遥感与地理信息系统-期末-复习分解

考试科目 考试科目 遥感与地理信息系统遥感与地理信息系统 考试时间 考试时间 120 分钟分钟 考试形式 考试形式 闭卷闭卷 一 GIS 部分 第一章第一章 地理信息系统概论地理信息系统概论 1 地理信息系统的早期萌发 包括形成年代地理信息系统的早期萌发 包括形成年代 20c60s 世界上首次使用地理信息系统这个术语 世界上首次使用地理信息系统这个术语 的国家的国家加拿大 2 地理信息系统的定义及缩写 地理信息系统的定义及缩写 缩写缩写 GIS 定义 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 该系统设计支持空间定义 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 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 地理信息系统的基本功能 地理信息系统的基本功能 6 数据采集 数据处理 数据存储与组织 空间查询与分析 图形的交互显示 监测与编辑 4 从应用系统的角度 概括地理信息系统的组成 从应用系统的角度 概括地理信息系统的组成 由 6 个部分组成 网络 硬件 软件 数 据 人员 应用过程 第二章第二章 地理信息的数字化地理信息的数字化 1 数据与信息 数据与信息 数据是信息的表达 载体 信息是数据的内涵 是形与质的关系 数据定义 数据指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字 文字 符号 声音 图象等符号 数据是对客观现象的表示 数据本身并没有意义 信息定义 信息是现实世界在人们头脑中的反映 具有客观性 实用性 传属性 共享性 地理数据与地理信息 地理数据与地理信息 5 地理数据定义 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 联系和规律的数字 文字 图像和图形等的总称 6 地理信息定义 地理信息是有关地理实体的性质 特征和运动状态的表征和一切有用的知识 它是对地 理数据的解释 地理信息具有区域性 多维结构特性和动态变化的特性 地理数据的三个特征 从地理的角度表示事物 一般需要哪三方面的信息 地理数据的三个特征 从地理的角度表示事物 一般需要哪三方面的信息 地理数据的三个基本特征 位置 属性 时间 2 五种属性信息的表示方式 定名 顺序 间隔 比率 周期 五种属性信息的表示方式 定名 顺序 间隔 比率 周期 3 论述题 论述题 论述在论述在 GIS 领域中常见的几种空间数据模型 并对其特征 优缺点及在计算机中的表现形式领域中常见的几种空间数据模型 并对其特征 优缺点及在计算机中的表现形式 进行描述 进行描述 矢量数据模型 矢量数据模型 对离散对象的数字化表示方法从计算机软件的角度称矢量数据模型 栅格数据模型 栅格数据模型 在计算机软件中 连续场的数字化一般采用栅格数据模型 raster data model 将需要表示的空间范围划分成格网 格网的基本单元一般是正方形 大小固定 有 时俗称栅格点 在电视 视频 计算机图像处理领域 栅格单元称像素 pixel 像元 cell 栅格数据称图像 image 遥感领域也称影像 两者的比较 两者的比较 项项目目矢矢量量模模型型栅栅格格模模型型 数据量小大 分辨率高低 数据结构复杂简单 空间关系较丰富相邻为主 多重属性方便一般 每个单元只有一个属性值 特 殊 成组分类 连接多重属性 原始数据来源实地测量 观测遥感 影像 扫描 数据输入坐标几何 台式数字化仪 鼠 标 扫描后处理 栅格转换 扫描 矢量转换 空间插值 数据更新局部成片 典型分析功能点线面相互关系 网络 叠合边界模糊的连续表面分析 多层叠合 绘图输出精细 符号丰富连续变化 渐变颜色 