地理信息系统考点整理教学内容

第一章绪论：1.基本概念地理数据：各种地理特征和现象间关系的数字化表示。

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

）地理信息：有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，是对表达地理特征和地理现象之间关系的地理数据的解释（特征：空间、时间、属性）地理信息系统：在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

2.GIS的定义：即地理信息系统（Geographic Information System或Geo—Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。

它是一种特定的十分重要的空间信息系统。

它是在计算机硬、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、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

3.GIS由哪几部分组成?①硬件系统：输入设备、处理设备、存储设备和输出设备②软件系统：GIS支撑软件、GIS平台软件、GIS应用软件③网络：局域网、广域网、无线网络、Internet/Intranet/Extranet；主要作用信息传输④空间数据：是指地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文景观数据⑤人员4.GIS的主要功能有哪些①空间数据的采集和输入②空间数据的编辑与管理③空间数据的处理与转换④空间查询与空间分析⑤空间数据的显示与输出应用功能：包括资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策第二章1.地理空间数据的描述有哪些坐标系？相互的关系是什么？2.我国常用地图投影，各种投影的适用性1.高斯-克里格投影：横轴切圆柱等角投影（1:50万以上）2.横轴墨卡托投影（UTM，横轴割圆柱等角投影）3.兰勃特等角投影（正轴等角割圆锥投影）（1:100万以下）我国规定1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万比例尺地形图，均采用高斯投影。

1:2.5至1:50万比例尺地形图采用经差6˚分带，1:1万比例尺地形图采用经差3˚分带。

3.GIS数据库建立是为何要选择地图投影？如果要制作1：10万的土地利用图，该选何种类型的地图投影？GIS以地图方式显示地理信息。

地图是平面而地理信息则是在地球椭球上，因此地图投影在GIS中不可缺少。

GIS数据库中地理数据以地理坐标存储时，则以地图为数据源的空间数据必须通过投影变换转换成地理坐标；而输出或显示时，则要将地理坐标表示的空间数据通过投影变换变换成指定投影的平面坐标。

GIS中，地理数据的显示可根据用户的需要而指定投影方式，但当所显示的地图与国家基本地图系列的比例尺一致时，一般采用国家基本系列地图所用的投影。

1：10万的土地利用图，选高斯-克里格地图投影4.空间坐标变换的方法1.空间直角坐标的转换2.投影解析转换3.数值拟合转换（多项式拟合变换)5.国家基本比例尺地形图标准及其分幅编号。

我国基本比例尺地形图分幅与编号，以1：100万地形图为基础，按规定的经差和纬差划分图幅。

1：1000000地图编号采用国际1：1000000地图编号标准。

从赤道起算，每纬差4°为一行，至88°，南北半球各分为22横列，依次编号A、B、... V；由精度180°西向东每6°一列，全球60列，以1-60表示，如海南所在1：100万图在第5行，第49列，其编号为E49 ；北京为J50图幅编号——“横行字母－纵列数字”第三章空间数据模型1.空间实体一般具有哪些主要的特征？空间特征：表示实体的空间位置或现在所处的地理位置。

空间特征又称定位特征或几何特征，一般用坐标数据表示。

属性特征：表示实体的特征。

如名称、分类、质量特征和数量特征等。

时间特征：描述实体随时间的变化，其变化的周期有超短周期的、短期的、中期的和长期的。

空间关系特征：描述地理实体间的关系，空间关系包括拓扑关系、顺序关系和度量关系等2.何为空间关系？空间关系在描述空间实体特征中的意义何在？空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系（1）拓扑空间关系：用来描述实体间的相邻、连通、包含和相交等关系；（2）顺序空间关系：用于描述实体在地理空间上的排列顺序，如实体之间前后、上下、左右和东、南、西、北等方位关系；（3）度量空间关系：用于描述空间实体之间的距离远近等关系。

3.空间数据的概念模型有哪些类型？试分析他们的应用特点？对象模型：也称作要素模型。

一般适合于对具有明确边界的地理现象进行抽象建模，如道路、地块的征税和使用权等方面的建模。

场模型：也称作域（field）模型，用于具有连续空间变化趋势的现象，如海拔、温度、土壤变化，以及现状不定的现象，例如火灾、洪水和危险物泄漏，应采用边界不固定的场模型进行建模。

网络模型：描述不连续的地理现象，需要考虑通过路径相互连接多个地理现象之间的连通情况。

如公路、铁路、通讯线路、管道、自然界中的物质流、物量流和信息流等，都可以表示成相应的点之间的连线，由此构成现实世界中多种多样的地理网络。

4.试分析GIS的几种主要的逻辑数据模型各自的特点。

矢量数据模型：适合于用对象模型抽象的地理空间对象。

在矢量数据模型中，可以明确地描述图形要素间的拓扑关系。

多边形边界被分割成一系列的弧段和结点。

相邻多边形间的公共边界仅需表达一次，减少了描述的数据量，且避免了双重边界不能精确重合的问题。

栅格数据模型：适宜于用场模型抽象的的空间对象，采用面域或空域的枚举来直接描述空间实体。

栅格可以用数字矩阵来表示，地理空间坐标隐含在矩阵的行列上。

在栅格数据模型中，点实体是一个栅格单元（cell）或像元，线实体由一串彼此相连的像元构成，面实体则由一系列相邻的像元构成，像元的大小是一致的。

每个像元对应于一个表示该实体属性的值。

优点：不同类型的空间数据层可以进行叠加操作，不需要经过复杂的几何计算。

缺点：对于一些变换、运算，如比例尺变换、投影变换等则操作不太方便。

矢量－栅格一体化数据模型：一方面保留了矢量数据模型的全部特性，空间实体具有明确的位置信息，并能建立和描述拓扑关系；另一方面又建立了栅格与实体的联系，即明确了栅格与实体的对应关系。

