地理信息系统原理复习资料

元数据的概念 元数据是关于数据的描述性数据信息，它应尽可能多地反映数据集自身的特征规律，以
便于用户对数据集的准确、高效与充分的开发与利用，元数据的内容包括： 1）对数据集的描述；对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及数据序代（数 据生产历史）等的说明； 2）对数据质量的描述，如数据精度、数据的逻辑一致性、数据完整性、分辨率、 元数据的比例尺等； 3）对数据处理信息的说明，如量纲的转换等； 4）对数据转换方法的描述； 5）对数据库的更新、集成等的说明。
管理、分析和描述地表信息的任务，而 GPS 则可以为 3S 集成系统提供精确的定位和测速服 务。
DEM 是 DTM 的一个子集，是 DTM 的基础数据，最核心部分，可以从中提取出各种地 形信息，如高度、坡度、坡向、粗糙度，并进行通视分析，流域结构生成等应用分析。
DEM 数据采集方法 地面测量 现有地图数字化 空间传感器结合方法 数字摄影测量方法
第八章 空间建模与空间决策支持
空间分析过程步骤 ①明确分析的目的和评价准则； ②准备分析数据； ③进行空间分析操作； ④进行结果分析； ⑤解释、评价结果（如有必要，返回步骤 1）； ⑥结果输出（地图、表格和文档）。
一般采用矢量数据模型表达，同时将线所经过位置以栅格单元进行充填。
镶嵌数据模型 镶嵌（Tessellation）数据模型采用规则或不规则的小面块来逼近自然界不规则的地理单
元，适合于用场模型抽象的地理现象。
第三章 空间数据结构
矢量数据结构 实体数据结构 拓扑数据结构：包括索引式、双重独立编码结构、链状双重独立编码结构； 双重独立编码结构 链状双重独立编码结构
2、结构紧凑，冗余度低，便于
2、多边形叠置分析困难，没有栅格有效，
描述线或边界。
表达空间变化性能力差。
矢量
3、利于网络、检索分析，提供
3、不能像数字图像那样做增强处理。
有效的拓扑编码，对需要拓扑信息
4、软硬件技术要求高，显示与绘图成本
的操作更有效。
较高。
4、 图形显示质量好，精度高。
Байду номын сангаас
栅格
1、 结构简单，易数据交换。 2、叠置分析和地理（能有效表 达空间可变性）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。
栅格数据的管理 基于文件的影像数据库管理 文件结合数据库影像管理 基于关系数据库管理
第五章 空间数据采集与处理
GIS 的数据源
地图数据、遥感数据、实测数据、统计数据、多媒体数据、文本资料数据、共享数据。
栅格数据的来源 ① 感数据；②航空影像；③地图及图片扫描数据；④矢量数据转换；⑤手工方式。
栅格单元值的选取 （1）中心点法 （2）面积占优法 （3）重要性法
（4）百分比法
栅格结构特点 属性明显，定位隐含； 栅格结构表示的地表是不连续的，是量化和近似离散的数据。在许多栅格数据处理 时，常假设栅格所表示的量化表面是连续的，以便使用某些连续函数； 由于栅格结构对地表的量化，在计算面积、长度、距离、形状等空间指标时，若栅 格尺寸较大，则造成较大的误差，种误差不仅有形态上的畸形，还可能包括属性方 面的偏差。
第四章 空间数据组织与管理
空间数据库概念 是 GIS 中存储的与应用相关的地理空间数据的总和。空间数据库系统在整个地理信息系
统中占有极其重要的地位，是地理信息系统发挥功能和作用的关键。 特点： 数据量特别大； 不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据； 数据应用广泛。
空间数据的基本特征 1）空间特征:形状、位置、人布与空间关系 2）多尺度与多态性：尺度与形态差异 3）多时空性：时间与空间序列 4）抽象性：分类编码、空间建模 5）非结构化特征：变长特性 6）海量数据特征
栅格数据结构 栅格结构是最简单最直接的空间数据结构，是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的
网格阵列，每个网格作为一个象元或象素由行、列定义，并包含一个代码表示该象素的属性 类型或量值，或仅仅包括指向其属性记录的指针。
栅格数据的参数 （1）栅格形状（2）栅格单元大小（3）栅格原点 （4）栅格的倾角。
空间数据元数据的获取 键盘输入、关联表、测量法、计算法和推理法。
空间数据元数据的应用 帮助用户获取数据； 空间数据质量控制； 在数据集成中的应用； 数据存贮和功能实现。
第六章 空间数据查询与分析
空间数据查询类型和方式 查询方式：图形属性、图形定位以及空间关系查询； 查询内容：空间位置、空间分布、空间关系、属性特征、几何特征 结果形式：高亮显示、列表输出、统计图表、数据集
地理信息系统的构成 一个完整的 GIS 主要由四个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理数
