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此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除地理信息系统考试复习资料第一章1 地理信息的概念，特性？定义：是指与研究对象的空间地理分布有关的信息,它表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征，相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。特性： 1）地域性：地理信息属于空间信息，位置的识别与数据相联系，它的这种定位特征是通过公共的地理基础来体现的。这是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志； 2）多维结构：在二维空间编码基础上，实现多专题的第三维信息结构的组合，为地理系统多层次的分析和信息的传输与筛选提供方便。 3）时序特征：时空的动态变化引起地理信息的属性数据或空间数据的变化。可以按时间尺度将地理信息划分为超短期的（如台风、地震）、短期的（如江河洪水、秋季低温）中期的（如土地利用、作物估产）长期的（如城市化、水土流失）超长期的（如地壳变动、气候变化） 实时的GIS系统要求能及时采集和更新地理信息，使得地理信息具有现势性。2 地理信息系统的概念GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用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。3 GIS的构成应用人员，GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户软系统件，支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统硬件系统，各种设备-物质基础数 据，系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础应用模型，解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术产生社会经济效益的关键所在 4 地理信息的基本功能和应用领域a.数据采集与输入 b.数据编辑与更新 c.数据存储与管理 d.数据显示与输出 e 空间查询与分析 e1空间查询e2叠加分析e3缓冲区分析e4 网络分析e5 地形分析 第二章1 地理实体的三个基本特征a属性特征用以描述事物或现象的特性，即用来说明“是什么”，如事物或现象的类别、等级、数量、名称等b空间特征用以描述事物或现象的地理位置以及空间相互关系，故又称几何特征和拓扑特征，如中国与印度之间边界界桩的经纬度，中国与印度之间的邻接关系c时间特征用以描述事物或现象随时间的变化，如学生人数的逐年变化。2 地理实体的数据类型属性数据描述空间对象的属性特征的数据，也称非几何数据。即说明“是什么”，如类型、等级、名称、状态等描述时间特征的数据也可以归为这一类。几何数据描述空间对象的空间特征的数据，也称位置数据、定位数据。即说明“在哪里”，一般用经纬度或X、Y坐标来表示。 关系数据描述空间对象之间的空间关系的数据，一般通过拓扑关系表达。如空间数据的相邻、包含等，主要是指拓扑关系。拓扑关系是一种对空间关系进行明确定义的数学方法3 空间数据结构的概念是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，也就是指空间数据以什么形式在计算机中存储和处理。空间数据结构分为基于矢量的数据结构和基于栅格的数据结构两种基本类型。3.1矢量、栅格数据结构的概念矢量数据结构通过记录空间对象的坐标及其空间关系来表达地理实体的一种数据结构。A. 点实体：记录点坐标和属性代码；B. 线实体：记录两个或一系列采样点的坐标，并加属性代码；C. 面实体：记录边界上一系列采样点的坐标，由于多边形封闭，边界为闭合环，加面域属性代码。 栅格数据结构是指将地表区域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。A. 点实体：由单个像元来表达B. 线实体：由在一定方向上连接成串的相邻像元的集合来表达。 C. 面实体：由聚集在一起的相邻像元的集合来表达。 4 拓扑关系的概念，类型拓扑关系：指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。类型：最基本拓扑关系 拓扑关联：指存在于空间图形中的不同拓扑元素之间的关系结点与弧段：如结b与弧3,2,5 ，多边形与弧段：面C与弧4,5,3。拓扑邻接：指存在于空间图形中的相同拓扑元素之间的关系。多边形之间,结点之间邻接矩阵,1邻结；0不邻结其它拓扑关系 拓扑包含：指存在于空间图形中的面与其它元素之间的关系,如面状实体包含哪些点、线状实体层次关系：指存在于空间图形中的相同拓扑元素之间的等级关系，如连云港市各个区拓扑连通：拓扑元素之间的通达关系，如点连通度，面连通度5 拓扑关系的意义A. 拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系。