土地信息系统.doc

如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流土地信息系统【精品文档】第 8 页第一章数据：是一种未加工的原始资料，它是表示和记录信息的文字、符号、图像和声音的组合。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。数据和信息的区别与联系：数据和信息是两个相互联系、相互依存但又相互区别的概念；数据是客观对象的表示和信息的载体，而信息则是数据内涵，是数据的内容和解释；信息是以数据的某种形式来表现，而数据则是表示信息的某种手段。土地信息是指表征土地系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图样和图形等的总称土地信息系统是以土地空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对土地相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用空间模型分析方法，适时提供多种空间和动态的土地信息并应用和传播土地信息，为决策服务而建立起来的计算机技术系统土地信息系统构成土地信息系统一般由硬件、软件、数据库和人组成；硬件一般包括输入设备(如数字化仪、扫描仪、键盘等) 、输出设备(如绘图仪、打印机、显示器等) 、计算机系统、数据存储设备(如磁盘和光盘驱动器、磁带机等)；信息系统的软件由管理软件和功能软件组成。功能软件一般包括五大模块，即输入与预处理、数据库管理、数据处理、产品输出以及用户接口；土地信息系统的核心是数据库，数据库应配有管理软件土地信息系统功能：1、数据采集、检验与编辑2、数据格式化、转化、概化3、数据的存储与组织4、查询、统计、计算5空间分析6显示土地信息系统与相关学科的关系：土地信息系统是在土地科学与数据库管理系统、计算机图形学、计算机辅助设计、计算机辅助制图等与计算机技术相关学科相结合的基础上发展起来的。土地科学作为LIS的分析理论基础，它反映了LIS所需要处理的内容与体系，并为LIS提供了空间分析的方法；测量和遥感不但为LIS提供快速、可靠、多时相的获取多种信息源的手段，而且它们的许多理论和方法可直接用于空间数据的变换和处理；地图学为LIS成果的表达以及可视化提供了方法。数据库技术为LIS的数据存储提供载体和管理方法。专家系统为LIS的数据处理中运用专业领域知识，提供框架。LIS应用了许多计算机图形学的技术，但又与计算机图形学不同；LIS与CAD和CAM有很多共同点，但也有区别。数据库管理系统的不足：缺乏空间实体定义能力、缺乏空间关系查询能力。土地信息系统发展趋势：1、遥感技术、全球定位技术与土地信息系统技术更加融合2、时空LIS 土地信息除具有空间特性外，还具有明显的时序特征。3、LIS应用模型 LIS强大的生命力在于与各种实际应用的结合4、internet与LIS的结合5、LIS与专家系统、神经网络的结合第二章土地信息分类的原则与基本方法是什么？根据标准化理论，土地信息分类应该遵循下述原则：(1).科学性原则(2)系统性原则（3）稳定性原则（4）完整性和可扩展性原则（5）易用性原则（6）灵活性原则（7）不受比例尺限制原则（8）与有关国家规范和标准协调一致原则（9）考虑数据来源原则分类的基本方法：（1）线分类法，又称层级分类法。他是将初始的分类对象按选定的若干个属性或特征依次分成若干个层级目录，并编排成一个有层次的分类体系。(2)面分类法，是将给定的分类对象按选定的若干个属性或特征分成互不依赖，互不相干的若干方面，每个面中又分成许多彼此独立的若干个类目。简述土地信息的分类与分级的区别与联系。作为土地信息编码基础的分类体系，主要是有分类与分级方法形成的。分类是把研究对象划分成若干个类组，分级则是对同一类组对象再按某一方面量上的差别进行分级。