地理信息系统.doc

1矢量数据结构与栅格数据结构比较a 矢量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的空间分布的一种数据组合方式。优点:数据结构紧凑、冗余度低，有利于网络和检索分析，图形显示质量好、精度高；缺点:为数据结构复杂，多边形叠加分析比较困难。具体来说优点有：表达地理数据精度高 严密的数据结构，数据量小 用网格链接法能完整地描述拓扑关系，有利于网络分析、空间查询 图形数据和属性数据的恢复、更新、综合都能实现 图形输出美观缺点有： 数据结构较复杂 软件实现技术要求比较高 多边形叠合等分析相对困难 现实和绘图费用高b栅格数据结构，是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出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。优点:为数据结构简单，便于空间分析和地表模拟，现势性较强；缺点:为数据量大，投影转换比较复杂。具体来说优点有：数据结构相对简单 空间分析较容易实现 有利于遥感数据的匹配应用和分析 空间数据的叠合和组合十分容易方便 数学模拟方便 技术开发费用低缺点有：数据量较大，冗余度高，需要压缩处理 定位精度比矢量的低 拓扑关系难以表达 难以建立网络连接关系 投影变形花时间 地图输出不精美2 DTM与DEMBDEM：即数字高程模型。通过有限的地形高程数据实现对 地形曲面的数字化模拟（即地形表面形态的数字化表示），高程数据常常采用绝对高程（即从大 地水准面起算的高度）。DTM：为数字地形模型，是地形表面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。数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型。DEM的表示方法：数学方法：用数学方法来表达，可以采用整体拟合方法，即根据区域所有的高程点数据，用傅立叶级数和高次多项式拟合统一的地面高程曲面。也可用局部拟合方法，将地表复杂表面分成正方形规则区域或面积大致相等的不规则区域进行分块搜索，根据有限个点进行拟合形成高程曲面。 图形方法：线模式 等高线是表示地形最常见的形式。其它的地形特征线也是表达地面高程的重要信息源，如山脊线、谷底线、海岸线及坡度变换线等。 点模式 用离散采样数据点建立DEM是DEM建立常用的方法之一。数据采样可以三角网、邻近网模型等；也可以有选择性地采样，采集山峰、洼坑、隘口、边界等重要特征点。 DEM的表示方法 在地理信息系统中，DEM最主要的三种表示模型是：规则格网模型，等高线模型和不规则三角网模型。3 空间插值：空间插值空间插值常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，以便与其它空间现象的分布模式进行比较，它包括了空间内插和外推两种算法。空间内插算法：通过已知点的数据推求同一区域未知点数据。空间外推算法：通过已知区域的数据，推求其它区域数据。类型：空间内插 分块内插 插值 多项式内插方法：空间插值方法分为两类：一类是确定性方法,另一类是地质统计学方法。确定性插值方法是基于信息点之间的相似程度或者整个曲面的光滑性来创建一个拟合曲面，比如反距离加权平均插值法（IDW）、趋势面法、样条函数法等；地质统计学插值方法是利用样本点的统计规律，使样本点之间的空间自相关性定量化，从而在待预测的点周围构建样本点的空间结构模型，比如克立格（Kriging）插值法。确定性插值方法的特点是在样本点处的插值结果和原样本点实际值基本一致，若是利用非确定性插值方法的话，在样本处的插值结果与样本实测值就不一定一致了，有的相差甚远。4拓扑空间关系分析：空间拓扑关系描述的是基本的空间目标点、线、面之间的邻接、关联和包含关系。GIS传统的基于矢量数据结构的结点-弧段-多边形，用于描述地理实体之间的连通性、邻接性和区域性。这种拓扑关系难以直接描述空间上虽相邻但并不相连的离散地物之间的空间关系。5 网络分析：网络分析是依据网络的拓扑关系，通过考察网络元素的空间及属性 数据，以数学理论模型为基础，对网络的性能特性进行多方面的一种分析计算。6 编码类型：7 空间数据库：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 理空间数据的总合。8 空间数据模型：1）传统数据模型 ：层次模型、网络模型、关系模型 2）面向对象模型9空间查询：利用空间索引机制，从数据库中找出符合该条件的空间数据。包括 几何查询、属性查询与时态查询等。