不需要利用坐标或距离就可以确定一个地理实体相对于另一个地理实体的空间位置关系，并且这种拓扑数据较之几何数据具有更大的稳定性，即它不随地图投影而变化B. 有助于空间要素的查询，利用拓扑关系可以解决许多实际问题C. 根据拓扑关系可重建地理实体。 6 栅格坐标系统的确定栅格坐标系统的确定由于栅格编码一般用于区域性GIS，原点的选择常具有局部性质。但为了便于区域的拼接，栅格系统的起始坐标应与国家基本比例尺地形图公里网的交点相一致，并分别采用公里网的纵横坐标轴作为栅格系统的坐标轴。6.1栅格单元尺寸的原则方法栅格单元的尺寸1） 原则：应能有效地逼近空间对象的分布特征，又减少数据的冗余度。栅格太大，忽略较小图斑，信息被丢失；栅格太小，会增加存储数据量 2） 方法：用保证最小多边形的精度标准来确定尺寸经验公式： H = (min|Ai|)1/2H 为栅格单元边长, Ai 为区域所有多边形的面积7栅格单元代码的确定栅格代码(属性值)的确定1、中心点法：取位于栅格中心的属性值为该栅格的属性值。 2、面积占优法：栅格单元属性值为面积最大者。 3、重要性法：取重要的属性值为栅格属性值。 4、长度占优法：每个栅格单元的值由该栅格中线段最长的实体的属性来确定。 8 栅格数据结构的特点l 用离散的量化栅格值表示空间对象(通常是规则格网)l 位置隐含，属性明显l 数据结构简单，易于遥感数据结合，但数据量大l 存在几何和属性偏差l 面向位置的数据结构,难以建立空间对象之间的关系l 比例尺大小为栅格(像元)的大小与地表相应单元的大小之比。9 矢量与栅格数据结构的比较第三章1 GIS数据源有哪些a地图数据 存储介质、现势性、投影转换b遥感、航空影象和数据 分辨率、变形规律、纠正、解译特征c实测数据d数字数据 格式、精度e统计数据、文本数据f多媒体，辅助GIS空间分析和查询2 GIS数据质量的概念GIS的数据质量，是指GIS中空间数据(几何数据和属性数据)的可靠性，通常用空间数据的误差来度量。 误差是指数据与真值的偏离。3 地理控制基础的内容地理控制基础是地理信息数据表示格式与规范的重要组成部分内容：1统一的地图投影系统 2统一的地理格网坐标系统（地理参照系）3统一的地理编码系统4 GIS中地图投影的设计与配置一般原则a 与相应比例尺的国家基本图投影系统一致。 B 系统一般只考虑至多采用两种投影系统，一种应用于大比例尺的数据处理与输出、输入，另一种服务于小比例尺。 C 所用投影以等角投影为宜。 d 所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统在投影带中应保持完整。5 连接地理实体与计算机中表现形式为编码；标识码是联系实体的几何信息和属性信息的关键字；实体几何数据与属性数据的连接纽带公共标识符(关键字)6 代码的功能a鉴别 代码代表对象的名称，是鉴别对象的惟一标识。b分类 当按对象的属性分类并分别赋予不同的类别代码时，代码又可作为区分分类对象类别的标识。c排序 当按对象产生的时间、所占的空间或其他方面的顺序关系排列并分别赋予不同的代码时，代码又可作为区别对象排序的标识。7 地理目标数据分层的目的是为了便于空间数据的管理对所有地理目标的管理就简化为对各数据层的管理。查询对地理目标数据进行查询，只需要对某一层地理目标数据进行查询即可，因而可加快查询速度。显示不需要分层后的地理目标数据由于任意选择需要显示的图层，因而增加了图形显示的灵活性分析对不同数据层进行叠加，可进行各种目的的空间分析8 GIS数据质量的基本内容a位置精度：如数学基础、平面精度、高程精度等，用以描述几何数据的质量。b属性精度：如要素分类的正确性、属性编码的正确性、注记的正确性等，用以反映属性数据的质量。c逻辑一致性：如多边形的闭合精度、结点匹配精度、拓扑关系的正确性等。d完备性：如数据分类的完备性、实体类型的完备性、属性数据的完备性、注记的完整性等e现势性：如数据的采集时间、数据的更新时间等 9 GIS数据质量误差产生的原因a空间现象自身存在的不稳定性 b空间现象的表达 （如由椭球体到平面必然产生误差）c空间数据处理中的误差 d空间数据使用中的误差10 空间数据误差的类型GIS空间数据的误差可分为源误差和处理误差(1)源误差，是指数据采集和录入中产生的误差，包括：A 遥感数据：摄影平台、传感器的结构及稳定性、分辩率等b 测量数据：人差(读数误差等)、仪差(仪器不完善等)、环境(干扰等)c 属性数据：数据的录入、数据库的操作等d GPS数据：信号的精度、接收机精度、定位方法、处理算法等e 地图：控制点精度，编绘、清绘、制图综合等的精度f 地图数字化精度：纸张变形、数字化仪精度、操作员的技能等(2)处理误差，是指GIS对空间数据进行处理时产生的误差，如：1 几何纠正；2坐标变换；3几何数据的编辑；4 属性数据的编辑；5空间分析(如多边形叠置等)；6图形化简(如数据压缩)；7数据格式转换；8计算机截断误差；9空间内插； 10矢量栅格数据的相互转换。11 空间数据标准的概念是指空间数据的名称、代码、分类编码、数据类型、精度、单位、格式等的标准形式。