系：数据时信息的表达形式，是信息的载体；而信息则是数据中蕴含的事物的含义，是数据的内容。
数据只有通过解译才有意义，才成为信息。
4，地理数据时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、图像和图形等的总称。
5，地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理含义。
6，地理信息的特征：空间特征（地理信息数据是与确定的空间位置联系在一起的）；属性特征（在二维空间的定位基础上，按专题来表达多维即多层次的属性信息）；时序特征（按照时间尺度来区分地理信息）7，地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来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。
8，地理信息按其使用的数据模型分为矢量系统、栅格系统、矢栅混合系统。
9，空间特征是指地理现象的空间位置及其相互关系，其数据为属性数据。
10，属性特征是表示地理现象的名称、类型和数量等，其数据称为属性数据。
11，地理信息系统的功能：数据采集与编辑；数据存储与管理；数据处理与变换；空间分析和统计；产品制作与演示；二次开发与编程。
12，叠合分析：通过将同一地区若干个不同数据层相叠合，建立新的空间数据，二期能将输入的属性数据予以合并，易于进行多条件的查询检索，地图裁剪，地图更新和统计分析等。
13，缓冲区分析是点，线或面等不同实体周围建立一定宽度的缓冲多边形，以确定不同地理要素的空间邻近性或其影响范围。
7+第七章+空间分析 共82页
据学校一定距离内不能有游戏厅 都是规划中的河流一定范围内不能建筑 道路拆迁估算 商业选址（新建超市、饭店） 森林经营过程中的采伐（距道路的远近、河流
两岸、林木的年龄分布、自然更新条件）
决策实例 例:道路拓宽改建过程中的拆迁指标计算
1）明确分析的目的和标准 目的：计算由于道路拓宽而需拆迁
地理信息系统中视觉信息的叠加包括5类：
(1) 面状图、线状图和点状图之间的复合； (2) 面状图区域边界之间或一个面状图与其他专题区域
边界之间的复合； (3) 遥感影像与专题地图的复合； (4) 专题地图与数字高程模型复合显示立体专题图； (5) 遥感影像与DEM（数字高程模型）复合生成三维地物
根据鼠标所指的空间位置（或通过矩形、圆、多边 形等选择空间范围），系统可以查出该位置或范围 的空间实体及属性，并显示出该空间对象的属性列 表，并可进行有关统计分析。
通常这种查询分为两步，首先，根据空间索引，在 图形库中找出空间实体，再通过图形库和属性库的 连接查出空间实体的属性列表，并显示。
Arc/View中，是通过TABLE下的QUERY命令来完成。
3 图形与属性混合查询
图形与属性的混合查询是一种更为复杂的查询，查询 的条件并不仅仅是某些属性条件或某个空间范围，而 常常是两者的综合，如用户想查询满足以下条件的县 城：县城人口大于5万；距离某条铁路不超过10K M； 位于选定的某个区域等。这样的查询常常是基于某些 空间关系和属性特征，比较复杂，在空间查询中，是 比较难于完成的。
与运算：Class=2 AND age>15 或运算：Class=2 OR age>15; 否运算：NOT (Class=2) AND ( age>15 )
第七章 空间数据分析模型
盖度
蚁蝗密度
蝗虫密度、草场盖度的半方差图和交叉检验图
蚁蝗密度的协同克立格分析结果
使用地统计方法进行空间分析的优缺点仍在争论之中 1)克立格是一种最优估值技术，数据符合内蕴假设并且方差 函数定义得当的条件下。预测误差与其他局部权重方法相 比要低。 2)“真实”变异越平滑，方差函数拟合和估值越容易，基底方 差也越低， 预测误差也低。
3 生态学谬误
• 当特定汇总层次的观察值之间的统计关系 假定可以接受，并且在更细的层次接受同 样关系的时候，产生这个问题
• 将得到的整体内的关系推论到个体之中
4 空间尺度
• 不同对象的表现需要的不同尺度
• 在大陆尺度，城市用点来表示。在区域尺 度，城市用面来表示。在局部尺度，城市 成为复杂的点、线、面和网络的集合体。 • 研究对象的空间尺度影响空间分析。因此， 应当选定正确的或合适的空间尺度
