地理信息系统笔试部分复习

一、 第一章——地理信息系统(相关概念)数据〔Dat：料，一种未经加工的原始资料。包括数字、符号、文字、图形、声音等都属于数据。信息〔Informatio：相互关系等特征的消息。信息与数据的关系：数据是信息的表达，或称载体，是客观的。信息则是加工后的数据，是数据的内涵，即对数据进展解释后产生的含义信息具有以下特征：客观性；有用性；传输性能；共享性；不灭性能；时效性；价值的相对性；载体的依附性；可伪性地理数据〔GeographicalDat分布等诸多方面特征的数据。地理信息〔GeographicalInformation〕: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学问，它是对地理数据的解释地理数据的组成：空间位置、属性、时间。地理信息的特征：空间性、数据量大、时序性强、多维性.信息系统〔InformationSyste：能对数据和信息进展采集、存储、加工和再现， 能答复用户一系列问题的系统称为信息系统地理信息系统技术：是计算机硬件、软件支持的对地理空间数据进展采集、存储、检索、A、空间数据，空间实体在肯定投影下的坐标位置。B、非空间数据，描述空间实体特征的属性。C、拓扑数据，实体之间相互联系的空间关系。地理信息系统的组成：硬件：软件：操作系统软件，地理信息系统软件，数据：空间坐标、属性信息、拓扑关系，用户：系统开发、设计人员、使用治理和维护人员地理信息系统的功能：数据采集、检验与编辑功能；查询、检索、统计、计算功能；数据的处理和组织；空间分析功能；显示〔地图输出〕功能地理信息系统与相关学科：GIS：(Geographicinformationsystem)集采集、存储、治理、处理、检索、分析和显示空间数据的计算机硬件和软件系统总和。RS：(RemoteSensing)，遥远的感知，是指依据地球上每一类物体在吸取、放射和反射电磁.GNNS:(Satellitepositioningandnavigationsystem)时，全天候全球性的导航效劳。GIS应用领域：测绘、灾难监测与环境保护、城乡规划、资源治理、国防、农业、城市治理国外地理信息系统的进展阶段：起步阶段:50年月，由于电子技术的进展及其在测量与制图学中的应用，人们开头有可能用电子计算机来收集、存贮和处理各种与空间和地理分布有关的图形和属性数据。1956年，奥地利测绘部门首先利用电子计算机建立了地籍数据库，随后这一技术被各国广泛应用于土地测绘与地籍治理。1963地理信息系统加拿大地理信息系统〔CGI，用于资源与环境的治理和规划。此后美国、加拿大、日本，西欧先后建立很多专业GIS软件。飞速进展和推广应用阶段: GIS应用领域与范围不断扩大GIS与RS结合，开头进展全球性争论。关于GIS软件、硬件和工程开发的商业公司篷勃进展。到1989年，国际市场上有报价的GIS70多个，并消灭一些有代表性的公司和产品，如美国环境系统争论所(ESRI)的ARC/INFO，Intergraph公司的MGE，及Genasys公司的Genamap等等。地理信息产业的形成: GISIn1990’s GIS的用户年月GIS成为一种通用的地理信息技术工具；“数字地球”GIS的应用带来契机。16.我国地理信息系统应用进展状况：1〕起步阶段〔2080年月〕中科院遥感应用争论所成立全国第一个地理信息系统试验室。2〕快速进展阶段〔2090年月〕程化。17.地理信息系统进展趋势：3D&4DGIS、WebGIS、VRGIS、ComGIS、DigitalEarth二、其次章——地理信息系统地理空间：广义：地理空间上至大气电离层，下至地幔莫霍界面。狭义：地球表层。