2024年考研地理信息系统备考复习提纲

2024年考研地理信息系统备考复习提纲（经典）

1地理信息的概念

定义：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，相互联系和变更规律的图、文、声、

像等的总称。

特性：

1）地域性：地理信息属于空间信息，位置的识别与数据相联系，它

的这种定位特征是通过公共的地理基础来表白的。这是地理信息区别

于其它类型信息的最显著标记；

2）多维结构：在二维空间编码基础上，实现多专题的第三维信息结

构的组合，为地理系统多档次的分析和信息的传输与筛选提供方便。

3）时序特征：时空的动态变更引起地理信息的属性数据或空间数据

的变更。

可以按时间尺度将地理信息划分为超短期的（如台风、地震）、

短期的（如江河洪水、秋季低温）中期的（如土地利用、作物估产）

长期的（如城市化、水土流失）超长期的（如地壳变动、气候变更）

实时的GIS系统要求能及时采集和更新地理信息，使得地理信息具有

现势性。

2地理信息系统的概念

GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，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。

3GIS的构成

应用人员，GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理

和更新的高级用户

软系统件，支持数据采集、存储、加工、答复用户问题的计算机程序

系统

硬件系统，各种设备-物质基础

数据，系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础

应用模型，解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术发生社会经济

效益的关键所在

4地理信息的基本功能和应用领域

a.数据采集与输入b.数据编纂与更新c.数据存储与管理d.数据显

示与输出

e空间查问与分析el空间查问e2叠加分析e3缓冲区分析e4网络

分析e5地形分析

第二章

1地理实体的三个基本特征

a属性特征一一用以描述事物或现象的特性，即用来说明“是什么”,

如事物或现象的类别、等级、数量、名称等

b空间特征一一用以描述事物或现象的地理位置以及空间相互关系，

故又称几何特征和拓扑

特征，如中国与印度之间边界界桩的经纬度，中国与印度之间的邻接

关系

C时间特征一一用以描述事物或现象随时间的变更，如学生人数的逐

年变更。

2地理实体的数据类型

属性数据一一描述空间对象的属性特征的数据，也称非几何数据。即

说明“是什么”，如类型、等级、名称、状态等描述时间特征的数据

也可以归为这一类。

几何数据一一描述空间对象的空间特征的数据，也称位置数据、定位

数据。即说明“在哪里”，一般用经纬度或X、Y坐标来表示。

关系数据一一描述空间对象之间的空间关系的数据，一般通过拓扑关

系表白。如空间数据的相邻、包含等，主要是指拓扑关系。拓扑关系

是一种对空间关系进行明确定义的数学方法

3空间数据结构的概念

是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，也就是指

空间数据以什么形式在计算机中存储和处理。空间数据结构分为基于

矢量的数据结构和基于栅格的数据结构两种基本类型。

3.1矢量、栅格数据结构的概念

矢量数据结构一一通过记录空间对象的坐标及其空间关系来表白地

理实体的一种数据结构。

A.点实体：记录点坐标和属性代码；

B.线实体：记录两个或一系列采样点的坐标，并加属性代码；

C.面实体：记录边界上一系列采样点的坐标，由于多边形封闭，边

界为闭合环，加面域属性代码。

栅格数据结构一一是指将地表区域划分为大小均匀紧密相邻的网格

阵列，每个网格作为一个象元或象素由行、列定义，并包含一个代码

表示该象素的属性类型或量值。

A.点实体：由单个像元来表白

B.线实体：由在一定方向上连接成串的相邻像元的集合来表白。

C.面实体：由聚集在一起的相邻像元的集合来表白。

4拓扑关系的概念，类型

拓扑关系：指图形坚持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。

类型：

最基本拓扑关系拓扑关联：指存在于空间图形中的不同拓扑元素

之间的关系

结点与弧段：如结b与弧3,2,5,多边形与弧段：面C与弧4,5,3。

拓扑邻接：指存在于空间图形中的相同拓扑元素之间的关系。多边形

之间，结点之间邻接矩阵，1——邻结；0——不邻结

