地理信息系统考试重点

1、第一章：绪论GIS概述地理信息系统（简称GIS ）是集计算机科学、信息科学、测绘科学、地理科学、空间科学、环境科学和管理科学等为一体的新兴边缘学科，是数字地球的重要组成部分，是当今科技发展的制高点。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、图像等形式记录下来，进行传递和处理，为人们的生产，建设，管理等提供依据。信息的特性客观性：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。 适用性：问题不同，影响因素不同，需要的信息种类是不同的。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”。共享性：信息与实物不同，信息可传输

2、给多个用户，为用户共享，而其本身并无损失，这为信息的并发应用提供可能性。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、图像等符号地理信息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。地域性,多维结构,时序特征地理数据（空间数据）:地理特征和现象间关系的符号化描述，包含空间位置、属性特征、时态特征三个属性。 信息系统是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。它能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，具有采集、管理、分析和表达数据的能力。主

3、要由计算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成。信息的需要完全取决于管理的层次，一般在组织中将信息系统分成三个管理层次：操作层（底层）、战术层（中间层）和战略层（顶层）。信息系统的类型:事物处理系统、管理信息系统、决策支持系统、人工智能和专家系统地理信息系统（Geographical Information System，GIS）是一种决策支持系统，它具有信息系统的各种特点。地理信息系统与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的，地理位置及与该位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。 地理信息系统的类型:专题地理信息系统/区域地理信息统/地理信息系统工具地理信息系统和其

4、它信息系统区别: 一、GIS与MISGIS对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用，而一般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。二、GIS与CAD共同点:都有空间坐标系统；都有将目标和坐标系联系起来；都能描述图形数据的拓扑关系；都能处理属性和空间数据。不同点：CAD研究对象为人造对象规则几何图形及组合；图形功能特别是三维图形功能强，属性库功能相对比较弱；CAD中的拓扑关系较为简单，一般采用几何坐标系。GIS处理的数据大多来自现实世界，较之人造对象更复杂，数据量更大；数据采集的方式多

5、样化；GIS的属性库结构复杂，功能强大；强调对空间数据的分析，图形属性交互使用频繁；GIS采用地理坐标系。三、GIS与CAM共同点：都有地图输出、空间查询、分析和检索功能。不同点：CAM（ Computer Aided Map ）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；它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。GIS四个主要部分：空间数据、系统软件、系统硬件、应用人员。 此外，GIS的有效性还依赖于特定的应用模型。

6、 GIS专业软件其代表产品有ArcGIS、MapInfo、MapGIS、SuperMap、GeoStar等。它们一般都包含有以下的主要核心模块：数据输入和编辑、空间数据管理、数据输出、用户界面、系统二次开发能力。根据地理实体的空间图形表示形式，可将空间数据抽象为点、线、面三类元素，它们的数据表达可以采用矢量和栅格两种组织形式，分别称为矢量数据结构和栅格数据结构三种GIS观：地图观、数据库观、空间分析观GIS的基本功能包括数据的采集、管理、处理、分析和输出。GIS依托这些基本功能，通过利用空间分析技术、模型分析技术、网络技术、数据库和数据集成技术、二次开发环境等，演绎出丰富多彩的系统应用功能，被

7、广泛地应用于资源管理、区域规划等领域，满足用户的广泛需求。GIS的实现过程 ：1、数据采集与编辑2、数据处理和变换 : 1) 数据变换2) 数据重构2) 数据重构3、数据存储与管理:空间数据模型、空间数据管理模式、数据库技术4、空间查询和分析：1) 空间查询2) 拓扑叠加3) 缓冲区建立4) 网络分析 5) 数字地形分析5、数据显示与输出1、什么是GIS？它具有什么特点？2、GIS与其它信息系统有什么区别？3、简述GIS的构成。4、简述GIS的发展。5、举例说明GIS可应用的行业：地理信息系统的主要应用领域: 资源管理、资源配置、城市规划和管理、土地信息系统和地籍管理 、生态、环境管理与模拟、

8、应急响应、商业与市场、基础设施管理、选址分析、网络分析、可视化应用、分布式地理信息应用。6、简述GIS发展的热点问题：一、GIS理论发展的需要：1、技术导向性2、应用导向性3、GIS集成化和智能化发展趋势。二、GIS理论理论研究中亟待解决的问题：1、GIS设计与实现的方法学问题2、GIS的功能问题3、多媒体地理信息系统的管理和操作的问题4、GIS地理信息的深加工问题5、空间信息可视化技术和虚拟现实技术（VR）。三、GIS的发展动态 ：1、GIS软件中发展的热点：GIS中面向对象技术研究、时空系统、地理信息建模系统、三维地理信息系统的研究2、实用地理信息系统发展趋势与展望 ：GIS网络化、 GI

9、S标准化、GIS专门化、GIS企业化、GIS全球化、GIS大众化7、简述OpenGIS的九层模型：1现实世界：基本语言2概念世界:自然语言3地理空间世界：GIS语言4维度世界：度量语言5项目世界：信息团体6点世界：坐标几何7几何世界：WKT，8要素世界：要素9要素集合世界：要素集合 第二章:空间参照系和地图投影实质上地理空间就是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈、土壤圈交互作用的区域（地球表层）。在GIS中，地理空间采用绝对空间和相对空间来定义：绝对空间：具有属性描述的空间位置的集合，由一系列不同位置的空间坐标值组成；相对空间：具有空间属性特征的实体的集合，由不同实体之间的空间关系构成。空间坐