每个地理信息系统都必须具有相应的空间数据标准12 空间数据交换标准的方式由于空间数据模型的不同，空间数据的定义、表达和存储方式也不同，因而数据交换也需要统一的标准。1 外部数据交换标准这类标准通常是ASCII码文件，用户可以通过阅读说明书来直接读写这种外部数据格式。GIS的外部数据交换格式通常包括：矢量数据交换格式；栅格数据交换格式；数字高程模型交换格式。特点：自动化程度不高，速度较慢等，但它可解决不同GIS之间的数据转换问题。它仍然是实现数据共享的主流方式。2 空间数据互操作协议制定一套各方都能接受的标准空间数据操纵函数，通过调用这些函数以互相操作对方的数据。特点：比外部数据交换标准方便，但由于各种软件存储和处理空间数据的方式不同，空间数据的互操作函数又不可能很庞大，因此往往不能解决所有问题。3 空间数据共享平台服务器存放空间数据，采用客户机/服务器体系结构，各种GIS通过一个公共的平台在服务器存取所有数据，以避免数据的不一致性。特点：思路较好，但现有的GIS软件各有自己的底层，要统一平台目前难以实现4 统一数据库接口在对空间数据模型有共同理解的基础上，各系统开发专门的双向转换程序，将本系统的内部数据结构转换成统一数据库的接口。特点：这种方式的前提，首先要求对现实世界进行统一的面向对象的数据理解，这不易实现的。目前：外部数据交换标准仍是实现数据共享的主流方式13 空间元数据的定义，主要作用空间元数据(Geospatial Metadata)：地理的数据和信息资源的描述性信息。是通过对地理空间数据的内容、质量、条件 和其他特征进行描述与说明，以便人们有效地定位、评价、比较、获取和使用与地理相关数据的数据。作用：（1）确定一套地理空间数据的存在性及其位置和其对于某种应用的适宜性，确定空间数据的存储方法、表达方法和使用方法。2） 用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源3）帮助数据使用者查询所需空间信息4）用来建立空间信息的数据目录和数据交换中心5）提供数据转换方面的信息14 GIS空间数据互操作的含义和其对于GIS的必要性指异构环境下两个或两个以上的实体可以 互相通信和协作，以完成某一特定任务，这些实体包括程序、对象、系统运行环境等。必要性：1）解决基础数据的共享问题的需要2）GIS应用趋向多学科综合和集成化3）GIS走向社会化的需要4）是Internet GIS发展的需要15 OPENGIS的概念OGIS，也叫开放式地理数据交换规程，它是由开放地理信息系统协会(Open GIS Consortium)制定的一系列开放标准和接口。Open GIS规范是OGC规范的最高层次，是利用软件统一地表示地理数据和地理处理的规范系统。第四章1 矢量图形数据的编辑（重要）2 空间索引的概念空间索引是指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系,按一定的顺序排列的一种数据结构。它包含空间对象的概要信息，通过筛选作用，大量与特定空间操作无关的空间对象被排除，从而提高空间操作的速度和效率。3 仿射变换仿射变换的特性：实质是两坐标系间的旋转变换。1直线变换后仍为直线；2平行线变换后仍为平行线；3不同方向上的长度比发生变化4 投影变换的方法1 解析变换法：找出两投影间坐标变换的解析计算公式的两种方法：A.反解变换法 先解出原地图投影点的地理，对于x，y的解析关系式，将其代入新图的投影公式中求得其坐标。B.正解变换法 直接求出两种投影点的直角坐标关系式。2数值变换法 原投影点的坐标解析式不知道，或不易求出两投影之间坐标的直接关系，利用若干同名数字化点(对同一点在两种投影中均已知其坐标的点)，采用插值法、有限差分法或多项式逼近的方法，即用数值变换法来建立两投影间的变换关系式。3数值解析变换法 当已知新投影的公式，但不知原投影的公式时，可先通过数值变换求出原投影点的地理坐标，然后代入新投影公式中，求出新投影点的坐标。5 数据压缩的概念是指从所取得的数据集合中抽出一个子集，使得该子集在规定的精度范围内较好地逼近原集合，且尽可能降低其数据量的数据处理过程。5.1 矢量数据压缩的方法5.2 栅格数据的压缩概念、方法（重要）概念：是指为了删除冗余数据，减少数据存储量，节省存储空间，加快后继处理速度，对栅格数据所做得处理方法。1 游程编码压缩方法是指将原始栅格阵列的行或列中属性值相同的连续若干个栅格单元进行合并，并映射成 一个游程，以减少数据存储冗余度的编码压缩方法。每个游程的数据结构为（A，P）整数对。其中A代表属性值或属性值的指针， P 代表连续相同属性值的栅格个数（游程编码压缩方法是一种无损失的压缩编码结构 ）2 链式编码压缩用从某一起点开始沿8个方向前进的单位矢量链来表示线状地物或多边形的边界，从而达到压缩数据量的方法。建立步骤：1）首先定义一个33窗口，对中间栅格的走向的8种可能进行编码。2）记下地物属性码和起点行、列后，进行追踪，得到矢量链。如下图所示： 3 块状编码压缩是游程长度编码扩展到二维的情况，采用方形区域作为记录单元，每个记录单元包括相邻的若干栅格，数据结构由初始位置(行、列号)和半径，再加上记录单元的代码组成。