地理信息系统知识点大全.pdf
地理信息系统知识点大全绪论简述 GIS 的理解（需具体说明）地理信息系统、地理信息科学、地理信息服务、地理信息解决方案GIS 的概念GIS 是由计算机硬件、软件、用户、空间数据和不同方法组成的系统，该系统用来支持空间数据采集、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。GIS 是以一种全新的思想和手段来解决复杂的规划、管理和地理相关问题，例如城市规划、商业选址、环境评估、资源管理、灾害监测、全球变化。地理信息的定义理解 1：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；理解 2：表征地理系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称；理解3：一切与空间位置有关的信息都叫做地理信息。它起源于地图，地图是地理信息的载体，具有存储、分析与显示地理信息的功能。地理信息的特点空间分布性：地理信息的定位特征多维性：单点多重属性信息动态性（时间性）：随时间动态变化数据量大：具有空间特征、属性特征、时间特征地理信息含义“有地理参照的信息”(Geographically Referenced Information)或者，“与地理位置有关的信息”GIS 的定义、特点地理信息系统就是具有采集、存储、查询、分析、显示和输出地理数据功能的计算机软硬件系统。地理信息系统是一种以地理坐标为骨干的信息系统。GIS 的组成系统硬件GIS 主机：大型、中型、小型机，工作站/服务器、微型计算机GIS 外部设备：输入设备：数字化仪、扫描仪、解析和数字摄影测量设备、全站仪等；输出设备：绘图仪、打印机、图形显示终端等；数据存贮与传送设备：磁带机、光盘机、活动硬盘、U盘、MP3等GIS 网络设备：布线系统、网桥、路由器、交换机等硬件的三种应用模式单机模式：由基本外设、处理设备和输出设备构成适用于小型GIS 建设数据传输与资源共享不方便局域网模式：部门或单位内部GIS 建设专线连接资源共享较方便广域网模式：用户分布地域广泛，不适合专线连接公共通讯连接资源共享方便局部范围为局域网，通过若干通道与广域网连接系统软件系统软件主要是计算机的操作系统以及各种标准外设的驱动软件，目前流行的有DOS、Windows98/Nnt/2000/XP、UNIX等。系统软件关系到GIS 软件和开发语言使用的有效性，是GIS 软硬件环境的重要组成部分。基础软件数据库软件流行数据库软件主要有Oracle、Sybase、Informix、DB2、SQL Server、Ingress等。Oracle、Informix、Ingress等关系数据库管理软件都相继增加了空间数据类型。而 ESRI公司的 SDE（Spatial Database Engine）也是基于关系数据库的空间数据管理平台。图形平台某些GIS 软件中图形处理平台。如AutoDesk 公司开发的基于AutoCAD 的 AutoMap GIS 软件、Intergraph公司的基于MicroStation的 MGE GIS软件空间数据 是 GIS 的血液GIS 的操作对象为空间数据空间数据特征：空间参考、属性、时间数据；空间数据组织：矢量结构、栅格结构。管理人员GIS 的开发是以人为本的系统工程。业务素质与专业知识是GIS 工程及应用成功的关键。不但对 GIS 的技术和功能有足够的了解，而且要具备组织管理管理的能力。技术培训、硬件维护与更新、系统升级、数据更新、文档管理、数据共享建设等。GIS 功能：采集、处理、分析、查询、管理、显示、输出空间查询：位置查询、属性查询、拓扑查询空间查询是最基本的分析功能，包括从空间位置检索空间物体和从属性条件检索空间物体空间分析：地形分析、网络分析、缓冲区分析、几何量测、地图分析、叠置分析、统计分析、决策分析缓冲区分析：解决近邻度问题缓冲区分析就是对一组或一类地物按缓冲的距离条件，建立缓冲区多边形图，然后将这个图层与需要进行缓冲区分析的图层进行叠加分析，得到所需要的结果。网络分析：解决路径分析和资源优化配置的问题GIS 中的网络由一系列相互联系的线状要素组成的，是对城市网络的抽象。