其它拓扑关系拓扑包含：指存在于空间图形中的面与其它元素之间

的关系，如面状实体包含哪些点、线状实体

档次关系：指存在于空间图形中的相同拓扑元素之间的等级关系，如

连云港市各个区

拓扑连通：拓扑元素之间的通达关系，如点连通度，面连通度

5拓扑关系的意义

A.拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系。不需要利用坐

标或距离就可以确定一个地理实体相对于另一个地理实体的空间位

置关系，并且这种拓扑数据较之几何数据具有更大的稳定性，即它不

随地图投影而变更

B.有助于空间要素的查问，利用拓扑关系可以解决许多实际问题

C.根据拓扑关系可重建地理实体。

6栅格坐标系统确实定

栅格坐标系统确实定

由于栅格编码一般用于区域性GIS,原点的选择常具有局部性质。但

为了便于区域的拼接，栅格系统的起始坐标应与国家基本比例尺地形

图公里网的交点相一致，并分别采取公里网的纵横坐标轴作为栅格系

统的坐标轴。

6.1栅格单元尺寸的原则方法

栅格单元的尺寸

1）原则：应能有效地迫近空间对象的分布特征，又减少数据的冗

余度。栅格太大，忽略较小图斑，信息被丧失；栅格太小，会增

加存储数据量

2）方法：用保障最小多边形的精度标准来确定尺寸经验公式：

H=%（mini2/1）1/2

〃为栅格单元边长，Ai为区域所有多边形的面积

7栅格单元代码确实定

栅格代码（属性值）确实定

1、中心点法：取位于栅格中心的属性值为该栅格的属性值。

2、面积占优法：栅格单元属性值为面积最大者。

3、重要性法：取重要的属性值为栅格属性值。

4、长度占优法：每个栅格单元的值由该栅格中线段最长的实体的属

性来确定。

8栅格数据结构的特点

•用离散的量化栅格值表示空间对象（通常是规则

格网）

•位置隐含，属性明显

•数据结构简单，易于遥感数据结合，但数据量大

•存在几何和属性偏差

•面向位置的数据结构，难以建立空间对象之间的关系

•比例尺大小为栅格（像元）的大小与地表相应单元的大小之

比。

9矢量与栅格数据结构的比拟

优点缺点

❶便于面向现象（土壤类型等）的数

据表

示，不仅能表达属性，而且能方❶数瘴吉构复杂

矢便的O多边形叠置分析及模拟比较困

记录每个目标的具体属性信息难

❷数据结构紧凑，冗余度低

量❸不能做增强处理

❸有利于网络、检索分析❹软硬件技术要求高

❹图形显示质量好，位置精度高

❺能完整地描述空间关系

⑪数据结构简单，易数据交换

❶现象识别效果不如矢量方法

糊4an❷空间分析和地理现象模拟比较容

易❷图形数据量大

有利于与RS数据的匹配应用和份投影转换困难

格分析图彩底量转任

输出方法快速，成本比较低廉

第三章

1GIS数据源有哪些

a地图数据存储介质、现势性、投影转换

b遥感、航空影象和数据分辨率、变形规律、纠正、解译特征

c实测数据

d数字数据格式、精度

e统计数据、文本数据

f多媒体，辅助GIS空间分析和查问

2GIS数据质量的概念

GIS的数据质量，是指GIS中空间数据（几何数据和属性数据）的可靠

性，通常用空间数据的误差来度量。误差是指数据与真值的偏离。

3地理控制基础的内容

地理控制基础是地理信息数据表示格式与标准的重要组成部分

内容：1统一的地图投影系统2统一的地理格网坐标系统（地理参照

系）3统一的地理编码系统

4GIS中地图投影的设计与配置一般原则

a与相应比例尺的国家基本图投影系统一致。

B系统一般只考虑至多采取两种投影系统，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。

C所用投影以等角投影为宜。

d所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采取的网格系统在投影

带中应坚持完整。

5连接地理实体与计算机中表示形式为编码；标识码是联系实体的几

何信息和属性信息的关键字；实体几何数据与属性数据的连接纽带一

一公共标识符（关键字）

6代码的功能

a鉴别代码代表对象的名称，是鉴别对象的惟一标识。

b分类当按对象的属性分类并分别赋予不同的类别代码时，代码又

可作为区分分类对象类别的标识。

c排序当按对象发生的时间、所占的空间或其他方面的顺序关系排

列并分别赋予不同的代码时，代码又可作为区别对象排序的标识。

7地理目标数据分层的目的

是为了便于空间数据的

管理一一对所有地理目标的管理就简化为对各数据层的管理。

查问一一对地理目标数据进行查问，只需要对某一层地理目标数据进

行查问即可，因而可加快查问速度。

显示一一不需要分层后的地理目标数据由于任意选择需要显示的图

层，因而增加了图形显示的灵活性