适用对象离散对象 几何明确 社会 经济领域用得较多 连续场所 几何形态不明确 边界模 糊 自然资源 环境领域用得较多 数数据据优优点点缺缺点点 矢量模型数据结构紧凑 冗余度低数据结构复杂 有利于网络和检索分析多边形叠加分析比较困难 图形显示质量好 精度高 栅格模型数据结构简单数据量大 便于空间分析和地表模拟投影转换比较复杂 现势性较强 4 栅格数据的压缩方法栅格数据的压缩方法 游程长度编码游程长度编码 四叉树编码四叉树编码 小波变换小波变换 金字塔索引金字塔索引 5 不规则三角网及其英文缩写不规则三角网及其英文缩写 TIN 以地形为例 在地形上采集样本点 这些点的分布是不规则的 靠软件将这些样本点连接起 来 形成三角形网络 第三章第三章 数据库系统数据库系统 1 地理关系数据模型 将地理要素作为互相联系的空间数据和描述性的属性数据的集合 采用文件形式管理空间数 据 关系数据库管理系统管理属性数据 二者通过要素标识联系起来的 GIS 模型 2 对象 关系模型 面向对象数据库是采用面向对象模型的数据库 它有两方面的特征 一方面它是面向 对象的 应支持对象 类 属性 继承 聚合 关联等面向对象的概念 另一方面 它也具有数据库所应具有的特性和功能 简答 目前 GIS 使用哪种类型的数据库系统来组织 管理地理数据 并简述其优势 面向对象数据库 ORDBMS 对象 关系数据库管理系统优势 1 便于复杂 多种数据的集成管理 2 GIS 的一些常用函数 操作符可以由数据库管理系统实现 例如地图显示 制图等 3 从概念模型到逻辑模型的过渡平滑 4 便于 GIS 进入传统的非 GIS 业务领域 3 空间索引及其常用方法 定义 空间索引就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 其中包含空间对象的概要信息 如对象的标识 外接矩形及指向 空间对象实体的指针 方法有 格网索引 四叉树索引 R 树索引 第四章第四章 地理空间信息的特性地理空间信息的特性 1 基本拓扑元素 节点 Node 弧段 Arc 多边形 Polygon 拓扑关系 拓扑关联 拓扑邻接 拓扑包含 拓扑关系 拓扑关联 拓扑邻接 拓扑包含 拓扑表 多边形与弧段的表达 弧段与节点是表达 2 地理坐标系 是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系 地面点的位置用经 度 纬度和大地高度表示 地图投影 地图投影就是这种把曲面上地理对象影射到平面的有效方法 实质就是按照一定的数学法则 将地球椭球面上的经纬网转换到平面上 建立地面点位的地理坐标与地图上相对应的平面直 角坐标之间一一对应的函数关系 我国 GIS 常用地理坐标系和地图投影的配置 地理坐标系 1954 年的北京坐标系 地图投影的配置 高斯 克吕格投影 等角横切圆柱投影 1 我国基本比例尺地形图 1 100 万 1 50 万 1 25 万 1 10 万 1 5 万 1 2 5 万 1 1 万 1 5000 除 1 100 万以外均采用高斯 克吕格投影 2 1 100 万地形图采用兰伯特 Lambert 投影 正轴等角割圆锥投影 3 我国大部份省区图多采用 Lambert 投影和属于同一投影系统的 Albers 投影 正轴等面积 割圆锥投影 3 GIS 学科中的不确定性 包括空间位置不确定性 属性不确定性 时域不确定性 4 数据质量的主要内容 精度 分辨率 完整性 一致性 第五章第五章 数据采集 输入及维护数据采集 输入及维护 1 数据采集 输入的主要途径数据采集 输入的主要途径 空间数据 野外测量 摄影测量 遥感 纸质地图数字化 已有资料利用 属性数据 遥感判读 实地调查 社会经济调查与统计 已有资料利用 2 地图数字化及方法地图数字化及方法 1 地图数字化 就是将地图上的空间特征转化为用数字形式表示数据的过程 