10、标系统:地球上的任何一点都有其相应的空间位置，对该位置进行度量,则需要建立坐标系统。一般采用：大地坐标（地理坐标）系统； 空间直角坐标系统（北京54，西安80，WGS84）； 投影坐标系统。地图投影（map projection）的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（B, L）与地图上相对应的平面直角坐标（X, Y）之间一一对应的函数关系。 地图投影的变形，长度变形 面积变形 角度变形中国全图:斜轴等面积方位投影（斜轴等角方位投影）；中国全图（南海诸岛做插曲图）：下轴等面积割圆锥投影高斯克吕格投影：实质上是横轴切圆 柱正形投影 高斯投影特点：

11、1、中央子午线长度变形比为1；2、在同一条经线上，长度变形随纬度的降低而增大，在赤道处为最大；3、在同一条纬线上，长度变形随经差的增加而增大，且增大速度较快。4、在6带范围内，长度最大变形不超过0.14%。 兰勃特（Lambert）投影：实质上是正轴等角割圆锥投影高程基准：包括高程起算基准面和相对于这个基准面的水准原点(基点)高程。深度基准：是指海图图载水深及其相关要素的起算面。通常取当地平均海面向下一定深度为起算面，即深度基准面。测绘行业中常用的地球模型有哪些：海福特椭球，克拉索夫斯基椭球，1975国际椭球，WGS-84椭球；他们之间有什么样的联系：一个国家或地区在建立大地坐标系时，为使地球

12、椭球面更切合本国或本地区的自然地球表面，往往需要选择合适的椭球参数、确定一个大地原点的起始数据，并进行椭球的定位（大地原点）和定向。地图投影的主要目的是什么：把不可展曲面上的地理对象展绘在平面图纸上，使其能表示连续的地理对象常规投影采用的有哪些投影面：圆锥、圆柱、方位平面。正常情况下投影中的经纬线有什么样的形状？基本比例尺地形图分幅的目的是什么：为便于测制、保管、检索、存储和使用地图，所有地图均按照规定大小进行统一分幅和编号。 如何计算每个图幅的编号？ 第三章： 地理信息系统中的数据一，空间数据的类型：类型数据、面域数据、网络数据、样本数据、曲面数据、文本数据、符号数据空间数据的测量尺度：命名

13、量表、次序量表 、间隔量表 、比率量表;精度顺序：定名量表 < 顺序量表 < 间隔量表 < 比率量表;转化关系：比率量表(区分性)>间隔量表(区分性、等级性)>顺序量表(区分性、等级性、等距性)> 定名量表(区分性、等级性、等距性和等比性)空间数据质量是指数据对特定用途的分析和操作的适用程度。 研究空间数据质量的目的在于加强数据生产过程中的质量控制，提高数据质量。 空间数据质量的相关概念1、准确性（Accuracy）: 一个记录值（测量或者观察值）与它的真实值之间的接近程度；2、精度（Precision）: 数据精度表示数据对现象描述的详细程度。3、空间分辨

14、率（Spatial Resolution）: 记录变化的最小幅度4、比例尺（Scale）: 地图上一个记录的距离和它所表现的“真实世界”的距离之间的一个比例。5、误差（Error）: 描述测量值和真实值之间的差别6、不确定性（Uncertainty）: 对于空间信息科学技术来说，数据的正确性与错误并存，正常与异常并存，精确与粗糙并存，质量高与质量低并存，什么时候是正确的，什么时候不正确的，这些都属于不确定性现象。GIS中数据的不确定性包括：位置的不确定性、属性的不确定性、时域的不确定性、逻辑上的不一致性以及数据的不完整性。空间数据质量标准:数据说明、位置精度、属性精度、时间精度、逻辑一致性、完

15、整性、表达形式的合理性空间数据质量问题的来源:1、源误差 :地面测量数字数据的误差、地图数字化数据的误差、遥感数据的误差。2、操作误差：由计算机字长引起的误差 、空间数据处理中的误差 。3、空间数据使用中的误差 ：用户错误理解信息造成的误差、缺少文档说明，从而导致用户不正确地使用信息，造成数据的随意性使用而使误差扩散。常见空间数据的误差：1）逻辑误差 2）几何误差 ：点误差、线误差 3）属性误差 4）时间误差 空间数据质量控制：1、传统的手工方法 。2、元数据方法。3、地理相关法 空间元数据：是描述数据的数据。是关于数据的描述性数据信息，它应尽可能多地反映数据集自身的特征规律，以便于用户对数据

