地理信息系统复习计划资料.doc
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1、第一章第一章 导论导论1 1、地理信息与其他信息的区别:、地理信息与其他信息的区别:地理信息属于空间信息,其位置的识别是与数据联 系在一起的,这是地理信息区别于其他类型信息的最显著的标志。地理信息:是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联 系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。 地理数据:与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数 字、文字、图像和图形的总称。 2 2、地理信息的特征(区别于其他信息的标志):、地理信息的特征(区别于其他信息的标志): (简答)(简答) 1)空间位置:空间位置数据描述地理对象所在位置,这种位置既可以根据大地参考
2、系定义, 也可以定义为地物间的相对位置关系 2)属性数据:有时又称非空间数据,是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标 3)时域特征:指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段 3、地理信息系统(、地理信息系统(geographicgeographic informationinformation systemsystem):):是由计算机硬、软件 和不同的方法组成的系统,该系统设计支持空间数据的采集、管理、操作、分析、建模和 显示,以便解决复杂的规划和管理问题。 4 4、GISGIS 与其他与其他 ISIS 之间的关系和区别:之间的关系和区别:GIS 是空间数据和属性数据的联合体 (选择)(
3、选择)5 5、GISGIS 的基本构成:的基本构成:系统硬件、系统软件、空间数据应用人员和应用模型五大要素 (选(选 6 6、GISGIS 的功能:的功能: (简答)(简答) 基本功能:基本功能:数据采集与编辑; 数据存储于管理; 数据处理与变换;空间查询与分析; 数据显示与输出 应用功能:应用功能:资源管理; 区域与城乡规划; 国土检测; 辅助决策 7 7、GISGIS 的发展透视(选择):的发展透视(选择): 60 年代开拓期; 70 年代为 GIS 巩固发展期; 80 年代为 GIS 技术大发展时期; 90 年代为 GIS 的用户时代 8 8、GISGIS 与相关学科的关系:与相关学科的
4、关系: (简答)(简答) 1 1)地理学与)地理学与 GISGIS: 地理学为 GIS 提供了一些空间分析的方法和观点,成为 GIS 的基础理论依托,地理信息 系统的发展为地理问题的解决提供了全新的技术手段。 用地学处理方法得到的数据是 GIS 的数据源;GIS 内部数据处理(分析)功能是地理学研 究的主要技术方法。 2 2)地图学与地图学与 GISGIS: 地理信息系统脱胎于地图,地图是 GIS 的重要数据源; 地图强调数据载体、符号化,GIS 则注重于信息分析 3 3)计算机科学与)计算机科学与 GISGIS:为空间数据提供处理工具 4 4)遥感与)遥感与 GISGIS:遥感是 GIS 的
5、信息源,GIS 为遥感数据的产生提供技术手段。第二章第二章 地理信息系统的数据结构地理信息系统的数据结构1 1、地理坐标系(、地理坐标系(GCS-GeographicGCS-Geographic coordinatecoordinate systemsystem):):是地球上任意一点通常用经 度和纬度来决定 。经线和纬线是地球表面上两组正交(相交为 90 度)的曲线,这两组正 交的曲线构成的坐标,称为地理坐标系。 北京 1954、西安 1980、地心坐标系投影坐标系(投影坐标系(PCSPCSprojectionprojection coordinatecoordinate syatem:sy
6、atem:):):运用地图投影的方法建立地球表面和平面点的函数关系,使地球表面上任意一个由地理坐标确定的点,在平面上必有 一个与其相对应的点。 2 2、坐标系统的应用(地图投影转换)、坐标系统的应用(地图投影转换)地理坐标系一致,才能进行投影转换地理坐标系一致,才能进行投影转换 1)图像数据影像配准 2)矢量数据 没有坐标系统:先赋上西安 80 的地理坐标系,经过高斯-克吕格投影,得到西安 80 的投 影坐标系 有地理坐标系:如果是西安 80 地理坐标系,如;如果不是西安 80 地理坐标系,则先 进行地理坐标转换,将非西安 80 的地理坐标转换为西安 80 的地理坐标,再经过高斯-克吕 格投影
