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范文一：地理信息系统概念
地理信息系统概述
一、基本概念
地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。其技术系统由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成，用以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和管理问题。
地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。 二、地理信息系统分类
GIS按研究的范围大小可分为全球性的、区域性的和局部性的;按研究内容的不同可分为综合性的与专题性的。 三、信息来源
GIS 数据以数字数据的形式表现了现实世界客观对象(公路，土地利用，海拔)。 现实世界客观对象可被划分为二个抽象概念: 离散对象(如房屋) 和连续的对象领域(如降雨量或海拔) 。
这二种抽象体在GIS系统中存储数据主要的二种方法为: 栅格(网格)和矢量。
(1)栅格(网格)数据:用格网来表示要素空间变化的空间数据。格网中的每一个单元格都有一个对应于该位置上空间要素特征的值，栅格数据适合用于显示空间上的连续的要素，如降水量和高程。
栅格数据的分辨率:网格的宽度。与数码相机的分辨率类似，1000万像素指的是单位面积内网格的数量为1000万个，即网格宽度越小，图像越精细。
(2)矢量数据:利用了几何图形例如点、线(一系列点坐标)、面(形状决定于线)来表现客观对象的数据，被看做是空间上离散的实体。例如，在住房细分中以多边形来代表物产边界，以点来精确表示位置。
利用栅格或矢量数据模型来表达现实既有优点也有缺点。栅格数据设置在面内所有的点上都记录同一个值，而矢量格式只在需要的地方存储数据，这就使得前者所需的存储的空间大于后者。对于栅格数据可以很轻易地实现覆盖的操作，而对于矢量数据来说要困难得多。矢量数据可以象在传统地图上的矢量图形一样被显示出来，而栅格数据在以图象显示时显示对象的边界将呈现模糊状。除了以几何向量坐标或是栅格单元位置来表达的空间数据外，另外的非空间数据也可以被存储。在矢量数据中，这些附加数据为客观对象的属性。例如，一个森林资源的多边形可能包含一个标识符值及有关树木种类的信息。在栅格数据中单元值可存储属性信息，但同样可以作为与其他表格中记录相关的标识符。
四、投影系统，坐标系统与转换
基准面:地球可以用多种模型来表示，对于地球表面上的任一给定点，各个模型都可能给出一套不同的坐标(如纬度，经度，海拔)。最简单的模型是假定地球是一个理想的球体。随着地球的更多测量逐渐累积，地球的模型也变得越来越复杂，越来越精确。事实上，有些模型应用于地球的不同区域以提供更高的精确度(如北美坐标系统，1983-NAD83-只适合在美国使用，而在欧洲却不适用)。
投影:是制作地图的基础部分，它是从地球的一种模型中转换信息的数学方法，它将三维的弯曲表面转换成二维的媒介(比如纸或电脑屏幕)。不同类型的地图要采用不同的投影投影系统，因为每种投影系统有其自身的合适的用途。比如一种可以精确反映大陆形状的投影会歪曲大陆的相对尺寸。
五、GIS的发展趋势
1.趋于综合性发展
GIS、遥感(RS)和全球定位系统(GPS)3S集成技术的发展在世界各国引起了普遍重视。RS主要侧重于信息获取和动态监测;GIS主要是空间信息的管理、分析;GPS是空间定位、导航。GIS的综合性发展趋势还体现在与OA、Internet、多媒体、虚拟现实等技术的集成。
2.开放式GIS
GIS数据共享和交互式操作促进GIS社会化发展。开放式GIS协会(OGC)打破当前GIS业各地区、各单位、各企业各自为营的局面，促进GIS社会化发展。
3.产业化发展
GIS产业对象主要包括:硬件、软件、数据采集与数据转换、电子数据、遥感信息获取与处理、系统开发与集成、咨询与技术服务。
4.向组件式发展
采用面向对象技术开发组件式GIS是GIS软件发展的必然趋势，GIS软件的可配置性、可扩展性和开放性将更强，进行二次开发将更方便。
六、地理信息系统空间分析的基本方法
GIS空间分析的内涵极为丰富，包括空间查询、空间量测、叠置分析、缓冲区分析、网络分析、空间统计分类等多个方面。
G1S 空间分析技术方法包括以下两大类:
(1)空间基本分析
基于空间图形数据的分析计算，即基于图的分析。该分析功能与GIS 其他功能模块有紧密联系，技术发展也比较成熟。主要有空间信息量算、缓冲区分析、空间拓扑叠置分析、网络分析、复合分析、邻近分析及空间联结、空间统计分析等。 (2)空间模拟分析
也称为专业型空间分析。该技术解决应用领域对空间数据处理与输出的特殊要求，空间实体和关系通过专业模型得到简化和抽象，而系统则通过模型进行分析操作。目前G1S 在该领域的研究相对落后，尚未形成一个统一的结构体系。 七、地理信息系统的特点
GIS的操作对象是空间数据
空间数据包括地理数据、属性数据、几何数据、时间数据。GIS对空间数据的管理与操作，是GIS区别于其它信息系统的根本标志，也是技术难点之一。
GIS的技术优势在于它的空间分析能力
GIS独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形处理和表达、空间模拟和空间决策支持等，可产生常规方法难以获得的重要信息，这是GIS的重要贡献。
GIS与地理学、测绘学联系紧密
地理学是GIS的理论依托，为GIS提供有关空间分析的基本观点和方法。测绘学为GIS提供各种定位数据，其理论和算法可直接用于空间数据的变换和处理。
八、地理信息系统的基本功能
(1)数据的采集、检验与编辑
数据的采集与编辑主要用于获取数据，保证GIS数据库中的数据在内容与空间上的完整性。
(2)数据转换与处理
其目的是保证数据在入库时在内容上的完整性， 逻辑上的一致性。方法主要有数据编辑与处理、错误修正;数据格式转化，包括:矢量、栅格转化，不同数据格式转化;数据比例转化，包括:平移、旋转、比例转换、纠正等;投影变换，主要是投影方式变换;数据概化，主要是平滑、特征集结;数据重构，主要是几何形态变换(拼接、截取、压缩、结构);地理编码，主要有根据拓扑结构编码。
九、地理信息系统的组成
1.空间数据
空间数据包括地理数据、属性数据、几何数据、时间数据。
2.系统硬件
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模式建设。局域网模式有专线连接，适用于部门或单位内部GIS建设。广域网模式由公共通讯连接，局部范围为局域网, 通过若干通道与广域网连接，不适合专线连接。 3.系统软件
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。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，目前有Windows XP/7/vista、UNIX等。
4.GIS软件
包括用于驱动硬件的程序和用户界面。GIS中常见的用户界面是菜单、图标和命令。
十、地理信息系统的应用
用于全球环境变化动态监测
1(1987年联合国开始实施一项环境计划(UNEP)，其中包括建立一个庞大的全球环境变化监测系统(GEMS);
2(全球森林监测和森林生态变化有关项目(1990年对亚马逊地区原始森林的砍伐状况进行了调绘、1991年编制了全球热带雨林分布图);
3(海岸线及海岸带资源与环境动态变化的监测;
4(全球性大气环流形势和海况预报等。
用于自然资源调查与管理
1(在资源调查中，提供区域多条件下的资源统计和数据快速再现，为资源的合理利用、开发和科学管理提供依据;
2(可应用于不同层次和不同领域的资源调查与管理(例农业资源、林业资源、渔业资源)
用于监测、预测
1(借助于遥感(RS)和航测等数据，利用GIS对森林火灾、洪水灾情、环境污染等进行监视，例如，1998年长江流域发生特大洪水灾害期间，制作洪水淹没动态变化趋势影像图，为管理部门提供了有效的决策依据。
2(利用数字统计方法，通过定量分析进行预测。如加拿大金矿带的调查，分析不宜再行开采的存在储量危机的矿山，优选出新的开采矿区，并作出了综合预测图。
用于城市、区域规划和地籍管理
1(GIS技术能进行多要素的分析和管理，可以实施城市和区域的多目标开发和规划，包括总体规划、建设用地适宜性评价、环境质量评价、道路交通规划、公共设施配置等;
2(城市和区域规划研究(研究城市地理信息系统的标准化、城市与区域动态扩展过程中的数据实时获取、城市空间结构的真三维显示、数字城市等);
3(地籍管理(土地调查、登记、统计、评价和使用)。
军事应用
用于军事
1(反映战场地理环境的空间结构;完成态势图标绘、选择进攻路线、合理配置兵力、选择最佳瞄准点和打击核心、分析爆炸等级、范围、破坏程度、射击诸元等。
2(如海湾战争中，美国利用GIS模拟部队和车辆机动性、估算了化学武器扩散范围、模拟烟雾遮蔽战场的效果、提供水源探测所需点位、评定地形对武器性能的影响，为军事行动提供决策依据。
3(美国陆军测绘工程中心还在工作站上建立了GIS和RS的集成系统，及时地(不超过4小时)将反映战场现状的正射影像图叠加到数字地图上，数据直接送到前线指挥部和五角大楼，为军事决策提供24小时服务。
