地理信息系统考试范围.docx

浙江大学201415秋冬地理信息系统考试范围by carlChap11、什么是gis它有别于一般的信息系统的特点在哪定义：地理信息系统gis是信息系统的一种，他表征地球表层空间地理现象和事物的地理空间的地理空间数据和信息为特定的运作对象。地理信息系统是指在计算机软硬件的支持下，对地理空间数据进行采集、储存、显示、管理和分析的技术系统。特点：1、地理空间数据和信息的特殊复杂性，空间数据的属性信息，相当于一般信息系统所处理的数据和信息，它还要处理额外的空间数据；2、地理信息系统必须具备科学可视化功能，而一般的信息系统没有这一功能；3、地理信息系统有区域性和多层次。地理空间数据和信息通常以区域为单位来研究，并且具有鲜明的层次性；4、地理信息系统的数据量比较大，比一般信息系统要大得多；5、地理信息系统必须具备并注重空间分析。（信息系统=采集。输入数据或信息，进行加工处理，输出有用信息）2、Gis的发展历程地理信息系统发源于20世纪60年代北美地区，第一个是在加拿大的cgis，随后迅速发展，80年代进入地理信息系统的普及和推广时期，90年代发生飞跃，至今gis的发展方向是互联网gis、三维gis、和移动gis。3、数据、信息、知识、空间数据、空间信息、空间知识的定义数据：指人类在认识世界的过程中，定性或定量描述认识目标的直接记录或原始资料。信息：是指主体与外部客体之间的一切有用的消息或者知识，是表征事物特征的一种普遍形式。具有客观性、实用性、传输性和共享性。（两者之间的关系=数据是素材，信息是对数据加工后的有认识意义的结果）知识：在实践中认识客观世界的成果。空间数据：空间数据是指用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据。空间信息：空间信息是反映地理实体空间分布特征的信息。空间分布特征包括实体的位置、形状及实体间的空间关系、区域空间结构等。空间知识：Chap21、 矢量与栅格要素的定义 特点 优缺点比较 其典型代表矢量要素的定义：通过记录坐标的形式尽可能精确的表示点、线、面等实体。栅格要素的定义：通过画面上每个单元的明暗或色调来表现空间实体的界限和形态。矢量的特点：1、位置明确，属性隐含；2、数据量小，图形精度高；3、图形运算复杂，拓扑和网络分析容易实现；4、数据共享性较差。栅格（结构）的特点：数据直接记录属性的指针或属性本身，而其所在位置则根据行列号转换成相应的坐标给出。也就是说，定位是根据数据在数据集合中的位置得到的。栅格数据的优点：1、数据结构严密，冗余度小，数据量小；2、空间数据拓补关系清晰，易于网络分析；3、面向对象目标，不仅能表达属性编码，而且能方便地记录每个目标的具体属性描述信息；4、能够实现图形数据的恢复、更新和综合；5、图形显示质量好、精度高。栅格数据的缺点：1、数据处理结构算法复杂；2、叠置分析与栅格图组合比较难；3、数学模拟比较困难；4、空间分析技术上比较复杂，需要更复杂的软、硬件条件；5、显示与绘图成本比较高。矢量数据的优点：1、数据结构简单，易于算法实现；2、空间数据的叠置和组合容易，有利于与遥感数据的匹配应用和分析；3、各类空间分析、地理现象模拟均较为容易；4、输出方法快速简便，成本低廉。矢量数据的缺点：1、数据结构简单，易于算法实现；2、空间数据的叠置和组合容易，有利于与遥感数据的匹配应用和分析；3、各类空间分析、地理现象模拟均较为容易；4、输出方法快速简便，成本低廉。矢量、栅格数据的典型代表：2、空间关系的理解 空间关系是指几何空间上对象之间的相互关系，与空间数据模型有着密切关系，与人类对空间的感知、语言表达、心理因素有着密切联系。空间关系主要包括：度量空间关系；顺序空间关系；拓扑空间关系。3、空间拓扑关系的理解 拓扑特性是指在拓扑变换（任意伸缩或变形，但不扭结或折叠）下保持几何属性的不变，几个重要的拓扑属性是连接性（曲线和弧段在结点处的互相连接关系）、包含性（点线面之间能够定义的所有包含关系或组成关系）、邻接性（共有公共边的两个区域的邻接关系）。4、什么是空间拓扑 举例说明空间拓扑可举例：多边形拓扑，表现多边形与围成其边界的诸线条的构成关系，也能表现多边形之间的包含关系。