地理事物：地球上的一切自然物体和人造物体〔陆地、海洋、山川、河湖、大路、铁路、机场、寺庙等。地理现象：地理事物在发生、进展和变化中的外部形式和外表特征。地理空间数据：用符号化表示地球表层的地理事物和地理现象的记录。地球体：极半径略短，赤道半径略长，北极略突出、南极略扁平，近似于梨形的椭球体。大地球体：由穿越陆地、岛屿的全球静止海平面连片形成,与重力方向处处正交的，连续的近。地球椭球体二级靠近。地球椭球体的参数：长轴a，短轴b，扁率f=(a-b)/a。我国的大地坐标系统：19801975大地坐标原点在西安市四周泾阳县境内。地理坐标系〔WGS1984〕投影坐标系统〔平面坐标系使用平面坐标系统。平面坐标系统分为平面极坐标系统和平面直角坐标系统。地图投影的方法主要由圆锥投影、圆柱投影、平面〔方位〕投影等，它们均包括正轴、斜轴、横轴等投影方式，在此根底上又分为相切、相割方式两种状况地图投影种类：几何投影法、高斯-克吕格(GaussKruger)投影〔我国国家根本比例尺地形图中的大中比例尺地形图均承受该投影。包括第13－2311XY500km〕地图投影的选择：在GIS中，地理数据的显示往往可以依据用户的需要，指定各种投影。但当所显示的地图与国家根本地图系列的比例尺全都时的投影。我国常用的地图投影的状况为：1：11：5000〕1：1001：100万地形图承受了Lambert一使用的国际百万分之一地图投影保持全都。、我国大局部省区图以及大多数这一比例尺的地图也多承受Lambert投影和属于同一投影系统的Albers〔正轴等面积割圆锥投影〕矢量数据构造:定义：矢量数据构造是通过记录坐标的方式来表达点、线、面等空间实体的位置和外形的一种表达方式，常用于表现具有确定外形或边界的不连续对象。点：空间上不能再分，只有位置没有大小，由单独的一对x,y坐标定位的地理或制图实体。线：由连续的直线段组成的曲线，由一系列点组成 n个坐标对的集合，可用坐标串(x1y1,x2y2…..xnyn)记录,有长度但没有宽度。1线状1线状(X1,Y1)(X2,Y2)…(Xn,Yn)大路、河流网络2面状(X1,Y1)(X2,Y2)…(Xn,Yn)(X1,Y1)名称属性实体〔杭州〕分类属性实体〔湖泊〕3体状维数外形几何信息表达图形表现类型0点状(X,Y)地物点、节点、注记简洁矢量数据表示法就是只记录空间对象的位置，不记录相互之间的关系，每条记录都是单独实体。1)x,y〔公共边冗余〕2〕树状索引存储法简洁矢量数据表示法特点：优点：数据直观，坐标文件简洁，易于实现以多边形为单位的运算和显示。缺点：点、线、面各成体系，缺少邻域关系等拓扑信息，邻域处理比较简单。拓扑(Topology):在弯曲、拉伸等适当变换下仍维持不变的几何特性。根本拓扑元素：结点〔Node)：弧段上的起点和终点〔岛结点〕顶点(Vertex):弧段上的中间点弧段(Arc):相邻两结点之间的坐标链。多边形〔polygon)：假设干弧段构成的封闭区。拓扑空间对象关系拓扑关联性：不同类元素间的拓扑关系。点与线，线与面拓扑邻接性和连通性：同类元素间的拓扑关系。多边形间邻接性，弧段间邻接性，结点间连通性拓扑邻接性和连通性：同类元素间的拓扑关系。多边形间邻接性，弧段间邻接性，结点间连通性拓扑包含性包含拓扑关系的应用:在空间要素查询分析中的应用——1有哪些？多边形之间的拓扑邻接2、钱塘江能为哪些地区居民供给水源？点与线之间的拓扑关联3、从北京到杭州怎么走最快？点与点的连通4、浙江省都有几个县？面包含在数据编辑和质量检查中的应用——1、拓扑编辑中公共边与结点编辑2、拓扑质量检查欠头检查露头检查简洁数据构造与拓扑数据构造比较比照内容比照内容简洁数据构造拓扑数据构造数据构造简洁简单简洁查询快慢多边形相邻、嵌套关系表达难表达易网络线段与结点关系没有有数据编辑与更分析功能需生成拓扑构造多重叠合、网络分析易不规章三角网〔TIN):用一组非叠置的三角形来近似表示地形的矢量数据三角网。