空间信息学重点总结

数据：是指那些未经加工的事实，或对一种特定现象的客观描述。

人们为了反映客观世界而记录下来的可以鉴别的符号，它是客观事物的性质、属性、位置，以及相互关系的抽象表示。

构成信息和知识的原始材料。

形式有字母、数字或其他符号，图像、图表、声音等
信息信息是认识主体所感知的或所表述的客观事物运动的状态和状态改变方式。

以适合于通信、存储或处理的形式来表示的知识或消息
数字工程：借鉴传统的工程化思想，运用数字工程技术对环境、人文、社会、经济等各类信息进行数字化处理，并提供定性、定量分析，使空间概念延伸到国民经济建设的各个领域，是一种综合的新技术、新方法。

1.数据的自然和社会属性包括哪些方面？
数据属性：具有自然属性和社会属性
自然属性：可感知、可存储、可加工、可传输、可再生、可压缩等。

社会属性：是社会各行各业不可缺少的资源，具有商业性、资源性、公用性、私密性等。

2.人类对数据的管理分几个阶段？各阶段的特征是什么？数据的管理阶段：
人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段、高级数据库技术阶段。

2.空间信息基本特征包括哪3方面？
空间性：表示了空间实体的地理位置、几何特性、实体间的拓扑关系
时间性：又称时序性，空间实体的空间特征和属性特征随时间变化的动态特性。

非语义性：人们往往将表示实体位置信息的数据称为空间数据。

将表示实体性质、特征等的数据独立出来，单独作为属性数据保存。

从这个角度讲，空间数据是非语义的。

4.空间数据来源哪8个方面？1.地图数字化：直接数字化、扫描数字化
优点：快捷有效，缺点：有数据不确定性，误差控制和质量控制
2.实测数据：全站仪等野外实测
优点：精度高，确定性好；缺点：外业劳动强度大。

3.试验数据：模拟地理实体或过程特征产生的数据。

表示在特定条件下的实际情况。

与实测数据结合使用。

4.遥感和GPS数据：将成为地球空间数据的主要信息源。

优点：快速解决：自动化和数据质量问题。

智能系统的应用和地学知识规则数据库的建立。

3S一体化
5.理论推测与估算数据：不能通过其他方法获得时。

地球演化、地质过程、地貌演化、生物物种的分布和变迁、沙漠化进程等数据。

根据地理特征和过程规律推测。

短期内需要，又不能直接测量：如洪水淹没损失、地震影响区、灾害损失面积等采用有依据的估算法。

6.历史数据：历史文献中记录下来的。

在我国十分丰富，对建立序列地球空间数据很宝贵。

缺点：不确定性描述、错漏、重复、不系统、不规范
需要根据各种专业和非专业背景知识加以修订。

7.统计普查数据：往往以非空间信息格式存在。

由具有空间位置概念的统计普查数据通过与空间位置关联或其他处理可以转化为地球空间数据。

普查比统计数据更准确全面。

转化为符合一定标准的空间数据是艰巨工程。

8.集成数据：由已有的空间数据经过合并、提取、布尔运算、过滤等操作得到的新数据。

集成数据由多种方法和类型，但操作应该基于可靠的地学相关知识。

5.空间信息获取与应用的发展方向是什么？
概念：场模型、要素模型、E-R图
场模型：连续分布，布满整个空间的事物。

要素模型：独立分布，或与其他事物关联的方式。

实体（entity）：现实世界的事物可以抽象为实体。

是概念世界中的基本单位，客观存在
属性（attribute）：实体的特征。

联系（relationship）：实体间的关联。

现实世界向数字世界转换过程使用了哪些模型？各有什么特点？
概念模型，逻辑模型，物理模型
概念模型:用比较有效的、自然的语言来描述现实世界的实体及联系。

逻辑模型的作用：将概念世界的实体属性联系转换成信息世界的逻辑模型，设计子模式，对模式评价优化，同时要考虑数据转换过程中得一致性、完整性问题。

物理模型：解决实体数据的存储问题，包括数据类型、索引、约束等的定义。

概念：空间数据的地理基础，空间数据的地理基础包括：
地图投影，坐标系，比例尺
多比例尺空间数据库：提供变焦数据的处理能力，即随着观察范围的缩小，
系统应提供类别更多，数量更大和细节更详细的信息
1.地理纬度、天文纬度、地心纬度如何定义？
地理经纬度：以参考椭球面为基准的球面坐标。

