地理信息系统考试复习资料

地理信息系统考试复习资料地理信息系统考试复习资料地理信息系统考试复习资料V:1.0精细整理，仅供参考地理信息系统考试复习资料日期：20xx年X月地理信息系统考试复习第一章地理信息系统概念：是指由计算机硬件、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。数据：是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，不仅数字是数据，而且文字、符号和图像也是数据,数据本身并没有意义。信息：是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实知识，作为生产、管理、经营、分析和决策的依据。信息与数据的关系：(1)信息与数据是不可分离的；(2)信息来源于数据；数据是载体，信息是内涵，是形与质的关系。(3)数据的形式多样，但其中包含的信息内容不变；(4)信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开信息系统的各个组成和阶段而独立存在；而数据的格式往往与计算机系统有关，并随载荷它的物理设备的形式而改变；(5)数据是原始事实，而信息是数据处理的结果；(6)不同知识、经验的人，对于同一数据的理解，可得到不同信息。地理信息特点：（1）地域性(空间特征），（2）多维结构性（属性特征），（3）动态性（时序特征），（4）客观性，（5）适用性，（6）传输性，（7）共享性。地理信息系统分类：按其研究内容可以分为三大类：（1）专题地理信息系统：是具有有限目标和专业特点的地理信息系统。（2）综合地理信息系统：主要以综合研究和全面信息服务为目标。（3）地理信息系统工具：它是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。如：ARCGIS、Mapinfo、CityStar、Geostar、MAPGIS等。地理信息系统与其他系统的区别与联系：关系：见地理信息分类图（教材P6）；区别：A、GIS有别于DBMS（数据库管理系统）：GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。B、GIS有别于MIS（管理信息系统）：1)GIS对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备要复杂、系统功能要强；2)MIS侧重于非图形数据（属性数据）的优化存储与查询，即使存储了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。C、GIS有别于地图数据库：地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来，不注重分析和查询，不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息，它只是GIS的一个数据源。D、GIS与CAD/CAMGIS有别于CAD系统，二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只处理规则的几何图形，属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。地理信息系统的特点：①公共的地理定位基础；②具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力；③系统以分析模型驱动，具有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息；④以地理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空间决策系统。地理信息系统基本构成：硬件：多种设备－物质基础软件：支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统空间数据：系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础应用人员：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应用模型：解决专门的应用目的而建立的模型第一个地理信息系统：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，随后各国的土地测绘和管理部门都逐步发展土地信息系统（LIS）用于地籍管理。1963年，加拿大测量学家R.Tomlinson首先提出了地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个GIS——加拿大地理信息系统（CGIS），用于自然资源的管理和规划。第二章地理空间的概念：指上至大气电离层，下至地幔莫霍面，有着广阔的范围。但一般地理空间指的是地球表层，其基准是陆地表面和大洋表面，它是人类活动频繁发生的区域，是人地关系最为复杂、紧密的区域。分为绝对空间和相对空间两类。空间实体的表达，描述：表达：点、线、面描述：1、地球空间模型描述：1）地理空间的定义；2）地理空间的数学建模2、地理空间定位框架：大地测量控制系统3、地图对地理空间的描述：点、线、面4、遥感影象对空间信息的描述（如：地貌特征和断裂带的信息提取）5、计算机对空间实体的表达。