数据对格式(初始行、列，半径，属性值) 4四叉树编码压缩方法是指将栅格或图像沿中央位置等分成四部分，如果某一子区的所有网格都具有同样的属性值，则这个子区就不再继续分割；否则，就要把这个子区再等分成四个区域，直到每个子区都含有相同的属性值为止，据此再进行编码的方法。一种可变分率的非均匀网格系统，是最有效的栅格数据压缩编码方法之一。此文档仅供学习与交流 5 空间数据结构的转换5.1点对象的栅格化5.2 面对象的栅格化6 空间数据插值的概念空间数据插值，是指通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的方法7 泰森多边形泰森多边形法的基本原理是，未知点的最佳值由最邻近的观测值产生。（1）每个泰森多边形内仅含有一个控制点数据（2）泰森多边形内的点到相应控制点的距离最近（3）位于泰森多边形边上的点到其两边控制点的距离相等（4）在判断一个控制点与其它哪些控制点相邻时，可直接根据泰森多边形得出结论，即若泰森多边形是n多边形，则n个离散点相邻。8 趋势面分析的基本特点？1 插值结果是一个平滑表面(线)，这个表面(线)是由采样点值拟合的多项式数学方程生成的。2 其起伏变化平缓，代表研究区域范围内表面逐渐变化的总体趋势，很少能与实际的已知样点完全重合，属非精确插值方法。3 该插值方法受生成的预测表面容易受那些离群点(极高或低样点)的影响，而且多项式越复杂，其物理意义就越难描述。第五章1 空间数据库的概念以特定的信息结构和数据模型表达、存储和管理从地理空间中获取的某类空间信息，以满足不同用户对空间信息需求的数据库。2 空间数据库的特征A 空间数据库具有一般数据库所共有的特征1 数据集中控制 在文件管理方法中，文件是分散的，文件之间一般是没有联系的，不能按照统一的方法来控制、维护和管理。而数据库则很好地克服了这一缺点，可以集中控制、维护和管理有关数据。2 数据独立 数据库中的数据独立于应用程序，包括数据的物理独立性和逻辑独立性。这给数据库的使用、调整、优化和进一步扩充提供了方便，提高了数据库应用系统的稳定性。3 数据共享 数据库中的数据可以供多个用户使用，每个用户只与数据库中的一部分数据发生联系。用户数据可以重叠，用户可以同时存取数据而互不影响，大大提高了数据库的使用效率。4 较小的数据冗余 数据库中的数据不是面向应用，而是面向系统，数据是按照一定的数据模型组织、描述和存储，并进行集中管理，具有较小的冗余度，也提高了数据的一致性。5 统一的数据保护功能 多用户共享数据资源时，严格检查用户使用数据，规定用户的访问和存取权限，确保数据的安全性、一致性和并发控制。B 空间数据库有别于一般数据库的特征（1）空间特征：空间特征是空间数据库的最主要特征，它描述的是空间物体的位置、形态和空间关系（2）抽象特征：空间数据描述的是真实世界所具有的综合特征，非常复杂，必须经过抽象处理。在不同的抽象中，同一地物可能会有不同的语义特征。（3）空间关系特征：空间数据除了空间坐标隐含了空间分布关系外，空间数据中也记录了拓扑数据结构表达的多种空间关系。这种拓扑数据结构一方面方便了空间数据的查询和空间分析，另一方面也给空间数据的一致性和完整性维护增加了复杂程度。（4）多尺度与多态性 ：不同观察尺度具有不同的比例尺和精度，同一地物在不同情况下会有形态差异。（5）非结构化：在关系数据库管理系统中，数据记录是结构化的，记录是定长的，数据项不容许有嵌套。空间数据不满足结构化要求，记录数据项是变长的，不满足关系数据模型的范式要求。（6）分类编码特征：在GIS数据库系统中，每一个空间对象都有一个标识码和分类码。（7）海量数据特征：空间数据量是巨大的，通常称为海量数据，其数据量比一般通用数据库要大得多。一个城市的数据量要达到TB级。3 GIS空间数据管理模式（1）基于文件管理的方式（2）文件与关系数据库混合管理系统（3）全关系型空间数据库管理系统（4）对象关系数据库管理系统（5）面向对象GIS数据库管理系统4 GIS数据模型的概念，三要素，建立的目的数据模型 是指数据库系统中关于数据内容和数据间联系的逻辑组织形式，它以抽象的形式描述和反映地理实体构成及其相互关系。三要素：数据结构、数据操作和数据的约束条件建立数据模型的目的是：用最佳的方式表达实体对象及其相互关系，并能以最佳的方式为用户提供访问数据库的逻辑接口5 层次、网状、关系数据模型的优缺点（以下为关系数据模型）优 点：结构简单灵活；容易维护和理解，数据的修改和更新方便。一般DBMS管理属性数据方便可靠，管理图形数据有局限： 1无法用递归和嵌套的方式来描述复杂的层次和网状结构，模拟和操作复杂地理对象的能力较弱；1对复杂结构地理对象的描述，需对实体进行不自然的分解，导致存储模式、查询途径及操作等方面均显得语义不甚合理；3概念模式和存储模式的相互独立性，导致关系之间的联系需要执行联接操作，系统开销较大，运行效率不够高；4难于存储和维护变长的空间数据及其拓扑关系；5不能支持GIS需要的一些复杂图形功能及包含、叠加等操作。 6 数据库结构设计数据库设计，就是把现实世界中一定范围内存在着的应用处理和数据抽象成一个数据库的具体结构的过程。空间数据库的设计，是指在现在数据库管理系统的基础上建立空间数据库的整个过程。