地理信息系统原理复习

地理信息系统原理复习第一章1、数据、信息的概念信息，是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、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。

特点：信息的客观性、信息的共享性、信息的传输性、信息的实用性。

数据，是一种未经加工的原始资料。

通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，是用以载荷信息的物理符号。

2、地理信息的概念及特征地理信息的概念地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。

地理信息的特点空间分布性：地理信息具有空间定位的特点，先定位后定性，并在区域上表现出分布式特点，其属性表现为多层次信息载体的多样性：第一载体是地理实体的物质和能量本身，还描述地理实体的文字、数字、地图和影象等符号信息载体以及纸质、磁带、光盘等物理介质载体。

时序特征十分明显：可以按照时间尺度将地理信息划分为超短期的(如台风、地震)、短期的(如江河洪水、秋季低温)、中期的(如土地利用、作物估产)、长期的(如城市化、水土流失)、超长期的(如地壳变动、气候变化)等。

这对地理事物的预测、预报，从而为科学决策提供依据很重要。

具有丰富的信：GIS数据库中不仅包含丰富的地理信息，还包含与地理信息有关的其它信息，如人口分布、环境污染、区域经济情况、交通情况等等。

纽约市曾经对其数据库进行了调查，发现有80%以上的信息为地理信息或与地理信息有关。

3、什么是GISGIS的概念GIS是一种特定的十分重要的空间信息系统。

它是在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

地理信息系统与其它系统的区别和联系（知道）GIS有别于DBMS（数据库管理系统），GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS 是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。

GIS有别于MIS（管理信息系统），GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备要复杂、系统功能要强；MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。

管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。

GIS有别于地图数据库:地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来，不注重分析和查询，不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息，它只是GIS的一个数据源。

GIS有别于CAD系统，二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只处理规则的几何图形，属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。

4、GIS有那几个主要部分组成？它的应用组成部分：一个实用的GIS，要支持对空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能，其基本构成包括：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。

应用：资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策、环境管理（书本结合）5、地理学为GIS提供了基础，测量学、遥感为GIS提供了应用源6、叙述GIS的国际国内发展状况，它们的标志性进展国际GIS发展简史60年代，探索时期人们关注什么是GIS，GIS能干什么70年代，巩固时期发展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这三个方面。

80年代，实破阶段GIS普遍发展和推广应用阶段，人们把GIS与RS解决全球性问题，如全球沙漠化，全球可居住地评价，核扩散问题等。

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2000年后，地理信息服务世界上第一个实用的的地理信息系统：1963，加拿大R.F.T提出来了并建立了加拿大地理信息系统。

我国GIS起步较晚，但发展较快，分为以下几个阶段：♦70年代，准备阶段：GIS先驱看到GIS的广阔前景和重要性，进行积极呼吁，为GIS在我国的发展奠定了理论准备基础并做了一些可行性实验。

♦80年代，试验起步阶段:我国在GIS理论探索，规范探讨，软件开发，系统建立等方面取得了突破和进展，进行了一些典型，试验专题试验软件开发工作。

♦90年代，我国GIS发展阶段：沿海，沿江经济开发区的发展土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务，这也推动GIS在我国的全面发展。

♦96年以来，是我国GIS产业化阶段。

我国经济信息化的基础设施和重大信息工程已纳入国家计划，一批国家级和地方级的GIS 相继建立并投入运行，并进入了产业化运行，一批综合运用“3S”技术的重点项目已实施，并在自然灾害监测和图土资源调查中发挥效益7、GIS的功能1）数据输入：将系统外部原始数据传输给数据内部，并将这些数据从外部格式转换为系统处理的内部格式的过程。

常有三种形式：a.手扶跟踪数字化仪的矢量跟踪数字化b.扫描数字仪化的矢量跟踪数字化c.键盘输入2）数字存储与管理：它涉及地理元素的位置、连接关系及属性数据如何构造和组织等。

3）数据分析与处理：对单幅或多幅图件及属性就行分析运算和指标量测。

4）数据输出与表示模块5）用户接口输出第二章1、地球空间信息描述方法地球表面几何模型可以分为四类1）第一类是地球的自然表面，它是一个起伏不平、十分不规则的表面，包括海洋底部、高山高原在内的固体地球表面2）第二类是相对抽象的面，即大地水准面3）第三类是模型，就是以大地水准面为基础建立起来的地球椭球体模型4）第四类是数字模型，是在解决其他一下大地测量学问题时提出来的，如类地形面、准大地水准面、静态水平椭球体等2地理信息数字化描述方法对地理信息进行数字化描述，就是要使计算机能够识别地理事物的形状，从而必须精确地指出空间模式如何处理、如何显示等。

在计算机内描述空间实体有两种形式：显式和隐式描述。

分别对应栅格数据结构和矢量数据结构。

隐式表示：由一系列定义了始点和终点的线及某种连接关系来描述，线的始点和终点坐标定义为一条表示椅子形式的矢量，线之间的指示字，告诉计算机怎样把这些矢量连接在一起形成椅子。

