地理信息系统考研复习资料(必备)

1、华南师范大学 地理信息系统考研复习资料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，相互联系和变化规律的图、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体现的。 这是地理信息区 别于其它类型信息的最显著标志；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，为地理系统多层次的分析和信息的传输与筛选提供方便。3）时序特征：时空的动态变化引起地理信息的属性数据或空间数 据的变化。可以按时间尺度将地理信息划分为超短期的（如台风、地震）

2、、 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、气候变化） 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。3 GIS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、回答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

3、础应用模型，解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术产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.数据编辑与更新 c.数据存储与管理 d.数据显 示与输出e空间查询与分析el空间查询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时间特征用以描述事物或现象随时间的变化，如学生人数的逐

4、年变化。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达。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

5、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达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，由于多边形圭寸闭，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：由单个像元来表达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达。C. 面实体：由聚集在一起的相

6、邻像元的集合来表达。4拓扑关系的概念，类型拓扑关系：指图形保持连续状态下变形，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、线状实体层次关系：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

7、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化B. 有助于空间要素的查询，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栅格坐标系统的确定栅格坐标系统的确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，并分别采用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：应能有效地逼近空间对象的分布特征，

8、又减少数据的冗余度。栅格太大，忽略较小图斑，信息被丢失；栅格太小，会增 加存储数据量2) 方法：用保证最小多边形的精度标准来确定尺寸经验公式：H 二？ (min|Ai|)1/2H为栅格单元边长，Ai为区域所有多边形的面积7栅格单元代码的确定栅格代码（属性值）的确定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

9、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较优 点缺 点iUL W五便于面向现象（土壤类型等'的数示，不仅能表迭属性，而且能方 便的记录每个目标的具体属性信息 苕数据结构黑凑，冗余度低 有利于网络、检索分析 图形显示质量好，位置精度高 各能完整地描述空间关系o数据结构简单，易数据交换 咎空间分析和地理现象模拟比较容 易有萍吁与肥数据的匹配应用和 分析输出方法快速，成本比较低廉数摇结构复杂多边形叠畫分祈及模拟比较国 难电不能做増弓馳理软破件技术要求高O现象识别效果不如矢量方法图形数

10、摒量大投影转换困难形馬星痒制氏第三章1 GIS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空间分析和查询2 GIS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规范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4 GIS中地图投影的设计与配置一般原则a与相应比例尺的国

11、家基本图投影系统一致。B系统一般只考虑至多采用两种投影系统，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，即所采用的网格系统在投影 带中应保持完整。5连接地理实体与计算机中表现形式为 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 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 当按对象产生的时间、所占的空间或其他方面的顺序关系排列并分别赋予不

12、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对所有地理目标的管理就简化为对各数据层的管理。查询一一对地理目标数据进行查询，只需要对某一层地理目标数据进行查询即可，因而可加快查询速度。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8 GIS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

13、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9 GIS数据质量误差产生的原因a空间现象自身存在的不稳定性b空间现象的表达 （如由椭球体到平面必然产生误差）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产生的误差，包括：A遥感数据：摄影平台、传感器的结构及稳定性、分辩率等b测量数据：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d GPS数

14、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（2）处理误差，是指GIS对空间数据进行处理时产生的误差，如：1几何纠正；2坐标变换；3几何数据的编辑；4属性数据的编辑；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须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

15、的不同，空间数据的定义、表达和存储方式也不同，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括：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：自动化程度不高，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操纵函数，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

16、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，采用客户机/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，以避免数据的不一致性。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(Geospatial Metadata):地理的数据和信

17、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、比较、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、表达方法和使用方法。2）用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源3）帮助数据使用者查询所需空间信息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14 GIS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，这些实体包括程序、对象、系统运行环境等。必要性：1

18、）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In ternet GIS发展 的需要15 OPENGIS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（Open GIS Consortium）制定的一系列开放标准和接口。 Open GIS 规范是OGC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。第四章1矢量图形数据的编辑（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

19、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化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 札入对于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），采用插值法、有限

20、差分法或多项式逼近的方法， 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 范围内较好地逼近原集合，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-矢量数据的压缩基#步骤：対曲线的离散点列卩肉垃），孤ujjJ.设共两个鎗直为盘=尸（叼必）和E = £赂超J并连接线段AB在AB范IS内的点列中寻找与AE距离最大距离的点C,判断C出距离也是否小于瀏值J若成

21、立，则删除 内的所有其它点；否则连接AG G氏去掉维段AB垂距法基本步骤；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乩并与限 差D比較。匏5 则中间点吉掉；着蘇D则中间点保監然J&顺序取下三个 点继续处理，直到这条线结耒。酚光栏法基本步骤：定义一个扇形区域，通过判断曲线上的点在扇形外还是在扁形内，确 罡保留还是舎去。设曲线上的点列为 比，1=1, Z，m光拦匚 经为汎可根据压缩量的大小自己定义，则光栏法的实施歩骤可描述为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

