第三章 5空间数据的内插方法
GIS空间数据处理与分析
栅格单元(i,j)四角点坐标的计算:
X(i1,i2)=(j-1)*DX和J*DX Y(i1,i2)=(i-1)*DY和i*DY I,j:栅格单元行列值; DX,DY:栅格单元边长
⑴:识别内边界,并将内边界端点坐标置零. 判别方法: 判断与栅格单元某条边相邻的另一栅 格单元的值,若值小于零,则该边为内边界. 内边界端点坐标置零: 边界起点和终点坐标置零.
分区数据的方法就称为空间数据的内插。
第五节 空间数据的内插方法
1、点的内插：研究具有连续变化特征现象 的数值内插方法。
步骤： 数据取样；数据处内插；数据记录
第五节 空间数据的内插方法
2、区域的内插
研究根据一组分区的已知数据来推求
同一地区另一组分区未知数据的内插方法。
区域内插方法：
2.1 叠合法：认为源和目标区的数据是均匀 分布的，首先确定两者面积的交集，然后 计算出目标区各个分区的内插值。
1、遥感与GIS数据的融合：
遥感技术的优势 融合必要性 GIS技术的优势 遥感图像与图形的融合 融合方法： 遥感数据与DEM的融合 遥感数据与地图扫描图像的融合第三节 多源 Nhomakorabea间数据的融合
2、不同格式数据的融合
不同格式数据的融合方法主要有：
2.1基于转换器的数据融合：
一种软件的数据格式输出为交换格式，然后用于另
P3
P
0
x
判断点是否在多边形内，从该点向左引水平扫描线，计算此 线段与区域边界相交的次数，若为奇数，该点在多边形内；若为 偶数，在多边形外。利用此原理，直接做一系列水平扫描线，求 出扫描线和区域边界的交点，对每个扫描线交点按X值的大小进 行排序，其两相邻坐标点之间的射线在区域内。
第二节
《地理信息系统原理与应用》教学大纲
《地理信息系统原理与应用》教学大纲一、说明（一）本课程的目的、要求《地理信息系统原理与应用》是人文地理与城乡规划专业方向必修课，适用于人文地理与城乡规划专业本科生教学。
通过本课程的学习，学生能够了解地理信息系统的产生背景、功能、应用领域及发展方向；掌握GIS的基本概念、GIS的数据结构、GIS数据输入存储编辑方法、GIS空间分析方法、GIS产品等知识点；学会把GIS技术、GIS思想应用于人文地理与城乡规划方面。
通过本课程的学习，学生应对GIS有一个较全面的了解，掌握利用GIS解决人文地理与城乡规划方面实际问题的能力。
（二）内容选取和实施中注意的问题1.本课程主要介绍GIS的基本概念、基本理论和方法。
在教学中应尽量采用通俗易懂、形象化语言和多媒体，密切联系生产、科研、实际，着重讲清GIS基本概念、基本理论和分析问题、解决问题的方法。
2.注意培养学生利用GIS解决实际问题的思路。
3.安排一定学时的实习实践课。
使学生在基本理论指导下，掌握GIS软件的一般使用方法，提高解决问题的能力。
4.根据课程进程的需要，适当的布置课外作业，帮助学生巩固课堂所学知识，锻炼学生分析问题的能力。
（三）教学方法本课程通过课堂讲授、实习操作、课后习题等方式来达到教学目的。
（四）考核方式考核按平时作业（占10％）、实验（占30％）和期末考试（占60％）考核。
期末考试采用闭卷考察的方式。
（五）教学内容与学时分配二、大纲内容第一章绪论1.数据与信息的概念以及两者之间的关系，地理信息与地理信息系统的概念2.地理信息系统的基本组成3.地理信息系统的基本功能和应用领域4.地理信息系统的发展概况说明和要求:本章讲解GIS一些最基本的概念，地理信息系统的概念、数据与信息之间的关键。
第二章地理信息系统的数据结构1.地理空间的概念及空间实体的表达方法2.空间数据的基本特征3.空间数据的计算机表达方法4.矢量数据结构、栅格数据结构的特点5.空间数据结构的建立方法说明和要求：本章主要讲解GIS空间数据的概念、矢量数据和栅格数据的结构及空间数据的拓扑关系。
3.9。空间内插
3．9。
空间内插3．9．1 空间内插的定义和种类一、定义空间数据的内插通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的方法称为空间数据的内插。
其方法是从存在的观测数据中找到一个函数关系式，使该关系式最好地逼近这些已知的空间数据，并能根据函数关系式推求出区域范围内其它任意点或任意分区的值。
它是地理信息系统数据处理常用的方法之一，广泛应用于等值线自动制图、数字高程模型的建立、不同区域界线现象的相关分析和比较研究等。
二、分类：根据以知点或以知分区数据的不同，将空间数据分为点的内插和区域的内插：1、点的内插：是研究具有连续变化特征现象的数值内插方法，根据内插精度的不同可以将点的内插分为：精确和概略两种。