分类和分级，共同描述了地物之间的分类关系、隶属关系和等级关系。土地信息的分类方法也可以是成因分类，即以成因作为主要的分类指标进行地物分类，这种方法通常为面分类法。分类体系中的分类方法所依据的指标，一般以土地特征的数量指标或质量指标为主。例如，对河流的分级描述、土地利用类型的确定等。土地信息编码的原则是什么？（1）唯一性。代码和分类一一对应，尽量避免一个代码对应多种分类或多个代码对应一种分类。（2）可扩展性。如果将来要增添新的美容，尽量不改变原有体系而实现扩充，既减少用户熟悉新体系的麻烦，也减少数据库的转换和处理软件的改动，这样必须留有足够的备用代码。（3）易识别性。用户看到代码时，凭经验就可知事物的分类，并和其他食物产生对比、联想。（4）简单性 代码越简单，人的记忆、操作就越简单，计算机处理也越方便。（5）完整性。综合性的信息系统牵涉的面很广，应全面考虑有关的信息类型与分类，防止顾此失彼。什么是代码？代码的功能有哪些？GIS中代码的种类？代码：是一个活一组有序的易于被计算机或人识别与处理的符号，是计算机的符号，是计算机鉴别和查找信息的主要依据和手段。代码的功能：（1）鉴别。代码代表对象的名称，是鉴别对象的唯一标识。（2）分类。当按对象的属性分类并分别赋予不同的类别代码时，代码又可区分分类对象的类别的标识。（3）排序。当按对象产生的时间、所占的空间或其他方面的顺序关系排列并分别赋予不同的代码时，代码又可作为区别对象排序的标识。LIS中代码可以分为两种：一种是分类码，另一种是标识码。分类码是根据土地洗洗分类体系设计出的一个专业信息的分类代码，用于标识不同类别的数据，根据它可以从数据中查寻出所需类别的全部数据。标识码是在分类码的基础上，对每类数据设计出全部或主要实体的标识码，用一对某一类数据中的某个实体，如一个居民地、一条河流、一条道路等进行个别查询检索，从而弥补分类码不能进行个体分离的缺陷。标识码是联系实体的几何信息和属性信息的关键字。试述土地信息的编码方法。(1)用空间坐标来表示地理要素的位置，包括坐标系的选择，坐标数据的输入、编辑、校正等一系列工作。（2）在空间要素之间建立起联系，反映空间位置上的相互关系。（3）对空间要素人为地给定一些编码或字符串。常用的空间参考系有哪些？简述其各自的特点和使用范围。空间参考系主要指大地参考系，常用的大地参考系有地理坐标系、空间大地直角坐标系和平面直角坐标系等。地理坐标系是以经度和纬度表示地面点位置的球面坐标系统，通过经度和纬度来确定空间实体的相对位置，具有以下特性：可量测水平X方向和竖直Y方向的距离，可进行长度、角度 和面积的量测，可用不同的数学公式将地球球体表面投影到二维平面上而得到广泛的应用，地理坐标系，事实上早已应用于早期的天文地理的应用中，随着卫星等勘测手段的进步，由此也引发了对地理坐标系的更精确定位。中国北斗导航体系的建立与完善，就是当今各领域对地理坐标系的精确定位提出更高要求的产物。空间大地直角坐标系：在卫星大地测量中，常采用该坐标系来确定地面点的三维坐标，用于地测量计算，地球形状大小研究和地图编制等。平面直角坐标系：是由空间大地坐标系经过地图投影变换而建立的，地理坐标是一种球面坐标。地图投影：是指建立地球表面上的点与投影平面上点之间的一一对应关系。地图投影的分类：1.按变形性质分为等角投影、等积投影和任意投影；2.按照构成方法分为几何投影和非几何投影；3.按照投影面积和地球相割或相切分为割投影和切投影。高斯克吕格投影概念及其特点？高斯克吕格投影是一种横轴等角切椭圆柱投影。这种投影是将一椭圆柱面套在地球椭球的外面，并与某一子午线相切，椭圆中心轴通过地球椭球的中心，然后用等角条件将中央子午线东西两侧各一定范围内的地区投影到圆柱面上，并将此柱面展开，即得到高斯克吕格投影。中央经线和赤道被投影为互相垂直的直线，且为投影的对称轴；投影后无角度变形；中央经线投影后没有长度变形。