主要包括需求分析、结构设计和数据层设计三部分。7 空间数据库的维护（重组织，重构造的概念）1、空间数据库的重组织 指在不改变空间数据库原来的逻辑结构和物理结构的前提下，改变数据的存储位置，将数据予以重新组织和存放。 2、空间数据库的重构造 指局部改变空间数据库的逻辑结构和物理结构。数据库重构通过改写其概念模式 (逻辑模式)的内模式(存储模式)进行。 第六章1 空间分析的定义是集空问数据分析和空间模拟于一体的技术，通过地理计算和空间表达挖掘潜在空间信息，以解决实际问题的过程。2 空间查询的定义是指基于给定的属性和空间约束条件从地理数据库中查找指定地理对象及其属性的过程3数字地面模型（DTM）和高程模型（DEM）。数字地面模型：是指地表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。数字高程模型：是一定区域范围内地面高度连续变化的数字化表示方法，通常是指按照一定的格网间隔采集地面高程所建立的规则格网高程模型。4 TIN的概念、特点TIN：利用区域有限个点集将区域划分为互不交叉、互不重叠且相连的三角面网络来模拟地形表面的数据模型。特点： TIN模型具有可变分辨率； 因能顾及各种地形特征点、线，故能以较少的采样点高精度的逼近复杂的地形表面 TIN模型可减少规则格网法带来的数据冗余，同时在计算坡度等效率方面优于纯粹基于等高线的方法； TIN数据结构、存储管理与操纵较为复杂，数据共享不便，大规模DEM生产管理较少采用，一般用于大比例尺地形测图5 空间叠置分析、缓冲区分析、网络分析的概念空间叠置分析又称叠加分析，是指在统一的空间参照系统条件下，将同一地区的两组或两组以上的图层要素进行叠置，产生新的数据层的分析方法。缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立它们周围一定距离的带状区域，用以识别这些实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。GIS的网络分析是通过研究网络的状态以及模拟和分析资源在网络上的流动和分配情况，对网络结构及其资源的优化问题进行研究的一种空间分析方法。（网络分析的基础是图论和运筹学）6 狄克拉斯算法（重要）7 树，最小生成树的概念 （中心选址问题重要）第七章1 空间信息可视化的概念是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图 像，并结合图表、文字、表格、视频等可视化形式在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。2 地图符号变量、要素，作用地图符号，是指在地图上用以表示各种空间对象的图形记号，或者还包括与之配合使用的注记。地图符号对表达地图内容具有重要的作用：1 是地图区别于其他表示地理环境之图像的一个重要特征2是丰富地图内容、增强地图的易读性和便于地图编绘的必要前提3地图符号不仅能反映制图对象的个体存在、类别及其数量和质量特征，而且通过它们的联系和组合，还能反映出制图对象的空间分布和结构以及动态变化设计地图符号，除优先考虑地图内容各要素的分类、分级的要求外，还应着重顾及构成地图符号的6个图形变量，即： 形状、尺寸、方向、亮度、密度、色彩3 电子地图的概念、特征与GIS地图的区别电子地图(屏幕地图或瞬时地图)：以地图数据库为基础，以数字形式存储在计算机外存储器上，并依托于空间信息可视化系统实时再现地理信息的数字化地图。电子地图(集)的基本特征：1 能够全面继承并发展了地图科学中对地学信息进行多层次智能综合加工、提炼的优点；2 很强的空间信息可视化性能，具有严密的数学基础、科学而系统的符号系统、强有力的可视化界面，支持地图的动态显示，并可采用闪烁、变色等手段增强读图效果；3 支持空间信息的多种形式的查询、检索和阅读；4 支持基本的统计、计算和分析；5 大多数电子地图支持“所见即所得”地编辑和输出硬拷贝，支持电子出版；6 大多数电子地图支持多媒体信息技术。区别：1 电子地图包含了GIS的主要功能，但不是全部功能2 侧重于可见实体的显示3不同来源的电子地图数据，难以赋予统一的空间数学基础，空间分析薄弱4 虚拟现实技术的含义虚拟现实(Virtual Reality)，是一种最有效地模拟人在自然环境中视、听、 动等 行为的高级人机交互技术，是当代信息技术高速发展和集成的产物。 第八章1 WEB GIS 与一般GIS 特点的区别WebGIS：是GIS与www的有机结合，GIS通过www功能得到了扩展，从www的任意一个节点，人们可以浏览和获取Web上的各种地理空间数据及属性数据、图像、文件，可以进行地理空间分析。1 基于C/S模式 ，传统的GIS大多数为独立的单机系统2 利用因特网来进行客户端和服务器之间的信息交换，信息传输是全球性的3 是一分布式系统，用户、服务器可分布在不同地点和计算机平台上。 2 GIS设计的方法（5个），阶段（4个）（1）结构化生命周期法 （2）由底而上法 （3）快速原型法 （4）面向对象的软件开发方法 （5）“演示和讨论”方法开发阶段一、 系统调查分析（1）需求调查与分析；（2）可行性分析；（3）系统分析。