2022年地理信息系统期末复习.docx

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1、精品学习资源地理信息系统期末复习第一章导论第一节地理信息系统的基本概念一、数据与信息数据 data为便于沟通、说明或处理，对信息的可再说明的形式化表示；懂得：泛指表示一个指定的值或条件的数字、符号或字母等；数据是表示信息的，但这种表示要适合传输、 分析和处理； 在数字通信中， 常把数据当作信息的同义词；信息 information 关于客体如事实、大事、事物、过程或思想，包括概念的学问，在肯定场合中具有特定的意义；二、地理信息与地理信息系统地理数据 geographicdata 直接或间接关联着相对于 地球的某个地点 的数据；地理信息 geographicinformation 关于那些直接或

2、间接涉及相对于 地球的某个地点 的现象的信息 ；GIS 的操作对象是地理数据或 空间数据； P5Who？GIS 空间数据地理信息的基本特点：空间 特点、属性 特点、时序或时间 特点；1、2 题的关系 P3操作对象的特点地理信息系统 GIS ，7.132在电脑软硬件 支持下，把各种 地理信息 依据空间分布，以肯定的格式输入、储备、检索、更新、显示、制图和 综合分析 的电脑技术系统 ；课后习题 1、什么是地理信息系统 GIS？它与一般电脑应用系统有哪些异同点？P4欢迎下载精品学习资源答：在电脑软硬件支持下，把各种地理信息依据空间分布，以肯定的格式输入、储备、检索、更新、显示、制图和综合分析的电脑技

3、术系统；GIS 脱胎于地图学，是电脑科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和治理科学等众多学科交叉融合而成的新兴学科；但是，地理信息系统与这学科和系统之间既有联系又有区分：1GIS 与机助制图系统；机助制图是地理信息系统的主要技术基础，它涉及GIS 中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的治理；地理信息系统和数字制图系统的主要区分在于空间分析方面；一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的全部功能，此外它仍应具有丰富的空间分析功能；2GIS 与 DBMS数 据库治理系统 ； GIS 除需要功能强大的空间数据的治理功能之外，仍需要具有图形数据的采集、空间

4、数据的可视化和空间分析等功能；因此，GIS 在硬件和软件方面均比一般事务数据库更加复杂，在功能上也比后者要多得多；3GIS 与 CAD系统； 二者虽然都有参考系统， 都能描述图形， 但 CAD系统只处理规章的几何图形、属性库功能弱，更缺乏分析和判定才能；4GIS 与遥感图像处理的系统；遥感图像处理的系统是特地用于对遥感图像数据处理进行分析处理的软件；它主要强调对遥感栅格数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取；这种系统一般缺少实体的空间关系描述，难以进行某一实体的属性查询和空间关系查询以及网络分析等功能；需简化，提取关键句；3S3S 技术是遥感技术 Remote sensing ，RS 、地理信

5、息系统 Geography informationsystems ，GIS 和全球定位系统 Globalpositioningsystems ，GPS 的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和电脑技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、治理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术 ；其次节地理信息系统的基本构成GIS 其基本构成一般包括以下5 个主要部分：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型 ；P6系统结构问题欢迎下载精品学习资源一、系统硬件二、系统软件GIS 功能软件常分为基础软件平台和 应用软件两大类型；前者如 ArcViewGIS、MapIn

6、fo 、MapGIS ，后者如 环境信息系统； P13- 实习基础课后习题 2、地理信息系统有哪几个主要部分组成？它的基本功能有哪些？试举目前广泛应用的两个基础地理信息系统软件为例，列出它们的功能分类表，并比较异同点？P6答：主要有五个组成部分：1 系统硬件：包括各种硬件设备，是系统功能实现的物质基础；2系统软件：支持数据采集、储备、加工、答复用户问题的电脑程序系统；3空间数据：系统分析 与处理的对象， 构成系统的应用基础； 4 应用人员： GIS 服务的对象， 分为一般用户和从事建立、保护、治理和更新的高级用户；5 应用模型：解决某一特地应用的应用模型，是GIS 技术产生社会经济效益的关键所

7、在；其基本功能有：数据采集与编辑；数据储备与治理；数据处理和变换；空间分析和统计； 产品制作与显示；二次开发和编程；三、空间数据空间数据 spatial data ，7.140用来表示 空间实体 的位置、外形、大小和分布特点诸方面 信息的数据，适用于描述全部呈二维、三维和多维 分布的关于区域的 现象；属性数据 attribute data ， 7.141描述地理实体质量和数量特点的数据；四、应用人员五、应用模型第三节地理信息系统的功能简介一、基本功能1数据采集与编辑4D 数据2数据储备与治理欢迎下载精品学习资源3数据处理与变换数据处理与变换方法： 数据变换 / 数据重构 / 数据抽取GIS 数

