地理信息系统原理复习

地理信息系统原理复习

第一章

1、数据、信息的概念

信息，是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。特点：信息的客观性、信息的共享性、信息的传输性、信息的实用性。

数据，是一种未经加工的原始资料。通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，是用以载荷信息的物理符号。

2、地理信息的概念及特征

地理信息的概念

地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。

地理信息的特点

空间分布性：地理信息具有空间定位的特点，先定位后定性，并在区域上表现出分布式特点，其属性表现为多层次

信息载体的多样性：第一载体是地理实体的物质和能量本身，还描述地理实体的文字、数字、地图和影象等符号信息载体以及纸质、磁带、光盘等物理介质载体。

时序特征十分明显：可以按照时间尺度将地理信息划分为超短期的(如台风、地震)、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)等。这对地理事物的预测、预报，从而为科学决策提供依据很重要。

具有丰富的信：GIS数据库中不仅包含丰富的地理信息，还包含与地理信息有关的其它信息，如人口分布、环境污染、区域经济情况、交通情况等等。纽约市曾经对其数据库进行了调查，发现有80%以上的信息为地理信息或与地理信息有关。

3、什么是GIS

GIS的概念

GIS是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

地理信息系统与其它系统的区别和联系（知道）

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。

GIS有别于MIS（管理信息系统），GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备要复杂、系统功能要强；MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，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。

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。

GIS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。

4、GIS有那几个主要部分组成？它的应用

组成部分：一个实用的GIS，要支持对空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能，其基本构成包括：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。

应用：资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策、环境管理（书本结合）

5、地理学为GIS提供了基础，测量学、遥感为GIS提供了应用源

6、叙述GIS的国际国内发展状况，它们的标志性进展

国际GIS发展简史

60年代，探索时期

人们关注什么是GIS，GIS能干什么70年代，巩固时期

发展研究的重点是空间数据处理的算法，数据结构和数据库管理这三个方面。80年代，实破阶段

GIS普遍发展和推广应用阶段，人们把GIS与RS解决全球性问题，如全球沙漠化，全球可居住地评价，核扩散问题等。90年代，全面应用

产业化阶段，对GIS进一步研究，研究的内容集中在：空间信息分析的新模式和新方法，空间关系和数据模型，人工智能引入等2000年后，地理信息服务

世界上第一个实用的的地理信息系统：1963，加拿大R.F.T提出来了并建立了加拿大地理信息系统。

我国GIS起步较晚，但发展较快，分为以下几个阶段：

?70年代，准备阶段：

GIS先驱看到GIS的广阔前景和重要性，进行积极呼吁，为GIS在我国的发展奠定了理论准备基础并做了一些可行性实验。

?80年代，试验起步阶段:

我国在GIS理论探索，规范探讨，软件开发，系统建立等方面取得了突破和进展，进行了一些典型，试验专题试验软件开发工作。

?90年代，我国GIS发展阶段：

沿海，沿江经济开发区的发展土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务，这也推动GIS在我国的全面发展。

?96年以来，是我国GIS产业化阶段。

我国经济信息化的基础设施和重大信息工程已纳入国家计划，一批国家级和地方级的GIS 相继建立并投入运行，并进入了产业化运行，一批综合运用“3S”技术的重点项目已实施，并在自然灾害监测和图土资源调查中发挥效益

7、GIS的功能

1）数据输入：将系统外部原始数据传输给数据内部，并将这些数据从外部格式转换为系统处理的内部格式的过程。常有三种形式：a.手扶跟踪数字化仪的矢量跟踪数字化b.扫描数字仪化的矢量跟踪数字化c.键盘输入

