北大GIS 知识点整理版

北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！１一．名词解释1．信息系统：是具备数据采集、管理、分析和表示数据能力系统，它能够为单一或有组织决议过程提供有用信息。2．地理信息：是关于地理实体性质、特征和运动状态表征和一切有用知识，它是对地理数据解释。3．地理数据：是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质数量、质量、分布特征、联络和规律等数字、文字、图象和图形等总称。它是各种地理特征和现象间关系符号化表示。（或地理数据是各种地理特征和现象间关系符号化表示，包含空间位置、属性特征及时态特征三部分。）4．空间位置数据：描述地物所在位置，这种位置既能够依照大地参考系定义，如大地经纬度坐标，也能够定义为地物间相对位置关系，如空间上距离、邻接、重合、包含等。5．属性数据：又称为非空间数据，是属于一定地物、描述其特征定性或定量指标，即描述了信息非空间组成部分，包括语义与统计数据等。6．时态特征：是指地理数据采集或地理现象发生时刻或时段，时态数据对环境模拟分析非常主要，越来越受到地理信息系统学界重视。7．数据：是指某一目标定性、定量描述原始资料，包含数字、文字、符号、图形、图象以及它们能转换成数据等形式。它是用以载荷信息物理符号，数据本身并没有意义。8．信息：是向人们或机器提供关于现实世界新事实知识，是数据、消息所包含意义，它不随载体物理设备形式改变而改变。9．地理信息系统：是反应人们赖以生存现实世界（资源与环境）现势和变迁各类空间数据及描述这些空间数据特征属性，在计算机软件和硬件支持下，以一定各式输入、存贮、检索、显示和综合分析应用技术系统。10．四叉树编码：是最有效栅格数据压缩编码方法之一。其基本思想是首先把一幅图象或一幅栅格地图等分成四部分，如果检验到某个子区全部格网都含有相同值（灰度或属性值），那么这个子区域就不再往下分割；不然，把这个区域再分割成四个子区域，这么递归地分割，直至每个子块都只含有相同灰度或属性值为止。11．拓扑（空间）关系：即拓扑空间关系，是指拓扑变换下拓扑不变量，它描述了各空间目标对象之间空间关系，包含区域定义，邻接性；连通性；方向性；包含性等。12．拓扑结构：具备拓扑关系矢量数据结构。拓扑关系是指拓扑变换下拓扑不变量，它描述了各空间目标对象之间空间关系，包含区域定义，邻接性；连通性；方向性；包含性等。13．矢量（数据）结构：即经过统计坐标方式尽可能精准表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积精准定义。14．栅格数据：指用栅格数据结构进行组织数据。15．地理空间中栅格表示方法（栅格（数据）模型）：空间被划分为栅格（通常为正方形），地理实体位置和状态用它们占据栅格行、列号来定义，特定位置由距它最近栅格统计决定，栅格值表示了这个位置上物体类型或状态。16．栅格结构：是以规则阵列来表示空间地物或者现象分布数据组织，组织中每个数据表示地物或者现象非几何属性特征。17．矢量表示方法（矢量模型）：将现实世界要素位置和范围用点、线或者面表示，与它们在地图上表示相同。每一个实体位置是用它们在坐标参考系统中空间位置（坐标）定义。点、线和多边形用于表示不规则地理实体，在现实世界状态。矢量模型中空间实体与要表示现实世界中空间实体具备一定对应关系。18．层次数据库模型：是将数据组织成一对多（或双亲与儿女）关系结构，其特点是：有且只有一个结点无双亲，称之为根结点；其它结点有且只有一个双亲。19．元数据（Metadata）：是关于数据描述性数据信息，它应尽可能多反应数据集本身特征规律，方便用户对数据集准确、高效与充分开发与应用。20．空间对象（实体）：在地理信息系统中不可再分最小单元现象。通常以分类码和识别码来描述某一实体。21．空间索引：是指依据空间对象位置和形状或空间对象之间某种空间关系按一定次序排列一个数据结构，其中包含空间对象概要信息，如对象标志、外接矩形及指向空间对象实体指针。（作用：它是一个辅助性空间数据结构，介于空间操作算法和空间对象之间，经过筛选作用，排除大量与特定空间操作无关空间对象，从而提升空间操作速北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！２度和效率。）（空间索引是对存放在介质上数据位置信息描述，用来提升系统对数据获取效率。）22．空间数据质量：是依照空间数据用途对其误差、数据准确度、数据精密度和不确定性等方面进行评价结果。23．扫描矢量化：是利用扫描技术，对地图进行扫描处理并将栅格转矢量过程。24．场模型：表示了在二维或三维空间中被看作是连续改变数据。它可用公式表示：Z：SZ(s)，即表示了从空间域到某个值域映射。25．数据结构：研究是数据逻辑关系及数据表示，或研究信息在计算机中组织和表示方法。（假如说，数据模型较为抽象，那么，数据结构就是些详细东西。）26．数据模型：是客观事物及其联络描述，这种描述包含数据内容和各类实体数据之间联络描述，它是数据库设计基础。对数据库而言，数据模型反应了数据整体逻辑结构，或用户所看到数据之间逻辑结构，反应了实体之间逻辑关系。27．数据编码：就是依照一定数据结构和目标属性特征，将数据转换为便于计算机识别和管理代码或编码字符。28．缓冲区分析：是指以点、线、面实体为基础，自动建立其周围一定宽度范围内缓冲区多边形图层，然后建立该图层与目标图层叠加，进行分析而得到所需结果。（它是用来处理邻近度问题空间分析工具之一。）29．缓冲区：就是地理空间目标一个影响范围或服务范围。从数学角度说，就是给定一个空间对象和集合，确定它们邻域，邻域大小由邻域半径决定。30．多边形覆盖分析（overlay）：也就是多边形叠加分析，将两个或多个多边形图层进行叠加产生一个新多边形图层，结果是将原来多边形要素分割成新要素，新要素综合了原来两层或多层属性。31．叠加分析：是将关于主题层组成数据层面，进行叠加产生一个新数据层面操作，其结果综合了原来两层或多层数据所具备属性。叠加分析不但包含空间关系比较，还包含属性关系比较。32．CASE工具：即计算机辅助软件工程，是辅助计算机软件开发计算机技术，包含在软件开发、维护过程中提供计算机辅助支持以及在软件开发、维护过程中引入工程化思想。（它是一类特殊软件工具，用于辅助开发、测试、分析和维护另一个计算机程序及相关文档。）33．数字高程模型：是数字地形模型一个，采取规则或不规则多边形拟合面状空间对象表面，主要是对数字高程表面描述。依照多边形形状，分为两种，即格网模型和不规则三角网模型。34．三角法（TIN）：是一个表示数字高程模型方法，它依照区域内有限个点集将区域划分为相连三角形网络，区域中任意点落在三角面顶点、边上或三角形内。假如点不在顶点上，该点高程值经过线性内插方法取得。35．TIN模型：是一个利用不规则三角网进行表示数字高程模型。36．高斯——克吕格投影：是一个横轴等角切椭圆柱投影，它是将一椭圆柱横切于地球椭球体上，该椭圆柱面与椭球体表面切线为一经线，投影中将其称为中央经线，然后依照一定约束条件即投影条件，将中央经线两侧要求范围内点投影到椭圆柱面上从而得到点高斯投影。37．投影：在数学中，投影是指建立两个点集间一一对应映射关系。在地图学中，地图投影就是指建立地球表面上点与投影平面上点之间一一对应关系，也就是建立之间数学转换公式。（它将作为一个不可展曲面地球表面投影到一个平面，确保了空间信息在区域上联络与完整。）38．地图综合：也叫地图概括。把实地景物缩小，或把原来较详细地图缩成更小百分比尺地图时，依照地图用途或主题需要，对实况或者原图内容进行取舍和化简，方便在有限图面上表示出制图区域基本特征和地理要素主要特点理论与方法。39．元胞自动机：是定义在一个具备离散、有限状态元胞组成元胞空间上，按照一定局部规则，在离散时间维上演化动力学系统。40．