地理信息系统期末复习13

1、地理信息系统期末复习第一章 导论第一节地理信息系统的根本概念一、数据与信息数据(data)为便于交流、解释或处理,对信息的可再解释的形式化表示.理解:泛指表示一个指定的值或条件的数字、符号(或字母)等.数据就是表示信息的,但这种表示要适合传输、分析与处理.在数字通信中,常把数据当作信息的同义词.信息(information)关于客体(如事实、事件、事物、过程或思想,包括概念)的知识,在一定场合中具有特 定的意义.二、地理信息与地理信息系统地理数据(geographic data)直接或间接关联着相对于地球的某个地点的数据.地理信息 | (geographic information)关于那些直

2、接或间接涉及相对于地球的某个地点的现象的信息.GIS的操作对象就是地理数据或空间数据 .P5-Who ?GIS空间数据(地理信息)的根本特征:空间 特征、 属性 特征、 时G或时间 特 征.(1、2题的关系)P3-操作对象的特点 地理信息系统(GIS,7、132)在计算机软硬件 支持下,把各种地理信息根据空间分布,以一定的格式输入、存储、 检索、更新、显示、制图与综合分析的计算机技术系统.课后习题1、什么就是地理信息系统(GIS)?它与一般计算机应用系统有哪些异同点 (P4)答：在计算机软硬件支持下,把各种地理信息根据空间分布 ,以一定的格式输入、存储、检索、更新、 显示、制图与综合分析的计算

3、机技术系统.GIS 脱胎于地图学,就是计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、 信息科学与治理科学等众多学科交叉融合而成的新兴学科.但就是,地理信息系统与这学科与系统之间既有联系又有区别：(1)GIS与机助制图系统.机助制图就是地理信息系统的主要技术根底,它涉及GIS中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的治理.地理信息系统与数字制图系统的主要区别在于空间 分析方面.一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能,此外它还应具有丰富的空间分析功能.(2)GIS与DBMS数据库治理系统).GIS除需要功能强大的空间数据的治理功能之外,还需要具有图形数据的

4、采集、空间数据的可视化与空间分析等功能.因此 ,GIS在硬件与软件方面均比一般事务数 据库更加复杂,在功能上也比后者要多得多.(3)GIS与CAD系统.二者虽然都有参考系统 ,都能描述图形,但CAD系统只处理规那么的几何图形、属 性库功能弱,更缺乏分析与判断水平.(4)GIS与遥感图像处理的系统.遥感图像处理的系统就是专门用于对遥感图像数据处理进行分析处 理的软件.它主要强调对遥感栅格数据的几何处理、灰度处理与专题信息提取.这种系统一般缺少 实体的空间关系描述,难以进行某一实体的属性查询与空间关系查询以及网络分析等功能.需简化,提取关键句.3S3S 技术就是遥感技术(Remote sensin

5、g,RS)、地理信息 系统(Geography information systems,GIS)与全球定位系统(Global positioning systems,GPS) 的统称,就 是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术与计算机技术、通讯技术相结合,多学科 高度集成的对空间信息进行采集、处理、治理、分析、表达、传播与应用的 现代信息技 术.GIS其根本构成一般包括以下 5个主要局部：系统硬件、系统软件、空间数据 、应 用人员与应用模型.P6-系统结构问题 一、系统硬件二、系统软件GIS功能软件常分为 根底软件平台 与 应用软件 两大类型.前者如 ArcView GIS、MapInfo

6、、MapGIS,后者如环境信息系统.P13-实习根底课后习题2、地理信息系统有哪几个主要局部组成它的根本功能有哪些试举目前广 泛应用的两个基硼地理信息系统软件为例,列出它们的功能分类表,并比拟异同点(P6)答：主要有五个组成局部：(1)系统硬件：包括各种硬件设备,就是系统功能实现的物质根底 ；(2)系统软件： 支持数据采集、存储、加工、答复用户问题的计算机程序系统；(3)空间数据：系统分析与处理的对象,构成系统的应用根底；(4)应用人员:GIS效劳的对象,分为一般用户与从事建立、维护、治理与更新的 高级用户;(5)应用卞II型：解决某一专门应用的应用模型 ,就是GIS技术产生社会经济效益的关键