TIN节点〔Node):相邻三角形的公共顶点(x,y,z)。边(Edge):两个三角形的公共边界，是Tin面(Face):由最近的三个节点所组成的三角形面，是TIN描述地形外表的根本单元。TIN中的每个三角形描述了局部地形的倾斜状态，具有唯一的坡度值。TIN,TIN数据组织具有拓扑构造TIN特点:稀疏。三角形通常承受Delaunay(狄洛尼或德劳内)三角网，最小角最大，最大限度保证网中三角形满足近似等边或等角。TINTIN可与DEM栅格数据构造:定义：栅格构造是最简洁最直观的空间数据构造，又称为网格构造(rastergridcell)或像元构造(pixel)，是以规章的阵列来表示空间地物或现象分布的的大小即空间区分率，打算着栅格的精度栅格中的点、线、面:点用一个栅格像元表示；线状地物则由肯定方向上连接成串的一组相邻栅格像元表示；面或区域用由一样属性的相邻栅格像元的块集合表示。任何以面状分布的对象(土地利用、土壤类型、地势起伏、环境污染等)，都可以用栅格数据靠近。栅格数据的取值——混合像元：是指在一个像元内存在有不同类型的地物。主要消灭在地类的边界处。取值确定方法：中心归属法：以栅格单元中心点属性确定。首选方法，具连续特征分布的地理要素。5656740321重要性法：根扭栅格内不同地物的重要性确定栅格单元代码〔采矿点、交通枢纽等〕栅格数据编码：格单元的代码。优点：简洁、直观、数据量随区分率的提高成倍增长。22n栅格压缩编码：压缩编码：信息有损编码和信息无损编码信息无损编码是指编码过程中没有任何信息损失，通过解码操作可以完全恢复原来的信息。链式编码〔Chaincodes)〔弗里曼链码)行程编码(run-lengthcode)(游程长度编码)块状编码(blockcode)四叉树编码(quad-treecode链式编码〔Chaincodes)〔弗里曼链码)：链式编码又称为弗里曼链码(Freeman，1961)边界表示为：由某一起始点开头并按某些根本方向确定的单位矢量链。根本方向可定义为：东＝0，东南＝l，南＝2，西南＝3，西＝4，西北＝5，北＝6，东北＝7等八个根本方向。链式编码的方向代码链式编码优缺点:量数据构造，比较适于存储图形数据。缺点：是对叠置运算如组合、相交等则很难实施，对局部修改将转变整体构造，效率较低，而且由于链码以每个区域为单位存储边界，相邻区域的边界则被重复存储而产生冗余。行程编码〔run-lengthcode):游程长度编码是栅格数据压缩的重要编码方法，它的因而可实行某种方法压缩那些重复的内容。变长编码：各行〔列〕数据变化时，记录该代码及一样代码重复个数。值点编码：记录各行代码发生变化时位置及相应代码。重复记录编码：记录各行代码发生变化时该代码及总重复个数。行程编码优缺点越简洁，压缩比越高。操作，运算简洁缺点：对于图斑比裂开、属性和边界多变的数据压缩效率较低。块编码：是行程编码扩展到二维的编码方式，在做块状编码时，首先把栅格图范围内〔半径及记录单元代码。块状编码特点有较高的压缩效率，但对于碎部较多的多边形效果并不好。块状编码在合并、插入、检查延长性、计算面积等操作具有优越性。四叉树编码：定义：将一幅栅格地图或图像等分为四局部，逐块检查其栅格属性值，如果子区内全部栅格属性值一样，则这个子区不再连续分割，否则再把子区分割成四个子区，这样依次分割，直到每个子块都只含一样的属性值或者灰度值为止。四叉树编码条件2n*2n栅格阵列四叉树编码划分方法：自上而下法(运算量大，耗时长)自下而上法(重复计算小，动行速度快)线性四叉树码。四叉树Morton编码：四进制Morton编码〔Mq〕 Mq