分析一一对不同数据层进行叠加，可进行各种目的的空间分析

8GIS数据质量的基本内容

a位置精度：如数学基础、平面精度、高程精度等，用以描述几何数

据的质量。

b属性精度：如要素分类的正确性、属性编码的正确性、注记的正确

性等，用以反映属性数据的质量。

c逻辑一致性：如多边形的闭合精度、结点匹配精度、拓扑关系的正

确性等。

d完备性：如数据分类的完备性、实体类型的完备性、属性数据的完

备性、注记的完整性等

e现势性：如数据的采集时间、数据的更新时间等

9GIS数据质量误差发生的原因

a空间现象自身存在的不稳定性

b空间现象的表白(如由椭球体到平面必定发生误差)

c空间数据处理中的误差

d空间数据使用中的误差

10空间数据误差的类型

GIS空间数据的误差可分为源误差和处理误差

(1)源误差，是指数据采集和录入中发生的误差，包含:

A遥感数据：摄影平台、传感器的结构及稳定性、分辩率等

b丈量数据：人差（读数误差等）、仪差（仪器不完善等）、环境（干扰

等）

c属性数据：数据的录入、数据库的操作等

dGPS数据：信号的精度、接收机精度、定位方法、处理算法等

e地图：控制点精度，编绘、清绘、制图综合等的精度

f地图数字化精度：纸张变形、数字化仪精度、操作员的技能等

⑵处理误差，是指GIS对空间数据进行处理时发生的误差，如：

1几何纠正；2坐标变换；3几何数据的编纂；4属性数据的编纂；5

空间分析（如多边形叠置等）；6图形化简（如数据压缩）；7数据格式

转换；8计算机截断误差；9空间内插；

10矢量栅格数据的相互转换。

11空间数据标准的概念

是指空间数据的名称、代码、分类编码、数据类型、精度、单位、格

式等的标准形式。每个地理信息系统都必需具有相应的空间数据标准

12空间数据交换标准的方式

由于空间数据模型的不同，空间数据的定义、表白和存储方式也不同，

因而数据交换也需要统一的标准。

1外部数据交换标准

这类标准通常是ASCII码文件，用户可以通过阅读说明书来直接读写

这种外部数据格式。GIS的外部数据交换格式通常包含：矢量数据交

换格式；栅格数据交换格式；数字高程模型交换格式。

特点：自动化水平不高，速度较慢等，但它可解决不同GIS之间的数

据转换问题。它仍然是实现数据共享的主流方式。

2空间数据互操作协议

制定一套各方都能接受的标准空间数据把持函数，通过调用这些函数

以互相操作对方的数据。

特点：比外部数据交换标准方便，但由于各种软件存储和处理空间数

据的方式不同，空间数据的互操作函数又不可能很庞大，因此往往不

能解决所有问题。

3空间数据共享平台

服务器存放空间数据，采取客户机/服务器体系结构，各种GIS通过

一个公共的平台在服务器存取所有数据，以防止数据的不一致性。

特点：思路较好，但现有的GIS软件各有自己的底层，要统一平台目

前难以实现

4统一数据库接口

在对空间数据模型有共同理解的基础上，各系统开发专门的双向转换

程序，将本系统的内部数据结构转换成统一数据库的接口。

特点：这种方式的前提，首先要求对现实世界进行统一的面向对象的

数据理解，这不易实现的。目前：外部数据交换标准仍是实现数据共

享的主流方式

13空间元数据的定义，主要作用

空间元数据（GeospatialMetadata）：地理的数据和信息资源的描述

性信息。是通过对地理空间数据的内容、质量、条件和其他特征进

行描述与说明，以便人们有效地定位、评价、比拟、获取和使用与地

理相关数据的数据。

作用：（1）确定一套地理空间数据的存在性及其位置和其对于某种应

用的适宜性，确定空间数据的存储方法、表白方法和使用方法。

2）用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源

3）辅助数据使用者查问所需空间信息

4）用来建立空间信息的数据目录和数据交换中心

5）提供数据转换方面的信息

14GIS空间数据互操作的含义和其对于GIS的必要性

指异构环境下两个或两个以上的实体可以互相通信和协作，以完成

某一特定任务，这些实体包含程序、对象、系统运行环境等。

必要性：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)是InternetGIS开展的

需要

15OPENGIS的概念

OGIS,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

(OpenGISConsortium)制定的一系列开放标准和接口。OpenGIS标

准是OGC标准的最高档次，是利用软件统一地表示地理数据和地理处

理的标准系统。

第四章

1矢量图形数据的编纂(重要)