2 方法 1 手扶跟踪数字化仪数字化 2 扫描数字化 3 地理编码 地理编码 是在数据分类的基础上 以易于计算机和人识别的代码唯一地标识地理实体的 类型 代码由字符构成 是现实世界与信息世界之间的转换接口 4 空间数据的坐标变换 几何纠正 相似变换 空间数据的坐标变换 几何纠正 相似变换 1 坐标变换 其实质是建立两个平面点之间的一一对应关系 包括几何纠正和投影转换 2 几何纠正 几何纠正是为了实现对数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的改正 仿射变换 相似变换 二次变换 3 相似变换 旋转 平移 缩放 5 1 栅格与矢量数据模型的相互转换 栅格与矢量数据模型的相互转换 2 重点是栅格转矢量的程序转换过程 重点是栅格转矢量的程序转换过程 分分 类类 图图 遥遥感感影影像像图图 栅栅格格分分类类图图 边边界界 提提取取 二二值值化化 编编 辑辑 矢矢 量量 跟跟 踪踪 数数 据据 压压 缩缩 原原始始线线划划图图二二值值化化 细细化化 扫扫 描描 预预 处处 理理 拓拓 扑扑 化化 3 二值化 二值化 图像数据是不同灰度的 通过扫描仪按一定分辨率进行扫描 得到以不同灰度值 0 255 表示的数据 为了将扫描图像矢量化 需要对这些数据二值化 即在最大和最小灰度值在最大和最小灰度值 之间定义一个阈值 使灰度值小于这个阈值的单元格的取值变为之间定义一个阈值 使灰度值小于这个阈值的单元格的取值变为 0 否则变为 否则变为 1 或 或 一副图像包括目标物体 背影还要噪声 要想从多值 二值化的数字图像中直接提取 出目标物体 最常用的方法是设定一个阙值 T 用 T 将图像数据分成两部分 大于 T 的像素 群和小于 T 的像素群 这是研究灰度变换最特殊的方法 6 地图概括 制约地图概括的因素 地图概括的基本方法 1 地图概括 定义 也称制图综合 就是采取简单扼要的手法 把空间信息中主要的 本地图概括 定义 也称制图综合 就是采取简单扼要的手法 把空间信息中主要的 本 质的数据提取后联系在一起 形成新的概念 质的数据提取后联系在一起 形成新的概念 2 制约地图概括的因素 1 地图的用途和主题 2 地图比例尺 3 制图区域的地理特征 4 数据质量 5 符号的图形尺寸 3 地图概括的基本方法 2 1分类 2 2 简化 2 数量分级 3 等级合并 4 降维转换 5 分区选取 1 层次归类 2 3 夸张 1 形状的简化 2 内部结构简化 2 位移 3 合并 4 分割 1 局部夸大 第六章第六章 制图与地理信息可视化制图与地理信息可视化 1 地理信息的可视化 地理信息的可视化 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 视频等可视化形式显示 并进行交互处理的理论 方法和技术 2 地图符号 地图符号 是地图的语言 它是表达地图内容的基本手段 地图符号由形状不同 大小 不一和色彩有别的图形和文字组成 分类 点 面 线状符号 3 常见的几种视觉变量常见的几种视觉变量 形状大小 色相亮度饱和度 颜色 方向图案纹理 大小表征对象数量差别 用不同大小圆点表示不同规模城市 图案常来表征定性地图数据 用不同图案表示不同的土地利用类型 形状常表示不同的空间对象类别 圆圈表示电杆 方块表示变电站 4 注记注记 是地图符号的一个重要部分 它有形状 尺寸和颜色的区别 地图上的文字和数 字总称为注记 注记用来表示事物的名称和某些质量和数量特征 5 专题地图专题地图 是把专题现象或普通地图的某些要素在地理底图上显示得特别完备和详细 而将其余要素列于次要地位 或不予表示 从而使内容专题化的地图 专题地图主要是有地 理基础和专题内容组成 专题地图是突出地表示一种或几种自然现象和社会经济现象的地图 6 1 常用的专题信息的表示方法 常用的专题信息的表示方法 