• 空间数据分析(Spatial data analysis)
– 对具有空间坐标的属性 数据的分析
空间数据分析模型
• 针对空间数据所建立起来的反映数据空间 变异规律的模型，这些模型可以揭示地理 现象的本质特征，并用来进行空间预测
一 空间数据分析中的若干问题
• • • • • 空间自相关 可变区域单位问题 生态学谬误 空间尺度 空间非均一性和边界效应
wij
pi p j dij
k
近邻
• 特定空间实体的近邻是与该实体邻接的其 他空间实体的集合 • 近邻依赖于邻接的定义
距离、邻接、交互、近邻的关系
三 空间自相关分析
• 空间中相近的样点具有某种相似性，相距 较远的样点往往不相似-空间自相关 • 解释和寻找存在的空间聚集性或“焦点”
空间自相关的类型
李建松《GIS原理》复习二
李建松《GIS原理》复习题2009第一部分地理信息系统的科学和技术基础第一章地理信息系统的科学基础名词：地球系统科学、地球信息科学、地理信息科学、地球空间信息科学第三章地理信息系统概述简答：地理信息系统的定义、特征、构成、发展简史第四章地理信息系统的技术基础填空和判断：数据采集输出、GIS软件的发展第二部分地理空间数据组织与管理第五章地理空间信息基础简答：矢量数据、栅格数据、TIN的结构和特点名词：元数据第六章地理空间数据模型简答：空间索引的类型和用途填空和判断：空间数据的基本特征和描述内容第七章地理空间数据结构计算：无拓扑矢量数据结构、拓扑数据结构、栅格数据Morton码、TIN数据结构第八章地理空间数据库填空简答：间数据库管理系统的管理模式1、空间数据的基本特征是、、2、矢量数据最基本的拓扑关系是关联和邻接，解释关联和邻接的含义3、在网络分析方面矢量数据比栅格数据（方便、不方便）4、在叠置分析方面矢量数据比栅格数据（方便、不方便）5、缓冲区分析用什么数据结构比较方便？6、投影变换时，矢量数据比栅格数据（简单、复杂）7、GIS中有几何数据、属性数据和拓扑数据，哪些适合用数据库表示？哪些适合用数据文件表示？第三部分地理空间数据的获取与处理第九章地理空间数据获取填空和判断：数据源的种类、数据采集的方法第十章空间数据的编辑填空简答：图形数据的编辑、图形数据的几何纠正第十一章空间数据的处理方法填空简答：空间数据的拓扑关系自动生成、空间数据的压缩编码方法、矢量数据和栅格数据的转换计算：栅格数据压缩编码方法第十二章地理空间数据的质量填空简答：GIS数据质量的内容、空间数据的不确定性数字测绘和GIS的数据采集有什么区别？1、用SuperMap对栅格数据矢量化时，什么情况下选用非地球坐标系？2、空间数据的不确定性包含了哪些方面？分别举例说明几何数据和属性数据的不确定性3、如何发现进入GIS中的数据错误4、判断点和多边形的关系有和两种方法A 垂线法B 面积法C 内插法D弧长法E转角法5、仿射变换和相似变换公式的差别，各需要几个已知点？6、X=A0+A1x-B1y Y=B0+B1x+A1y 是变换X=A0+A1x+A2y Y=B0+B1x+B2y 是变换A 拓扑B投影 C 仿射 D 相似7、如何求解以上二式中的A0、A1、A2、B0、B1、B2第四部分空间分析基本原理和方法第十五章空间分析方法填空简答：矢量和栅格数据的叠置分析、缓冲区分析1、举例说明几何图形到属性、属性到图形的双向查询2、空间关系查询包含哪些内容？3、解释：属性数据的离散特征数和集中特征数4、DEM分析有哪几种主要用途？5、空间对象的关系有、、、、五种6、点、线、面之间各有什么关系？如何判断点和线之间的关系？第五部分地理信息系统产品输出及可视化第十六章地理信息系统产品输出填空和判断：地理信息系统产品的输出系统的硬件、地理信息系统产品的类型第十七章空间信息可视化技术方法简答：可视化的技术方法、GIS制作专题地图的类型和方法1、举例说明如何将空间查询、统计和分析的结果可视化表示2、VR有哪几种主要类型和功能？3、简述电子地图和GIS的关系和差别第六部分地理信息系统工程设计与标准化第十八章地理信息系统工程设计简答：GIS工程的系统分析、系统设计、实施、运行和维护的内容第十九章地理信息系统的标准化1、GIS开发的四个阶段为、、、2、快速原型法和结构化生命周期法的主要区别是什么？3、GIS的发展瓶颈是什么？改进途径有哪些？4、在众多的GIS的应用领域中，列举出六个领域。
