GIS地理信息系统复习重点

1.什么是GIS？举例说明。

GIS是一计算机系统，具有系统的基本功能，数据采集、管理、分析和表达，所以每个GIS系统都是由若干具有一定功能的模块组成；
GIS的处理对象是空间数据，为了能对空间数据进行定位，定性和定量的描述，GIS要对空间数据按统一地理坐标进行编码；
GIS可以回答用户问题。

2.数据与信息有何区别？举例说明。

数据是数字、文本、符号等原始地理事实，是信息的表达形式与载体，信息是对数据解释或处理的结果，是数据的内涵，数据与信息是形与质的关系。

信息是为特殊目的服务的数据，必须有用；对一个人是信息对其他人可能是数据；使用的信息必须是完整、精确、相关和及时的。

例如“1”、“0”。

独立的1、0均无意义。

当它表示某实体在某个地域内存在与否，它就提供了“有”“无”信息，当用它来标识某种实体的类别时，它就提供了特征码信息。

再比如，木材与桌子，学生成绩与课程平均分。

3.地理信息系统与其他信息系统的区别？
管理了图形数据和非空间属性数据的系统不一定是GIS 。

本质区别在于：
不同类型海量空间数据统一管理；
具有统一的地理坐标系统和编码系统；
空间拓扑关系明确，空间分析功能强大。

4.GIS与CAD的区别。

5.现实世界的计算机建模过程。

6.空间数据模型的层次
7.空间数据模型的种类
场模型（用于描述空间中连续分布的现象）、
要素模型（用于描述各种空间地物）、
网络模型（用于模拟现实世界中的各种网络）、
时空模型、三维模型、空间关系。

8. 空间实体和空间数据
空间实体是指现实世界中地理实体的最小抽象单位，主要包括点、线、面、体四种类型。

空间实体的计算机表达即空间数据。

9. 空间数据的特征
空间特征（地理实体的空间位置及其相互关系）、属性特征（地理实体的名称、类型和数量等）、时间特征（实体随时间而发生的相关变化）。

10. 空间数据结构的概念
空间数据结构：
空间数据结构是指适用于计算机存贮、管理和处理的空问数据的逻辑结构。

即空间数据的组织和编码形式, 是地理实体的空间排列方式和相互关系的描述。

11. 空间数据编码的概念
空问数据编码：
空间数据编码是空间数据结构的具体实现，是将图形、影像、统计数据等资料按一定的数据结构转换为适合计算机存储和处理的形式。

12. 栅格数据结构（栅格单元尺寸、属性值的确定方法；栅格数据编码方法）
h=1/2(min(A i))1/2
h为栅格单元边长；A i为区域所有多边形的面积。

确定方法：中心点法，面积占优法，重要性法，长度占优法。

编码方法：
(1)直接栅格编码: 将栅格数据看作一个数据矩阵,逐行记录代码。

1)每行都从左到右记录；2)奇数行从左到右，偶数行从右到左。

特点：简单直观，数据量大，无压缩。

(2)行程编码（变长编码、游程编码）:
特点：数据相关性越强, 压缩越大(压缩比与图的复杂程度成反比) , 适用于类型区域面积较大的专题图, 不适合于类型连续变化或类别区域分散的分类图。

编码解码运算简单，且易于检索，叠加，合并等操作，应用广泛。

(3)块码——游程编码向二维的扩展
采用方形区域作为记录单元，每个记录单元包括相邻的若干栅格。

数据对组成（初始行，列，半径，属性值）
特点：具有可变分辨率，分辨率随图形复杂程度的提高而降低。

(4)链码
将栅格数据(线状地物、面域边界)表示为矢量链的记录。

l)首先定义一个3x3窗口，中问栅格的走向有8种可能, 并将这8种可能0~7进行编码；2)记下地物属性码和起点行、列后,进行追踪,得到矢量链。

优点: 有效压缩栅格数据, 便于线段长度、转折方向和凹凸度的计算。

缺点：相邻区域边界被重复存储,不易做边界合并、插入等操作(对局部修改将改变整体结构) ，区域空间分析困难。

- o
(5)四叉树编码
将2n x2n象元组成的图像(不足的用背景补上) 按四个象限进行递归分割，并判断属性是否单一，单一：不分。

不単一：递归分割。

最后得到一颗四分叉的倒向树。

四叉树的树形表示：用一倒立树表示这种分割和分割结果。

根：整个区域；高(n)：深度、分几级，几次分割；叶：不能再分割的块；树叉：还需分割的块；每个树叉均有4个分叉，叫四叉树。

13. 矢量数据结构（拓扑关系类型与表达、矢量数据编码方法）
拓扑空间关系：指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。

