地理信息系统复习资料 期末考试.pdf
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1、地理信息系统复习资料地理信息系统复习资料第一章第一章导论导论1 1、数据:是通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号、数据:是通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号,包括数字、文字、符号和图像。数包括数字、文字、符号和图像。数据本身并没有意义据本身并没有意义.2 2、信息:是对数据的解释、运用和解算,数据即使是处理后的数据,只有经过解释才有意、信息:是对数据的解释、运用和解算,数据即使是处理后的数据,只有经过解释才有意义,才成为信息。义,才成为信息。3 3、信息来自数据,具有以下特点:客观性、适用性、传输性、共享性。、信息来自数据,具有以下特点:客观性、适用性、传输性、共享性。4 4、地理信息:是指
2、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、地理信息: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、联系好规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。好规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。5 5、地理信息特征、地理信息特征:首先,地理信息属于空间信息首先,地理信息属于空间信息,其位置的识别是与数据联系在一起的,这其位置的识别是与数据联系在一起的,这是地理信息区别于其它类型信息的一个最显著的标志是地理信息区别于其它类型信息的一个最显著的标志(空间性空间性).).其次其次,地理信息具有多地理信息具有多维结构的特点维结构的特点(多维性多维性).).第三第三,地理信
3、息的时序特征很明显(时序性地理信息的时序特征很明显(时序性).).6 6、GIS:GIS:是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统,该系统设计支持空间数据的采集、是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统,该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示,以便解决复杂的规划与管理问题。管理、处理、分析、建模和显示,以便解决复杂的规划与管理问题。GISGIS 的物理外壳是计算机化的技术系统。的物理外壳是计算机化的技术系统。GISGIS 的操作对象是空间数据的操作对象是空间数据(区别于其它信息系统的根本标志)。区别于其它信息系统的根本标志)。GISGIS 的技术优势在于它的混合数据结构和有
4、效的数据集成、的技术优势在于它的混合数据结构和有效的数据集成、独特的地理空间分析能力、独特的地理空间分析能力、快快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形创造和可视化表达手段、以及地理过速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形创造和可视化表达手段、以及地理过程的演化模拟和空间决策支持功能等。程的演化模拟和空间决策支持功能等。7 7、GISGIS 分类:根据研究范围分类:根据研究范围,分为全球性与区域性信息系统;根据研究内容,分为专题信息分为全球性与区域性信息系统;根据研究内容,分为专题信息系统与综合信息系统系统与综合信息系统;根据使用的数据模型,分为矢量、栅格与混合型信息系统。根据使用
5、的数据模型,分为矢量、栅格与混合型信息系统。8 8、GISGIS 的基本构成:系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型。的基本构成:系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型。GISGIS 的基本功能:数据的采集与编辑。数据的存储与管理。数据处理与交换。的基本功能:数据的采集与编辑。数据的存储与管理。数据处理与交换。空间分析与统计空间分析与统计(拓扑叠合、缓冲区建立、数字地形分析、空间集合分析)拓扑叠合、缓冲区建立、数字地形分析、空间集合分析).产品制作产品制作显示。二次开发与编程。显示。二次开发与编程。9 9、GISGIS 的应用功能:资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策。的