2）数字存储与管理：它涉及地理元素的位置、连接关系及属性数据如何构造和组织等。3）数据分析与处理：对单幅或多幅图件及属性就行分析运算和指标量测。

4）数据输出与表示模块

5）用户接口输出

第二章

1、地球空间信息描述方法

地球表面几何模型可以分为四类

1）第一类是地球的自然表面，它是一个起伏不平、十分不规则的表面，包括海洋底部、高山高原在内的固体地球表面

2）第二类是相对抽象的面，即大地水准面

3）第三类是模型，就是以大地水准面为基础建立起来的地球椭球体模型

4）第四类是数字模型，是在解决其他一下大地测量学问题时提出来的，如类地形面、准大地水准面、静态水平椭球体等

2地理信息数字化描述方法

对地理信息进行数字化描述，就是要使计算机能够识别地理事物的形状，从而必须精确地指出空间模式如何处理、如何显示等。

在计算机内描述空间实体有两种形式：显式和隐式描述。分别对应栅格数据结构和矢量数据结构。

隐式表示：由一系列定义了始点和终点的线及某种连接关系来描述，线的始点和终点坐标定义为一条表示椅子形式的矢量，线之间的指示字，告诉计算机怎样把这些矢量连接在一起形成椅子。

矢量表示法：如果采用一个没有大小的点（坐标）来表达基本点元素时，称为矢量表示法。

栅格表示法：如果采用一个有固定大小的点（面元）来表达基本点元素时，称为栅格表示法。

3、空间数据的类型和关系

一、空间数据的基本特征：空间特征、属性特征和时间特征

二、空间数据的类型

1、几何上是点、线和面三类

2、按表示内容分为：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

4、空间数据的拓扑关系

指实体之间的相互关系，指邻接关系、关联关系和包含关系

邻接关系：空间图形中同类元素之间的拓扑关系

关联关系：空间图形中不要元素之间的拓扑关系

包含关系：空间图形中同类但不同级元素之间的拓扑关系

点、线、面三种类型数据之间存在的空间关系有：

点与点之间；点与线关系；点面关系；线线关系；线面关系；面面关系

5、空间数据的拓扑关系对数据处理和空间分析具有重要意义，这是因为：

1）根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可以确定一种空间实体相当于另一种空间实体的位置关系。拓扑关系能清楚的反映实体间逻辑结构关系，它比几何数据有更大的稳定性，不随地图投影而变化。

2）利用拓扑关系有利于空间要素的查询，例如某条铁路通过哪些地区

3）可以利用拓扑关系重建地理实体。例如，根据弧段构建多边形，实现道路的选取，进行

最佳路径的选择等。

6、元数据概念与作用

1、关于数据的数据，如数据的内容、状况和其他有关特征的背景信息

2、元数据的作用：

a、帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数据文档

b、提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换网络及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索地理空间数据；

c、提供通过网络对数据进行查询检索的方法或途径，以及与数据交换和传输有关的辅助信息；

d、帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求作出正确的判断；

e、提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据

7、元数据的分类

A）按内容分：

1)科研型元数据其主要目标是帮助用户获取各种来源的数据及其相关信息，它不仅包括诸如数据源名称等传统的、图书管理式的元数据，还包括数据拓扑关系等。这类元数据的任务是帮助科研工作者高效获取所需数据。

2)评估型元数据主要服务于数据利用的评价，内容包括数据最初收集情况、收集数据所用的仪器、数据获取的方法和依据数据潜在应用领域等。

3)模型元数据用于描述数据模型的元数据与描述数据的元数据在结构上大致相同，其内容包括：模型名称、模型类型、建模过程、作者、引用模型描述、建模使用软件、模型输出等。B）按元数据描述对象分类：

a数据层元数据：指描述数据库中每个数据的元数据，内容包括：日期邮戳、位置戳等

b 属性元数据

c实体元数据

C）根据元数据在系统中的作用分类：

系统级别元数据（指用于实现文件系统特征或管理文件系统中数据的信息）；应用层元数据（指有助于用户查找、平谷、访问和管理数据等与数据用户有关的信息）

D）根据元数据的作用分类：

说明元数据、控制元数据

8、空间数据元数据的概念

概念：空间数据元数据指对于空间数据的描述或说明的数据。

空间数据用于确定具有自然特征或者人工建筑特征的地理实体的地理位置、属性及其边界的信息；空间数据元数据指对于这些空间数据的描述或说明

9、空间数据元数据的应用

a、帮助用户获取数据

b、空间数据质量控制

c、在数据集成中的应用

d、数据存贮和功能实现

第三章

1、数据结构

数据结构即数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构，对空间数据而言，则是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。