《地理信息系统》课程教学大纲
《地理信息系统》课程教学大纲英文名称：Geography Information System课程编码：总学时：48 实验学时：32 学分4适用对象：水文水资源工程专业学生先修课程：数据库原理及应用，数字测图原理与方法，地图投影与变换，计算机图形学，数字地图制图原理，数字测图课程设计等。
大纲主撰人：大纲审核人：一、课程性质、目的和任务1、本课程是水文水资源工程专业学生一门选修课。
2、目的是使学生通过本课程的学习，能够掌握地理信息系统的基本理论和技术方法，了解它的主要应用领域和发展方向，为从事地理信息系统在水文水资源工程应用奠定理论与技术基础，以便更好地水文水资源工程服务。
二、课程的教学内容及要求第1章 GIS绪论授课学时：2基本要求：1-1、掌握GIS概念1-2、了解GIS构成1-3、熟悉GIS的功能与应用1-4、了解GIS发展动态重点：GIS概念、构成和功能。
难点：GIS概念和功能和应用模型的理解。
第2章GIS空间数据结构和数据模型授课学时：42-1、了解空间数据结构2-2、掌握矢量数据结构和栅格数据结构2-3、熟悉矢栅比较和矢栅一体化数据结构2-4、了解数据模型2-5、熟悉GIS数据模型2-6、掌握GIS数据库的设计重点：描述地理实体数据的类型、拓扑矢量数据结构、矢栅数据结构相互转换方法、对象数据模型和时空数据模型、空间数据库的设计。
难点：矢栅数据结构相互转换方法。
四叉树栅格编码方式、对象数据模型理解、空间数据库的设计。
第3章GIS数据采集和质量控制授课学时：23-1、GIS地理基础3-2、地理实体分类与数据编码3-3、空间数据采集3-4、空间数据质量3-5、空间数据标准重点：GIS数据源、空间数据的地理参照系和地图投影、属性数据的分类分级方法、常见的空间数据输入误差和检核方法、GIS数据质量内容和类型和常用数据质量的评价方法。
难点：空间数据的地理参照系和地图投影、空间数据交换标准。
第4章空间数据处理授课学时：44-1、掌握矢量拓扑的自动建立4-2、熟悉矢量数据的图形编辑4-3、掌握空间数据坐标转换4-4、了解空间数据的压缩处理和数据结构转换4-5、了解空间数据的插值方法重点：点、线、面的捕捉和图形编辑的数据组织、几何纠正和投影变换方法、矢栅转换难点：矢量和栅格数据压缩方法及矢栅转换、链的组织，结点匹配和建立多边形。
湖南省地理空间数据管理办法
湖南省地理空间数据管理办法文章属性•【制定机关】湖南省人民政府•【公布日期】2017.03.03•【字号】湖南省人民政府令第281号•【施行日期】2017.04.01•【效力等级】地方政府规章•【时效性】现行有效•【主题分类】测绘正文湖南省人民政府令第281号《湖南省地理空间数据管理办法》已经2017年1月9日省人民政府第95次常务会议通过，现予公布，自2017年4月1日起施行。
省长许达哲2017年3月3日湖南省地理空间数据管理办法第一章总则第一条为了加强地理空间数据的管理，规范地理空间数据的采集、生产、汇集整理，促进地理空间数据的共享使用，发挥地理空间数据在经济建设和社会发展中的作用，根据《中华人民共和国测绘法》《湖南省信息化条例》等法律法规，结合本省实际，制定本办法。
第二条本办法所称的地理空间数据，是指与地理空间位置及其时态有关的自然、经济、社会等信息，包括基础地理信息数据和专题地理空间数据。
第三条地理空间数据管理应当遵循统筹管理、全面汇集、统一标准、共享使用、保障安全的原则。
第四条县级以上人民政府应当加强对地理空间数据管理工作的领导和协调，建立地理空间数据共享使用协调机制，依法保障对地理空间数据建设和更新的投入。
第五条省人民政府测绘地理信息行政主管部门负责组织生产和更新基础地理信息数据，承担全省地理空间数据的汇集、共享工作，建设和维护地理空间数据交换共享平台，推进地理空间数据的使用。
市州、县市区人民政府测绘地理信息行政主管部门负责在本行政区域内组织生产和更新基础地理信息数据，承担地理空间数据的汇集、共享工作，推进地理空间数据的使用。
行政机关、事业单位、国有企业（以下简称有关部门和单位）负责组织生产、更新和管理本部门专题地理空间数据，无偿提交在履行公共管理和公共服务职责中形成的专题地理空间数据进行汇集，享有无偿使用地理空间数据的权利。
