地科专业 地信复习资料

信息的特点：客观性、适用性、传输性、共享性。
地理信息系统简称GIS，geographical information system

地理信息的概念：地理数据所蕴含和表达的地理含义。地理数据是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形的总称。

GIS的概念：（美国联邦数字地图协调委员会关于地理信息系统的定义及框架）地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计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。

什么叫地图投影：地图投影就是依据一定的数学法则，将不可展开的地表曲面映射到平面上或可展开的曲面（圆柱面、圆锥面、椭圆柱面）上，最终在地表面点和片面点之间建立一一对应的关系。

简答题

地理信息的特征：空间特征（数据域确定的空间位置相联系）、属性特征（在二维基础上，按专题表达多维及多层次的属性信息）、时序特征（按时间尺度来区分地理信息）。

GIS的特征：内容丰富，效率高，可方便的分析，输出空间信息并作出动态预测

GIS的基本组成：系统硬件（数据输入设备、数据处理设备、数据输出设备）、系统软件（GIS功能软件、基础支撑软件、操作系统软件）、空间数据（描述地理现象的空间位置及其相互关系的数据）、应用人员（系统开发人员、地理信息系统的最终用户）、应用模型（为某一特定的实际工作而建立的运用地信的解决方案）。

GIS的基本功能：数据采集与编辑、数据存储于管理、数据处理与变换（数据变换、数据重构、数据抽取）、空间分析和统计（叠合分析、缓冲区分析、数字地形分析）、产品制作与演示、二次开发和编辑。
地信的应用功能：资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策。

空间数据的类型：
按数据来源分：地图数据、影像数据、文本数据；按数据结构分：矢量数据、栅格数据；按数据特征分：空间数据、非空间属性数据；按几何特征分：点、线、面，曲面、体；俺数据发布形式分：数字线画图、数字栅格图、数字高程模型、数字正射影像图。

空间数据类型
1）依据数据来源的不同分为：
地图数据 地形数据 属性数据 元数据 影象数据

地信常用的比例尺投影：1、高斯-克吕格投影 （等角横切椭圆柱投影）2、墨卡托投影（等角正切圆柱投影） 3、UTM投影（横轴等角割圆柱投影，与高斯-克吕格投影相似） 4、兰勃特投影（双标准纬线下：等角正轴割圆锥投影） 5、阿尔伯斯投影（正轴等面积割圆锥投影，与兰勃特投影属于同一投影族）我

国采用兰勃特投影和阿尔伯斯投影。

我国常用的地图投影比例尺：我国基本比例尺地形图（1：100万，1：50万，1：25万，1：10万，1：5万，1：2.5万）除了1：100万外均采用高斯-高斯克吕格投影为地理学基础。
多边形数据栅格化的方法有哪些：1、内点填充法 2、 边界代数法 3、包含检验法（检验夹角之和 、检验交点数法（铅垂线法））


空间拓扑关系有哪些：拓扑邻接（存在于空间图形的相同类型元素之间的拓扑关系）、拓扑关联（存在于不同类型元素之间的拓扑关系）、拓扑包含（存在于空间图形的相同类型但不同等级的元素之间的拓扑关系）

空间拓扑关系的意义：1、根据拓扑关系，不需要利用坐标或者计算距离，就可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体的空间位置关系（不随地图变换而变化）。2、利用拓扑数据有利于空间要素的查询。3、可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。

空间数据的内插方法：（点的内插和多边形分区的内插）
1、点的内插（用来建立具有连续变化特征现象（地面高程）的数值方法）：1、分块内插法（线性内插法、双线性多项式内插法、二元样条函数内插法（双三次多项式）） 2、逐点内插法（移动拟合法、加权平均法、克里金法（Kriging）（普通Kriging、简单Kriging、通用Kriging）） 3、整体内插法（N次多项式拟合法）
2 、 区域的内插（根据一组多边形分区已知数据来推求同一地区另一组多边形分区未知数据的内插方法） ： 重叠法、比重法

GIS的发展阶段：
GIS起源于人口普查，土地调查和自动制图，1960年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson 提出了把地图变成数字形式的地图，1963年，又提出GIS这一本术语，并建立了第一个GIS_加拿大GIS，随后GIS以燎原之势在全世界迅速发展起来。
一、国际GIS的发展状况
1、20世纪60年代，探索时期（GIS思想和技术方法的探索） 。
2、20世纪70年代，巩固时期，这期间，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。
3、20世纪80年代，实破阶段，也是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。
4、20世纪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。
二、我国GIS发展
我国GIS起步较晚，但发展较快，分为以下几个阶段：
1、20世纪70年代，准备阶段；
2、20世纪80年代，试验起步阶段；
3、?20世纪?90年代，我国GIS发展阶段；
4、96年以来，是我国GIS产业

