地理信息系统.doc

地理信息系统：由计算机硬件、软件、和不同的方法组成的的系统，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。信息的特点：客观性，运用性，传输姓，共享性GIS的基本组成：系统硬件，系统软件，空间数据，应用人员，应用模型地理信息系统的操作对象：是空间数据，他具体描述的是：空间特征：指地理实体的空间位置及相互关系；属性特征：表示地理实体的名称，类型和数量等；时间特征：指实体随时间而发生的相关变化GIS的基本功能：1.数据采集与编辑2.数据存储与管理3.产品制作与显示4.数据处理与变换5.空间分析与统计6.二次开发与编程，即数据的采集、管理、处理、分析和输出。应用功能：资源管理，区域规划，国土检测，辅助决策GIS的特点：区域性，多维结构性，动态变化特征。地理实体的特征：属性特征，空间特征，时间特征。地理实体数据类型：属性数据，几何数据，关系数据空间数据结构：是指空间数据适合于计算机存储，管理，处理的逻辑结构。空间元数据：指对空间数据的描述或说明矢量数据结构：通过坐标值来精确地表示点线面等地理实体的。矢量数据的获取方式：由外业测量获得，由栅格数据转换获得，跟踪数字化栅格数据结构：以规则的像元阵列来表示空间地物或现象的发布的数据结构，其阵列中的每个数据表示地物或现象的属性特征。栅格数据的获取：来自遥感数据，来自对图片的扫描，由矢量数据转换而来，手工方法获取 栅格数据记录：是属性数据本身，而位置数据可以由属性数据对应的行列号转换为相应的坐标栅格数据结构的建立需要明确：数据来源；栅格系统的确定；栅格代码的确定栅格数据结构的不足：形态上的畸变；属性上的偏差适量数据结构的优点：位置明显；属性隐含GIS的数据模型：层次数据模型；网状数据模型；关系数据模型 来表示实体GIS的数据源：建立GIS的地理数据库所需的各种数据的来源，主要包括地图、遥感图像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等。空间数据的采集：几何数据的采集；属性数据的采集；空间数据的检核元数据：是关于图像数据特征的表述，是关于数据的数据Open gis：是指开放的地学数据互操作规范(Open Geo-data Interoperability Specification,OGIS)的最高层次,一般称为Open GIS规范空间数据的误差：可分为源误差和处理误差空间数据：描述地理实体的空间特征、属性特征和时间特征。矢量数据的图形编辑：点的捕捉，线的捕捉，面的捕捉，图形编辑的数据组织。数字高程模型(DEM)：也称数字地形模型(DTM)，是一种对空间起伏变化的连续表示方法。由于DTM隐含有地形景观的意思，所以，常用DEM，以单纯表示高程。叠置分析：是将同一地区的两组或两组以上的要素进行叠置，产生新的特征的分析方法。叠置的直观概念就是将两幅或多幅地图重迭在一起，产生新多边形和新多边形范围内的属性。空间信息可视化：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、视频等可视化形式显示并进行交互处理的理论、方法和技术。地图语言：地图符号极其系统，地图注记、地图色彩电子地图：是数字地图与GIS软件工具结合后的产物，它是一种处于运动状态的数字地图，这种运动状态或是输入、输出，或是显示、检索分析。是一种处于运动状态的数字地图，以电磁材料为存储介质，并依托于空间信息可视化系统再现。动态地图：随着电子地图的发展，集中而又形象地表示空间信息的时空变化状态和过程的地图。1.矢量数据与栅格数据的比较：矢量数据结构可以构成多种复杂的实体，矢量数据的结构紧凑，沉余度低，并且有空间实体的拓扑信息，便于网络分析，矢量数据输出质量好，精度高，但矢量数据结构复杂，导致了操作和算出的复杂化；栅格数据结构是通过空间点的密集而规则的排列表示整体的空间现象的，其数据结构简单，定位存取性能好，可以与影响和DEM数据进行联合空间分析，数据共享容易实现，但栅格数据难以进行网络分析等操作和不是面向实体的。两种优缺点是互补的，高校的转换。5.