第一类：按照属性信息的要求来查询定位空 间位置，称为“属性查图形”,第二类:根据对象的空间位置查询有关属性信息，称为“图形查属性”。10 空间量算：几何量算、形状量算、质心量算、距离量算11 再分类：12网络数据结构：基本组成部分和属性如下链（LINK）网络中流动的管线，如接到河流水管等，其状态属性包括阻力和需求。结点（NODE）网络中链的结点，结点中又有下面几种特殊的类型：障碍（Barrier），网络链上流动的点；拐点，出现在网络链中的分割结点上，状态属性有阻力，如拐弯的时间和限制；中心，是接受和分配资源的位置起状态属性包括资源容量、阻力限额；站点，在路径选择中资源增减的结点，其状态属性有资源需求。13 空间分析：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。它的根本目的在于通过空间数据的深加工或分析，获取新信息。 空间分析可以分为两类：1、产生式分析：数字地面模型分析，空间叠合分析缓冲区分析，空间网络分析，空间统计分析；2、咨询式分析：空间集合分析，空间数据查询。分析功能包括查询、检索、统计计算、空间分析、模型分析等方面。查询、检索、统计计算是GIS以及许多数据信息系统应具备的最基本的分析功能，而空间分析功能才是GIS的核心，也是GIS与其它系统区别的重要标志。模型分析是指GIS支持下处理分析问题的方法体现，是GIS应用深化的重要体现。14 GIS由硬件、软件、数据和应用环境四部分组成。硬件包括: GIS主机、GIS外部设备、GIS网络设备软件包括：GIS专业软件、数据库软件、系统管理软件数据包括：空间数据、表格数据、影像数据（来源有室内数字化、外业采集和其他数据转换）应用环境包括：应用人员（包括系统开发人员和GIS技术的最终用户）、应用模型15 局部内插局部内插法基于局部拟和技术，其模型仅由相互邻近的若干数据点来估计未知点的值。局部内插法比较常用。常见的局部内插法有样条函数法、移动平均法、克里金法等。整体内插整体内插法基于整体拟合技术。在整体拟合中，拟合模型是根据研究区域内所有样点上的全部观测数据建立的。可根据求得的拟合模型计算未知观测点的值。属于此种方法的有：趋势面分析、傅立叶级数等。16 你认为GIS中最主要反映其本质的功能是什么？而决定其解决实际问题的模块是什么？ GIS中最反映其本质的功能是空间数据的管理与分析。其他类型的数据库仅能管理有关对象的属性信息，而不能管理对象的定位信息及其拓扑关系，因而不能反映、量测和计算对象的空间属性。在GIS中，决定其解决实际问题的能力的模块是由用户开发的各种应用程序（或称用户模型）。GIS在科研和管理工作中的意义不仅在于它对空间数据的管理，更在于她能否胜任某一具体项目中的诸如资源与环境评价、预测等实际问题的解决。这些工作均要借助用户模型来进行。17 多边形叠加多边形叠加是GIS最常用的功能之一。多边形叠加将两个或多个多边形图层进行叠加产生一个新多边形图层的操作，其结果将原来多边形要素分割成新要素，新要素综合了原来两层或多层的属性。叠加过程可分为几何求交过程和属性分配过程两步。几何求交过程首先求出所有多边形边界线的交点，再根据这些交点重新进行多边形拓扑运算，对新生成的拓扑多边形图层的每个对象赋一多边形唯一标识码，同时生成一个与新多边形对象一一对应的属性表。多边形叠加结果通常把一个多边形分割成多个多边形，属性分配过程最典型的方法是将输入图层对象的属性拷贝到新对象的属性表中，或把输入图层对象的标识作为外键，直接关联到输入图层的属性表。这种属性分配方法的理论假设是多边形对象内属性是均质的，将它们分割后，属性不变。也可以结合多种统计方法为新多边形赋属性值。多边形叠加完成后，根据新图层的属性表可以查询原图层的属性信息，新生成的图层和其它图层一样可以进行各种空间分析和查询操作。根据叠加结果最后欲保留空间特征的不同要求，一般的GIS软件都提供了三种类型的多边形叠加操作：并、叠和、交。18 1. 为了完成城市道路拓宽改建分析，论述需要那些空间数据，并描述在GIS支持下的分析流程。利用建立缓冲区、拓扑叠加和特征提取,计算一条道路拓宽改建过程中的拆迁指标。（1）明确分析的目的和标准目的是计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的建筑面积和房产价值，道路拓宽改建的标准是： al）道路从原有的20m拓宽至60m； bl）拓宽道路应尽量保持直线； cl）部分位于拆迁区内的10层以上的建筑不拆除。（2）准备进行分析的数据需要涉及两类信息，一类是现状道路图；另一类为分析区域内建筑物分布图及相关信息。（3）进行空间操作首先选择拟拓宽