空间数据结构主要有栅格数据结构和矢量数据结构

2、栅格数据结构和矢量数据结构的概念

栅格结构是指将地球表面划为大小均匀、紧密相连的网格阵列，每个网格作为一个像元或像素，由行号、列号定义，并包含一个代码表示该像素的属性类型或量值，或仅仅包含指向其属性记录的指针。因此，栅格数据结构，就是以行、列表示的像元阵列，像元点上的值即对应着地理实体的属性或属性编码。

3、栅格结构数据的获取途径有哪些？

四个途径可以得到：1.目读法2.数字化仪或自动跟踪数字化地图3.扫描数字化4.分类影像输入

4、栅格数据单元网格属性值的取值方法,并分析是什么情况下适用

面积占优法: 以占栅格面积最大的地物属性作为该栅格单元的属性，常用于分类较细、地物类别斑块较小的情况

百分比法: 以占栅格行中心线长度最大的地物属性作为该栅格单元的属性;

重要性法:以栅格单元内是否含有重要地物来确定该栅格单元的属性，常用于面积较小但意义重大的地物，如交通线

中心点法：处于栅格中心处的地物类型或现象特性决定该栅格代码，常用于具有连续分布特性的地理要素如人口密度

5、栅格数据的压缩算法有哪些？（主要掌握游程长度编码、四叉树编码）

1）链式编码(弗里曼链码、边界链码)

将多边形的边界，表示为由某一原点开始，并按某些方向确定的单位矢量链。

优缺点：

–对多边形的表示有很强的压缩能力；

–有一定的计算功能——如多边形周长；

–可探测边界的走向；

–适用于存储多边形数据。

–叠置运算难于进行，如组合、相交等；

–相邻边界重复存储，存在数据冗余

2）游程编码

从第一行开始，从左到右将若干个属性值相同的栅格视为一个游程，每个游程的数据结构表示（A，P），其中A为游程长度(所延续的列数)，P为该游程像元的属性值。这样，就可以将每行栅格映射为K个游程，当K远远小于列数时,原栅格数据就得以压缩.

优点：

–是多种压缩算法的实现基础；

–易于实现检索、叠加、合并等常用操作；

–当图形不复杂，栅格尺寸较小时，可实现栅格数据的较大压缩

3）四叉树编码:

四叉树数据结构的概念:

又称为四分树或四元树编码。就是将2n×2n（n〉=1）的空间区域按照四个像限进行递归分割，直到子像限的值单调为止。

?每个均值方块分解为四个方位即（西北、东北、西南和东南）

?四叉树顶部时根结点，内部结点用圆圈表示，叶结点用方框表示

四叉树的建立方法:

?自上而下法：首先检查全区域，不单调时进行四分割，再逐层检查各级子像限，不单调时再进行四分割，直到划分到的各级子像限都单调为止。

?自下而上法：按照四个像限的顺序，逐个扫描各栅格点，并在各级像限划分的末位置审查、记录该像限的单调情况。

四叉树编码:

?四叉树结构按其编码方式的不同又分为“常规四叉树”（CQT）和“线性四叉树”（LQT）?常规四叉树除了记录叶结点之外，还要记录中间结点，结点之间借助于指针相联系。

每个结点用4个叶结点指针、1个父结点指针和一个属性码共6个数据项来表达。

?线性四叉树只记录叶结点信息，每个结点用位置、深度和属性码4个数据项表达。

6、矢量数据结构概念

矢量数据结构是通过记录坐标的方式，尽可能地将点、线、面地理实体表现得精确无误。其坐标空间假定为连续空间，不必象栅格数据结构那样进行量化处理。因此矢量数据能更精确地定义位置、长度和大小。

除数学上的精确坐标假设外，矢量数据存储是以隐式关系以最小的存储空间存储复杂的数据。

7、矢量数据结构编码内容与方式

内容：点实体、线实体

方式：

实体式：只记录空间对象的位置坐标和属性信息，不记录拓扑关系

，是对图上网状或面状要素的任何一条线段，用其两端的节点及相邻面域来定义。在这种结构中，节点与节点，或面域与面域之间为邻接关系，节点与线段或面域与线段之间为关联关系，这种邻接和关联关系称拓扑关系。

链状双重独立式：链状双重独立式数据结构是DIME数据结构的一种改进。在DIME中，一条边只能用直线两端点的序号及相邻的面域来表示，而在链状数据结构中，将若干直线段合为一个弧段（或链段），每个弧段可以有许多中间点。