2、区域的内插：是研究根据一组分区的以知数据来推求同一地区另一组分区未知数据的内插方法，主要有重叠法和比重法两种。
三、意义遍历研究区域中的每个位置以测量该位置的高度、大小或某种特性通常都是困难的，或者是昂贵的，因而一般都是采用抽样的方法，按照一定原则，选出一些样点进行测量，然后使用插值函数，估计出所有其它位置的值。
输入的点可以是规则的空间点，也可以是离散点，它们都含有高度、大小或某种特性的值对输入的点进行插值，生成规则栅格网，通常有四种插值（生成表面）的方法：距离反转权重法（IDW）、样条函数法（Spline）、克里格法（Kriging）以及多项式趋势法（Polynomial trend）。
每种方法都有其独特之处，都有一些基本的假设，适用于不同的源数据和应用。
3．9．2 ARCINFO下的空间内插步骤：① Grid Tools----Statistics------Surface , 弹出对话框如下：主要有如下内插法：反距离内插、克里格内插、趋势面内插、拓扑格网内插等。
点击不同内插将进行不同的参数设置，从而根据需要进行各种内插运算。
②以做趋势面内插为例，加以说明：（1）点击 Trend Surface Interoolation 弹出Trend Function对话框：在Output grid 中输入生成的文件名在Name of input 中找到做为Z值的文件(2) 点击，弹出如下对话框，设置参数：（2）内插完成后可在ArcView中打开做内插分析的图，可多做几种内插分析来对比各个内插的区别。
地理信息系统概论讲义PPT教案
▪ 发展简史； ▪ 发展态势：
▪ GIS已成为一门综合性技术； ▪ GIS产业化的发展势头强劲； ▪ GIS网络化已构成当今社会的热点； ▪ 地理信息科学( geoinformatics )的产生和发展。
基础理论
▪ 地理信息系统是传统科学与现代技术相结合而产生 的边缘学科，因此它明显的体现出多学科交叉的特 征，这些交叉学科的基础理论同样构成地理信息系 统的基础理论体系；
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第一节 地理空间及其 表达
地理空间的概念
▪ GIS中的概念常用“地理空间”(geo-spatial)来表述， 一般包括地理空间定位框架及其所连接的空间对象；
▪ 地理空间定位框架即大地测量控制，由平面控制网 和高程控制网组成；
▪ GIS的任何空间数据都必须纳入一个统一的空间参 照系中，以实现不同来源数据的融合、连接与统一；
§4.2 空间数据库概念模型设计：传统的数据模型
§4.3 空间数据库概念模型设计：语义数据模型和
面向对象数据模型
§4.4 空间数据库逻辑模型设计和物理设计
§4.5 GIS空间时态数据库
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▪ 第5章 空间分析的原理与方法 (10学时)
§5.1 数字地面模型分析
§5.2 空间叠合分析
§5.3 空间缓冲区分析
电子教案由黄杏元、马劲松等设计制 作。在编制过程中，还得到高等教育出版社 徐丽萍副编审的鼓励与支持。在电子教案出 版之际，谨对所有关心和支持这项工作的单 位和个人表示衷心的感谢！
不当之处敬请广大师生批评指正。
联络信箱: huangxy@ majs@
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基本功能
▪ 数据采集与编辑； ▪ 数据存储与管理； ▪ 数据处理和变换； ▪ 空间分析和统计； ▪ 产品制作与显示； ▪ 二次开发和编程。
GIS复习思考题
GIS复习思考题地理信息系统复习思考题第⼀章导论1、解释：信息、数据、地理信息、地理数据、地理信息系统2、地理信息有何特点？3、地理信息系统与CAD、数字制图、⼀般事务管理有何主要区别？4、地理信息系统有哪些类型？5、GIS的基本构成有哪些？各部分的主要作⽤？6、GIS的基本功能有哪些？并简要说明。
7、GIS主要应⽤在哪些⽅⾯？8、GIS的发展主要经历了哪4个阶段？各有何主要特点？第⼆章空间信息基础1、GIS中为什么要考虑地图投影？我国⼤⽐例尺采⽤什么投影⽅式？2、地理空间实体的三要素是什么？它们之间的关系是怎样的？3、空间数据的基本特征有哪些？地理信息的数字化描述⽅法有哪些？4、地图投影有哪些类型？5、解释：地图投影、拓扑、空间数据、元数据6、空间对象的描述要素有哪些？7、拓扑关系中有哪⼏种基本的拓扑关系？其基本含义是什么？在GIS中⽤拓扑有什么主要作⽤？8、什么是地理空间数据？有哪些类型，并简要说明。
