《计量地理与地理信息系统》授课复习提纲(第2版).doc

计量地理与地理信息系统授课复习提纲1、地理信息系统的应用普及时期是：90年代。2、在地理信息系统硬件中，数字化仪、图像扫描仪、键盘属于输入设备。3、数据项是用来表示地理实体属性最基本不可分割的数据单位。4、GIS系统的主要组成部分包括：计算机软硬件系统、地理数据和用户。5、在GIS中组织属性数据，关系模型是应用较多的数据库模型。6、在GIS数据中，把非空间数据称为属性数据。7、在GIS数据结构中，矢量数据结构的特点是定位明显、属性隐含。8、通过记录坐标的方式表示点、线、面地理实体的数据结构是矢量结构。9、现有以乡镇为最小图形单元的某县政区图，属性数据中需要增加三个字段，分别是乡镇名、人口和是否属于贫困乡镇，则对应的字段数据类型应分别设置为字符型、数值型、逻辑型。10、统计数据属于地理信息系统的文字数据源。11、矢量数据结构是利用欧几里得（Euclid）几何学中的点、线、面及其组合体（有序坐标序列）来表示地理实体间分布的一种数据组织方式。几种主要的矢量数据结构：实体型数据结构（简单数据结构） 在实体型数据结构中，点用一对（x，y）坐标对表示，线用两个或两个以上有序坐标对来表示，面是由一条或一条以上首尾相连的线（或弧段）组成，不含拓扑关系数据。拓扑数据结构。拓扑型数据结构由弧段坐标文件、节点文件、弧段文件和多边形文件等一系列含拓扑关系的数据文件组成。节点文件由节点记录组成，存贮每个节点的节点号、节点坐标及与该节点连接的弧段等；弧段坐标文件存贮组成弧段的点的坐标；弧段文件由弧记录组成，存贮弧段的起止节点号和左右多边形号；多边形文件由多边形记录组成，存贮多边形号、组成多边形的弧段号以及多边形的周长、面积和中心点的坐标。曲面数据结构。曲面是指连续分布现象的覆盖表面，具有这种覆盖表面的要素有地形、降水量、温度、磁场等。常采用不规则三角网来拟合连续分布现象的覆盖表面，称为TIN数据结构。12、 地理信息系统的空间分析中，常用的空间分析有空间叠加分析、空间缓冲区分析、空间网络分析、空间统计分析。13、数字高程模型（DEM）的生成方法及应用。数字地面模型 DTM（Digital Terrain Model）是利用一个任意坐标场中大量选择的已知（X，Y，Z）的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示，或者说，DTM就是地形表面简单的数字表示。DTM中属性为高程的要素叫数字高程模型(Digital Elevation Model，简称DEM)。地表高程的变化可用多种方法模拟。用数学定义的表面或点、线、影像都可用来表示DEM。数学分块法，图形法： 线模式、点模式；点模式主要有人工网格法、立体像对分析、不规则三角网方法(TIN) 地形因子的自动提取：坡度计算、坡向分析、曲面面积计算、地表粗糙度计算、高程及变异分析、谷脊特征分析、日照强度分析、工程填挖分析、淹没边界计算、地表形态的自动分类、地学剖面的绘制和分析。14、“3S”集成，即GIS、RS、GPS集成。试从“3S”集成的必要性、所设计的地理信息系统主要内容、所设计的地理信息系统功能三个方面，结合当地实际情况，应用“3S”技术，设计一个区域或专题地理信息系统。15、中国地理信息系统发展的起始阶段是20世纪80年代，形成于20世纪80年代。16、“3S”技术指的是指GIS、RS、GPS。17、世界上第一个地理信息系统是加拿大地理信息系统。18、存在于空间图形的不同类元素之间的拓扑关系属于拓扑关联。19、首次提出“数字地球”一词的是美国人的克林顿。20、描述地理实体本身位置、形状和大小的数据为几何数据。21、地形图属于地理信息系统的图形图像数据源。22、等角投影不是根据正轴投影时经纬网形状的投影分类的。23、在GIS数据结构中，栅格数据结构的特点是定位隐含、属性明显。24、 GIS区别于其他信息系统的一个显著的标志是空间分析。25、解决道路拓宽中拆迁指标的计算问题，可应用的空间分析方法是缓冲区分析。26、自然保护区的核心区、影响区的定界可采用GIS空间分析中的缓冲区分析。27、在确定建设项目环境评价影响区范围时，可应用的空间分析方法是缓冲区分析。28、与传统的基于桌面或局域网的GIS相比，WebGIS具有更广泛的访问范围优点。