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地理信息系统第一章 导论地理信息的定义地理信息：是指表征与地理环境固有要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。地理信息系统的概念？地理信息系统： 是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来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。地理信息系统的组成？系统硬件, 系统软件, 空间数据,应用人员,应用模型根据你的了解论述地理信息系统的应用和发展前景GIS应用：资源管理、区域规划、灾害监测、 作战指挥、城市基础设施管理、宏观决策、社会调查与统计分析、交通运输、环境评估等地理信息系统的发展趋势有哪些？GIS标准化组件化GIS技术三维GIS大众化全球化虚拟GIS系统专门化智能化GIS与CAD的区别与联系？GIS与CAD（计算机辅助设计）的区别与联系:CAD主要用于代替或辅助工程师们进行设计。共同点：二者都有空间坐标，都能描述图形数据的拓朴关系，都能处理属性和空间数据区别： CAD多为规则图形，三维图形功能强，相对属性数据功能弱；GIS对象为自然图形，属性库结构复杂，功能强大 GIS具有较强的空间查询和分析功能； GIS图形数据与属性数据间操作频繁 GIS数据容量大。 第二章 地理信息系统的数据结构空间数据的基本特征？基本特征1空间特征：空间特征是指地理现象和过程的位置、形状和大小等几何特征，以及与相邻地理现象和过程的空间关系，包括方位关系、拓扑关系、相邻关系、相似关系等。空间位置可以通过坐标数据来描述，称为定位特征或定位数据；空间关系称为拓扑特征或拓扑数据。2属性特征：属性特征是指地理现象和过程所具有的专属性质，通常包括名称、数量、质量、性质等，称为属性数据。3时间特征：时间特征是指一定区域内的地理现象和过程随着时间的变化情况，称为时态数据。拓扑关系的概念和类型？拓扑关系：表示地理实体间的空间相关性，定义了地物之间的空间联系，是GIS分析中最基本的关系 。拓扑关系的类型：1拓扑邻接：表示同类元素之间的拓扑关系2拓扑关联：表示不同类元素之间的拓扑关系3 拓扑包含：表示同类不同级元素之间的拓扑关系数据结构的定义？数据结构即数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理、处理的数据逻辑表达。对空间数据则是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。什么是矢量数据结构、栅格数据结构？矢量数据结构是基于矢量模型的数据结构，是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。栅格数据结构是基于栅格模型的数据结构，指将空间分割成有规则的网格，称为栅格单元，在各个栅格单元上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。简单数据结构的特点？特点：（1）数据按点、线或多边形为单元进行组织，数据结构直观简单。（2）每个多边形都以闭合线段存储，多边形的公共边界被数字化和存储两次，造成数据冗余和产生不一致性。（3）点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数据，彼此不关联。（4）岛或洞只作为一个单个图形，没有与外界多边形的联系。栅格数据结构有哪些存储类型？栅格矩阵结构 尔曼链码 程编码结构 块码 叉树数据结构掌握弗尔曼链码和游程编码的方法。弗尔曼链码又称为边界链码，它用一个起点位置和一系列在8个基本方向上的单位矢量描述出线状地物和区域边界。8个基本方向自0开始按逆时针方向代码分别为0，1，2，3，4，5，6，7。单位矢量的长度默认为一个栅格单元。游程长度编码，也称行程编码，是一种无损压缩算法。其基本思想是：按行扫描，将相邻等值的像元合并，并记录代码的重复个数。扫描数字化的步骤？步骤：（1）先进行扫描参数的设置，包括：扫描模式的设置（二值、灰度、百万种彩色扫描）；扫描分辨率的设置；调整亮度、对比度、色调等；设定扫描范围。