7、所在.其根本功能有：数据采集与编辑；数据存储与治理：数据处理与变换：空间分析与统计； 产品制作与显示； 二次开发与编程.三、空间数据空间数据(spatial data,7、140)用来表示空间实体的位置、形状、大小与分布特征诸方面 信息的数据,适用于描述所 有呈二维、三维与多维 分布的关于区域的 现象.属性数据(attribute data,7、141)描述地理实体质量与数量特征的数据.四、应用人员五、应用模型第三节地理信息系统的功能简介、根本功能(1)数据采集与编辑4D数据(2)数据存储与治理(3)数据处理与变换数据处理与变换方法：数据变换/数据重构/数据抽取GIS数据处理的任务与操作内容主

8、要有数据变换、数据重构、数据提取.Mapgis的文件转换、工程裁剪为 数据重构;Mapgis的整图变换、MapInfo图像配准、投影变换 为 数据变换;Arcview GIS的kriging interpolation 重分类为 数据提取.(4)空间分析与统计空间分析(spital analysis7、144)基于空间数据的分析技术,它以地学原理为依托,通过分析算法,从空间数据中获取有 关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成、空间演变等信息.以地学原理为依托,通过分析算法,对地理对象的位置、分布、形态、形成、演变等 空 问信息进行分析的技术.空间分析方法：叠合分析/缓冲区分析/数字

9、地形分析(5)产品制作与演示(6)二次开发与编程叠置分析 over1ay analysis将不同层的地物要素相重叠,使得一些要素或属性相叠加,从而获取新信息的方法.包 括合成叠置分析与统计叠置分析.二、应用功能GIS的研究核心就是 地理空间分析.课后习题3、试说明地理信息系统的根本分析功能与应用模型之间的区别与联系就是什 么答：地理信息系统分析功能就是基于现有数据根据一定规律或者参数进行计算得出的结构,这些规律与参数就可以构成一个应用模型,比方降雨量计算模型与风力强度计算模型等.但应用模型很多就是专业领域的模型,其表现可以就是参数表格也可以就是图标或计算公式,不利于地理信息这种要与地理坐标相联

10、系,并且需要特殊的可视化效果的信息分析与表达.因此,要构建适合于地理信息分析与表达的应用模型就要把如气象农业等行业应用模型转变或者结合地理信息做成与空间信息相连接的模型应用于分析.第四节地理信息系统的开展概况一、开展概况(略)二、根底理论(略)第二章地理信息系统的数据结构第一节地理空间及其表达一、地理空间的概念1、地理空间定位框架(1)平面限制网地图投影(map projection,7、132)按一定的数学小那么把参考椭球面上的点、线投影到平的方卡.(2)高程限制网地理空间定位框架由 平面限制网 与 高程限制网 组成,为建立地理空间数据的坐 标位置提供了一个通用坐标系.目前,我国采用的大地坐

11、标系为 1980年中国国家大地坐 标系.课后习题4、请简述平面限制网与高程限制网在GIS中的应用 (P38-P39)答:平面限制网用以确定在地球上的平面位置通常就是地理经纬度坐标；高程限制网利用空间某点高于或低于基准面的垂直距离来提供地形信息.二、空间实体表达1、矢量表小矢量数据(vector data,7、143)X,Y坐标或坐标,表示的空间点、线、面等图形数据及其属性数据的总称.2、栅格表示栅格数据(raster data,7、144)被表示成有规那么的中问阵列时数据.第二节地理空间数据及其特征一、GIS的空间数据的分类1、数据源:地图/影像/文本2、数据结构：矢量/栅格3、数据特征：空间

12、/属性4、几何特征：点/线/面/曲面/体5、发布形式：4D2G/2M,1 矢 3 栅:DLG/DRG/DEM/DOM数字高程模型 digital elevation model,DEM就是一定范围内规那么格网点的平面坐标 X,Y及其高程Z的数据集,它主要就是描 述区域地貌形态的空间分布,就是通过等高线或相似立体模型进行数据采集包括采样与 量测,然后进行数据内插而形成的.数字正射影像 digital orthophoto map,DOM数字正射影像数据就是经过辐射校正与几何校正,并进行投影差改正处理的影像.影 像可以就是全色的或彩色的,也可以就是多光谱的,有时附之以主要居民地、地名与境界 等矢量

