gis考试资料概述

GIS的定义：以地理空间数据库为基础，在计算机软、硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。

GIS的特征：(1)数据的空间定位特征 (2)空间关系处理的复杂性 (3)海量数据管理能力

GIS的分类：

按内容分类：(1)专题地理信息系统 (2)区域信息系统 (3)地理信息系统工具

按提供性能：(1)空间管理型GIS (2)空间分析型GIS (3)空间决策型GIS

按系统开发：(1)最终用户用GIS (2)专业人士用GIS (3)软件开发者/系统集成者用GIS 按系统结构：(1)单机GIS (2) 网络GIS

按数据结构：(1)矢量数据结构GIS (2) 栅格数据结构GIS (3)混合型数据结构

GIS的组成：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。

GIS的基本功能：(1)数据的输入与编辑 (2)数据的存储与管理

(3)空间查询及分析(4)数据的输出(5)二次开发

GIS的研究内容：

基本理论研究：(1)研究GIS的概念、定义和内涵 (2)研究理论体系、特点、功能、任务

(3)研究GIS的历史和发展方向

技术系统设计：(1)硬件设计与配置 (2)数据结构及表示 (3)地理信息系统工具

(4)输入、输出系统 (5)空间数据管理 (6)用户界面、工具设计

应用方法研究：(1)应用系统设计 (2)专题分析模型 (3)数据采集与检验 (4)地学专家系统

地理信息：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，它是对地理数据的解释。

地理数据：地理数据是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。

信息系统的类型：(1)事务处理系统 (2)管理信息系统 (3)决策支持系统 (4)人工智能和专家

3S：地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、遥感(RS)

5S：3S + 地球观测系统(EOS)、数据摄影测量系统(DPS)

空间数据：(1)某个已知坐标系中的位置 (2)实体间的空间关系 (3)与几何位置无关的属性

GIS与CAD和CAM的区别：

(1)CAD不能建立地理坐标系和完成地理坐标变换

(2)GIS的数据量比CAD、CAM大得多，结构更为复杂，数据间联系紧密，这是因为GIS涉及的

区域广泛，精度要求高，变化复杂，要素众多，相互关联，单一结构难以完整描述

(3)CAD和CAM不具备GIS具有地理意义的空间查询和分析功能。

地理空间：是指地球表面及近地表空间，是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域，地球上最复杂的物理过程、化学过程、生物过程和生物地球化学过程就发生在该区域。

空间实体：对复杂地理事物和现象进行简化抽象得到的结果，简称空间实体，它们的一个典型特征是与一定的地理空间位置有关，都具有一定的几何形态，分布状况以及彼此之间的相互关系。空间实体具有4个特征：空间位置特征、属性特征、时间特征、空间关系特征。

数据概念模型：

对象模型：也称作要素模型。将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。按照其空间特征分为点、线、面、体四种基本对象，对象也可能由其他对象构成复杂对象，并且与其他分离的对象保持特定的关系，如点、线、面、体之间的拓扑关系。每个对象对应着一组相关的属性以区分各个不同的对象。

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，如大气污染程度、地表温度、土壤湿度、地形高度以及大面积空气和水域的流速和方向等。根据不同的应用，场可以表现为二维或三维。

网络模型：需要考虑通过路径相互连接多个地理现象之间的连通情况。网络是由欧式空间R2中的若干点及它们之间相互连接的线（段）构成。现实世界许多地理事物和现象可以构成网络，如公路、铁路、通讯线路、管道、自然界中的物质流、物量流和信息流等，都可以表示成相应的点之间的连线，由此构成现实世界中多种多样的地理网络。

空间数据类型：

几何图形数据：来源于各种类型的地图和实测几何数据。几何图形数据不仅反映空间实体的地理位置，还要反映实体间的空间关系。

影像数据：主要来源于卫星遥感、航空遥感和摄影测量等。

属性数据：来源于实测数据，文字报告，或地图中的各类符号说明，以及从遥感影像数据通过解释得到的信息等。

地形数据：来源于地形等高线图中的数字化，已建立的格网状的数字化高程模型（DTM），或其他形式表示的地形表面（如TIN）等。

元数据：对空间数据进行推理、分析和总结得到的关于数据的数据，如数据来源、数据权属、数据产生的时间、数据精度、数据分辨率、元数据比例尺、地理空间参考基准、数据转换方法等。

空间关系包括：(1)空间拓扑关系 (2)顺序空间关系 (3)度量空间关系

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；

顺序空间关系：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；

度量空间关系：用于描述空间实体之间的距离远近等关系。

拓扑关系：是指图形在保持连续状态下的变形（缩放、旋转和拉伸等），但图形关系不变的性质。地图上各种图形的形状、大小会随图形的变形而改变，但是图形要素间的邻接关系、关联关系、包含关系和连通关系保持不变。

拓扑关系的表达方式分为：显示表示和隐式表示

显示表示：就是将网结构元素（结点、弧段、面域）间的拓扑关系数据化，并作为地图数据的一部分给以存储。

隐式表示：不直接存储拓扑关系，而是由几何数据临时推导生成所需的拓扑关系。

拓扑和非拓扑属性

建立拓扑关系的意义：

(1)拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何坐标关系有更大的稳定性，不随投影变换而变化。

(2)利用拓扑关系有利于空间要素的查询

(3)可以根据拓扑关系重建地理实体。

空间逻辑数据模型：(1)矢量数据模型 (2)栅格数据模型 (3)矢量-栅格一体化模型

(4)镶嵌数据模型(规则和不规则) (5)面向对象数据模型

矢量数据模型：以矢量方式组织数据、用于对实际地理空间的现象和特征进行模拟和演示的数据模型。

特点：可以明确的描述图形要素间的拓扑关系。适合各种比例尺。

栅格数据模型：适用于场模型抽象的的空间对象。栅格用数字矩阵来表示，地理空间坐标隐含在矩阵的行列上。

特点：优点：不同类型的空间数据层可以进行叠加操作，不需要经过复杂的几何计算。

缺点：对于一些变换、运算，如比例尺变换、投影变换等则操作不太方便。

矢量-栅格一体化模型：对地理空间实体同时按矢量数据模型和栅格数据模型来表述。

特点：将矢量数据模型和栅格数据模型的特点有机地结合在一起。

镶嵌数据模型：采用规则或不规则的小面块集合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。

特点：