29、数据库：为了一定的目的，在计算机系统中以特定的结构组织、存储和应用的相关联的数据集合。30、地图数字化：是最基本的数据采集方法，它是指把传统的纸质或其他材料上的地图（模拟信号）转换为计算机可识别的图形数据（数字信号），以便进一步在计算机中进行存贮、分析和输出的数据采集过程。31、空间叠加分析（spatial overlay analysis）是指在统一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠合，以产生区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。32、数字地球是指以地球作为对象，以地理坐标为依据，具有多分辨率、海量的和多种数据融合的，并可用多媒体和虚拟技术进行多维(立体的和动态的)表达的，具有空间化、数字化、网络化、智能化和可视化特征的空间技术系统。33、按研究内容的不同可将地理信息系统分为：综合性地理信息系统、专题性地理信息系统。34、空间数据的基本特征有空间特征、拓扑特征、时间特征。35、地理空间实体按要素可分为点、线、面、体。36、根据大地测量学的研究成果，地球表面空间几何模型包括地球自然表面、大地水准面、地球椭球体、地球数学模型。37、根据变形性质，地图投影分为等角投影、等面积投影、任意投影。38、按功能差异，可将地理信息系统分为工具型地理信息系统、应用型地理信息系统。39、空间数据的拓扑关系包括邻接关系、关联关系、包含关系。 40、传统的数据库模型有层次模型、关系模型、网络模型。41、栅格数据结构的编码有：栅格矩阵结构，栅格矩阵结构是指一种全栅格阵列的空间数据形式。游程编码结构，是将原始栅格阵列中属性值相同的连续若干个栅格单元映射为一个游程，每个游程的数据结构为（A，P）整对。其中，A代表属性值或属性值的指针，P代表该游程最右端栅格的列号。游程压缩编码是一种无损压缩编码。四叉树数据结构，在数据结构中，只含简单回路的连通图称为树，树是一种特殊的图。图或树中与点相连边的数目称为点的度，点的度全为4的树称为四叉树。链式编码结构，链式数据编码（ Chain Encoding）又称弗里曼（ Freeman）编码，是用从某一起点开始沿8个基本方向前进的单位矢量链来表示线状地物或多边形的边界。单位矢量的长度为一个栅格单元的边长或对角线的长度，每个后续点位于前继点的8个基本方向之一。42、层次模型、网络模型、关系模型三大数据结构各有优缺点，列表如下： 数据模型优点缺点层次模型1 易于理解、更新和扩充2 通过关键字数据访问易于实现3 事先知道全部可能的查询结构、数据检索方便1 访问大量自上而下的路径，不够灵活2 大量索引文件需要维护3 一些属性值多次重复，导致数据冗余网络模型1 空间特征及其坐标数据易于连接2 在复杂的拓扑结构中搜索，有环路指针是一种很有效的方法3 避免数据冗余，已有数据可充分使用1 间接的指针数据库扩大，在复杂的系统中可能占据数据库的很大部分2 每次数据库变动，这些指针必须更新维护，其工作量较大。关系模型1 结构灵活2 可以满足布尔逻辑和数学运算表达的各种查询需要3 允许对各种数据类型的搜索、组合和比较1 为找到满足指定关系要求的数据，许多操作涉及到对文件的顺序搜索，对大型系统而言，很费时间2 为保证以适宜速度进行搜索的能力，商用系统一般经过十分精心的设计，故格昂贵43、数字高程模型（DEM）的主要应用在：（1）地形因子的自动提取。坡度计算、坡向分析、曲面面积计算、地表粗糙度计算、高程及变异分析、谷脊特征分析、日照强度分析、工程填挖分析、淹没边界计算。（2）地表形态的自动分类。（3）地学剖面的绘制和分析。44、地理信息系统具有数据采集与编辑、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、二次开发和编程等基本功能，其主要应用在资源清查、区域规划、国土监测、辅助决策、灾害监测、军事分析等方面。45、地理信息系统产品的重要输出形式有：全要素地形图、专题图、遥感影像地图、统计图表与数据报表。46、空间数据误差中的空间数据误差包括源误差和操作误差。其中源误差主要有地面测量数字数据的误差、地图数字化数据的误差、遥感数据误差；操作误差包括：由拓扑分析引起的误差、由计算机字长引起的误差、数据分类和内插引起的误差。