13、数据.就是对航空或航天像片进行数字微分纠正与镶嵌,按一定图幅范围裁剪生 成的数字正射影像集.它就是同时具有地图几何精度与影像特征.课后习题5、什么就是4D数据它们与矢量与栅格数据之间具有什么联系P435、什么就是4D数据它们与矢量与栅格数据之间具有什么联系P43答:4D数据就是指：数字线画图数据DLG、数字栅格图数据DRG、数字高程卞II型数据DEM、数正 射影像数据DOM.数字线画图数据DLG:就是现有地形图要素的矢量数据 ；数字栅格数据DRG:就是现有纸质地图经计算机处理后得到的栅格数据；数字高程卞II型数据DEM:就是数字形式表达的地形起伏数据,就是栅格数据；数正射影像数据DOM：就是对

14、遥感数字影像,经像元进行投影差改正、镶嵌,也就是一种 栅格形式的数据.二、空间数据的根本特征课后习题1、通过实例说明GIS空间数据的根本特征及在计算机中的表示方法(P44)答:GIS空间数据的根本特征：空间特征、属性特征、时间特征 .在计算机中空间特征采取空间分幅,即将整个地理空间划分为许多子空间,在选择要素表达子空间；属性特征采取属性分层即将要表达的空间数据抽象成不同类型属性的数据层来表达；时间特征采取时间分段即将有时间特征的地理数据按其变化规律划分为不同的时间段数据再逐一表示.三、空间数据的拓扑关系拓扑关系(topological relation)指满足拓扑几何学原理的各空间数据间的相互

15、位置关系,即用结点、弧段与多边形所 表示的实体之间的 邻接、关联与包含 等关系.医联(association)两个或两个以上类之间的语义关系,定义了类中实例间的连接.|类(class)具有共同特性与关系的一组要素的集合.TD/T 1016-2007,3、2类课后习题2、简述空间数据的拓扑关系及其对 GIS数据处理与空间分析有何重要意义答:空间数据的拓扑关系就是明确定义空间结构关系的一种数学方法,它就是指满足拓扑几何学原理的各空间数据间的相互位置关系,即用结点、弧段与多边形所表示的实体之间的邻接、关联与包含等关系. 意义:在GIS中,空间数据的拓扑关系不但用于空间数据的编辑与组织,而且在空间分析

16、与应用中都具有非常重要的意义.(P45)(1)根据拓扑关系,不需要利用坐标或者计算距离,就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的查询 ;(3)可以利用拓扑数据作为工具,重建地理实 体.(P47)四、空间数据的计算机表示(三分)1、空间分幅2、属性分层3、时间分段层 layer具有相同空间特征与属性的实体及其属性的集合 TD/T 1016-2007,3、3层实体entity具有共同特性的对象类.GB/T 17798-2007 3、7实体属性 attribute对象的特征.既可指类型,又可指实例.属性作为类型时,用名称、数据类型与域等 进行描

17、述.分层1ayer根据一定规那么,对地图数据进行分组的过程.第三节空间数据结构的类型数据结构data structure、117数据以及数据之间的联系.|一般包括数据的逻辑结构、存储结构与对数据的根本操三个方面.一、矢量数据结构拓扑/无拓扑实体数据结构二、栅格数据结构矩阵/游程编码/四叉树常规/线性游程编码游程编码就是逐行将相同值的栅格合并,记录合并后栅格的值及合并栅格的数量即游程,其目的就是压缩栅格数据量,消除数据间的冗余.栅格四叉树结E栅格四叉树结构就是指将空间区域根据四个象限进行递归分n次,每次分割形成 2* X 2*个子象限中的属性数值都相同为止,该子象限就不再分割.三、曲面数据结构G

18、RD/TINTin不规那么三角网,就是将离散分布的实测数据点连成三角网,网中的每份三角形要求尽量接近等边形状,并保证由最近邻点构成三角形,即三角形的边长之与最小.课后习题3、试比拟矢量与栅格数据结构各有什么特征此题切入点：从数据结构概念入手.数据结构:逻辑/存储/根本操作三个方面角度:拓扑/存储/压缩/转换/空间分析.对教材P80表3-1内容进行整合.此题做题思路与内容应进行调整,在理解、分析的根底上进行整合.第四节空间数据结构的建立实验一、系统功能与数据源的关系二、空间数据的分类与编码三、矢量数据的输入与编辑四、栅格数据的输入与编辑五、曲面数据的输入与编辑第三章空间数据的处理第一节空间数据的