二、系统设计 系统设计的任务是将系统分析阶段提出的逻辑模型化为相应的实际的物理模型这是整个研制工作的核心。三、系统的维护 此阶段是把系统设计的成果付诸实施，实现能够使用的实际系统。四、系统的运行和维护 系统验收是系统实施的终结，系统维护是指在运行过程中，为适应环境和其它因素的各种变化，保证系统正常工作而采取的一切活动。2选址问题A设某项应用为从A市到B市的铁路路线选址，（1）要求所选的路线必须经过A、B两地之间的C县和D县(C县属于A市，D县属于B市，并且两县接壤)；（2）铁轨经过的地段的地形坡度小于10度，土层坚实，避开水体；（3）在此基础上，尽量使整个路线的造价最小。 已有的空间数据资料是A市的全要素地图和B市的全要素地图（包含行政区划、人口、地形等高线、土壤类型、河流、湖泊分布等等），请试以GIS方法，设计该路线选址的应用模型，用框图表示其运行过程，并说明其有关的操作和算子。3选址问题B 设某项应用为核电站选址，要求（1）核电站临近海湾，（2）交通便捷，（3）地形坡度小于5度，地质条件安全，（4）并避开居民区。 已有的空间数据资料是该地区的全要素地图（包含行政区划、人口、地形等高线、土壤类型、河流、湖泊分布等等），请试以GIS方法，设计该位置选择的应用模型，用框图表示其运行过程，并说明其有关的操作和算子注意：少了海岸线图，对海岸一侧进行缓冲区分析，得到临近海湾的地区地理信息系统概念集锦（名词解释）【一】1、地理信息系统（geographic information system ，即gis ）一门集计算机科学、信息学、地理学等多门科学为一体的新兴学科，它是在计算机软件和硬件支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。2栅格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。特点：属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性本身，而所在的位置则根据行列号转换为相应的坐标，即定位是根据数据在数据集中的位置得到的，在栅格结构中，点用一个栅格单元表示；线状地物用沿线走向的一组相邻栅格单元表示，每个栅格单元最多只有两个相邻单元在线上；面或区域用记有区域属性的相邻栅格单元的集合表示，每个栅格单元可有多于两个的相邻单元同属一个区域。3.矢量它假定地理空间是连续，通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。对于点实体，矢量结构中只记录其在特定坐标系下的坐标和属性代码；对于线实体，用一系列坐标对的连线表示；多边形是指边界完全闭合的空间区域，用一系列坐标对的连线表示。4.“拓扑”（topology）一词来源于希腊文，它的原意是“形状的研究”。拓扑学是几何学的一个分支，它研究在拓扑变换下能够保持不变的几何属性拓扑属性（拓扑属性：一个点在一个弧段的端点，一个点在一个区域的边界上；非拓扑属性：两点之间的距离，弧段的长度，区域的周长、面积）。这种结构应包括：唯一标识，多边形标识，外包多边形指针，邻接多边形指针，边界链接，范围（最大和最小x、y 坐标值）。地理空间研究中三个重要的拓扑概念（1）连接性：弧段在结点处的相互联接关系；（2）多边形区域定义：多个弧段首尾相连构成了多边形的内部区域；（3）邻接性：通过定义弧段的左右边及其方向性来判断弧段左右多边形的邻接性。5、矢量的实体错误伪节点：即需要假节点进行识别的节点，发生在线和自身相连接的地方（如岛状伪结点显示存在一个岛状多边形，这个多边形处于另一个更大的多边形内部），或发生在两条线沿着平行路径而不是交叉路径相交的地方（节点表示线与线间连接的特殊点）。摇摆结点：有时称为摇摆，来源于3 种可能的错误类型：闭合失败的多边形；欠头线，即结点延伸程度不够，未与应当连接的目标相连；过头线，结点的线超出想与之连接的实体。碎多边形：起因于沿共同边界线进行的不良数字化过程，在边界线位置，线一定是不只一次地被数字化。高度不规则的国家边境线，例如中美洲，特别容易出现这样的数字变形。标注错误：丢失标注和重复标注。异常多边形：具有丢失节点的多边形。丢失的弧。6.空间分析方法1、空间信息的测量：线与多边形的测量、距离测量、形状测量；2、空间信息分类：范围分级分类、邻域功能、漫游窗口、缓冲区；3、叠加分析：多边形叠加、点与多边形、线与多边形；4、网络分析：路径分析、地址匹配、资源匹配； 5、空间统计分析：插值、趋势分析、结构分析；6、表面分析：坡度分析、坡向分析、可见度和相互可见度分析。7.缓冲区分析是指根据数据库的点、线、面实体基础，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的空间分析方法。缓冲区在某种程度上受控于目前存在的摩擦表面、地形、障碍物等，也就是说，尽管缓冲区建立在位置的基础上，但是还有其他实质性的成分。确定缓冲区距离的四种基本方法：随机缓冲区、成因缓冲区、可测量缓冲区、合法授权缓冲区。8、dem数字高程模型（digital elevation model）。地形模型不仅包含高程属性，还包含其它的地表形态属性，如坡度、坡向等。