47、地理信息系统（GIS）又称为“地学信息系统”，它是一种特定的十分重要的空间信息系统。是在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（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、显示和描述的计算机技术系统。48、GIS的数据来源有：地图数据、影像数据、地形数据、属性数据。49、DTM模型分析能实现的分析有：坡度计算 、坡向分析、曲面面积计算、地表粗糙度计算。50、信息来源于数据，数据是信息的载体。51、利用DEM数据可以进行洪水淹没损失估算。52、地理信息系统硬件系统中数据输出设备有：打印机、显示器。53、与传统的数据库相比，空间数据库具有数据量特别大、应用面广。54、目前，主要的国产GIS软件有吉奥之星（Geostar）、中地软件（MAPGIS）、超图 (Supermap)。55、信息是现实世界的反映，是事物状态及其运动方式的表现形式，是经过加工并对人类社会实践和生产及经营活动产生决策影响的数据。56、信息不同于数据，信息具有：客观性、适用性、可传输性、共享性。57、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、联系和归路等的数字、文字、图像和图形的总称。58、地理信息系统的数据库是某区域内关于一定地理要素特征的数据集合。59、空间分析是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，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、空间形成、空间演变等信息。60、WEBGIS是Internet技术应用于GIS开发的产物，是一种基于Internet的OpenGIS。GIS通过WWW功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工具。从WWW的任意一个节点，Internet用户可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析，从而使GIS进入千家万户。61、根据地理信息系统组成、建立生态环境信息系统的目的与需求、系统主要功能、系统数据库主要组成等方面，结合当地实际情况，自行设计一个区域生态环境地理信息系统。62、矢量结构的特点是：定位隐含、属性明显。63、获取栅格数据的方法有：扫描数字化法。 64、在寻找从始点到终点的最短距离或花费最少的线路时，可应用的空间分析方法是网络分析。65、地理信息系统的基本功能有数据采集与编辑、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。66、地图投影是建立地球表面上点（，入）和平面上的点（X，y）之间的函数关系式。如设地球表面上某一点的地理坐标为、入，其地图平面上相应点的直角坐标为x，y，则表示地球表面经线和纬线的两族平面曲线的方程为： F1（X，y） 入=F2（X，y） 对x和y分别得出的：x=f1(、入) Y=f2（、入）地图投影的分类。根据变形性质的投影分类可分为：等角投影地球表面上无穷小图形投影后仍保持相似或两微分线段所组成的角度，在投影后仍保持不变，称等角投影，又称正形投影。等面积投影地球面上的图形在投影后保持面积不变，称等面积投影。任意投影即不具备以上两种投影的，在任意投影中，如果沿某一主方向的长度比等于1，即a1或b1，则这种投影称为等距离投影。根据正轴投影时经纬网形状的投影分类可分为：圆锥投影投影中纬度为同心圆圆弧，经线为圆半径，且经线间的夹角与经差成正比例。该投影按变形性质可分为等角，等面积和任意（主要为等距离）圆锥投影。圆柱投影投影中纬线为一组平行直线，经线为垂直于纬线的另一组平行直线，且两相邻线之间的距离相等。等角圆柱投影亦叫墨卡托投影。等角横割椭圆柱投影即著名高斯一克吕格投影。方位投影投影中纬线为同心圆，经纬为圆的半径、且经线间的夹角等于地球面上相应的经差。67、数字高程模型DEM的表示方法有： （1）数学分块法数学方法拟合表面时需依靠连续的三维函数，连续的三维函数能以高平滑度表示复杂表面。