5、栅格矢量转换栅格转矢量：1、依据需要确定栅格的分辨率；2、建立栅格数据的行列坐标；3、将点线面按行列坐标进行编码。矢量转栅格：1、行列坐标向空间坐标转换；2、提取多边形的边界；3、建立拓扑关系；4、去除多余的点并且将曲线光滑。6、列举栅格矢量的压缩方法，并对方法作简要说明对完全栅格数据结构采取简化方法来记录的结果，包括如下几种方法：1、游程长度或块码适宜于压缩像元属性值连接的、成片的相同栅格数据，方法简单，能极大地减少存储空间。将同一行（列）中具有相同属性值得邻近像元组织在一起，成为一个游程；2链码适合于表达线状空间对象的栅格数据。每一条线一链码，由该条线上的起始像元的位置、线的属性值和表达同线条上像元连接的方向码组成；3、四叉树编码，将图像一级一级等分为四个象限，无论哪一级哪一个象限，如果是均质的，就不再分割。只要记录每个均质方块在每一级分解中处于哪个方向即可。7、矢量空间数据是什么 适合表示什么矢量空间数据：建立在二维平面上的矢量数据模型。适合表达：利用点线多边形表达的空间关系。Chap31、 空间数据库与现有数据库的异同点 发展异同点：空间数据库除具有同一般数据库所共有的特征，包括数据集中控制，数据独立，数据共享，较小的数据冗余等之外，还具有其他特征。例如空间特征、抽象特征、空间关系特征，分类编码特征等。发展：传统的空间数据库是关系型数据库与文本属性之间进行管理，而现在更多的采用空间数据库引擎将空间数据存放到数据库中，空间数据库包含着两种形式，一个是寄生在通用数据库之上的空间数据库引擎，另一种是直接扩展通用数据库的空间数据库系统，比如arcsde，比如orcale spatial。2、栅格矢量数据怎么存入数据库栅格：栅格图像既包含本身属性数据，又包含隐含在行列中的空间位置数据。以图像数据形式存入。包括直接栅格编码、压缩编码方法（链码、游程长度编码、块码、四叉树）矢量：通过建立空间索引的方式，将矢量数据存入数据库中。存储方式包括点实体编码（采用结构体实现）、线实体编码（采用结构体实现）、多边形实体编码（坐标序列法、树状索引编码、拓补结构编码）3、空间数据引擎的定义、代表、发展历程空间数据库引擎（SDE）：能将空间图形数据存放到大型关系数据库中的管理软件。代表：一个是寄生在通用数据库之上的空间数据库引擎，比如arcsde、super map sdx+、mapinfo spatial ware，另一种是直接扩展通用数据库的空间数据库系统，比如orcale spatial。发展历程：4、常见空间数据库引擎及其优缺点区分寄生在通用数据库之上的空间数据库引擎：优点，支持通用的关系数据库管理系统；空间数据按BLOB存取；可跨数据库平台；与特定GIS平台结合紧密；缺点，空间操作和处理无法在数据库内核中实现；数据模型较为复杂；扩展SQL比较困难；不易实现数据共享与互操作。直接扩展通用数据库的空间数据库系统：优点：空间数据的管理与通用数据库系统融为一体；空间数据按对象存取；可在数据库内核中实现空间操作和处理一；扩展SQL比较方便；较易实现数据共享与互操作。缺点：实现难度大；压缩数据比较困难；目前的功能和性能与前一类系统尚存在差距。5、元数据是什么为什么需要元数据：描述数据的数据，是关于数据变化的描述。为什么需要：元数据是现代数据库的重要组成部分，其目的和作用是促进数据集，特别是数据库中数据集的高效利用，通过元数据，来检索、访问数据库，可以有效利用计算机中的资源，对数据进行加工处理和二次开发。Chap41、Dem数字高程模型（Digital Elevation Model),简称DEM。它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。2、TinTIN（Triangulated Irregular Network）为不规则三角网的缩写，直接基于不规则高层点进行组合，将离散高程样点每三个邻近点联结成三角形，以连续三角面形成的数字高程模型。3、整体插值局部插值都有哪些方法，每种方法是怎样的？列举3个整体：变换函数法（根据待插值变量与一个或多个空间变量的经验关系来进行插值）、趋势面分析和其他数学模拟法（假定所处理的空间变量是一个随地理位置连续变化的二元函数，寻求一个数学关系来模拟该空间变量在整个区域的分布）、边界插值法（基于科学准则将研究区域划分为若干分区，假设重要变化发生在分界线上）。