县级以上人民政府测绘地理信息行政主管部门负责地理信息服务工作的机构（以下简称服务机构）具体承担地理空间数据汇集处理和集成、交换共享平台运行和维护、共享服务提供等技术服务工作。
地理信息系统下的空间分析-第七章_三维数据的空间分析方法
距离，S表示三角形的表面积，P表示三角形周长的一半。
7.2 体积计算
体积通常是指空间曲面与基准平面之间的空间的体积。
基准平面一般是水平面，基准平面的高度不同，计算出 的空间曲面的体积就不同，
当高度上升时，空间曲面的高度可能低于基准平面，此 时出现负的体积。
)1/
2
dxdy
A
一般地说，上式无法直接计算，常用的方法是近似计算。
积分的近似计算方法很多(有关计算方法的著作对此都有详细
全面的讨论)，比较常用的方法是抛物线求积方法，亦称辛卜
生方法（Simpson），
该方法的基本思想是：先用二次抛物面逼近面积计算函数， 进而将抛物面的表面积计算转换为函数值计算。
2、分解为三角形的计算方法 将正方形格网DEM的每个格网分解为三角形，利用计 算三角形的表面积的海伦公式分别计算分解的每个三角形 的面积，然后累加得到正方形格网DEM的面积。 计算公式如下：
7.3.2 基于格网数据单元的坡度计算 单独一个点上的坡度并无多大用处，通常总是计算基
本格网单元上的平均坡度。
平均坡度的计算可以通过计算若干点位上的坡度，然 后取其平均值。
但更常用的方法是在基本格网单元上用最小二乘逼近 的方法拟合一个平面，然后计算其平均坡度。
（1）三角形格网 在三角形格网上，最小二乘逼近的平面与插值方法的
P (a b c) / 2
其中，a，b，c的长度是根据数据点 P1，P2，P3的高程值h1，h2，h3以及
△， P1 P2 P3的边长a ' ，b '，c'计算得到。
，
a (a'2 (h1 h2 )2 )1/ 2
第七章 空间分析
n
3.缓冲区分析
3.缓冲区分析
另外还有一些特殊形态的缓冲区，如点对象有三角形， 矩形和圈形等，对于线对象有双侧对称，双侧不对称 或单侧缓冲区，对于面对象有内侧和外侧缓冲区。这 些适合不同应用要求的缓冲区，尽管形态特殊，但基 本原理是一致的。
缓冲区计算的基本问题是双线问题。双线问题有很多 另外的名称，如图形加粗，加宽线，中心线扩张等， 它们指的都是相同的操作。 角分线法 凸角圆弧法
1.空间查询与量算 1.1空间查询
简单的面、线、点相互关系的查询包括： 面面查询，如与某个多边形相邻的多边形有哪些。 面线查询，如某个多边形的边界有哪些线。 面点查询，如某个多边形内有哪些点状地物。 线面查询，如某条线经过（穿过）的多边形有哪些， 某条链的左、右多边形是哪些。 线线查询，如与某条河流相连的支流有哪些，某条道 路跨过哪些河流。 线点查询，如某条道路上有哪些桥梁，某条输电线上 有哪些变电站。 点面查询，如某个点落在哪个多边形内。 点线查询，如某个结点由哪些线相交而成。
XG
Wi X i
i
W
i
YG
i
W Y W
i i i i
i
(四)距离量算
1、匀质空间距离的量算 在匀质空间，广义距离的一般形式为：
q d ij q xli xlj l 1
n
1/ q
在空间数据查询和定位分析中，研究的对象通常发生在二 维或三维的地理空间上，因此一般取 n 3 当
1.1 空间信息查询
图形--属性 查询方式
空间查询定义: 在GIS中 根据一定的图形条件或属 性条件或两者的结合条件, 检索出对应的空间对象的 属性或图形的一种工具。
统计结果： 图、表、文字 查询结果 新图层 新的属性域添加到 属性数据库
地理信息系统的空间分析
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一、 空间查询
3)扩展的SQL查询
MapInfo提供的扩展的SQL查询图形操作符： •Contains •Contain Part •Contain Entire •Within •Partly Within •Entirely Within •Intersects
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第七章 地理信息系统的空间分析
§7-1 空间查询
§7-2 叠置分析 §7-3 缓冲区分析