8、据处理的任务和操作内容主要有数据变换、数据重构、数据提取；Mapgis 的文件转换、工程裁剪为数据重构 ；Mapgis 的整图变换、 MapInfo 图像配准、投影变换为 数据变换； Arcview GIS 的 kriging interpolation 、重分类为 数据提取；4空间分析与统计空间分析 spital analysis ， 7.144基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依靠，通过分析算法，从空间数据中猎取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间外形、空间形成、空间演化等信息；以地学原理为依靠，通过分析 算法，对地理对象的位置、分布、外形、形成、演化等空间信息 进行分析的技术 ；空

9、间分析方法：叠合分析 / 缓冲区分析 / 数字地势分析5产品制作与演示6二次开发和编程叠置分析 over1ay analysis将不同层的地物要素相重叠，使得一些要素或属性相叠加，从而猎取新信息的方法；包括合成叠置分析和统计叠置分析；二、应用功能GIS 的讨论核心是地理空间分析；课后习题 3、试说明地理信息系统的基本分析功能与应用模型之间的区分和联系是什么？答：地理信息系统分析功能是基于现有数据依据肯定规律或者参数进行运算得出的结构，这些规律和参数就可以构成一个应用模型，比方降雨量运算模型和风力强度运算模型等；但应用模型很多是专业领域的模型，其表现可以是参数表格也可以是图标或运算公式，不利于地

10、理信息这种要与地理坐标相联系，并且需要特别的可视化成效的信息分析与表达；因此，要构建适合于地理信息分析和表达的应用模型就要把如气象农业等行业应用模型转变或者结合 地理信息做成与空间信息相连接的模型应用于分析；第四节地理信息系统的进展概况欢迎下载精品学习资源一、进展概况略二、基础理论略其次章地理信息系统的数据结构第一节地理空间及其表达一、地理空间的概念1、地理空间定位框架1平面掌握网地图投影 map projection ， 7.132按肯定的数学法就，把参考椭球面上的点、线投影到平面上的方法；2高程掌握网地理空间定位框架由 平面掌握网和 高程掌握网组成，为建立地理空间数据的坐标位置供应了一个通

11、用坐标系；目前，我国采纳的大地坐标系为1980 年中国国家大地坐标系 ；课后习题 4、请简述平面掌握网和高程掌握网在GIS 中的应用？ P38-P39答：平面掌握网用以确定在地球上的平面位置通常是地理经纬度坐标；高程掌握网利用空间某点高于或低于基准面的垂直距离来供应地势信息；二、空间实体表达1、矢量表示矢量数据 vectordata， 7.143X,Y 坐标或坐标串表示的空间点、线、面等图形数据及其属性数据的总称；2、栅格表示栅格数据 raster data ， 7.144被表示成有规章的空间阵列的数据；欢迎下载精品学习资源其次节地理空间数据及其特点一、GIS 的空间数据的分类1、数据源：地图

12、 /影像/文本2、数据结构：矢量 /栅格3、数据特点：空间 /属性4、几何特点：点 /线/面/曲面/体5、发布形式： 4D2G/2M， 1 矢 3 栅： DLG/DRG/DEM/DOM数字高程模型digital elevation model ，DEM 是肯定范畴内规章格网点的平面坐标 X，Y及其高程 Z的数据集，它主要是描述区域地貌外形的空间分布，是通过等高线或相像立体模型进行数据采集包括采样 和量测，然后进行数据内插而形成的；数字正射影像digital orthophoto map ， DOM 数字正射影像数据是 经过辐射校正和几何校正 ，并进行投影差改正处理 的影像；影像可以是全色的或彩

13、色的，也可以是多光谱的，有时附之以主要居民地、地名和境域等矢量数据；是对航空 或航天像片进行数字微分订正和镶嵌，按肯定图幅范畴裁剪生成的数字正射影像集；它是同时具有地图几何精度和影像特点；课后习题 5、什么是 4D 数据？它们与矢量和栅格数据之间具有什么联系？P43 5、什么是 4D 数据？它们与矢量和栅格数据之间具有什么联系？P43答：4D 数据是指： 数字线画图数据 DLG 、数字栅格图数据 DRG 、数字高程模型数据 DEM 、数正射影像数据DOM ；数字线画图数据DLG ：是现有地势图要素的矢量数据；数字栅格数据 DRG ：是现有纸质地图经电脑处理后得到的栅格数据；数字高程模型数据 D

14、EM ：是数字形式表达的地势起伏数据，是栅格数据 ；数正射影像数据 DOM：是对遥感数字影像，经像元进行投影差改正、镶嵌，也是一种栅格形式的数据；欢迎下载精品学习资源二、空间数据的基本特点课后习题 1、通过实例说明 GIS空间数据的基本特点及在电脑中的表示方法？P44 答： GIS 空间数据的基本特点：空间特点、属性特点、时间特点；在电脑中空间特点实行空间分幅，即将整个地理空间划分为很多子空间，在挑选要素表达子空间；属性特点实行属性分层即将要表达的空间数据抽象成不同类型属性的数据层来表达；时间特点实行时间分段即将有时间特点的地理数据按其变化规律划分为不同的时间段数据再逐一表示；三、空间数据的拓