16、集的准确、高效与充分的开发与利用，不同领域的数据库，其元数据的内容会有很大差异。 元数据的表达形式：1、文本文件：是最基本的方法 2、超文本文件：用户可用浏览器查阅元数据。3、通用标示语言（SGML）：便于在空间数据交换网络上查询。 空间数据元数据的管理：在元数据管理系统中，物理层存放数据与元数据，该层由一些软件通过一定的逻辑关系与逻辑层关联起来。空间数据元数据的应用：帮助用户获取数据、空间数据质量控制、在数据集成中的应用、数据存储和功能实现解决空间数据共享问题的关键是建立统一的空间数据标准。空间数据交换标准：1、外部数据交换标准2、空间数据互操作协议3、空间数据共享平台4、统一数据库接口空间

17、数据的互操作：指异构环境下两个或两个以上的实体，尽管它们实现的语言、执行的环境和基于的模型不同，但它们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。 空间数据互操作的类型：1）软件互操作、2）数据互操作、3）语义互操作。 空间数据互操作的实现方法：1）Open GIS规范 、 2）组件技术Open GIS规范：Open GIS（Open Geodata Interoperable Specification），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

18、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。Open GIS框架由三部分组成：1）开放的地理数据模型（Open Geodata Model,OGM）。 2）OGIS服务模型（Open Service Model，OSM）。3）信息群模型（Information Communities Model）1、空间数据的基本类型有哪些：类型数据、面域数据、网络数据、样本数据、曲面数据、文本数据、符号数据2、空间数据的测量尺度的应用有哪些：命名量表、次序量表 、间隔量表 、比率量表;3、空间数据质量问题的原因有哪些：1、源误差 :地面测量数字数据的误差、地图数字化数据的误差、遥感数据

19、的误差。2、操作误差：由计算机字长引起的误差 、空间数据处理中的误差 。3、空间数据使用中的误差 ：用户错误理解信息造成的误差、缺少文档说明，从而导致用户不正确地使用信息，造成数据的随意性使用而使误差扩散。4、为什么要在GIS中使用元数据：帮助用户获取数据、空间数据质量控制、在数据集成中的应用、数据存储和功能实现 6、空间数据共享和互操作的发展前景和趋势如何：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）也是Internet GIS发展的需要。 第四章：空间数据模型和结构 地理信息系统的目的就是为了管理现实的地理世界，并在此基础上进行分

20、析和模拟，以服务于我们的空间决策。其中最为基础的一点就是对现实世界进行抽象建模。空间实体：是对地理事物进行简化抽象得到的不可再分割的同类对象。空间实体具有位置特征、属性特征、时间特征和空间关系四个属性。我们常把空间实体表示成点、线、面、体等类型。 点实体：1) 实体点(Entity point)2) 注记点(Text point)3) 内点(Label point)4) 结点(Node)5) 角点(Vertex)线实体特征：1) 实体长度2) 弯曲度3) 方向性面实体特征：1) 面积范围2) 周长；3) 独立性或与其它地物相邻：如北京及周边省市4) 内岛或锯齿状外形：岛屿及海岸线5) 重叠性与

21、非重叠性。体实体特征：1) 体积，如工程开控和填充的土方量； 2) 每个二维平面的面积； 3) 周长； 4) 含有弧立块或相邻块； 5) 断面图与剖面图。 空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系。空间关系主要有：1) 拓扑空间关系：邻接关系、关联关系、包含关系、连通关系2) 顺序空间关系3) 度量空间关系空间数据概念模型：概念数据模型是地理空间中地理事物与现象的抽象概念集，是地理数据的语义解释。如下：1.对象模型 ：对象模型也称实体模型或要素模型，强调地理空间的离散性2.场模型： 场模型又称域模型，强调地理空间的连续性，用来描述连续分布的空间实体或地理现象（如大气污染程度、地表温度、土壤湿

22、度、地形高度等）。3.网络模型 ：网络是由一系列节点和环链组成的。在本质上，网络模型可看成对象模型的一个特例，它是由点对象和线对象之间的拓扑空间关系构成的。 空间数据逻辑模型：逻辑模型是对概念模型中数据实体及其相互关系的逻辑结构的描述。通常所称的空间数据模型其实是空间数据的逻辑模型。常见的逻辑模型有：矢量数据模型、栅格数据模型、矢量栅格一体化数据模型、镶嵌数据模型、面向对象数据模型等。另外，还有三维空间数据模型、时空数据模型等。空间数据结构：数据结构是逻辑数据模型中描述数据的组织方法，是逻辑数据模型映射为物理存储模型的桥梁。如：1，矢量空间数据结构：实体数据结构、拓扑数据结构,2，栅格空间数据

23、结构：完全栅格数据结构、压缩栅格数据结构压缩栅格数据结构：数据压缩是将数据表示成更紧凑的格式以减少存储空间的一项技术。分为：无损压缩、有损压缩。编码方法：链式编码（又称Freeman链码、边界链码）、游程编码、块码、四叉树编码1、何为空间关系？空间关系在描述空间实体特征中的意义何在：空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系。空间关系主要有：1) 拓扑空间关系：用来描述实体间的相邻、连通、包含和相交等关系；2) 顺序空间关系：用于描述实体在地理空间上的排列顺序，如实体之间前后、上下、左右和东、南、西、北等方位关系；3) 度量空间关系：用于描述空间实体之间的距离远近等关系。2、空间数据的概念模型