经度：本地子午面同本初子午面的二面角；L
纬度：本地法线同赤道面之间的线面角。

B
天文经纬度：以大地水准面为基准的球面坐标。

经度：当地铅垂线所在的南北方向的平面同本初子午面之间的夹角。

λ
纬度：铅垂线与赤道面的夹角。

φ
地心纬度：点与地心连线与赤道面的夹角。

2.地图投影如何分类？
按变形性质地图投影分3类：等角、等积、任意投影。

等距离投影是任意投影的
一种。

按透视面的特征分类：方位投影、圆柱投影、圆锥投影。

同时还可以由投影面与地球轴向的相对位置将其分为正轴、斜轴、横轴投影。

又可根据投影面与椭球体的相交位置分为切投影和割投影。

按数学解析法球面与平面点之间的函数关系：伪方位投影、伪圆柱、伪圆锥和多圆锥投影。

3.地方坐标系与国家坐标系如何转换？
直接转换法：计算地方坐标系和国家坐标系的转角α。

子午线收敛角。

已知地方原点的经纬度。

计算平移量x0，y0 ；坐标变换。

X国家=x0+x地方cos α+y地方sin α；
y国家=y0-x地方sin α+y地方cos α；
间接变换法即投影带变换
地方直角坐标反解大地坐标；
根据大地坐标正解高斯直角坐标。

4.北京54坐标和西安80坐标如何转换？
54北京与80西安坐标系
不同椭球参数间的转换，不严密，不存在全国统一转换参数。

七参数布尔莎模型。

x、y、z平移，旋转，尺度变化参数。

最远点小于30公里，三参数；x、y、z平移。

必须借助已知点在两坐标系中的坐标。

概念：空间数据模型，栅格数据模型，矢量数据模型，
时空数据模型，网络数据结构，面向对象的数据结构
数据结构数据结构是适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。

对空间
数据是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。

1.空间关系包括几种？如何度量？
基本度量关系：点点、点线、点面、线线、线面、面面之间的距离。

几何特征关系主要包括位置关系、拓扑关系、方向关系、度量关系。

2.矢量与栅格数据特点对比分析？
3.DEM有哪些表达方式？有哪些用途？
规则格网模型、等高线模型、不规则三角网模型
1）国家地理信息的基础数据；
2）工程建设与规划设计（城市规划、土木工程、景观建筑与矿山工程、交通路线的规划与大坝选址）；
3）军事应用（虚拟战场等）；
4）地形分析（坡度图、坡向图、剖面图、辅助地貌分析、估计侵蚀和径流等）5）与GIS联合进行空间分析（作为背景叠加各种专题信息如土壤、土地利用及植被覆盖数据等，以进行显示与分析）；
6）虚拟现实(Virtual Reality)；
7）其他连续变化特征代替高程，DEM显示一些表面属性，如通行时间费用、人口、风景标志、污染状况、地下水位等。

4.Shape文件结构有几部分？
一个ESRI的shape文件包括一个主文件，一个索引文件，和一个dBASE表。

5.何为空间索引机制？有哪些常用的空间索引？
建立空间索引机制：格网型空间索引，四叉数空间索引，BSP树，
R树和R+树，CELL树
为便于空间目标的定位及各种空间数据操作，按要素或目标的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系来组织和存储数据的结构。

概念：全数字测图以计算机为核心，以全站仪为主要工具的野外数据采集系
统，将其与内业图形编辑系统结合，形成一套从野外数据采集到内业制图全过程的数字化和自动化的测量制图系统
GNSS、GNSS是Global Navigation Satellite System的缩写。

它有两个译名：全球卫星导
航系统和全球导航卫星系统.
数字摄影测量是基于数字影像和摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、
影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法，用计算机视觉代替人眼的立体量测与识别，提取研究对象并以数字方式表达的几何和语义信息的摄影测量。