什么是换带问题，换带的方法有哪些？当覆盖范围跨越不同带时应以一个带为主，将相邻带的坐标换算成本带的坐标，这就是换带问题；方法有1.直接换带：（X1,Y1）（L,B）（X2,Y2）,；2.间接换带：根据专门的换带表按一定的公式查表计算。简述矩形分幅和梯形分幅的特点及优缺点？矩形分幅的优点是图幅之间结合紧密，便于拼接使用，按各图幅的印刷面积可以相对平衡，有利于充分利用纸张和印刷机的版面，可以使分幅有意识的避开重要地物，以保持其图形在图面上的完整；缺点是整个制图区域只能一次投影制成。梯形分幅的优点是每个图幅都有明确的地理位置概念，因此适用于很大范围的地图坟分幅；缺点是经纬线被描写为曲线时图幅拼接不方便，随着纬度的升高，相同的经纬差所限定的面积不断缩小，因而图幅不断变小，不利于有效地利用纸张和印刷机的版面。20世纪7080年代我国基本比例尺有1:100万、1:50万、1:20万、1:10万、1:5万、1:2.5万、1:1万。20世纪90年代后我国基本比例尺地图的分幅与编号的特点?(1)1:5000地图被列入我国国家基本比例尺地形图系列；（2）分幅虽仍以1:100万地图为基础，经纬度亦没有改变，但划分的方法却不同，即全部由1:100万地图逐次加密划分而成，另外由过去的纵行、横列改成了横行、纵列；（3）编号仍以1:100万地图编号为基础，由下接相应比例尺的行、列代码所构成，并增加了比例尺代码；（4）1:100万地图的编号与前面所示方法基本相同，只是行和列的称呼相反；（5）1:50万1:5000地形图的编号，均以1:100万地形图编号为基础，采用行列编号方法。地图的图号构成比例尺分幅示例1:100万J501:50万1幅1：100万图分成4幅J50B0010021:25万1幅1：100万图分成16幅J50C0030031:10万1幅1：100万图分成144幅J50D0100101:5万1幅1：100万图分成576幅J50E0170161:2.5万1幅1：100万图分成2304幅J50F0420021:1万1幅1：100万图分成9216幅J50G0930041:50001幅1：100万图分成36864幅J50G093004第三章土地数据的基本特征：1.属性特征（非定位数据），表示实际现象或特征；2.空间特征（定位数据），表示现象的空间位置或现在所处的地理位置；3.时间特征（时间尺度），指土地数据随时间的变化，其变化周期有超短期的、短期的、中期的、长期的等等。空间数据的测量尺度：大致分为四个层次，1.命名量：命名量属定性而非定量，是不能进行任何算数运算的符号或数，只对特定现象进行标识，赋予一定的数值或符号而不定量描述；2.次序量：次序量是线性坐标上不按值的大小，而是按顺序排列的数，不同次序之间间隔的大小可以不同；3.间隔量：间隔量是不参照某个固定点，而是按间隔表示相对位置的数；4.比率量：比率量是比例测量尺度的测量值，指那些有真零值而且测量间隔的单位是相等的数据，比例测量尺度与使用的测量单位无关。数据获取有哪些方法？并简述各种方法在实际中的应用或适用范围？1野外实地测量2摄影测量3现场专题考察与调查4社会调查与统计5利用已有资料土地数据输入时要考虑哪几方面的问题？1统一的地理基础2空间数据（位置数据）定义地面实体特征相对于某一坐标系统所处的空间位置3属性数据（非空间数据）定义地面实体特征所表示的内容。地理基础：是土地数据表示格式与规范的重要组成部分，它主要包括统一的地图投影系统、统一的地理坐标系统以及统一的编码系统。试述采用数字化仪和扫描仪进行数据输入时的工作过程？数字化仪输入过程：首先将待数字化的地图或航片等固定在数字化仪上输入其比例尺并用游标定出图幅上的左下角点和右下角点确定出数字化范围然后数字化员小心的用手扶动游标使游标十字丝尽可能的保持在数字化线上再按动游标键钮进行输入。用扫描仪进行数字输入：扫描仪是土地信息系统图形及影像数据输入的一种重要工具。