22、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A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IB停列999000001C9. 4> , (0. 4>099 000元映射2(9, 3) ,51000077003CO. 1、, <9.p (0. I) f C7,t000077774CO, 4) , (T 2> . to. 2>Ok 4> T C

23、4)000077776CO. 4> s (7. 4)000077777CO. 4> , <7, 4>00007778CO. 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，从而达到压缩数据量的方法。建立步骤：1）首先定义一个3X3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。如下图所示：33333111111*33333111113333/11卜4-叫11Vq-J- J- z333Z11144斗133ZT011X4t1特征码起始行起始列陡码鼻彳22

24、2'114-r11444454 55333331111111117777775(56212221111i14斗44S455777777U113222ni222221g11i11442217777755555322122211111T!a222222211111*TJo3块状编码压缩是游程长度编码扩展到二维的情况， 采用方形区域作为记录单元，每 个记录单元包括相邻的若干栅格，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）999900Q099900000099077000000770000007777D0u077770000777

25、7r o0u0717T7bhqiin0990r7D0000070000777T00D0777700007777000077771234679Q丄询,Q3咖(心Q),Q 亿则 P3J3), (2,4,1,0), (34,1,0), CW 旳 3,5, (MS 悴2,7>, (3,7,2,0),(4,1,1,0), (4,2,1,0), (43,1,0), (4,4,1,0), (54,4,0),： (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

26、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。乱l曲 J?i y*l<rCM<Jp< | iHE.弘 *钉时皿 y *1«；1 再下一療內子象限井期为三户“.! Hr. p. j-"* lcri, : |占.贬|117IS2122192n2324gu如29501102S31325335.It幽爲條強跚W訓跚視般韻壯谦0悻册谗册話辭卜碗删丽一侧:3f!?0001» J!0 f« «1 19!Dtt0IJ !70t t1 1Q»J01 rs1Q1屮

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29、音円見闊的境则为上.这沖方註廈呈计耳暨运4.四叉树编码方式一家规四对H 家舰四夏树瞎了记录叶结点之外，还要记最中问结点. 结点乏间惜助指针联廉，毎个结点盂要用六个虽表达： 四十叶结埠.猶計.一亍買结虑播祈和一T结凉的属性值.这團旨针不仅増加了数舟直存虽而宜增加了蹊作的貝杂坦 當观四又樹主要在融据室引和因16索引等育面应馬.4. 四叉捌豺式一性四又謝用地址码：定位码.Murk.ir)记录点蝴遣.探團儿'対割:利凤陆)只对IM结点鵜珂节省了九曲中问结点的存陆地址删會着 館点的分刮踣軽#0甘取1丈竝.2) SSI3HSW可直魁址.逼过其坐離直櫥十鼻冥帖如嗣而平用建立 HKtt.3) 定位码容

30、期右憎利阳亍宾曲合禅加苇组合黛乱A方溝H计耳璋中田拎对酬叫M2X4+Jt3性列竹匹训崇对如曰QQLDJDon1歸门1lidIII血U01201-：1J2J3112113D2：iQ2LD3DD3112D21IJQIJI0-c1朋.231 .li-i2DDJOL2JD211幻】JI0JI.L232血2122>3J23JS3IJ313刑炉JJ胡弁刑沖222232233322323JJ2JJJ四叉稠编码压缩方法/. HE为二J&t山.番:fi程丈前心押足在林卜寧* Kftint-九把一幅毕的團像屋缩成皱性四叉側的过程1）按MortonJE0象读入一维救组.2）相郸的四个象元比较，一致的合

31、并，只记录第一个象无的皿皿艸码。 循环比较所形成的大块，相同的再合并，直劃不能合并为止#3）谱一步用游程怅度编码压舔压缩时只i己录第一个象元的MortonSo閱阿的升腳虧集怙丟散融龍的即存块中一3）磁检鳍四中扣和的城对融in n佰，相同台井£不同码也去建），不 同HffftiilSWfttS#的子快力止0四又树编码医缩方法h6、 +52 制的 MurtonilAfp斗四适制Mwton®巨巩上切合四覽拥井Ml.236怛许參管言平支抬四J*翻变呈，齊卬十9进制表示Marton码1011：4E35101种按憶攥作的育法：护X®欄梏阵丽西设四里撕申十进制克示的行号'