1.全球GNSS的种类？分别有什么特征？
GPS,GLONASS,Galileo,北斗
2.全球遥感卫星有哪些系列？主要用途？
1气象卫星系列：美国：TIROS、NOAA、GOES_E,W等中国：FY-1A…,FY-2日本：GMS俄罗斯：GOMES欧盟：METEOSAT-3
印度：INSAT
2地球资源卫星：美国：Landsat,EOS(TM,MSS,ETM+)
法国：SPOT
中国巴西：CBERS(20m5波段CCD,78m4波段红外多光谱扫描仪IRMSS)覆盖99.99%国土，涉及土地、森林、水、矿产、海洋、测绘等国土资源调查与评价，环境灾害调查、监测评估等。

1:10万比例尺正射影像图制作和数据库更新，代替Landsat-5，SPOT-4，可以与Landsat-7，SPOT-5的全色波段数据融合。

美国：EOS(MODIS)，对太阳辐射、大气、海洋和陆地进行综合观测，土地利用与土地覆盖研究，气候的季节和年际变换等监测研究。

3海洋卫星：
4高分辨率卫星
5雷达卫星
3.遥感处理的基本流程？
遥感波段选择；卫星影像读入；卫星影像处理技术：去噪、校正、影像融合、自动镶嵌和匀光、制作正射影像图；信息提取技术；矢量编辑与地图更新技术
4.摄影测量处理相片的方法分几类？什么叫空中三角测量？
按处理方法：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量
定义：大面积区域测量时，为了减少地面控制点的数量，发展了空中三角测量，用于同时处理3张以上像片的航带或区域，通过内定向、相对定向和模型连接，将所建立的立体模型连接在一起构成一个区域的整体模型，由此确立模型间的几何关系，这样只需少量的野外控制点，在室内进行控制点加密，求得加密点的高
程和平面位置的测量方法。

概念：空间数据质量:空间数据适用于不同应用的能力。

全面质量管理：一个组织以质量为中心、以全员参与为基础，目的在于通过让顾客满意和本组织成员及社会受益而达到长期成功的管理途径。

1.数据的可信度包括几方面的内容？
可信度：精确性，完整性，一致性，有效性，唯一性
可用度：时间性，可得性，满意度
2.影响空间数据质量的因素有哪几个方面？
空间现象自身的不稳定性，空间数据生产中的误差，空间数据处理中的误差，空间数据组织中产生的质量问题
3.描述空间数据质量的元素包括哪些？
数据质量元素分为两类：数据质量的定量元素和数据质量的非定量元素
4.数据质量管理体系的构成要点？
定义，量度，分析，改进
5.数据质量控制策略包括哪些内容？
1数据清洗：不完整的数据、错误的数据、重复的数据；
2生产组织管理；
3建立质量保障体系：明确各部门和岗位的任务、职责、权限，使各项工作系统化、标准化、制度化；
4建立“二级检查，一级验收”制度；
5目标与效益关系评价（性价比），即区分数据处理的优先级；
6监理机构设定。

第七章
空间数据分析：以地理科学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间构成、空间演变等信息 空间关联矩阵：网络中顶点与边的关联关系的一种描述n 顶点数，m 边数， 点集：V{v1，v2，……，vn}，
边集：E{ e1，e2，……em} j 是i 的起点，gij=1； j 与i 无关， gij=0； j 是i 的终点，gij=-1。

空间邻接矩阵：网络中各顶点之间连通性程度的描述 点集：V{v1，v2，……，vn}， nxn 的方阵 j 与i 的连接边数、权重、是否邻接：aij=1，∞，或？ j=i ： aij=0； 空间自相关：通过分析区域的空间自相关情况，可以判断区域结构是聚集、离散还是随机的，空间自相关又可分为全域自相关和区域自相关。

空间数据挖掘：或者称为“从空间数据库中发现知识”，是指从空间数据库中提取隐含的、用户感兴趣的空间或非空间的模式和普遍特征的过程。

1.空间形态、空间分布特征的度量指标有哪些？
（1）点、线、面、体各有不同的几何形态，各有不同评价指标
点：坐标和高程
线：长度、方向、曲率 ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=nm n2n12m 22211m 1211g ...g g g ...g g g ...g g )G (L M M M M ⎥⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=nn n2n12n 2221
1n 1211a ...
a a a ...a a a ...a a )G (A M M M M
面：面积、形状、边长、朝向
体：体积、坡度、坡向、剖面
（2）分布类型
分布对象：点、线、面、体
分布状态：离散和连续
分布区域：线、面、体
分布密度是最简单、最常用的空间分布描述指标；
质心是描述地理对象空间分布的一个重要指标；
点模式：点状地物在面状区域上的空间分布模式；三种重要类型：均匀分布，随机分布，聚集分布。