24、有哪些组成部分：对象模型、场模型、网络模型；试分析它们之间的关系。 3、试分析GIS的几种主要数据模型各自的优缺点第五章1GIS工程是以空间数据处理为线索的软件工程2空间数据源种类：图形图像数据、文字数据、3空间数据几何定位数据空间关系数据属性数据，其中属性数据包括：语义特征和量度特征。4 空间实体的分类和分级分类：具有共同属性或特征的事物或现象归并在一起（相似的特征（管线）、相同的功能（如交通，铁路和公路）。方法：层级法（线分类法）分级：对事物或现象的数量或特征进行等级划分，包括确定分级数和分级线 。方法：数列分级、最优分割分级、统一标准分级等。5编码原则：系统性和科学性；一致性；标准化和通

25、用性；简捷性；可扩展性6评价数字化误差的方法：1、自动回归法2、Band法3、对比法 7数字化过程中的质量控制1、数字化预处理工作2数字化设备的选用3、数字化对点精度（准确性）4、数字化限差5、数据的精度检查8空间数据的检核空间数据的检核（1）空间数据检核的必要性1修正数据输入错误2维护数据的完整性和一致性3更新地理信息（2）空间数据采集中的常见错误1数据的不完整或重复 2空间数据位置不正确3空间数据比例尺不准确4空间数据变形5几何和属性连接有误6属性数据不完整（3）、数据检核方法：目标检核、机器检核、属性数据检核、图形叠合比较法9结点的编辑方法：1、结点移动2、鼠标拉框3、求交点4、自动匹配

26、10结点与线的吻合：1、结点移动2、使用线段求交3、自动编辑11图形编辑：1删除和增加一个顶点2、移动一个顶点3、删除一段弧段12关键算法：1、点的捕捉2、线的捕捉 加快线捕捉速度的方法 1）每计算一个距离di就进行一次比较，若diD，则捕捉成功，不再进行下面直线段到点S的距离计算。（2）把不可能被光标捕捉到的线用简单算法去除。（3）简化距离公式： 3、面的捕捉 判断点是否在多边形内常用垂线法。垂线法的基本思想是从光标点引垂线（实际上可以是任意方向的射线），计算与多边形的交点个数。若交点个数为奇数则说明该点在多边形内；若交点个数为偶数，则该点在多边形外。加快面捕捉速度的方法（1）找出该多边形的

27、外接矩形，若光标点没有落在该矩形中则放弃对该多边形的进一步计算和判断。（2）对不可能有交点的线段应通过简单的坐标比较迅速去除。（3）运用计算交点的技巧。4、点线拓扑关系的自动建立5、多边形拓扑关系自动建立 （1）链的组织（2）结点匹配3）检查多边形是否闭合4）建立多边形建立多边形的基本过程 1° 顺序取一个结点为起始结点，取完为止；取过该结点的任一条链作为起始链。2° 取这条链的另一结点，找这个结点上，靠这条链最右边的链，作为下一条链。3° 是否回到起点：是，已形成一多边形，记录之，并转4°；否，转2°。4° 取起始点上开始的，刚才所

28、形成多边形的最后一条边作为新的起始链，转2°；若这条链已用过两次，即已成为两个多边形的边，则转1°。5）岛的判断6）确定多边形的属性13图幅数据几何纠正1、高次变换2、二次变换3、仿射变换、仿射变换是一次多项式变换，实质是两坐标系间的旋转变换。14图幅接边1、几何接边2、逻辑接边3、删除相同属性多边形的公共边界15开窗处理1、窗口剪裁2、区域分割 16、空间插值1边界内插；边界内插假定任何重要的变化都发生在区域的边界上，边界内的变化则是均匀的、同质的。边界内插的方法之一是泰森多边形法，其原理是未知点的最佳值由最邻近的观测值产生。 2、趋势面分析；是一种多项式回归分析技术，其

29、基本思想是用多项式表示线或面，按最小二乘法原理对数据点进行拟合。 3、局部内插 ；利用局部范围内的已知采样点的数据内插出未知点的数据17空间数据压缩 栅格数据压缩技术有游程编码、四叉树法等数据压缩的目的：减少存储空间，简化数据结构，提高数据传输效率，提高数据的应用处理速度；通过数据压缩，形成不同详细程度的数据，为不同的问题、不同层次的机构，提供所需的矢量信息，以支持他们的管理、规划与决策。 18GIS中，删除冗余数据有两种手段：数据压缩和地图综合 地图综合：为了反映空间信息主要的、本质性的方面，舍弃次要的、非本质性的方面，以确保地图的易读性，满足空间数据库的多尺度表达和GIS的多层次规划、管理

30、与分析决策的需要。 数据压缩：从原数据集合中抽出一个子集，使其在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又最大限度地淘汰不必要的数据，以形成不同详细程度的数据，减少存储空间，提高数据的传输效率和处理速度。 两者的相似之处：都导致信息量的减少，都是为了缩小存储空间和节省计算处理时间而去掉繁杂细节。 两者的不同之处：数据压缩一般是在无损图解精度的前提下去掉“贡献”小而用插值方法可以近似恢复的数据元素，即数据压缩可用数据的插值加密手段进行逆处理；而地图综合不受图解精度的约束，被删除或被派生的信息不可逆。19压缩过程的限制条件 1）保持对象的形状特征2）保持对象的密度对比3）保持对象特征转折点的精4）保持