在链状双重独立数据结构中，主要有四个文件：多边形文件、弧段文件、弧段坐标文件、结点文件。

8、栅格数据结构与矢量数据结构优缺点的比较

矢量优点：

1.便于面向现象(土壤类，土地利用单元等)

2.结构紧凑，冗余度低，便于描述线或边界。

3.利于网络、检索分析，提供有效的拓扑编码，对需要拓扑信息的操作更有效。

4.图形显示质量好，精度高。

矢量缺点：

1.数据结构复杂，各自定义，不便于数据标准化和规范化，数据交换困难。

2.多边形叠置分析困难，没有栅格有效，表达空间变化性能力差。

3.不能像数字图像那样做增强处理

4.软硬件技术要求高，显示与绘图成本较高。

栅格优点：

1.结构简单，易数据交换。

2.叠置分析和地理(能有效表达空可变性)现象模拟较易。

3.利于与感遥数据的匹配应用和分析，便于图像处理。

4.输出快速，成本低廉。

栅格缺点：

1.现象识别效果不如矢量方法，难以表达拓扑。

2.图形数据量大，数据结构不严密不紧凑，需用压缩技术解决该问题。

3.投影转换困难。

4.图形质量转低，图形输出不美观，线条有锯齿，需用增加栅格数量来克服，但会增

加数据文件。

9、掌握矢量点向栅格点转换的方法

由矢量向栅格的转换

矢量数据的基本要素是点、线、面，因而只要实现点、线、面的转换，各种图形的相互转换问题就得以解决。

?研究的区域如右图，坐标方向如图中箭头所示，区域的最大最小坐标分别为xmax，xmin，ymax，ymin。网格大小为?x*?y。

?x = (xmax－xmin)/J

?y = ( ymax－ymin)/I

一般情况下，取?x =?y。

点的变换

?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）可由下式计算：

i=1+Int[(ymax-y)/Δy] j=1+Int[(x-xmin)/Δx]

10、基于图像数据的矢量化方法（栅格到矢量）

图像数据可来源于扫描、遥感分类图象等。

–二值化：应注意选取合适的阈值，对于一幅特定的图象，甚至需尝试不同的阈值。

–细化：消除线划横断面栅格数的差异，使得每一条线只保留代表其横轴线的单个栅格的宽度。

“剥皮法”

–跟踪：跟踪整理为以起始点（或称结点）开始的线段或闭合的线条。

第四章

1、空间数据库含义，并说明空间数据库与一般数据库相比所具有的特点

数据库就是为了一定的目的，在计算机系统中以特定的结构组织、存储、管理和应用的相关联的数据集合。

特点

（1）数据量特别大

（2）不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据，即描述地理要素空间分布位置的数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系。

（3）数据应用的面相当广，如地理研究、环境保护、土地利用与规划等等。

2、简述数据库中数据的组成方式

数据项，是可以定义数据的最小单位，例如日期由日、月组合

记录，由若干相关联的数据项组成

文件，是一给定类型的记录的全部具体值的集合

数据库，是比文件更大的数据组织，不能孤立存在

3、数据之间的逻辑联系主要有哪几种？

数据间的逻辑联系主要是指记录与记录之间的联系。

●一对一的联系(1：1)

●一对多的联系(1：N)

●多对多的联系(M：N)

4、传统数据库系统的数据模型

数据模型是数据库系统中关于数据和联系的逻辑组织的形式表示

目前数据库领域采用的数据模型有：层次模型、网状模型、关系模型，其中应用最广泛的是关系模型。

层次数据模型：

是用树型结构来表示实体间联系的模型。它将数据组织成一对多(或双亲与子女)关系

的结构

层次模型由处于不同层次的各个结点组成。除根结点以外，其余各个结点有且仅有一个上一层结点作为其“双亲”，而位于其下的较低一层的若干个结点作为其“子女”。

层次模型反映了现实世界中实体间的层次关系，层次结构是众多空间对象的自然表达形式，并有一定程度上支持数据的重构。应用是应注意：1）由于层次结构的严格限制，对任何对象的查询必须始于其所在层次结构的根，使得低层次对象处理效率较低，并难以进行反向查询。数据的更新涉及许多指针，插入和删除操作也比较复杂。（2）层次命令具有过程式性质，它要求用户了解数据的物理结构，并在数据操纵命令中显式地给出存贮取路径（3）模拟多对多联系时导致物理存的上冗余（4）数据独立性较差。