数据挖掘：也称数据库知识发觉，指从数据库中提取隐含、先前不知道和潜在有用知识过程。41．空间数据挖掘：指从空间数据库中提取隐含知识、和没有直接存放空间关系、空间模式过程。北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！３42．WebGIS：是指基于Internet平台，客户端采取WWW协议地理信息系统。它基本思想是在万维网上提供空间信息，让用户经过浏览器取得和浏览一个空间信息系统中数据，可对其进行空间查询和分析等操作，并取得分析结果。43．GPS：即全球定位系统，是指一个无线电卫星导航系统，它能够全天提供全球范围高精度三维（经度、纬度、高程）定位数据。它包含三部分：空间部分（GPS卫星星座）；地面控制部分（地面监控系统）；用户设备部分（GPS信号接收机）。44．OpenGIS:即开放地理数据互操作规范，它是由美国OGC提出，目标是制订一个规范，使得应用系统开发者能够在单一环境和单一工作流中，使用分布于网上任何地理数据和地理处理。它致力于建立一个无“边界”、分布、基于构件地理数据互操作环境。（它主要定义了三个模型：开放地理数据模型；OpenGIS服务；信息团体模型。）45．数字地球：是指数字化三维显示虚拟地球，或信息化地球，包含数字化、网络化、智能化和可视化地球技术系统。46．国家信息基础设施：是一个能够给用户随时提供大容量信息，由通信网络、计算机、数据库以及日用电子产品组成完备网络系统。47．国家空间数据基础设施：是国家信息基础设施之后又一个国家级信息基础设施，其目标是为了协调基础地理空间数据集搜集、管理、分发和共享基础设施。主要组成：数据交互网络体系、基础数据集、法规与标准、机构体系。从技术角度看，内容：空间数据标准，基础空间框架数据、空间数据交换网络以及元数据等。48．GIS互操作：即空间数据互操作，指针对异构数据库和平台，实现数据处理互操作，是“动态”数据共享，独立于平台，具备高度抽象性，是空间数据共享发展方向。（它包含从最底层面向硬件互操作，到应用层次信息团体之间语义共享。其实现方式之一是：OpenGIS。）49．虚拟现实：一个能够创建和体验虚拟世界，由计算机生成高技术模拟系统。50．GEOCODING：即地址编码与匹配，利用人们习惯地址（街道门牌号）信息确定它在地图上确实切位置技术。51．LBS：即基于位置服务，是指利用地理坐标，能够进行定位查找（自己和他人）、导航、周围信息搜索等等和位置关于服务。52．地理信息科学：与地理信息系统相比，它更侧重将地理信息视为一门科学，而不但仅是一个技术实现，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存放、提取以及管理和分析过程中提出一系列基本问题。53．数据仓库：是指面向主题、集成、稳定、伴随时间改变数据集合，用以支持管理决议。54．空间分析函数：是对地理空间数据按一定规则进行转换图象函数。它是基于一定空间分析算法，由一个或多个数据平面作为输入，函数结果将产生新数据平面。（比如，在一些区域或专业评价中，要求将一些中心城市、商业网点、公路、铁路等点状和线状地理实体影响扩展到整个空间区域，通常要由以下空间分析函数运算来完成：①由两点连线或线段中分线来划分控制范围；②按最小距离划控制范围圈；③空间标值或拟合；④空间计数，如采取一定区域内点数或线段长度作为指标，进行城市密度、交通网密度等指标统计。⑤由理论公式决定影响范围。空间分析函数包含以下三种类型：①点函数：即在不一样数据平面上进行具备相同地理坐标点属性纵向运算，包含代数运算、逻辑运算、统计运算。②区域函数：如空间计数、区域面积、区域形态等包括到某个地理区域内空间点共同性质空间分析函数计算。③邻域检测函数：包括空间点与邻点对应空间关系，以检测各空间点邻点或某特定方向一定范围内邻点某种特性，它包含连通性、扩展性、距离、方位、地形坡度和坡向，离散点标值与拟合、最好路径搜索等。）北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！４二．简答题1、简述地理信息系统主要软硬件组成：计算机硬件系统是计算机系统中实际物理装置总称，是GIS物理外壳。它包含图形输入、输出设备，数据存贮和处理设备及相关辅助设备等。地理信息系统软件系统指必须各种程序。通常包含：①计算机系统软件；②地理信息系统软件和其余支持软件，包含通用GIS软件包，及数据库管理系统、计算机图形软件包、计算机图象处理系统、CAD等；③应用分析程序。2、地理信息系统组成：从系统论和应用角度出发，地理信息系统被分为四个子系统，即计算机硬件和系统软件，数据库系统，数据库管理系统，应用人员和组织机构。(1)计算机硬件和系统软件：这是开发、应用地理信息系统基础。其中，硬件主要包含计算机、打印机、绘图仪、数字化仪；系统软件主要指操作系统。(2)数据库系统：系统功效是完成对数据存放，它又包含几何（图形）数据和属性数据库。几何和属性数据库也能够合二为一，即属性数据存在于几何数据中。(3)数据库管理系统：这是地理信息系统关键。经过数据库管理系统，能够完成对地理数据输入、处理、管理、分析和输出。(4)应用人员和组织机构：专业人员，尤其是那些复合人才（既懂专业又熟悉地理信息系统）是地理信息系统成功应用关键，而强有力组织是系统运行保障。从数据处理角度出发，地理信息系统又被分为数据输入子系统，数据存放与检索子系统，数据分析和处理子系统，数据输出子系统(1)数据输入子系统：负责数据采集、预处理和数据转换。(2)数据存放与检索子系统：负责组织和管理数据库中数据，方便于数据查询、更新与编辑处理；(3)数据分析与处理子系统：负责对数据库中数据进行计算和分析、处理。如面积计算，储量计算，体积计算，缓冲区分析，空间叠置分析等。(4)数据输出子系统：以表格、图形、图象方式将数据库中内容和计算、分析结果输出到显示器、绘图纸或透明胶片上。3、地理信息系统软件体系结构和功效作用：地理信息系统软件系统指必须各种程序。通常包含：（1）计算机系统软件。由计算机厂家提供、为用户使用计算机提供方便程序系统，通常包含操作系统等。是GIS日常工作所需；（2）地理信息系统软件和其余支持软件。包含通用GIS软件包，及数据库管理系统、计算机图形软件包、计算机图象处理系统、CAD等，用于支持对空间数据输入、存放、转换、输出及与用户接口；（3）应用分析程序。是系统开发人员或用户依照地理专题或区域分析模型编制用于某种特定应用任务程序，是系统功效扩展和延伸。应用程序作用于地理专题或区域数据，组成GIS详细内容，这是用户最为关心真正用于地理分析部分，也是从空间数据提取地理信息关键。应用程序水平在很大程度上决定系统应用性优劣和成败。4、地理数据特点：也叫空间数据特点。地理数据通常具备以下三个特点：（1）属性特征（非定位数据）：表示实际现象或特征，如变量、级别、数量特征和名称等等。（2）空间特征（定位数据）：表示现象空间位置或现在所处地理位置，空间特征又称为几何特征或定位特征，通常以坐标数据表示，比如笛卡儿坐标等；（3）时间特征（时间尺度）：指现象或物体随时间改变，其改变周期有超短期、短期、中期、长久等等。5、地理信息系统功效：1)数据输入、存贮、编辑。（数据输入，即在数据处理系统中，将系统外部原始数据传输给系统内部，并将这些数据从外部格式转换为系统便于处理内部格式过程。数据存贮，即将数据以某种格式统计在计算机内部或外部存贮介质上。数据编辑功效，给用户提供了修改、增加、删除、更新数据可能。）2)操作运算。（是指为了满足各种查询条件而进行系统内部数据操作，以及按一定模式关系进行各种数据运算，）包含算术运算、关系运算、逻辑运算和函数运算等。3)数据查询、检索。即从数据文件、数据库或存贮装置中，查找和选取所需数据。4)应用分析。（分析一定区域内各种现象和过程。）包含空间信息量测与分析、统计分析、多要素综合分析等。5)数据显示、结果输出。