地理信息系统的基本功能和特征

1、地理信息系统的基本功能和特征基本功能（数据采集与编辑、数据存储和管理、数据处理和变换、空间分析和统计、产品制作与演示、二次开发和编程）。

地理信息系统的特点或特征①地理信息系统是隶属于信息系统中的一类，属于空间信息系统；②与非空间信息系统（如管理信息系统）区别在于它能够处理空间定位数据；③与计算机辅助设计或制造系统相比具有地理信息系统中的空间分析能力。

2、空间拓扑关系的概念、意义、空间数据解码拓扑关系：图形在保持连续变形下的那些不变的几何关系，包括：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。

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；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。

空间数据的编码：是指将数据分类结构用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程。

国家基础地理信息数据的分类代码由六位数字组成，有大类码（一位）、小类码（一位）、一级代码（二位）、二级代码（一位）、识别码（一位）。

3、GIS数据融合的概念和几种方法基于转换器的数据融合：数据转换一般通过交换格式进行，是目前GIS系统数据融合的主要方法。

特点：数据转换过程复杂，系统内部的数据格式需要公开。

基于数据标准的数据融合：是采用一种空间数据的转换标准来实现多元GIS数据的融合。

特点：能处理多个数据集，转换次数少，系统内部的数据格式不需要公开，只要公开转换采用的技术即可。

基于公共接口的数据融合：又称数据互操作模式，接口是一种规程大家都需要遵守并达成统一的标准。

特点：独特立于具体平台，转换技术高度抽象，数据格式不需要公开，代表着数据共享的发展方向。

基于直接访问的数据融合：是指一个GIS软件中实现对其他软件数据格式的直接访问。

特点：避免了数据转换，不需要拥有数据格式的宿主软件，也不必运行软件。

空间数据处理的几种方式和内涵：1、数据变换：指数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换，包括几何纠正和地图投影转换等，以实现空间数据的几何配准。

2、数据重构指数据从一种格式到另一种格式的转换，包括结构转换、格式转换、类型替换等，以实现空间数据在结构、格式和类型上的统一，多源和异构数据的联接和融合。

3、数据提取指对数据进行某种条件的取舍，包括类型提取、窗口提取、空间内插等，以适应不同用户对数据的特定要求。

4、数据库和空间数据库的概念和原理：空间数据索引方法、GIS空间数据库设计原则空间数据库索引包括1）范围索引：范围索引即在记录每个空间实体的坐标时，同时记录每个空间实体的最大和最小坐标。

2）格网空间索引：是将区域划分成大小相等的网格，记录每个网络内所包含的空间实体在数据库中的地址。

3）四叉树空间索引：是将区域进行若干层次的划分，每个层次的划分是将上一层次划分得到的每个区域分成四个相等的子区域，判定空间实体包含在哪一层次的哪一个子区域中，则用子区域的编码来记录空间实体。

空间数据库设计的原则①尽量减少空间数据存储的冗余量；②提供稳定的可转换的数据结构；③满足用户及时访问的需求，并能高效地提供用户所需的空间数据库查询结果；④在数据元素间维持复杂联系，以反映空间数据库的复杂性；⑤支持多种决策需要，具有较强的应用适应性。

5、GIS应用模型的概念、几种类型和方法GIS的应用模型，就是根据具体的应用目标和问题，借助于GIS自身的技术优势，是观念世界中形成的概念模型，具体化为信息世界中可操作的机理和过程。

模型的形成过程实际上就是解决问题的过程GIS应用模型的分类：理论模型；经验模型；混合模型。

GIS应用模式的功能：资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策。

6、地理信息系统设计的主要方法，及其各自的优缺点、GIS系统实施的内容。

生命周期设计法：是指系统设计按照阶段进行，预先规定每一阶段的开发目标和任务，然后按照一定的准则顺序开发实施。

优点：便于开发工作的组织管理缺点：系统开发过程比较长，新系统的实际效果的可见性差，来自最终用户的反馈比较迟，不容易把握用户需求的变化。

原型化设计法：根据用户提出的需要，由用户和开发人员共同商定其中重要和基本的开发目标，然后选择一个试验区，设计出初步方案，短时间内开发出一个能满足用户基本需要的初步原型和系统雏形，交由用户适用经过一段运行后，根据用户意见对原型加以修改和扩充产生一个新的原版版本，如此反复和迭代，最后形成一个比较完善和质量较高的应用型GIS。

优点：能使用户更积极的参与新系统的设计和实现，能使开发人员及时获取用户的反馈意见，能更快的看到系统的实际效果，能使系统的开发风险降到最低。

缺点：不易控制开发经费和开发时间。

系统实施的内容包括：①系统硬件和软件的引进和调试；②系统数据库的建立和数据质量控制；③应用模块开发和建立用户应用界面；④应用系统联调、测试和编写系统测试报告；⑤按照计划任务书进行系统的验收及技术鉴定。

地理信息标准化的内容：统一的名词术语内涵、统一的数据采集原则、统一的空间定位框架、统一的数据分类标准、统一的数据编码系统、统一的数据组织结构、统一的数据纪录格式、统一的数据质量含义。

名词解释：地理信息科学：是1992年Goodchild提出的，与地理信息系统相比，它更加侧重于将地理信息视作为一门科学，而不仅仅是一个技术实现，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题。

