GIS地理信息系统复习资料.doc

第一章 绪 论1、 信息的特点1)信息的客观性2)信息的适用性3)信息的传输性4)信息的共享性2、 数据处理：即对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算，以及分析、模拟和预测等操作。3、 地理信息的特点: 1）空间分布性2）具有多维结构的特征3）时序特征十分明显4、 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、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称 。5、 地理信息系统：它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。6、 简述GIS的构成。它的的基本功能有哪些？硬件系统 、软件系统、空间数据库、应用模型、用户基本功：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、产品制作与显示、二次开发和编辑。第二章 地理信息系统的数据结构1、矢量表示法：采用一个没有大小的点（坐标）来表达基本点元素。2、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。3、空间数据的基本特征。1)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。2)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，后者用拓扑关系表示，如交通学院与电力学院相邻等。3)时间特征：描述空间对象随时间的变化。4、拓扑关系的类型1）拓扑邻接：相同拓扑元素之间的关系。2）拓扑关联：不同拓扑元素之间的关系。3）拓扑包含：同类但不同级元素之间的关系。5、空间数据拓扑关系意义1）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体的空间位置关系。2）有利于空间要素的查询。3）可以利用拓扑关系数据作为工具，重建地理实体。6、建立如下图所示的拓扑关系的全显式表达。（方向自己给定）弧段与结点关系表多边形与弧段关系表弧段结点多边形弧段L1N5 N1P1L1 L2 L6 L7 L8L2N1 N2P2L9 L8 L3L3N2 N3P3L10 L9 L4L4N3 N4P4L5 L7 L10L5N4 N5P5L6L6L7N6 N5L8N2 N6L9N3 N6L10N4 N6结点与弧段关系表弧段与多边形关系表结点弧段弧段左多边形右多边形N1L1 L2L1-P1N2L2 L3 L8L2-P1N3L3 L4 L9L3-P2N4L4 L5 L10L4-P3N5L1 L5 L7L5-P4N6L7 L8 L9 L10L6P1P5L7P4P1L8P2P1L9P2P3L10P3P47、栅格数据单元值的确定方法有哪些？中心点法：面积占优法：重要性法：百分比法：8、如何确定合理的网格尺寸？为了逼近原始数据精度，除了采用这几种取值方法外，还可以采用缩小单个栅格单元的面积，增加栅格单元总数的方法。如图216,研究区域最小图斑的面积为A，网边长为H。合理的网格尺寸： H=1/2（minAi)1/2 9、栅格数据压缩存储的编码方法 链式编码、游程长度编码、块式编码、四叉树编码10、游程：栅格矩阵一行内相邻同值栅格的数量。11、请比较常规四叉树与线性四叉树的区别？常规四叉树：常规四叉树每个节点通常储存 6 个量，即 4 个子节点指针、一个父节点指针和 一个节点值；常规四叉树可采用自下而上的方法建立，对栅格按莫顿码顺序进行检测，这种方法除了要记录叶节点，还要记录中间节点；常规四叉树在处理上简便灵活，而且当栅格矩阵很大，存储和处理整个矩阵较困难时，可用常规四叉树存储法。线性四叉树：线性四叉树每个节点只存储 3 个量，即莫顿码、深度（或节点大小）和节点值；线性四叉树编码不需要记录中间节点、0 值节点，也不使用指针，仅记录非 0 值叶子节点， 并用莫顿码表示叶节点的位置；线性四叉树比常规四叉树节省存储空间；由于记录节点地址，既能直接找到其在四叉树中的走向路径，又可以换算出它在整个栅格区域内的行列位置，压缩和解压缩比较方便，各部分分辨率可不同，即可精确地表示图形结构，又可减少存储量，易于进行大部分图形操作和运算。12、空间数据分类：是指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信息层，为数据采集、存储、管理、查询和共享提供依据。13、空间数据编码：是指将数据分类结果，用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程。14、有一栅格数据文件按行方向由左到右、自上而下直接栅格编码表示为：1，2，2，2；0，1，2，2；1，3，2，2；0，1，2，2。分析并回答下列问题。表示面状地物的代码是几？假设方向代码分别表示为：东=0，东北=1，北=2，西北=3，西=4，西南=5，南=6，东南=7。写出线状地物的链式编码。按行方向写出一种游程编码方案。按四叉树分解最多能分解几次？最大层数为多少？解：表示面状地物的代码是2线状地物的链式编码。