（数据显示是中间处理过程和最终止果屏幕显示，包含图形数据数字化与编辑以及操作分析过程显示。结果输出有专题地图、图表、数据、表格、汇报及屏幕显示等类型。）6)数据更新。即以新数据项或统计来替换数据文件或数据库中相对应数据项或统计，（它是经过删除、修改、再插入等操作实现。6、地理信息系统应用：(1)专题地图制图。如地形测量、人口、社会经济指标统计图等；(2)矿产资源评价：应用于地北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！５质制图、工程地质、地质灾害、品位估算与预测等；(3)环境评价与监测：环境影响评价、浇灌适宜性评价、污染评价等；(4)土地、水资源调查与管理：土地管理、道路设计、文物保护、水质评价等；(5)资源开采：主要完成生产图形绘制与修改、开采技术参数评价与预测、基础数据管理等；(6)管网、交通模拟模型：煤气管道、污水管道、输电线路、铁路、公路网络模型研究；(7)导航系统：空中管制、海图制作等；(8)城市规划：居民点、商业网点、道路设计，各种管网工程设计与管理，各种城市景观规划与设计(9)教练与模拟：基于GIS和虚拟现实（VirtualReality简称VR）技术，能够实现飞行、军事演练等模拟。7、空间指标和空间关系量测主要内容：空间指标包含：1）几何指标：位置、长度（距离）、面积、体积、形状、方位等指标；2）自然地理参数：坡度、坡向、地表辐射度、地形起伏度、河网密度、切割程度、通达性等；3）人文地理指标：如集中指标、区位商、差异指数、地理关联络数、吸引范围、交通便利程度、人口密度等。惯用量测内容有：1）几何量算。对不一样点、线、面、体有不一样定义，如点坐标；线长度、曲率、方向等；面面积、周长、形状、曲率等；体体积、表面积等。几何量算功效是通常GIS软件都具备功效，能够针对矢量数据结构，也能够针对栅格数据结构。2）形状量算。主要是针对面状地物，包含两个基本问题：一是空间一致性问题，即有孔多边形和破碎多边形处理，惯用指标是欧拉数；二是多边形边界描述问题，比如能够经过定义一个基于面积和周长指标，来判断某地物是紧凑型还是膨胀型。3）质心量算。质心通常能够定义为一个多边形或面几何中心；一些情况下，质心为其分布中心，而非绝对几何中心，称为平均中心或者重心；有时要考虑其余原因，能够赋予权重系数，称为加权平均中心。4）距离量算。包含欧式距离、曼哈顿距离和非欧式距离。其中欧式距离是最惯用距离概念，表示两点之间直线距离；当有障碍或阻力存在时，两点间距离称为花费距离，可用非标准欧式距离公式计算：d=[(Xi–Xj)k+(Yi–Yj)k]1/k；曼哈顿距离也叫街区距离，公式为d=|Xi–Xj|+|Yi–Yj|。8、由栅格数据向矢量数据转换方法：栅格数据向矢量数据转换主要是指多边形栅格格式向矢量格式转换，就是提取相同编号栅格集合表示多边形区域边界和边界拓扑关系，并由多个小直线段组成矢量格式边界限过程。步骤有：1）多边形边界提取：将栅格图象二值化或以特殊值标志边界点；2）边界限跟踪：搜索边界点，直到连成边界弧段；3）拓扑关系生成：判断与原图上各多边形空间关系，以形成完整拓扑结构并建立与属性数据联络；4）去除多出点及曲线圆滑。去除因为逐一栅格进行搜索引发多出点统计；用插补算法对因为栅格精度引发不够光滑曲线进行光滑处理，可采取双边界搜索算法。9、双边界搜索算法：其基本思想是经过边界提取，将左右多边形信息保留到边界点上，每条边界弧段由两个并行边界链组成，分别统计该边界弧段左右多边形编号。边界限搜索采取2*2栅格窗口，在每个窗口内四个栅格数据模式，能够唯一确实定下一个窗口搜索方向和该弧段拓扑关系。详细步骤包含：1）边界点和结点提取；2）边界限搜索和左右多边形信息统计；3）多出点去除。10、由矢量数据向栅格数据转换方法：由矢量数据向栅格数据转换又称为多边形填充，就是在矢量表示多边形边界内部全部栅格点上赋予对应多边形编码。其主要算法有：1）内部点扩散算法。其基本思想是：由每个多边形一个内部点（种子点）开始，向其八个方向邻点扩散，判断各个新加入点是否在多边形边界上，若在，则该新加入点不作为种子点；不然，把非边界点邻点作为新种子点，与原有种子点一起进行新扩散运算，并将该种子点赋该多边形编号。重复上述过程，直至全部种子点填满该多边形并碰到边界停顿；2）复数积分算法。其基本思想是：对全部栅格阵列逐一单元判断该栅格归属多边形编码。判别方法是由待判点对每个多边形封闭边界计算复数积分，对每个多边形假如积分值为2PIR，则该待判点属于此多边形，赋以多边形编号。不然在此多边形外部，不属于该多边形；3）射线算法和扫描算法。其思想是：射线算法是主点判断数据栅格点在某多边形之外或多边形内，由待判点向图外某点引射线，判断该射线与某多边形全部边界相交总次数，若偶数次，则待判点在多边形外部，奇数次在内部。扫描算法：是射线算法改进，将射线改为沿栅格阵列列或者行方向，扫描线判断方法与射线方法相同；4）边界代数算法。是北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！６一个基于积分思想转换算法。首先要初始化栅格阵列，即将各栅格值赋为0,把不属于任何多边形区域看成编号为零特殊多边形区域。然后以栅格行列为参考坐标轴，由多边形边界上某点开始顺时针搜索边界限，当边界上行时，位于该多边形左侧具备相同行坐标全部栅格增加一个值（左多边形编号减去右多边形编号），下行时，位于该多边形左侧具备相同行坐标全部栅格增加一个值（右多边形编号减去左多边形编号）。此算法最大特点：是依照边界拓扑信息经过简单加减代数运算，将边界位置信息动态地赋给各栅格点。11、简述栅格数据数据组织方法：(1)以栅格单元为统计序列。待统计完不一样层上同一栅格单元位置上各属性值后，再次序处理其它栅格单元；(2)以层为基础，每一层又以栅格单元次序统计它坐标和属性值，一层统计完后再统计第二层；(3)一样以层为基础，但每一层内则以多边形为序统计多边形属性值和充满多边形各栅格单元坐标。12、简述地理信息系统数据采集方法及特点：（1）建立在地质锤、罗盘、放大镜基础上野外地质调查，野外钻探；以三脚架、标尺、罗盘、平板仪、钢尺、皮尺为基础测量；社会调查；传统航空摄影测量；已经有纸质地图等。这类方法特点是数据主要统计在纸介质上；（2）GPS、激光测距仪、全站仪、地球物理（如测井、三维地震）技术、航空遥感技术、数字摄影测量等方法。这类方法特点是数据能够统计在仪器里，或直接存放在各种外部存放设备（如硬盘、软盘等）中。13、简述地理信息系统空间数据误差起源：全部空间信息都存在误差。空间信息产生和使用每一步都有误差产生。其主要起源有：1)数据采集：实地测量误差、航测遥感数据分析误差、地图误差；2）数据输入：数字化过程中由操作员和设备造成误差、地理属性没有显著边界（如地类界）引发误差；3）数据存放：数据存放有效位不够、空间精度不够；4）数据操作：类别间不明确、边界误差、多层数据叠加误差、多边形叠加产生裂缝；5）数据输出：百分比尺误差、输出设备误差、介质变形误差；6）结果使用：用户错误了解信息造成误差、不正确使用信息造成误差。14、属性数据库数据模型：数据模型主要是指用来管理和存放空间数据数据库模型。数据模型是对客观事物及其联络数据描述，即实体模型数据化。惯用数据模型有三种：(1)层次数据库模型：是以统计类型为结点有向树或森林，能很好表示1：N关系。其主要特点为：1)除根结点外，任何结点都有且只有一个“父亲”；2)“父”结点表示实体与“子”结点表示实体是一对多关系。(2)网状数据库模型：网状模型与层次模型不一样，它是以有向图表示网状结构，每个结点为一个统计类型，反应多对多关系。主要特点：1)能够有一个以上结点没有“父”结点；2)至少有一个结点有多于一个“父”结点；3)结点之间能够有多个联络；4)能够存在回路。(3）关系数据库模型：是把数据逻辑结构归结为满足一定条件二维表格，每个二维表格称为一个关系。关系表由许多同类实体组成，每个实体对应表中一行，表中列表示同一个属性。