dem 通常用地表规则网格单元构成的高程矩阵表示，广义的dem 还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示。在地理信息系统中，dem 是建立数字地形模型（digital terrain model）的基础数据，其它的地形要素可由dem 直接或间接导出，称为“派生数据”，如坡度、坡向。9、元数据关于数据的数据，对数据库内容的全面描述,其目的是促进数据集的高效利用和充分共享。使用元数据的理由：性能上，完整性、可扩展性、特殊性、安全性；功能上，差错功能、浏览功能、程序生成。10、比较工具型地理信息系统和应用型地理信息系统的异同。工具型地理信息系统：是一种通用型gis，具有一般的功能和特点，向用户提供一个统一的操作平台。一般没有地理空间实体，而是由用户自己定义。具有很好的二次开发功能。如：arcinfo、genamap、mapinfo、mapgis、geostar。应用型地理信息系统：在较成熟的工具型gis 软件基础上，根据用户的需求和应用目的而设计的用于解决一类或多类实际问题的地理信息系统，它具有地理空间实体和解决特殊地理空间分布的模型。如lis、cgis、ugis。11、详细描述应用型地理信息系统的开发过程1、系统总体设计：需求和可行性分析、数据模型设计、数据库设计、方法设计2、系统软件设计：开发语言、用户界面、流程、交互3、程序代码编写：投影、数据库、输入、编辑4、系统的调试与运行：调试、调试5、系统的评价与维护：功能评价、费用评价、效益评价12.数据:数据是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，随载荷它的物理设备的形式而改变。13.信息:信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，不随载体的物理形式的改变而改变。14.地理数据：以地球表面空间位置为参照，描述自然和社会经济要素的数据，可以是图形、图象、文字、数字和符号等。15. 几何数据：描述地理实体本身位置、形状和大小等的度量信息的数据。16.关系数据：描述各个不同地理实体之间的空间关系的数据，如接近度、邻接、关联、包含和连通等。17. 属性数据：即非空间数据，是各个地理单元中的社会、经济或其他专题数据。18.数字地球：是指数字化的地球，以地理坐标为依据，具有多分辨率、海量数据和多维显示的虚拟系统。19.空间数据：也叫图形数据，是表示地理要素的位置、形态、大小和分布特征等方面信息的数据。20.拓扑结构： 明确定义空间结构关系的一种数学方法。21.拓扑邻接：是指存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系。22.拓扑关联：是指存在于空间图形的不同类元素之间的拓扑关系。23.拓扑包含：是指存在于空间图形同类但不同级元素之间的拓扑关系。24.空间数据结构：也称图形数据格式，是指适合于计算机系统存储、管理和处理的地理图形数据的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。25.矢量结构：是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体。26.栅格结构：是以规则的阵列来表示地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地理要素的非几何属性特征。27.数据字典是描述数据库中各种数据属性与组成的数据集合，是数据库设计与管理的有力工具。28.DTM： 数字地形模型，是通过地表点集的空间直角坐标（X，Y，Z）并视需要进一步伴随若干专题特征数据来表示地形表面的，它是构成地形、地理分析的基础。29.DEM：数字高程模型，是地表单元上高程的集合，是地貌形态的离散表示。30.电子地图:又称屏幕地图，以地图数据库为基础，用数字形式存储在外存储器上，并能在屏幕上快速显示的可视地图。31地理数据：是指表征空间地理要素或物质的数量、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。32.图层：基于矢量拓扑关系的数据的集合。33.关系数据库：表的集合，可通过属生相互连接，该属生的值能唯一确定表中的一个记录。37拓扑关系：是反映图件要素空间上相关性的关系。它是空间查询、量算和分析的基础。38.空间参考系统：采用特定参考椭球、大地基准面和投影类型的空间定位框架体系。地图坐标系是由大地基准面和地图投影确定的。39参考椭球（ 体）：形状和大小与大地体相近并且两者之间的相对位置确定的旋转椭球。40.基准面（Datum Plane）：由椭球体派生而来的，是坐标系的基础。同一个椭球体可以派生出多个基准面。41.地图投影：地图投影就是指建立地球表面上的点与投影平面上点之间一一对应关系的数学方法。地图投影是解决地球椭球面上地物绘制到平面图纸上的问题。42.地理信息系统（GIS）： Geographic Information System。