4(科索沃战争中，利用3S高度集成技术，使打击目标更精准有效。
用于辅助决策
其他
GIS还在金融业、保险业、公共事业、社会治安、运输导航、考古、医疗救护等领域得到了广泛的应用。
软件
遥感软件:ERDAS、ENVI、PCI Geomatics、Idrisi等。
地信软件:ARCGIS、MAPINFO、MAPGIS等。
演示
1. ERDAS各个模块及其作用，介绍遥感影像并打开一张遥感影像显示不同的波段组合。
2. ARCGIS
(1) 分别显示栅格、矢量数据，属性表及属性对话框的显示。
(2) 调用工具条(Spatial Analyst、3D Analyst、geostatistic analyst 、Editor、georeferencing)及其注意的地方。 (3) ArcToolbox的介绍，注意的地方同上。
(4) 分别符号化栅格、矢量数据，并叠加进行简单的地图制图(经纬网、图名、图例、指北针、比例尺)。
软件的安装
范文二：地理信息系统概念
1、地理信息系统（geographic information system ，即gis ）——一门集计算机科学、信息学、地理学等多门科学为一体的新兴学科，它是在计算机软件和硬件支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。
2、比较gis与cad、cac间的异同。
cad——计算机辅助设计，规则图形的生成、编辑与显示系统，与外部描述数据无关。
cac——计算机辅助制图，适合地图制图的专用软件，缺乏空间分析能力。
gis——地理信息系统，集规则图形与地图制图于一身，且有较强的空间分析能力。
3、图层：将空间信息按其几何特征及属性划分成的专题。
4、地理数据采集——实地调查、采样；传统的测量方法，如三角测量法、三边测量法；全球定位系统（gps）；现代遥感技术；生物遥测学；数字摄影技术；人口普查。
5、信息范例——传统的制图方法，称为信息范例，即假定地图本身是一个最终产品，通过使用符号、分类限制的选择等方式交换空间信息的模式。这个范例是传统的透视图方法，由于原始而受到很多限制，地图用户不能轻易获得预分类数据。也就是说，用户只限于处理最终产品，而无法将数据重组为更有效的形式以适应环境或需求的变化。
6、分析范例（整体范例）——存储保存原始数据的属性数据，可根据用户的需求进行数据的显示、重组和分类。整体范例是一种真正的用于制图学和地理学的整体方法。
7、栅格——栅格结构是最简单最直接的空间数据结构，是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元或象素由行、列定义，并包含一个代码表示该象素的属性类型或量值，或仅仅包括指向其属性记录的指针。因此，栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。特点：属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性本身，而所在的位置则根据行列号转换为相应的坐标，即定位是根据数据在数据集中的位置得到的，在栅格结构中，点用一个栅格单元表示；线状地物用沿线走向的一组相邻栅格单元表示，每个栅格单元最多只有两个相邻单元在线上；面或区域用记有区域属性的相邻栅格单元的集合表示，每个栅格单元可有多于两个的相邻单元同属一个区域。
8、矢量——它假定地理空间是连续，通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许
任意位置、长度和面积的精确定义。对于点实体，矢量结构中只记录其在特定坐标系下的坐标和属性代码；对于线实体，用一系列坐标对的连线表示；多边形是指边界完全闭合的空间区域，用一系列坐标对的连线表示。
9、“拓扑”（topology）一词来源于希腊文，它的原意是“形状的研究”。拓扑学是几何学的一个分支，它研究在拓扑变换下能够保持不变的几何属性——拓扑属性（拓扑属性：一个点在一个弧段的端点，一个点在一个区域的边界上；非拓扑属性：两点之间的距离，弧段的长度，区域的周长、面积）。这种结构应包括：唯一标识，多边形标识，外包多边形指针，邻接多边形指针，边界链接，范围（最大和最小x、y坐标值）。地理空间研究中三个重要的拓扑概念（1）连接性：弧段在结点处的相互联接关系；（2）多边形区域定义：多个弧段首尾相连构成了多边形的内部区域；（3）邻接性：通过定义弧段的左右边及其方向性来判断弧段左右多边形的邻接性。
10、矢量的实体错误——伪节点：即需要假节点进行识别的节点，发生在线和自身相连接的地方（如岛状伪结点——显示存在一个岛状多边形，这个多边形处于另一个更大的多边形内部），或发生在两条线沿着平行路径而不是交叉路径相交的地方（节点——表示线与线间连接的特殊点）。摇摆结点：有时称为摇摆，来源于3种可能的错误类型：闭合失败的多边形；欠头线，即结点延伸程度不够，未与应当连接的目标相连；过头线，结点的线超出想与之连接的实体。碎多边形：起因于沿共同边界线进行的不良数字化过程，在边界线位置，线一定是不只一次地被数字化。高度不规则的国家边境线，例如中美洲，特别容易出现这样的数字变形。标注错误：丢失标注和重复标注。异常多边形：具有丢失节点的多边形。丢失的弧。
11、空间分析方法——1、空间信息的测量：线与多边形的测量、距离测量、形状测量；2、空间信息分类：范围分级分类、邻域功能、漫游窗口、缓冲区；3、叠加分析：多边形叠加、点与多边形、线与多边形；4、网络分析：路径分析、地址匹配、资源匹配； 5、空间统计分析：插值、趋势分析、结构分析；6、表面分析：坡度分析、坡向分析、可见度和相互可见度分析。
12、欧拉数——最通常的空间完整性，即空洞区域内空洞数量的度量，测量法称为欧拉函数，它只用一个单一的数描述这些函数，称为欧拉数。数量上，欧拉数=（空洞数）-（碎片数-1），这里空洞数是外部多边形自身包含的多边形空洞数量，碎片数是碎片区域内多边形的
数量。有时欧拉数是不确定的。
13、函数距离——描述两点间距离的一种函数关系，如时间、摩擦、消耗等，将这些用于距离测量的方法集中起来，称为函数距离。
14、曼哈顿距离——两点在南北方向上的距离加上在东西方向上的距离，即d（i，j）=|xi-xj|+|yi-yj|。对于一个具有正南正北、正东正西方向规则布局的城镇街道，从一点到达另一点的距离正是在南北方向上旅行的距离加上在东西方向上旅行的距离因此曼哈顿距离又称为出租车距离，曼哈顿距离不是距离不变量，当坐标轴变动时，点间的距离就会不同。
15、邻域功能——所谓邻域是指具有统一属性的实体区域或者焦点集中在整个地区的较小部分实体空间。邻域功能就是在特定的实体空间中发现其属性的一致性。它包括直接邻域和扩展邻域。
16、缓冲区分析——是指根据数据库的点、线、面实体基础，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的空间分析方法。缓冲区在某种程度上受控于目前存在的摩擦表面、地形、障碍物等，也就是说，尽管缓冲区建立在位置的基础上，但是还有其他实质性的成分。确定缓冲区距离的四种基本方法：随机缓冲区、成因缓冲区、可测量缓冲区、合法授权缓冲区。
17、统计表面——表面是含有z值的形貌，z值又称为高度值，它的位置被一系列x和y坐标对定义且在区域范围内分布。z值也常被认为是高程值，但是不必局限于这一种度量。实际上，在可定义的区域内出现的任意可测量的数值（例如，序数、间隔和比率数据）都可以认为组成了表面。一般使用的术语是统计表面，因为在考虑的范围内z值构成了许多要素的统计学的表述（robinson et al., 1995）。
18、dem——数字高程模型（digital elevation model）。地形模型不仅包含高程属性，还包含其它的地表形态属性，如坡度、坡向等。dem通常用地表规则网格单元构成的高程矩阵表示，广义的dem还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示。在地理信息系统中，dem是建立数字地形模型（digital terrain model）的基础数据，其它的地形要素可由dem直接或间接导出，称为“派生数据”，如坡度、坡向。
19、空间插值——空间插值常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，以便与其它空间现象的分布模式进行比较，它包括了空间内插和外推两种算法。空间内插算法：通过已知点的数据推求同一区域未知点数据。空间外推算法：通过已知区域的数据，推求其它区域数据。20、泰森多边形——通过数学方法定义、平分点
间的空间并以直线相连结，在点状物体间生成多边形的方法。
21、线密度——用所有区域内的线的总长度除以区域的面积。
22、连通性——连通性是衡量网络复杂性的量度，常用γ指数和α指数计算它。其中，γ指数等于给定空间网络体节点连线数与可能存在的所有连线数之比；α指数用于衡量环路，节点被交替路径连接的程度称为α指数,等于当前存在的环路数与可能存在的最大环路数之比。
23、图形叠加——将一个被选主题的图形所表示的专题信息放在另一个被选主题的图形所表示的专题信息之上。
24、栅格自动叠加——基于网格单元的多边形叠加是一个简单的过程，因为区域是由网格单元组成的不规则的块，它共享相同的一套数值和相关的标注。毫无疑问，网格单元为基础的多边形叠加缺乏空间准确性，因为网格单元很大，但是类似于简单的点与多边形和线与多边形叠加的相同部分，由于它的简单性，因此可以获得较高的灵活程度和处理速度。