9、地理信息系统的应⽤功能主要包括哪些⽅⾯，并简要说明。
10．地形图“都江堰”的编号是H48G024026，简要说明其编号的含义。
第三章空间数据结构1、空间实体可抽象为哪⼏种基本类型？它们在⽮量数据结构和栅格数据结构分别是如何表⽰的？2、叙述四种栅格数据存储的压缩编码⽅法。
3、试写出⽮量和栅格数据结构的模式，并列表⽐较其优缺点。
4、叙述由⽮量数据向栅格数据的转换的⽅法。
5、叙述由栅格数据向⽮量数据的转换的⽅法。
6、简述栅格到⽮量数据转换细化处理的两种基本⽅法。
7、解释：地理空间、栅格数据、⽮量数据、空间数据结构8、费尔曼链码的含义是什么？如何取值？9、游程编码的含义是什么？有哪2种⽅式？10、块码给栅格数据编码的⽅式是什么？11、四叉树编码的基本思想是什么？12、⽮量数据的获取⽅式有哪些？13、DIME编码什么？有何特点？14、⽮量数据结构有何优点？15、栅格数据结构有何优点？第四章空间数据库1、数据库系统包括哪⼏部分，各部分的主要作⽤是什么？2、数据库有何主要特点？3、数据库的系统结构有哪⼏个层次？4、数据库管理系统有什么主要功能？5、数据库管理系统程序由哪⼏部分组成？6、什么是数据库的数据模型？什么是传统的数据模型？7、传统的数据模型有何特点？8、解释：数据库、空间数据库、客体、对象、类、超类、⼦类、消息9、传统数据库系统的数据模型有哪些，各有什么优缺点？10、⾯向对象的数据模型有何优点？11、⾯向对象的数据模型的实现⽅法主要有哪些？12、地理信息系统数据库有什么主要特点？13、地理信息系统数据库有哪⼏种主要管理⽅法，各有何特点？14、什么是数据模型？数据库技术中采⽤的数据模型有哪些？15、地理信息系统空间数据库的组织⽅式主要采⽤哪些数据模型？第五章空间数据采集与处理1、空间数据采集⽅法有哪些？它们分别适合采集什么样的数据？2、说说在数字化中属性数据采集的原则和⽅法？3、为什么要对数字化地图进⾏编辑与处理后才能⼊GIS数据库？4、GIS数据精度可以从哪⼏个⽅⾯进⾏评价？并解释。
第3章空间数据处理
GIS：数据精度 • 比例尺的含义：
制图区域较小，采用各方面变形都较小的地图投影，图上各 处的比例是一致的，故此时比例尺的含义是图上长度与相应地面 长度的比例；
制图区域较大时，地图投影比较复杂，地图上长度因地点和 方向的不同而有所变化，这种地图比例尺一般是指在地图投影时， 对地球半径缩小的比率， 称为主比例尺。地图经过投影后，体 现在图上只有个别点线没有长度变形，也就是说，只有在这些长 度没有变形的点或线上，才可用地图上注明的比例尺 • 我国地图比例尺分级系统：
• (1) 利用上述点转换法，将点A(x1, y1)，B(x2, y2)分别转换 成栅格数据，求出相应的栅格的行列值。
• (2) 由上述行列值求出直线所在行列值的范围。
行 i=1+Integer(ymax-y/⊿y) 列 j=1+Integer(x-xmin/⊿x)
第 3 章 空间数据处理
（二）线的栅格化
• 由于曲线可用折线来表示，也就是当折线上取点足够多时， 所画的折线在视觉上成为曲线。因此，线的变换实质上是 完成相邻两点之间直线的转换。若已知一直线AB其两端点 坐标分别为A(x1, y1)和B(x2, y2)，则其转换过程不仅包括标 点A，B分别从点矢量数据转换成栅格数据，还包括求出直 线AB所经过的中间栅格数据。其过程如下：
第 3 章 空间数据处理
•
第 3 章 空间数据处理
• 其转换公式为： • ⊿X=(xmax-xmin)/J ⊿Y=(ymax-ymin)/I • 式中：⊿X，⊿Y分别表示每个栅格单元的边长。
xmax,xmin分别表示矢量坐标中x的最大值和最小 值。ymax, ymin分别表示矢量坐标中y的最大值和 最小值。I， J分别表示栅格的行数和列数。 • 例如：已知某一地区x方向为15km，y方向为 30km，现要把该地区的地块图转换成栅格数据。 要求栅格的分辨率为30mx30m，则由上式可知： • 行数I=30km/30m=1000 列数J=15km/30m=500
第三章 5空间数据的内插方法
d=min{di,j}
zi
2、 简单平均法
以待定为圆心，取n 个点。
zˆ 1 n
n 1
zi
3、距离加权平均法
n
Di,j
zi pi
zˆ
1 n
pi
j 1
p
1 dn
-------P为权重，d为数据点到待插值点的距离。