2空间索引的概念

空间索引一一是指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某

种空间关系，按一定的顺序排列的一种数据结构。它包含空间对象的

概要信息，通过筛选作用，大量与特定空间操作无关的空间对象被排

除，从而提高空间操作的速度和效率。

3仿射变换

仿射变换的特性：实质是两坐标系间的旋转变换。1直线变换后仍为

直线；2平行线变换后仍为平行线；3不同方向上的长度比发生变更

4投影变换的方法

1解析变换法：找出两投影间坐标变换的解析计算公式的两种方法：

A.反解变换法先解出原地图投影点的地理0,A,对于x,y的解

析关系式，将其代入新图的投影公式中求得其坐标。B.正解变换法

直接求出两种投影点的直角坐标关系式。

2数值变换法原投影点的坐标解析式不知道，或不易求出两投影之

间坐标的直接关系，利用若干同名数字化点（对同一点在两种投影中

均已知其坐标的点），采取插值法、有限差分法或多项式迫近的方法,

即用数值变换法来建立两投影间的变换关系式。

3数值解析变换法当已知新投影的公式，但不知原投影的公式时,

可先通过数值变换求出原投影点的地理坐标6,入，然后代入新投影

公式中，求出新投影点的坐标。

5数据压缩的概念

是指从所取得的数据集合中抽出一个子集，使得该子集在规定的精度

范围内较好地迫近原集合，且尽可能降低其数据量的数据处理过程。

5.1矢量数据压缩的方法

一、矢量数据的压缩

....❶道格拉斯7777普翥法①'汕以军77旦&4施。演貌瑞:;

基本步喋：

①对曲线的离散点列P值,为），尸（X]5），——羔

龙J设其

两个端点为A=产8。,先）和B=£口,媪，并连接线段

AB

②在范围内的点列中寻找与AB距离最大距离的点

C,判断C

飞距离L是否小于阈值E,若成立，则删除AB范围

内的

所有其它点；否则连接AC、CB,去掉线段AB

❷垂距法

基本步臊：

每次顺序取曲线上的三个点，计算中间点与其它两点连线的垂线距离d,并与限

差D比较。若d<D,则中间点去掉；若d表。则中间点保留。然后顺序取下三个

点继续处理，直到这鬃戋结束。

❸光栏法

基本步喋：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。设曲线上的点列为｛PJ,1=1,2,....n,光栏匚

经为&可根据压缩量的大小自己定义，则光栏法的实施步骤可描述为

5.2栅格数据的压缩概念、方法（重要）

概念：是指为了删除冗余数据，减少数据存储量，节省存储空间，加

快后继处理速度，对栅格数据所做得处理方法。

1游程编码压缩方法

是指将原始栅格阵列的行或列中属性值相同的连续若干个栅格单元

进行合并，并映射成一个游程，以减少数据存储冗余度的编码压缩

方法。

每个游程的数据结构为（A,P）整数对。

其中4代表属性值或属性值的指针，P代表连续相同属性值的栅格

个数

（游程编码压缩方法是一种无损失的压缩编码结构）

99990000行号二元组殍列

999000001(9.4),(0.4)

099077002(9.3),(0.5>

000077003(0.1),(9.2>,(0.1>,(7.2>,(0.2)

4(0.4>,<7.2),(0.2)

00007777

5(0.4),(7.4)

00007777

6(0.4>,C7.4>

000077777(0.4),(7.4)

000077778(0.4),(7.4)

2链式编码压缩

用从某一起点开始沿8个方向前进的单位矢量链来表示线状地物或

多边形的边界，从而到达压缩数据量的方法。

建立步骤：1）首先定义一个3义3窗口，对中间栅格的走向的8种可

能进行编码。2）记下地物属性码和起点行、列后，进行追踪，得到

矢量链。如下列图所示：

3333311111i

3333311111i

3333/11471i

333X11144¥i

33Z2X111X4fi特征科起始行起始列松码

4

3-/222s111M-i14444545533333111111111777777566

2222221111ii2444454557777771111322

222222111ii

]3442217777755555322

222222111ii

438

222222i111ii

3块状编码压缩

是游程长度编码扩展到二维的情况，采取方形区域作为记录单元，每

个记录单元包含相邻的若干栅格，数据结构由初始位置（行、列号）

和半径，再加上记录单元的代码组成。数据对格式（初始行、列，半

径，属性值）

Q,1,2,9),(1,3,1,9),

12345678

99990000(1,4,1,9),(1,5,2,0),

1990000

999000009■(1,7,2,0),(2,3,1,9),

29900000

099077009(2,4,1,0),(3,1,1,0),

309907

00007700(3,2,1,9),(3,3,1,9),

0000777740000'(3,4,1,0),(3,5,2,7),

590007777

00007777(3,7,2,0),(4,1,1,0),

600007777

00007777(4,2,1,0),(4,3,1,0),

700007777

00007777(4,4,1,0),(5,1,4,0),

80007777

(5,5,4,7)