15、三种模型比较：（1）层次数据库模型：优点：存放方便且速度快；结构清楚，轻易了解；数据修改和数据库扩展较轻易实现；检索关键属性方便。缺点：结构缺乏灵活性；要保留大量索引文件，数据冗余大；不适合拓扑空间数据组织。（2）网状数据库模型：优点：能够明确方便表示复杂数据关系；数据冗余小。缺点：存在大量指针，造成数据量增大；指针伴随数据库修改而改变，指针建立和维护困难。（3）关系数据库模型：优点：结构尤其灵活，可使用布尔逻辑运算和数学运算规则建立查询条件；能搜索、组合和比较不一样类型数据；加入和删除数据很方便。缺点：操作要在文件中次序查找相关数据，伴随数据库增大，查找速度简慢；不利于表示复杂关系，存放空间利用率低；花费高。16、地理信息系统主要信息源有哪些：依照数据类型，GIS使用数据主要有6种起源：（1）基础制图数据：包含地形、地层数据和人文景观数据。地形、地层数据指等高线、等厚线和离散点高程、厚度等数据；而人文景观数据主要指道路、河流、行政境界、城市、村镇分布以及人文方面管理等。通常，这些不一样类型信息是从已经有地图系列按不一样要求数字化而成；（2）自然资源数据：各种矿产资源空间分布、储量、品位；城市用地、农业用地、山地、林地、湿地、贫瘠地、冻土地、公园、旅游地、海洋等分布范围、类型和性质；北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！７（3）调查统计数据：主要包含人口统计调查等数据。详细指省、市、县、区、街道、地址、邮政编码、收入、职业、年纪、文化水平、住房特征（如类型、使用期、年代、面积、设备和装修等）；（4）数字高程数据：这里主要指DEM提供数据。数字高程数据能够从已经有等高线图上获取，也能够利用摄影测量方法得到；(5)法律文档数据：这些法律文档将在系统数据采集许可、数据有效性以及数据正当性等很多方面起保护和监督作用。除法律条文外，技术部门颁布行业规范，技术要求也能够纳入法律文档数据中;(6)已经有系统数据：为降低数据成本，系统还能够从已建成其它有效系统中获取对应数据。因为现在国际化、规范化标准流行和推广，系统间数据可交换性越来越强。17、空间数据误差起源与数据质量控制方法：空间数据误差起源（见上）；空间数据质量控制方法有：1）传统手工方法。主要是将数字化数据与数据源进行比较，其中图形部分检验包含目视方法、绘制到透明图上与原图叠加比较；属性部分检验采取与原属性逐一对比或其余比较方法；2）元数据方法。数据集元数据包含了大量关于数据质量描述，经过它能够检验数据质量；同时元数据也统计了数据处理过程中质量改变，经过跟踪元数据能够了解数据质量情况和改变；3）地理相关方法。用空间数据地理特征要素本身相关性来分析数据质量。能够建立一个关于地理特征要素相关关系知识库，以备各空间数据层之间地理特征要素相关性分析。18、扫描矢量化工作流程与关键算法：1）图像拼接和裁剪。（以相邻地图图象重合部分为基础，将它们合成为一幅整图过程叫做图象拼接。地图裁剪是指将一幅图象裁成两两相邻规则图块过程。）目标是方便图像矢量化。2）图值二值化。用于从原始扫描图象计算得到黑白二值图像，通常将图像上白色区域栅格点赋值为0,黑色区域赋值为1，黑色区域对应了要矢量化处理地物。3）平滑。用于去除图像中随机噪声。是图像细化预处理过程。主要算法是利用3*3模板与扫描图像上每一个像素匹配判断得到并去除毛刺、孔洞和凹陷等噪声。4）图像细化。即对二值图像进行处理，将一条线细化为只有一个像素宽，就是不停去除曲线上不影响连通性轮廓像素过程。惯用算法步骤以下：a)、对于栅格图像中每个点P进行以下操作：计算P八个邻点数值和N（p），联接数T（p），并统计其左右下边上边邻点数值PWPEPSPN。若N（p）在（2,6），且T（p）＝1,且PEPSPN＝0，PWPEPS＝0，则标志P点。b)、将全部被标志栅格点赋值为0。假如没有被标志点，则算法结束。5）链式编码。即将细化后图像转换成为点链集合，其中每个点链对应于一条弧段。由曲线起始点出发沿曲线方向依次统计相邻点方向（链码八个方向）序号，即任意一条曲线都用链码序列表示。6）矢量线生成。即将每个点链转换成为一个矢量线，每条线由一系列点组成。19、空间关系及类型特点：a)、拓扑关系：即拓扑空间关系，是指拓扑变换下拓扑不变量，它描述了各空间目标对象之间空间关系，包含区域定义，邻接性；连通性；方向性；包含性等。它是对空间关系定性描述；b)、方向关系：它定义地物对象之间方位，即地物之间东西南北等八个地理方位关系。它些关系具备传递性，而且有一些关系能够进行相互转换。它是对空间关系定性描述；c)、度量关系：点、线、面之间一个距离关系。基本空间对象度量关系包含：点点、点线、点面、线线、线面、面面之间距离，在基本目标之间关系基础上，可结构出点群、线群、面群之间度量关系。它是对空间关系定量描述。20、矢量多边形面积快速算法（要求附框图）：假设一个没有空洞简单多边形，顶点个数为N，其面积计算公式为：北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！８采取几何交叉处理方法，即沿多边形每个顶点做垂直于X轴垂线，然后计算每条边、它两条垂线及这两条垂线所截得X轴部分所包围面积，所求出面积代数和，即为多边形面积。21、简述地理信息系统中主要有哪些空间分析方法：空间分析是对分析空间数据关于技术统称。依照作用数据性质不一样，能够分为：（1）基于空间图形数据分析运算；（2）基于非空间属性数据运算；（3）空间和非空间数据联合运算。其基本方法包含空间查询与量算、空间变换、再分类、缓冲区分析、叠加分析（视觉信息叠加、点与多边形叠加、线与多边形叠加、多边形叠加、栅格图层叠加）、网络（路径）分析、空间插值、空间统计分类分析（主成份分析、层次分析法、系统聚类分析、判别分析）等。22、叠加分析以及其应用：叠加分析：是将关于主题层组成数据层面，进行叠加产生一个新数据层面操作，其结果综合了原来两层或多层数据所具备属性。叠加分析不但包含空间关系比较，还包含属性关系比较。包含以下几类：1）视觉信息叠加。是将不一样层面信息内容叠加显示在地图图件或屏幕上，方便研究者判断其相互空间关系，取得更为丰富空间信息。2）点与多边形叠加。实际上是计算多边形对点包含关系。不但要进行几何关系计算，还要进行属性信息叠加。例如将中国政区图和全国矿产分布图叠加，能够查询指定省有多少种矿产，产量有多少；而且能够查询指定类型矿产在哪些省里面有分布信息。3）线与多边形叠加。是比较线上坐标与多边形坐标关系，判断线是否落在多边形内。比如将中国政区图与中国河流分布图叠加，可计算流经任意省区河流长度，进而计算其河流密度。4）多边形叠加。将两个或多个多边形图层进行叠加产生一个新多边形图层操作，其结果是将原来多边形要素分割成新要素，新要素综合了原来两层或多层属性。比如地籍图与土壤分布图叠加，可计算每块宗地所包含土壤类型及面积。5）栅格图层叠加。是指将各个图层像元属性结合取得新属性值图层，得到合成数据串。比如，有了县界与土地利用叠置分析结果，才能求出一个县耕地面积；只有经过土地利用与土壤类型叠置分析，才能知道某类耕地所属土壤特征。23、空间数据内插方法：空间插值方法分为整体插值和局部插值两种方法。整体插值方法用研究区内全部采样点数据进行全区特征拟合；局部插值方法仅仅用邻近数据点来估量未知点值。依照内插精度不一样，能够将内插方法分为精确和粗略两大类，对于每一类，又可依照原始数据点分布形式分为离散数据和格网数据插值两小类。整体插值方法包含：（1）边界内插方法：假设任何主要改变发生在边界上，边界内改变是均匀，同质，即在各方向都是相同。主要使用到方差分析统计方法。（2）趋势面分析：思绪是先依照已知采样点数据与地理坐标之间关系，进行多元回归分析，拟合出一个平滑数学平面方程，再依照该方程来计算无测量值点上数据。其中最主要是多项式回归分析方法。其基本思想是用多项式表示线、面，按最小二乘法原理对数据进行拟合。