化阶段。

论述题

我国地理信息产业发展的现状

近年来，我国地理信息产业需求广、发展快、效益好、贡献大，在国家信息化建设中作用明显，在国家经济活动中成为新的经济增长点。 我国地理信息产业的快速增长主要体现在市场用户对地理信息技术认知的提高网络地图搜索服务拓展了公众对地图搜索技术的认同为产业发展奠定了良好的社会基础。专业应用拓展 应用需求旺盛电子政务、数字城管等都已经成为近年的热点。
1、地理信息产业政策不健全；2、地理信息共享机制不健全；3、地理信息市场监管相对薄弱；4、地理信息产业市场不规范

我国地理信息系统产业发展已被确定为国家信息产业中重要的发展方向，先后建成1：100万地形图数据库、1:25万地形图数据库、数高程模型库（其中，1:25万地形图数据库含819幅图，包括水系、交通、境界、居民点、地形、植被等14层要素。数字高程模型库分为100m乘100m格网和3s乘3s格网两种。已推出ARC-China的1:100万光盘产品和1:400万中国数字产品等）。我国规模宏大的1:50000基础地理数据库也已建成，它是目前覆盖全国的比例尺最大、数据量最大、内容最丰富、精度最高的基础地理数据库。内容包括高程、影像、地物、地名、土地覆盖、栅格地图、元数据等7个字库，总数据量5.3T，相当于8000多张光盘的存储量。

根据国际权威信息评估机构的划分，GIS产业对象包括：硬件、软件、数据采集与转换、电子数据、遥感数据获取与处理、系统开发与集成和咨询与技术服务等7个方面。

地理信息科学发展的趋势
地理信息科学的提出是地理信息系统技术及其应用发展到一个相当水平后的必然要求，但作为一门新兴发展的分支学科，其科学理论与方法还处于正在发展阶段，学科体系尚未健全。而地理信息系统技术及其应用的进一步发展必将带动地理信息科学的高速发展。



基于图像的矢量化方法有哪些：1、二值化 2、细化（消除线画横断面栅格数的差异，使得每一条线只保留代表其轴线或周围轮廓线位置的单个栅格的宽度） ：剥皮法、骨架法 3、跟踪

空间数据的计算机表达：1、空间分幅（将整个地理空间划分为许多子空间，再选择要表达的子空间） 2、属性分层（将要表达的空间数据抽象成不同类型属性的数据层来表示） 3、时间分段（将有时间特征的地理数据按其变化规律划分为不同的时间段数据，再逐一表示）

地图投影有哪些类型：按投影变形性质可以分为等角（正形）投影、等面积投影、任意投影（包括等距离投影）；按投影面与地球的相对位置关系分为正轴投影（

投影面的旋转轴与地球转轴重合）、斜轴投影（既不重合也不垂直）和横轴投影（垂直）；按投影面的形状分为圆锥投影（投影面为圆锥面）、圆柱投影（投影面为圆柱面）、方位投影（投影面为平面）；按投影面和地球的空间逻辑关系可分为相切和相割两类。
正轴切圆锥（柱）投影和地球相切于一条纬线，称为标准纬线（该纬线上投影后长度保持不变）。正轴割圆锥（柱）投影和地球表面相切于两条标准纬线。

三种变形：角度变形，面积变形，和长度变形
按照变形的性质，分成：等角投影，等面积投影，和任意投影。

不同格式的数据融合：1、基于转换器的数据融合（一般通过交换格式进行） 2、基于数据标准的数据融合（采用一种空间数据的转换标准来实现多源GIS数据的融合） 3、基于公共接口的数据融合 （又称数据互操作模式） 4、基于直接访问的数据融合（GIS软件实现对其他软件数据格式的直接访问）

GIS基础软件平台功能：空间数据输入与编辑、空间数据管理、空间数据处理和分析、空间数据输出、图形用户界面、系统二次开发功能

地理信息系统包括主要内容：
空间数据采集、获取2、空间数据处理/空间数据组织及空间数据库3、GIS空间分析4、地图输出/地图学

空间数据的内容
GIS中将地表现象抽象成四大类：数字线划数据、影像数据、数字高程模型和属性数据。但知道4D数字产品：数字线划地图（DLG）、数字高程模型（DEM）、和数字栅格地图（DRG）、数字正射影像（DOM）。5D：可量测实景影像（DMI）