它是在计算机硬、软件的支持下，以地理空间数据库（Geospatial Database）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。地理信息系统属于空间型信息系统。43空间分析：是基于空间对象的位置和形态特征的空间数据分析技术。常见的有拓扑叠加分析、缓冲区分析、网格分析和地形分析等。441954 年北京坐标系Beijing Geodetic Coordinate System l9541954 年我国决定采用的国家大地坐标系，实质上是由原苏联普尔科沃为原点的1942 年坐标系的延伸。451956 年黄海高程系统Huang hai Vertical Datum l956以青岛验潮站根据1950 年一1956 年的验潮资料计算确定的平均海面作为基准面，据以计算地面点高程的系统。461985 国家高程基准National Vertical Datum 19851987 年颁布命名的，以青岛验潮站1952 年一1979 年验潮资料计算确定的平均海面作为基准面的高程基准。47ISOOSI 参考模型OSI-RM ISOOSI Reference Model该模型是国际标准化组织（ISO）为网络通信制定的协议，根据网络通信的功能要求，它把通信过程分为七层，分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，每层都规定了完成的功能及相应的协议。48WGS 一84 坐标系WGS 一84 Coordinate System一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的之轴指向BIH （国际时间）1984O 定义的协议地球极（CTP）方向，调轴指向BIH 19840 的零子午面和CTP 赤道的交点，Y 轴与Z 轴、X 轴垂直构成右手坐标系，称为1984 年世界大地坐标系统。49参考椭球reference ellipsoid一个国家或地区为处理测量成果而采用的一种与地球大小、形状最接近并具有一定参数的地球椭球。50城市地理信息Urban Geographic lnformation城市地理信息是城市中一切与地理分布有关的各种地理要素图形信息、属性信息及其相互间空间关系信息的总称。51城市地理信息系统Urban Geographic lnformation System简称“UGIS”。它是地理信息系统的一个分支，是一种运用计算机硬、软件及网络技术，实现对城市各种空间和非空间数据的输入、存贮、查询、检索、处理、分析、显示、更新和提供应用，以处理城市各种空间实体及其关系为主的技术系统。它是城市基础设施之一，也是一种城市现代化管理、规划和科学决策的先进工具。52城市基础地理信息Urban FundamentaI Geographic lnformation城市基础地理信息是指城市最基本的地理信息，包括各种平面和高程控制点、建筑物、道路、水系、境界、地形、植被、地名及某些属性信息等，用于表示城市基本面貌并作为各种专题信息空间定位的载体。它具有统一性、精确性和基础性的特点。53大地测量geodetic survey测定地球形状、大小、重力场及其变化和建立地区以至全球的三维控制网的技术。54大地基准geodetic datum大地坐标系的基本参照依据，包括参考椭球参数和定位参数以及大地坐标的起算数据。55大地水准面geoid一个假想的与处于流体静平衡状态的海洋面(无波浪、潮汐、海流和大气压变化引起的扰动)重合并延伸向大陆且包围整个地球的重力等位面。56大地原点geodetic origin国家水平控制网的起算点。同义词：大地基准点58大地坐标Geodetic Coordinate大地测量中以参考椭球面为基准面的坐标。地面点P 的位置用大地经度L、大地纬度B 和大地高H 表示。当点在参考椭球面上时，仅用大地经度和大地纬度表示。大地经度是通过该点的大地子午面与起始大地子午面之间的夹角，大地纬度是通过该点的法线与赤道面的夹角，大地高是地面点沿法线到参考椭球面的距离。大地坐标系geodetic coordinate system以参考椭球面为基准面，用以表示地面点位置的参考系。59等高距contour interval地图上相邻等高线的高程差。60等高线contour地图上地面高程相等的相邻点所连成的曲线在平面上的投影。61等角投影conformal projection在一定范围内，投影面上任何点上两个微分线段组成的角度投影前后保持不变的一类投影。同义词：正形投影；相似投影62等距离投影equidistant projection沿经圈或垂直圈方向的距离，投影前后保持不变的一种任意投影。63等面积投影equivalent projection地图上任何图形面积经主比例尺放大后与实地相应的图形面积保持大小不变的投影。64地方坐标系local coordinate system局部地区建立平面控制网时，根据需要投影到任意选定面上和(或)采用地方子午线为中央子午线的一种直角坐标系。65地籍图cadastral map描述土地及其附着物的位置、权属、数量和质量的地图。66地籍信息系统cadastral information system在计算机软硬件支持下，把各种地籍信息按照空