中国石油大学(华东)808地理信息系统复习资料

1．GIS的基本概念

（1）地理信息、地理数据的概念；信息系统的类型；

1.地理数据

地理数据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、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。

2.地理信息

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，它是对地理数据的解释。在地理信息中，其位置是通过数据进行标识的，这是地理信息区别于其它类型信息的最显著的标志。

3.信息系统的类型

1）事物处理系统主要用以支持操作层人员的日常活动。它主要负责处理日常事务。

2）管理信息系统需要包含组织中的事务处理系统，并提供了内部综合形式的数据，以及外部组织的一般范围和大范围的数据。许多战术层提供的信息能按照该层管理者希望的那样以熟悉的和喜欢的形式提供。但是，为战术层管理者提供的另外一部分信息和大多数为战略层管理者提供的信息是不可能事先确定的。这些不确定性对管理信息系统的设计者来说是个很大的挑战。

3）决策支持系统能从管理信息系统中获得信息，帮助管理者制定好的决策。该系统是一组处理数据和进行推测的分析程序，用以支持管理者制定决策。它是基于计算机的交互式的信息系统，由分析决策模型、管理信息系统中的信息、决策者的推测三者相组合达到好的决策效果。

4）人工智能和专家系统专家系统是能模仿人工决策处理过程的基于计算机的信息系统。专家系统扩大了计算机的应用范围，使其从传统的资料处理领域发展到智能推理上来。MIS能提供信息帮助制定决策，DSS 能帮助改善决策的质量，只有专家系统能应用智能推理制作决策并解释决策理由。专家系统由五个部分组成：知识库、推理机、解释系统、用户接口和知识获得系统。

（2）GIS的定义、特征、分类、组成、基本功能、研究内容、发展趋势等；

1.地理信息系统的定义

地理信息系统的定义是由两个部分组成的。一方面，地理信息系统是一门学科，是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科；另一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。

2.地理信息系统具有以下三个方面的特征：

第一，具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性；

第二，由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务；

第三，计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征，因而使得地理信息系统能以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。

3.地理信息系统的分类

4.地理信息系统的构成

与普通的信息系统类似，一个完整的GIS主要由四个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理数据（或空间数据）和系统管理操作人员。其核心部分是计算机系统（软件和硬件），空间数据反映GIS 的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。

5.地理信息系统的基本功能

6.地理信息系统的研究内容

地理信息系统是在地理学研究和生产实践的需求中产生，地理信息系统的应用使技术系统不断完善，并逐渐发展了地理信息系统的理论；理论研究又指导开发新一代高效地理信息系统，并不断拓宽其应用领域，加深应用的深度；地理信息系统的应用，又对理论研究和技术方法提出了更高的要求。这三个方面的研究内容是相互联系相互促进的。

（3）GIS与CAD和CAM的区别；OpenGIS、WebGIS、ComGIS的概念思想、特点等；

1.GIS与CAD和CAM的区别在于：

第一，CAD不能建立地理坐标系和完成地理坐标变换；

第二，GIS的数据量比CAD、CAM大得多，结构更为复杂，数据间联系紧密，这是因为GIS涉及的区域广泛，精度要求高，变化复杂，要素众多，相互关联，单一结构难以完整描述；

第三，CAD和CAM不具备GIS具有地理意义的空间查询和分析功能。

2.OpenGIS

开放的地理数据互操作规范由美国OGC(OpenGIS协会提出。OGC是一个非赢利性组织，目的是促进采用新的技术和商业方式来提高地理信息处理的互操作

性，OGC会员主要包括GIS相关的计算机硬件和软件制造商，数据生产商以及一些高等院校，政府部门等，其技术委员会负责具体标准的制定工作。

OpenGIS的目标是，制定一个规范，使得应用系统开发者可以在单一的环境和单一的工作流中，使用分布于网上的任何地理数据和地理处理。它致力于消除地理信息应用（如地理信息系统，遥感，土地信息系统，自动制图/设施管理(AM/FM)系统）之间以及地理应用与其它信息技术应用之间的藩篱，建立一个无“边界”的、分布的、基于构件的地理数据互操作环境，与传统的地理信息处理技术相比，基于该规范的GIS软件将具有很好的可扩展性、可升级性、可移植性、开放性、互操作性和易用性。

3.WebGIS

简言之，就是利用Web技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术。由于HTTP协议采用基于C/S的请求/应答机制，具有较强的用户交互能力，可以传输并在浏览器上显示多媒体数据，而GIS中的信息主要是需要以图形、图像方式表现的空间数据，用户通过交互操作，对空间数据进行查询分析。这些特点，就使得人们完全可以利用Web来寻找他们所需要的空间数据，并且进行各种操作。

2．空间数据结构及编码

（1）空间数据的概念、特点；

地理数据也可以称为空间数据（SpatialData）。空间数据就是以不同的方式和来源获得的数据，如地图、

各种专题图、图像、统计数据等，这些数据都具有能够确定空间位置的特点。

空间对象的定义取决于嵌入式空间的结构。常用的嵌入式空间类型有：

（1）欧氏空间，它允许在对象之间采用距离和方位的量度，欧氏空间中的对象可以用坐标组的集合来表示；（2）量度空间，它允许在对象之间采用距离量度（但不一定有方向）；

（3）拓扑空间，它允许在对象之间进行拓扑关系的描述（不一定有距离和方向）；

（4）面向集合的空间，它只采用一般基于集合的关系，如包含、合并及相交等。

（2）拓扑关系的概念、拓扑关系的表示方法和意义、拓扑属性与非拓扑属性的判别；

1.拓扑关系的概念

2.拓扑关系的意义

3.拓扑关系的表达

有现实世界中的两个简单实体A、B，B（A）、B（B）表示A、B的边界，I（A）、I（B）表示A、B的内部，E（A）、E（B）表示A、B余。

对于该矩阵中的每一元素，都有“空”与“非空”两种取值，9个元素总共可产生512种情形。9交模型形式化地描述了离散空间对象的拓扑关系，基于9交模型，可以定义空间数据库的一致性原则，并应用于数据库更新、维护中。

4.拓扑属性与非拓扑属性的判别

（3）栅格数据结构及其编码方法

1.栅格数据结构

栅格结构是最简单最直接的空间数据结构，是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元或象素由行、列定义，并包含一个代码表示该象素的属性类型或量值，或仅仅包括指向其属性记录的指针。

因此，栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。

2.编码方法

直接栅格编码

直接编码就是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码，可以每行都从左到右逐个象元记录，还可采用其他特殊的顺序。

压缩编码

1）链码

1.效地压缩栅格数据