优点是非常轻易了解，且大多数情况，均可用低次多项式拟合；缺点是复杂多项式物理意义不显著。变换函数插值方法：依照一个或多个空间参量经验方程（变换函数）进行整体空间插值。属于近似插值方法。局部插值方法包含：北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！９（1）最近邻点法——泰森多多边形方法：依照已知数据点，建立泰森多边形，每个泰森多边形区域内点用其内数据点赋值。特点是得到结果图改变只发生在边界上，边界内都是均质和无改变。（2）移动平均插值方法——距离倒数插值：假设位置点Xo处属性值是在局部区域内中全部数据点距离加权平均值。特点是计算值易受数据点群影响，计算结果常出现一个孤立点数据显著高于周围数据点“鸭蛋”分布模式。（3）样条函数插值方法：是一个采取样条函数将曲线逐段拟合得到平滑曲线方法。特点是能够修改少数数据点配准而无须重新计算整条曲线。优点是每次只用少数数据点，插值速度快；保留了局部改变特征；缺点是误差不能直接估算；实践中存在样条块定义，在三维中将这些“块”拼成复杂曲面，而又不引入异常现象等问题。（4）空间自协方差最好插值方法——克里金插值：是一个应用地理统计方法优化插值算法。基本思想是认为任何空间连续性改变属性是非常不规则，应用随机表面给予恰当描述。它在插值过程中依照某种优化准则函数动态决定变量数值。特点是一个精准插值模型。双线性多项式内插：基本思绪是依照最近邻四个数据点确定一个双线性多项式：公式。由此可计算出其内任意一点高程。惯用于DEM数据内插。24、整体内插和局部内插比较：整体插值方法通常不直接用于空间插值，而是用来检测不一样于总趋势最大偏离部分，在去除了宏观地物特征后，可用剩下残差来进行局部插值。该种方法将短尺度、局部改变看成随机或非结构噪声，会丢失这部分信息；局部插值方法能填补整体插值方法缺点，可用于局部异常值，而且不受插值表面上其它点内插值影响。25、简述地理信息系统工程三维结构体系：GIS工程三维结构体系可由时间维、逻辑维和知识维组成。时间维反应了系统实现过程，可分为：（1）意向阶段。依照开发者与合作者双方意向，达成建立GIS系统共识；（2）规划阶段。按设计要求提出系统目标，制订规则；（3）调查研究阶段。进行系统可行性调查，依照规划进行各种指标设计；（4）总体方案形成阶段。依照以上阶段形成总体方案，指导下一步工作；（5）系统开发设计和研制阶段。进行子系统设计和研究；（6）调试阶段。硬、软件调试、联网、试运行；（7）安装阶段。（8）运行阶段。系统维护、更新、消耗。以上八个阶段在时间分布上不是齐头并进，而是存在重合和交叉。另外，数据获取作为一个单独阶段与各阶段并行。逻辑维表示了用系统工程方法处理问题步骤。参考时间维分布，可大致分为：（1）明确目标。即要明确问题性质，尤其是问题形成阶段和规划阶段。（2）资料搜集。在明确目标基础上，组织人力搜集相关资料，为后期指标设计准备充分素材。（3）建立评价体系。即要处理以下问题：评价指标怎样量化，评价中主观成份和客观成份怎样分离，怎样进行综合评价，怎样确定价值观问题等。（4）系统综合。即在给定条件下，找出达成预期目标伎俩或系统结构。（5）系统分析。首先要对所研究对象进行描述，常采取建模方法或仿真技术。包括主要内容有系统变量选择以及建模和仿真。（6）系统优化。就是在约束条件要求可行域内，从多个可行方案中得出最优解或满意解。实践中要依照问题特点选北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！１０用适当最优化方法。（7）决议制订。在系统分析和系统综合基础上，人们可依照主观偏好、主观效用和主观概率做决议。（8）计划实施。依据决议开始计划实施，由此转入GIS工程详细建设过程。大型GIS工程开发，包括设计、开发、测试、联网、试运行、维护等多个步骤，每个步骤又包括组织大量人、财、物。知识维表征GIS作为一个大型信息系统所可能包括领域。它伴随系统详细形态而改变。从总体来看可包含：计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、信息论、应用数学、管理科学等。26、GIS软件工程与项目管理主要内容：GIS软件工程主要内容：（1）现行系统调查。是GIS工程开发和建设第一步。主要任务是经过用户调查，调查发觉系统存在问题，完成可行性研究工作，确定建立GIS是否合理，是否可行。（2）系统分析。是GIS开发关键工作阶段。经过对现行系统深入分析，获取现行系统详细逻辑模型，从功效性能确定用户需求，定义新建GIS逻辑功效，但不顾及其物理实现。（3）系统设计。是新建GIS物理设计过程。在需求分析要求“干什么”基础上，处理系统怎样干详细物理实现问题。包含GIS总体设计和详细设计两个阶段。GIS总体设计用来确定GIS总体结构，即GIS各子系统或各模块划分以及各组成部分之间相互联络；详细设计是在总体设计基础上，将各组成部分深入细化，给出各子系统或模块足够详细过程性描述。（4）系统开发与实施。是GIS建设付诸实现实践阶段，实现系统设计阶段完成GIS物理模型建立，把系统设计方案加以详细实施。（5）系统维护和评价。即正式运行阶段。系统维护是指在GIS整个运行过程中，为适应环境和其它原因各种改变，确保系统正常工作而采取一切活动，包含系统功效改进和处理在系统运行期间发生一切问题和错误。系统评价是指对GIS性能进行估量、检验、测试、分析和评审。包含用实际指标与计划指标进行比较，以及评价系统目标实现程度。（6）GIS建设组织管理。项目管理主要内容：(1)GIS建设中领导管理。在整个系统建设中，应成立专门领导小组，由用户单位最高层领导担任组长，进行GIS建设中人员组织、任务分配、组织实施计划编制、检验工作进度和质量，确保经费落实，人员到位，处理系统建设中出现一切重大问题，协调各开发单位及部门关系等工作。(2)组织机构与人员分配。GIS建设除了高层领导小组外，还应按系统规模设置技术小组，负责开发建设中各种技术问题，设置各种开发工作组，负担GIS详细开发建设工作。通常地说，计划与分析阶段只需要极少人，总体设计参加人略多一些，详细设计人又多一些，到了开发和测试阶段，参加人员达成最高峰。在运行早期，需要较多人参加维护，但很快又会降低下来。(3)计划管理。确保GIS建设有计划、有组织、有步骤进行，防止盲目性。这包含对需要完成工作按任务分解，落实到具体组织和人，指明每项任务要求；进行进度控制，预定每项工作任务起始日期，要求完成先后次序及完成标志，并进行有效控制；对各项开发费用进行预估，进行合理有效使用。(4)GIS建设质量控制。目标在于确保GIS产品（最终系统和文档）质量。为确保GIS产品质量，对每个项目都应订出质量确保计划，并由专设质量确保小组负责落实，对每一阶段内容进行审查验收。(5)文挡管理。在GIS建设过程中，将会形成一系列文档资料，包含可行性研究汇报、用户需求分析、系统总体设计说明书、系统详细设计说明书、数字化方案设计、用户手册、操作手册、测试汇报、系统评价说明书等，它们作为整个GIS北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！１１组成部分，是进行系统维护主要依据，应制订对应文档编制规范，确保文档资料质量，并进行质量验收，对已经编制好文档资料要妥善管理。(6)系统版本管理。指对于系统程序、文档和数据各种版本所进行管理，确保资料一致性和完整性。(7)维护管理。包含维护机构和人员、维护时期配置管理、维护时期文档管理、维护费用估算等内容27、DEM、DTM概念及其获取方法：DTM即数字地形模型，是地形表面形态属性信息数字表示，是带有空间位置特征和地形属性特征数字描述。其中地形属性信息不但包含高程信息，还包含其余地表形态属性，如坡度、坡向等。DEM即数字高程模型，是数字地形模型一个，其中地形属性为高程。