网络测度指标3个基础指标：①网络中次级亚网图的分割数，p；②网络中的连线数目，m；③网络中的结点数目，n
2.空间关系分析包括哪些种类？
邻近度分析：距离，缓冲区分析；
网络分析：关联矩阵和邻接矩阵，最短路径问题，选址问题；
叠置分析:点与多边形的叠置,线与多边形的叠置,多边形与多边形的叠置,栅格图层的叠置
3.结合实例分析最短路径、空间叠置等的应用过程？
4.数据挖掘的方法有哪些？
分类分析，预测，聚类分析，关联规则分析
5.空间插值的种类？特点？
边界内插方法：假设任何重要的变化发生在边界上，边界内的变化是均匀的、同质的，即各方向都是相同的
趋势面分析：是用已知采样点数据拟合出一个平滑的数学平面方程，再根据该方程计算无测量值的点上的数据，用以模拟某种地理属性在空间的连续变化
泰森多边形方法：按数据点位置将区域分割成若干子区域，每个子区域包含一个数据点，各子区域到其内数据点的距离小于任何到其他数据点的距离，并用其内数据点进行赋值
加权移动平均法：利用插值点周围样点的数值来计算插值点的数值；
样条函数插值方法：样条函数是一类分段光滑、并且在各段交接处也有一定光滑性的函数，样条函数插值克服了高次多项式插值可能出现的振荡现象，具有较好的数值稳定性和收敛性
克里金插值：利用原始数据和半方差函数的结构性，对未采样点的区域化变量进行无偏最佳估计，并能够计算出每个估计值的误差大小
第八章
空间数据共享：国家依据一定的政策、法规、标准、规范，实现空间信息的传播与共享，即在一定程度的开放条件下，同一信息资源为不同用户共同使用的服务方式。

电子地图：存储再磁介质上的数字地图，加上音频、视频等多媒体信息，在计算机屏幕上阅读浏览。

1.空间数据共享的意义
（1）最大限度的减少空间信息的使用成本，提高使用效益。

（2）基于网络，“足不出户可知天下事”（充分、方便、及时共享）
（3）共享可以促进政府决策的民主化和科学化，经济、资源、环境的可持续发展才能得到保证。

（4）共享是实现信息化的前提条件和根本目标
2.空间数据共享的支撑技术有哪些？
（1）空间数据框架建设
（2）元数据技术：关于数据的说明性数据
（3）空间数据互操作技术：OGC标准，互操作技术，Opengis协议。

（4）空间信息安全技术：信息提供按密级，可控制、可追踪，信息权威、可靠、完整
3. 电子地图与常规地图有哪些区别？
（1）表现手段多样化
（2）用户界面灵活方便
（3）多维动态可视化显示
（4）适时信息检索和地图分析
（5）资料更新速度快，便于更新再版；制作成本低，复制生产简便。

（6）存储量大，携带使用方便。

4.论述电子地图的制作过程？
{硬件：图像扫描仪、录像处理设备、光盘刻录设备等。

软件：计算机制图与地理信息系统软件、图像编辑，视频、音频数据录入与编辑软件、2维动画与界面设计、3维动画设计、电子地图界面开发与设计、影像数据集成软件等}
过程包括：资料的收集与分析，电子地图方案设计，资料数字化处理、编辑与合成，电子地图制作（样图），审校，审查与修改，电子地图批量生产7个阶段。

5.空间信息在国家、行业、企业、公众生活中应用有哪些特点？
(1)国家：密级高、空间跨度大、要素多、数据量大，但精度要求较低
(2)行业：多精度特征；高时效性和动态性；属性重要性
(3)商业：密级低、空间跨度小、时间和空间精度高、数据量相对较小
(4)公众生活：无密级（非保密或经脱密处理）、空间跨度小，时间和空间精度最高，数据量小。