7、,得到西安 80 的投影坐标系; 有投影坐标系:如果本身是西安 80 的投影坐标,则直接用;如果本身不是西安 80 的投 影坐标系,则运用 UTM 反解出西安 80 对应的地理坐标系(将 UTM 对应的地理坐标系转化成 西安 80 的地理坐标系) 3 3、空间实体及表达:、空间实体及表达: (简答)(简答) 空间实体:空间实体:是指具有形状、属性和时序特征的空间对象,它是对存在于自然世界中地理实 体的抽象。 基本类型:基本类型: 点:点:有位置,无宽度和长度; 抽象的点(x,y) 属性:符号 线:线:有长度,但无宽度和高度; 属性:符号,形状、颜色、尺寸用来描述线状实体,通常在网络分析中使用较
8、多(一串的点 x,y) 面:面:具有长和宽的目标,有连续面和不连续面; 属性:符号变化,等值线通常用来表示自然或人工的封闭多边形(首尾相连的一串点 x,y 坐标) 体体: : 有长、宽、高的目标; 通常用来表示人工或自然的三维目标。 空间实体的矢量表达空间实体的矢量表达 矢量维数实体类型空间表达描述代表地物零维点实数对(x ,y)一个数据点,具有一对(x,y)坐标 和至少一个属性,逻辑上不能再分。水井、污染源等。一维线:弧、 链一组离散化的实数点对具有相同属性的点的轨迹,由坐标 对序列表示,坐标对的顺序与线的 形状有关,线上每个点有不多于二 个的邻点。道路、公共设施网等。二维面:多边 形一组闭
9、合弧段所包围的 空间区域所有具有相同属性点的轨迹,以 (x,y)坐标队的集合表示,坐标队 的排列顺序不影响面的形态、其内 部点可以有多于三个的邻点,面内 点具有相同属性。土壤、植被、岩石分类区、行 政区划等。三维体由一组或多组闭合曲面 所包围的空间对象地形,温度栅格表达法栅格表达法 点:具有一定数值的删格单元; 线:表现为按线特征相连接的一组单元; 面:表现为按二维形状特征相连接的一组单元 栅格矢量表达方式的不同:栅格矢量表达方式的不同: 当对空间实体进行数据表达时,关键看如何表达空间的一个点,因为点是构成地理空间实体的基本元素。如果采用一个没有大小的点来表达基本点元素时,称为矢量表示法; 如
10、果采用一个有固定大小的点来表达基本元素时,称为栅格表示法。其中,矢量表示法精 度高、属性隐含、位置明显,栅格表示法精度低、属性明显、位置隐含。 4 4、空间数据特征、空间数据特征: : (简答)(简答) 图见图见 PPTPPT 或书本或书本 P44P44 1)1)空间特征:空间特征: 定位信息:定位信息:C1、C2、C3三条道路在不同的空间位置。 关联关系:关联关系:主干道与次干道在结点 N2处相联接,主干道的结点 N1和 N2相邻接,结点 N2 分别与三条路段 C1、C2和 C3相关联等,这些统称为拓扑关系拓扑关系;C3在 C6的左边,称为方位方位 关系关系;道路有一定的长度,称为度量关系度
11、量关系。 2)2)属性信息:属性信息:道路分别具有不同的等级 3)3)时间特征:时间特征:随着时间的推移,道路还将发生变化。 5 5、拓补关系、拓补关系 1)1)拓扑邻接:拓扑邻接:指存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系,如结点与结点之间的邻接关 系,多边形与多边形的邻接关系。 多边形邻接多边形邻接弧段左多边形右多边形C5P1P5C4P2P3C6P2P1 :2)2)拓扑关联:拓扑关联:指存在于空间图形的不同类元素之间的拓扑关系,如结点与弧段,多边形与 弧段等。 结点与弧段的关联性结点与弧段的关联性 结点弧段N1C1,C3, C6N2C1,C2, C3N3C2,C3, C4:多边形与弧段关联性
12、多边形与弧段关联性 多边形弧段P1C1,C5, C6P2C4,C3, C6P3C2,C5, C4:3 3)拓扑包含:)拓扑包含:指存在于空间图形的同类,但不同级的元素之间的拓扑关系,如多边形的岛。 例如:多边形 P3 简单包含 P4 6 6、栅格数据结构、栅格数据结构: :是将空间分割成有规则的网格,在各个网格上给出相应的属性值来表示 地理实体。 主要类型:主要类型:栅格矩阵结构、游程编码结构、四叉树数据结构、八叉树十六叉树结构(重点)(重点)P52-58P52-58矢量数据结构:矢量数据结构:是一种常见的图形数据结构,它用一系列有序的 x、y 坐标对表示地理实 体的空间位置。分为实体数据结构