DEM通惯用地表规则格网单元组成高程矩阵表示，广义DEM还能够包含等高线、三角网等全部表示地面高程数字表示。DEM是建立DTM基础数据，其余地形要素可由DEM直接或间接导出，如坡度、坡向等。DEM数据获取方法有：1）地形测量。即利用自动统计测距经纬仪在野外实测。特点是带有微处理器，能够自动统计和显示相关数据，并进行多个计算工作，其统计数据可经过串行通讯，输入计算机进行处理。2）现有地形图数字化。即利用数字化仪对已经有地形图上信息进行数字化，惯用数字化仪有手扶跟踪数字化仪和扫描数字化仪。3）空间传感器。即利用GPS，结合雷达和激光测高仪等进行数据采集。4）数字摄影测量方法。即利用附有自动统计装置立体测图仪或立体坐标仪、解析测图仪及数字摄影测量系统，进行人工、半自动或全自动量测来获取数据。这是最惯用也最有效方法之一，具备效率高、劳动强度低等优点28、矢量、栅格、DEM数据结构优缺点分析：（1）矢量数据：优点：数据结构紧凑、冗余度低，数据量相对小；有利于网络和检索分析；图形显示质量好、精度高。缺点：数据结构复杂，总体操作较复杂；多边形叠加分析比较困难。（2）栅格数据：优点：数据结构简单，总体操作较方便，如按空间坐标位置搜索极方便；便于空间分析和地表模拟，如统计分析，开窗、缩放较矢量数据方便；现势性很强，便于与遥感结合，方便信息共享。缺点：数据量大；投影转换比较复杂；图形输出不够美观、精度不高。（3）DEM数据：又可分格网和TIN两种。1）格网：优点：便于计算机处理；轻易计算等高线、坡度坡向、山坡阴影和自动提取流域特征。缺点：不能准确表示地形结构和细部；数据量过大，不便管理。2)TIN：优点：降低数据冗余；计算效率高。缺点：存放方式较复杂。29、格网DEM分析主要应用：（1）地形曲面拟合。用已知格网点高程拟合一个地形曲面，推求区域内任意点高程。（2）立体透视图。立体透视图能愈加好地反应地形立体形态，非常直观。从一个空间三维立体数字高程模型到一个二维透视图，其本质就是一个透视变换。（3）通视分析。就是在给定地理环境中，从某个观察点，能够看见地理目标范围。包含：点对点通视；点对线通视；点对区域通视。（4）流域特征地貌提取与地形自动分割。a)特征地貌定义与提取：依照格网点高程与周围高程值关系，可将格网点分为坡地、洼地、分水线、谷地、阶地和鞍部等几类。b)山脊线和山谷线提取：算法为利用一个2*2局部算子，将它在DEM数据中滑动，比较每个格网点与行和列上相邻格网点高程，标出其中高程最大（探测山谷线）或高程最小（探测山脊线）格网点。对整个DEM数据计北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！１２算一遍后，剩下未标识格网点就是山脊线或山谷线上格网点。c)流域地形自动分割：目标是将整个流域分割成一个个子汇流区。（5）等高线绘制。d)依照格网DEM中相邻四个点组成四边形进行等高线跟踪。e)将跟踪所得等高线进行光滑。（6）计算地形属性。f)坡度、坡向计算。坡度、坡向计算g)剖面积、体积、表面积计算。30、简述栅格数据及其主要编码方式：栅格数据（见上）；主要编码方式：（1）直接栅格编码：将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐一统计代码，能够每行都从左到右逐一象元统计，也能够奇数行地从左到右而偶数行地从右向左统计，为了特定目标还可采取其余特殊次序。这是最简单直观而又非常主要一个栅格结构编码方法。（2）压缩编码方法：现在有一系列栅格数据压缩编码方法，如键码、游程长度编码、块码和四叉树编码等。其目标，就是用尽可能少数据量统计尽可能多信息，其类型又有信息无损编码和信息有损编码之分。31、简述地图投影基本原理：首先，必须将地球定义为一个椭球体或者旋转椭球体，然后将将不可展球面投影到一个可展曲面上，经过一定投影方程把地球表面上经纬线网表示到平面上。32、地图投影获取方法：透视-几何投影，即完全依据透视原理，依照视点、物点与像点之间几何关系来建立投影方程；几何-解析投影，特点是首先依照经纬线形状确定投影方程基本形式，在依照给定某种条件解析推求出特定投影详细方程；解析投影，事先并不人为确实定经纬线形状，其投影后经纬线形状与投影方程形式完全依据人们给出条件逐步推求而得。33、简述高斯——克吕格投影基本特点：1）中央经线和地球赤道投影线成为直线且为投影对称轴。2）等角投影，不存在角度变形。3）存在长度和面积变形。中央经线上无变形；同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大；同一条经线上，纬度越低，变形越大；等变形线为平行于中央经线直线。高斯投影最大变形处为各投影带赤道边缘处。34、2DGIS，3DGIS：二维GIS是指处理二维平面数据即地球表面数据地理信息系统；三维GIS是指处理连续分布地球空间三维数据地理信息系统，它应能够基于与三维现象相关信息进行建模、表示、管理、操作、分析以及决议支持等。35、二维、三维GIS比较：（1）本质区分是数据分布范围。二维GIS主要处理地球表面数据；三维GIS主要处理地球空间三维数据。即对于二维来说能够用v=f(x,y)表示,(x,y)是二维平面坐标，v是对应于此点属性值。而对于三维来说v=f(x,y,z)，(x,y,z)表示三维空间连续自由改变点。（2）功效要求。三维GIS功效要求与二维GIS相同，但在数据模型、数据结构、数据采集、系统维护和界面设计等方面要比二维GIS复杂得多。如：(1)数据组织和重构：这包含对三维数据拓扑描述以及一个表示法到另一个表示法变换（如从矢量边界表示法转换为栅格八叉数表示）；(2)变换：既能够对全部物体或某一类物体，又能够对某个物体进行平移、旋转、淘汰、百分比缩放等变换。另外，还能够将一个物体分解成几个以及将几个物体组合成一个。北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！１３(3)查询：此功效依赖于单个物体内在性质（如位置、形状、组成）和不一样物体间关系（如连接、相交、形状相同或构成相同）；(4)逻辑运算：经过与、或、非及异或运算对物体进行组合运算；(5)计算：计算物体体积、表面积、中心、物体之间距离及夹角等；(6)分析：如计算某一类地物分布趋势或其它指标，以及进行模型比较；(7)建立模型，包含几何表示模型和应用模型；(8)视觉变换：在用户选择任何视点，以用户确定视觉、百分比因子、符号来表示所研究三维空间对象；(9)系统维护：包含系统自动备份、安全性方法、以及网络工作管理等。（3）应用领域。3DGIS能应用于以下多个领域，包含：生态研究、环境监测、地理分析、土木工程、矿山开采、水文地理测量、三维城市模型、景观规划、建筑、自动车辆导航、考古、海洋生物等。而二维GIS不适合于这些应用领域。（4）现有GIS软件系统。到现在为止，绝大多数系统都还只是能对二维数据进行处理。全部系统只提供了小部分3DGIS功效，它们大多数只能在3D可视化方面进行3D数据有效处理。一个完整一体化3DGIS处理方案仍有待通用GIS开发商提供。36、RS数据集成于GIS作用：在集成系统中，遥感数据是GIS主要信息起源，而GIS则可作为遥感图像解译强有力辅助工具。地理信息系统是用于分析和显示空间数据系统，而遥感影像是空间数据一个形式，类似于GIS栅格数据，因而，很轻易在数据层次上实现地理信息系统与遥感集成。详细有：1)、GIS作为图像处理工具。可在以下几个方面增强标准图像处理功效：几何纠正和辐射纠正；图像分类；感兴趣区域选取。2)、遥感数据作为GIS信息起源。可用于：线以及其余地物要素提取；DEM数据生成；土地利用改变以及地图更新。37、扩展SQL语言对地理空间操作以及对GIS开发意义和其关键技术：（现在GIS地理数据库大多是以传统关系数据库为基础，但GIS中地理数据库，是一个特殊数据库，其最大不一样是具备“空间”概念。