实例：城市地价插值
1500元/平米
1050元/平米
1200元/ 平米
– 分块内插法 • 线性内插法 • 双线性多ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ式内插法 • 双三次多项式内插法（Spline）
– 逐点内插法 • 移动拟合法 • 加权平均法（IDW） • 克里金法（Kriging）
• 建立数字高程模型的一般步骤：
– 数据取样 – 数据内插 – 数据精度分析
• 数据取样
– 建立数据高程模型，就是要 生成按网格形式排列的地面 点高程。一般可以先从现有 地形图的等高线上进行数据 取样。取样点可以沿着地性 线（山脊线、山谷线、坡度 变换线），或沿着等高线， 或沿着断面线布设。即数据 点应选择在地性线的坡度改 变处，或沿等高线在方向改 变的地点，这样，数据点落 在地形特征点上，能很好地 控制地表面形态。
zp=a0+a1x+a2y
将内插点周围的3个数据点的数据代入多项式， 即可解算出系数a0、a1、a2 。
z1=a0+a1x1+a2y1 z2=a0+a1x2+a2y2 z3=a0+a1x3+a2y3
z1 1 x1
z
2
1
第三章 空间数据处理
平面方程为： zp=a0+a1x+a2y 只需要3个数据点即可。
z1=a0+a1x1+a2y1
z2=a0+a1x2+a2y2
z3=a0+a1x3+a2y3
z1 1 z 1 2 z 3 1
x1 x2 x3
y1 a 0 y 2 a 1 y 3 a 2
21 22.5 23 27 28 28.6 29 30.4 31 26 18 17
23 24 24 28 30 29 30 31 32 27 20 18
26.6 24.3
2、双线性多项式内插法
双线性内插多用于已经规则分布的数据内插。
用最邻近的四个已知点构成一个四边形块，并确定一 个双线性函数。
p1 p2
因此最少需要三个同名地点的坐标，列出6 个方程组。求出系数，得到两者的转换方程。
X1’= a0 +a1 x1+a2 y1 Y1’= b0 + b1 x1 + b2 y1 X2’= a0 +a1 x2+a2 y2 Y2’= b0 + b1 x2 + b2 y2 X3’= a0 +a1 x3+a2 y3 Y3’= b0 + b1 x3 + b2 y3 a0, a1, a2, b0 , b1, b2
压缩后由{A1，A2………Am}m个坐标子集组成。 则压缩比为： a=m/n ； a≤1
二、矢量数据压缩
V3 V2 V4
V5
V1
V6
（一）矢量数据压缩基本原理：道格拉斯—佩克算法 （1）用待压缩折线首尾两点连接为直线L。
（2）计算折线上各坐标点到直线的垂直距离。
第三章 空间数据采集与处理练习
一、单选题1、对于离散空间最佳的内插方法是：A．整体内插法 B．局部内插法C．移动拟合法 D．邻近元法2、下列能进行地图数字化的设备是：A.打印机B.手扶跟踪数字化仪C.主机 D.硬盘3、有关数据处理的叙述错误的是：A.数据处理是实现空间数据有序化的必要过程B.数据处理是检验数据质量的关键环节C.数据处理是实现数据共享的关键步骤D.数据处理是对地图数字化前的预处理4、邻近元法是：A.离散空间数据内插的方法B.连续空间内插的方法C.生成DEM的一种方法D.生成DTM的一种方法5、一般用于模拟大范围内变化的内插技术是：A.邻近元法B.整体拟合技术C.局部拟合技术D.移动拟合法6、在地理数据采集中，手工方式主要是用于录入：A.属性数据B.地图数据C.影象数据 D.DTM数据7、要保证GIS中数据的现势性必须实时进行：A.数据编辑B.数据变换C.数据更新 D.数据匹配8、下列属于地图投影变换方法的是：A.正解变换B.平移变换C.空间变换 D.旋转变换9、以信息损失为代价换取空间数据容量的压缩方法是：A.压缩软件B.消冗处理C.特征点筛选法 D.压缩编码技术10、表达现实世界空间变化的三个基本要素是。
A. 空间位置、专题特征、时间B. 空间位置、专题特征、属性C. 空间特点、变化趋势、属性D. 空间特点、变化趋势、时间11、以下哪种不属于数据采集的方式：A. 手工方式B.扫描方式C.投影方式 D.数据通讯方式12、以下不属于地图投影变换方法的是：A. 正解变换B.平移变换C.数值变换 D.反解变换13、以下不属于按照空间数据元数据描述对象分类的是：A. 实体元数据B.属性元数据C.数据层元数据D. 应用层元数据14、以下按照空间数据元数据的作用分类的是：A. 实体元数据B.属性元数据C. 说明元数据D. 分类元数据15、以下不属于遥感数据误差的是：A. 数字化误差B.数据预处理误差C. 数据转换误差D. 人工判读误差二、填空题1、数据处理涉及的内容很广泛，主要取决于和，一般包括数据变换、数据重构、数据提取等内容。