局部拟合法是将复杂表面分成正方形像元，或面积大致相同的不规则形状小块，根据有限个离散点的高程，可得到拟合的DEM。（2）图形法线模式：表示地形的最普通线模式是一系列描述高程曲线的等高线。地图（有等高线）便是数字地面模型的现成数据源，用扫描仪在这些图上自动获取DEM数据方面已做了许多工作。另外是根据各局部等值线上的高程点，通过插值公式计算各点的高程，得到DEM。点模式：人工网格法：将地形图蒙上格网，逐格读取中心或角点的高程值，构成数字高程模型。由于计算机中矩阵的处理比较方便，特别是以网格为基础的地理信息系统中高程矩阵已成为DEM最通用的形式。网格法的缺点，即：地形简单的地区存在大量冗余数据；如果不改变网格大小，无法适用地形复杂程度不同的地区。立体像对分析：就是通过遥感立体像对，根据视差模型，自动选配左右影像的同名点，建立数字高程模型。在产生DEM数据时，地形变化复杂的地区，增加网格数量(提高分辨率)，而在地形起伏不大的地区，则减少网格数量(降低分辨率)。不规则三角网方法(TIN)：对有限个离散点，每三个最邻近点联结成三角形，每个三角形代表一个局部平面，再根据每个平面方程，可计算各网格点高程，生成DEM。68、矢量数据（矢量数据结构）：优点：（1）表示地理数据的精度较高；（2）严密的数据结构，数据量小； （3）用网络连接法能完整地描述拓扑关系；（4）图形输出精确美观；（5）图形数据和属性数据的恢复、更新、综合都能实现。 缺点：（1）数据结构复杂；（2）矢量多边形地图或多边形同很难用叠置方法与栅格图进行组合；（3）显示和绘图费用高，特别是高质量绘图、彩色绘图和晕线图等；（4）数学模拟比较困难；（5）技术复杂，多边形内的空间分析不容易实现。69、栅格数据（栅格数据结构）：优点： （1）数据结构简单；（2）空间数据的叠置和组合十分容易方便； （3）各类空间分析都很易于进行；（4）数学模拟方便；（5）技术开发费用低。缺点：（1）图形数据量大；（2）用大像元减少数据量时，可识别的现象结构将损失大量信息；（3）地图输出不精美；（4）难以建立网络连接关系；（5）投影变换花的时间多。70、误差（error）：误差反映了数据与真实值或者大家公认的真值之间的差异，它是一种常用的衡量数据准确性的表达方式。空间数据的质量通常用误差来衡量，而误差定义为空间数据与其真值的差别。空间数据误差的来源是多方面的，例如，GIS的原始录人数据本身包含着数据采集过程中引入的源误差。另外，在原始数据录入到空间数据库以及随后的数据分析处理和结果输出过程中，每一步都会引入新误差。GIS数据误差的来源归纳为两大类：（1）源误差GIS数据的来源主要有，直接从现场利用GPS或全站仪采集的数字数据、现有纸质地图的数字化数据。航空影像和遥感图像数据或统计调查数据等。这些数据部分或全部受误差来源的影响。地面测量数字数据的误差、地图数字化数据的误差、遥感数据误差 （2）操作误差除了GIS原始录入数据本身带有的源误差外，空间数据在GIS的模型分析和数据处理等操作中还会引入新误差。如由计算机字长引起的误差，拓扑分析引入的误差和叠置中引入的误差等。 由计算机字长引起的误差、由拓扑分析引起的误差、数据分类和内插引起的误差71、地理信息系统的系统构成及功能。系统构成：完整的GIS主要由五个部分构成，即硬件系统、软件系统、地理空间数据、系统管理操作人员和应用模型，其核心部分是软硬件系统，空间数据库反映了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，应用模型是系统应用成败的关键因素。（1）硬件系统：计算机主机；数据输入设备；数据存储设备；数据输出设备（2）软件系统 软件系统是指GIS运行所必需的各种程序，通常包括：计算机系统软件；地理信息系统软件；应用分析程序（3）地理空间数据 地理空间数据是系统程序作用的对象，不同用途的GIS其地理空间数据的种类、精度都是不同的，但基本上都包括三种互相联系的数据类型：某个已知坐标系中的位置、实体间的空间相关性、与几何位置无关的属性。（4）系统管理操作人员 人是GIS中的重要构成因素。地理信息系统从其设计、建立、运行到维护的整个生命周期，处处都离不开人的作用。（5）应用模型 GIS应用模型的构建和选择