地理信息系统考试复习资料.docx

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除地理信息是指与空间地理分布有关的信息，它表示地表物体和环境固有的数据、质量、分布特征，联系和规律适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。的数字、文字、图形、图像等总称。地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法， 数据是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，是一种未经加工的原始资料。不仅数字是数据，而且文字、符号和图像也是数据。数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。 信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的 内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实知识，作为生产、管 理、经营、分析和决策的依据。对象模型：也称为要素模型，将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立对象分布在该空域中。场模型：也称域模型，是把地理现象作为连续变量或体来看待，如大气污染度、地表温度、土壤湿度和地形地貌等。编码是人为地建立一种数字或符号的组合，沟通人与计算机的联系，用来表达某种特定 的事物，编码由多位数字或字符组成，表达一个或多个相关的事件或事物（地物） 。码位是编码中每个字符或数字的位置。码段是若干个码位组合成一个独立的意思。拓扑结构是明确定义空间结构关系的一种数学方法；在GIS中，用于空间数据的组织、分析和应用在 GIS 中。 拓扑邻接表示图形中同类元素之间的拓扑关系。 拓扑关联表示空间图形中不同类元素之间的拓扑关系。拓扑包含是表示空间图形中，面状实体所包含的其他面状实体或线状、点状实体的关系。 数据压缩指从所取得的某个数据集合S 中抽出一个子集A，这个子集作为一个新的信息源，在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。 空间数据的内插：通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的方法就称为空间数据的内插。空间数据的外推：则是通过已知区域数据，推求其他区域数据的方法。元数据：是关于数据的描述性数据信息，说明数据内容、质量、状况和其他有关特征的背景信息。其目的是促进数据集的高效利用，并为计算机辅助软件工程服务。空间数据处理：对采集的各种数据，按照不同的方式方法对数据进行编辑运算，清除数 据冗余，弥补数据缺失，形成符合用户要求的数据文件格式。 误差：误差反映了数据与真实值或者大家公认的真值之间的差异，它是一种常用的数据准确性的表达方式。 空间数据：用于确定具有自然特征或者人工建筑特征的地理实体的地理位置、属性及其边界的信息。 数据类型：在元数据标准中，数据类型指该数据能接收的值的类型。对象：对地理实体的部分或整体的数字表达。 结点：拓扑连接两个或多个链或环的一维对象。 链：两个结点之间的拓扑关联。 格网：组成一规则或近似规则的棋盘状镶嵌表面的格网集合，或者组成一规则或近似规 则的棋盘状镶嵌表面的点集合。 矢量：有方向线的组合。 栅格：同一格网或数字影像的一个或多个叠加层。 象元：二维图形要素，它是数字影象最小要素。 栅格对象： 一个或多个影象或格网，每一个影象或格网表示一个数据层，各层之间相 应的格网单元或像元一致且相互套准。 数据精度：数据的准确度与精确度的总称。数据的准确度是指结果、计算值或估计值与 真实值或者大家公认的真值的接近程度。 数据的精密度指数据表示的精密程度， 亦即数据表 示的有效位数。 DTM 是 Digital Terrain Mode 的简称，数字地形模型，最初是为了高速公路的自动设计提出来的（Miller，1956 。它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。 DEM 是 Digital Elevation Model 的简称，数字高程模型。它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 DTM 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。缓冲区是根据数据库中事物的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲 区多边形。