19、变换一、几何纠正几何纠正的方法：仿射/相似/二次变换二、地图投影及其变换重点:地图投影的概念/根本原理/类型高斯-克吕格投方一种等角横切椭圆柱投影具投影带中央子午线投影成直线且长度不变,赤道投影也 成直线,并与中央子午线投影线正交o1954年d匕京坐标系Beijing geodetic coordinate system 1954根据苏联1943年普尔科沃坐标系采用克拉索夫斯基椭球,以1956年黄海高程系作 为高程基准,通过联测与天文大地网局部平差所建立的大地坐标系.1980 西安坐标系 XiAn geodetic coordinate system 1980采用1975国际椭球,以JYD19

20、68、0系统为椭球定向基准,选用陕西省泾阳县永乐镇 为大地原点所在地,采用多点定位所建立的大地坐标系.WGS84世界大地坐标系world geodetic system 1984由美国国防部在与 WGS72相应的精密星历系统 NSWC-9Z-2根底上,采用1980 大地参考系与 BIH1984、0系统定向所建立的一种地球参考系与地心坐标系.1985 国家高程基准 National Vertical Datum 19851987年公布命名的,以青岛验潮站1952年 1979年验潮资料计算确定的平均海面 作为基准面的高程基准.课后习题8、请简述地图投影的分类及作用P72-P73、P229答：地图投

21、影分类：按构成方法/变形性质/形斗/位置关系进行分类.1按地图投影的 构成方法可分为：几何投影与非几何投影.几何投影：按投影面的形状分为方位投影、圆柱投影、圆锥投影；按投影面与地球的相对位置关系 分为 正轴投影、横轴投影与斜轴投影 ；非几何投影：伪方位投影、伪圆柱投影、伪圆锥投影、多圆锥投影 ；2按地图投影 变形性质 可分为：等角投影、等积投影、任意投影.作用：1为空间数据的录入提供数学根底.投影方式就是空间数据库数学根底的三要素之一,投影准确就是GIS数字化的工作要求.2为空间分析提供数学根底.GIS研究的核心就是空间分析,投影准确就是GIS空间叠合分析的工作要求.3为计算机制图提供数学根底

22、.比例尺、投影与图例就是 地图的三要素P229,投影准确就是 GIS专题图编绘的工作要求.此题进行了较大幅度的修改与补充.第二节空间数据结构的转换一、矢量转栅格面的栅格化方法：内点填充法/边界代数法/包含检验法夹角/交点二、栅格转矢量栅格转矢量的方法：二值化/细化剥皮/骨架课后习题4、请举例说明常用的矢量与栅格数据的转换方法P80-P87答:矢量向栅格转换方法：矢量向栅格转换处理的根本任务就就是把点、线或面的矢量数据,转换成对应的栅格数据,这一过程叫做栅格化. 栅格化可以分别针对点、 线与面来进行,点的栅格化就是线与面 栅格化的根底.转换方法：建立矢量数据的平面直角坐标系与栅格行列坐标系之间的

23、对应关系.点的 栅格化：矢量坐标x,y,转换后的栅格单元行列值I,J;线的栅格化：线的栅格化先分解成折线的每一个 线段的栅格化,对应一条线段的栅格化,先使用点栅格化的方法,栅格化线段的两个端点,然后再栅格化 线段中间的局部；面的栅格化：基于弧段数据的栅格化方法,与线段栅格化的方法类似,基于多边形数据 栅格化的方法,就是以非拓扑的实体多边形彳为栅格化的处理单元,将一个多边形的内部栅格单元赋予多边形的属性值,基于多边形数据的栅格化方法包括：内点填充法、边界代数法与包含检验法等.栅格向矢量的转换方法：栅格数据结构向矢量数据结构转化又称为矢量化.矢量化方法：1二值化,先根据栅格数据建立一个阈值 ,再根据这个阈值将不同的数据使灰度图像二值化.2细化,就是消除线画横断面栅格数的差异,使得每一条线