地理信息系统概论_读书笔记_黄杏元
第一章导论第一章导论§1 地理信息系统基本概念1．1数据与信息数据（data）是信息(information)的表达，而信息是数据的内容。
数据是未经加工的原始材料，地理信息系统的设计和建立，首先是收集数据和处理数据。
数据是通过数字化或记录下来可以可以被鉴别的符号，不仅数字是数据，而且文字、符号、图象也是数据，数据本身没有意义；信息是对数据的解释、运用与解算，数据即使是经过处理以后的数据，只有经过解释才有意义，才成为信息。
就本质而言数据是客观对象的表示，而信息则是数据内涵的意义，只有数据对实体行为产生影响时才成为信息。
信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理和决策的依据。
信息的特点：客观性、适用性、传输性、共享性。
1．2地理信息与地理信息系统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、图象和图形的总称。
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一个最显著的标志。
地理信息系统（Geographical Information System）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。
（美国联邦数字地图协调委员会（FICCDC）关于GIS的定义）§2 GIS的基本组成GIS一般包括以下5个主要部分：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。
2．1系统硬件1、GIS主机：包括大型、中型、小型机，工作站/服务器和微型计算机，其中各种类型的工作站/服务器成为GIS的主流。
2、GIS外部设备：包括各种输入（如图形数字化仪、图形扫描仪、解析和数字摄影测量设备等）和输出设备（如各种绘图仪、图形显示终端和打印机）。
空间内插方法比较
空间内插方法比较一、本文概述空间内插方法是一种在地理信息系统（GIS）和遥感技术中广泛使用的技术，用于根据已知的数据点推测未知区域的值。
这种方法在环境科学、气象学、城市规划、资源管理等众多领域都有着重要的应用。
本文旨在探讨和比较几种常见的空间内插方法，包括反距离权重法（IDW）、克里金插值法（Kriging）、自然邻点插值法（Natural Neighbors）以及多项式插值法等。
我们将首先简要介绍这些空间内插方法的基本原理和实施步骤，然后通过一个具体的案例或数据集来比较它们的性能。
我们将评估插值结果的精度、平滑度以及在不同应用场景下的适用性。
我们还将讨论这些方法的优缺点，以便读者能够根据自己的需求选择合适的空间内插方法。
通过本文的阅读，读者将对空间内插方法有更加深入的理解，能够掌握其基本原理和实施步骤，了解不同方法之间的差异和优缺点，并能够在实践中选择合适的空间内插方法。
二、空间内插方法概述空间内插是一种重要的地理信息系统（GIS）技术，用于估算在已知数据点之间或之外的未知地理位置的值。
它是通过分析和理解空间数据的分布模式，使用数学算法来预测和模拟这些模式在空间上的变化。
这种技术广泛应用于各种领域，包括环境科学、气象学、地质学、城市规划等。
空间内插方法大致可以分为两类：确定性方法和统计性方法。
确定性方法，如反距离权重法（IDW）、样条函数法（Spline）等，主要基于空间数据的物理特性和已知点之间的空间关系进行插值。
这类方法通常假设空间数据具有某种连续性和平滑性，通过最小化插值误差或最大化平滑度来得到预测值。
统计性方法，如克里金插值（Kriging）、协方差法等，则更多地依赖于对空间数据分布模式的统计分析和理解。
这类方法认为空间数据不仅具有空间相关性，而且可能存在某种潜在的随机性。
因此，它们通过构建和拟合空间统计模型，如变异函数或协方差函数，来估算未知位置的值。
每种空间内插方法都有其独特的优缺点和适用范围。
地理信息系统试题题库