相关是利用一个公共项，在两个表的相对应记录中建立起联系。 关系连接是利用一个公共项，将两个表在物理上组合在一起的相关操作。 开窗查询：在图形显示屏幕上用光标临时划定一个不规则的多边形，好像在背景地图上开了一个“窗”，然后查出和该窗口有关的点、线、面及其属性信息。 二值化：即将原有的不同级别的灰阶压缩到 2 个灰阶。 细化：细化是消除线划 横断面栅格数的差异，使得每一条线只保留达标其轴线或周围轮廓线位置的单个栅格的宽度。 跟踪：目的是将写入数据文件的细化处理后的栅格数据，整理为从节点出发的线段 或闭合的线条，并以矢量形式存储于特征栅格点中心的坐标。 GIS 基本构成一般包括 5 个主要部分，即系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和 网络。 GIS 系统硬件主要用以存储、处理、传输和显示地理信息或空间信息；GIS 软件则是系统的核心，用于执行 GIS 功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和图形用户界面等；空间数据具体描述地理实体的空间特征、属性特征和时间特征；GIS的设计，建立，运行和维护都离不开人；网络主要作用是信息传输。GIS 的主要功能既包括数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理与变换、空间分析 与统计、产品制作与显示等基本功能，也包括资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策等 应用功能。地理信息系统具有以下三个方面的特征： 具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性。 由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分 析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。 计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征， 因而使得地理信息系统能以快速、 精确、 综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。信息的特征： 客观性、适用性、可传输性和共享性等。 客观性是指信息都与客观事实相关， 这是信息正确性和精确度的保证； 适用性是指从大 量数据中收集、组织和管理有用的信息，这是由建立信息系统目的性所决定的；可传输性是 指信息可以在系统内或用户之间以一定形式或格式传送和交换。 信息的共享性是信息可传输性带来的结果，也就是信息可为多个用户共享。 GIS主要发展态势： G1S 已成为一门综合性技术 GIS 产业化的发展势头强劲GIS 网络化已构成当今社会的热点 地理信息科学的产生和发展拓扑的应用（1）根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体的空间位置关系（2）利用拓扑数据有利于空间要素查询（3）可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体矢量数据与栅格数据的优缺点（1）矢量数据结构有便于面向现象的数据表示，数据结构紧凑、冗余度低，有利于网络分析，图形显示质量好、精度高等优点；缺点有数据结构复杂，软件与硬件的技术要求比较高，多边形叠合分析比较困难，显示与绘图成本比较高等。 （2） 栅格数据的优缺点正好与矢量数据结构的优缺点相反。栅格数据结构的数据结构简单，空间分析和地理现象的模拟均比较容易，有利于与遥感数据的匹配应用和分析，输出方法快速，成本比较低廉；缺点是图形数据量大，投影转换比较困难，栅格地图的图形质量比较低些，现象识别的效果不如矢量方法。 GIS主要来源地图数据影像数据地形数据属性数据元数据制定编码原则（1）唯一性（2）可扩充性（3）易识别性（4）简单性: （5）完整性 在地理信息系统中使用元数据的原因完整性：面向对象的地理信息系统和空间数据库的目标之一，是把事物的有关数据都 表示为类的形式，而这些类也包括类自身，即复杂的“类的类”结构。这就要求有支持类与 类之间相互印证和操作的机制，而元数据可以帮助这个机制的实现。 可扩展性：有意地延伸一种计算机语言或者数据库特征的语义是 很有用途的，如把 跟踪或引擎信息的生成结果添加到操作请求中， 通过动态改变元数据信 息可以实现这种功能。 特殊化：继承机制是靠动态连接操作请求和操作体来实现的，语言及数据库以结构化 和语义信息的关联文件(Context)方式把操作请求传递给操作体， 而这些信息可以通过元数据 表达。 