32、;列号在卄篡机内部的二进制数分别为，M=屛i却A J/= fe爾）则=（切暮曲L碉曲）.再陆弊検为十进制脚可咖叉疇9轟協人扭鼬静轆粧碱壇14四翩的邂右酗H删过劭1）拠沁畸入一戦鰹MortenH： 0 1 2 35 6 7 8 9 ：0 II 12 13 1415象元俺 AAABABBBAAAABBBB2）四删橐元讎:只记籟-偉刑terUg0 I 2 35 6 7 8 12A0A1A 百ASAEBE23157AABE891213AABEID111415AAABAABBAP行.歹帰均二进制压= = 113）由于不#»巧會抵则刪獻麟码晦M亍丿列交史1101 -13n 1 j r o in再

33、化为+OJoUT G社IE实质上是按左上，右上、左下“右下的脈厚，从垂幵治对毎个柵申A B A 3 A B5空间数据结构的转换5.1点对象的栅格化建崩赣0财漣財謎的.而圖砌酣朴備肢脛耘滞 醍航刪号,S量点瓢觥是甌腔匙蹄勵砌号E+M1询调側'辆蒜卄般密狐腓輒哑V<5.2面对象的栅格化mm齐卒内緒軒爲何勲怆向卿帥乩也觸加號吾甥潔的 匕加晶科餌焙為刼翳蒯軒熱1MEHW ittit. 鞠就號気祖遵酗讎麻祖帛律融:贴下鼬S1O.鉗眦总暫扫锚法令边填充法其基点思祖星：对干每7扫直线和毎畢第边眾边上的京点.擀追扫掏垃上交点右方 如下图按担描娃的順序.计算冬边矗与扫描线的相交区间.再用，的所有象

34、素取原属性11之补对咅边於的每杂边件社处理，蚩边矗的方向任意下阿是 些区崗.副完成了蛋边幕的卿格化.这种算注的缺点是计畀量较大-亍简单的例子*本畀法的优点是葬法荀甲.離点是对于夏杂图旳，每一象爲可能被访问虽次"培加了运算量.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产生。（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

35、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表面（线），这个表面（线）是由采样点值拟合的 多项式数学方程生成的。2其起伏变化平缓，代表研究区域范围内表面逐渐变化的总体趋势, 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表面容易受那些离群点（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达、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

36、 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，不能按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，包括数据的物理独 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， 数据是按照一定的数据模型组织、描述和存

37、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统一的数据保护功能 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，确保数据的安全性、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，必须经过抽象处理。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达的多种空间关系。这种拓扑数据结构一方面方便了

38、空间数据的查询和空间分析， 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程度。（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异。（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达到TB级。3 GIS空间数据管理模式(1) 基于文

39、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4 GIS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：用最佳的方式表达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层次、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

40、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层次和网状结构，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、查询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

41、数 据库的整个过程。主要包括需求分析、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 达挖掘潜在空间信息，以解决实际问题的过程。2空间查询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

42、字地面模型（DTM ）和高程模型（DEM）。数字地面模型：是指地表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。数字高程模型：是一定区域范围内地面高度连续变化的数字化表示方 法，通常是指按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。4 TIN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表面的数据模型。特点：TIN模型具有可变分辨率； 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逼 近复杂的地形表面 TIN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； T

43、IN数据结构、存储管理与操纵较为复杂，数据共享不便，大规模DEM生产管理较少采用，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， 产生新的数据层的 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

44、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®最短路径的算法珈期算法伯甜年由诧为畑數提出的标号法隸认为是目前公认的最好的求解算法该算法的优点是:o可以求出起点封终点的最短路径及其长度.而且可以求出起点對其它任何一个 顶点的最短路径班其怅度”毋不怛适用于眾解有向凰上的最短路径问题.而且同样也适用于求解无向圉上的 最短路径问麺.基本思想：首先从起点匕开始.缩每个顶点标个数（称为标号）.F标号表示从起点匸到潼点的最想路径的上界.称为临时标号；P标号一表示从匕到该点的最短蹈经.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.标上厂标号.算法的每一

45、步就星把某一顶点的F标号改为变均P标号口那么.最參耀过左-1 歩，就可以咸铝从起点匕，到终点岭的最短路径.0距离矩阵的计笄为了求出最短路径.需先计算两点间的距离， 并形成距离距阵.若两点间没有路.则距裔为*最短路彳索的依据最短路径搜索的基本依据是.若以点舌到点E有一条最短路径. 则i夷路径上的任何点到S的距离都是最短的.AA60I2Btoe7co4Ctotn02ooD3co902E_5165o_abode为了进行最短路径摆索.令枣坏焉）表示点”到蚣的距裔. 阳表示K到起始点&的最短距高O最短路径捜索的步骤（1）对起始点割乍标记.且对所有顶点等杭JQ山烈蚪=°°- V