31、对象拓扑关系的正确20矢量数据压缩的方法1间隔取点法 ；在保留首、末点的前提下，每隔K个点取一点，或舍去那些离已选点比规定距离更近的点，优点：算法简单，可大量压缩数据。 缺点：在曲线的图形保持上往往偏差较大，不一定能恰当地保留曲率显著变化的点，无法保证化简前后数据的相似性。 2垂距法和偏角法 ；在给定的曲线上每次顺序取三个点，计算中间点相对其它两点连线的垂距d（或偏角），并与限差L（或）比较，缺点：有时会将曲线的夹角去掉，压缩精度不高，且如果将曲线反向，所得到的结果可能不同。优点：只考虑删除共线和近似共线的点，算法简单，速度快。 3道格拉斯-普克法 ，连接给定曲线的首末点，求中间所有点与直线间

32、的距离，并用最大距离dmax与限差 L比较。优点：是一个整体算法，在一般情况下可准确删除小弯曲上的定点，故能从体上有效地保持线要素的形态特征。缺点：必须在对整条曲线数字化完成后才能进行，且计算量较大。 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。优点：每次以曲线上相邻的三点为处理范围，能够根据前点删除与否动态调整限差；能在数字化时实时处理，运算量小，速度快。 缺点：算法复杂，对曲线上的某些整体特征点的保留精度不高21矢量数据压缩算法总结 1）如果某种矢量数据的压缩算法既能精确地表示数据，又能最大限度地淘汰不必要的点，那就是一种好的算法。2）在一般情况下，

33、上述算法中，道格拉斯普克和光栏方法化简效果占优势，其次是垂距法、间隔取点法和偏角法。3）光栏能按给定阈值保留曲线特征点，并能在数字化时实时处理，运算量小，占用内存少。道格拉斯-普克方法需对整条曲线完成数字化后方能进行化简，且计算工作量较大。 22矢量栅格数据的相互转换1、矢量向栅格转换 ；点的变换 直线的变换 面的变换2、栅格向矢量转换 边界提取 边界搜索 二值化 细化 矢量跟踪 第五章 空间数据采集与处理:1. 为什么数字化地图进行编辑与处理后才能入GIS数据库？ 数字化过程中有哪些主要错误形式？ 2. 描述多边形拓朴建立算法过程，试写程序实现之。 3. 假设一条矢量等高线上点过于密集，如何

34、减少占用系统存储空间？你能给出多少方法？各有什么适用范围？矢量数据压缩的方法: 间隔取点法(优点：算法简单，可大量压缩数据。缺点：在曲线的图形保持上往往偏差较大，不一定能恰当地保留曲率显著变化的点，无法保证化简前后数据的相似性。 )、垂距法和偏角法（只考虑删除共线和近似共线的点，算法简单，速度快缺点：有时会将曲线的夹角去掉，压缩精度不高，且如果将曲线反向，所得到的结果可能不同）、道格拉斯-普克法（是一个整体算法，在一般情况下可准确删除小弯曲上的定点，故能从体上有效地保持线要素的形态特征。缺点：必须在对整条曲线数字化完成后才能进行，且计算量较大）光栏法（优点：每次以曲线上相邻的三点为处理范围，能

35、够根据前点删除与否动态调整限差；能在数字化时实时处理，运算量小，速度快；缺点：算法复杂，对曲线上的某些整体特征点的保留精度不高）面域的数据压缩 ：1、 封闭曲线分割2、公共节点取舍4. 栅格数据向矢量数据转换对于GIS有什么意义？有哪些常用方法？ 第六章1空间数据库: 是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储和应用的相关的地理空间数据的总合，是空间数据库系统的简称。 2空间数据特征: 1）空间特征2）非结构化特征3）空间关系特征4）分类编码特征5）海量数据特征 3空间数据库的特点1）数据量特别大 2）数据种类多、复杂，不仅具有属性数据，还有大量与之不可分割的空间数据 3）数据应用面相当广4空间

36、数据库管理系统是指：1）能够对物理介质上存储的地理空间数据进行语义和逻辑上的定义；2）提供必须的空间数据查询、检索和存取功能；3）能够对空间数据进行有效的维护和更新的一套软件系统。5. 空间数据库模型一、传统数据模型 1、层次模型2、网络模型3、关系模型1、层次模型的局限性1）很难描述复杂的地理实体之间的联系2)低层次对象的查询效率很低，很难进行反向查询；3）数据独立性较差4）层次命令具有过程式性质5）基本不具备演绎功能和操作代数基础2网状模型的局限性网状模型的局限性1）由于网状结构的复杂性2）网状数据操作命令具有过程式性质3）不直接支持对于层次结构的表达4）基本不具备演绎功能和操作代数基础3

