地理信息系统期末考试总结

地理信息系统

1、GIS的定义：以地理空间数据库为基础，在计算机硬、软件环境的支持下，对空间数据进行采集、存取、编辑、处理、分析和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多空间和动态的地理信息，为地理研究、综合评价、管理、定量分析和决策服务而建立起来的计算机应用系统。（或简言之：处理地理信息的计算机系统）

2、GIS的基本构成：系统硬件；系统软件；空间数据；应用人员；应用模型

3、GIS基本功能：数据采集与编辑；数据存储与管理；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

4、矢量数据的常用压缩方法：间隔取点法；垂距法和偏角法；Douglas—Peucker方法

5、层次模型、网状模型、关系模型：

1）层次模型：

表示方法：

2）网状模型

表示方法：

3）关系模型： Ⅰ

Ⅱ123456a b

c d e

f g M

表示方法：

①关系模型对数据的组织—地图表

图形 组成

②关系模型对数据的组织—多边形表

多边形名称 组成

③关系模型对数据的组织—线表

线名称 组成

④关系模型对数据的组织点—坐标表

6、拓扑关系主要有：

1）相邻性：表示两个多边形是否相邻；

2）包含性：表示一个图元要素是否包含于某个多边形中。

3）连通性：表示两条线段是否相连。

7、空间分析的内容与步骤：

1）空间分析的内容

①属性分析：数据检索、逻辑与数学运算、重分类、统计分析等。

②拓扑与属性的联合分析：与拓扑相关的数据检索、叠置处理、区域分析、邻域分析、网络分析等。

2）空间分析的步骤

①建立分析目的和评价标准例：建一公园进行选址（目的）标准：交通便利、环境优雅；设计成环绕一个天然小河；可利用面积大、少沼泽地

②收集、输入空间和属性数据：包括地理底图数据、地籍数据、土壤数据等。

③做空间位置的处理和分析：作空间位置的处理和分析（包括检索、提取，缓冲区分析、叠置分析等）；作属性数据的处理和分析（加所需的属性项、好地价）

8、面向对象三要素：

1）具有一个唯一的标识，以表明其存在的独立性；

2）具有一组描述特征的属性，以表明其在某一时刻的状态；

3）具有一组表示行为的操作方法，用以改变对象的状态。

9、矢量数据结构栅格数据结构对比：

1）栅格数据模型：

优点：①数据结构简单②叠加操作易实现③能有效表达空间可变性④栅格图象便于做图象的有效增强

缺点：①数据结构不严密不紧凑，需要用压缩技术解决这个问题②难以表达拓扑关系③图形输出不美观，线条有锯齿，需要增加栅格数量来克服，但会增加数据量

2）矢量数据结构

优点：①提供更严密的数据结构②提供更有效的拓扑编码，因而对需要拓扑信息的操作更有效，如网络分析③图形输出美观，接近于手绘

缺点：①提供更严密的数据结构②提供更有效的拓扑编码，因而对需要拓扑信息的操作更有效，如网络分析③图形输出美观，接近于手绘

10、点线栅格化：

1）点的栅格化

点的变换十分简单，只要这个点落在哪个网格中就属于哪个网格元素，行列坐标（i,j）的计算公式为：

2）线的栅格化

①首先按点的栅格化方法确定端点1，2所在的行和列号，并将它们“涂黑”。

②求出这两个端点的行数差和列数差。

③若行数差大于列数差，则逐行求出本行中心线与过这两个端点的直线的交点，并按上式计算出其所在栅格，并“涂黑”。

④若行数差小于列数差，则逐列求出本列中心线与过这两个端点的直线的交点，并按上式计算出其所在栅格，并“涂黑”。

11、栅格数据取值方法

1）中心归属法：每个栅格单元的值以网格中心点对应的面域属性值来确定

2）长度占优法：每个栅格单元的值以网格中线（水平或垂直）的大部分长度所对应的面域的属性值来确定

3）面积占优法：每个栅格单元的值以在该网格单元中占据最大面积的属性值

4）重要性法：根据栅格内不同地物的重要性程度，选取特别重要的空间实体决定对应的栅格单元值，如稀有金属矿产区，其所在区域尽管面积很小或不位于中心，也应采取保留的原则