2I Jb b十进制Morton编码(Md) Md

ijnn

in1

jn1

......i2

jij211矢量数据构造的优缺点：优点：表示地理数据的精度较高数据构造紧凑，冗余度低，数据量小拓扑构造有利于网络分析、空间查询等便于面对实体的数据表达图形输出准确美观缺点：数据构造简单多边形叠合等分析相对困难数学模拟比较困难软件实现的技术要求比较高栅格数据构造的优缺点：优点：数据构造简洁空间数据的叠置和组合便利各类空间分析很易于进展有利于遥感数据的匹配应用和分析缺点：图形数据量大，冗余度高，需要压缩处理拓扑关系难以表达定位精度比矢量低难以建立网络连接关系地图输出不美观栅格、矢量数据构造特点比较比较内容比较内容矢量格式栅格格式数据量小大图形精度高低图形运算简单、高效简洁、低效遥感影像格式不全都全都或接近输出表示抽象、昂贵直观、廉价数据共享不易实现简洁实现拓扑和网络分析简洁实现不易实现其他位置明显，属性隐含位置隐含，属性明显连接与关联空间查询(点选，条件，位置选择)空间分析

三——空间矢量分析位置查询

建网格线(DatabaseManagementTools–>Featureclass->CreateFishnet)线转多边形〔DatabaseManagementTools–>Features->FeaturetoPolygon〕裁剪(AnalysisTools->Extract->Clip)拼接图层(DatabaseManagementTools–>General->Merge)要素属性融合 (Database Management Tools –>Generalization->Dissolve)图层联合〔AnalysisTools->overlay->Union)图层相交(AnalysisTools->overlay->Intersect)图层扣除(AnalysisTools->Overlay->Erase)图层识别(AnalysisTools->overlay->Identify)121234英文名Intersect中文名相穿插Arewithinadistanceof〔distance〕ContainCompletelycontain查询对象包含目标对象查询对象包含目标对象〔边界不能重合〕5AreWithin(Arecontained查询对象被目标对象所包含by)67ArecompletelywithinAreidenticalto查询对象与目标对象完全一样8Sharealinesegmentwith9Touchtheboundaryof查询对象与目标对象具有接触10Arecrossedbytheoutline查询对象与目标对象的关系是轮廓穿插，但of 它们边界必需至少有重合的一局部线、节点等，且不能完全重合等，且不能完全重合11Havetheircenterin查询对象的质心在目标对象的里面四——空间栅格分析数据分析环境：像元大小不正确、数据存储位置错误等一系列问题，从而导致空间分析结果不符合要求。设置分析掩膜〔AnalysisMask〕设置分析范围〔AnalysisExtent〕栅格数据重采样：对栅格重划分行列号并确定各像元值的过程.可用于连续或离散数据——最近邻法NearestNeighborAssignment仅用于连续数据——双线性内插法BilinearInterpolation立方卷积法CubicConvolution重分类分析栅格数据的叠加分析运算、关系运算、算术运算等操作，以提醒特定空间现象或空间演化过程C C AB 1当AijB 1ijijijij0A B0ijij规律与〔AND〕

1 A C A B

ij

1规律非〔NOT〕

ij ij ij

0A B 0ij ijC AB

1 A

1且B 0 ij ij ij规律异或〔XOR〕

ij 0A 0A 且B ij ij ijC C AB 1当AijBijijij0A Bijijij规律或〔A.OR.B〕 规律〔A.AND.B〕 规律〔A.NOT.B〕 规律异或A.XOR.B布尔规律算子文氏图叠加分析——关系运算叠加：关系运算符主要包括六种：=、<、>、<>、>=、<=。算术运算叠加——代数运算：加、减、乘、除等；数学变换函数：三角函数、对数函数、数函数、幂函数等。外表分析：外表〔Surface〕是指物体的外围或最上层边界限。它通过记录某种值〔高程、气温〕在地理空间上的分布状况，反映地理事物或现象在空间上的起伏状态〔TIN，DEM〕可以通过空间分析工具〔SpatialAnalyst〕和三维分析工具〔3DAnalyst〕进展外表分析。等值线坡度分析坡向分析山体阴影提取可视性分析生成等值线〔步骤〕在栅格DEM的每个像元点或TIN的每条边上内插等值点；依据内插的等值点，追踪等值线；标记等值线；对等值线进展平滑处理并输出。坡度的提取：外表上任一点的坡度〔Slope〕是指过该点的切平面与水平地面的夹角，或该点切平面的法向量与垂直方向之间的夹角其表示方法有两种：坡度角〔DegreeofSlope)坡度百分比〔PercentofSlope)坡向的提取——l与过该点的正北方向这间的夹角。操作练习：1、等值线2、坡度分析3、坡向分析4、山体阴影提取五、创立外表外表：指由很多具有不同数值点集拟合而成的一个面域〔高程、温度、降水量〕外表的表达方式：等值线、TIN、栅格数字地面模型(digitalterrainmodel,DTM)：是指利用一个任意坐标系中大量的坐标的点集对地表特征的表示.A、地貌信息(高程、坡度等)B、根本地物信息〔水系、交通网〕C、自然资源与环境(土壤，植被等)D、社会经济信息(人口分布等)数字高程模型(digitalelevationmodel,DEM):地表属性特征为高程时的数字地面模型。2.DEM地面测量地形图数字摄影测量和遥感影像还可以利用GPS，结合雷达和激光测高仪等进展DEM数据的采集DEM规章格网模型不规章三角网〔TIN〕模型等高线模型DEMDEM的应用格外广泛，在