14. 矢栅一体化数据结构及编码
15. 空间数据库的概念
是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储和应用的相关的地理空间数据的总和。

16. 空间数据库管理的特点
①数据连续，且具有很强的空间相关性；②实体类型繁多，空间关系复杂；③记录边长，数据项复杂；④有大量的空间数据操作。

17. 空间数据来源有哪些？
地图数据、遥感数据、文本资料（各行业、各部门的有关法律文档、行业规范、技术标准等）、统计资料、实测数据（比如GPS测量的数据）、多媒体数据（声音，录像等）、已有系统数据（其他信息系统和数据库的数据）。

18. 空间数据的质量控制基础有哪些？
统一的地图投影/地理格网坐标/地理编码系统
19. 什么是GIS数据质量？包括哪些内容？
GIS的数据质量是指GIS中空间数据（几何数据和属性数据）的可靠性。

①位置精度：如数学基础、平面精度、高程精度等，用以描述几何数据的质量。

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。

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、注记的完整等。

⑤现势性：如数据的采集时间、数据的更新时间等。

20. 空间数据误差类型、产生的原因及分析
21. 选择地图投影时主要考虑哪些因素?
①制图区域的范围；②形状和地理位置；③地图的用途、出版方式及其他特殊要求等。

22. 空间数据分层方法
①按实体特征分层；②按专题特征分层；③按时间序列分层；④按地面高度分层。

23. 属性数据编码方法
编码一般采用数字，字母或两者混合类型。

有分类码和标识码两种。

前者体现共性，后者体现个性。

24. 空间数据标准的概念
从技术的角度来看，空间数据标准是指空间数据的名称、代码、分类编码、数据类型、精度、单位、格式等的标准形式。

25. 空间数据元数据及其作用
元数据(Metadata)是描述数据的数据,如数据的内容、质量、状况和其他有关特征的背景信息。

常见的元数据：图书馆卡片、磁盘的标签、地图的制图元素(图名、图例、比例尺、制图单位、制图时间等)。

元数据的主要作用：
①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，并保证即使其主要工作人员离退时，也不会失去对数据情况的了解；
②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，便于用户査询检索地理空间数据；
③帮助用户了解数据, 以便就数据是否能满足其需求做出正确的判断；
④提供有关信息, 以便用户处理和转换有用的数据。

26. 中国的空间数据交换格式标准
27. 空间数据处理的内容及目的
空间数据的获取有各种不同的方法，但无论哪种方法获取的数据都可能存在着这样或那样的问题和错误，如数字化错误、数据格式不一致、比例尺或投影不统一、数据冗余等。

因此，只有通过空间数据的处理才能使空间数据符合GIS数据库的要求，才能实现GIS的各种功能。

空间数据处理的主要内容包括：图形编辑，自动拓扑、坐标变换、数据压缩、结构转换、数据内插等。

28. 什么是拓扑检查？检查哪些内容？
29. MAPGIS中多边形拓扑关系的建立过程
30. 构建多边形的算法
建立泰森多边形的步骤为：
①离散点自动构成三角网，即构建Delaunay 三角网。

对离散点和形成的三角形编号，记录每个三角形是由哪三个离散点构成的。

②找出与每个离散点相邻的所有三角形的编号，并记录下来。

这只要在已构建的三角网中找出具有一个相同顶点的所有三角形即可。

③对与每个离散点相邻的三角形按顺时针或逆时针方向排序，以便下一步连接生成泰森多边形。

④计算每个三角形的外接圆心，并记录之。

⑤根据每个离散点的相邻三角形，连接这些相邻三角形的外接圆心，即得到泰森多边形。

对于三角网边缘的泰森多边形，可作垂直平分线与图廓相交，与图廓一起构成泰森多边形。

31. 几何变换和投影变换的概念
投影变换：当系统所使用的数据是来自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的几何数据转化成所需投影的几何数据，这就需要进行地图投影变换。