镶嵌数据模型：采用规则或不规则的小面块集合来逼近自然界不规则的地理单元，适合于用场模型抽象的地理现象。

面向对象数据模型：5.空间数据类型有哪些？简述其特征。

几何图形数据：各种类型的地图和实测几何数据。

不仅反映空间实体的地理位置，还要反映实体间的空间关系。

影像数据：卫星遥感、航空遥感和摄影测量等属性数据：来源于实测数据，文字报告，图例，以及从遥感影像数据通过解释得到的信息等。

地形数据：来源于地形等高线图中的数字化，数字化高程模型，或其他形式表示的地形表面（如TIN）等元数据：对空间数据进行推理、分析和总结得到的关于数据的数据，如数据来源、数据权属、数据产生的时间、数据精度、数据分辨率、元数据比例尺、地理空间参考基准、数据转换方法等。

6.Voronoi图、Delaunay三角网的构网方法及相互关系Voronoi多边形构造方法：组成多边形的边总是与两相邻样点的连线垂直，并且多边形内的任何位置总是离该多边形内样点的距离最近，离相邻多边形内样点的距离远，且每个多边形内包含且仅包含一个样点。

以Voronoi多边形内的样点属性作为整个多边形区域的属性。

Delaunary三角网构造方法：可以按照最大空圆准则，根据离散点直接构造。

任一三角形的外接圆内不包含其它样点。

Delaunay三角网的特性：1) 三角网的网形是唯一的；2) 每一个三角形的内角为可能的最大角度，符合“三角剖分最小内角为最大”的最优化条件。

相互关系：在实际应用中，往往先构造Voronoi多边形或Delaunay 三角网，再构造另一种模型。

1) 将相邻Voronoi多边形内包含的样点连接起来，即形成Delaunary三角网；2) 对Delaunary三角网的每个三角形计算其外心（各边垂直平分线的交点），将相邻三角形的几何中心两两相连，即可得到Voronoi多边形的边。

第4章空间数据结构1.总结矢量数据和栅格数据在结构表达方面的特色。

矢量数据结构特点：位置明显、属性隐含。

栅格数据结构特点：属性明显、位置隐含；2.简述栅格数据压缩编码的几种方式和各自优缺点。

A.游程长度编码结构：只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数。

优点：适宜于类型面积较大的专题要素、遥感图像的分类结构。

变化部分游程数越多，压缩效率越高；栅格加密时数据量无明显增加，易于检索、叠加、合并等。

缺点：不适于类型连续变化或类型分散的分类图。

B.四叉树编码结构：是根据栅格数据二维空间分布的特点，将空间区域按照4个象限进行递归分割（2n×2 n，且n>1），直到子象限的数值单调为止，最后得到一棵四分叉的倒向树。

对不足的部分以0补足。

缺点：指针不仅增加了数据贮存量，而且增加了操作的复杂性C.链码结构：由起点位置和一系列在基本方向的单位矢量给出每个后续点相对其前继点的可能的8个基本方向之一表示。

优点：有效压缩栅格数据，对计算面积、长度、转折方向和凹凸度运算方便。

缺点：对边界做合并和插入等修改编辑困难，对区域空间分析运算比较困难。

D.二维行程编码特点：二维行程编码采用了线性四叉树的地址码（Morton码），并按照码的顺序完成编码，但却是没有结构规律的四叉树。

二维行程编码比规则的四叉树更节省存贮空间，而且有利于以后的插入、删除和修改等操作。

它与线性四叉树之间的相互转换也非常容易和快速，因此可将它们视为相同的结构概念。

4.简述矢量数据编码的几种方式和各自优缺点。

①实体式---优点：编码容易，数字化操作简单，数据排版直观；缺点：相邻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；缺少多边形的邻域信息和图形的拓扑关系；岛只作为一个单个图形，没有建立与外界多边形的联系。

②拓扑数据模型---优点：拓扑分析容易；缺点：结构复杂、存取速度较慢。

⑥非拓扑数据模型---优点：结构简单，存取速度快；缺点：拓扑分析困难。

③索引式---优点：采用树状索引以减少数据冗余并间接增加邻域信息；缺点：比较繁琐，给邻域函数运算、消除无用边、处理岛状信息及检查拓扑关系带来一定困难，工作量大且容易出错。

④双重独立式---优点：是对图上网状或面状要素的任何一条线段，用顺序的两点以及相邻多边形来予以定义,最适合于城市信息系统。

缺点：⑤链状双重独立编码---将若干直线段合为一个弧段，每个弧段可以有许多中间点。

第5章空间数据组织与管理1、什么是空间数据库，具有什么特点？空间数据库：又称地理数据库，是描述与特定空间位置有关的真实世界对象的数据集合。