地理信息系统的基本构成：系统硬件、系统软件、空间数据（几何坐标、实体间的空间相关性即拓扑关系）、应用人员、应用模型。

主要的地图投影：按照变形的性质地图投影可分为：等角投影、等面积投影、任意投影；按投影面与地球的相对位置关系分为：正轴投影、斜轴投影、横轴投影；按投影面的形状可分为：圆锥投影、圆柱投影、方位投影；按投影面与地球的空间逻辑关系可分为：相切投影和相割投影。

关系数据库：空间数据库：是为GIS提供空间数据的储存和管理方法。

关系数据模型：一种数学化的模型，它把数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表中的元素，这种表就称为关系。

空间分析：是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。

空间分析是地理信息系统的主要特征。

空间分析能力（特别是对空间隐含信息的提取和传输能力）是地理信息系统区别与一般信息系统的主要方面，也是评价一个地理信息系统成功与否的一个主要指标。

（常见的几种空间分析：矢量空间分析、栅格空间分析）空间内插：通过已知点或多边形分区的数据，推求任意点或多边形分区数据的方法。

数字地面模型（TDM）：地球表面形态属性信息的数字化表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。

当地形属性为高程时称为数字高程模型（TEM）空间数据的融合：由于地理数据的多语意性、多时空性、多尺度性、获取手段的多样性、存储格式的不同以及数据模型与数据结构的差异等，导致多元数据的产生，给数据的集成和信息共享带来困难。

所以为了实现空间数据的共享和综合需要多元空间数据的融合。

元数据：是“关于数据的数据”，是对数据的标识。

供不受任何DBMS约束的面向用户的表达方法，在数据库设计中被广泛用作数据建模的工具。

时间快照模型：是用一系列状态对应的地理数据来反映地理现象的时空演化过程。

包含矢量和栅格快照模型。

优点是可直接在当前的GIS软件中实现，当前的数据库总是处于有效状态。

缺点是仅代表地理现象的瞬时状态，而缺乏对现象所包含的对象变化的明确表现，不能确定地理现象所包含的对象之间在时间上的拓扑关系、无法实施按照时间联系而确定的查询跟踪规则、冗余度极大。

语义数据模型：是由若干种抽象所组成，用这些抽象来描述空间实体的基本语义特征，再根据语义模型结构把这些抽象结合起来而形成的模型。

E-R模型：实体-联系模型（简称E-R模型）是语义模型的一种，为数据库设计人员提供了三中主要的语义概念即实体、联系、属性。

设计人员可以通过E-R图示方法来组织E-R 模型的设计。

优点：接近人的思想，易于理解；与计算机具体的实现无关。

缺点：数据管理系统不能直接支持E-R模型的实现。

空间数据管理实现方式：数据变换：指从一种数学状态到另一种数学状态的变换，包括几何纠正、地图投影转换，已实现空间数据的几何配准。

数据重构：指数据从一种格式转换到另一种格式，包括结构转换、格式转换、类型替代，已实现空间数据在结构、格式和类型上的统一。

数据提取：数据对某种条件的取舍，包括类型提取、窗口提取、空间内插，以适应不同用户对数据的特定要求。

矢量数据：基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据结构。

矢量数据结构上利用欧几里得（Euclid）几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式，矢量数据结构的主要类型有：①简单数据结构；②拓扑数据结构；③曲面数据结构栅格数据：基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构，指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的一种数据组织形式，栅格数据结构的类型有：①栅格矩阵结构；②游程编码结构；③四叉树数据结构；④八叉树和十六叉树结构。

7、GIS与一般计算机系统的差别8、数据压缩和解码的基本原理：四叉树（莫顿编码）、及其图像恢复、线性四叉树及其存储表的概念。

9、掌握空间分析的基本原理，了解空间分析的主要内容和方法，学会在GIS下各种空间逻辑操作和布尔运算的基本原理、方法和结果。

缓冲区分析和栅格数据的运算等。

空间分析：是基于空间数据的分析技术，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、空间构成、空间演变等信息，是综合分析空间数据技术的总称。

空间分析的方法：按空间数据的形式分为：矢量数据空间分析包括矢量叠合分析、矢量邻近性分析、网络分析；栅格数据空间分析包括栅格叠合分析、栅格邻近性分析栅、格统计分析。

按空间分析框架分为：产生式分析包括数字地形模型分析、叠合分析、空间邻近性分析、网络分析、空间统计分析；查询式分析包括空间集合分析、空间数值查询。

缓冲区分析：是指基于点、线、面等因素，按指定的条件，在其周围建立一定空间区域作为分析对象的分析技术，主要描述地理空间实体的一种影响范围或服务范围。

10、DEM与地形分析、DEM与地形因子；11、Dijkstra最短路径的求算方法。

题型：名词解释（5个4分）；判断（8,2）；填空（18,1）；简答（1,15）1、七章；计算（1）和应用（1）（共31）计算：最短路径、叠置法、四叉数。

应用题：作业里的一个。

地理信息系统试题二、填空题1、空间实体的四个基本特征：空间位置特征、属性特征、时间特征、空间关系特征。

2、地理空间数据的概念模型分为：对象模型、场模型、网络模型。

3、空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系。