（2）扫描参数设置完后，通过扫描将地图转换为栅格数据。（3）然后采用栅格数据矢量化的技术追踪出线和面，采用模式识别技术识别出点和注记，并根据地图内容和地图符号的关系，自动给矢量数据赋以属性值。第三章 空间数据处理地图投影的概念？地图投影就是依据一定的数学法则，将不可展开的地表曲面映射到平面上或可展开成平面的曲面上，最终在地表面点和平面点之间建立一一对应的关系。高斯克吕格投影的特点？（1）中央经线上没有任何变形，中央经线投影后保持长度不变；（2）除中央经线上的长度比为1外，其他任何点上长度比均大于1；（3）在同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大，最大值位于投影带的边缘；（4）在同一条经线上，纬度越低，变形越大，变形最大值位于赤道上；（5）投影属于等角性质，故没有角度变形，面积比为长度比的平方；（6）长度比的等变线平行于中央子午线；栅格格式向矢量格式的转换的步骤？栅格数据的矢量化方法（多边形）：1在栅格数据中搜索多边形边界弧段相交处的节点位置,2从搜索出的节点里任选一个作为起始节点，顺着栅格单元属性值不同的两个栅格单元之间进行多边形边界弧段的跟踪，记录每一步跟踪的坐标，直到另一个节点为止，则完成一条边界弧段的跟踪矢量化,3将跟踪得到的弧段数据连接组织成多边形数据压缩的定义？数据压缩：从所取得的数据集合中抽取一个子集，使这个子集在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。点的内插有哪些方法？分块内插法：线性内插法，双线性多项式内插法，二元样条函数内插法逐点内插法：移动拟合法，加权平均法，克里金法整体内插法：N次多项式拟合法数据压缩的方法有哪些道格拉斯普克法 垂距法 光栏法第四章 地理信息系统空间数据库空间数据管理实现方式从文件发展到数据库主要经历了哪几个阶段？空间数据管理实现方式从文件发展到数据库主要经历了四个阶段：1初级式的管理模式：ArcInfo的 Coverage文件管理模式2混合式的管理模式： ArcInfo、ArcView GIS的 Shape文件和MapInfo 的.TAB文件管理模式 3扩展式的管理模式（引擎方式）： ArcInfo的 GeoDatabase4集成式的管理模式:Oracle Spatial Cartridge（对象关系数据库）空间数据库的设计原则？设计原则：1尽量减少空间数据存储的冗余量2提供稳定的空间数据结构，在用户的需求改变时，该数据结构能迅速作出相应的变化3满足用户对空间数据及时访问的需求，并能高效地提供用户所需的空间数据查询结果4在数据元素间维持复杂的联系，以反映空间数据的复杂性5支持多种多样的决策需要，具有较强的应用适应性简述GIS的几种传统数据模型，并进行各自优缺点分析。层次数据模型网状数据模型：优点：1能明确而方便地表示数据间的复杂关系2数据冗余小缺点：1网状结构的复杂，增加了用户查询和定位的困难 2需要存储数据间联系的指针，使得数据量增大3数据的修改不方便（指针必须修改）关系数据模型实体联系模型（E_R模型）组成要素？实体 联系 属性概括？概括：是把一组具有相同特征和操作的对象类归纳在一个更一般的超类中。空间索引的概念？主要的空间数据库索引有哪些?空间索引：是依据空间实体的位置和形状或空间实体之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间实体的概略信息，如标识码、最小外接矩形以及存储地址。1范围索引：即在记录每个空间实体的坐标时，同时记录每个空间实体的最大和最小坐标。在通过一个查询范围查询包含在其中的空间实体时，根据空间实体的最大和最小范围，预先排除那些没有落入查询范围内的空间实体，只对那些最大和最小范围落在查询范围里的空间实体进行进一步的坐标位置等判断，最后查询出那些真正落入查询范围内的空间实体。2格网空间索引：将区域划分成大小相等的网格，记录每个网格内所包含的空间实体在数据库中的地址。为了便于建立空间索引的线性表，可以将每一个空间网格按顺序进行编码，建立顺序码与空间实体的对应关系。没有包含空间实体的网格，在索引表中不出现其编码。