专 题 信 息 的 表 示 方 法 要素的分类 分级 多重属性的表达 表面模型的表达 唯一值分类 等差分级 分位数分级 标准差分级 自然断裂点分级 统计指标图 圆饼图 直方图 多变量多重分级分类 分层设色法 阴影晕渲法 透视法 等值线法 2 分层设色的基本思想 分层设色的基本思想 基本思想 将要素属性数值按照一定的分级方法分成若干级别之后 用不同的颜色来表示基本思想 将要素属性数值按照一定的分级方法分成若干级别之后 用不同的颜色来表示 不同的级别 不同的级别 每个级别用来表示数值的一个范围 从而可以明确反映制图要素的定量差异 色彩选择和分级方案是分层设色表示方法的重要环节 色彩选择和分级方案是分层设色表示方法的重要环节 因为颜色的选择和分级的设置 要取决于制图要素的特征 只有合理的配色方案和科学的分级方法才能将地图中的要素宏观 分布规律体现得清晰明确 7 地图的一般构成 图面的设计内容 地图的一般构成 图面的设计内容 地图主体 图面设计 图名 比例尺 图例 附图 文字说明和方向等 第七章第七章 查询与分析查询与分析 1 空间数据查询 空间数据查询的分类空间数据查询 空间数据查询的分类 1 空间数据查询是指从 GIS 数据库中找出所满足属性约束条件和空间约束条件的地理对 象或数据内容 2 大致可分为三类 针对空间特征的查询 图形查询 针对非空间属性的查询 属性查询 结合空间关系和非空间属性的查询 图形属性互查 2 常用的空间数据量算方法 常用的空间数据量算方法 几何量算 针对点线面体 距离量算 二维欧式 曼哈顿 形状量算 空间完整性 多边形形状特征 质心量算 人口分布的重心 办公区的重心 3 缓冲区分析 基于矢量类型的缓冲区的建立缓冲区分析 基于矢量类型的缓冲区的建立 1 缓冲区分析 是指根据分析对象的点 线 面实体 自动在其周围建立一定距离的带状 区 多边形 用以识别这些实体或主体对临近对象的辐射范围或影像程度 以便为某项分析 或决策提供依据 2 基于矢量类型的缓冲区的建立 以线状地物的边线为参考线 作它们的平行线 再考虑 端点圆弧 即可建立缓冲区 4 叠合分析 基于矢量类型的叠合分析 常用的叠合运算 叠合方式 叠合分析 基于矢量类型的叠合分析 常用的叠合运算 叠合方式 1 叠合分析 就是把同一地区的两幅或两幅以上的图层重叠在一起进行图形运算和属性运 算 关系运算 产生新的空间图形和属性的过程 叠合分析是空间信息系统中最常用的提取 隐含信息的手段之一 叠合分析不仅包含空间关系的比较 还包含属性关系的比较 2 基于矢量类型的叠合分析 点与多边形的叠合 点层与面层的叠合 线与多边形的 叠合 多边形与多边形的叠合 3 常用的叠合运算 叠合方式 图层擦除 识别叠加 交集操作 均匀差值 图层合 并 修正更新 5 常用的栅格数据空间分析 重新分类 栅格计算 邻域统计 距离分析 邻近分配 泰森常用的栅格数据空间分析 重新分类 栅格计算 邻域统计 距离分析 邻近分配 泰森 多边形及特征多边形及特征 1 重新分类重新分类 重新分类是根据不同的需要对原始数据重新进行分类和提取的过程 2 栅格计算 包括数学运算和函数运算 数学运算针对具有相同输入单元的两个或多个栅格数据逐单元进行 算术运算 主要包括加 减 乘 除四种 可以完成两个或多个栅格数据相对应单元之 间直接的加 减 乘 除运算 3 邻域统计邻域统计 是以待计算栅格为中心 向其周围扩展一定范围 基于这些扩展栅格数据进 行函数运算 从而得到此栅格的值 4 距离分析距离分析 指定某个 多个 栅格单元 作为 源 计算周围各单元和 源 之间的 距离 分析每一栅格单元与其最邻近源的相互关系 源 即距离分析中的目标或目的地 5 邻近分配邻近分配 多个离散点 源 计算每个栅格离哪个 源 最近 也就是按距离最近 为每个栅格分配对应的 源 栅格的单元值和 源 的某项属性对应 近似于矢量模型中的 泰森多边形 6 