网络模型：

网络数据模型是数据模型的另一种重要结构，它反映着现实世界实体间更为复杂的

联系，其本质特征是，结点数据间没有明确的从属关系，一个结点可与其他多个结点建立联网状模型用连接指令或指针来确定数据间的显式连接关系，是具有多对多类型的数据组织方

式。网络模型将数据组织成有向图结构，结构中结点代表数据记录，连线描述不同结点数据间的关系。

存在以下问题：1）结构复杂，增加了用户查询和定位的困难。要求用户熟悉数据的逻辑结构，知道自身所处的位置。（2）网状数据操作命令具有过程式性质（3）不直接支持对于层次结构的表达。

关系模型：

关系模型的基本思想是用二维表表示实体及其联系。二维表中的每一列对应实体的一个属性，叫做域，并给出相应的属性值，每一行形成一个由多种属性组成的多元组，或称元组,与一实体相对应。

关系数据模型的优点

（1）能够以简单、灵活的方式表达现实世界中各种实体以及相互间关系，使用和维护也很方便。关系数据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。所谓规范化，实质上就是使概念单一化，一个关系只描述一个概念，如果多于一个概念，就要将其分开来。（2）关系模型具有严密的数据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。（3）在关系数据模型中，数据间的关系具有对称性。

4、GIS中空间数据库的组织方式

混合结构模型

基本思想是用两个系统分别存储和检索空间数据与属性数据，其中属性数据存储在常规

的RDBMS中，几何数据存储在空间数据管理系统，两个子系统之间使用一种标识符联系起

来。

扩展结构模型

混合结构模型的缺陷是因为两个存储子系统具有各自的职责，互相很难保证数据存储、操作的统一。扩展结构模型采用同一DBMS存储空间数据和属性数据。优点：省去了空间数据库和属性数据库之间的繁琐联结，空间数据存取速度较快，但由于是间接存取，在效率上总是低于DBMS中所用的直接操作过程，且查询过程复杂。

统一数据模型

是在开放型DBMS基础上扩充空间数据表达功能。

5、什么是关系数据模型和层次数据模型，给你一幅图，能够画出关系数据模型图、网络模型图和层次数据模型图

第五章

1、说明GIS数据源的含义及种类

地理信息系统的数据源是指建立地理信息系统数据库所需要的各种类型数据的来源，GIS的数据源是多种多样的，并随系统功能的不同而不同，主要包括：地图、遥感影象数据、统计数据、实测数据、数字数据和各种文字报告和立法文件。

2、空间数据采集主要有哪些

属性数据的采集、图形数据的采集

属性数据即空间实体的特征数据，一般包括名称、等级、数量、代码等多种形式，属性数据的内容有时直接记录在栅格或矢量数据文件中，有时则单独输入数据库存储为属性文件，通过关键码与图形数据相联系。

一、编码原则：

属性数据编码一般要基于以下三个原则：

（1）编码的系统性和科学性。编码系统在逻辑上必须满足所涉及学科的科学分类方法，以体现该类属性本身的自然系统性。另外，还要能反映出同一类型中不同的级别特点。（2）编码的一致性。一致性是指对象的专业名词、术语的定义等必须严格保证一致，对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一的。