4四叉树编码压缩方法

是指将栅格或图像沿中央位置等分成四部分，如果某一子区的所有网

格都具有同样的属性值，则这个子区就不再继续分割；否则，就要把

这个子区再等分成四个区域，直到每个子区都含有相同的属性值为

止，据此再进行编码的方法。

一种可变分率的非均匀网格系统，是最有效的栅格数据压缩编码方法

之一。

1、肺思患

篇以缪冠胧的甄幽（做棚鬻补上）按龄辘断触分

翦捌醯性蹦我-麻分,若稗wm

一融期醐TIB

P,■（叩，力I:+1W2,y♦1<；<»）

再下I层的子象限分别为:

p”一ipa.n<iw.yy・>

其中a、b、c、西别表示西北、东北、西南、东南四个子象限.

根据表达式可求得任一层的某个子象限在全区的行列位置，并对这个位置范围内的网格值进行检测.

若数值单调，就不再细介，由此可以完成整个区域四叉树的建立.

但该法分割需要大量的运算，因为大量数据需要重复检查才能确定划分.当QKa的矩阵比较大，且区

域内容要素又比较复杂时，建立这种四叉树的速度比较慢.

0四叉檎码陋方法

0四叉树胡嬲胡

3、四叉树建立的方法一自下而上的方法

2、四叉树的树形标：对栅格数据按如下的顺序进行检测,如果每相邻四个网格值相同则进行合并，逐次往上

递归合并，直到符合四叉树的原则为止,这种方法重复计算较少，运算速度较快.

用一曲树新题分翻牖翳.

根:整个弱

I：球分几级，几次分割

此不踊分酬块

树外还需分割的块

每个顺幅4个分叉口牺叉机

ip

NWNESESW

o-»t献@（

件占

■一樗点®®而麻碱®

4、四叉树编码方式——常规四叉树

常规四又树除了记录叶结点之外，还要记录中间结点。

结点之间借助指针联系，每个结点需要用六个量表达：

四个叶结点指针，一个父结点指针和一个结点的属性值.

这些指针不仅增加了数据贮存量，而且1曾加了操作的复杂目

常规四叉树主要在数据索引和图幅索引等方面应用。

设四叉树中十进制表示的行号,列号在计算机内部的二进制数分别为：

4、四叉树编码方式一线性四叉树

"=⑥乱1..刀1），朋）

用地址码（定位码'Morton码）记录口怪点的位置、深度（几次分割）和属性。则跖）=（证&切血A）,稗此转换为十进制即可

如行为2、列为3的栅格的1Mb步骤：

优点：

（1）行、列号为二进制k=10,^=11

1）存贮量小，只对口悔点编码，节省了大量中间结点的存储，地址码隐含着

（2），行J列交叉1101=13

结点的分割路径和分割次数。

⑶再化为+进制。

2）线性四叉树可直接寻址，通过其坐标值直接计算其Morton码，而不用建立

实质上是按左上、右上、左下、右下的咂序，从零开始对每个栅格进行自然编码.

四叉树。

3）定位码容易存储和执行实现集合相加等组合操作。

❹四叉树编码压缩方法

。四叉蹦码压缩方法7、把一幅2»X加的图像压缩成线性四叉树的透呈

5、四进制的Morton码

1）按Morton码把图象读入一纲擞组.