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第七章 地理信息系统的空间分析
空间分析早已成为地理信息系统的核心功能之一，它特 有的对地理信息（特别是隐含信息）的提取、表现和传输功 能，是地理信息系统区别于一般信息系统的主要功能特征。 空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据 分析技术，其目的在提取和传输空间信息。 本章介绍 GIS 中实现空间分析的基本功能，包括空间查 询，缓冲区分析、叠加分析、路径分析、空间统计分类分析 等，并描述了相关的算法，以及其中的计算公式。
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§7-2 叠置分析
1、点与多边形叠加
点与多边形叠加，实际上是计算多边形对点的包含关系。 矢量结构的GIS能够通过计算每个点相对于多边形线段的位 置，进行点是否在一个多边形中的空间关系判断。 在完成点与多边形的几何关系计算后，还要进行属性信 息处理。最简单的方式是将多边形属性信息叠加到其中的 点上。当然也可以将点的属性叠加到多边形上，用于标识 该多边形，如果有多个点分布在一个多边形内的情形时， 则要采用一些特殊规则，如将点的数目或各点属性的总和 等信息叠加到多边形上。
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§7-2 叠置分析
3、多边形叠加
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一、 空间查询
地理信息系统概论空间数据
– 处理方法：以占栅格区域面积比例最大的 地物类型或现象特性决定栅格单元的代码
– 面积占优法常用于分类较细，地物类别斑 块较小的情况
例如：所示的例子中， 显见B类地物所占面积最 大，故相应栅格代码定 为B
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III 决定栅格单元代码的方式
3. 重要性法
– 处理方法：根据栅格内不同地物的重要性，选取 最重要的地物类型决定相应的栅格单元代码
Real world Grid
Point Column
Row
RASTER
Line
Value
=0 =1 =2 =3
Area
Triangles
Hexagons
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栅格数据结构示例
00000000 00000000 00002000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
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IV．栅格数据编码
栅格数据编码方法分为两大类：
– 直接栅格编码 – 压缩编码方法
»链码 »游程长度编码 »块码 »四叉树
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直接栅格编码
直接编码就是将栅格数据看作一个数据 矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码， 可以每行都从左到右逐个象元进行记录 ，也可以奇数行地从左到右而偶数行地 从右向左记录，为了特定目的还可采用 其他特殊的顺序
系统 。
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1.3 GIS内部的数据结构
矢量结构和栅格结构
– 矢量模型 ：现实世界的要素位置和范围可以采用
点、线或面表达，与它们在地图上表示相似，每一 个实体的位置是用它们在坐标参考系统中的空间位 置（坐标）定义。
– 栅格模型 ：在栅格模型中，空间被规则地划分为
经济地理学第七章 区域经济活动地理空间组织
Economic Geography
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§2 组团布局与功能分区