（3）编码的标准化和通用性。为满足未来有效的信息传输和交流，所制定的编码系统必须在有可能的条件下实现标准化。

（4）编码的简捷性。在满足国家标准的前提下、每一种编码应该是以最小的数据量载负最大的信息量，这样，既便于计算机存贮和处理，又具有相当的可读性。

（5）编码的可扩展性。编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。

二、编码内容：

属性编码一般包括三个方面的内容：

（1）登记部分，用来标识属性数据的序号，可以是简单的连续编号，也可划分不同层次进行顺序编码；

（2）分类部分，用来标识属性的地理特征，可采用多位代码反映多种特征；

（3）控制部分，用来通过一定的查错算法，检查在编码、录入和传输中的错误，在属性数据量较大情况下具有重要意义。

三、编码方法

编码的一般方法是：

（1）列出全部制图对象清单。

（2）制定对象分类，分级原则和指标将制图对象进行分类、分级。

（3）拟定分类代码系统。

（4）设定代码及其格式。设定代码使用的字符和数字、码位长度、码位分配等。

（5）建立代码和编码对象的对照表．这是编码最终成果档案，是数据输人计算机进行编码的依据。

属性的科学分类体系无疑是GIS中属性编码的基础。

（1）层次分类编码法：

是按照分类对象的从属和层次关系为排列顺序的一种代码，它的优点是能明确表示出分类对象的类别，代码结构有严格的隶属关系。

（2）多源分类编码法

又称独立分类编码法。是指对于一个特定的分类目标，根据诸多不同的分类依据分别进行编码，各位数字代码之间并没有隶属关系

图形数据的输入实际上就是图形的数字化过程。一般有两种方法：

1、手扶跟踪数字化仪输入

（1）手扶跟踪数字化仪,根据其采集数据的方式分为机械式、超声波式和全电子式三种, 其中全电子式数字化仪精度最高，应用最广。按照其数字化版面的大小可分为A0、A1、A2、A3、A4 等。

2、扫描仪输入

CCD扫描仪的工作原理是：用光源照射原稿，投射光线经过一组光学镜头射到CCD器件上，再经过模／数转换器，图象数据暂存器等，最终输入到计算机。CCD感光元件阵列是逐行读取原稿的。

（2）扫描过程

扫描时，必须先进行扫描参数的设置（具体扫描界面如图5-3所示），包括：

扫描模式的设置，（分二值、灰度、百万种彩色），对地形图的扫描一般采用二值扫描，或灰度扫描。对彩色航片或卫片采用百万种彩色扫描，对黑白航片或卫片采用灰度扫描。

扫描分辨率的设置，根据扫描要求，对地形图的扫描一般采用300dpi或更高的分辨率。

针对一些特殊的需要，还可以调整亮度、对比度、色调、GAMMA曲线等。

d、设定扫描范围。

扫描参数设置完后，即可通过扫描获得某个地区的栅格数据。

3、图形数据和属性数据的误差主要包括哪些?发现并有效消除误差方法有哪些

图形数据和属性数据的误差主要包括以下几个方面：

1、空间数据的不完整或重复：主要包括空间点、线、面数据的丢失或重复、区域中心点的遗漏、栅格数据矢量化时引起的断线等；

2、空间数据位置的不准确：主要包括空间点位的不准确、线段过长或过短、线段的断裂、相邻多边形结点的不重合等；

3、空间数据的比例尺不准确；

4、空间数据的变形；

5、空间属性和数据连接有误；

6、属性数据不完整；

为发现并有效消除误差，一般采用如下方法进行检查：

1、叠合比较法，是空间数据数字化正确与否的最佳检核方法，按与原图相同的比例尺用把数字化的内容绘在透明材料上，然后与原图叠合在一起，在透光桌上仔细的观察和比较。

2、目视检查法，指在屏幕上用目视检查的方法，检查一些明显的数字化误差与错误，如图所示，包括线段过长或过短、多边形的重叠和裂口、线段的断裂等；

3、逻辑检查法，如根据数据拓扑一致性进行检验，将弧段连成多边形，进行数字化误差的检查。对属性数据检查首先看属性数据的值是否超过其取值范围。属性数据之间或属性数据与地理实体之间是否有荒谬的组合。

对于空间数据的不完整或位置的误差，主要是利用GIS的图形编辑功能，如删除（目标、

属性、坐标），修改（平移、拷贝、连接、分裂、合并、整饰），插入等进行处理。

对空间数据比例尺的不准确和变形，可以通过比例变换和纠正来处理。

4、空间数据索引

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，按一点顺序排列的一种数据结构，其中包括空间对象的概要信息，如对象的标识。比较有代表性的空间索引包括BSP树、KDB树、R树、R+树、CELL树、四叉树、格网索引、