6、应用功能:资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策。第二章第二章地理信息系统的数据结构地理信息系统的数据结构1 1、地理空间上至大气电离层,下至地幔莫霍面、地理空间上至大气电离层,下至地幔莫霍面,是生命活跃的场所是生命活跃的场所.地理信息系统中的空间概念常用地理空间来表示地理信息系统中的空间概念常用地理空间来表示,一般包括地理空间定位框架及其连接一般包括地理空间定位框架及其连接的特征实体。的特征实体。2 2、我国现在有三种大地坐标系:我国现在有三种大地坐标系:19541954 年北京坐标系年北京坐标系(局部平差局部平差);19801980 年国家大地坐标系年国家大地坐标系(整整体平差);地心坐标
7、系。体平差);地心坐标系。3 3、地图投影:将椭球面上各点的大地坐标,按照一定的数学法则、地图投影:将椭球面上各点的大地坐标,按照一定的数学法则,变化为平面上相应点的变化为平面上相应点的平面直角坐标,称为。平面直角坐标,称为。4 4、高程:指空间参考的高于或低于某基准面的垂直位置,主要用来提供地形信息。、高程:指空间参考的高于或低于某基准面的垂直位置,主要用来提供地形信息。5 5、地理空间的特征实体包括点、线、面、曲面和体等多种类型。、地理空间的特征实体包括点、线、面、曲面和体等多种类型。6 6、我国采用、我国采用 19801980 年中国国家大地坐标系,其原点设在我国中部陕西省泾阳县永乐镇,
8、简年中国国家大地坐标系,其原点设在我国中部陕西省泾阳县永乐镇,简称为西安原点。称为西安原点。7 7、矢量表示法、矢量表示法:采用一个没有大小的点采用一个没有大小的点(坐标)来表达基本点元素。坐标)来表达基本点元素。8 8、栅格表示法:采用一个有固定大小的点(面元)来表达基本点元素。、栅格表示法:采用一个有固定大小的点(面元)来表达基本点元素。9 9、空间数据是、空间数据是 GISGIS 的核心(血液的核心(血液).).1010、GISGIS 中的数据来源与数据类型中的数据来源与数据类型:地图数据、影像数据、地形数据、属性数据、元数据。地图数据、影像数据、地形数据、属性数据、元数据。1111、空
9、间数据根据表示对象不同,可分为:类型数据、面域数据、网络数据、样本数据、空间数据根据表示对象不同,可分为:类型数据、面域数据、网络数据、样本数据、曲面数据、文本数据、符号数据。曲面数据、文本数据、符号数据。1212、空间数据传递的基本信息包括定位信息、属性信息和拓扑信息。、空间数据传递的基本信息包括定位信息、属性信息和拓扑信息。对于随时间变化的地理实体或现象,还同时对应着时序或时间特征数据。空间特征数对于随时间变化的地理实体或现象,还同时对应着时序或时间特征数据。空间特征数据包括地理实体或现象的定位数据和拓扑数据据包括地理实体或现象的定位数据和拓扑数据,属性特征数据包括地理实体或现象的属性特征
10、数据包括地理实体或现象的专题属性数据和时间数据,而空间特征数据和属性特征数据统称为空间数据或地理数专题属性数据和时间数据,而空间特征数据和属性特征数据统称为空间数据或地理数据据.因此空间数据的基本特征可以概括为空间特征和属性特征(时间特征)因此空间数据的基本特征可以概括为空间特征和属性特征(时间特征).1313、拓扑结构是明确定义空间结构关系的一种数学方法。、拓扑结构是明确定义空间结构关系的一种数学方法。拓扑关系包括:拓扑连接拓扑关系包括:拓扑连接(同类元素之间)、拓扑关联(不同元素之间同类元素之间)、拓扑关联(不同元素之间)、拓扑包含(同、拓扑包含(同类不同级元素)。类不同级元素)。1414
11、、空间数据拓扑关系对地理信息系统的数据处理和空间分析的意义、空间数据拓扑关系对地理信息系统的数据处理和空间分析的意义:根据拓扑关系根据拓扑关系,不需要利用坐标或距离,可以确定一种地理实体相对于另一种地理实不需要利用坐标或距离,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。体的空间位置关系。利用拓扑数据有利于空间要素的查询。利用拓扑数据有利于空间要素的查询。可以利用拓扑数据作为工具可以利用拓扑数据作为工具,重建地理实体。重建地理实体。1515、为了将空间数据存入计算机,为了将空间数据存入计算机,首先首先,从逻辑上将空间数据抽象为不同的专题或层;从逻辑上将空间数据抽象为不同的专题或层;其