如果一个网格中含有多个实体，则需要记录多个实体3四叉树空间索引：将区域进行若干层次的划分，每个层次的划分是将上一层次划分得到的每个区域分成四个相等的子区域，判定空间实体包含在哪一层次的哪一个子区域中，则用子区域的编码来记录空间实体，这样就形成了一个四叉树的空间划分。元数据的概念？元数据：关于数据的数据，反映了某项数据自身的一些特征。第五章 空间分析的原理和方法空间分析的概念？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、空间形成和空间演变等信息。数字高程模型的应用有哪些？1、 地形因子的自动提取2、 地学剖面的绘制和分析3、 地表形态的自动分类4、 DEM的通视分析空间叠合分析的概念？空间叠合分析（spatial overlay analysis）是指在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加，以产生空间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。多边形叠合的方式？并操作（Union）交操作（Intersect） 擦除操作（Erase）裁剪操作（Clip）空间缓冲区分析的概念？空间缓冲区分析（ spatial buffer analysis ）是围绕空间的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的多边形，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据。空间缓冲区分析的模型？线性模型 二次模型 指数模型迪杰斯特拉算法的思路？算法的基本思想是:按路径长度递增的次序产生最短路径。设置并逐步扩充一个集合S，存放已求出其最短路径的顶点，尚未确定最短路径的顶点集合是V-S，其中V为网中所有顶点集合。按最短路径长度递增的顺序逐个以V-S中的顶点加到S中，直到S中包含全部顶点，而V-S为空。结合实际掌握各种空间分析的应用第六章 地理信息系统的应用模型应用模型建模的步骤？明确分析的目的和评价准则准备分析数据空间分析操作结果分析解释、评价结果结果输出土地定级模型建立步骤？定级数据采集与定量化处理建立土地定级模型 定级空间单元生成 定级空间单元分值计算方法 土地理论级别分级界限确定方法建立因素因子分值数据库绘制总分值频率直方图土地级别划分作用分值图与土地级别图输出成果评定发展预测模型的定义？发展预测是运用已有的存储数据和系统提供的手段，对事物进行科学的数量分析，探索某一事物在今后的可能发展趋势，并作出评价和估计，以调节、控制计划或行动。土壤侵蚀量估算步骤？确定土壤侵蚀的数值分析模型设计土壤侵蚀数据处理流程土壤侵蚀图的输出第七章 地理信息系统的设计与评价简述地理信息系统的设计过程？（论述）系统分析；系统设计；系统实施；系统运行与维护地理信息标准化的内容？统一的名词术语内涵统一的数据采集原则统一的空间定位框架统一的数据分类标准统一的数据编码系统统一的数据组织结构统一的数据记录格式统一的数据质量含义地理信息系统评价的内容？系统效率系统可靠性可扩展性可移植性系统的效益第八章地理信息系统产品的概念？地理信息系统产品是指经过空间数据处理和空间分析产生的可以供各专业人员或决策人员使用的各种地图、图表、图像、数据报表或文字说明等。数字地图的定义及优点？数字地图：是指用数字形式描述地图要素的属性、定位和关系信息的数据集合，是存储在计算机中可以识别的媒体上的一组描述地理实体的坐标和属性标识的离散数据的集合。数字地图与常规地图相比，具有以下几个优点：数字地图的存储介质是计算机磁盘、磁带等，与纸张印刷的常规地图相比，其信息存储量大、体积小，易于携带和通过网络进行传输。数字地图是以空间数据反映各类地理特征，可以在计算机软件的支持下借助高分辨率的显示器实现地图的无极缩放、漫游等显示和信息的动态选择、查询、量算等功能。数字地图便于与遥感信息和地理信息系统空间数据相结合，实现地图的快速更新，同时也便于多层次信息的综合表现与分析。电子地图的定义？电子地图：是以地图数据库为基础，以数字形式存储于计算机外存储器上，并能在电子屏幕上实时显示的可视地图，是数字地图在电子屏幕上的符号化显示。又称“屏幕地图”或“瞬时地图”。什么是虚拟现实？特征？定义：指采用各种技术，来营造一个使