25、拓扑矢量叠加——如何决定实体间功能上的关系，如定义由特殊线相连的左右多边形，定义线段间的关系去检查交通流量，或依据个别实体或相关属性搜索已选择实体。它也为叠加多个多边形图层建立了一种方法，从而确保连结着每个实体的属性能够被考虑，并且因此使多个属性相结合的合成多边形能够被支持。这种拓扑结果称作最小公共地理单元(lcgu)。
26、矢量多边形叠加——点与多边形和线与多边形叠加使用的主要问题是，线并不总是出现在整个区域内。解决该问题的最强有力的办法是让软件测定每组线的交叉点，这就是所谓的结点。进行矢量多边形的叠加，其任务是基本相同的，除了必须计算重叠交叉点外，还要定义与之相联系的多边形线的属性。
27、布尔叠加——一种以布尔代数为基础的叠加操作。
28、制图建模——用以指明应用命令组合来回答有关空间现象问题的处理。制图模型是针对原始数据也包括导出数据和中间地图数据进行一系列交互有序的地图操作来模拟空间决策的处理。
29、地理模型的类型——类似统计同类的描述性模型和与推理统计技术相关的规则性模型。
30、常见模型——1、注重样式与处理的问题长时间以来用于解释类似农业活动与运输成本间的关系——独立状态模型。2、最初为预测工业位置点的空间分布的样式而设计的weber模型，进行改进后可使参与者寻找最佳商业和服务位置——位置-分配模型。3、建立在吸引力与到潜在市场的距离呈反比这一基础上的经济地理模型——重力模型。4、
通过空间验证思想如今广泛用于生态群落，通过地理空间跟踪动植物运动——改进扩散模型。
31、专题地图——以表现某单一属性的位置或若干选定属性之间关系为主要目的的地图。专题图形设计的一般程序包括合适的符号和图形对象的选择、生成和放置，以明确突出研究主题的重要属性和空间关系，同时还要考虑参考系统。gis专题地图输出的规则：不但要有精美的图形，最重要的是去读图、分析地图和理解地图。
32、元数据——关于数据的数据，对数据库内容的全面描述,其目的是促进数据集的高效利用和充分共享。使用元数据的理由：性能上，完整性、可扩展性、特殊性、安全性；功能上，差错功能、浏览功能、程序生成。
33、聚合——将单个数据元素进行分类的大量数字处理过程。
34、克立金法——依靠地球自然表面随距离的变化概率而确定高程的一种精确内插方法。
35、四叉树——一种压缩数据结构，它把地理空间定量划分为可变大小的网格，每个网格具有相同性质的属性。
36、比较工具型地理信息系统和应用型地理信息系统的异同。
工具型地理信息系统：是一种通用型gis，具有一般的功能和特点，向用户提供一个统一的操作平台。一般没有地理空间实体，而是由用户自己定义。具有很好的二次开发功能。如：arcinfo、genamap、mapinfo、mapgis、geostar。
应用型地理信息系统：在较成熟的工具型gis软件基础上，根据用户的需求和应用目的而设计的用于解决一类或多类实际问题的地理信息系统，它具有地理空间实体和解决特殊地理空间分布的模型。如lis、cgis、ugis。
37、详细描述应用型地理信息系统的开发过程
1、 系统总体设计：需求和可行性分析、数据模型设计、数据库设计、方法设计
2、 系统软件设计：开发语言、用户界面、流程、交互
3、 程序代码编写：投影、数据库、输入、编辑
4、 系统的调试与运行：α调试、β调试
5、 系统的评价与维护：功能评价、费用评价、效益评价
38、空间信息系统：以多媒体技术为依托，以空间数据为基础，以虚拟现实为手段的集空间数据的输入、编辑、存储、分析和显示于一体的巨系统，体由若干个子系统组成。
39、地理数据测量标准——命名（对数据命名，允许我们对把对象叫什么做出声明，但不允许对两个命名的对象进行直接比较）、序数（提供对空间对象进行逻辑对比的结果，但这种对比仅限于所谈论问题的范围内）、间隔（可以对待测项逐个赋值，能够更为精确地估计对比物的不
同点）、比率（用途最广的测量数据标准，它是允许直接比较空间变量的惟一标准）。
40、根据样本进行推理的取样原则——未取样位置的数据可以从已取样位置的数据中推测出来；区域边界内的数据可以合并计算；一组空间单元中的数据能够转换成具有不同空间配置的另外一组空间单元数据。常用的方法：内插法：当有数值边界或知道缺失部分两端数值；外推法：当缺失的数据一侧有数值，而另一侧每一数值。
范文三：地理信息系统概念汇总
1. 信息 :客观事物在人脑中的反应。
2. 数据 :对客观事物进行定性、定量的描述的原始材料,是信息的符号表示。
3. 信息与数据的关系 :数据是信息的载体,信息是数据的内涵,二者不可分离。
4. 数据处理的目的:为获取信息。
5. 地理信息 :与空间地理分布有关的信息,具有空间定位和多维结构的性质。
6. 信息系统 :具有对数据进行各种处理功能,并可向用户辅助预决策信息的计算机系统。
7. 空间数据 :具有公共地理定位基础的数据,如:地理空间实体的点线面表示。
8. 空间关系 :邻接、距离、包含、重叠。
9. 地理空间数据结构 :参考系确定的空间位置,空间拓扑关系、属性。
10. 空间实体特征 :空间特征、属性特征、时间特征
11. 实体数据类型 :属性数据(解释属性特征) 、几何数据(解释空间特征) 、关系数据 12. GIS 空间数据分类 :地图、遥感、地形、属性、元数据
13. 拓扑 :拓扑学是几何学的一个分支, 它研究在拓扑变换下能保持不变的几何属性—拓扑 属性
14. 拓扑关系 :邻接(同类) 、关联(不同类) 、包含(同类不同级)
15. 矢量数据结构 :是通过记录坐标的方式尽可能的将点线面地理实体表现的精确无误。 16. 栅格数据结构 :是像元阵列, 每个像元的行列号确定位置, 用像元值表示空间对象的类 型、等级等特征,每个栅格单元只能存一个值。
17. 地理实体 :地理数据库中的实体。是一种在现实世界中不能再划分为同类现象的现象。 18. 地理目标 :实体在地理数据库中的表示, 地理目标的表示方法随比例尺、 目的等情况的 变化而变化
19. 数据库概念 :1、数据库 2、数据库管理系统 3、数据库系统 4、数据库系统管理员 20. 空间数据库组成 :1、空间数据库 2、空间数据库管理系统 3、数据库应用系统
21. 空间数据库概念 :是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间 数据的总和,以一系列特定结构的文件形式组织后存储在介质上。
22. 两个实体间的关系 :1、一对一 2、一对多 3、多对多
23. 数据模型 :层次、网状、关系、面向对象
24. 计算机图形学 :是研究如何应用计算机生成处理和显示图形的一门新兴学科。
25. 专题地图与普通地图相比特征 :1、 地图内容主题化 2、 表示内容前瞻化 3、 地图功能多 元化 4、表达形式多样化 5、主体要素特殊化
26. 专题地图性质分类 :自然地图、社会经济和其他专题地图。结构形式分:分布图、区文 图、类型图、趋势图、统计图。
27. 地图特点 :1、整体的政治思想性 2、内容的科学性 3、分幅内容的完整性 4、表达形式 的艺术性 5、图幅间内容统一性 6、资料的现势性。
28. 数据库 :就是为了一定目的, 在计算机系统中以特定的结构组织、 存储和应用的相关联 的数据集合。
29. 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。
30. 空间数据结构 :1、矢量 2、栅格 3、属性数据
31. 地理信息系统 :在计算机软硬件支持下,以采集、存储、管理、处理、检索、分析和显 示空间物体的地理分布数据及与之相关的属性, 并以回答用户问题等为主要任务的技术 系统
32. 实体 :客观存在并可星湖区别的事物
33. 属性 :实体所具有的某一特性
34. 码 :唯一标识实体的属性集 域:属性的取值范围
35. 数据结构 :是数据组织的形式是适合计算机存储, 管理和处理的数据逻辑结构、 对空间 数据时地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。
36. 面状专题地图的表示方法 :1、等值法 2、质底法 3、范围法 4、点密度法 5、统计图法 6、 DEM 表示法
37. (数据库)和 (数据管理系统 ) 统一起来称为数据库系统
38. GIS 的特点 :1、具有采集、管理、分析和输出各种地理空间信息的能力 2、以地理研 究和地理决策为目的,以地理模型方法为手段具有区域分析和多要素分析
39. GIS 的应用 :1、资源管理 2、城市规划 3、测绘与地理制图 4、国土监测 5、环境保护 6、辅助决策
40. GIS 的发展 :1、 GIS 的网络化 2、 GIS 的标准化 3、数据的商业化 4、系统的专门化 5、 GIS 的企业化 6、 GIS 的全球化 7、 GIS 的大众化
41. GIS 的基本功能 :1、书记采集与输入 2、数据的编辑与更新 3、数据存储与管理 4、空 间查询与分析 5、数据显示与输出 6、二次开发与编程
42. GIS 的组成 :1、硬件系统 2、软件系统 3、空间数据 4、用户 5、应用模型
43. 专题地图表达法 :1、点位符号法 2、定位图表法 3、线状符号法 4、动态符号法 5、面 状分布要素法
44. 3S :1、 GPS2、 GIS3、 RS
45.
