地理信息系统概论期末复习资料.docx

一、信息与数据1、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。数据的格式往往和具体的计算机系统有关，随载荷它的物理设备的形式而改变。 2、信息1）定义： 信息是现实世界在人们头脑中的反映。它以文字、数据、符号、声音、图象等形式记录下来，进行传递和处理,为人们的生产，建设，管理等提供依据。 2）信息的特性：A、客观性：任何信息都是与客观事实相联系的，这是信息的正确性和精确度的保证。B、适用性： 如股市信息，对于不会炒股的人来说，毫无用处，而股民们会根据它进行股票的购进或抛出，以达到股票增值的目的。 C、传输性：信息可在信息发送者和接受者之间进行传输信息的传输网络，被形象地称为“信息高速公路”D、共享性：信息与实物不同，信息可传输给多个用户，为用户共享，而其本身并无损失。 3、数据和信息的关系 （有人认为，输入的都叫数据，输出的都叫信息，其实不然）。 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。 二、地理信息与地学信息1、地理信息 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，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。 或者定义为：表征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数字、文字、图像和图形等的总称 。2、地学信息 与人类居住的地球有关的信息都是地学信息。、地理信息与地学信息区别（两者信息源不同）地理信息的信息源是地球表面的岩石圈、水圈、大气圈和人类活动等；地学信息所表示的信息范围更广泛，不仅来自地表，还包括地下、大气层甚至宇宙空间。它是人们深入认识地球系统、适度开发资源、保护环境的前提和保证。三、GIS的定义 是在计算机软硬件支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题为主要任务的计算机系统。四、GIS 应用功能1 资源管理2 区域和城乡规划3 灾害监测4 环境评估5 作战指挥6 交通运输7 宏观决策五、数字城市数字城市是指城市规划建设与运营管理以及城市生产与生活活动中，利用数字化信息处理技术和网络通信技术，将城市的各种数字信息及各种信息资源加以整合并充分利用六、地图投影：我国常用地图投影1：100万：兰勃投影（正轴等积割圆锥投影） 大部分分省图、大多数同级比例尺也采用兰勃投影1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1：2.5万、1:1万、1：5000采用高斯克吕格投影。七、高斯克吕格投影是一种横轴等角切椭圆柱投影，原理：假设一空心椭圆柱套在地球椭球体面上，使椭圆柱轴通过地心，椭圆柱面与椭球面某一经线相切；用解析法使地球椭球体面上经纬网保持角度相等的关系，并投影到椭圆柱面上，最后将椭圆柱面切开展平，就得到投影后的图形。高斯投影是一种横轴等角切椭圆柱投影，其条件为： 1）中央经线和地球赤道投影成为直线且为投影的对称轴； 2）等角投影； 3）中央经线上没有长度变形。由公式可分析出高斯投影变形具有以下特点： 1）中央经线上无变形 2）同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大； 3）同一条经线上，纬度越高，变形越大； 4）等变形线为平行于中央经线的直线。八、GIS中地图投影设计与配置的一般原则J 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。J 所用投影以等角投影为宜。J 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（特别是一级网格）在投影带中应保持完整。J 所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图（基本比例尺地形图，基本省区图或国家大地图集）投影系统一致。九、地理数据的来源J 1.地图数据 J 地图是地理信息的主要载体，同时也是地理信息系统最重要的信息源； J 2.遥感数据J 各种遥感数据及其制成的图像资料（航片、卫片）包含着及其丰富的地理内容，尤其是先进的卫星遥感技术的广泛应用，能为地理信息系统提供源源不断的、现势性很强的数据 ；J 3.统计数据、实测数据及各种文字报告J 各种地理要素的统计数据、实验和各种观测数据、研究报告等。 十、空间对象的三大基本特征空间特征是指空间对象的位置及与相邻对象的空间关系或拓扑关系；属性特征是指空间对象的专题属性；时间特征是指空间对象随着时间演变而引起的空间和属性特征的变化。