3、空间数据的分类，特征，表示方式：空间数据分类：1、按数据的几何特征分类：点、线、面、曲面、体2、按表示内容分类——跟基本信息对应：几何数据、属性数据、关系数据3、按表示对象分类（编码的基础）：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。特征：空间特征，属性特征，时间特征表示方式：空间分幅、属性分层、时间分段栅格数据结构的概念，特点，实体描述方式，取值，压缩编码：概念：栅格数据结构是最简单、最直接的空间数据结构，是指将空间划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。特点：a、位置隐含，属性明显；b、离散的量化栅格值表示空间对象c、数据结构简单，易与遥感数据结合；d、几何和属性偏差。实体描述方式：点：为一个像元线：在一定方向上连接成串的相邻像元集合。面：聚集在一起的相邻像元集合。压缩编码：游程长度编码；块式编码；四叉树编码（常规四叉树和线性四叉树）。取值方法：百分比法、中心点法、重要性法、面积占优法、长度占优法、缩小单个栅格单元的面积，增加栅格单元总数的方法矢量数据的定义，特点，获取方式，两种数据结构：定义：是通过记录坐标的方式，利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。特点：a、定位明显，属性隐含；b、用离散的点描述空间对象与特征c、具有空间实体的拓扑关系，d、便于深层次分析；数据精度高，冗余度小e、与遥感等图象数据难以结合获取方式：1）由外业测量获得；2)由栅格数据转换获得；3)跟踪数字化两种数据结构：1）简单数据结构：点，线（链），面（多边形）的矢量数据结构2）拓扑数据结构：具有某些拓扑关系的矢量数据结构矢栅数据一体化结构，类型选择要求，比较：概念：在对一个线目标数字化采样时，恰好在所经过的栅格内都获取了样点，这样的取样数据就具有矢量和栅格双重性质。类型选择：栅格结构：大范围小比例尺的自然资源、环境、农林业、地质等区域问题的研究、城市总体规划阶段的战略布局问题等。矢量结构：城市分区或详细规划、土地管理、公用事业管理等方面的应用。优缺点比较：比较内容 矢量结构 栅格结构数据量小 大图形精度 高 低图形运算 复杂、高效 简单、低效遥感影像格式不一致 一致或接近输出表示 抽象、昂贵 直观、便宜数据共享 不易实现 易实现拓扑和网络分析 易实现 不易实现属性数据分类与编码：属性数据的分类：把数据输入到计算机之前，必须先按使用要求进行分类。空间数据分类与编码：空间数据的分类：是指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组织为不同的数据层，为数据采集、存储、管理、查询和共享提供依据。编码：是人为地建立一种数字或符号的组合，沟通人与计算机的联系，用来表达某种特定的事物。代码由多位数字或字符组成，表达一个或多个相关的事件或事物（地物）。码位→码段→编码码位：编码中每个字符或数字的位置称为码位。码段：若干个码位组合成一个独立的意思，称为码段。编码内容：登记部分(标识码)、分类部分(分类码)、控制部分编码方法：1)层次分类编码法、2)多源分类编码法9、编码原则：（1）系统性科学性（2）唯一性（3）规范性（4）简捷性（5）适用性（6）可扩充性第三章数据采集来源，方式，准备工作：来源：地图；规划图、工程图；航空与遥感影像数据；统计数据；实验数据；各种文字报告和立法文件；其它数据：照片、野外调查的原始记录等。方式：1.、手工方式2、手扶跟踪数字化方式3、扫描方式4、影像处理和信息提取方式5.、数据通讯方式。准备工作：a、

资料准备，区域标定1）基础原始数据的确定2）数据分类项目的确定3）数据标准的准确性的确定b、进行三个统一：（地理基础统一，即确定投影、比例尺、分类分级编码）c、所用软件的检查、试用菜单准备及其它辅助工作。d、硬件检查。e、精度试验。f、试验:样区、单项试验。2、了解数据编码的必要性：⑴修正数据输入错误；⑵维护数据的完整性和一致性；⑶更新地理信息数据处理概念，内容，决定因素：概念：对采集的各种数据，按照不同的方式方法对数据进行编辑运算，清除数据冗余，弥补数据缺失，形成符合用户要求的数据文件格式。内容：数据变换；数据重构；数据抽取决定因素：意义：空间数据有序化；检验数据质量；实现数据共享；提高资源利用效果。4、数据处理的具体方法：1)、空间数据的变换2）、空间数据结构的转换3）、空间数据的压缩处理4）、空间数据插值5）、边界匹配（图幅接边）6）、拓扑关系的建立矢、栅数据压缩：方法：1）曲线数据的压缩：特征点筛选法：筛选抽取曲线特征点，并删除全部多余点以达到节省存贮空间的目的。道格拉斯-佩克算法2）面域栅格数据的压缩：通过压缩编码技术来消除冗余数据：链码；游程长度编码；块码；四叉树编码3）面域邻接线段的删除：数据属性的重新分类和空间图形的化简需要对数据进行压缩；相邻界线的删除；共同属性的合并边界的匹配（图幅数据）：自动：方法是小心地修改空间数据库中点和矢量的坐标，以维护数据库的连续性；手工：方法是先对准两幅图的一条边缘线，然后再小心地调整其它线段使其取得连续。主要步骤：(1)识别和检索相邻图幅(2)相邻图幅边界点坐标数据的匹配：追踪拼接法(3)相同属性多边形公共边界的删除数据质量评价，误差来源：评价：就是用空间数据质量标准要素对数据所描述的空间、专题和时间特征进行评价。来源：数据处理过程 误差来源数据搜集 野外测量误差遥感数据误差地图数据误差数据输入数字化误差不同系统格式转换误差数据存储 数据精度不够空间精度不够数据处理 分类间隔不合理多层数据叠合引起的误差传播比例尺太小引起的误差数据输出 输出设备不精确引起的误差输出的媒介不稳定引起的误差第四章空间数据库的概念，特点：概念：GSDB是一种应用于地理空间数据处理与信息分析领域的具有工程性质的数据库，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和。