范文四：地理信息系统概念复习资料
1. 地理信息系统:是管理和分析空间数据的科学技术,它及时而又准确地向地球科学工作者,各类管理与生产部门提供有关区域分析,
方案优选战略决策等方面可靠的地理信息,这就是地理信息系统的主要职能。 3. 信息的特点 a. 客观性 b. 适用性 c. 传输性 d. 共享性
2信息的定义
② 狭义信息论:两次不定性之差。即指人们获得信息前后对事物认识的差别。
②广义信息论:信息是指主体与外部客体之间相互联系的一种形式, 是主体和客体之间的一切有用的消息或知识, 是表征事物特征的一种普遍形式 . 数据是一种未经加工的原始资料,数字、 文字、 符号、 图像都是数据。 数据是客观对象的表示, 而信息则是数据内涵的意义, 是数据的内容和解释。 4数据处理:对数据进行处理(采集、筛选、运算、排序、归并、转换、储存、编码、分类、检索、计算,以及分析、模拟和预测等) ,就是为了得 到数据中所包含的信息。
5地理数据 :是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。
地理信息:地理数据所蕴含和表达的地理含义。
6地理信息的特征:①空间特征②属性特征③时序特征
7地理信息系统概念:由计算机硬件,软件和不同的方法促成的系统,该系统设计来支持空
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和管理问题。
8. 基于计算机的信息系统的构成要素计算机硬件软件数据用户
9空间数据特征:空间特征属性特征时间特征
10. 地理信息系统的特征
第一,具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力,具有空间性和动态性;
第二,由计算机系统支持进行空间地理数据管理,并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法,作用于空间数据,产生有用信息,完成人类 难以完成的任务;
第三,以地理研究和地理决策为目的,以地理模型方法为手段,具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力,并能产生高层的地理信息。 11地理信息系统的类型按内容分类 :专题地理信息系统、区域信息系统) 、地理信息系统工具或地理信息系统外壳
12从提供的性能角度看 GIS 分类 :1. 空间管理型 GIS (大众型 ) 2.空间分析型 GIS (传统型 ) 3.空间决策型 GIS (决策型 )
13从系统开发角度看 GIS 的分类
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
14 从系统结构角度看 GIS 的分类 1单机 GIS 2网络 GIS
15从数据结构角度看 GIS 的分类 1矢量数据结构 GIS 2栅格数据结构 GIS 3混合型数据结构
16地理信息系统基本功能:数据采集与编辑 数据存储与管理 数据处理与变换
空间分析和统计 产品制作与演示 二次开发和编程
17地理信息系统应用功能:资源管理 区域规划 国土监测 辅助决策
18地理信息系统的基本构成: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。
19计算机硬件系统:由主机、外设和网络组成,用于存储、处理、传输和显示空间数据。 20软件主要核心模块:①据输入和编辑②空间数据管理 ③数据处理和分析④数据输出
⑤用户界面⑥系统二次开发能力
21空间数据:GIS 的操作对象为空间数据
22空间数据组织:矢量结构、栅格结构;
23空间数据管理:①空间数据:文件②属性数据:关系数据库
24空间数据的定义:是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据,可以是图形、图像、文字、表格和数字等。
25 GIS发展简史
国外 GIS 发展状况
1开拓发展阶段(20世纪 60年代)注重空间数据的地学处理。 1963年,加拿大测量学 R. T. Tomlinson首先提出 GIS 这一术语,并建立加拿大地 理信息系统(CGIS ) ;
2) 巩固发展阶段(20世纪 70年代)注重空间地理信息的管理,受到政府部门、商业公司和大学的普遍重视。
3. 大发展阶段(20世纪 80年代)注重空间决策支持分析
4. 社会化阶段(20世纪 90年代以来) , 注重 GIS 社会应用与服务, GIS 技术迅猛发展。 5. 社会服务(21世纪以来) ,普及阶段。网络 GIS ,移动
GIS 6国外主流 GIS
第二章 地理信息系统的数据结构
1地图投影:①将椭球面上的大地坐标,按照一定的数学法则,变换为平面上相应点的平面直角坐标。②依据一定的数学法则,将不可展开的地表曲 面映射到平面或可展开成平面的曲面上,最终在地表面点和平面点之间建立一一对应的关系。空间实体:点,线,面,曲面,体当对空间实体进行 数据表达时,关键看如何表达空间的一点,因为点是构成地理空间实体的基本元素。如果采用一个没有大小的点来表达基本点元素时,成为矢量表 示方法 ; 如果采用一个有固定大小的点来表达基本元素时称为栅格数据。
2空间数据拓扑类型:拓扑邻接 拓扑关联 拓扑包含
3拓扑关系的意义:1. 根据拓扑关系,不需要利用坐标或者计算距离,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
矢量数据 ----定位明显,属性隐含 栅格数据 ----属性明显,定位隐含
4空间数据的分类:是根据系统功能及国家规范和标准,将具有不同属性或特征的要素区别开来的过程,以便从逻辑上将空间数据组织为不同的数据 层,为数据采集,存储,管理,查询和共享提供依据。
5空间数据的编码:是指将数据分类结果用一种易于被计算机和人认识的符号系统标识出来的过程。
6数字化方法:手扶跟踪数字化仪数字化屏幕数字化扫描矢量化等
第三章 空间数据处理
1. 空间数据处理内容:数据变换、数据重构、数据提取。
数据处理的概念数据处理,就是对采集的各种数据,按照不同的方式方法对数据形式进行编辑运算,清除数据冗余,弥补数据缺失,形成符合用户 要求的数据文件格式。
2数据处理的意义 :1数据处理是实现空间数据有序化的必要过程。 2数据处理是检验数据质量的关键环节。数据处理是实现数据共享的关键步骤 3几何纠正:是为了实现对数字化数据的坐标转换和图纸变形误差的纠正。
4放射变换的特性:①直线变换后仍位直线②平行线变换后让仍未平行线③不同方向上的长度比发生变化
5地图投影转换:主要研究从一种地图投影变为另一种地图投影的理论和方法,其实质是建立两平面之间点的一一对应关系。
6转换方式:正解变换、反解变换、数值变换
7转换方法:解析变换、数值变换、解析—数值变换
8. 栅格结构与矢量结构的比较
9应用原则:数据采集采用量数据结构,有利于保证空间实体的几何精度和拓扑特性的描述;而空间分析主要采用栅格数据结构,有利于加快系统 数据的运行速度和分析应用进程。
10二值化:线画图形扫描后产生画像栅格数据,这些数据是按从 0— 255的不同灰度值量度的,设以 G (i,j )表示第 i 行第 j 列的像素灰度值,为 将这种 256级不同的灰度压缩到 2个灰度形成二值图,即 0和 1两级灰度图,首先要在最大与最小灰度之间定义一个阀值 T ,
11为什么要遥感与 GIS 数据融合?