46、）对所有未作标记的点按以下公或计算距离.肌® =inin 訪姒洛纽+«©具中f；是己确定作标记的点取具有最水值的r（tj）-并对匕作标记.命日匕）=現匕） 若員小值的辺门为刚说明占劃斫有未标记的盖割没有路，算法终止：舌则缰续口（如果©尊干丘 则已找到山到e的最短路径.算法终止：否则转an需捜索妙忙的最短賂径0对川作畸记，尺4)=必其它结点件喘号.叹1)= + 3厂为乩e因为丿已经得到畸导而与关联弧段的纪点有序"e. d且它怕劄是怖号，所以董僱改它怕的了标号3 口唤m必只型<u> =mm+»70+4 - 4巩毋=唳瞰磁+幣期

47、=mm+»>2 = 2巩巧=啊駅型饌少0=透+ 8屮1 = 1在所有的r标号中.吃>) = 1最卜 干是等kq = i園为刀已经縛到尸标导而与0关联飆段的结点有臥 G 且它们都是術号.所以要修改它们的F标号巩用=血nKQ«M似国=ndn2+2三2巩0 =切兀曲亦班0=皿+3+9=山 在所有的厂标号中.現亟=2最小.于是£) = 2因为不已经得到騰号.而与疋養联弧段的结点有占、G且它怕割是号，所以要修改它怕的F标号巩Q-咖禎嗨融翼虜的-皿日2+1 -3巩° =闻I氨亦耐+嶽爲创=minl吃枸=8 在所有的标号中.巩5)3最小于是令代励=3因为康

48、已经得到脇号.而与丘关联弧段的结点只有G且为怖号.所以要修改它怕的标号 巩。=诞皿：火测©O =8,3+71=0 在所有的F标号中.只有7C)=8最小"于是AQ-3根振顺序记录的标记点.以矗最小值的取值情况.可得到最短路径为一EfG最短距离为和7树，最小生成树的概念=.网结令柿2.连運分析锻小生威树O含文连迺图= 住总阴于节点之冋都5?在一系跆图。 诩： 着 一 连iffi圄 中不存在任偵1回扇 则樹: »<!、圭咸钳； 圭月£粗是囲的龈廿酒趣于團* 圭测的权瞰： 圭威?Meh闿迪的狡瞰乏和。突似在再个城市何侄立谨侑盘如觀言樗的运西分祈问题”圈的T

49、M点宸示城市，边宸示隔域市冋自勺圭却&” 边上所！Wt自勺杈皿宸示屮氓2连通分析最小生成树算法（如创，克罗斯克尔算法，也叫“避圈'法）1）先把图G中的各边按嗽从小到大重新排列， 并取权数最小的一条边为T中的边。2）征乘汗的边中，按顺序取下一条边。若该边 与T中己有的边构成回路，则舍去该边，否则 选进T中。3）重复2）,直59有心条边被选进T中，这甘 条边就是G的图。赋权图3. 资源分配定位与分配i可题算法P中心的定位分配问题的戛嫁Bart算法2）算法步骤A、选定S候选点作为起女計共应点，并将所有需求点分配到最近的供应点， 计算其目标方程，即总的加权距亂B、作全局性调整检验所有选

50、择的供应点，选定一个供应点准备删除，它的删陰仅引起最小的 目标方程的增值从未选入的候选点中.寻找一个候选点来代替第一步中选定的供应点，这样可以最大限度地减少目标方程的值如果步骤中选定的点所减少的目标方程的值大于第一'步中选定的点所增加的目标方 程的值，就用步骤中的点代替步骡中选择的点，并更新目标方程的值.再回到步 赚O重复检验.否则.转入步赚C）C、对每一个供应点依次作岀区域性调整如果不是固定的供应点.就用它邻近的候选点来代替检验如果这一代替可以最大程度地减少目标方程的值.则进行这一替換.直到P1个 哄应点都被检验.并无新的替换为止重复总上两步直到无新的替換为止I辱后的供应点集就是最终的结果4. 选址（定位）问题举例中心选址问题质量判断依据：使最佳选址位叠所在的顶点的最大服务距离为最小。这类选址问题适宜于医院.消防站点竽一类服务设施的布局问题实质就是：求网络图中心点问题中心点选址算法假设某县下属的六个乡镇及其之间 公路联系如下国，图中每一个顶点 代表一个乡镇：每一条边代表连接 两个乡鎮之间的公路.数宇代表违 公路的长度。现要设立一个消防站 为全县6个乡鎮服务.试问该消防站 应该设在哪一个乡镇？短路径长鸥心=12®.写岀起距离矩阵如血"13 心 4 "15 "160 3 6 3 6 4爲1血亦$4為5血63 0 3 4 5 7n