空间数据结构的转换：矢量栅格转换：1、线的栅格化方法：DDA法，Bresenham算法2、免得栅格化方法：内部点扩散法，扫描法，边填充算法。栅格矢量转换的一般过程：二值化、二值图像的预处理、细化、追踪，拓扑化。2.矢量数据拓扑关系的自动建立的基本过程：1、链的组织。找出在链的中间相交而不是在端点相交的情况，自动切成新链；把链按一定的顺序存储，编号。2、结点匹配。把一定限差内的链的端点作为一个结点，其坐标值取多个端点的平均值，然后对结点的顺序编号。3、检查多边形是否闭合。通过判断一条链的端点是否有与之匹配的端点来进行。4、建立多边形5、岛的判断。即指找出多边形互相包含的情况。6、确定多边形的属性。3.矢量数据的压缩方法：1 间隔取点法。2 垂距法：每次顺序取曲线上的三个点，计算中心点与其他两点连线的垂线距离d，并与限差D比较。若d小于D，则中心点去掉；若d大于等于D，则中心点保留。然后顺序取下三个点继续处理，直到这条线结束。3 分裂法（道格拉斯普克法）：对每一条曲线的首末点虚线连成一条直线，求所有点与直线的距离，并找出最大距离值，与限差相比。4 光栏法：定义一个扇形区域，通过判断曲线上的点在扇形外还是在扇形内，确定保留还是舍去。4.栅格数据的压缩：1.直接栅格编码：将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行记录代码，可以每行都从左到右记录，也可以奇数行从左到右、偶数行从右到左记录。2.游程长度编码：按行扫描，将相邻等值的像元合并，并记录代码的重复个数。3.四叉树编码：将一幅栅格地图或图像等分为四部分，逐块检查其格网属性值（或灰度）。如果某个子区的所有网格值都具有相同的值，则这个子区就不再继续分割，否则还要把这个子区再分割成四个子区。这样递次分割，直到每个子块都只含有相同的属性值或灰度为止。6.空间数据查询： 数据查询是GIS的一个重要功能，一般定义为作用在GIS数据上的函数，它返回满足条件的内容。查询方式：1基于属性数据的查询：根据空间目标的属性数据来查询该目标的其他属性信息或者相应当图形信息。2 基于图形数据的查询：基于图形的查询是可视化的查询，用户通过在屏幕上选取地物目标来查询其对应的图形和属性信息。3 图形与属性的混合查询：图形与属性的混合查询是指查询条件同时包括了图形部分的内容和属性方面的内容，查询结果集应该同时满足这两个方面的要求。4 模糊查询：一般意义上的模糊查询指的是限定需要查询的数据项的部分内容，查询所有数据项重具有该内容的数据库记录。5自然语言空间查询：所谓自然语言查询就是在GIS的数据查询中引入人类使用的自然语言(区别于程序语言和数据库SQL语言)，通过简单而意义直接的自然语言来表达数据查询的要求。6超文本查询：基于IE浏览器的查询，在浏览器里面，可以把图形、图像、字符等皆当作文本，并设置一些“热点”，“热点”可以是文本、键、图形或者其部分等。7 符号查询：地物在GIS中都是以一定的符号系统表示的，系统应该提供根据地物符号来进行查询的功能。空间数据的缓冲区分析：缓冲区概念：指在点、线、面实体的周围自动建立的一定宽度的多边形。作用：是GIS的基本空间操作功能之一，一般应用于求地理实体的影响范围，即邻近度问题。7.地理信息系统的含义,GIS与其它MIS之间的关系和区别?GIS是由计算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成，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。 GIS离不开数据库技术。数据库中的一些基本技术，如数据模型、数据存储、数据检索等都是GIS广泛使用的核心技术。GIS对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用，而一般MIS（数据库系统）侧重于非图形数据（属性数据）的优化存储与查询，即使存储了图形，也是以文件的形式存储，不能对空间数据进行查询、检索、分析，没有拓扑关系，其图形显示功能也很有限。