12、空间实体的描述

空间实体是指地理空间中客观存在的具体事物。

在GIS中的描述：

1）空间位置：主要指位置信息，也包括位置信息的扩展，如形态及实体的组成（复合对象）等；位置用坐标表示；

2）空间关系：主要指空间对象在空间上的联系(方向、度量、拓扑)；

3）非几何属性：表示空间特征的非几何属性；

4）实体的时态、行为及功能特征：实体的行为，功能特征以及实体属性随时间的变化。如岛屿的侵蚀、水体污染的扩散、建筑的变形等；

5）实体的衍生信息：如一个实体有多个名称

13、矢量数据的编码方式（看一下PPT第二章空间数据结构，掌握每个编码方法。）

1）坐标序列法

2）层次索引法

3）拓扑结构法(Arc-node数据结构)

14、拓扑数据的结构

点拓扑、线拓扑、面拓扑的表示方法。见第二章空间数据结构。这是重点，可能会考图形分析题。分别写出点拓扑、线拓扑、面拓扑。大家一定要掌握。

15、栅格数据相关概念

1）栅格数据结构：指将分析空间划分成多个规则的、互相相邻的网格单元（多为矩形区域,也偶有表示为三角形或六边形的），然后给各个格网单元赋以相应空间对象的属性值，用此多个格网单元组成的规则格网（GRID）来表示地理现象的空间位置和属性特征。

2）栅格单元：规则的网格单元叫做单元格(Cell)，每个单元格都有一定的尺寸和取值，尺寸对应一定的地理空间范围

16、栅格数据编码方法

1）直接栅格编码：直接编码就是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行(或逐列)逐个记录代码。（最简单直观）

2）压缩编码方法：栅格数据压缩编码：用尽可能少的数据量记录尽可能多的信息。

类型：信息无损编码；信息有损编码

目前有一系列栅格数据压缩编码方法：链码，游程长度编码，四叉树码（掌握编码方法）17、手工数字化过程

1）手工栅格数字化

将图面划分成栅格单元矩阵，按地理实体的类别对栅格单元进行编码，然后依次读取每个栅格单元代码值的数字化方法。

步骤：①确定栅格单元大小②准备栅格网③对栅格单元进行编码④读取栅格单元值

⑤数据录入

2）手工矢量数字化

读取地理实体坐标数据并按一定格式记录下来。

步骤：①对地理实体编码②量取地理实体的坐标③录入坐标数据

18、误差产生的主要原因

1）空间现象自身存在的不稳定性

2）空间现象的表达

3）空间数据处理中的误差

4）空间数据使用中的误差

19、面的捕捉的过程

实际上就是判断光标点S(x,y)是否在多边形内，若在多边形内则说明捕捉到。

判断点是否在多边形内的算法主要有垂线法或转角法。

垂线法的基本思想是从光标点引垂线(实际上可以是任意方向的射线)，计算与多边形的交点

个数。

若交点个数为奇数则说明该点在多边形内；若交点个数为偶数，则该点在多边形外。

加快速度的方法：

找出该多边形的外接矩形，若光标点落在该矩形中，才有可能捕捉到该面，否则放弃对该多边形的进一步计算和判断。

20、栅格数据矢量化步骤

1）栅格线的细化

2）矢量线提取

3）拓扑关系重建

4）点和线的平滑

21、空间数据库概念及特点

定义：空间数据库是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合。

特点：1）数据量特别大2）属性数据和空间数据联合管理

22、基于文件和关系式数据库的混合空间数据模型

1）图形与属性结合的各自分开处理模式

图形处理的用户界面和属性的用户界面是分开的，它们只是通过一个内部码连接。通常要同时启动两个系统，甚至两个系统来回切换，不方便。

2）图形与属性结合的混合处理模式

①在ODBC(Open DataBase Connectivity,开放式数据库互连)推出后，GIS软件商只需开发GIS与ODBC的接口软件，就可将属性数据与任何一个支持ODBC的RDBMS连接。这样用户可在一个界面下处理图形和属性数据。

②GIS 通过DBMS提供的高级编程语言C或Fortran等接口，在C语言的环境下，直接操纵属性数据，查询属性数据库，并在GIS的用户界面下，显示查询结果。

23、DEM：数字高程模型，是高程关于平面坐标自变量的连续函数的一个有限的离散表示。又叫地形模型。

24、网络分析主要内容：

1）路径分析：最短路径，最佳路径

2）定位与分配：定位，分配，定位与分配

3）地址匹配

4）爆管分析

25、叠加分析

不同的数据层之间进行空间和属性的对比分析

包括：点与多边形的叠合；线与多边形的叠合；多边形与多边形的叠合

26、缓冲区分析

缓冲区就是地理空间实体的一种影响范围或服务范围。

缓冲区分析是围绕点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的多边形。

主要的类型有：基于点要素的缓冲区；基于线要素的缓冲区；基于面要素的缓冲区。