目前用的最多的是激光扫描仪。这种方法是通过扫描仪利用光电装换的方法对透明薄片上的线进行数字化扫描。土地属性数据包括那几个方面？如何进行属性数据与空间数据的链接？答：包括：（1）描述地块实体的数量、质量、权属和利用状况的数据；（2）描述有关地理实体的基本特征的数据；（3）描述地块实体与地理实体相互关系的数据。 只要求空间实体带有唯一性的识别符即可，除了用程序自动生成以外，识别符也可以用手工输入。通常，属于一个空间实体的属性项目可能有很多，所以也可以将其放入同一个记录中，而该记录的顺序或者是某一特征数据项可作为该记录的识别符。该识别符与对应的空间数据的识别符一起构成了他们之间相互检索的联系纽带。在对空间数据进行编辑时，如何处理图幅拼接时产生的“裂隙”？答：在图形编辑系统中应定义相邻图幅的接边范围，开窗检索接边范围内的图形及属性信息，将跨接图幅和目标根据接边方向横坐标或纵坐标进行排序，对逻辑相同的实体在几何上自然连接，以消除接边误差。对于存在逻辑上下一致的实体，则应先应用交互编辑的方法达到逻辑上的一致性。数据输出的形式有哪几种？举例介绍几种输出设备:答：硬拷贝、软考呗和电子输出。如：屏幕显示器、打印机、绘图仪。误差研究包括位置误差和属性误差。空间数据源误差：地图固有误差、材料变形产生的误差、图形数字化误差、遥感数据误差、测量数据的误差。空间数据质量控制的方法：传统的手工方法、元数据方法、地理相关法。空间数据质量标准要素及内容：数据情况说明、位置精度或称定位精度、属性精度、时间精度、逻辑一致性、数据完整性、表达形式的合理性元数据是描述数据的数据，说明数据内容、质量状况和其他有关特征的背景信息。元数据的目的是促进数据集的高效利用，并为计算机辅助软件工程服务。元数据的主要内容：对数据集的描述、对数据质量的描述、对数据处理信息的说明、对数据转换方法的描述、对数据库的更新 集成等的说明。元数据的主要作用：1.帮助数据生产单位有效的管理和维护空间数据，建立数据文档；2.提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量等方面的信息；3.帮助用户了解数据以便就数据是否能满足其需求做出正确判断；4.提供有关信息，以便于用户处理和转换有用的数据。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。类型：在元数据标准中，数据类型指该数据能接收的值得类型。对象：对地理实体的部分或整体的数字表达。实体类型：对于具有相似地理特征的地理实体集合的定义和描述。点：用于位置确定的零维地理对象。结点：拓扑连接两个或多个链或环的一维对象。串：由相互连接的一系列线组成的没有分支线段的序列。投影：将地球地面坐标中的空间特征（集）转化到平面坐标体系时使用的数学转化方法。投影参数：对数据集进行投影操作时用于控制投影误差、变形实际分布的参考特征。分辨率：由涉及或使用的测量工具或分析方法能区分开的两个独立测量或计算的值得最小差值。第四章简述面向对象数据模型的基本概念：是在前面数据模型的基础上发展起来的面向对象的数据模型技术，它既可以表达图形数据又可以有效地表达属性数据。简述时空一体化模型：是一种表示、组织、管理、操作随对间变化的空间数据的数据模型，是一种有效组织和管理时态地理数据，属性、空间和时间语义更完整的地理数据模型， 一个合理的时空数据模型必须考虑以下几方面的因素：（1）节省存储空间（2）加快存取速度（3）表达时空语义：即地理实体的空间结构、有效时间结构、空间关系、时态关系、地理时间、时空关系。数据库：按照一定结构组织的相关数据的集合，在计算机存储设备上合理存放的相互关联的数据集。数据库系统结构：数据库、数据库管理系统、数据库应用系统。 