借助遥感技术获得的休息具有周期动态性、休息丰富、或取消率高等优势,而 GIS 则具有高效的空间数据管理和灵活的空间数据综合分析能力。两 者数据融合,有利于增强多重数据的复合能力,改善遥感休息提取的及时性和可靠性,便于利用遥感影像辅 GIS 空间数据的获取与更新,有效地提 高各类数据的使用率。
12具体方法:遥感影像与 DLG 的融合、遥感影像与 DEM 的融合、遥感影像与 DRG 的融合。
第四章 地理信息系统空间数据库
1空间数据库主要是为 GIS 提供空间数据的存储和管理方法。空间数据的存储和管理方法
通常有两种方式:空间数据文件存储管理和空间数据库存储和管理。
2空间数据组成:数据库存储系统、数据库管理系统和数据库应用系统。
3空间数据库管理实现方式从文件发展到数据库主要经历了四个阶段:
a 初级式的管理模式 b 混合式的管理模式 c 扩展式的管理模式 d 集成式的管理模式
4空间数据库的设计步骤:a 、需求分析; b 、概念设计; c 、逻辑设计; d 、物理设计
5、空间数据库的设计应遵循的原则:a 、尽量减少空间数据存储的冗余量; b 、提供稳定的空间数据结构,在用户的需求改变时,该数据结构能迅速 做出相应的变化; c 、满足用户对
空间数据即使访问的需求,并能高效地提供用户所需的空间数据查询结果; d 、在数据元素间维持复杂的联系,以反映空间数据库的复杂性; e 、支 持多种多样的决策需要,具有较强
的应用适应性。
6、 空间数据库的实现过程 a 、 建立实际的空间数据库结构; b 、 装入试验性的空间数据对应用程序进行测试, 以确认其功能和性能是否满足设计要求, 并检查对数据库存储空间的占有情况; c 、装入实际的空间数据,即数据库的加载,建立起实际运行的空间数据库。
7、空间数据库的运行与维护
A 、维护空间数据库的安全性和完整性,需要及时调整授权和密码,转储及恢复数据库;
B 、监测并改善数据库性能,分析评估存储空间和响应时间,必要时对进行数据库的在组织 C 、增加新的功能,对现有功能按用户需要进行扩充 D 、修改错误,包括程序和数据
8、空间关系查询类型 :
点——点查询:查询距离水井 1㎞ 范围内的所有乡镇;
线——点查询:查询距离河流㎞ 范围内的所有乡镇;
面——点查询:查询某行政区域内的所有乡镇;
点——线查询:查询距离某乡镇 500m 范围内的河流;
线——线查询:查询与某条河流的干流连接的支流;
面——线查询:查询经过某行政区域的河流;
点——面查询:查询某乡镇所在的行政区域;
线——面查询:查询河流经过的行政区域;
面——面查询:查询与某行政区域相邻的其他行政区域。
9、时空数据库系统或数据处理技术,其内容有以下三方面:
A 、空间时态数据的表达:空间时态数据表达的目的在于建立空间时态一体化数据模型。它涉及时间标志、时态版本的标识、空间变化类型的定义、 空间拓扑与时态拓扑、空间时态数据的存储结构,以及存取策略等内容。
B 、空间时态数据的更新:空间时态数据的更新研究空间数据更新的类型、操作方法,更新对空间数据库中空间和时态拓扑的影响,以及拓扑重建 等问题。
C 、空间时态数据的查询:空间时态数据的查询探讨空间时态数据的各种跟踪算法、多维信息的复合、分析、可视化等。
10、时空一体化数据模型:时间片快照模型;底片叠加模型;时空合成模型。
1、空间分析的根本目的,在于通过对空间数据的深加工,获取新的地理信息。因此,对于
空间分析的定义可以这样表述:空间分析是基于空间数据的分析技术,他是以地球科学原理为依托,通过分析算法,从空间数据中获得有关地理对 象的空间位置、空间分布、空间形态、空间构成、空间演变等信息。
2、空间分析的分类:a 、按空间数据的形式:矢量数据空间分析;栅格数据空间分析;
b 、按 GOODCHILD 提出的空间分析框架:产生式分析;查询式分析
3、数字地形模型,简单地说就是用数字化的形式表达的地形信息。
DTM 在形式上分为:规则格网;不规则格网;数字等高线、等深线、地形特征线(如山脊线、山谷线和坡度变换线)等。
4、空间叠合分析是指在相同的空间坐标系统条件下,将统一地区两个不同地理特征的空间
和属性数据重叠相加,以产生空间数据区域的多重属性特征,或建立地理对象之间的空间对
应关系。
5、基于矢量数据的叠合分析有哪几种?
A 、点与多边形的叠合 B 、线与多边形的叠合; C ,多边形与多边形的叠合。
6、空间缓冲区就是地理空间实体的一种影响范围或服务范围。空间缓冲区分析是围绕空间的点、线、面实体,自动建立起周围一定宽度范围内的 多边形。
地理信息系统的应用模型
1.GIS 应用模型的分类:①根据表达对象的不同数学模型,经验模型,混合模型②安研究对象的瞬时状态和发展过程静态,半静态,动态
2.GIS 应用模型的构建:目的导向分析是将要解决的问题与专业知识相结合,从问题开始,一步步地推导出解决问题所需要的原始数据、精度标准、 模型的逻辑结构和方法步骤。数据导向操作,是将已经形成的模型逻辑结构与 GIS 技术相结合,从各类数据开始,一步步地将数据转换成问题的答 案,必要时还需要进行反馈和修改,直到取得满意的结果,最后以图形或图表的形式输出最终结果。
3. 应用模型建模的步骤:a 、明确分析的目的和评价准则; b 、准备分析数据; c 、空间分析操作; d 、结果分析; e 、解释、评价结果(如有必要,返 回第一步) f 、结果输出(地图、表格和文档)
4. 应用模型建模的途径:a 利用 GIS 系统内部的建模工具 b 、利用 GIS 系统外部的建模工具;
5. 适宜性分析:是指土地针对某种特定开发活动的分析,这些开发活动包括农业应用、城市化选址、作物类型布局、道路选线、选择重新造林的最 适宜的土地等。
1. 系统设计的流程:系统分析 系统设计 系统实施 系统运行与维护
2地理信息系统的评价:系统效率 系统可靠性 可移植性 系统的效益
1.GIS 的产品主要指空间数据处理和空间分析产生的可以共各专业人员或决赛人员使用的
各种底图,图表,图像,数据报表或文字说明等。
2数字地图的优点①数字地图的存储介质是计算机磁盘,光盘等,与纸张印刷的常规地图相比,其信息存储量大,体积小,易于携带和通过网络进 行传输。②数字地图是以空间数据反映各类地理特征,可以在计算机软件的支持下借助高分辨率的显示器实现地图的无级缩放,漫游等显示和信息 的动态选择,查询,量算等功能。③数字地图便于与遥感信息和 GIS 空间数据相结合,实现地图的快速更新,同时也便于多层次信息的综合表现和 分析。
3. 虚拟现实技术的特征:立体感的视觉效果 存在感多感知性 闭环交互方式 动态显示
二、填空题
1、 空间实体的四个基本特征:空间位置特征、属性特征、时间特征、空间关系特征。
2、 地理空间数据的概念模型分为:对象模型、场模型、网络模型。
3、 空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系。空间关系主要有头拓扑空间关系、顺序空间关系、度量空间关系。
4、 栅格数据模型的一个优点是不同类型的空间数据层可以进行叠加操作,不需要进行复杂的几何计算。
5、 矢量数据结构按其是否明确地表示地理实体空间关系分为:实体数据结构和拓扑数据结构两大类。
6、 栅格数据结构的显著特点是:属性明显,定位隐含。
7、 矢栅一体化结构的理论基础是:多级网格方法、三个基本约定、线性四叉树编码。
8、 属性查询是一种较常用的空间数据查询,属性查询又分为简单的属性查询和基于 SQL 语言的属性查询。
9、 空间关系查询包括拓扑关系查询和缓冲区查询。
10、根据栅格数据叠加层面的不同,将栅格数据的叠置分析运算方法分为以下几类:布尔逻辑运算、重分类和数学运算复合法。
11、从缓冲区对象方面来看,缓冲区最基本的可分为点缓冲区、线缓冲区和面缓冲区。
12、窗口分析的类型包括:统计运算、测度运算、函数运算和追踪分析。
13、 地理空间分析的三大基本要素是空间位置、属性、时间。
14、 GIS 运行环境的核心部分是计算机软硬件系统。