叠加分析：解决设施的选址问题把同一地区的两幅或两幅以上的图层重叠在一起进行图形运算和属性运算，产生新的空间图形和属性的过程。GIS 的产生和发展（选择或判断）1963年加拿大测量学家Tom linson创造了 GIS 系统60 年代起步阶段70 年代巩固阶段80 年代突破阶段90 年代产业化阶段21 世纪网络化阶段简述 GIS 的建模过程：了解目的（实际问题）；准备所需数据，建立所需空间数据库；建模；查询和分析；生成报表。举例说明GIS 可应用的行业所谓地理信息系统的应用就是人们应用GIS 对地球表层人文经济和自然资源及环境等多种信息进行管理和分析，以掌握城乡和区域的自然环境和经济地理要素的空间分布、空间结构、空间联系和空间过程的演变规律，使它成为国家宏观决策和区域多目标开发的依据，从而为区域经济发展服务。气象部门、环境评估、宏观决策、规划决策、AVHRR、城市土地利用信息系统、电信资源管理、铁路地理信息系统、公安警用地理信息系统、医疗机构信息查询GIS 的地学基础GIS 中为什么要考虑地图投影地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算与分析。地球椭球体为不可展曲面地图为平面，符合视觉心理，并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析地球椭球体是不可展曲面，而地图是一个平面，当球面展开为平面时必然产生破裂或褶皱。“地图投影”就是要解决球面不可展的矛盾。地图投影由于球面上一点的位置是用地理坐标(经度、纬度)表示，而平面上是用直角坐标(纵坐标、横坐标)或者极坐标(极径、极角)表示，所以要想将地球表面上的点转移到平面上，必须采用一定的数学方法来确定地理坐标与平面直角坐标或极坐标之间的关系。这种在球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法，称为地图投影。地图投影是保证地图精确度的重要的数学基础之一。地图投影变形：面积变形、角度变形、长度变形地图投影分类投影面及球面的位置：圆锥投影、圆柱投影、方位投影投影变形性质：等角投影、等积投影、任意投影常见变形性质的确定同纬度带内梯形面积不等的投影肯定不是等积投影经纬网不是处处正交的投影肯定不是等角投影投影为直线的经线(中央经线)上纬距不等的投影肯定不是等距投影地理空间实体的三要素是什么？它们之间的关系是怎样的？点：由单个栅格表达。线：由沿线走向有相同属性取值的一串相邻栅格表达。面：聚集在一起的具有相同属性取值的一片栅格表达。空间数据的基本特征有哪些属性特征：描述空间对象的特性，即是什么，如对象的类别、等级、名称、数量等。空间特征：描述空间对象的地理位置以及相互关系，又称几何特征和拓扑特征，前者用经纬度、坐标表示，后者如交通学院与电力学院相邻等。时间特征：描述空间对象随时间的变化地理坐标：采用经纬度（,）来确定地球表面上任意一点的位置。平面直角坐标系：首先定义一个原点（0,0）及 x，y 轴方向，然后通过（x,y）值确定某个地理实体的位置。常用地图投影中国图全国图：正轴圆锥投影海图：墨卡托投影地形图：高斯克吕格投影（分带）大洲图：亚洲图：斜轴方位投影欧洲图：彭纳投影半球图：南北半球（或两极）图：正轴方位投影东西半球图：横轴方位投影世界图：国内出版：等差分纬线多圆锥投影国外出版：摩尔威特投影地球仪：普通多圆锥投影什么是 元数据（名词解释，简答）一般都认为元数据就是“关于数据的数据”元数据的主要作用帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数据文档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、数据交换网络(clearing house)及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索地理空间数据提供通过网络对数据进行查询检索的方法或途径，以及与数据交换和传输有关的辅助信息帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求作出正确的判断提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。