2）相邻的四个象元比较，一致的合并，只记录第一个象元的Morton码。

循环比较所形成的大块，相同的再合并，直到不能合并为止。

A.方法：

3）进一步用游程长度编码压缩。压缩时只记录第一个象元的Morton码。

1）计算每个栅格对应的幌

3,4七为二进制4,〃看最大的『，必足在前补零。其始行列号从。计。

2）按码的升序排成线性表，放在连续的内存块中。

3）依次检查每四个相邻的肠°对应的属性值，相同合并（不同码位去掉），不

同则存盘，直到没有能够合并的子块为止。0四叉树编码正编方法

2）四相邻象元合并，只记录第一个象元的MMon码

01234567812

AAABAABBAB

3）由于不能进一步合并，则用游程长度编码压缩

0346812

ABABAB

5空间数据结构的转换

5.1点对象的栅格化

好点对象是漉立雌标糠辨，而am雕中林跟对象睚标，存俯

的雕元肺列号,矢赛跚雕是脑的矢戮标黯为行列号

❷扫描法

/=l+Int[(I卜加a如下图,按扫描线的版序，计算多边形与扫描线的相交区间，再用相应的属性值填充这

些区间，即完成了多边形的栅格化.这种算法的跳点是计算量较大.

E+岬硼

欧a分别表示-忡格的宽和高aw=«

5.2面对象的栅格化

❸边埴充法

其基本思想是：对于每一条扫描线和每条多边形边上的交点,将该扫描线上交点右方

o神I点戏济的所有象索取原属性值之补.对多边形的每条边作此处理，多边形的方向任意.下图是

一个简单的例子.

蚪个棉椭相,向勒个方向的触飕,幽釉队也患否在多跳溯本算法的优点是算法简单,缺点是对于复杂图形，每一象素可能被访问名次,增加了运

上，嫄是,种为怖点，上当作蒯神朝,直到瓯嘛,上朝耻,

该算渤涯常而且可能翻腿而造蜥邮隹瓢(岫下勖心喏弱薪

渣胎时，会犷黜去,

6空间数据插值的概念

空间数据插值，是指通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数

据的方法

7泰森多边形

泰森多边形法的基本原理是，未知点的最佳值由最邻近的观测值发

生。

(1)每个泰森多边形内仅含有一个控制点数据

(2)泰森多边形内的点到相应控制点的距离最近

(3)位于泰森多边形边上的点到其两边控制点的距离相等

(4)在判断一个控制点与其它哪些控制点相邻时，可直接根据泰森

多边形得出结论，即若泰森多边形是n多边形，则n个离散点相邻。

8趋势面分析的基本特点？？？？

1插值结果是一个平滑外表(线)，这个外表(线)是由采样点值拟合的

多项式数学方程生成的。

2其起伏变更平缓，代表研究区域范围内外表逐渐变更的总体趋势，

很少能与实际的已知样点完全重合，属非精确插值方法。

3该插值方法受生成的预测外表容易受那些离群点(极高或低样点)