15、 GIS 硬件系统包括输入设备、处理设备、存储设备、和输出设备四部分。
16、从数据结构上, GIS 可分为矢量 GIS 、栅格 GIS 、矢量—栅格 GIS 。
17地理空间坐标系统分为球面坐标系统、平面坐标系统,其中平面坐标系统被称为投影坐标系统。
18、投影是指建立两个点集之间一一对应的映射关系。
19、高斯投影中 1:2.5至 1:50万比例尺地形图采用经差 6度分带, 1:1万比例尺地形图采用经差 3度分带。
20、区域多边形的选择必须和国家现行管理制度相一致,才能发挥其应用效益,保证信息更新的连续性。
21、 根据空间数据的获取方式可分为:地图数据、遥感影像数据、实测数据、共享数据、其他数据。
22、地理信息系统的数据采集工作包括两个方面:空间数据的采集、属性数据的采集。
23、属性数据的来源:社会环境数据、自然环境、资源与能源。
24、数据重构主要包括 :数据结构的转换和数据格式的转换。
25、矢量数据的常用压缩方法:间隔取点法、垂距法和偏角法、分裂法。
26、空间数据质量指标包括:完备性、逻辑一致性、位置准确度、时间准确度、专题准确度。
27、空间数据的误差:几何误差、属性误差、时间误差、逻辑误差。
28、数据库领域中最常用的数据模型有:层次模型、网状模型、关系模型、对象模型。
29、空间数据的基本特征:空间特征、非结构化特征、空间关系特征、多尺度与多态性、分类编码特征、海量数据特征。
30、地形特征点主要包括山顶点,凹陷点,脊点,谷点,鞍点,平地点等。
31、空间统计分析可包括空间数据的统计分析及数据的空间统计分析,前者着重于空间物体和现象的非空间特性的统计分析。
32、分布形态可从两个角度考虑,一是数据分布对称程度,另一个是数据分布集中程度。前者测定参数称为偏度,后者测定参数为峰度。 33、透视分析是探测全属趋势常用方法,准确判定趋势特征关键在于选择合适透视角度。
34、数据分析的原则:科学性原则,完整性原则,实用性原则,美观性原则。
35、模式分级分为等间距分级,分位数分级,等面积分级,标准差分级,自然裂点法分级。
三、判断题
1、数据是信息的表达,信息是数据的内涵。 (√)
2、 GIS 是由硬件、软件组成。 (×)
3、地理空间分析的三大基本要素是空间位置、属性以及时间。 (√)
4、在 GIS 中,时间要素是必选要素,而空间要素是可选要素。 (×)
5、投影是指建立多个点之间的映射关系。 (×)
6、地理模型用于描述地理概念和地理事物。 (×)
7、对象模型具有明确便捷和独立地理现象。 (√)
8、相同类型的对象并为对象类,类是一种创建对象的模板。 (√)
9、每一个实体都给一个明确标识符来标识该物体。 (√)
10、矢量数据结构的显著特点是定位隐含、属性明显;而栅格数据模型的显著特点是定位明显、属性隐含。 (×)
11、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。 (√)
12、在栅栏数据结构中,每个栅格单元可以存在多个值。 (×)
13、栅格影像不仅包含了属性信息,还包括了隐藏的空间位置信息。 (√)
14、全关系数据库管理是统一模式,而对象—关系数据库管理是扩展模式。 (×)
15、空间索引的性能的优劣直接影响空间数据库和地理信息系统的整体性能。 (√)
16、 GIS 需要输入两方面的数据,即空间数据与拓扑数据。 (×)
17、判断空间数据质量应根据数据用途确定其标准。 (√)
18、空间元数据是一个由若干复杂或简单的元数据项组成的集合。 (√)
19、拓扑关系查询包括邻接关系、包含关系、空间关系。 (×)
20、空间查询包括简单直接查询、逻辑运算查询、复合模拟查询。 (√)
21、直接栅格编码:简单直观、压缩效率较高,是压缩编码方法的逻辑原型。 (×)
22、从根本上说,点与多边形叠加首先是计算多边形对点的包含关系;线与多边形的叠加首先比较线坐标与多边形坐标的关系。 (√)
23、缓冲区分析模型就是将点、线、面地物分布图变换成这些地物的扩展距离图。 (√)
24、最佳路径是确定起点、终点所要经过的中间点和中间连线,求最短路径。 (×)
25、地理信息的特点是空间相关性、空间区域性、空间多样性、空间复杂性。 (×)
26、栅格数据模型比较适用于场模型抽象表达空间对象。 (√)
27、资源分布网络模型由中心点(分配中心)及其状态属性和网络组成。 (√)
28、 DEM 表示地表区域上地形的三维向量的无限序列,即地表单元上高程的集合。 (×)
29、数字化的等高线对于计算坡度或生成着色地形图十分适用 。 (×)
30、流水线分析、可视性分析是建立 DEM 的众多目的之一 (√)
四、简答题
1. 简述地理信息系统的基本特征
a) 数据的空间定位特征
b) 空间关系处理的复杂性
c) 海量数据管理能力
2. 什么是 GIS 空间分析?其方法是什么?
GIS 空间分析是以地理事物的空间位置和形态特征为基础,以空间数据运算、空间数据与属性数据的综合运算为特征,提取与产生新的空间 信息的技术和过程。
方法:叠置分析、缓冲区分析、窗口分析、网络分析
3. 什么是空间数据库?其主要特点是什么?
空间数据库是地理信息系统中用于储存和管理空间数据的场所。
特点:
(a )数据量特别大;
(b )不仅有地理要素的属性数据,还有大量的空间数据,并且这两种数据之间具有不可分割的联系;
(c )数据应用广泛。
4. 网络分析的基本思想是什么?
人类的活动总是趋向于按一定的目标选择达到最佳效果的空间位置,根本目的是研究、筹划如何安排一项基于网络数据的工程,并使其运行效 果最好。
5. 简述空间数据的基本特征。
空间特征、非结构化特征、空间关系特征、多尺度与多态性、分类编码特征、海量数据特征
6. 地理表达和地理模型的关系
a) 二者有重叠;
b) 地理表达用于描述地理概念和地理事物;
c) 地理模型则多用于地理时间和空间数据库环境下。
7. 简述栅格数据结构的优缺点
优点:“属性明显,定位隐含” ,数据结构简单、数据模拟方便。
缺点:数据量大、难以建立实体间的拓扑关系、通过改变分辨率而减少数据量时精度和信息量同时受损等。
8. 简述矢量数据结构的优缺点
优 点 :数据 按 照 点 、 线或 多 边 形 为 单 元 进行 组 织 , 编 码容 易 、 数 字 化操 作 简 单、 数 据 编 排 直观 。
缺 点 :
a) 独 立 存储 方 式 造 成 相邻 多 边 形 的 公共 边 界 重复 记 录 , 造 成数 据 冗 余 , 导致 公 共 边界 出 现 间 隙 或重 叠 ;
b) 缺 少 多边 形 的 邻 域 信息 和 图 形 的 拓扑 关 系 ;
c) “ 岛 ”的 问 题 。 (岛只 作 为 一 个 单个 图 形 ,没 有 建 立 与 外界 多 边 形 的 联系 。 )
9. 简述空间数据质量的主要控制方法。
a) 传统的手工方法:将数字化数据与数据源进行比较,图形部分的检查包括目视方法、会知道透明图上与原图叠加比较,属性部分的检 查采用与原属性逐个对比;
b) 源数据方法:数据集的源数据中包含大量有关数据质量的信息,通过它可检查数据质量,同时通过跟踪源数据可以了解数据质量的状 况和变化;
c) 地理相关法:用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量。
10. 简述空间数据查询过程的类型和查询内容
类型:
a) 直接复原数据库中的数据及所含信息,回答人们提出的一些比较“简单”的问题;
b) 通过一些逻辑运算完成一定约束条件下的查询;
c) 更具数据库中现有的数据模型,进行有机的组合构造,模拟现实世界中的一些系统和现象的结构功能,回答一些“复杂”的 问题。
内容:查询空间对象的属性、空间位置、空间分布、几何特征以及其他空间对象的空间关系。
11. 简述空间关系的类型
a) 空间拓扑关系:拓扑变换下保持不变的关系;
b) 空间顺序关系:描述实体在地理空间上的排列顺序;
c) 空间量度关系:描述空间实体的距离远近关系,一般用欧式距离表示。
12. 在主图的图面配置中,应注意哪些问题?