安全性：分类完好的语言和数据库都支持动态类型检测，类的信息表示为元数据，这 样在系统运行时，可以被类检测者访问。 查错功能： 在查错时使用元数据信息， 有助于检测可运行应用系统的解释和修改状态。 浏览功能：为数据的控制类开发浏览器时，为显示数据，要求能解译数据的结构，而 这些信息是以元数据来表达的。 程序生成：如果允许访问元数据，则可以利用关于结构的信息自动生成程序。如数据库查询的优化处理和远程过程调用残体生成。 空间数据元数据的应用： （1）帮助用户获取数据（2）空间数据质量控制（3）在数据集成中的应用 （4）数据存贮和功能实现 元数据的主要作用： (1)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，并保证即使其主要 工作人员离退时，也不会失去对数据情况的了解； (2)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 及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索空间数据: (3)帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求做出正确的判断； (4)提供有关信息，以便于用户处理和转换有用的数据。 空间数据元数据的三个阶段:数据收集前、数据收集中和数据收集后。对于模型元数据，这三个阶段分别是模型形成前、模型形成中和模型形成后。第一阶段的元数据是根据要建设的数据库的内容面设计的元数据，内容包括:普通元数据、专题性元数据；第二阶段的元数据随数据的形成同步产生出三阶段的元数据， 是在上述数据收集到以后，根据需要产生的，包括数据处理过程描述、数据利用情况、数据质量评估、浏览文件的形成、拓扑 关系、影像数据的指标体系及指标、数据集大小、数据存放路径等。空间数据元数据的获取方法主要有五种:键盘输入、关联表、测量法、计算法和推理法。键盘输入一般工作量大且易出错； 关联表方法是通过公共项(字段)从已存在的元数据或数据 中获取有关的元数据； 测量法容易使用且出错较少，如用全球定位系统测量数据空间点的位 置等；计算法指由其他元数据或数据计算得到的元数据， 如水平位置可由仪器设置及时间计 算得到；推理法指根据数据的特征获取元数据。在元数据获取的不同阶段，使用的方法也有差异。在第一阶段主要是键入方法和关联表方法；第二阶段主要采用测量方法；第三阶段主要是计算和推理方法。 空间数据源的种类：地图遥感影像数据统计数据实测数据数字数据各种文字报告和立法文件图形数据和属性数据的误差或错误： 空间数据的不完整或重复：主要包括空间点、线、面数据的丢失或重复、区域中心点的遗漏、栅格数据矢量化时引起的断线等； 空间数据位置的不准确：主要包括空间点位的不准确、 线段过长或过短、 线段的断裂、 相邻多边形结点的不重合等； 空间数据的比例尺不准确； 空间数据的变形； 空间属性和数据连接有误； 属性数据不完整误差检验方法： 叠合比较法， 是空间数据数字化正确与否的最佳检核方法， 按与原图相同的比例尺用 把数字化的内容绘在透明材料上，然后与原图叠合在一起，在透光桌上仔细的观察和比较。 一般， 对于空间数据的比例尺不准确和空间数据的变形马上就可以观察出来， 对于空间数据 的位置不完整和不准确则须用粗笔把遗漏、 位置错误的地方明显地标注出来。 如果数字化的范围比较大， 分块数字化时， 除检核一幅(块)图内的差错外还应检核已存入计算机的其它图 幅的接边情况； 目视检查法，指在屏幕上用目视检查的方法，检查一些明显的数字化误差与错误，包括线段过长或过短、多边形的重叠和裂口、线段的断裂等； 逻辑检查法，如根据数据拓扑一致性进行检验，将弧段连成多边形，进行数字化误差的检查。 8、空间数据质量标准要素及其内容 (1)数据情况说明：要求对地理数据的来源、数据内容及其处理过程等作出准确、全面 和详尽的说明。 (2)位置精度或称定位精度： 为空间实体的坐标数据与实体真实位置的接近程度， 常 表 现为空间三维坐标数据精度。它包括数学基础精度、平面精度、高程精度、接边精度、形状 再现精度(形状保真度)、 像元定位精度(图像分辨率)等。 平面精度和高程精度又可分 为相 对精度和绝对精度。 (3)属性精度：指空间实体的属性值与其真值相符的程度。通常取决于地理数据的类 型， 且常常与位置精度有关， 包括要素分类与代码的正确性、 要素属性值的准确性及其名 称 的正确性等。 (4)时间精度：指数据的现势性。可以通过数据更新的时间和频度来表现。 (5)逻辑一致性： 指地理数据关系上的可靠性， 包括数据结构、 数据内容(包括空间特征、专题特征和时间特征)，以及拓扑性质上的内在一致性。 (6)数据完整性：指地理数据在范围、内容及结构等方面满足所有要求的完整程度，包 括数据范围、空间实体类型、空间关系