【第一章】绪论一、单选题1、地理信息系统形成于20世纪：A．50年代B．60年代 C.70年代 D.80年代2、地理信息区别与其他信息的显著标志是A．属于属性信息 B．属于共享信息C．属于社会经济信息D．属于空间信息3、下列属于GIS输入设备的是：A．主机 B．绘图机 C．扫描仪 D．显示器4、以下不属于GIS输出设备的是：A．绘图仪 B．打印机 C．图形显示终端 D．图形数字化仪5、以下不属于GIS专业软件的是：A．MapInfo B．GeoStar C．MapGIS D．PCI6、下列有关数据的叙述正确的是：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、GIS的主要组成部分包括：A、计算机软硬件系统、地理数据和用户B、计算机软硬件系统、地理数据和分析程序C、计算机软硬件系统、地理数据和绘图机D、计算机软硬件系统、网络和用户8、有关信息的论述错误的是：A.信息具有传输性B.信息具有共享性C.信息具有适用性D.信息具有主观性9、GIS进入推广应用阶段是20世纪：A.60年代B.70年代C.80年代D.90年代10、GIS所包含的数据均与：A.地理空间位置相联系B.非空间属性相联系C.地理事物的质量特征相联系D.地理事物的类别相联系11、世界上第一个地理信息系统是：A.美国地理信息系统B.加拿大地理信息系统C.日本地理信息系统D.奥地利地理信息系统12、“3S”技术指的是：A．GIS、RS、GPS B．GIS、DSS、GPSC．GIS、GPS、OS D．GIS、DSS、RS13、从历史发展看，GIS脱胎于：A．地图学 B．地理学 C．计算机科学 D．测量学14、下列有关GIS的叙述错误的是：A、GIS是一个决策支持系统B、GIS是研究地理系统的科学技术保证C、地图学理论与地图分析方法是GIS重要学科基础D、GIS是数字地球演变的必然趋势15、在GIS数据中，把非空间数据称为：A.几何数据B.关系数据C.属性数据D.统计数据16、GIS与机助制图的差异在于：A.是地理信息的载体B.具有存储地理信息的功能C.具有显示地理信息的功能D.具有强大的空间分析功能二、名词解释1、地理信息2、地理信息系统3、数据4、信息三、简答题1、GIS由哪几个主要部分组成？它的基本功能有哪些？2、GIS的主要功能有哪些？3、地理信息系统的特征有哪些？4、信息具有哪些特征？5、当前地理信息系统的发展趋势如何？四、论述题1、试结合你的专业论述GIS的应用和发展前景。
《地理信息系统》考点整理
地理信息系统考点整理题型：一、名词解释5*3'二、选择题15*1'三、作图计算8'+7'/4'+5'+6'四、简单6*5'五、论述与分析10'+15'【第一章绪论】1·数据与信息：数据：是通过数字化或记录下来的可以被鉴别的符号，不仅数字是数据，而且文字、符号和图像等也是数据。
信息：是现实世界在人们头脑中的反映。
它以文字、数字、符号、声音、图象等形式记录下来，进行传递和处理，为人们的生产、建设、管理等提供依据。
信息的特点：客观性、适用性、可传输性、共享性两者关系：①数据是信息的表达，而信息则是数据的内涵；②信息是对数据的解释、运用和解算。
2·地理信息：概念：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。
特征：定位特征（区别于其它类型信息的最显著标志）、多维结构特征、时序特征3·地理信息系统（GIS）概念：地理信息系统是在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或部分地球表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、显示和描述的系统。
构成：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型功能：①数据采集与输入；②数据编辑与更新；③数据存储与管理；④空间查询与分析；⑤数据显示与输出3·GIS1与其他管理信息系统的关系：①GIS是管理信息系统中的一种；②一般的管理信息系统至具有纯属性数据，而GIS是空间数据和属性数据的联合体；③GIS具有空间分析功能，而其他的管理信息系统则不具有。
4·常见的GIS输入输出设备：（输入）数字化仪、扫描仪、解析测图仪、键盘等；（输出）打印机、显示器、绘图仪等5·GIS系统的应用领域：测绘与地图制图、资源管理、区域与城乡规划、灾害监测、环境评估、作战指挥、交通运输、宏观决策、金融通讯及日常生活结合本专业展开论述GIS应用功能（城乡规划）6·了解国内外GIS发展阶段特性GIS起源于人口普查，土地调查和自动制图。
克里格内插法的总结
第三章第五节空间数据的内插方法总结