a) 在区域空间上,要突出主区与临区是图形与背景的关系,增强主图区域的视觉对比度;
b) 主图的方向一般是上北下南;
c) 移图;
d) 重要区域扩大图。
五、论述题
1、 gis 尚待解决的问题及当前的发展趋势
(一)问题:(1)数据结构方面存在的问题:目前通用的 GIS 主要有矢量、栅格或两者相加的混合系统,。在矢量结构方面,其缺点是处理位置关系 (包括相交、通过、包含 等 ) 相当费时,且缺乏与 DEM 和 RS 直接结合的能力。在栅格结构方面,存在着栅格数据分辨率低,精度差 ; 立地物等问题。
(2)GIS模型存在的问题;传统 GIS 模型难以表达复杂的地理实体,更难满足客观世界的整体特征要求。其对空间数据模型和空间数据结构方面力不从心,逐渐暴露其弊端。
(二),发展趋势 随着地理信息系统产业的建立和数字化住处产品在全世界的普及 ,GIS 将深人到各行各业以至千家万户,成为人们生产、工作、学习和生活中不可缺少 的工具和助手。数据管理方面:(1)多比例尺、多尺度和多维空间数据的表达;三库一体化的数据结构方向;利用数据挖掘技术进行知识发现(2)技术集成方面 ::“3S”集 成即将遥感、空间定位系统和地理信息系统这三种对地观测技术有机地集成在一起; GIS 与虚拟现实技术的结合;分布式技术、万维网与 GIS 的结合;
2、试论述矢量数据的叠置分析
(1)点与多边形叠加:将一个点图层叠加在一个多边形的图层上,以确定每个点落在哪个多边形内。点与多边形的叠置是通过点在多边形内的判 别完成的,它通常是得到一张新的属性表,该属性表除了原有的属性以外,还含有落在那个多边形的目标标识。如果必要,还可以在多边形的属性 表中提取一些附加属性。如行政区名称,行政区首长姓名等。
(2)线与多边形叠加:线与多边形的叠加,首先计算线与多边形的交点,将原线打断成一条条弧段,并将原线和多边形的属性信息一起赋给新弧 段。根据叠加的结果可以确定每条弧段落在哪个多边形内,可以查询指定多边形内指定线穿过的长度。
(3)多边形叠加:多边形叠加将两个或多个多边形图层进行叠加产生一个新多边形图层的操作,其结果将原来多边形要素分割成新要素,新要素 综合了原来两层或多层的属性。叠加过程可分为几何求交和属性分配两步。几何求交过程首先求出所有多边形边界线的交点,再根据这些交点重新 进行多边形拓扑运算,对新生成的拓扑多边形图层的每个对象赋一多边形唯一标识码,同时生成一个与新多边形对象一一对应的属性表。
3、论述失量数据与栅格数据的结构的转换
栅格向矢量的转换:矢量化的过程要保证以下两点:拓扑转换,即保持栅格表示出的连通性和邻接性。否则,转换出的图形是杂乱无章的,没 有任何实用价值的;转换空间对象正确的外形。栅格向矢量转换的主要步骤为:二值化,一般情况下,栅格数据是按 0~255的不同灰度值表达的; 细化是消除线划横断面栅格数的差异,使得每一条线 只保留代表其轴线或周围轮廓线(对多边形而言)位置的单个栅格的宽度。跟踪,去除多余 点及曲线光滑,拓扑关系的生成:判断弧段与多边形间的空间关系,以形成完整的拓扑结构并建立与属性数据的关系。
矢量向栅格的转换:从矢量向栅格转换过程中,应尽量保持矢量图形的精度在决定属性值时尽可能保持空间变量的真实性和最大信息量。格网 单元对应几种不同的属性值,而每一单元只能取一个值。在这种情况下,有如下一些取值方法:(1)中心点法:用处于格网单元 0处的地物类型或 空间特征决定属性值。此时,该单元属性值为 C 。此法常用于连续分布的地理要素,如降雨量分布、大气污染等; (2)面积占优法:以占单元面积最 大的地物类型和空间特征决定格网单元的属性值。此时,栅格单元的属性值为 B 。面积占优法适合分类较细、地物类别斑块较小的情况。
范文五：GIS~地理信息系统概论基本概念集锦
1、地理信息系统(Geographic Information System ,即 GIS ) —— 一门集计算机科学、信 息学、 地理学等多门科学为一体的新兴学科, 它是在计算机软件和硬件支持下, 运用系统工 程和信息科学的理论, 科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据, 以提供对规划、 管理、 决策和研究所需信息的空间信息系统。 GIS 有以下子系统:数据输入子系统,数据存储和检 索子系统,数据操作和分析子系统,报告子系统 .
信息系统
非空间的 空间的
管理信息系统 非地理学的 GIS
CAD/CAM 其他 GIS LIS
社会经济 , 人口普查 基于非地块 , 基于地块的
2、比较 GIS 与 CAD 、 CAC 间的异同。
CAD —— 计算机辅助设计,规则图形的生成、编辑与显示系统,与外部描述数据无关。 CAC —— 计算机辅助制图,适合地图制图的专用软件,缺乏空间分析能力。
GIS —— 地理信息系统,集规则图形与地图制图于一身,且有较强的空间分析能力。
3、图层:将空间信息按其几何特征及属性划分成的专题。
4、地理数据采集 —— 实地调查、采样;传统的测量方法,如三角测量法、三边测量法;全 球定位系统(GPS ) ;现代遥感技术;生物遥测学;数字摄影技术;人口普查。
5、信息范例 —— 传统的制图方法,称为信息范例,即假定地图本身是一个最终产品,通过 使用符号、 分类限制的选择等方式交换空间信息的模式。 这个范例是传统的透视图方法, 由 于原始而受到很多限制, 地图用户不能轻易获得预分类数据。 也就是说, 用户只限于处理最 终产品,而无法将数据重组为更有效的形式以适应环境或需求的变化。
6、分析范例(整体范例) —— 存储保存原始数据的属性数据,可根据用户的需求进行数据 的显示、重组和分类。整体范例是一种真正的用于制图学和地理学的整体方法。
7、栅格 —— 栅格结构是最简单最直接的空间数据结构,是指将地球表面划分为大小均匀紧 密相邻的网格阵列, 每个网格作为一个象元或象素由行、 列定义, 并包含一个代码表示该象 素的属性类型或量值, 或仅仅包括指向其属性记录的指针。 因此, 栅格结构是以规则的阵列 来表示空间地物或现象分布的数据组织, 组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特 征。特点:属性明显,定位隐含,即数据直接记录属性本身,而所在的位置则根据行列号转 换为相应的坐标, 即定位是根据数据在数据集中的位置得到的, 在栅格结构中, 点用一个栅 格单元表示; 线状地物用沿线走向的一组相邻栅格单元表示, 每个栅格单元最多只有两个相 邻单元在线上; 面或区域用记有区域属性的相邻栅格单元的集合表示, 每个栅格单元可有多 于两个的相邻单元同属一个区域。
8、矢量 —— 它假定地理空间是连续,通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、多边 形等地理实体,坐标空间设为连续,允许任意位置、长度和面积的精确定义。对于点实体, 矢量结构中只记录其在特定坐标系下的坐标和属性代码; 对于线实体, 用一系列坐标对的连 线表示;多边形是指边界完全闭合的空间区域,用一系列坐标对的连线表示。
9、 “ 拓扑 ” (Topology )一词来源于希腊文,它的原意是 “ 形状的研究 ” 。拓扑学是几何学的
一个分支, 它研究在拓扑变换下能够保持不变的几何属性 —— 拓扑属性 (拓扑属性:一个点 在一个弧段的端点, 一个点在一个区域的边界上; 非拓扑属性:两点之间的距离, 弧段的长 度,区域的周长、面积) 。这种结构应包括:唯一标识,多边形标识,外包多边形指针,邻 接多边形指针,边界链接,范围(最大和最小 x 、 y 坐标值) 。地理空间研究中三个重要的拓 扑概念(1)连接性:弧段在结点处的相互联接关系; (2)多边形区域定义:多个弧段首尾 相连构成了多边形的内部区域; (3) 邻接性:通过定义弧段的左右边及其方向性来判断弧段
左右多边形的邻接性。
10、 矢量的实体错误 —— 伪节点:即需要假节点进行识别的节点, 发生在线和自身相连接的 地方 (如岛状伪结点 —— 显示存在一个岛状多边形, 这个多边形处于另一个更大的多边形内 部) ,或发生在两条线沿着平行路径而不是交叉路径相交的地方(节点 —— 表示线与线间连 接的特殊点) 。摇摆结点:有时称为摇摆, 来源于 3种可能的错误类型:闭合失败的多边形; 欠头线,即结点延伸程度不够, 未与应当连接的目标相连;过头线,结点的线超出想与之连 接的实体。 碎多边形:起因于沿共同边界线进行的不良数字化过程,在边界线位置,线一定 是不只一次地被数字化。 高度不规则的国家边境线, 例如中美洲, 特别容易出现这样的数字 变形。标注错误:丢失标注和重复标注。异常多边形:具有丢失节点的多边形。丢失的弧。 11、空间分析方法 —— 1、空间信息的测量:线与多边形的测量、距离测量、形状测量; 2、 空间信息分类:范围分级分类、邻域功能、漫游窗口、缓冲区; 3、叠加分析:多边形叠加、 点与多边形、线与多边形; 4、网络分析:路径分析、地址匹配、资源匹配; 5、空间统计 分析:插值、趋势分析、结构分析; 6、表面分析:坡度分析、坡向分析、可见度和相互可 见度分析。