37、、关系模型的局限性1）无法用递归和嵌套的方式来描述复杂关系的层次和网状结构，模拟和操作复杂地理对象的能力较弱；2）用关系模型描述本身具有复杂结构和涵义的地理对象时，需对地理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）由于概念模式和存储模式相互独立，及实现关系之间的联系需要执行系统开销较大的联接操作，运行效率不够高。4）空间数据通常是变长的，而一般RDBMS只允许记录的长度设定为固定长度，此外，通用DBMS难于存储和维护空间数据的拓扑关系。5）一般RDBMS都难以实现对空间数据的关联、连通、包含、叠加等基本操作。 6）一般DBMS不能支持GIS需要的一些复杂

38、图形功能。7）难以支持复杂的地理信息8)复杂的安全维护系统6面向对象模型优缺点:数据组织最为严密，而且更符合人对实际空间现象的认知，可加强计算机以拟人化方式来完成空间查询、分析、甚至推理的功能，是未来智慧型GIS追求的目标。虽然面向对象的组织形式可能让使用者感觉更舒适，但其数据组织的设计及建立却十分复杂7GIS的数据管理方法1、文件管理模式2、文件+DBMS混合管理模式 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、面向对象空间数据库管理系统 8空间索引（Spatial Index）就是指依据空间实体的位置和形状或空间实体之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据文件；分为一

39、、实体范围索引二、格网索引三、四叉树空间索引线性四叉树索引层次四叉树索引四R树和R+树空间索引R树和R+树利用空间实体的外接矩形来建立空间索引五、CELL树空间索引特点：用凸多边形对空间进行划分，子空间不重叠。 优点：克服了R树和R+树空间索引的主要缺点是建立空间索引时易受实体方位的限制，当空间数据层发生旋转或投影变换后，索引区域 不需要重新建立；CELL树的磁盘访问次数比R树和R+树都少，搜索性能高。缺点：凸多边形索引区域划分困难；需要数据记录凸多边形区域。9Geodatabase支持多种数据类型：矢量数据表示要素；:栅格数据表示图像、格网和表面数据；地形TIN；表数据Geodatabase

40、的元素 基本元素：要素类、要素数据集、非空间的表 基于基本元素建立的复杂元素：拓扑、关系类、几何网络 10空间数据一般存储为矢量要素和栅格数据，以及传统意义上属性表。第六章 空间数据库:1、空间数据库和传统关系数据库的联系和区别。空间数据库:地理信息系统在计算机物理存储介质上存储和应用的相关的地理空间数据的总合，是空间数据库系统的简称。关系模型:以记录组或数据表的形式组织数据，不分层也无指针。一个实体由若干个关系组成，而关系表的集合就构成为关系模型。关系模型用关系代数和关系运算来操纵数据。目前关系模型应用最多2、建立空间索引在空间数据库中的必要性。作为一种辅助性的空间数据结构，空间索引界于空间

41、操作算法和空间实体之间，它通过筛选作用使大量与特定空间操作无关的空间实体被排除，从而提高空间数据查询和提取的速度和效率 3、阐述ArcGIS中是如何建立和维护拓扑关系的。 4、思考ArcSDE在Geodatabase的数据管理中起到的作用。Geodatabase（通过ArcSDE）提供空间数据版本管理方法（Versioning），支持多用户同时编辑，长事务处理。 方法：协调冲突。 第七章1空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。2空间查询 是在GIS中根据一定的图形条件或属性条件或两者的结合条件,检索出对应的空间对象的属性或图形的一种工具。主要有

42、两类：1）按属性信息的要求来查询定位空间位置，称为“属性查图形”。 2）根据对象的空间位置查询有关属性信息，称为“图形查属性”。3空间查询的方式 1）给出图形信息：如鼠标点取，拉框等方式。 检索其相应属性 检索其空间拓扑关系 2）给出属性特征条件 检索对应的空间实体 查询属性 4空间数据查询种类1）几何参数查询2）空间定位查询 a、按点查询b、开窗查询3)、空间关系查询a、邻接查询b、包含关系查询c、穿越查询d、落入查询e、缓冲区查询f、边沿匹配检索4)、属性查询a、查找b、SQL查询： c、扩展SQL查询5、其它查询方法a、可视化空间查询b、超文本查询c、自然语言空间查询5属性分析:一、数学

43、计算二、逻辑计算三、空间统计分析空间统计分析可包括“空间数据的统计分析”及“数据的空间统计分析1、统计图表分析2、属性数据的集中特征数1）频数和频率2）平均数3）数学期望4）中位数5）众数3、属性数据的离散特征数 1）极差 2）离差3） 方差与标准差4）变差系数4、空间统计分类分析1）系统聚类法2）最优分割分级法3）主成分分析4）层次分析法5）回归分析6）判别分析 6基于矢量数据的缓冲区的建立1、角平分线法2、凸角圆弧法3、几种特殊情况1）缓冲区发生重叠时的处理2）特征要求缓冲区宽度不同时的处理3）复杂图形缓冲区的内外标识4） 多级缓冲区5）变宽缓冲区6）其它缓冲区变换 7矢量数据的叠置分析基