据（或空间数据）和系统管理操作人员。其核心部分是计算机系统（软件和硬件），空间数 据反映 GIS 的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。
第二章 空间数据模型
空间实体具有的基本特征 空间特征：包括空间位置特征、空间关系特征。 属性特征：属性特征也称为非空间特征或专题特征。 时间特征：时间特征是指空间实体随着时间变化而变化的特性。
个连续空间；基于栅格的空间模型把空间看作像元（Pixel）的划分。
矢量数据模型 矢量方法强调了离散现象的存在，由边界线（点、线、面）来确定边界，因此可以看成
是基于要素的。矢量模型的表达源于原型空间实体本身，通常以坐标来定义。
矢量－栅格一体化数据模型 面状实体的边界采用矢量数据模型描述，而其内部采用栅格数据模型表达； 线状实体
地理信息系统的核心问题 位置：即在某个特定的位置有什么。 条件：即什么地方有满足某些条件的东西。 变化趋势：需要综合现有数据，以识别已经发生了或正在发生变化的地理现象。 模式：是分析与已经发生或正在发生事件有关的因素。 模型：该类问题的解决需要建立新的数据关系以产生解决方案。
地理信息系统的功能 数据采集、监测与编辑 数据处理 数据存储与组织 空间查询与分析 图形与交互显示
空间数据类型 几何图形数据、影像数据、属性数据、地型数据、元数据。
空间关系：是指地理空间实体之间相互作用的关系。包括： （1）拓扑空间关系：用来描述实体间的相邻、连通、包含和相交等关系； （2）空间顺序关系（方向）：用于描述实体在地理空间上的排列顺序，如实体之间 前后、上下、左右和东、南、西、北等方位关系； （3）度量空间关系：用于描述空间实体之间的距离远近等关系。
空间数据采集方法 1.野外数据采集；2.地图数字化；3.摄影测量方法；4.遥感图像处理。
属性数据的采集 属性数据包括定性数据和定量数据。对于属性数据，基本上是一个地理编码问题。一般
来说编码的一些基本要求包括： ① 要素类别；② 要素特征（属性）值；③ 作用范围的描述；④ 地理定义
几何纠正 由于如下原因，使扫描得到的地形图数据和遥感数据存在变形，必须加以纠正： （1）地形图的实际尺寸发生变形； （2）在扫描过程中，工作人员的操作会产生一定的误差，如扫描时地形图或遥感 影像没被压紧、产生斜置或扫描参数的设置不恰当等； （3）遥感影像本身就存在着几何变形； （4）地图图幅的投影与其它资料的投影不同，或需将遥感影像的中心投影或多中 心投影转换为正射投影等。 （5）扫描时受扫描仪幅面大小的影响，有时需将一幅地形图或遥感像分成几块扫 描，这样会使地形图或遥感影像在拼接时难以保证精度。
压缩栅格数据结构（作业中有相关题目） 1) 游程长度编码结构 2) 四叉树数据结构 3) 二维行程编码结构 4) 链码结构 5) 影像金字塔结构
栅格结构与矢量数据结构的比较
优点
缺点
1、便于面向现象（土壤类，土
1、数据结构复杂，各自定义，不便于数
地利用单元等）
据标准化和规范化，数据交换困难。
空间插值方法 整体插值、局部插值方法两类。 整体插值方法用研究区所有采样点的数据进行全区特征拟合；局部插值方法是仅仅用邻
近的数据点来估计未知点的值。
第七章 数字地形模型与地形分析
DTM 和 DEM DTM 是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数
字描述,二维表面上连续变化的地理特征。数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程 模型（DEM，Digital Elevation Model）。
第九章 3S 集成技术及应用
3S 概念 地理信息系统（GIS） 遥感（RS） 全球定位系统（GPS）
“3S”技术集成 就是在软件和硬件的设计上把遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）
整合为一个完整的技术系统。其中，RS 可以作为 GIS 数据库的数据源，GIS 担负采集、存储、
矢量数据来源 ①定位设备（全站仪、GPS、常规测量等）； ②地图数字化 ； ③间接获取：包括栅格数据转换和空间分析（叠置、缓冲等操作产生的新的矢量数 据）。
空间数据采集与处理的基本流程 （1）数据源的选择 ①是否能够满足系统功能的要求； ②所选数据源是否已有使用经验； ③系统成本。 （2）采集方法的确定 （3）数据的编辑与处理 （4）数据质量控制与评价 （5）数据入库
要素模型的基本概念 基于要素的空间模型强调了个体现象，该现象以独立的方式或者以与其它现象之间的关
系的方式来研究。基于要素的空间信息模型把信息空间分解为对象（Object）或实体（Entity）。 一个实体必须符合三个条件：
可被识别； 重要（与问题相关）；
可被描述（有特征）。
场模型 也称作域（field）模型，是把地理空间中的现象作为连续的变量或体来看待，如大气污
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。
栅格格式向矢量格式的转换 多边形边界提取 边界线追踪 拓扑关系生成 去除多余点及曲线圆滑