十一、元数据 元数据的内容l 对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及数据生产历史等的说明 l 对数据质量的描述，如数据精度、数据的逻辑一致性、数据完整性、分辨率、源数据的比例尺等 l 对数据处理信息的说明，如量纲的转换等 l 数据转换方法的描述 l 对数据库的更新、集成方法等的说明 元数据的主要作用l 帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数据文档 l 提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换网络(clearing house)及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索地理空间数据 l 提供通过网络对数据进行查询检索的方法或途径，以及与数据交换和传输有关的辅助信息 l 帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求作出正确的判断 十二、研究拓扑关系的意义：l 对于数据处理和GIS空间分析具有重要的意义，因为：l 1）拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何关系具有更大的稳定性，不随地图投影而变化。l 2）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。l 3）根据拓扑关系可重建地理实体。 十三、矢量数据结构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。 特点：定位明显，属性隐含。矢量数据的获取方式1) 由外业测量获得 2)由栅格数据转换获得 3)跟踪数字化 编码方式：实体式、索引式（树状）、双重独立式编码。十四、公里网：在高斯克吕格投影中，每一投影带的中央经线作为纵轴，赤道作为横轴，以公里为单位，按相等的间距作平行于纵横轴的若干直线，便构成了图面上的平面直角坐标网，又叫方里网。十五、栅格数据结构 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理要素的非几何属性特征。特点： 属性明显; 定位隐含。编码方法直接栅格编码：简单直观，是压缩编码方法的逻辑原型（栅格文件）； 游程长度编码：在很大程度上压缩数据，又最大限度的保留了原始栅格结构，编码解码十分容易，十分适合于微机地理信息系统采用； 链码：压缩效率较高，以接近矢量结构，对边界的运算比较方便，但不具有区域性质，区域运算较难；块码：具有区域性质，又具有可变的分辨率，有较高的压缩效率，效率较高，是很有前途的编码方法。 十六、地理数据的分类描述十七、地理空间数据的拓扑关系拓扑关系：拓扑邻接：同类元素之间的拓扑关系。拓扑关联：不同类元素之间的拓扑关系。拓扑包含： 同类不同级元素之间的拓扑关系地理空间数据拓扑关系应用价值（1）确定地理实体间的相对空间位置，无需坐标和距离（2）利于空间要素查询（3）重建地理实体十八、DEM，（Digital Elevation Models），是国家基础空间数据的重要组成部分，它表示地表区域上地形的三维向量的有限序列，即地表单元上高程的集合，数学表达为：z = f（x，y）。 DTM：当z为其他二维表面上连续变化的地理特征，如地面温度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤类型等其他地面诸特征，此时的DEM成为DTM（Digital Terrain Models）。 DEM 特点 与传统地形图比较，DEM作为地形表面的一种数字表达形式有如下特点1）容易以多种形式显示地形信息。地形数据经过计算机软件处理过后，产生多种比例尺的地形图、纵横断面图和立体图。而常规地形图一经制作完成后，比例尺不容易改变或需要人工处理。2）精度不会损失。常规地图随着时间的推移，图纸将会变形，失掉原有的精度。而DEM采用数字媒介，因而能保持精度不变。另外，由常规的地图用人工的方法制作其他种类的地图，精度会受到损失，而由DEM直接输出，精度可得到控制。3）容易实现自动化、实时化。常规地图要增加和修改都必须重复相同的工序，劳动强度大而且周期长，而DEM由于是数字形式的，所以增加和修改地形信息只需将修改信息直接输入计算机，经软件处理后即可得各种地形图。表示法 1、等高线法 高程值的集合是已知的，每一条等高线对应一个已知的高程值，这样一系列等高线集合和他们的高程值一起就构成了一种地面高程模型。2、TIN 法（不规则三角网模型）TIN（Triangulated Irregular Network)表示法利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这些离散点连接成相互连续的三角面。3、规则格网法（Grid） 规则网格，通常是正方形，也可以是矩形、三角形等规则网格。 规则网格将区域空间切分成规则的格网单元，每个格网单元对应一个数值。 数学上可以表示为一个矩阵，在计算机实现中则是一个二维数组。每个格网单元或数组的一个元素，对应一个高程值。 十九、叠置分析是将同一地区的两组或两组以上的要素（地图）进行叠置，产生新的特征（新的空间图形或空间位置上的新属性的过程）的分析方法。 缓冲区 是地理空间目标的一种影响范围或服务范围，具体指在点、线、面实体的周围，自动建立的一定宽度的多边形。二十、空间分析： 指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。 空间分析的目的是： (1)描述与认知空间数据分布特征，如点线面的空间分布状况 (2)解释空间现象与空间模式的形成机理，如城市土地利用变化研究； (3)调控在地理空间上发生的事件，如水资源的合理配置； (4)预测预报，如洪水的预测预报。 廿一、空间信息可视化的形