泰森多边形泰森多边形 由一组连续多边形组成 多边形的边界是由连接两邻点直线的垂直平分线 组成 N 个在平面上有区别的点 按照最近邻原则划分平面 每个点与它的最近邻区域相关 联 特征 多边形边界上任意一点 到邻近点的距离相等 6 数字高程模型及缩写 数字高程模型及缩写 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 7 空间插值 空间插值 常用的空间插值的方法常用的空间插值的方法 1 空间插值 在一定范围内 用已知点估计未知点的计算过程 方法 2 常用有多种实现方式 距离倒数加权插值法距离倒数加权插值法 泰森多边形插值法 趋势面插值法 样条函数插值法 克里金插值法克里金插值法 8 密度估计密度估计 是通过离散采样点作为输入要素数据集 进行表面内插 计算整个区域的数据 聚集情况 从而产生一个连续的密度表面 第八章第八章 空间统计空间统计 1 中心位置的测度 中心位置的测度 1 平均中心 在一定空间范围内有 n 个点 每个点都有各自的坐标 这些点的平均 中心也是一个空间的点 2 中位数中心与中心要素 中位数中心 在一定范围内有 n 个点 每一个点都有各自的坐标 这些点的中位数 中心也是一个空间上的点 位于与所有点的距离之和最小的位置上 ii x y ii x y 中心要素 计算每一个点到所有其他点之间的距离之和 其中 距离之和最小的点就是中 心要素 2 离散度的测度 离散度的测度 1 标准距离 在一定空间范围内有 n 个点 每一个点都有各自的坐标 这些点的 平均中心 标准距离方法的分析结果将生成一个以平均中心为圆心 以标准距离 SD 为半径的圆 3 标准差椭圆 标准差椭圆 用一个椭圆来描述空间分布方向 标准差椭圆方法可以识别空间分布的方向 性趋势 揭示空间事物分布的内在规律 3 三种空间分布模式 三种空间分布模式 分散模式 随机模式 聚集模式 4 1 样方分析 样方分析 将范围区域划分为若干正方形的网格 样方 计算落入每一个样方 格 网单元 中点的个数来衡量点的分布密度 2 最邻近指数 最邻近指数 计算空间每一个点与其最临近点之间距离的平均值来测度空间分布模式 5 空间自相关的模式包括空间正相关模式 空间负相关模式和随机模式空间自相关的模式包括空间正相关模式 空间负相关模式和随机模式 及三种模式的具体 及三种模式的具体 含义 含义 1 空间正相关 空间正相关 各个空间要素分布呈现出属性值相似 空间位置也相似 也就是空间上相 邻要素在属性值上高度接近 2 空间负相关 空间负相关 空间位置上相似的要素在属性值上高度不相似 相邻要素之间的属性差异 大于与远处要素之间属性值差异 3 随机模式 随机模式 空间要素之间的属性值相似度与空间位置相似度之间不存在规律 相互之间 的关系很弱 6 全局空间自相关 局部空间自相关 及两者的区别 全局空间自相关 局部空间自相关 及两者的区别 1 全局空间自相关指标 将全部研究区域作为一个整体 在整体上测度研究区域内所有要 素的属性值与空间位置的相关性 2 局部空间自相关 对研究区域内每一个空间要素进行测度 作用在于确定某一特定属性值在哪一些局部空间上聚类分布 3 区别 全局空间自相关是一种测度空间分布模式的方法 而局部空间自相关是一种测度 空间聚类的方法 第第 1010 章章 土地适宜性评价土地适宜性评价 1 进行土地适宜性评价涉及的空间分析的方法 进行土地适宜性评价涉及的空间分析的方法 1 矢量多边形叠合方法 2 栅格叠加方 法 ii x y ii x y 2 针对不同空间数据模型采用该种空间分析方法的适用情况 针对不同空间数据模型采用该种空间分析方法的适用情况 土地适宜性评价采用的数据模型可以是矢量 也可以是栅格 1 矢量多边形叠合方法 适宜性评价属于多边形 多边形叠合 进行适宜性评价的两种方法 第一种 事先界定分类标准 第二种 