44、本方法：将点、线、面要素数字化后，经处理形成具有拓扑结构的相应图层，然后和已存放在系统中的多边形进行点与面、线与面或面与面的叠置；最后对各个多边形或区域进行这些点或线段的自动计数或归属判别。1、 点与面之间的包含分析2、线与面之间的包含分析3、多边形叠置根据叠加结果最后欲保留空间特征的不同要求，一般的GIS软件都提供了三种类型的多边形叠加操作：逻辑并（union），叠置结果将输出不同范围的输入图层和叠置图层中所有多边形；逻辑交（intersection），叠置结果只输出不同范围的输入图层和叠置图层中公共区域内的多边形；裁剪（clip），叠置结果只输出叠置图层本身与输入图层中落入叠置图层范围内的

45、部分 。 8基于栅格数据的叠置分析1单层栅格数据的分析1）布尔逻辑运算2）重分类3）滤波运算4）特征参数计算5）相似运算2、多层栅格数据的叠置分析1）单点变换2）区域变换3）邻域变换9网络分析路径选择：寻找网络上任意两点间或通过指定的一个起点、一个终点和若干个中间点的最短距离或花费最少的路线；资源分配：根据需求按距离最近或花费最小原则寻找供应中心（资源分发或汇聚地）；网流量分析：按照某种优化标准（如时间最少、费用最低、路程最短、运送量最大等）设计资源的运送方案。选择最佳布局中心的位置。 10网络分析中有三个非常重要的属性 阻碍强度 资源需求量 资源容量11网络要素的属性表示1、链的属性表示2、

46、转弯的属性表示3、停靠站点、资源中心的属性12路径分析1）静态求最佳路径2）N条最佳路径3）最短路径或最低耗费路径4）动态最佳路径分析13连通分析：连通图：如果一个图中，任意两个节点之间都存在一条路。树：若一个连通图中不存在任何回路，则称为树。最小生成树：生成树是图的极小连通子图。14资源分配定位：已知需求源的分布，确定最合适的布局中心的位置；分配：确定需求源分别受哪个布局中心服务。 15、流分析 流：资源在结点间的传输。流分析：按照某种优化标准（时间最少、费用最低、路程最短或运送量最大等）设计资源的运送方案。最小费用最大流量：不仅要考虑使网络上的流量最大，而且要使运送流的费用或代价最小。16

47、空间分析模型的意义（1）空间分析模型是联系GIS应用系统与专业领域的纽带，必须以广泛、深入的专业研究为基础；（2）空间分析模型是综合利用GIS中大量数据的工具，数据的综合分析和应用主要通过模型来实现；（3）空间分析模型是分析型和辅助决策型GIS区别于管理型GIS的一个重要特征，是解决空间分析和辅助决策问题的17通用GIS空间分析功能与各种领域专用模型的结合主要有三种途径：（1）松散耦合式 （2）嵌入式 （3）混合型空间模型法18、GIS中常用空间分析模型有1）相关分析模型2）趋势面分析模型3） 预测模型4）聚类模型19空间分析建模具有六个基本步1）表达问题2）问题的分解3）寻找并建立数据集4）

48、进行空间分析5）检查模型的结果6）执行分析，得出结果第七章 GIS空间分析:1、空间分析与GIS结合的形式与意义空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。空间分析有着十分丰富的内涵，它是构成地理信息系统的核心部分之一，在整个地理数据的应用中发挥着举足轻重的作用，也是GIS区别与其它信息系统的一个显著标志2、空间查询与量算的主要形式有哪些一、空间查询 ：是在GIS中根据一定的图形条件或属性条件或两者的结合条件,检索出对应的空间对象的属性或图形的一种工具。主要有两类：1）按属性信息的要求来查询定位空间位置，称为“属性查图形”。 2）根据对象的空间位置查

49、询有关属性信息，称为“图形查属性”。二、空间量算 ：1、几何量算2、形状量算3、质心量算4、距离量算3、空间统计分析的常见方法和作用空间统计分析可包括“空间数据的统计分析”及“数据的空间统计分析”。前者着重于空间物体和现象的非空间特性的统计分析，解决的一个中心议题就是如何以数学统计模型来描述和模拟空间现象和过程。后者则是直接从空间物体的空间位置、联系等方面出发，研究既具有随机性又具有结构性，或具有空间相关性和依赖性的自然现象。 4、缓冲区分析的主要作用和应用领域主要作用：确定地理空间目标的一种影响范围或服务范围，实现空间数据在水平方向得以扩展应用举例 ：确定拆迁区范围及区内建筑物状况、确定商业

50、或服务中心的影响范围、预测灾害影响面积与损失评估、特殊保护区域的确定、环境污染源的污染空间确定、环境监测点的控制范围 5、空间叠置分析矢、栅方式的特点和区别矢量数据的叠置分析：基本方法：将点、线、面要素数字化后，经处理形成具有拓扑结构的相应图层，然后和已存放在系统中的多边形进行点与面、线与面或面与面的叠置；最后对各个多边形或区域进行这些点或线段的自动计数或归属判别。1、 点与面之间的包含分析2、线与面之间的包含分析3、多边形叠置 栅格数据的分析：单层栅格数据的分析：即空间变换：对原始图层及其属性进行一系列的逻辑或代数运算，以产生新的具有特殊意义的地理图层及其属性的过程。1）布尔逻辑运算2）重分