元数据的内容对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及数据生产历史等的说明文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 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属性表 2：目标标识，地物名称，长度，.属性表 3：目标标识，行政区名称，用地类型，面积,矢量数据获取方法1.外业数字画测图获得，如全站仪GPS、三维激光扫描仪等；2.扫描数字化方法获取；3.由数字摄影测量或遥感获得；4.栅格数据转成矢量数据。矢量数据结构编码方式1.坐标序列法(spaghetti结构)：边直接用（x,y）坐标表示点线面实体。缺点：公共边重复存储，存在数据冗余、结构简单，但无法表达边界和多边形之间的关系、不适合复杂的空间分析，在不以分析为目的CAD系统中广泛使用。2.树状索引法：对所有边界点数字化，将坐标对以循序方式存储，由点索引与边界线号相联系，以线索引与各多边形相关联。点文件：点号、坐标线文件：线号、起点、终点、点号多边形文件：多边形号、边界线号树状索引法 优缺点：优点：消除多边形数据的冗余和不一致；邻接信息、岛信息可通过查找公共弧段号的方式查询。缺点：表达拓扑关系较繁琐、给相邻运算、处理岛信息、检索拓扑关系等带来困难、以人工方式建立编码表，工作量大，易出错。矢量数据结构优缺点（与栅格数据优缺点相比较作为大题）优点：1、表示地理数据的精度较高2、数据结构严谨，数据量小3、完整的描述空间拓扑关系4、图形输出精确美观5、图形数据和属性数据的恢复、更新、综合都能实现6、面向目标，不仅能表达属性，而且能方便的记录每个目标的具体属性信息缺点：1、数据结构复杂2、矢量叠置较复杂3、数学模拟困难4、技术复杂，对软硬件要求高栅格数据结构：是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。栅格数据结构优缺点优点：1、数据结构简单2、空间数据的叠置与组合十分方便3、空间分析易于进行4、数学模拟方便5、有利于与遥感数据的匹配应用和分析6、输出方法快速、成本比较低缺点：1、图形数据量大2、难以建立网络连接关系3、地图输出不精美删格代码的确定：中心点法面积占优法重要性法长度占优法栅格数据的直接编码方法1、按行编码方式 2、按列编码方式 3、行列混合编码方式栅格数据的压缩编码方法（出大题）1、游程长度编码按行（属性，个数）文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 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2）3、块码（行，列，半径，属性）4、四叉树编码为什么对数据进行压缩编码：为了减少数据冗余常见栅格结构：正方形格网、三角形格网、正六边形格网拓扑数据结构拓扑关系是一种对空间结构关系进行明确定义的数学方法。定义：具有拓扑关系的矢量数据结构。拓扑性质：在拉伸、旋转和平移等弹性变换下保持不变的性质简单数据结构=属性信息+位置信息拓扑数据结构=属性信息+位置信息+拓扑关系（1）拓扑元素结点：地图平面上反映一定意义的零维图形孤立点,线要素的端点、连接点,面要素边界线的首尾点链：两结点间的有序线段线要素,线要素的某一段,面要素边界线面：一条或若干条链构成的闭合区域面要素，线要素和面边界围成的区域（2）基本的拓扑关系关联关系：不同类拓扑元素之间的关系邻接关系：同类拓扑元素之间的关系包含关系：面与面内其它拓扑元素之间的关系（3）建立拓扑关系表结点链关系表规定：结点是链的起点，则记录链为正；结点是链的终点，则记录链为负。链结点、面关系表链、起点、终点、左面号、右面号面链、面关系表面号、链号、包含面号规定：顺时针方向构建多边形，若链方向与之相同，则记为正；若链方向与之相反，则记为负。空间数据库数据库是为一定目的服务，以特定结构存储的相关联的数据的集合。空间数据库是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合。