叠合之前预先对各个专题图层按属性值进行分类 将属性值转化为无量纲的评分值 适用情况 适用情况 评价因素较少 参与叠合的图层数量不多 多边形形状比较规整时 矢量模型相 对合适 2 栅格叠加方法 图层之间的对应单元数值进行数学运算 多加法 乘法 适用情况 适用情况 适用于因素较多 适宜性分类标准难以事先确定的情况 3 采用多准则决策分析进行土地适宜性评价的过程 其中标准化处理 设定约束条件 赋予采用多准则决策分析进行土地适宜性评价的过程 其中标准化处理 设定约束条件 赋予 权重的作用 权重的作用 1 过程 过程 2 标准化处理标准化处理 是将决策矩阵中所有的候选项得分值 转化成一种统一的计量尺度 由于各个评价准则之间存在量纲上的不同 需要对各准则下的评价得分 Cij 进行标准化 处理 将所有原始得分转化为 0 1 的无量纲数值 使得各个准则下评价得分便于相互比较 3 设定约束条件 设定约束条件 约束 用于限制选项 剔除备选方案中不符合决策要求的部分 4 赋予权重的作用 赋予权重的作用 准则权重用于衡量各评价准则之间的相对重要性 权重值越大 就表示该项准则对决策的重要性越大 第第 1111 章章 网络分析网络分析 1 网络分析的概念 网络分析的概念 网络分析 network analysis 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等的优化问题进行研究的一种空间分析方法 组成 组成 1 线状要素 链 链是构成网络的骨架 是现实世界中各种线路的抽象 也是资源传输或 通信网络的通道 可以代表公路 铁路 街道 航线 水管 输电线 河流等 链 包括图 形信息和属性信息 其属性信息包括阻碍强度和资源需求量 2 点状要素 结点 网络中链的端点 又是链的汇合点 功能功能 路径分析 连通分析 资源分配 选址与配置 地址匹配 2 最佳路径 最佳路径 在指定网络的两个结点之间找一条阻碍强度最小的路径 求最佳路径的步骤 先找出起始结点并在路径中加入 从剩余的结点中找距起始结点最近的顶点并加入路径 重复步骤 直至产生到达所有目的结点的最佳路径 两点之间的最佳路径 利用 Dijkstra 算法获得两点之间的最佳 距离 时间或费用 路径 资源分配资源分配 资源有供应方和需求方 供应方一般为点状 位于网络结点 需求方可以是点状 位于网络 结点或位于网络边上的独立点 也可以是线状 由网络边的属性表示 资源从供应点出发由 近及远的沿最佳路径 供应给需求方 反映现实世界网络中资源的供需关系模型 可以解决资源的有效利用和合理分配 确定 最近中心 实现最佳服务 为了实现供需关系 在网络中必然存在资源的运输和流动 资源 要么由供方送到需方 要么由需求方到供方索取 资源分配就是为网络中的线和结点寻找最近 这里的远近是按阻碍强度的大小来确定的 的 中心 资源发散或汇集地 资源分配是模拟资源如何在中心 学校 消防站 水库等 和它周围的线 街道 水路等 结点 交叉路口 汽车中转站等 间流动的 根据中心容量以及线和结点的需求将网线 和结点分配给中心 分配是沿最佳路径进行的 二 RS 部分 遥感遥感 1 1 遥感 遥感 是通过不接触被探测的目标 利用传感器获取目标数据 通过对数据进行分析 获 取被探测目标 区域和现象的有用信息 2 遥感原理 遥感原理 每个地物都在不断地吸收 发射 辐射 和反射电磁波 并且不同物体的电磁波特性不 同 遥感就是根据这个原理 利用一定的技术设备和装置 来探测地表物体对电磁波的反射 和地物发射的电磁波 从而提取这些物体的信息 完成远距离识别物体 3 遥感分类 遥感分类 平台高度 电磁波谱分段 1 按遥感平台的高度分类大体上可分为 地面遥感 航空遥感 航天遥感 2 按所利用的电磁波的光谱段分类可分为 可见光 反射红外遥感 热红外遥感 微波 遥感 4 遥感技术的工作流程 遥感技术的工作流程 地物反射或辐射电磁波