一、空间内插的概念：设一直一组空间数据，他们可以是离散点的形式，也可以是多边形分区数据的形式，现在要从这些数据中找到一个函数关系式，使关系式最好地逼近这些已知的空间数据，并能根据该函数关系式推求出区域范围内其它任意点或任意多边形分区范围的值。
这种通过已知点活多边形分区的数据，推求任意点或多边形分区数据的方法就称为空间数据的内插。
二、空间数据的内插分为两部分，一是点的内插；二是区域的内插；
点内插：地理信息系统书第96页，表3—3点的空间内插分类，知道每一个内插法的概念就可以了。
点内插重点放在克里金内插法，有普通、简单和通用内插法三种，记住原理概念就行的。
空间数据的处理 北京大学.ppt
等面积伪圆锥投影
地图投影转换
斜轴等面积方位投影
第二节 空间数据的结构转换
1、空间数据结构：矢量结构和栅格结构
数据采集采用矢量数据结构，有利于保证空间实体 的几何精度和拓扑特性的描述；
空间分析主要采用栅格数据结构，有利于加快系统 数据的运行速度和分析应用的进程。
矢量与栅格数据结构的比较
优点
缺点
39
误差修正一般过程
设定容许值 连接接点 重建拓扑关系
容许范围
40
边界匹配
不同图幅的连接 自动、手工
41
图象纠正
纠正原因 地图变形(均匀变形、非均匀变形） 数字化中的位置移动 遥感影像本身存在几何变形 投影方式不同 分幅扫描
实质 建立纠正图象与标准地图的一一对应关系
1）数据属性的重新分类 2）空间图形的化简 3）图形特征的内插
数据压缩与概化
数据压缩
简化数据记录 节约存储量
数据概化
比例尺变换 精度减少 矢量：更少的点、线、面 栅格：重采样（小格网到大格网）
35
地图综合（矢量数据概化）
36
栅格数据重采样
MMU：最小制图单位 1MMU = 9公顷
SDTSEXPORT模块等。 3）基于公共接口的数据融合 数据客户通过公共接口，发出请求，由数据服
务器提供空间数据。 4）基于直接访问的数据融合
常用软件的空间数据格式
矢量
交换格式文件 栅格
ARC/INFO Coverage E00
ARCVIEW Shape
Mapinfo Tab
Mif
AutoCAD DWG
地图投影变换
正解变换 反解变换
通过建立两个投影 的解析关系式，直 接把一种投影坐标 ( x , y ) 变换成另 一种投影的坐标 ( X,Y)
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公式：
vt U s ats / s
t
t为目标区各分区号； S 为源区各分区号； Us为s分区的已知统计数据； ats为t区与s区相交的面积； 为s 源区的面积；
s
A
2
A2 A1 C2 C3 B1 B3
C
B
1
3
人 面 口 积
A
B
C
A
B C
35
30 10
7
6 3
35 30 10 1 3 2 0 25 7 6 3
（1）分块内插法
把整个内插空间分成若干子块（三角形或四方形等），并对 各子块求出其曲面函数来模拟曲面形态。
—线性内插法
是将所有的已知数据点连接成三角网的形式，使用靠近内插 点的三个已知数据点来确定三角网中的一个三角形形成的空 间平面，继而求出该内插点在平面中的高程值。
设所求的线性内插函数形式为：
• 建立数字高程模型的一般步骤：
– 数据取样 – 数据内插 – 数据精度分析
• 数据取样
– 建立数据高程模型，就是要 生成按网格形式排列的地面 点高程。一般可以先从现有 地形图的等高线上进行数据 取样。取样点可以沿着地性 线（山脊线、山谷线、坡度 变换线），或沿着等高线， 或沿着断面线布设。即数据 点应选择在地性线的坡度改 变处，或沿等高线在方向改 变的地点，这样，数据点落 在地形特征点上，能很好地 控制地表面形态。
5.0
4.6 4.2
5.0
3.9 4.4
4.2
5.3 5.3
5.3
4.8 5.3
5.3
3.6 4.5
5.3
3.0 3.4
4.5
5.3 5.5
5.5
5.1 5.2
5.5
3.5 4.5
4.9
3.7 3.3
4.5
p U s /U s
复习题
• 1、空间数据的内 插的定义？分类和 所采用的方法或函 数关系式？ • 2、区域内插方法 叠置法的思路？试 计算下题。
zp=a0+a1x+a2y
将内插点周围的3个数据点的数据代入多项式， 即可解算出系数a0、a1、a2 。
z1=a0+a1x1+a2y1 z2=a0+a1x2+a2y2 z3=a0+a1x3+a2y3
z1 1 x1 z 1 x 2 2 1 x3 z3
• 数据内插