数据库的特征数据集中控制特征数据冗余度小的特征数据独立性特征复杂的数据模型数据保护特征数据组织方式数据项（基本项、初等项）记录：关于一个实体的数据的总和文件：具有相同性质的记录的集合即描述同质总体的。数据库：在数据库中，文件可以存贮两类信息，表示实体的文件和表示实体之间联系的文件。传统数据库模型（会画示意图）分类：层次模型,网状模型,关系模型层次数据库模型特点是将数据组织成一对多关系的结构；采用关键字来访问其中每一层次的每一部分；特别 适用于文献目录、土壤分类、部门机构等分级数据的组织。优点：存取方便且速度快；结构清晰，容易理解；数据修改和数据库扩展容易实现；检索关键属性十分方便缺陷：结构呆板，缺乏灵活性；同一属性数据要存储多次，数据冗余大（如公共边）；不适合于拓扑空间数据的组织网络数据库模型特点用连接指令或指针来确定数据间的显式连接关系，是具有多对多类型的数据组织方式优点：能明确而方便地表示数据间的复杂关系；数据冗余小缺陷：网状结构的复杂，增加了用户查询和定位的困难；需要存储数据间联系的指针，使得数据量增大；数据的修改不方便（指针必须修改）关系数据模型特点（1）能够以简单、灵活的方式表达现实世界中各种实体及其相互间关系。（2）关系模型具有严密的数学基础和操作代数基础如关系代数、关系演算等。数据操作：查询、插入、删除、修改GIS 中空间数据库的组织方式（画结构图）混合结构模型（文件关系）基本思想：用文件形式存储空间数据，通用关系数据库存储属性数据，两者通过标识符连接。优点：属性数据建立在RDBMS 上，数据存储和检索可靠、有效。缺点：难于保证数据存储、操作的统一性；查询操作难以优化；图形文件管理，功能较弱。扩展结构模型（全关系型）文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 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空间分析和查询统计数据数字数据格式、精度地面实测地图存储介质、现势性、投影转换遥感、航空影象和数据分辨率、变形规律、纠正、解译特征空间数据采集的主要任务将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感图片数据、文本资料等转换成GIS 可以接受的数字形式。不同的数据来源要用到不同的设备和方法。数据的转换装载属性数据库的建立属性数据的采集方法编码原则：标准化和通用性编码内容（登记部分+分类部分+控制部分）编码方法：层次分类编码法；多源分类编码法物理坐标与用户坐标的转换转换的实质是建立两个坐标系之间的数学关系转换的意义:1.将设备坐标转换为地理要素的实际坐标2.实现多幅图,包括不同比例尺地图的拼接或叠置3.减少各种变形(投影变形、扫描变形、纸张变形等)转换通过配准来实现扫描矢量化的关键步骤1.扫描；2.加载栅格图像；3.图像校准；4.建立图层和数据结构；5.描图并录入数据空间数据采集方法有哪些？它们分别适合采集什么样的数据？各种定位设备野外测量：大平板、全站仪、GPS、移动测绘系统特点：精度高、效率较低适合范围：小范围GIS 数据采集或局部数据更新数字化设备数字化设备：数字化仪、扫描仪、摄影测量设备特点：范围大，速度快使用范围：大面积GIS 数据采集、资源普查等一般方法手扶跟踪数字化仪（Digitizer）数字化优点：数字化仪的精度：比较高缺点：无法及时发现错误；作业辛苦扫描数字化扫描仪精度：取决于扫描仪分辨率。扫描仪分辨率一般用每英寸点数DPI（Dot Per Inch）表示屏幕跟踪数字化栅格图象矢量化：扫描数据、遥感数据空间数据质量及其精度分析数据质量是空间数据在表达空间位置、专题特征以及时间这三个基本要素时，所能够达到的准确性、一致性、完整性，以及它们三者之间统一性的程度。文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 ZE2F1C4Z10G7文档编码:CR9H4E9V9J6 HN8V1P5F10X6 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