遥感影像处理的主要流程：
1、观测数据的输入2、再生、校正处理3、变换处理4、分类处理5、处理结果的输出
遥感图像处理系统的基本功能：
文件管理、图像编辑、图像浏览、图像几何处理、图像增强、图像滤波、图像运算、图像统计、图像分类。

空间数据转换包含三方面的内容：
1、空间定位信息（实体的坐标）2、空间关系（拓扑关系）3、属性数据

空间数据质量的基本特点：1、准确度、2、精度、3、不确定性、4、相容性、5、一致性、6、完整性、7、可得性、8、现势性

GIS数据误差的主要来源：数据采集、数据输入、数据存储、数据处理、数据输出、数据使用
数据的误差类型：
地形图的误差分为：地形图的位置误差、地形图的属性误差、时间误会差、逻辑不一致性误差、不完整误差、
将数据转换和处理的误差分为：数字化误差，格式转换误差，不同GIS系统间数据转换误差
利用GIS的数据进行各种应用分析时的误差：
数据层叠加时的冗余多边形
数据应用时，由应用模型引进的误差
数据误

差主要有四大类：几何误差，属性误会差（属性数据的不确定性），时间误会差，逻辑误会并。

空间数据处理一般包括数据变换、数据重构、数据提取
空间数据的变换即空间数据坐标系的变换。其实质是建立两个坐标系坐标点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换。

数字化地图获得空间数据时，坐标转换和变形误差
仿射变换的特点：
（1）直线变换后仍为直线
（2）平行线变换后仍为平行线
（3）不同方向上的长度比发生变化

GIS具有以下三个方面的特征：

（1）具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力，具有空间性和动态性；
（2）以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力，产生高层次的地理信息；
（3）由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。


近几年来，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，一批专业遥感基地已建立，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，一批高等院校开设了与GIS相关的新专业，培养了一大批从事GIS研究与开发的高层次人才，具有我国自主版权的GIS基础软件的研制逐步进入了产业化轨道，等等这些都标志我国GIS产业已进入新的发展阶段。


目前GIS的发展势态：1、地理信息系统已成为一种综合性技术；2、地理信息系统产业化的发展势头强劲；3、地理信息系统网络化已构成当今社会的热点；4、地理信息科学产生和发展。
地理信息系统之父：Tomlinson

GIS操作对象是地理数据（或称空间数据）---- 区别于其他类型信息系统的主要标志。它具体描述地理现象的空间特征 、属性特征和时间特征。空间特征是指地理现象的空间位置及其相互关系，其数据称为空间数据；属性特征表示地理现象的名称、类型和数量等，其数据称为属性数据；时间特征是指地理现象随时间而发生变化，其数据称为时态数据。根据地理现象在空间上的几何图形表示形式，可将地理现象抽象为点、线、面三种类型。

目前我国采用的大地坐标系为：1980年中国国家大地坐标系（其大地原点在我国中部陕西省泾阳县永乐镇）
根据不同需求 我国现有大地坐标系有 1、1954年北京坐标系（局部平差） 2、1980国家大地坐标系（整体平差）3、地心坐标系（以地球的质心作为坐

标原点的坐标系）

空间数据的表达（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）：矢量表示法（采用一个没有大小的点（坐标）来表达基本点元素）；栅格表示法（采用一个有固定大小的点（面元）来表达基本元素）。

拓扑编辑功能包括多边形连接编辑和节点连接编辑，前者指顺序连接组成封闭多边形一组线段的编辑，后者指顺序连接环绕某个节点所有多边形的编辑

地图投影的主要任务：研究解决曲面如何转化到平面的问题，并分析如何解决地图投影中始终存在的变形问题。
地图投影转换主要研究从一种地图投影变为另一种地图投影的理论和方法，其实质是建立两平面之间点的一一对应关系：正解变换、反解变换（解析变换、数值变换、解析-数值变换）。
矢量数据结构与栅格数据结构是GIS常用的两种数据结构

空间数据库的存储和管理方法通常有两种方式：空间数据文件存储管理和空间数据库存储和管理
数据库是数据库系统的简称。一个完整的数据库系统应该包括数据库存储系统、数据库管理系统（DBMS）和数据库应用系统三个组成部分。
空间数据管理实现方式从文件发展到数据库主要经历了四个阶段
（1）初级式的管理模式（2）混合式的管理模式（3）扩展式的管理模式（SDE）（4）集成式的管理模式(oarcle spatial)
空间数据库设计的过程和步骤
（1）需求分析（2）概念设计（3）逻辑设计（4）物理设计