– 由于取样的数据呈离散点分布形式，或者数据 点虽然按照格网排列，但格网的密度不能满足 使用的要求，这样就需要以数据点为基础进行 插值运算。
• 插值运算要选择一个合理的数学模型，利用已知点 的数据求出插值函数的待定系数。
点的内插方法
• 由于地面形态千变万化，既无规律又不重 复性，整体内插法使用一般运用较少，通 常使用局部分块内插法和逐点内插法。
j 1
n
ˆ z
z i d ij
1
n
2
1 p 2 d
d ij
j 1
n
2
2 2 2 2 1500 (1 / 250 ） 1200 (1 / 230 ） 1400 （ 1 / 120 ） 1050 （ 1 / 90） 地价 (1 / 250) 2 (1 / 230) 2 (1 / 120) 2 (1 / 90) 2 1243
1500元/平米
250米 1200元/ 平米 230米 1400元/平米 120米 1050元/平米 90米
最邻近法：
待估点地价=1050元/平米——距离最近
简单平均法：
待估点地价=（1050+1200+1400+1500）/4=1287元/平米
距离加权移动平均法：
ˆ z
z p
i 1
n
i
pi
5.1
• 理论基础
点的内插方法
– 空间相关性，即对地理上连续分布的现象，邻近点之
间关联性强，较远的点之间关联性弱或者无关。
– 这样才能用未知点附近的已知数据点的数据，推测未 知点处的数据。 •数学原理：（已知的数据→数学关系（函数) →未知数 据；）
• 建立数字高程模型的点的内插方法：
– 整体内插法 • 趋势面分析 – 分块内插法 • 线性内插法 • 双线性多项式内插法 • 双三次多项式内插法（Spline） – 逐点内插法 • 移动拟合法 • 加权平均法（IDW） • 克里金法（Kriging）
y1 a 0 a y2 1 y3 a 2
Z=a0+a1x+a2y
– 双线性多项式内插
将内插点周围的4个数据点的数据值代入多项式，即可解算出系数a0、a1、a2 、a3 。
（2）逐点内插法
原理：用待插点周围若干已 知点数据拟合一个函数，用该 函数计算待插点的值。 1、最邻近法 取与待定点距离最近的点的数据。 d=min{di,j} zi
– 设已知一组空间数据，它们可以是离散点的形式，也 可以是多边形分区数据的形式，现在要从这些数据中 找到一个函数关系式，使关系式最好地逼近这些已知 的空间数据，并能根据该函数关系式推求出区域范围 内其也任意点或任意多边形分区范围的值。
这种通过已知点或多边形分区的数据，推求任意点或 多边形分区数据的方法就称为空间数据的内插。
1
2 3
3
4 0
2
0 4
0
1 2
t U s ats / s
s
区域的内插－比重法
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
4.4
4.2
5.3
5.3
4.6
4.4
5.5
5.1
4.6
4.0
5.0 5.0
5.0
5.0 5.0
5.0
3.3 5.0
5.0
3.3 3.3
5.0
5.0 5.0
5.0
4.6 5.0
5.2
• 叠置法 • 比重法
A
区域的内插
2 C B
1
3
源区
目标区
根据一组分区的数据来推求另一组分区数据的方法。
100人 210人
180人 120人
150人
(一）叠置法
Steps:（1）将目标区图形叠置在源区图形上。 （ 2）计算目标区各图斑与源区图形的交集的面积。
（3）计算目标区的内插值 情况1(总值插值---分区数据为总值）：
复习 题
多元数据融合（1）你所理解的数据融合？多元数 据融合的目的？（2）遥感与GIS数据融合的好处？ （3）不同格式GIS数据的融合方法有哪几种？
空间数据的压缩与重分类（1）名词解释：空间数 据压缩（2）空间数据重分类的目的？举例说明其 基本思路？
5
空间数据的内插方法
• 什么是空间数据的内插
高程
15.5m
15.6m
15.8m
15.9m
空间数据内插的分类
根据已知点和已知多边形分区数据的不同，将空间数 据内插分为：
点的内插，用来建立具有连续变化特征现象（例如
地面高程等）的数值方法。
多边形分区的内插，是根据一组多边形分区的已知 数据来推求同一地区另一组多边形分区未知数据的 内插方法。
2、 简单平均法
以待定为圆心，取n 个点。
1 ˆ zi z n 1
n
3、距离加权平均法
ˆ z
z p
i 1
n
Di,j
i
p
j 1
n
i
1 p n d
-------P为权重，d为数据点到待插值点的距离。
实例：城市地价插值
1500元/平米
1200元/ 平米 1400元/平米
1050元/平米