13、和拓扑数据结构。 特点:特点: 属性隐含,定位明显实体数据结构:实体数据结构:实质上是面向实体的一种数据组装和编码方法。在实体数据结构中,空 间数据以基本的空间对象(点、线或多边形)为单元进行单独组织,不含有拓扑关系数据, 最典型的是面条(spaghetti)数据结构。 TIN(TIN(Triangulated Irregular Network):表示和存储这些要素的基本要求是必须便于连续 现象在任一点的内插计算,因此经常采用不规则三角网来拟合连续分布现象的覆盖表面,称为 TIN 数据结构。依据下图,简述实体数据结构及其特点,并说明其优缺点。依据下图,简述实体数据结构及其特点,并说明其优缺点
14、。 定义:定义: 实体数据结构实质上是面向实体的一种数据组装和编码方法。在实体数据结构中, 空间数据以基本的空间对象(点、线或多边形)为单元进行单独组织,不含有拓扑关系数 据,最典型的是面条(spaghetti)数据结构。特点:特点: 1)数据按点、线或多边行为单元进行组织,数据编排直观,数字化操作简单。 2)每个多边形都以闭合线段存储,多边形的公共边界被数字化两次和存储两次,造成数据 冗余和不一致。 3)点、线和多边形有各自的坐标数据,但没有拓扑数据,互相之间不关联。 4)岛只作为一个单个图形,没有与外界多边形的联系。 优点:优点:数据精度高,数据存储的冗余度低 缺点:缺点:对于多层空间数据
15、的叠合分析比较困难 矢量与栅格数据结构的比较矢量与栅格数据结构的比较 (选择)(选择) 优点缺点矢 量 数 据1.便于面向现象(土壤类、土地利用单元等)的 数据表示 2数据结构紧凑、冗余度低 3有利于网络分析 4图形显示质量好、精度高1数据结构复杂 2软件与硬件的技术要求比较高 3多边形叠合分析比较困难 4显示与绘图成本比较高栅格数 据结构栅 格 数 据1数据结构简单 2空间分析和地理现象的模拟均比较容易 3有利于与遥感数据的匹配应用和分析 4输出方法快速,成本比较低廉1图形数据量大 2投影转换比较困难 3栅格地图的图形质圾比较低些 4现象识别的效果不如矢量方法拓补数据结构:拓补数据结构:在拓
16、扑数据结构中,点是相互独立的,点连成线,线构成面。 每条线开始于起始结点,止于终止结点,并与左右多边形相邻接; 多边形是由弧段连接而成的。由一条弧段组成的多边形称为岛。不包含岛的多边形称为 简单多边形,表示单连通区域。含岛的多边形称为复合多边形,表示复连通区域 根据拓扑结构写拓扑文件(简答)根据拓扑结构写拓扑文件(简答)第三章第三章 空间数据处理空间数据处理1 1、空间数据的分类和分层原则(简答)、空间数据的分类和分层原则(简答) 1 1)分类概念)分类概念: 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信息层
17、,为数据采 集、存储、管理、查询和共享提供依据。 2 2)分层原则:)分层原则: 几何图形原则:即按点、线和面状要素分类(coverage: 一个覆盖面或一个数据层,用 于精确地表达的形状和边界。) 对象原则:与制图学有关的层,即根据不同的对象分层(layer)。要素类(实体类), 要素集(对象类) 例如,可以把道路、河流、管道归为线状图形”层,也可以把它们分别归为“道路”层, “河流”层,“管道”层 一般情况下,一个 Coverage 可以包括多个 Layer。 2 2、地图扫描矢量化(屏幕跟踪矢量化)结合实际考察输入步骤、地图扫描矢量化(屏幕跟踪矢量化)结合实际考察输入步骤 (简(简 答)
18、答) 数据源准备:将已有的地图,通过扫描仪扫入计算机,以栅格形式保存。进行必要的格 式转换后,输入 GIS 软件。 影象变换处理:输人地面控制点坐标,进行影象纠正、投影转换。 利用屏幕跟踪技术:实现专题图层矢量化,在 GIS 软件支持下,将要数字化的影象作为 背景图层,增加(建立)矢量要素层:进行屏幕跟踪数字化,直到形成一个数字化信息存 储层。 检查和修改数字化错误:通过荧屏或绘图显示,检查图层输入错误,包括结点不匹配、 假结点、悬挂结点、线段过长或过短、标识点遗漏等,并予以改正。 建立拓扑关系:可利用 GIS 软件提供的功能自动建立; 属性输入:将矢量图层叠置在原始影象上,通过目视解译(遥感
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