局部插值：局部函数法（用一个数学关系来逼近或拟合待插窗口套住的样点数据）、移动平均法（直接采用待插值串口所套住的样点数据的平均值作为此处待差点的z值）、克里金插值（一种应用地统计理论的优化插值，为局部插值提供确定权重系数的最优方法）、加密插值和配准插值（在已有网格下求取网格中间点的插值）、样条函数（取拟合样点的平滑曲线，将断开的线补齐）。4、简单论述空间投影 可以按 a投影到XX b变形与投影形状可以分为圆锥、圆柱、方位投影。 等角，等积，等距，任意投影。高斯克吕格投影：横轴等角切椭圆柱投影，按进度3/6分带，其直角坐标网格称为方里网，存在的最大问题就是图幅之间的拼接比较困难。5、地球表面的近似表达大地水准面=平均海面地球椭圆体=测定一个最符合旋转椭球体的大地水准面所包含的地球球体。地球正球体=精度要求不高时，可以采用，将地球看成一个大球体。椭球体:参考椭球体，在地球部分范围内贴合大地水准面。 平均椭球体，在全球范围内贴合大地水准面。三种坐标：1、地心坐标，依地心半径来确定，由地心半径加经纬度来确定。2、大地坐标，依据参考椭球体建立的大地坐标，是gis中常用的国家大地测量的坐标。3、单纯球面坐标，只有经纬度二维，借助重力方向来定义，主要用于天文观测。6、线代三维地形处理的5个层次第一层是数字高程模型，x、y为自变量的关于z的有序集合。包括方格网数字高程模型、tin等。第二层是数字地形模型，特点是具有照片般的可视化地形，已经应用过透视原理，可以表达出地形起伏，但地面空无一物。第三层是数字地面模型，在前者的基础上叠加上真实或仿真的地表或者地物。第四层是虚拟现实的数字地面模型，生成在视觉、听觉等效果上的可交互动态世界。第五层是虚拟现实gis。实现与数据库的连接，在三维动画中随时能做查询。7、三维处理地理空间三维处理基本思路有：1、真三维处理，将真实情况下的坐标看做自变量，将空间坐标作为第四维的因变量。2、2.5维处理方法，基于二维数据来表示对象，在这里，z被看做是随自变量x，y而起伏的二次曲面。8、线视图的概念线视图又叫可视域分析，是数字高层模型的又一种派生数据，描述通视情况，即从指定观察地点视线能及的区域范围。9、一般图形处理方法，与gis的区别普通数据处理，只针对数据的属性范围内进行管理；一般图形管理，指的是对点，线和多边形及其相互关系进行增删、修改等操作；与gis的区别在于点线面之间的关系在gis中是拓扑的，而在一般数据处理中却往往只是粗略的，“看起来像”图层叠加是也只是层层叠加而gis会真正形成一层，重新取交点，分配属性。10、高斯克吕格投影高斯克吕格投影：横轴等角切椭圆柱投影，按进度3/6分带，其直角坐标网格称为方里网，存在的最大问题就是图幅之间的拼接比较困难。11、数字高程模型生成的一般思路航片立体像对分析，高程观测数据，数字化地形图的等高线、高程点，组合成不规则分布的高样点数据，内插行程高程矩阵，组合而成tin，最终得到dem及其数据。12、坡向坡度名词解释坡度指地面单元与水平面之间的夹角坡向指地面单元的法向量在水平方向内投影所指的方位角。13、空间插值空间插值是指通过已知点或者分区的数据，推求任一点或分区数据的处理及其方法。Chap51、 空间分析、常见的空间分析方法（举例）空间统计空间分析指gis中一切用以提取地理空间信息乃至时间分布、组合、联系和发展的知识的、设计空间位置要素和空间关系的分析。常见的空间分析方法有：叠置分析，网络分析，缓冲区分析，空间统计分析叠置分析：叠置分析是将两层或多层地图要素进行叠加产生一个新要素层的操作，其结果将原来要素分割生成新的要素，新要素综合了原来两层或多层要素所具有的属性。网络分析：网络分析是运筹学模型中的一个基本模型，它的根本目的是研究、筹划一项网络工程如何按排，并使其运行效果最好,如一定资源的最佳分配，从一地到另一地的运输费用最低等。缓冲区分析：缓冲区分析是针对点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围以内的缓冲区多边形。空间统计分析：常规统计分析，空间自相关分析，回归分析，专家打分模型，趋势分析等。2、 空间数据插值（为什么需要）第一是从采样点位数据到整个区域的运用。