特点：1）数据量特别大2）数据种类多，复杂。且属性数据和空间数据并存，联系紧密3）数据应用面相当广关系模型：满足一定条件的规范化关系的集合，就构成了关系模型。特点：优点：(1)关系模型通过规范化的关系为用户提供一种简单的用户逻辑结构；能够以简单、灵活的方式表达现实世界中各种实体及其相互间关系，使用与维护也很方便。(2)具有严密的数学基础和操作代数基础，如关系代数、关系演算等，可将关系分开，或将两个关系合并，使数据的操纵具有高度的灵活性。缺点：实现效率不够高。描述对象语义的能力较弱。不直接支持层次结构。模型的可扩充性较差。第五章空间数据查询种类，语言，具体实现：种类：a、针对几何参数的查询：包括点的位置坐标，两点间的距离，一个或一段线目标的长度，一个面目标的周长或面积等。具体实现：查询属性库或空间计算b、针对属性数据的查询。具体实现：表达式（逻辑表达式和布尔运算）c、针对空间数据的查询：空间定位和空间关系查询。具体实现：指针要素选择和图形要素选择。d、属性数据与空间数据的联合查询 语言：1）扩展关系数据库查询语言（SQL)2）可视化空间查询3）超文本查询4）自然语言空间查询2、具体分析（统计分析）主要类型：单变量统计分析和多变量统计分析及统计图表分析3、DEM与DTM之间的区别：DEM：是一种对空间起伏变化的连续表示方法,是地表单元上高程的集合。DTM：是地形表面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DEM集体表现形式：（1）拟合法——局部拟合法（2）等值线法（3）规则格网表示法（4)不规则三角网(TIN)表示法等高线的绘制；基于DEM的可视化分析（剖面分析，通视分析，地形三维图绘制，地貌晕渲图绘制，模拟飞行）；数字流域分析等。通视分析：是指以某一点为观察点，研究某一区域通视情况的地形分析。DEM的具体应用领域：1）、土木工程；2）、测绘；3）、遥感；4）、军事；5）、数字水文分析。叠置分析概念：是指在统一空间参照系统条件下,每次将同一地区的两个地理对象的图层进行叠合，以产生空间区域的多重属性特征或建立地理对象之间的空间对应关系的分析方法。矢量叠置分析内容：1）点与多边形的叠置——点层与面层的叠置核心算法为判断点是否在多边形内。2）线与多边形的叠置——线与多边形叠置的算法就是线的多边形裁剪。3)多边形与多边形的叠置——根据两组多边形边界的交点来建立具有多重属性的多边形（合成叠置）或进行多边形范围内的属性特性的统计分析（统计叠置）。栅格叠置分析的条件，作用：条件：要具备两个或多个相同地区的相同行列数的栅格数据，栅格单元的大小也相同。作用：1）类型叠置：获取新的类型2）数量统计：即计算某一区域内的类型和面积3）动态分析：分析由时间引起的变化4）益本分析：即通过属性和空间的分析，计算成本、价值等5）几何提取：即通过与所需提取的范围的叠置运算，快速进行范围内信息的提取缓冲区分析的建立过程与应用：建立过程：应用：解决邻近问题的分析。网络分析概念：是依据网络的拓扑关系，通过考察网络元素的空间及属性数据，以数学理论模型为基础，对网络的性能特征进行多方面的分析计算。网络分析的重要理论基础是图论：图，有向图，无限图，网络。网络基本要素：链；结点（拐点，停靠点或站点，中心，障碍）网络属性：阻强，资源需求量，资源容量。网络分析应用形式：1）、路径分析：求最优路径（最优路径分析包括：最优状态；最优目标；最优数量）最短路径分析、连通分析——最小生成树；、资源分配——定位与分配问题。第六章1、应用模型概念：就是根据具体的应用目标和问题，借助于GIS自身的技术优势，使观念世界中形成的概念模型，具体化为信息世界中可操作的机理和过程。2、应用模型基本分类，步骤，方法：基本分类：1、根据所表达的空间对象分为：理论模型；经验模型；混合模型。2、按照研究对象的瞬时状态和发展过程分为：静态：格局半静态：变化影响动态：时空动态演变及趋势应用模型建模的一般步骤：1）明确目的、要求；2）收集（准备）数据并建库;3）确定GIS空间分析步骤；4）结果分析；5）解释、评价结果6）结果输出方法：制图建模——结果：应用模型——实现：空间分析流程的逆过程。第七章子系统的设计目的：以对用户需求的进一步详细调查为依据，分别完成各个子系统的逻辑结构设计、数据库设计、功能模块设计、用户界面设计等。每个子系统设计的内容大体类似于总体设计的内容，但应更加详细和具体，作为各个子系统实施的指导性文件。设计阶段（四阶段）：1）、系统的调查分析2）、系统设计3）、系统实施4）、系统运行和维护结构化生命周期法：定义阶段，开发阶段，维护阶段即：可行性研究与计划→需求分析→设计→编码→测试→运行与维护。地理信息标准内容（八个统一）：1）、统一的名词术语内涵2）、统一的数据采集原则3）、统一的空间定位框架5）、统一的数据编码系统6）、统一的数据组织结构7）、统一的数据记录格式8）、统一的数据质量含义地理信息系统的评价性能与效益：性能：（1）一般系统性能指标（2）专业性能指标（包括a、数据包容性；b、空间分析的特性；c、可视化功能性）（3）经济效益指标经济效益：A、成本费用；B、直接经济效益；C、间接经济效益第八章产品输出的形式与分类：按载体形式不同分类：1）、常规地图（纸质地图；聚脂薄膜图）2）、数字地图（屏幕地图；电子地图；动态地图）按输出内容形式分类：全要素地形图；各类专题地图；遥感影像地图；