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§2 组团布局与功能分区
➢ 区域土地利用系统的约束条件的确定 • 区域面积限制 • 区域土地质量限制 • 基本农田保护率限制 • 生态约束 ……
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§1 用地选择与用地平衡
▪ 用地平衡的决策方法（续）
➢ 用地平衡方案的排列组合 ➢ 用地平衡方案的评价与确定 ➢ 用地平衡的空间落实
§2 组团布局与功能分区
▪ 功能分区体系
➢ 以某类活动为主体的功能分区
如工业区与农业区，工业区内根据需要有可继续划分为工矿仓储 区，商服用区，旅游文化区等；农业区内相应可划分为种植业区， 林业区，畜牧业区等
➢ 生态功能分区 从区域生态系统结构与功能的优化以及环境保护的角度进行区域 功能分区，根据经济活动不同的生态关系，可以将区域划分为生 态脆弱区、生态敏感区等
➢ 在分区内部由于经济活动之间的紧密联系形成一个相对完整 的具有一定结构和功能特征的经济活动地域子系统
➢ 分区之间也通过各种联系，而发生着物质、能量和信息流动， 进而形成更高级的地域经济活动系统
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产业结构合理化提高产业之间有机联系的聚合质量，即产 业之间相互作用所产生的一种不同于各产业能力之和的整 体能力，它可以用产业之间的关系均衡程度和产业之间的 关联作用程度来表示
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三、研究GIS数据质量的意义
1、正确评定GIS的算法和分析结果 2、减少开发和设计的盲目性
四、GIS的数据质量的内容（类型）
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1、GIS数据质量的基本内容
1）位置（几何）精度：如数学基础、平面精度、高程精度等，用 以描述几何数据的误差。 2) 属性精度：如要素分类的正确性、属性编码的正确性、注记的 正确性等，用以反映属性数据的质量。 3) 逻辑一致性：如多边形的闭合精度、结点匹配精度、拓扑关系 的正确性等，由几何或属性误差也会引起逻辑误差。 4) 完备性：如数据分类的完备性、实体类型的完备性、属性数据 的完备性、注记的完整性，数据层完整性，检验完整性等。 5) 现势性：如数据的采集时间、数据的更新时间等。
2、数字化的误差
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数字化的精度主要受数字化仪的精度、数字化
方式、操作员的水平、数字化软件的算法等的影响，
常采用下列方法进行评价。 1）自动回归法 由于跟踪数字化不仅是一个随机序列，而且是 一个时间序列，因此可用数理统计中的时间序列分
析法来确定数字化的误差。
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阶段
数据采集
误差来源
实测误差，地图制图误差（制作地图的每一过程都有误 差），航测遥感数据分析误差（获取、判读、转换、人工 判读（识别要素）误差） 数字化过程中操作员和设备造成的误差，某些地理属性没 有明显边界引起的误差（地类界） 数字存贮有效位不能满足（由计算机字长引起，单精度、 双精度类型） 空间精度不能满足 类别间的不明确、边界误差（不规则数据分类方法引起） 多层数据叠加误差 多边形叠加产生的裂缝（无意义多边形） 各种内插引起的误差 比例尺误差、输出设备误差、媒质不稳定（如图纸伸缩）
B C A
B A 行政区划
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误差分析的一种方法：假设存在一幅理 想的矢量地图，图上不同属性的制图单 元由很细的线分开；对理想地图进行观
测采样得到一幅具有规则格网的栅格地
图，把这两幅图进行叠置比较。
3、多边形叠置产生的误差
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多边形叠置误差计算的思路是，先计算单层图的误差，再计算叠 置图的误差。会产生拓扑匹配误差、几何误差和属性误差。