矢量表示法：如果采用一个没有大小的点（坐标）来表达基本点元素时，称为矢量表示法。

栅格表示法：如果采用一个有固定大小的点（面元）来表达基本点元素时，称为栅格表示法。

3、空间数据的类型和关系一、空间数据的基本特征：空间特征、属性特征和时间特征二、空间数据的类型1、几何上是点、线和面三类2、按表示内容分为：类型数据、面域数据、网络数据、样本数据、曲面数据、文本数据、符号数据4、空间数据的拓扑关系指实体之间的相互关系，指邻接关系、关联关系和包含关系邻接关系：空间图形中同类元素之间的拓扑关系关联关系：空间图形中不要元素之间的拓扑关系包含关系：空间图形中同类但不同级元素之间的拓扑关系点、线、面三种类型数据之间存在的空间关系有：点与点之间；点与线关系；点面关系；线线关系；线面关系；面面关系5、空间数据的拓扑关系对数据处理和空间分析具有重要意义，这是因为：1）根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可以确定一种空间实体相当于另一种空间实体的位置关系。

拓扑关系能清楚的反映实体间逻辑结构关系，它比几何数据有更大的稳定性，不随地图投影而变化。

2）利用拓扑关系有利于空间要素的查询，例如某条铁路通过哪些地区3）可以利用拓扑关系重建地理实体。

例如，根据弧段构建多边形，实现道路的选取，进行最佳路径的选择等。

6、元数据概念与作用1、关于数据的数据，如数据的内容、状况和其他有关特征的背景信息2、元数据的作用：a、帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数据文档b、提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换网络及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索地理空间数据；c、提供通过网络对数据进行查询检索的方法或途径，以及与数据交换和传输有关的辅助信息；d、帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求作出正确的判断；e、提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据7、元数据的分类A）按内容分：1)科研型元数据其主要目标是帮助用户获取各种来源的数据及其相关信息，它不仅包括诸如数据源名称等传统的、图书管理式的元数据，还包括数据拓扑关系等。

这类元数据的任务是帮助科研工作者高效获取所需数据。

2)评估型元数据主要服务于数据利用的评价，内容包括数据最初收集情况、收集数据所用的仪器、数据获取的方法和依据数据潜在应用领域等。

3)模型元数据用于描述数据模型的元数据与描述数据的元数据在结构上大致相同，其内容包括：模型名称、模型类型、建模过程、作者、引用模型描述、建模使用软件、模型输出等。

B）按元数据描述对象分类：a数据层元数据：指描述数据库中每个数据的元数据，内容包括：日期邮戳、位置戳等b 属性元数据c实体元数据C）根据元数据在系统中的作用分类：系统级别元数据（指用于实现文件系统特征或管理文件系统中数据的信息）；应用层元数据（指有助于用户查找、平谷、访问和管理数据等与数据用户有关的信息）D）根据元数据的作用分类：说明元数据、控制元数据8、空间数据元数据的概念概念：空间数据元数据指对于空间数据的描述或说明的数据。

空间数据用于确定具有自然特征或者人工建筑特征的地理实体的地理位置、属性及其边界的信息；空间数据元数据指对于这些空间数据的描述或说明9、空间数据元数据的应用a、帮助用户获取数据b、空间数据质量控制c、在数据集成中的应用d、数据存贮和功能实现第三章1、数据结构数据结构即数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构，对空间数据而言，则是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。

空间数据结构主要有栅格数据结构和矢量数据结构2、栅格数据结构和矢量数据结构的概念栅格结构是指将地球表面划为大小均匀、紧密相连的网格阵列，每个网格作为一个像元或像素，由行号、列号定义，并包含一个代码表示该像素的属性类型或量值，或仅仅包含指向其属性记录的指针。

因此，栅格数据结构，就是以行、列表示的像元阵列，像元点上的值即对应着地理实体的属性或属性编码。

3、栅格结构数据的获取途径有哪些？四个途径可以得到：1.目读法2.数字化仪或自动跟踪数字化地图3.扫描数字化4.分类影像输入4、栅格数据单元网格属性值的取值方法,并分析是什么情况下适用面积占优法: 以占栅格面积最大的地物属性作为该栅格单元的属性，常用于分类较细、地物类别斑块较小的情况百分比法: 以占栅格行中心线长度最大的地物属性作为该栅格单元的属性;重要性法:以栅格单元内是否含有重要地物来确定该栅格单元的属性，常用于面积较小但意义重大的地物，如交通线中心点法：处于栅格中心处的地物类型或现象特性决定该栅格代码，常用于具有连续分布特性的地理要素如人口密度5、栅格数据的压缩算法有哪些？（主要掌握游程长度编码、四叉树编码）1）链式编码(弗里曼链码、边界链码)将多边形的边界，表示为由某一原点开始，并按某些方向确定的单位矢量链。