12、 欧拉数 —— 最通常的空间完整性, 即空洞区域内空洞数量的度量, 测量法称为欧拉函数, 它只用一个单一的数描述这些函数, 称为欧拉数。 数量上, 欧拉数 =(空洞数) -(碎片数 -1) , 这里空洞数是外部多边形自身包含的多边形空洞数量,碎片数是碎片区域内多边形的数量。 有时欧拉数是不确定的。
13、函数距离 —— 描述两点间距离的一种函数关系,如时间、摩擦、消耗等,将这些用于距 离测量的方法集中起来,称为函数距离。
14、曼哈顿距离 —— 两点在南北方向上的距离加上在东西方向上的距离,即 D (I , J ) =|XI-XJ|+|YI-YJ|。 对于一个具有正南正北、 正东正西方向规则布局的城镇街道, 从一点到达 另一点的距离正是在南北方向上旅行的距离加上在东西方向上旅行的距离因此曼哈顿距离 又称为出租车距离,曼哈顿距离不是距离不变量,当坐标轴变动时,点间的距离就会不同。 15、 邻域功能 —— 所谓邻域是指具有统一属性的实体区域或者焦点集中在整个地区的较小部 分实体空间。 邻域功能就是在特定的实体空间中发现其属性的一致性。 它包括直接邻域和扩 展邻域。
16、缓冲区分析 —— 是指根据数据库的点、线、面实体基础, 自动建立其周围一定宽度范围 内的缓冲区多边形实体, 从而实现空间数据在水平方向得以扩展的空间分析方法。 缓冲区在 某种程度上受控于目前存在的摩擦表面、 地形、障碍物等,也就是说, 尽管缓冲区建立在位 置的基础上,但是还有其他实质性的成分。确定缓冲区距离的四种基本方法:随机缓冲区、 成因缓冲区、可测量缓冲区、合法授权缓冲区。
17、统计表面 —— 表面是含有 Z 值的形貌, Z 值又称为高度值,它的位置被一系列 X 和 Y 坐标对定义且在区域范围内分布。 Z 值也常被认为是高程值,但是不必局限于这一种度量。 实际上,在可定义的区域内出现的任意可测量的数值(例如,序数、间隔和比率数据)都可 以认为组成了表面。一般使用的术语是统计表面,因为在考虑的范围内 Z 值构成了许多要 素的统计学的表述(Robinson et al., 1995) 。
18、 DEM —— 数字高程模型(Digital Elevation Model) 。地形模型不仅包含高程属性,还包 含其它的地表形态属性,如坡度、坡向等。 DEM 通常用地表规则网格单元构成的高程矩阵 表示,广义的 DEM 还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示。在地理信息系 统中, DEM 是建立数字地形模型(Digital Terrain Model )的基础数据,其它的地形要素可 由 DEM 直接或间接导出,称为 “ 派生数据 ” ,如坡度、坡向。
19、 空间插值 —— 空间插值常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面, 以便与其它 空间现象的分布模式进行比较, 它包括了空间内插和外推两种算法。 空间内插算法:通过已
知点的数据推求同一区域未知点数据。 空间外推算法:通过已知区域的数据, 推求其它区域 数据。 20、 泰森多边形 —— 通过数学方法定义、平分点间的空间并以直线相连结, 在点状物 体间生成多边形的方法。
21、线密度 —— 用所有区域内的线的总长度除以区域的面积。
22、连通性 —— 连通性是衡量网络复杂性的量度,常用 γ指数和 α指数计算它。其中, γ指 数等于给定空间网络体节点连线数与可能存在的所有连线数之比; α指数用于衡量环路, 节 点被交替路径连接的程度称为 α指数 , 等于当前存在的环路数与可能存在的最大环路数之比。 23、 图形叠加 —— 将一个被选主题的图形所表示的专题信息放在另一个被选主题的图形所表 示的专题信息之上。
24、 栅格自动叠加 —— 基于网格单元的多边形叠加是一个简单的过程, 因为区域是由网格单 元组成的不规则的块, 它共享相同的一套数值和相关的标注。 毫无疑问, 网格单元为基础的 多边形叠加缺乏空间准确性, 因为网格单元很大, 但是类似于简单的点与多边形和线与多边 形叠加的相同部分,由于它的简单性,因此可以获得较高的灵活程度和处理速度。
25、拓扑矢量叠加 —— 如何决定实体间功能上的关系,如定义由特殊线相连的左右多边形, 定义线段间的关系去检查交通流量, 或依据个别实体或相关属性搜索已选择实体。 它也为叠 加多个多边形图层建立了一种方法, 从而确保连结着每个实体的属性能够被考虑, 并且因此 使多个属性相结合的合成多边形能够被支持。 这种拓扑结果称作最小公共地理单元 (LCGU)。 26、 矢量多边形叠加 —— 点与多边形和线与多边形叠加使用的主要问题是, 线并不总是出现 在整个区域内。 解决该问题的最强有力的办法是让软件测定每组线的交叉点, 这就是所谓的 结点。 进行矢量多边形的叠加, 其任务是基本相同的,除了必须计算重叠交叉点外,还要定 义与之相联系的多边形线的属性。
27、布尔叠加 —— 一种以布尔代数为基础的叠加操作。
28、 制图建模 —— 用以指明应用命令组合来回答有关空间现象问题的处理。 制图模型是针对 原始数据也包括导出数据和中间地图数据进行一系列交互有序的地图操作来模拟空间决策 的处理。
29、地理模型的类型 —— 类似统计同类的描述性模型和与推理统计技术相关的规则性模型。 30、常见模型 —— 1、注重样式与处理的问题长时间以来用于解释类似农业活动与运输成本 间的关系 —— 独立状态模型。 2、 最初为预测工业位置点的空间分布的样式而设计的 WEBER 模型,进行改进后可使参与者寻找最佳商业和服务位置 —— 位置 -分配模型。 3、建立在吸引 力与到潜在市场的距离呈反比这一基础上的经济地理模型 —— 重力模型。 4、通过空间验证 思想如今广泛用于生态群落,通过地理空间跟踪动植物运动 —— 改进扩散模型。
31、 专题地图 —— 以表现某单一属性的位置或若干选定属性之间关系为主要目的的地图。 专 题图形设计的一般程序包括合适的符号和图形对象的选择、 生成和放置, 以明确突出研究主 题的重要属性和空间关系,同时还要考虑参考系统。 GIS 专题地图输出的规则:不但要有精 美的图形,最重要的是去读图、分析地图和理解地图。
32、元数据 —— 关于数据的数据,对数据库内容的全面描述 , 其目的是促进数据集的高效利 用和充分共享。 使用元数据的理由:性能上, 完整性、 可扩展性、 特殊性、 安全性; 功能上, 差错功能、浏览功能、程序生成。
33、聚合 —— 将单个数据元素进行分类的大量数字处理过程。
34、克立金法 —— 依靠地球自然表面随距离的变化概率而确定高程的一种精确内插方法。 35、 四叉树 —— 一种压缩数据结构, 它把地理空间定量划分为可变大小的网格, 每个网格具 有相同性质的属性。
36、比较工具型地理信息系统和应用型地理信息系统的异同。
工具型地理信息系统:是一种通用型 GIS ,具有一般的功能和特点,向用户提供一个统一的
操作平台。一般没有地理空间实体,而是由用户自己定义。具有很好的二次开发功能。如: ArcInfo 、 Genamap 、 MapInfo 、 MapGIS 、 GeoStar 。
应用型地理信息系统:在较成熟的工具型 GIS 软件基础上,根据用户的需求和应用目的而 设计的用于解决一类或多类实际问题的地理信息系统, 它具有地理空间实体和解决特殊地理 空间分布的模型。如 LIS 、 CGIS 、 UGIS 。
37、详细描述应用型地理信息系统的开发过程
1、 系统总体设计:需求和可行性分析、数据模型设计、数据库设计、方法设计
2、 系统软件设计:开发语言、用户界面、流程、交互
3、 程序代码编写:投影、数据库、输入、编辑
4、 系统的调试与运行:α调试、 β调试
5、 系统的评价与维护:功能评价、费用评价、效益评价
38、空间信息系统:以多媒体技术为依托,以空间数据为基础,以虚拟现实为手段的集空间 数据的输入、编辑、存储、分析和显示于一体的巨系统,体由若干个子系统组成。
39、地理数据测量标准 —— 命名 (对数据命名,允许我们对把对象叫什么做出声明,但不允 许对两个命名的对象进行直接比较) 、序数(提供对空间对象进行逻辑对比的结果,但这种 对比仅限于所谈论问题的范围内) 、间隔(可以对待测项逐个赋值,能够更为精确地估计对 比物的不同点) 、 比率 (用途最广的测量数据标准, 它是允许直接比较空间变量的惟一标准) 。 40、 根据样本进行推理的取样原则 —— 未取样位置的数据可以从已取样位置的数据中推测出 来;区域边界