5、图形数据和属性数据的连接p108

1）独立存储的图形数据与属性数据的连接

2）对通用DBMS扩展以增加空间数据的管理那里

6、图像解译的方法

对图像进行解译，是一项涉及诸多内容的复杂过程。包括：研究地理区域的一般知识；掌握影像分析的经验和技能；对影像特征的深入理解。

图像解译过程一般是建立在对图像及其解译区域进行系统研究的基础之上，具体包括图像的成像原理、图像的成像时间、图像的解译标志、成像地区的地理特征、地图、植被、气候学以及区域内有关人类活动的各种信息。

7、空间数据质量

空间数据：是对有关空间位置、专题特征及时间信息的符号纪录，是对现实世界中空间特征和过程的抽象表达。

空间数据质量：空间数据在表达实体空间位置、特征和实践所能达到的准确性、一致性、完整性和三者统一性的程度。

空间数据质量标准是生产、使用和评价空间数据的依据。数据质量是数据整体性能的综合体现。

其主要内容如下：

数据说明：要求对空间数据的来源、数据内容及其处理过程等作出准确、全面和详尽的说明。位置精度：指空间实体的坐标数据与实体真实位置的接近程度，常表现为空间三维坐标数据的精度。

属性精度：指空间实体的属性值与其真值相符的程度。它取决于地理数据的类型，常常与位置精度有关。

时间精度：指时间的现势性。可以通过数据更新的时间和频度来体现。

逻辑一致性：指地理数据关系上的可靠性，包括数据结构、数据内容，以及拓扑性质上的内在一致性。

完整性：指地理数据在范围、内容及结构等方面满足所有要求的完整程度，包括数据范围、空间实体类型、空间关系分类、属性特征分类等方面的完整性。

表达形式的合理性：指数据抽象、数据表达与实体的吻合性，包括空间特征、专题特征和时间特征表达的合理性等。：

第六章

1、空间分析的概念及分类

概念：空间分析是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成和空间演变等信息。

按照Goodchild提出的空间分析框架，空间分析分为

产生式分析

DEM分析、叠合分析、缓冲区分析、网络分析

查询式分析

集合分析、查询分析

根据空间数据的形式将空间分析分为：

矢量数据空间分析、栅格数据空间分析

2、模型及概念模型的含义

模型：就是将系统的各个要素，通过适当的筛选，用一定的表现规则所描写出来的简明映像概念模型：又称为逻辑模型，主要指通过观察、总结、提炼而得到的文字描述或逻辑表达式，常由此构成专家系统的知识库

3、栅格聚类分析和聚合分析含义

聚类分析：栅格数据的聚类是根据设定的聚类条件对原有数据系统进行有选择的信息提取而建立新的栅格数据系统的方法

聚合分析：栅格数据的聚合分析是指根据空间分辨力和分类表，进行数据类型的合并或转换以实现空间地域的兼并。

4、栅格数据的叠置分析

将有关主题层组成的各个层面进行叠置产生产生一个新的数据层面，其结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性，同时，不仅生成了新的空间关系，而且产生新的属性。信息复合模型(overlay)包括两类，即简单的视觉信息复合和较为复杂的叠加分类模型。

5、栅格数据分析的基本模式

栅格数据的聚类聚合分析、栅格数据的叠置分析、栅格数据的追踪分析、栅格数据的窗口分析

窗口分析：地学信息除了在不同层面的因素之间存在着一定的制约关系之外,还表现在空间上存在着一定的关联性

按照分析窗口的形状，可以将分析窗口划分为以下类型：(1)矩形窗口：是以目标栅格为中心，分别向周围八个方向扩展一层或多层栅格，从而形成矩形分析区域。(2)圆型窗口：是以目标栅格为中心，向周围作一等距离搜索区，构成一圆型分析窗口。(3)环型窗口：是以目标栅格为中心，按指定的内外半径构成环型分析窗口。(4)扇型窗口：是以目标栅格为起点，按指定的起始与终止角度构成扇型分析窗口