15、扑关系拓扑关系 topological relation 指满意拓扑几何学原理 的各空间数据间的 相互位置关系 ，即用结点、弧段和多边形所表示的实体之间的 邻接、关联和包含 等关系；关联 association两个或两个以上类之间的语义关系，定义了类中实例间的连接；类 class具有共同特性和关系的一组要素的集合；TD/T 1016-2007,3.2类课后习题 2、简述空间数据的拓扑关系及其对GIS数据处理和空间分析有何重要意义？答：空间数据的拓扑关系是明确定义空间结构关系的一种数学方法，它是指满意拓扑几何学原理的各空间数据间的相互位置关系，即用结点、弧段和多边形所表示的实体之间的邻接、关联和

16、包含等关系；意义：在 GIS 中，空间数据的拓扑关系不但用于空间数据的编辑和组织，而且在空间分析和应用中都具有特别重要的意义；P45 1 依据拓扑关系，不需要利用坐标或者运算距离，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；P47 四、空间数据的电脑表示 三分1、空间分幅2、属性分层3、时间分段欢迎下载精品学习资源层 layer具有相同空间特点和属性的实体及其属性的集合TD/T 1016-2007,3.3层实体 entity具有共同特性的对象类； GB/T 17798-20073.7 实体属性 at

17、tribute对象的特点；既可指类型，又可指实例；属性作为类型时，用名称、数据类型和域等进行描述；分层 1ayer依据肯定规章，对地图数据进行分组的过程；第三节空间数据结构的类型数据结构 data structure ， 7.117数据以及数据之间的联系；一般包括数据的规律结构、储备结构和对数据的基本操作三个方面；一、矢量数据结构拓扑/无拓扑实体数据结构二、栅格数据结构矩阵/游程编码 /四叉树常规 /线性游程编码游程编码是逐行将相同值的栅格合并，记录合并后栅格的值及合并栅格的数量即游程，其目的是压缩栅格数据量，排除数据间的冗余；栅格四叉树结构栅格四叉树结构是指将空间区域依据四个象限进行递归分n

18、 次，每次分割形成2* 2* 个子象限中的属性数值都相同为止，该子象限就不再分割；三、曲面数据结构GRD/TINTIN不规章三角网，是将离散分布的实测数据点连成三角网，网中的每份三角形要求尽量接近等边外形，并保证由最近邻点构成三角形，即三角形的边长之和最小；欢迎下载精品学习资源课后习题 3、试比较矢量与栅格数据结构各有什么特点？此题切入点：从数据结构概念入手；数据结构：规律 /储备/基本操作三个方面角度：拓扑 /储备/压缩/转换/空间分析；对教材 P80 表 3-1 内容进行整合；此题答题思路和内容应进行调整，在懂得、分析的基础上进行整合；第四节空间数据结构的建立试验一、系统功能与数据源的关系

19、二、空间数据的分类与编码 三、矢量数据的输入与编辑 四、栅格数据的输入与编辑 五、曲面数据的输入与编辑第三章空间数据的处理第一节空间数据的变换一、几何订正几何订正的方法：仿射 /相像/二次变换二、地图投影及其变换重点：地图投影的概念 /基本原理 /类型高斯-克吕格投影一种等角横切椭圆柱投影其投影带中心子午线投影成直线且长度不变，赤道投影也成直线，并与中心子午线投影线正交 ；1954年北京坐标系Beijing geodetic coordinate system 1954欢迎下载精品学习资源依据苏联 1943 年普尔科沃坐标系采纳克拉索夫斯基椭球 ，以 1956 年黄海高程系作为高程基准，通过联

20、测和天文大地网局部平差所建立的大地坐标系；1980 西安坐标系XiAn geodetic coordinate system 1980采纳 1975 国际椭球，以 JYD1968.0 系统为椭球定向基准，选用陕西省泾阳县永乐镇为大地原点所在地，采纳多点定位所建立的大地坐标系；WGS84 世界大地坐标系 world geodetic system 1984由美国国防部在与 WGS72 相应的精密星历系统 NSWC-9Z-2 基础上，采纳 1980大地参考系和BIH1984.0 系统定向所建立的一种地球参考系和地心坐标系；1985 国家高程基准 National Vertical Datum 19