假定原图点的坐标为（x,y），新图点的坐标为（X，Y）,则由旧图点坐标变换为新图点坐标的基本方程式为：
X=f1(x,y)
Y=f2(x,y)
几何变换：利用一套控制点和变换方程，将数字地图或图像从一种坐标系转换成另一种坐标系的过程。

32. 矢量数据压缩方法
道格拉斯普克法、垂距法、光栏法。

33. 栅格转矢量方法
I二值化
由于扫描后的图像是以不同灰度级存储的，为了进行栅格数据矢量化的转换，需压缩为两级（0和1），这就称为二值化。

II二值图像的预处理
对于扫描输入的图幅，由于原稿不干净的原因，总是会出现一些飞白、污点、线划边缘凹凸不平现象。

对此，除了依靠图像编辑功能进行人机交互处理外，还可以通过一些算法来进行处理。

例如，用3*3的矩阵，规定各种情况的处理原则；对于飞白和污点，给定其最小尺寸，不足的消除；对于断线，采取先加粗后减细的方法进行断线相连；用低通滤波进行破碎地物的合并，用高通滤波提取区域范围，等等。

III细化
所谓细化就是将二值图像像元阵列逐步剥除轮廓边缘的点，使其成为线划宽度只有一个像元的骨架图形。

细化后的图形骨架既保留了原图形的绝大部分特征，又便于下一步的跟踪处
理。

细化的基本过程是：
①确定需要细化的像元集合；
②移去不是骨架的像元；
③重复（1）、（2），直到仅剩骨架像元。

如果是对扫描后的地图图像进行细化处理，应符合下列基本要求：
①保持原线划的连续性；
②线宽只为一个像元；
③线划后的骨架应是原线化的中心线；
④保持图形的原有特征。

IV追踪
细化后的二值图像成了骨架图，追踪就是把骨架转换为矢量图形的坐标序列。

其基本步骤为：
①从左到右，从上到下搜索线划起始点，并记下坐标。

②朝该点的8个方向追踪点，若没有，则本条线的追踪结束，转①进行下条线的追踪，否则记下坐标。

③把搜索点移到新取得点上，转②。

需要注意的是，已追踪点应作标记，防止重复追踪。

V拓扑化
为了进行拓扑化，需找出线的端点和结点，以及孤立点。

在追踪时加上这些信息后，就可形成结点和弧段，然后可用矢量数据的自动拓扑方法进行拓扑化。

34. 空间插值有哪些方法?
边界内插、趋势面分析、局部内插、移动平均法。

35. 空间数据索引的概念
索引是一种与表有关的数据结构；
建立索引的目的是快速访问数据库表中的特定信息。

或使SQL语句执行得更快；
数据库表索引的方式与书籍目录索引的方式很相似，索引提供指向存储在表的指定列中的数据值的指针（类似于页码），顺指针便可以找到包含该值的行。

36. 查询中国与哪些周边国家接壤的查询思路
37. 什么是扩展SQL，举例说明。

对于GIS 而言，SQL 的不足之处是只提供简单数据类型操作。

空间数据库应用必须能处理点、线和多边形等复杂数据类型，因此，必须对SQL进行扩展。

扩展式数据库管理系统是在标准RDBMS的顶层，通过将地理结构查询语言（Geo SQL）转化为标准的SQL查询，借助索引数据的辅助关系实施空间索引操作。

属于这种管理方式的GIS软件有System、Smallworld和Geovision等。

38. 最优分割分级法基本思想
基本原理：是在有序样本不被破坏的前提下，使其分割的级内离差平方和为最小而级间离差平方和为极大的一种分级方法。

它可以用来对有序样本或可变为有序(排序)的样本进行分级。

39. DEM，DTM
数字地面模型（Digital Terrain Model, DTM）：是指地表形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。

数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM）：是一定区域范围内地面高度连续变化的数字化表示方法，通常是指按照一定的格网间隔采集地面高程所建立的规则格网高程模型。

40. DSM ，DOM
数字表面模型（Digital Surface Model,DSM）：是指包含了地表建筑物、桥梁和树木等高度的地面高程模型。

和DEM相比，DEM只包含了地形的高程信息，并未包含其它地表信息，DSM是在DEM的基础上，进一步涵盖了除地面以外的其它地表信息的高程。

在一些对建筑物高度有需求的领域，得到了很大程度的重视。

数字正射影像图（Digital Orthophoto Map,DOM）：利用数字高程模型（DEM）对航空航天影像进行正射纠正、接边、色彩调整、镶嵌，并按照一定范围裁切生成的数字正射影像数据集。