12、次,其次,将一个专题层的地理要素或实体分解为点、线或面状目标将一个专题层的地理要素或实体分解为点、线或面状目标,其中地理实体相邻两个结点其中地理实体相邻两个结点间的一个弧段是基本的存储目标,每个目标的数据由地位数据、属性数据和拓扑数据间的一个弧段是基本的存储目标,每个目标的数据由地位数据、属性数据和拓扑数据组成组成.1616、数据结构分为矢量数据结构和栅格数据结构,数据结构分为矢量数据结构和栅格数据结构,矢量数据矢量数据(坐标形式(坐标形式)是面向地物的结构,是面向地物的结构,栅格数据是面向位置的结构。栅格数据是面向位置的结构。1717、矢量数据是利用欧几里德几何学中点、线、面及其组合体来表示
13、地理实体空间分布的、矢量数据是利用欧几里德几何学中点、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。一种数据组织方式。矢量数据结构分为:简单数据结构(最典型的是面条数据结构)、拓扑数据结构(弧矢量数据结构分为:简单数据结构(最典型的是面条数据结构)、拓扑数据结构(弧段是数据组织的基本对象段是数据组织的基本对象,最重要的技术特征和贡献是拓扑编辑功能最重要的技术特征和贡献是拓扑编辑功能 P39P39)、曲面数据)、曲面数据结构结构.栅格数据结构:基于栅格模型的数据结构栅格数据结构:基于栅格模型的数据结构,指将空间分割成有规则的网格指将空间分割成有规则的网格,在各个网格在各个网格上给出相
14、应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。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。11合理的网格尺寸为合理的网格尺寸为H(minAi)2,A,A 为研究区域最小图斑面积为研究区域最小图斑面积,H,H 为网格长。为网格长。2(1)1)栅格矩阵结构(存储空间为栅格矩阵结构(存储空间为 m m 行行n n 列列2 2 字节)字节)(2 2)游程编码结构:游程编码结构:游程指相邻同值网格的数量游程指相邻同值网格的数量,游程编码结构是逐行将相邻同值的网格合并,并记录合并游程编码结构是逐行将相邻同值的网格合并,并记录合并后网格的值及合并网格长度,其目的是压缩栅格数量值,清除数据间的冗余。后网
15、格的值及合并网格长度,其目的是压缩栅格数量值,清除数据间的冗余。游程编码计算数据冗余度游程编码计算数据冗余度:Re1mn(为图层内相邻属性值变为次数的累加和,为图层内相邻属性值变为次数的累加和,m m 为网格图层的行数为网格图层的行数,n,n 为图层网格的列数为图层网格的列数)。当当Re的值大于的值大于 1/51/5 时,时,表明数据的压缩可表明数据的压缩可取得明显效果,压缩比取得明显效果,压缩比 S=n/kS=n/k(3)3)四杈树数据结构:四杈树数据结构:将空间数据按照四个象限进行递归分割将空间数据按照四个象限进行递归分割(2n 2n,且且 n n1 1),直到子象限的数值单调直到子象限的
16、数值单调为止。建立四杈树有自上而下和自下而上两种方法为止。建立四杈树有自上而下和自下而上两种方法.线性四叉树编码的存储算法:常规线性四叉树编码的存储算法:常规四叉树编码存储算法。四叉树编码存储算法。1818、矢量与栅格数据结构的比较:、矢量与栅格数据结构的比较:矢量数据结构矢量数据结构栅格数据结构栅格数据结构优点优点便于面向现象便于面向现象数据结构简单数据结构简单数据结构紧凑数据结构紧凑,冗余度低冗余度低空间分析和地理现象的模拟比较容易空间分析和地理现象的模拟比较容易有利于网格分析有利于网格分析有利于遥感数据的匹配应用与分析有利于遥感数据的匹配应用与分析图形显示质量好、精度高图形显示质量好、精
17、度高输出方法快速,成本比较低廉输出方法快速,成本比较低廉缺点缺点数据结构复杂数据结构复杂图形数据较大图形数据较大软件与硬件的技术要求比较高软件与硬件的技术要求比较高投影转换比较困难投影转换比较困难多边形叠合与分析比较困难多边形叠合与分析比较困难栅格地图的图形质量比较差栅格地图的图形质量比较差显示与绘图成本比较高显示与绘图成本比较高现象识别的效果不如矢量方法现象识别的效果不如矢量方法第三章第三章空间数据的处理空间数据的处理1 1、空间数据坐标变换的实质是建立两个平面点之间的一一对应关系,包括几何纠正和投影、空间数据坐标变换的实质是建立两个平面点之间的一一对应关系,包括几何纠正和投影转换。转换。几
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