的影响，而且多项式越复杂，其物理意义就越难描述。

第五章

1空间数据库的概念

以特定的信息结构和数据模型表白、存储和管理从地理空间中获取的

某类空间信息，以满足不同用户对空间信息需求的数据库。

2空间数据库的特征

A空间数据库具有一般数据库所共有的特征

1数据集中控制在文件管理方法中，文件是分散的，文件之间一般

是没有联系的，不能依照统一的方法来控制、维护和管理。而数据库

则很好地克服了这一缺点，可以集中控制、维护和管理有关数据。

2数据独立数据库中的数据独立于应用程序，包含数据的物理独

立性和逻辑独立性。这给数据库的使用、调整、优化和进一步扩充提

供了方便，提高了数据库应用系统的稳定性。

3数据共享数据库中的数据可以供多个用户使用，每个用户只与

数据库中的一部分数据发生联系。用户数据可以重叠，用户可以同时

存取数据而互不影响，大大提高了数据库的使用效率。

4较小的数据冗余数据库中的数据不是面向应用，而是面向系统,

数据是依照一定的数据模型组织、描述和存储，并进行集中管理，具

有较小的冗余度，也提高了数据的一致性。

5统一的数据维护功能多用户共享数据资源时，严格检查用户使用

数据，规定用户的访问和存取权限，确保数据的保险性、一致性和并

发控制。

B空间数据库有别于一般数据库的特征

（1）空间特征：空间特征是空间数据库的最主要特征，它描述的是

空间物体的位置、形态和空间关系

（2）抽象特征：空间数据描述的是真实世界所具有的综合特征，非

常复杂，必需经过抽象处理。在不同的抽象中，同一地物可能会有不

同的语义特征。

（3）空间关系特征：空间数据除了空间坐标隐含了空间分布关系外,

空间数据中也记录了拓扑数据结构表白的多种空间关系。这种拓扑数

据结构一方面方便了空间数据的查问和空间分析，另一方面也给空间

数据的一致性和完整性维护增加了复杂水平。

(4)多尺度与多态性：不同观察尺度具有不同的比例尺和精度，同

一地物在不同情况下会有形态差别。

(5)非结构化：在关系数据库管理系统中，数据记录是结构化的，

记录是定长的，数据项不容许有嵌套。空间数据不满足结构化要求，

记录数据项是变长的，不满足关系数据模型的范式要求。

(6)分类编码特征：在GIS数据库系统中，每一个空间对象都有一

个标识码和分类码。

(7)海量数据特征：空间数据量是巨大的，通常称为海量数据，其

数据量比一般通用数据库要大得多。一个城市的数据量要到达TB级。

3GIS空间数据管理模式

(1)基于文件管理的方式

(2)文件与关系数据库混合管理系统

(3)全关系型空间数据库管理系统

(4)对象一关系数据库管理系统

(5)面向对象GIS数据库管理系统

4Gls数据模型的概念，三要素，建立的目的

数据模型是指数据库系统中关于数据内容和数据间联系的逻辑组织

形式，它以抽象的形式描述和反映地理实体构成及其相互关系。

三要素：数据结构、数据操作和数据的约束条件

建立数据模型的目的是：用最佳的方式表白实体对象及其相互关系，

并能以最佳的方式为用户提供访问数据库的逻辑接口

5档次、网状、关系数据模型的优缺点(以下为关系数据模型)

优点：结构简单灵活；容易维护和理解，数据的修改和更新方便。

一般DBMS管理属性数据方便可靠，管理图形数据有局限：

1无法用递归和嵌套的方式来描述复杂的档次和网状结构，模拟和操

作复杂地理对象的能力较弱；

1对复杂结构地理对象的描述，需对实体进行不自然的分解，导致存

储模式、查问途径及操作等方面均显得语义不甚合理；

3概念模式和存储模式的相互独立性，导致关系之间的联系需要执行

联接操作，系统开销较大，运行效率不够高；

4难于存储和维护变长的空间数据及其拓扑关系；

5不能支持GIS需要的一些复杂图形功能及包含、叠加等操作。

6数据库结构设计

数据库设计，就是把现实世界中一定范围内存在着的应用处理和数据

抽象成一个数据库的具体结构的过程。

空间数据库的设计，是指在现在数据库管理系统的基础上建立空间数

据库的整个过程。主要包含需求分析、结构设计和数据层设计三部分。

7空间数据库的维护（重组织，重构造的概念）

1、空间数据库的重组织指在不改变空间数据库原来的逻辑结构和

物理结构的前提下，改变数据的存储位置，将数据予以重新组织和存

放。

2、空间数据库的重构造指局部改变空间数据库的逻辑结构和物理

结构。数据库重构通过改写其概念模式(逻辑模式)的内模式(存储模

式)进行。

第六章

1空间分析的定义

是集空问数据分析和空间模拟于一体的技术，通过地理计算和空间表

白挖掘潜在空间信息，以解决实际问题的过程。

2空间查问的定义

是指基于给定的属性和空间约束条件从地理数据库中查找指定地理

对象及其属性的过程

3数字地面模型(DTM)和高程模型(DEM)o

数字地面模型：是指地表形态属性信息的数字表白，是带有空间位置

特征和地形属性特征的数字描述。

数字高程模型：是一定区域范围内地面高度连续变更的数字化表示方

法，通常是指依照一定的格网间隔采集地面高程所建立的规则格网高

程模型。

4TIN的概念、特点

TIN：利用区域有限个点集将区域划分为互不交叉、互不重叠且相连

的三角面网络来模拟地形外表的数据模型。

特点：①TIN模型具有可变分辨率；

②因能顾及各种地形特征点、线，故能以较少的采样点高精度的迫

近复杂的地形外表

③TIN模型可减少规则格网法带来的数据冗余，同时在计算坡度等

效率方面优于纯粹基于等高线的方法；

④TIN数据结构、存储管理与把持较为复杂，数据共享不便，大规

模DEM生产管理较少采取，一般用于大比例尺地形测图

5空间叠置分析、缓冲区分析、网络分析的概念

空间叠置分析又称叠加分析，是指在统一的空间参照系统条件下，将

同一地区的两组或两组以上的图层要素进行叠置，发生新的数据层的

分析方法。

缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立它们周围

一定距离的带状区域，用以识别这些实体对邻近对象的辐射范围或影

响度，以便为某项分析或决策提供依据。

GIS的网络分析是通过研究网络的状态以及模拟和分析资源在网络上

的流动和分配情况，对网络结构及其资源的优化问题进行研究的一种

空间分析方法。（网络分析的基础是图论和运筹学）

6狄克拉斯算法（重要）

三、网络分析

1最短路径问题

❷最短路径的算法---■颐笈坦r算法

1959年由盛则理蜴题提出的标号法被认为是目前公认的最好的求解算法

该算法的优点是：

❶可以求出起点到终点的最短路径及其长度，而且可以求出起点到其它任何一个

顶点的最短路径及其长度。

❷不但适用于求解有向图上的最短路径问题，而且同样也适用于求解无向图上的

最短路径问题。

基本思想:

首先从起点匕开始，给每个顶点标一个数(称为标号)，

T标号——表示从起点匕到该点的最短路径的上界，称为临时标号：

P标号---表不从「.到线点的最短路羟，称为固定标号.

已经得到尸标号的顶点不再改变，凡是没有标上尸标号的顶点,标上r标号.

算法的每一步就是把某一顶点的r标号改为变为尸标号.那么,最多经过化-1

步，就可以求得从起点匕，到终点匕的最短路径.

❶距离矩阵的计算

为了求出最短路径，需先计算两点间的距离,

并形成距离矩降。若两点间没有路，则距离为8

则该路径上的任何点到s的距离都是最短的.

为了进行最短路径搜索.令我石，石)表示点匕到易的距离,

EC10表示、到起始点S的最短距离。

❸最短路径搜索的步骤°8u：：4

Coooo02oo

(1)对起始点S作标记，且对所有顶点令撼匕)=。，乳琮=8。［、'890.

(2)对所有未作标记的点按以下公式计算距离,E51650

乳妗=min｛以6,6+荔为｝

其中匕是己确定作标记的点。取具有最小值的r火),并对。作标记.令a&)=/3).

若最小值的北屏)为8.则说明S到所有未标记的点都没有路.算法终止：否则继续.

(3如果石等千员则已找到S到E的最短路径.算法终止；否则转(2).

需搜索A5忙的最短路径

。对A作腐记,式4尸0,其它结点作T标号，式与=+8/为夙

©因为4已羟得到尸标号，而与A关联弧段的结点有8、E、D,

且它们都是T标号,所以要修改它们的T标号

式的=侬/①依公;或W黝=min[+8,0+4]=4

式为=侬震为旗⑷+酗，为]=min[+g,M2]=2

以。）=辿/功观乩0]=min[+-,0+l]=l

在所有的了标号中，久。）=1最小，干是令/。=1

❸因为。已经得到P标号，而与。关联弧段的结点有E、C.

且它们都是f标号，所以要修改它们的T标号

“与=飒其“碘4（0,功]=min[2,l+2]=2

式O=3及阴功+0（2蒯=min[+8,1+9]=10

在所有的T标号中,世£）=2最小，于是令网£）=2A04812

。因为E已经得到产标号，而与E关联弧段的结点有方、C.B807a>4

且它们都是丽号,所以要修改它们的「标号Ctnoo02oo

北切=刷[共“碗d（5蒯=min[4,2+l]=3D3oo902

其。=蛔及加后+^9]=min[10.2+6]=8E51650

在所有的T标号中，以为=3最小，于是令网此=3

。因为3已经得到尸标号，而与3关联弧段的结点只有C且为T标号，所以要修改它们的K标号

式。=蛔数9航&缓,朗=min[8,3+7]=8

在所有的T标号中，只有式0=8最小，于是令RO=8

。根据顺序记录的标记点,以及最小值的取值情况,可得到最短路径为

最短距离为8.

7树，最小生成树的概念

三、网络分桁

2.连通分析-----最小生成木对

O含义

连道图：任意两个节点之间都存在一条路图。

W：岩一个连通图中不存在任何回路，则称为村。

最小生成例：生成树是图的极小连道亍图。

生成树的权颗：生成相中皆边的校数之和°

■应用

类似在一个城市间建立通信线路这样的连通分析问题。

图的项点表示城市，边表示两峨市间的是知&,边上所赚的权值表示代价

2.连通分析——最小生成树

❹算法（白血，克罗斯克尔算法，也叫“避圈”法）

1）先把图G中的各边按权数从小到大重新排列，

并取权数最小的一条边为T中的边。

2）在乘JT的边中，按顺序取下一条边。若该边

与T中已有的边构成回路，则舍去该边，否则

选进T中。

3）重复2）,直到有m-1条边被选进T中，这

条边就是G的图。