41. TIN的概念
根据区域的有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，三角面的形状和大小取决于不规则分布的测点的密度和位置，能够避免地形平坦时的数据冗余，又能按地形特征点表示数字高程特征。

TIN常用来拟合连续分布现象的覆盖表面。

42. Delaunay三角网
网形唯一；
尽量让每个三角形都是锐角三角形或三边长度近似相等；
没有多余点落在任意一个三角形内。

按上述原则构成的三角网叫Delaunay三角网。

43. 三种DEM之间的相互转换方法
DGX→TIN 等高线自动构网技术
TIN→DGX 自动追踪技术
TIN→格网DEM 在TIN中内插若干点
格网DEM→TIN 特征点的提取或筛选
DGX→格网DEM 等高线内插
格网DEM→DGX 内插等值点，跟踪。

44. DEM精度评价
原始数据精度评价、内插方法精度评价
45. DEM应用方向，试举一例。

生成坡度图和坡向图、地形自动分类、自动生成等高线。

46. 叠置分析的概念
将同一地区的两组或两组以上的要素进行叠置，以产生新的特征的分析方法。

47. 叠置分析步骤
对原始数据形成拓扑关系；
多层多边形数据的空间叠置，形成新层。

根据叠加内容不同，有多重叠加方式；对新层中的多边形重建拓扑，删除无意义多边形；
建立新多边形与新属性连接。

还可以进行属性相同的相邻多边形合并。

48. 常用叠置工具
49. 单点变换、区域变换、邻域变换的概念
单点变换：只将对应栅格单元的属性作某种运算的到新图层属性，而不受其邻近点的属性值的影响。

区域变换：新属性的值不仅与对应的原属性值相关，而且与原属性值所在的区域的长度、面积、形状等特性相关。

邻域变换：计算新图层属性时，不仅考虑原始图上对应栅格本身的值，还需考虑该图元邻域关联的其他图元值的影响。

50. 缓冲区分析的概念
指在点、线、面实体的周围自动建立的一定宽度的多边形，然后将这一图层与需要分析的图层进行叠置分析，用以识别这些实体对邻近对象的辐射范围和影响，以变为某项分析或决策提供依据。

51. 缓冲区重叠情况及处理
对一条线所建的缓冲区重叠情况处理：对缓冲边界求交点，并判断每个交点是出点还是入
点，以决定交点之间的线段是否保留，这样就可得到岛状缓冲区。

对多条线所建的缓冲区重叠情况处理：需把缓冲区内部的线段删除，以合并成连通的缓冲区。

52. 网络分析的概念
通过研究网络的形状以及模拟分析在网络上资源的流动和分配情况，对网络结构及其资源优化进行研究的一种空间分析方法。

53. 网络的组成要素及属性
网络是一系列联结的弧段，形式物质，信息流通的通道。

主要由点（结点）、线（链）表示。

54. 最短路径分析算法
GIS书P181
55. 最小生成树分析算法
56. 空间分析模型的概念
指用于GIS空间分析的数学模型，是在GIS空间数据基础上建立起来的模型，通过作用于原始数据和派生数据的一组顺序的、交互的空间分析操作命令，对一个空间决策过程进行的模拟。

57. GIS解决空间问题的一般步骤
①明确目的、要求；
②收集数据并建库；
③确定GIS空间分析步骤；
④输出结果。

58. 空间信息可视化的概念
指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，并结合图表、文字、视频等可视化形式显示，并进行交互处理的理论、方法和技术。

59. 电子地图与GIS的区别
电子地图包含了GIS的主要功能，但不是全部功能。

侧重于可见实体的显示，其中较完善的空间信息可视化功能和地图量算功能。

但是一些电子地图(集)难于使其可视子空间均具有统一的空间数学基础, 因而空间分析相对GIS薄弱，这也是两者的分水岭。

60. Web GIS的概念
Web GIS是建立在Web技术上的一种特殊环境下的的地理信息系统，
其本质与一般地理信息系统没有区别。