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逻辑误差
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2、空间数据的误差类型
• GIS空间数据的误差可分为源误差和处理误差。 • (1)源误差
– 源误差是指数据采集和录入中产生的误差，包括：仪器、纸张、 原图数据、属性资料
• (2)处理误差
– 处理误差是指 GIS 对空间数据进行处理时产生的误差，包括： 几何纠正、坐标/格式/类型变换、编辑、化简、转换、数字截 断；空间内插；
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第七章 地理空间数据的质量
§7-1 GIS数据质量的概念
§7-2 GIS数据质量的研究方法
§7-3 空间数据的不确定性 §7-4 空间数据标准—数据共享
§7-1 GIS数据质量的概念
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一、GIS数据质量的定义
GIS数据质量是指GIS中的空间数据在 表达空间位置、属性和时间特征时所 能达到的准确性、一致性、完整性及 三者的统一。
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四、数据处理中数据质量的评价内容
1、数字高程模型(DEM)的精度 主要受原始资料的精度 ( 采样密 度、测量误差、地形类别、控制点
等)和内插的精度 (内插方法、地形 类型、原始数据的密度等 ) 的影响。
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DEM 的内插精度主要受原始采样点 的采样密度的影响，与不同的插值方 法的关系不很大。但在DEM精度评定的 标准方面、地貌逼真度方面、DEM的粗 差探测等方面仍没有得到圆满的解决。
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பைடு நூலகம்3、数字化过程中的质量控制
1）数字化预处理工作 包括对原始地图、表格等的整理、清绘。
2）数字化设备的选用
根据手扶数字化仪、扫描仪等设备的分辨率和精度等
有关参数的进行挑选，这些参数不应低于设计的数据精度
要求。
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3）数字化对点精度（准确性） 数字化时数据采集点与原始点的重合程度，一般要求 对点误差小于0.1mm。 4）数字化限差
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ε－Band
2）ε－Band法 该方法适用于任何类型的GIS数 据，关键是如何给出合理的ε值。
3）对比法 把数字化后的数据，用绘图机 绘出，与原图叠合，选择明显地物 点进行量测，以确定误差。除了几 何精度外，属性精度、完整性、逻 辑一致性等也可用对比法进行对照 检查。
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二、GIS数据质量研究的目的
• 关注GIS数据质量的原因：
– 私营部门生产数据增多、可以选择数据增 多、对二次数据源的依赖增加、数据的质 量决定了分析和决策的质量
• 目的：
– 建立一套数据分析和处理的体系，包括源 误差、误差的鉴别和度量、误差传播模型、 控制和削弱误差的方法。使未来元数据中 含质量指标
• (3) GIS中的误差传播
– 误差传播是指对有误差的数据，经过处理生成的 GIS 产品也存 在着误差。误差传播在 GIS 中可归结为代数关系下的误差传播、 逻辑关系下的误差传播和推理关系下的误差传播三种方式。
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3、误差产生的主要原因
原因 具体分析
4、误差的具体来源
（2）尺度不变空间分析法 –
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（3）Monte Carlo实验仿真