而SQL语句通常是由关系运算组合而成，非常适合于关系表查询与操作，但并不支持空间运算，因而不能进行空间数据查询。现在空间数据查询语言是经过对标准SQL扩展来形成，即在数据库查询语言上，加入空间关系查询。也就是生成空间扩展SQL，它主要增加了空间数据类型和空间操作算子以满足空间特征查询。增加主要空间数据类型有：点类型、弧段类型、不封闭线类型、多边形类型、图像类型、复杂空间特征类型。空间操作算子，是指带有参数函数，通常它以空间特征为参数，返回空间特征或数值。在给定查询条件时，也需含有空间概念，如距离、邻近、叠加等。）最关键技术是对空间概念描述。理想情况是空间数据查询语言能完全表示人所了解空间概念，现在，这方面还有待研究。意义：保留SQL格调，便于熟悉SQL用户掌握，通用性很好，易于与关系数据库连接。38、GIS与全球定位系统集成与详细技术：作为实时提供空间定位数据技术，GPS能够与地理信息系统集成，实现以下功效：1）定位。将GPS接收机连接在安装GIS软件和当地空间数据便携式计算机上，可方便显示GPS接收机所在位置并实时显示其运行轨迹，进而可利用GIS提供空间检索功效，得到定位点周围信息，从而实现决议支持。主要用在旅游、探险等需要室外动态定位信息活动中。2）测量。二者结合能够测量区域面积或路径长度。方法是跟踪多边形边界或路径，采集抽样后顶点坐标，并将北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！１４坐标数据经过GIS统计，然后计算相关面积或长度数据。主要用于土地管理、城市规划等领域。3）监控导航。用于车辆、船只动态监控，在接收到车辆、船只发回位置数据后，监控中心能够确定车船运行轨迹，进而利用GIS空间分析工具，判断其运行是否正常，如出现异常，监控中心能够提出对应处理方法。为了实现与GPS集成，GIS系统必须能接收GPS发送GPS数据，然后对数据进行处理，最终进行各种分析运算，其中坐标数据动态显示和数据存放功效是其基本功效。39、3S集成：是指将GPS、RS和GIS三者集成利用，组成为整体、实时和动态对地观察、分析和应用运行系统，从而提升GIS应用效率。3S结合应用作用，取长补短，形成了“一个大脑，两只眼睛”框架，即RS和GPS提供或更新区域信息以及空间定位，GIS进行对应空间分析，以从RS和GPS提供大量数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之成为决议科学依据。能够降低应用成本或实现一些新应用。实现技术：能够从不一样技术水平上实现。最简单方法是三种系统分开由用户综合使用；深入是三者有共同界面，做到表面上无缝集成，数据传输则在内部经过特征码相结合；最好方法是整体集成，成为统一系统。现在通常软件实现技术方案是：经过支持栅格数据类型及相关处理分析操作以实现与遥感集成；而经过增加一个动态矢量图层以与GPS集成。40、简述GIS工程中文档种类及作用：（1）通常项目文档。对应于通常软件项目标生命周期七个阶段：需求分析、概要分析、详细分析、实现、功效测试、系统测试以及使用与维护，都有对应文档作为指导、总结，以及为后续阶段提供思想确保。（2）GIS文档。因为GIS工程建设特殊性，GIS文档设计由其特殊要求，包含：1）GIS基础文档。主要是指在系统开发早期阶段，组织教授为GIS建库建立对应规范。包含：GIS信息分类与编码；地理原始数据预处理规范；地理数据质量规范；地理数据数字化规范；空间数据库建库技术与规范；GIS实体属性标准；GIS数据维护规范；GIS服务与收费标准等。是为了建立高质量GIS数据库系统。2）GIS开发文档。对应GIS开发步骤与流程，结合GIS开发策略特点，建立各开发阶段文档。包含：可行性研究汇报；项目开发计划书（初稿）；GIS总体需求分析书；项目开发计划书（终稿）；GIS总体设计说明书；GIS总体控制方案；GIS系统测试计划；用户手册等。（3）联机帮助文档：该文档以程序方式提供操作人员（用户）联机帮助信息，包含操作方法、词条含义、功效介绍等等。可以随机激活作为用户即时帮助信息，也能够作为正式出版文档打印输出。41、DEM插值算法分类和特点：DEM插值：设已知一组数据，它们呈离散或规则分布状态，现要从这些数据中找出一个函数关系式，使该关系式最好地迫近这些已知数据，并依照该函数关系式求出区域范围内任意格网交点或待插值点上值。分类：依照内插精度不一样，能够将内插方法分为精准和粗略两大类，对于每一类，又可依照原始数据点分布形式分为离散数据和格网数据插值两小类。鉴于空间数据特点，主要采取精准类插值方法。详细方法：1)利用离散点数据插值。原始数据呈离散状态、不规则分布。主要用于内插格网交点值，生成DEM数据。a)按距离加权平均法。即假设未知点Xo处属性值是在局部区域内中n个数据点距离加权平均值。特点是只要求求得n个最近数据点，而不考虑数据点所在位置，可能造成数据点集中在插值点某一侧，从而增大插值结果误差。b)按方位取点加权法。即对未知点Xo进行插值时，先以Xo点为中心把平面分成4个象限，再把每个象限等分成0份，其结果就把全平面等分成个区域。在每一个区域内寻找一离Xo最近点，使Xo处属性值n04n北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！１５为这0个数据点距离平方加权平均值。特点是可克服按距离加权平均法缺点，使插值方法使用范围4n愈加广泛。c)还有克立格方法、趋势面法、曲面样条函数法等。2）利用TIN或格网数据插值。原始数据点以格网或三角网形式排列，但仍需继续在网格内内插数据。在这种情况下，通常以网格小块为插值区，采取低次项函数拟合已知值。惯用以下两种方法：A）双线性多项式内插：此方法通常在格网插值时使用。基本思绪是依照最近邻四个数据点确定一个双线性多项式；B）线性内插：此方法实用于三角网网格内插值。假设ABCD为一平面，如左上图，三顶点（）坐标已知，现求A点x,y,z插值。插值函数为：，把B、C、D三点坐标代入式，联立就能够解出三个系数，∧AzzaaxayA012=++∧012a,a,a从而求出A点内插值。三．综述题1.地理信息系统意义、特点与发展趋势：意义：当具备一定地学知识用户使用地理信息系统时，他所面正确数据是把客观世界抽象为模型化空间数据，用户能够按应用目标观察这个现实世界模型各个方面内容，取得自然过程分析和预测信息，用于管理和决议。特点：（1）公共地理定位基础。全部地理要素都要按经纬度或特定坐标系统进行严格空间定位，才能使空间要素进行复合和分解，将隐含于其中信息变为显式表示，形成时空上连续分布综合信息基础，支持空间问题处理与决议。（2）标准化和数字化。将多信息源空间数据和统计数据进行分级、分类、规格化和标准化，使其适应于计算机输入和输出要求，便于进行社会经济和自然资源、环境要素之间对比和相关分析。（3）多维结构。在二维空间编码基础上，实现多专题第三维信息结构组合，并按时间序列延续，从而使它具备信息存贮、更新和转换能力，为决议部门提供实时显示和多层次分析方便。发展趋势：（1）GIS网络化。即将网络技术与GIS结合，提升GIS共享和应用范围。网络特点和作用：1）使得分布在不一样位置数据库能够经过网络连接并共享。2）网络浏览器提供用户跨越网络进行对数据浏览和操作，生成并取得各种数据结果。存在问题：1）网络带宽限制大量地理数据传输速度与距离。这将是网络技术在GIS中发展一个瓶颈问题。2）网络技术在GIS中应用还处于研究和试验阶段，离商业化、实用化还有一定距离。3）网络技术在GIS领域充分、有效使用，仍需探索。（2）GIS标准化。目标是使人们能够在一个共同了解基础上共享信息和资源。内容包含GIS各个组成部分、各个操作过北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！１６程、各种数据类型、软件硬件系统等。进行标准化才能实现更有效、广泛地对GIS使用。（3）数据商业化。