数据库特征：能减少空间数据存储的冗余量；提供稳定的数据结构；满足用户对空间数据及时访问的需求，并高效提供查询结果；在数据结构元素间维持复杂联系，反应空间复杂性；较强的应用适应性；应用程序对数据资源的共享；数据独立性；能够用一个软件统一管理这些数据 实体：可以相互区别而又可以被别人识别的事物概念的统称。 属性：描述实体的若干特征 联系：实体与实体间的各种关系 码：唯一标识实物的性集 域：属性的取值范围 层次模型：用树状结构表示实体之间联系的模型网状：用网状结构表示实体之间的联系模型面向对象的特征：抽象性、封装性、多态性、继承性、概括性、聚集性。简述土地信息的数据结构有哪些？矢量数据结构，栅格数据结构，矢量栅格一体化数据结构数据库的设计内容：需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计拓扑的基本概念：明确定义空间关系的一种数学方法空间数据拓扑关系的表示方法主要有几种：一，拓扑关联性。二，拓扑邻接性。三，拓扑包含性；矢量数据结构是通过记录坐标的描述空间目标（点，线，面）比较栅格数据和矢量数据的异同点：矢量数据结构的优点是：数据占存贮空间小，空间位置精度高，空间关系描述全面，容易建立拓扑关系，空间和属性数据综合查询方便。矢量数据结构的缺点是：数据结构复杂，处理位置关系（包括香蕉，通过，包含等）费时，地图叠加分析较困难，边界复杂模糊的事物难以描述，不能直接处理图像信息，与DTM和RS结合困难等。栅格数据结构的优点：数据结构简单，叠加分析方便，容易面熟边界复杂模糊的事物，能直接处理数字图像信息，能直接栅格状设备输出图形。栅格数据结构的缺点：数据贮存量大，空间位置精度低，输出地图不美观。综上述比较可知，栅格结构和适量结构在表示土地信息方面是同等有效的，特闷各有特的，互为补充，所以有些大型数据库及存贮栅格结构数据，又存贮适量结构数据，根据需要来调用某种结构的数据，一伙的最强的分析能力并提高效率。一般常用的矢量数据结构为：一，完整多边形结构。二，二元独立地图编码文件结构。三，弧一结点结构。四，关系结构。五，数字化线图形。二元独立地图编码文件本身不生成地理土地系统的相应数据库组织，它只是作为可用于不同系统的数据交换格式，其结构由两节点或者终点的线段来定义。DIME编码的特点：一，以线断为主的记录方式；二，它是一种具有拓扑功能的编码方法。Lawson提出Delaunay三角形的产生准则另一种形式：最大，最小角准则：每两个相邻三角形构成的凸四边形对角线，在相互对角线，否则不交换。矢量栅格一体化数据结构：无论是点状地物，现状第五，还是面妆第五。均采用面向目标的描述方法，即直接跟随位置描述信息并进行拓扑关系说明，因而它可以完全保持矢量的特征，建立了位置与地物的联系，使之具有栅格的性质。矢量数据向栅格数据的转换：基本要素的转换：一，点的转换。二，线的转换。试述分布式数据库的概念特点及结构：分布式数据库的概念：是一组数据的集合，这些数据在物理上分布与计算机网络的不同结点上，而逻辑上是属于同一个系统。强调两点：一，分布性，及数据是存放在网络的各个结点上。二，逻辑上互相关联，即分布存放的数据被制约连接在一起，构成一个有机整体。分布式数据库结构基本部件包括：数据库管理系统，数据库通讯子系统，全局数据字典，分布式数据库管理系统。分布数据库与集中数据库相比，分布是数据库具有许多重要的特征和优点：一，地方自治性。二，相互协作性。三，位置透明性。四，副本的透明性。 五，全局优化。六，效率和灵活性。数据仓库被定义为面向主题的，集成的，历史的，稳定的，支持管理决策过程的数据集合。它具有四个特点：一，主题与面向主题。二，集成的数据。三，数据是持久的。四，数据是随时间不断变化的。数据字典：是对于整个空间数据库的总体和详细的小结，可把他视为一个LIS数据的蓝图，可以帮助用户理解整个数据库组织和内容。数据字典的内容：一，数据库的总体结构组织。二，数据库总体设计的框架。三，各数据层的详细内容定义及结构。四，数据命名的定义。五，元数据内容等。