第二是用已知样点预测位置样点。3、空间查询？区别？有效的从地理信息系统海量数据中检索出所需信息。4、基本空间查询分为哪三类？、基本空间查询分可分为以下三类：1、从地物空间位置（或图形）特征查询属性。通过表示地物或区域未知的图形单元（点线面）或图像单元（像元）检索这些地点、地物或区域的特征、内容或组成成分等属性。2、从属性查询空间位置（或图形）特征。通过地物或区域的属性数据或信息，查询满足给定条件的地物或区域的位置和形态，并加以可是化表达。3、用户给定的窗口查询。用户给定一个范围，如矩形、圆等，查询这个范围内所有对象，包括其属性和位置特征，并加以显示。5、给一个例子然后问你涉及到哪些复杂空间查询例如水源保护区，就是用缓冲区，是缓冲区分析和缓冲区查询。不同之处在于，查询只是暂时的，源数据没有变化，而分析则是修改了源数据。6、什么是程式化空间分析已经在gis软件中形成固有功能的空间分析手段的总称。7、什么是空间剪裁？空间筛选？有什么不同？空间剪裁与空间筛选都是从已有图层中抽取或取代一部分。但是空间剪裁是按照用户给出的图形窗口或地图进行剪裁，而空间筛选则是按照用户制定的属性条件进行筛选、。8、什么是叠置分析？栅格与矢量的叠置分析有何不同？叠置分析是gis的区域性和多层次的特点决定的，将两层或多层地图要素进行叠加产生一个新要素层的操作。不同之处在于1、栅格gis的叠置分析中各图层格网一致，叠置过程中评价的基本单元不变，不存在矢量多边形中结果层基本单元可能过于细密的问题。2、栅格叠置分析就是分析，在叠置过程中已经完成了分析过程。（例如土地利用类型的叠置，原本土地利用类型以数字表示，叠置后数字属性还在。）9、什么是主成分分析。它得到的结果有何特点？主成分分析是一种数学方法，基于变量间的协方差矩阵，构建线性特征方程，解出特征根推求特征向量，组成转置矩阵，将原有的空间变量转换为另外n个新空间变量。结果有如下两个特点：1、 所有新变量之间的协方差全部为0，即没有冗余。2、 新空间变量的方差之总和与原空间变量的方差之总和相等，即“信息总量”不变，且方差集中在少数几个变量上。主成分分析的缺点：因为做了复杂变换，无法对应原有变量，没有实际意义。10、什么是统计距离？与欧式距离有何区别？统计学意义上的距离成为统计距离，是具体样点归属某具体类别的可能性大小。采用统计距离的结果一般比欧氏距离（两点坐标分量之差的平方和）科学，因为不同类别的样点在向量空间中的分布范围和弥散度通常差异较大。Chap61、常见的Gis输出产品有地图（缺省为矢量数据形式）影响地图等栅格式gis输出产品，统计图，文字和表格，多媒体。2、点位符线位符（符号的各自特征）点状符号的特征：1、图形固定，一般不随图幅大小变化而变化。2、有比较确定的定位性和方向性。3、大都比较规则，由几何图形构成，简单美观，易用数学公式表示。线状符号的特征：1、线状符号都有一条无形的绘制线状地物的坐标串所决定的定位线。2、线状符号可以划分为曲线直线以及沿定位线连续配置点符号等。3、不少线状符号可以进一步分解为具有单一特征的线状符号，一线状符号可以由若干条具有单一特征的线状符号组成。面状符号的特征：1、有一条有形或无形的封闭轮廓定位线，即边界坐标串所决定的闭合定位线。2、面状符号一板用填充模式表示区域的特征，在轮廓线内配置点状符号的排列、绘晕线等。3、简述常用的gis软件arcgis、mapgis、mapinfo、supermap、geostar4、从国外引进gis软件所遇到的问题第一，进口设备地理坐标功能和所带实例地图不符合中国国情。第二，gis软件中带的示范地图，是以别国为中心的。第三，生产厂家未注意到别国的国情，不包含某些坐标系，使地图标示带来很大困难。5、不规则三角网和栅格的区别和优点不规则三角网（tin）兼具栅格和矢量两种数据的形式。一方面用网格覆盖整个地区，用网格单元及属性组合起来表达地表形态。另一方面tin的地面单元是不规则的三角形，不能以矩阵形式运作，因而不得不借助矢量方法来描述三角形单元的点线和拓扑关系。优点：1、tin无需内插，从而避免了内插带来的精度损失；2、因为tin中三角形地形单元大小取决于样点疏密，而样点密的地方地形变化一般都比较复杂。故tin的三角形密度和大小能够自然地反映地形的复杂变化，