21、851987 年颁布命名的，以青岛验潮站 1952 年一 1979 年验潮资料运算确定的平均海面作为基准面的高程基准；课后习题 8、请简述地图投影的分类及作用？P72 P73 、P229 答： 地图投影分类：按构成方法 /变形性质 /外形/ 位置关系进行分类；1 按地图投影的 构成方法 可分为：几何投影和非几何投影；几何投影 ：按 投影面的外形 分为方位投影、圆柱投影、圆锥投影；按投影面与地球的相对位置关系分为正轴投影、横轴投影和斜轴投影；非几何投影 ：伪方位投影、伪圆柱投影、伪圆锥投影、多圆锥投影；2 按地图投影 变形性质 可分为：等角投影、等积投影、任意投影；作用： 1为空间数据的录入供应

22、数学基础；投影方式是空间数据库数学基础的三要素之一，投影精确是 GIS 数字化的工作要求；2为空间分析供应数学基础；GIS 讨论的核心是空间分析，投影精确是 GIS 空间叠合分析的工作要求；3 为电脑制图供应数学基础；比例尺、投影和图例是地图的三要素 P229 ，投影精确是 GIS 专题图编绘的工作要求；此题进行了较大幅度的修改和补充；其次节空间数据结构的转换一、矢量转栅格欢迎下载精品学习资源面的栅格化方法：内点填充法 /边界代数法 /包含检验法夹角 /交点二、栅格转矢量栅格转矢量的方法：二值化 /细化剥皮 /骨架课后习题 4、请举例说明常用的矢量和栅格数据的转换方法？P80 P87 答：矢量

23、向栅格转换方法：矢量向栅格转换处理的根本任务就是把点、线或面的矢量数据，转换成对应的栅格数据，这一过程叫做栅格化；栅格化可以分别针对点、线和面来进行，点的栅格化是线和面栅格化的基础； 转换方法： 建立矢量数据的平面直角坐标系和栅格行列坐标系之间的对应关系；点的栅格化：矢量坐标x， y，转换后的栅格单元行列值I，J；线的栅格化：线的栅格化先分解成折线的每一个线段的栅格化，对应一条线段的栅格化，先使用点栅格化的方法，栅格化线段的两个端点，然后再栅格化线段中间的部分；面的栅格化：基于弧段数据的栅格化方法，与线段栅格化的方法类似， 基于多边形数据栅格化的方法，是以非拓扑的实体多边形作为栅格化的处理单元

24、， 将一个多边形的内部栅格单元给予多边形的属性值，基于多边形数据的栅格化方法包括：内点填充法、边界代数法和包含检验法等；栅格向矢量的转换方法：栅格数据结构向矢量数据结构转化又称为矢量化；矢量化方法： 1 二值化，先依据栅格数据建立一个阈值，再依据这个阈值将不同的数据使灰度图像二值化；2细化， 是排除线画横断面栅格数的差异，使得每一条线只保留代表其轴线或四周轮廓线位置的单个栅格的宽度；细化又可分为 “剥皮法 ”和“骨架法 ”两大类； 3跟踪法：是将细化处理后的栅格数据转换为从节点动身的线段或闭合的线条，并以矢量形式储备线段的坐标；第三节多元空间数据的融合一、RS与 GIS 的融合DOM 与其他

25、3D 的融合二、不同格式数据的融合欢迎下载精品学习资源性质：数据重构第四节空间数据的压缩与重分类欢迎下载精品学习资源一、空间数据的压缩1、空间数据压缩的概念2、空间数据压缩的方法基于栅格数据的压缩可以采纳游程编码压缩和四叉树编码压缩等方法；二、空间数据的重分类欢迎下载精品学习资源性质：数据抽取 重分类依据：属性第五节空间数据的内插方法性质：数据抽取一、点的内插方法1、点的内插方法：整体 /分块/逐点，宏观 /中观/微观 3 个层次；移动拟合法2、逐点内插法： IDW/Kriging/ MapGIS/ MapInfo/ArcView 空间插值课后习题 3、试述克里金内插法的基本原理、优点及实施过

26、程？P101 P103 答：基本原理：将被插值的某要素例如地势要素当作一个区域化的变量来看待；所谓区域化的变量就是介于完全随机的变量和完全确定的变量之间的一种变量，它随所在区域位置的转变而连续地变化，因此，彼此离得近的点之间有某种程度上的空间相关性，而相隔比较远的点之间在统计上看是相互独立无关的；克里金内插法是建立在一个预先定义的协方差模型的基础上通过线性回来方法把估量值的方差最小化的一种插值方法；优点：能产生最优的无偏估量，变量图可以被用来对每一个插值点运算估量的预期误差；实施过程：第一是利用那些用来插值的离散点集合建立一个变量图，变量图通常包括两部分，一个是依据试验获得的变量图，另一个是模型变量图；其次将变量图用来运算Kriging方法中的权重；二、区域的内插方法叠置法/比重法第五节空间拓扑关系的编辑一、多边形连接编辑二、节点连接编辑欢迎下载