其中数据总体设计的框架部分主要包括：数据来源，整体命名方法，各特征的最大最小范围，有效值，地形投影，图稿匹配及精度，县域多边形的拓扑关系及连续性，封闭性，质量控制的过程和内容，数据的各种文件和表格等。数据字典中各种数据层的详细内容定义及结构部分主要包括以下几个方面：一，标题类信息：名称，类型，数据质量。二，各层的有关文件，表，各表的项及各项的定义，有效值范围等。三，地理参考方面要求满足的情况。四，其它有利于说明理解的文字或图表等。五，各层空间及属性的质量控制规范。六，各层编号系统与其它个标准编号系统的关系。七，各层数据的适用于各应用类型的关系等。数据库系统的安全保护主要涉及三个问题：一，对用户规定使用权限。二，对数据进行逻辑检查。三，对并发操作要做适当处理。第五章1、信息系统的坐标系：用户坐标、规格化数据库坐标系、设备坐标系。坐标变换的原因:变换是因为人们不可能在任意的参照系、只能在一个参照系中进行测量，要与不能进行测量的参照系中的人们进行数据交换。2、图幅拼接和分割的实质：基本空间关系处理方法的一个应用、。图幅拼接和分割的目的：在对空间数据管理时，使按图幅存储的数据能够进行大区域的数据分析，把相邻图幅拼接成大型数据库，并且有利于数据的输出。3图幅拼接过程：1、逻辑一致性处理2、识别和检索相邻图幅3、相邻图幅边界点坐标数据的匹配4、相同属性多边形公共边界的删除.开窗处理：指用户以给定的空间范围（窗口），进行空间数据的提取，包括提取窗口内的空间实体及其属性；正开窗是选取整个空间数据在窗口内的子集，负开窗是选取窗口外空间数据的子集。4土地信息系统中空间数据的编辑主要用来对输入的图形数据和属性数据进行检查、改错、更新及加工；数据编辑的首要任务是对错误进行检查和纠正。5空间数据经编辑处理后，进行数据管理的原因：空间数据经过编辑后，一般只能消除或减少在数字化过程中因操作产生的局部误差会过明显错误，也可能存在各类数据来源的比例尺和投影不一致、各幅地图数据之间的不匹配和数据冗余问题。内容；1、图幅数据的处理2、数据格式的转换3、空间数据与属性数据的链接4、空间数据的压缩处理5、空间数据的统计综合6.、数据更新6、简述空间数据的压缩方法，并比较其优劣。间隔取点发 垂距法和偏角法 douglaspeucker方法间隔取点法可以大量压缩取样点列中的点，但不一定能恰当的保留方向上曲率显著变化的点对于垂距法和偏角法同时考虑相邻点间的方向和距离有可能舍去不该舍去得点但比间隔取点法好。7、空间分析的概念：基于土地对象的位置和形态特征的空间数理分析技术，是指接近，毗邻，符合，交叉和其他模式的拓扑关系分析。8、举例常用的空间分析方法，并简述其基本思路。缓冲区分析 拓扑叠加分析 逻辑关系分析 网络分析 地形分析。基本思路 ：利用空间信息分析技术，通过对原始数据模型的观察和实验，用户可以获得新的知识和经验并以此作为空间行为的决策依据。缓冲区：是根据数据库中事物的点线面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲多边形。拓扑叠加分析是把分散在不同层上的空间属性信息按相同的空间位置叠加到一起，合为新层图：是一个以抽象的形式来表达确定的事物以及事物之间具备或不具备某种特定关系的数学系统。9、空间信息的查询方法有哪些，举例说明。基于空间关系特征的，基于属性特征的，基于空间关系和属性特征的查询。举例说明无10、简述空间内插的分类，常用的内插方法有那些？1.分块内插 部分内插 单点移面内插。2.二元多项式拟合内插 二元样条函数内插 移动拟合法内插 加权平均法内插。11、空间分析：从城市规划区内选定某些地块，作为房地产开发商的项目选址，选址的标准包括：1）地块的规划用途为住宅用地2）地块面积规模介于20000m2-25000m2，3）地块的地价不超过1000m2，4）地块所处地段交通便利5）周围500米内不能有工厂等设施，以免受到工厂的影响