数据是整个GIS中操作对象，有效地生产和维护地理数据是GIS最主要步骤之一。（4）系统专门化。即结合详细GIS应用机构需要，将GIS系统部分功效与其详细专业应用领域结合起来，作为专业应用系统一部分。（5）GIS企业化。基于网络GIS发展，资源共享更加快速、有效，企业和机构能够从更高层次对GIS在企业中使用进行统筹安排和计划。（6）GIS全球化。GIS网络化和标准化，推进了GIS在全球中发展，使GIS在帮助人们了解他们所生存和依赖自然和社会环境改变方面发挥越来越主要作用。（7）GIS大众化。GIS改变着人们日常生活。人们能够使用电子地图导航，能够快捷查询两地间最短路径，能够用GIS做旅游向导等。地理信息系统理论和技术方法发展：1.所依附计算机硬件环境逐步微机化。2.不一样数据模型趋于一体化。矢量和栅格模型走向了一体化，即在栅格模型基础上加入矢量模型，实现了栅格和矢量统一。3.图形处理三维可视化。图形可视化和虚拟现实化4.系统开发专业化。5.系统网络化设计。2.地理信息系统信息源与输入方法：在GIS中，数据输入方法通常有5类，即键盘输入、坐标几何（COGO）、手工数字化、扫描数字化和已经有数据文件输入。（1）键盘输入，就是经过手工在计算机终端上输入数据，属性数据通常由键盘输入。在坐标几何过程中，测量数据通常由键盘输入。（2）手工数字化，是地形图输入空间数据最广泛采取输入方法。把地形图放置于数字化桌上，用称作为鼠标手持设备，跟踪每一个地图特征，数字化设备精准量测鼠标位置，产生数据形式坐标数据。（3）扫描数字化，是输入地图数据自动化方法。一副栅格数字影像地图经计算机深入处理后，可改进影像质量，并能将栅格数据转换为矢量数据形式。（4）坐标几何过程（COGO），用于输入土地统计信息，经过输入实际测量结果来获取非常高精度数据，如果背回放成地籍图，它应该与法律描述意义表示准确一致。3.综述GIS空间数学模型概念、类型与前沿问题：空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联络概念，它为描述空间组织和设计空间数据库模式提供着基本方法。可分为三种类型：（1）场模型。表示了在二维或三维空间中被看作是连续改变数据。它可用公式表示：Z：SZ(s)，即表示了从空间域到某个值域映射。（2）要素模型。强调离散对象，依照它们边界限以及组成它们或者与它们相关其余对象，能够详尽描述离散对象。该模型将信息空间分解为对象，这些对象有自己属性，其定义取决于嵌入式空间结构。（3）网络模型。在该模型中，地物被抽象为链、节点等对象，同时关注其间连通关系。特征是节点数据间没有北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！１７明确隶属关系，一个节点可与其余多个节点联络。它将数据组织成有向图结构。学术前沿：（1）时空数据模型。关键问题是研究怎样有效表示、统计和管理现实世界实体及其相互关系伴随时间而不停发生改变。当前存在主要问题是：表示时空改变数据模型、时空数据组织与存取方法、时空数据库版本问题、时空数据库质量控制、时空数据可视化问题等。（2）三维空间数据模型。大致有两个研究方向：一是三维矢量模型，即用一些基元及其组合去表示三维空间目标；二是体模型，以体元模型为代表，特点是易于表示空间属性非均衡改变，缺点是存放空间大，处理时间长。（3）分布式空间数据模型。有两个主要研究方向：一是分布式空间数据库管理系统，即将分散空间数据库连成一体，主要问题是空间数据分割、分布式查询、分布式并行控制；二是联邦空间数据库，即在不改变各源空间数据库管理系统前提下，将非匀质空间数据库系统连成一体，形成联邦式空间数据库管理体系，并向用户提供统一视图。（4）CASE工具。主要发展方向是在现有CASE软件平台上，发展GIS空间数据建模与系统设计专用功效，提升GIS空间数据建模及其应用系统设计自动化水平和技术水平。4.详细阐述二维GIS数据模型：空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联络概念，它为描述空间组织和设计空间数据库模式提供着基本方法。可分为三种类型：（1）场模型。是用来模拟具备一定空间内连续分布特点现象。一个二维场就是在二维空间中任何已知地点都有一个表现这一现象值。它可用公式表示：Z：SZ(s)，即表示了从空间域到某个值域映射。场通常被视为由一系列等值线组成。特征是：空间结构能够是规则或不规则，但其分辨率和位置误差则十分主要；属性值能够包含名称、序数、间隔和比率等类型，而且支持空值；空间场内部各种性质按其是否随方向改变而发生改变可分为各向同性和各向异性；可用空间自相关来描述某一位置与相邻位置上属性值之间关系。（2）要素模型。强调离散对象，依照它们边界限以及组成它们或者与它们相关其余对象，能够详尽描述离散对象。该模型将信息空间分解为对象，实体能够经过静态属性和动态行为特征和结构特征来描述，其定义取决于嵌入式空间结构。对象行为是由一些操作定义，这些操作用于一个或多个对象，并产生一个新对象。（3）网络模型。在该模型中，地物被抽象为链、节点等对象，同时关注其间连通关系。特征是节点数据间没有明确隶属关系，一个节点可与其余多个节点联络。它将数据组织成有向图结构。它反应了现实世界常见多对多关系。（另一个答法）空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联络概念，它为描述空间组织和设计空间数据库模式提供着基本方法。实体和相关关系能够经过性质和属性来说明。主要包含类型：矢量模型，栅格模型，数字高程模型，面向对象模型，矢量和栅格混合数据模型等。1)矢量模型是利用边界或表面来表示空间目标对象面或体要素，经过统计目标边界，同时采取标识符(Identifier)表示它属性来描述空间对象实体。在GIS拓扑数据模型中，与点、线、面相对应空间图形实体主要有结点（node）、弧段(arc)、多边形（polygon）,多边形边界被分割成一系列弧和结点，结点、弧、多边形间空间关系在数据结构或属性表中加以定义。特点位置显著，属性隐含。2)栅格模型直接采取面域或空域枚举来直接描述空间目标对象。在栅格模型中，点(点状符号)是由一个或多个像元，线是由一串彼此相连像元组成。在栅格模型中，每一像元大小是一致（通常是正方形），而且每一个栅格像元层统计着不一样属性（如植被类型等）。像元位置由纵横坐标（行列）决定。特点属性显著，位置隐含。3)数字高程模型是采取规则或不规则多边形拟合面状空间对象表面，主要是对数字高程表面描述。依照多边形形状，分为两种，即格网模型和不规则三角网模型。格网模型与栅格模型相同，一样是直接采取面域或空域枚举来北大GIS知识点Makeprogressalittlemoreeachday!——天天多进步一点！１８描述空间目标对象，但通常以行列交点特征值代表交点附近空间对象或实体各种空间几何特征和属性几何特征。TIN模型是利用不规则三角形来描述数字高程表面。4)面向对象数据模型。空间对象是指空间地物超类，包含点（POINT）、线(LINE)、面(SURFACE)、复杂地物类(COMPLEX)等类。复杂地物可能是由点、线、面甚至其它复杂地物组成，而某个特定点、线、面或复杂地物只能用于参加结构一个复杂地物。最大优点是便于表示复杂目标。混合数据模型。即在一个统一模型基础上充分利用矢量模型、栅格模型、数字高程模型相关模型优点。到现在为止，有代表性研究结果主要有TIN与矢量一体化模型，栅格与矢量一体化多级格网模型。矢量与TIN一体化数据模型既能发挥TIN空间分析和计算功效，又能方便地查询属性信息。它将空间数据类型抽象为点状目标、线状目标、面状目标，这三类图形目标又经过特殊点,结点,通常线段,弧以及多边形加以表示。5.分析城市居民就医方便程度，用GIS分析其过程：1、问题提出背景。为了在某城市建立一个医院，需要确立其最优位置，以达成服务、资源最优配置。在地图中画出医院最好候选位置，并绘