6、栅格数据的窗口分析，窗口类型主要四种，分别是哪四种

矩形、圆形、环形、扇形

(1)矩形窗口：是以目标栅格为中心，分别向周围八个方向扩展一层或多层栅格

(2)圆型窗口：是以目标栅格为中心，向周围作一等距离搜索区，构成一圆型分析窗口

(3)环型窗口：是以目标栅格为中心，按指定的内外半径构成环型分析窗口

(4)扇型窗口：是以目标栅格为起点，按指定的起始与终止角度构成扇型分析窗口

7、矢量数据分析的基本方法

1）包含分析，确定要素之间是否存在着直接的联系，即矢量点、线、面是否存在空间位置上的联系

2）矢量数据的缓冲区分析，根据数据库的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法。例如交通线两边的绿化带，噪声污染影像的范围。

3）叠置分析，又称叠加分析、叠置分析，在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加，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。例如提取某个区域空间某种专题内容的数据

根据所采用的数据结构的不同，分为基于矢量数据的叠合分析和基于栅格数据的叠合分析两种类型

基于矢量数据的叠合分析根据叠置对象图形特征的不同，分为点与多边形的叠合、线与多边形的叠合和多边形与多边形的叠合三种类型

基于栅格数据的叠合分析常常称为地图代数，包涵一系列可以进行叠合分析的计算方法

4)矢量数据的网络分析

用途：选择最佳路径、选择最佳布局中心的位置

组成部分：链、障碍、拐角点、中心、站点

链，网络中流动的管线，如街道、河流、水管等，其状态属性包括阻力和需求。

结点，网络中链的结点，如港口、车站、电站等，其状态属性包括阻力和需求等。结点中又有下面几种特殊的类型。

障碍，禁止网络中链上流动的点。

拐点，出现在网络链中的分割结点上，状态属性有阻力，如拐弯的时间和限制（如在8：00到18：00不允许左拐）。

中心，是接受或分配资源的位置，如水库、商业中心等，其状态属性包括资源容量（如总量），阻力限额（中心到链的最大距离或时间限制）。

站点，在路径选择中资源增减的结点，如库房、车站等，其状态属性有资源需求，如产品数量。

8、空间数据查询按功能大致可以分为哪三类，并说明空间关系查询类型

含义：从空间数据库中找出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象

查询过程大致分为三大类：

1）直接复制数据库的数据及所含信息，来回答人们提出的一些比较“简单”的问题；通过一些逻辑运算完成一定约束条件下的查询；

2）根据数据库中现有的数据模型，进行邮寄地组合，构造出符合模型，模拟现实世界的一些系统和现象的结构、功能，来回答一些“复杂”的问题，预测一些事务的发生、发展的动态趋势。

3）通过一些逻辑运算完成一定约束条件下的查询

分为属性、图形、空间关系查询

属性查询：简单的属性查询、SQL查询

图形查询：点查询、矩形或圆查询、多边形查询

空间关系查询：拓扑关系查询、缓冲区查询

拓扑数据比几何数据有很大的稳定性，有利于空间要素的查询如重建地理实体等

缓冲区是根据数据库中点、线、面地理实体，真的建立其周围一定宽度范围内多边形，证明特定地理实体对邻域的影响

缓冲区查询实例：某以单位准备建立一个养殖实验室，实验室的选址要求为：土地利用类型为灌木林地（属性代码为lucode=300）；适宜开发的土壤类型为湿地（随他>=2）；距离排水管道在300m之内。P138

9、空间数据的内插的含义

已存在观测点的区域范围之内估计未观测点的特征值的过程

已存在观测点的区域范围之外估计未观测点的特征值的推估

10、什么是DEM，在地学分析中的应用？

数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)：表示地表区域上地形的三维向量的有限序列，即地表单元上高程的集合，数学表达为：z = f ( x, y )。是对二维地理空间上具有连续变化特征地理现象的模型化表达和过程模拟。

狭义定义，DEM是区域表面海拔高程的数字化表达

广义定义，DEM是地理空间中地理对象表面海拔高度的数字化表达

11、空间信息分类

主成分分析法、层次分析法、系统聚类分析、种子增长算法

第七、八章

1、GIS产品的概念

是指经由系统处理与分析，可以直接供专业规划人员或决策人员使用的各种地图、图表、图像、数据报表或文字说明

2、GIS输出产品类型

a.地图

b.图像

c.统计图表

3、可视化一般原则

符号应用、颜色应用、注记应用、图面配置

4、地理信息系统的设计

系统分析（系统分析、可行性根据）、系统设计（总体设计、详细设计）、系统实施、系统运行和维护