51、类3）滤波运算4）特征参数计算5）相似运算 ；多层栅格数据的叠置分析：1）单点变换2）区域变换3）邻域变换6、常见的网络分析方法和适用场合1.路径分析:阻力最小的路径;2.连通分析:连通图;3.资源分配:指把所有连通链都分配到某一中心，并把中心的资源分配给这些链以满足其需求，也即满足覆盖范围和服务对象数量，筛选出最佳布局和布局中心的位置;4.流分析：资源在结点间的传输7、空间分析建模的目的和主要步骤 空间分析模型的意义:（1）空间分析模型是联系GIS应用系统与专业领域的纽带，必须以广泛、深入的专业研究为基础；（2）空间分析模型是综合利用GIS中大量数据的工具，数据的综合分析和应用主要通过模型来

52、实现；（3）空间分析模型是分析型和辅助决策型GIS区别于管理型GIS的一个重要特征，是解决空间分析和辅助决策问题的核心。 空间分析建模具有六个基本步骤：（1）表达问题：达到的最终目的是什么？（2）问题的分解：具体的控制目标；现象及其相互作用的模型表达；需要什么样的数据。（3）寻找并建立数据集：数据集中包含什么内容；从中能找到什么联系。4）进行空间分析（利用GIS基本分析工具）（5）检查模型的结果：判断模型的某些标准或规则是否需要修改；若修改则返回（4）。（6）执行分析，得出结果。第八章1DTM数字地面模型(Digital Terrain Model，DTM)：描述地面诸特性空间分布的有序数值阵

53、列2DTM的应用领域 1、空间分布对象的模拟及可视化表达；2、在国家地形数据库中存储数字地形图的高程数据；3、在道路等工程设计中计算挖填土石方量；4、显示三维地面景观； 5、线路、坝址的自动选定，以及库容、淹没损失的计算；6、与遥感图像复合，以提高分类精度和进行图像几何畸变的校正；7、地形因子（坡度、坡向、粗糙度等）的自动提取，进行地貌分析；8、地表形态的自动分类；9、不同地面的比较和统计分析；10、越野通视情况分析（为军事和土地景观规划等目的服务）。 3DEM数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)：在DTM模型Kp = fk(up, vp) (k=1,2,3

54、,m; p=1,2,3,n)中，若m=1，f1为对地面高程的映射, (up, vp)为矩阵行列号时，DTM即为DEM。 4DEM的应用领域 1、作为国家地理信息的基础数据；2、土木工程、景观建筑与矿山工程规划与设计；3、为军事目的而进行的三维显示；4、景观设计与城市规划；5、流水线分析、可视性分析；6、交通路线的规划与大坝选址； 7、不同地表的统计分析与比较； 8、生成坡度图、坡向图、剖面图、辅助地貌分析、估计侵蚀和径流等；9、作为背景叠加各种专题信息如土壤、土地利用及植被覆盖数据等，以进行显示与分析；10、与GIS联合进行空间分析；11、虚拟现实(Virtual Reality)；5一、数学

55、方法 整体拟合 局部拟合二、图形法 线模式 点模式1、等高线模型2、规则格网模型 规则格网模型的优点：1）结构简单、易于计算机处理，特别是栅格数据结构的地理信息系统；2）可以很容易地计算等高线、坡度、坡向、山坡阴影和自动提取流域地形。 规则格网模型的缺点：1）地形简单的地区存在大量冗余数据；2）地形起伏差别大的地区无法适用；3）对某些特殊计算(如视线计算)的格网轴线方向被夸大；4）如栅格过于粗略，则不能精确表示地形的关键特征，如山峰、坑洼、山脊、山谷等。 3、不规则三角网（TIN）模型TIN是一种变精度表示方法：平坦地区数据点较少，地形起伏较大的地区数据点密度较大。不规则三角网模型的优点：1）

56、可根据地形的复杂程度确定采样点的密度和位置，能充分表示地形特征点和线，减少了地形较平坦地区的数据冗余。2）在显示速度及表示精度方面优于规则格网。6DEM的建立一、数据采集与处理 1、数据采集2、数据处理二、DEM生成 1、人工网格法2、三角网法3、立体像对法4、曲面拟合法5、等值线插值法7DEM分析和应用一、基于DEM的信息提取1坡度定义为地表单元的法向与Z轴的夹角，即切平面与水平面的夹角。2坡向是地表单元的法向量在水平面上的投影与X轴之间的夹角。 3、地表粗造度（破碎度）4高程变异分析5、地貌形态的自动分类二、等高线的绘制在格网DEM上自动绘制等高线主要包括两个步骤：1、等高线追踪，利用DEM矩形格网点的高程内插出格网边上的等高线点，并将这些等高线点排序；2、等高线光滑，进一步加密等高线点并绘制光滑曲线。 三、基于DEM的可视化分析1、剖面分析2、通视分析3、地形三维图绘制4、地貌晕渲图绘制5、模拟飞行第八章 数字地形模型及地形分析1.说明DEM的概念及其常用的建立方法，各有何优缺点？DEM是DTM中最基本的部分