8.GIS与CAM有什么关系? GIS与CAM的共同点:都有地图输出,空间查询,分析和检索功能；GIS与CAM的不同点:CAM侧重于数据查询,分类及自动符号化,具有地图辅助设计和产生高质量矢量地图的输出机制;她强调数据显示而不是数据分析,地理数据往往缺乏拓扑关系;它与数据库的联系通常是一些简单的查询；CAM是GIS的重要组成部分;综合图形和属性数据进行深层次的空间分析,提供辅助决策信息。10.3S集成的意义?GPS是空间实体快速、精密定位的现代化工具，CIS是空间信息分析、处理的有力武器，RS是空间信息最迅速、覆盖面最大的采集手段，GIS是管理和分析空间数据的有力工具，而RS是一种快速进行大区域空间数据采集和分类的有效手段，两者操作对象都是空间实体，相互之间联系支持、互联互补，两者结合，是技术上的必需，遥感是CIS重要的数据源，有效地数据更新手段，GIS也可以为遥感分析提供有用的辅助信息和手段。名词解释空间数据结构：是空间数据适用于计算机中存储、管理、处理的逻辑结构。地图扫描数字化：是将地图图形或图像的模拟量转换成离散的数字量的过程DEM：也称数字地形模型(DTM)，是一种对空间起伏变化的连续表示方法。由于DTM隐含有地形景观的意思，所以，常用DEM，以单纯表示高程。OPEN GIS：开放的地学数据互操作规范的最高层次。空间元数据：是一个由若干复杂或简单的元数据项组成的集合。简答题1 简述GIS的数据源并说明GIS是如何将这些数据采集到地理信息系统中去的GIS的数据源主要包括地图、遥感图像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统数据。他们主要是通过将空间实体的几何数据和属性数据输入到地里数据库中来完成采集任务的2 矢量 栅格数据结构优缺点优点缺点矢量数据结构1.便于面向现象(土壤类、土地利用单元等)；2.数据结构紧凑、冗余度低便于描述线性或边界；3.有利于网络、检索、分析，提供有效的拓扑编码对需要拓扑信息的操作更有效；4.图形显示质量好、精度高。1.数据结构复杂，各自定义，不便于数据标准化和规范化，数据交换困难；2.不像数字图像那样做增强处理；3.多边形叠合等分析比较困难，没有栅格有效，表达空间变化性能力差；4.软硬件技术要求高，显示与绘图成本比较高。栅格数据结构1.数据结构简单，易于数据交换；2.空间分析和地理现象的模拟均比较容易；3.有利于与遥感数据的匹配应用和分析，便于图像处理；4.输出方法快速，成本比较低廉。1.图形数据量大，数据结构不严密不紧凑，需用压缩即使解决该问题；2.投影转换比较困难；3.栅格地图的图形质量相对较低，图形输出不美观，线条有锯齿，需用增加栅格数量来克服，但会增加数据文件；4.现象识别的效果不如矢量方法，难以表达拓扑。3 目前GIS的空间查询主要有哪几种？扩展关系数据库的查询语言（SQL）；可视化空间查询；超文本查询；自然语言空间查询。4 什么是缓冲区分析 请举例说明他有什么用途？缓冲区是指在点、线、面实体的周围自动建立的一定宽度的多边形。缓冲区可以用来表示危险品仓库爆炸所涉及的范围，来进行点缓冲区分析；同时可以分析因道路拓宽而需拆除的建筑物和搬迁的居民，则进行线缓冲区分析，以便保证人民的生命财产安全。5 请简要阐述GIS与CAD MIS（管理信息系统）电子地图集的联系与区别GIS与CAD的联系与区别：（1）共同点：有空间坐标系统；能将目标和参考系联系起来；能描述图形数据的拓扑关系；能处理属性和空间数据 （2）CAD研究对象为人造对象规则几何及组合；GIS处理的数据大多来自于现实世界。较人造对象更复杂、数据量更大、数据采集方式多样化;CAD的图形功能特别是三维图形功能强、属性库功能相对较弱；GIS的属性库结构复杂、功能强大；CAD的拓扑关系较为简单，GIS强调对空间数据的分析，图形属性交互使用频繁；CAD一般采用几何坐标系，GIS采用地理坐标系GIS与MIS的联系与区别：GIS：空间和属性数据共同管理、分析、应用；MIS侧重于非图形数据的优化存储与查询，即使存储了图形，也是以文件的形式存的，不能对空间数据进行查询、检索、分析，没有拓扑关系，其图形显示功能有限，GIS与电子地图的联系与区别：电子地图主要在于显