–
Monte Carlo实验仿真利用计算机进行模拟
试验，找出与实际结果最接近的模型。
（4）空间滤波 空间滤波可分为高通滤波和低通滤波。高通滤 波是从含有噪声的数据中分离出噪声信息；低
通滤波是从含有噪声的数据中提取信号。
逻辑关系下的误差传播正处于研究中，需要借用信息论，模糊数学、人工智能、 专家系统等学科有望解决。
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§7-2 GIS数据质量的研究方法
• 对 GIS 数据质量的研究，传统的概率 论和数理统计是其最基本的理论基础
• 同时还需要信息论、模糊逻辑、人工 智能、数学规划、随机过程、分形几 何等理论与方法的支持。
数据输入 数据存贮
数据操作
数据输出
成果使用
用户错误理解信息、不正确使用信息
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5、误差传播
误差传播可分为三类： 1）代数（算术）关系 如差、倍数、线性关系，有一套成熟的经典测量误差理论处理。 2）逻辑关系 a、布尔逻辑关系：GIS中存在大量的逻辑运算，如 叠置分析。 b、不精确推理关系： 如专家系统中的不精确推理。
地 一、 GIS数据质量的评价方法 理 1、直接评价法 信 1）用计算机程序自动检测 息 某些类型的错误可以用计算机软件自动发现，数据 系 统 中不符合要求的数据项的百分率或平均质量等级也可由 原 计算机软件算出。此外，还可检测文件格式是否符合规 理 范、编码是否正确、数据是否超出范围等。
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2）随机抽样检测
在确定抽样方案时，应考虑数据的空间相关性。
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2、间接评价法-----（地理相关法和元数据法） 指通过外部知识或信息进行推理来确定空间数据的 质量的方法。用于推理的外部知识或信息如用途、数据 历史记录、数据源的质量、数据生产的方法、误差传递 模型等。 3、非定量描述法 通过对数据质量的各组成部分的评价结果进行的综 合分析来确定数据的总体质量的方法。
统计独立性：
土地利用 高度相关： 街区线
+
行政区划
行政区划
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合并无意义的多边形的方法：
A、用人机交互的方法把无意义的多边形合并到大多边形中； B、根据无意义多边形的临界值，自动合并到大多边形中；
C、用拟合后的新边界进行合并。
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2）几何误差：
目前, 对DEM精度的评价常采用原始 等高线与再生等高线叠合评价的方法。
原始等高线
内插
DEM
自动追踪
重新生成等高线 原始等高线与 重新生成等高线叠加
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2、矢量数据栅格化的误差
包括属性误差和几何误差两种。 在矢量数据转换为栅格数据后，栅格数据中的 每个象元只含有一个属性数据值，它是象元内多种 属性的一种概括。象元越大，属性误差越大。 几何误差是指在矢量数据转换成栅格数据后所 引起的位置的误差，以及由位置误差引起的长度、 面积、拓扑匹配等的误差。几何误差的大小与象元 的大小成正比。 其中矢量数据表示的多边形网用象元逼近时会 产生较严重的拓扑匹配问题。
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三、数据采集中数据质量的评价内容
GIS 中数据采集的方法通常可分为直
接方法和间接方法两种。
• 直接方法获取的数据受人差、仪差、环境
等的影响，但已有传统的方法可以解决。 • 间接方法获取的数据中，除了含有直接方 法中的误差外，还有展绘控制点的误差、 编绘的误差、制图综合的误差，数字化的
包括：采点密度（0.2mm）、接边误差（0.02mm）、接 合距离(0.02mm)、悬挂距离(0.007mm)等。