1，1，7，5，7按行方向写出一种游程编码（1，1）（2，4）（0，1）（1，2）（2，4）（1，1）（3，2）（2，4）（0，1）（1，1）（2，4）按四叉树分解最多能分解2次？最大层数为3。a: 结点号1: 弧段号A: 多边形号弧段数字化方向15、利用关系表来表达下图矢量数据结构的空间拓扑关系ebc41325ABC76Dad1: 弧段号A: 多边形号弧段数字化方向a: 结点号1）弧段文件弧段号起始节点终止节点左多边形右多边形1caA2bcAB3baCA4daC5dbCB6eeBD7dcB2) 节点坐标文件 3）弧段坐标文件弧段代码节点代码1c，a2b， c3b， a4d， a5a， b 6e7d，c节点代码横坐标纵坐标abcde4） 多边形文件多边形代码组成弧段A -1，-2，3B-7，5，2C-5，4，-3D 6第三章 空间数据的处理1、投影（Project）：在数学中，投影的含义是指建立两个点集间一一对应的映射关系。2、地图投影：在地图学中，地图投影就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。3、标准纬线：地图上经投影后保持无变形的纬线。4、简述投影转换的方法包括正解变换、反解变换和数值变换等。5、简述矢量数据结构的优缺点？优点：1）便于面向现象(土壤类、土地利用单元等)；2）数据结构紧凑、冗余度低；3）有利于网络分析、空间查询等；缺点：1）数据结构复杂；2）软件实现的技术要求比较高；3）多边形叠合等分析比较困难；6、简述栅格数据结构的优缺点优点：1）数据结构简单；2）空间分析和地理现象的模拟均比较容易；3）有利于与遥感数据的匹配应用和分析；缺点：1）数据量大、冗余度高；2）定位精度低；3）拓扑关系难以表达。7、基于图像数据的矢量化方法步骤1）二值化 2）细化3）边界线追踪8、空间数据的压缩：即从所取得的数据集合S中抽出一个子集A，这个子集作为一个新的信息源，在规定的程度范围内最好地逼近原集合，而且具有最大的压缩比。9、空间数据的内插：通过已知点或多边形分区的数据，推求任意点或多边形分区的数据的方法就称为空间数据的内插。第四章 GIS空间数据库1、什么是空间数据文件存储和管理，其特点是什么？空间数据文件存储和管理即空间数据以操作系统的文件形式保存在计算机中。特点： 一个GIS软件可以同时直接使用多个空间数据文件，一个空间数据文件也可以同时为多个GIS软件共享。空间数据是面向应用的，多个数据文件彼此孤立，不能反映数据之间的联系，造成数据的冗余和不一致性等。2、空间数据库管理实现方式经过了几个阶段：1）初级式的管理模式其空间分析功能和属性处理功能分别调用空间数据文件和属性数据文件进行数据处理。2）混合式的管理模式其空间分析功能调用空间数据管理模块对空间数据文件进行处理，属性数据利用属性数据库进行管理。3）扩展式的管理模式（引擎方式）在常规数据库管理系统之上加上一层空间数据库引擎，以获得常规数据库管理系统功能之外的空间数据存储和管理能力。4）集成式的管理模式直接对常规数据库管理系统进行功能扩展，加入一定数量的空间数据存储和管理功能。3、数据库设计步骤1）需求分析 2）概念设计3）逻辑设计4）物理设计4、空间数据库设计的原则1）尽量减少空间数据存储的冗余量；2）提供稳定的数据结构3）满足用户对空间数据及时访问的需求，并能高效地提供用户所需的空间数据查询结果。4）在数据元素间维持复杂的联系，以反映空间数据的复杂性；5）支持多种多样的决策需要，具有较强的适应性。5、什么是关系完整性，关系模型的关系完整性有几类？并说明含义？关系完整性：指关系的正确性、相容性和有效性。包括：（1）实体完整性：设属性A是基本关系R的主关键字组成部分（即主属性），则属性A不能取空值。（2）参照完整性：若基本关系R中含有另一个基本关系S的主关键字K相对应的属性组F（此时F称为R的外部关键字），则对于R中每个元组在F上的值必须或为空值，或等于S中某个元组的主关键值。（3）用户定义完整：指由应用环境决定并针对某一具体数据库的约束条件必须满足的规则。6、函数依赖：它表征一个属性或属性集合的值对另一个属性或属性集合的依赖性。7、简述E-R模型向关系数据模型转换规则。1）一个实体转换成一个关系模式，实体的属性就是关系的属性，实体的关键字就是关系的关键字2）一个联系类型转换成一个关系模式，参与该联系的类型的各实体的关键字以及联系的属性转换成关系的属性。该关系的关键字有三种情况：（1）若联系的类型为1：1，则每个实体的关键字均是该关系的候选关键字；（2）若联系类型为1：N，则关系的关键字为N端实体的关键字（3）若联系类型为M：N，则关系的关键字为各实体的关键字的组合。第五章 GIS空间分析原理与方法1、空间分析:是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。2、数字地形模型：是用数字形式表示地表事物空间位置和性质的地理信息模型。3、通视分析：就是利用DEM判断地形上任意两点之间是否可以相互可见的技术方法。4、空间叠合分析:是指在统一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠合，以产生空间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、多边形叠合分析方式通常有哪几种方式？1）Union 2）Intersect 3）Identity 4）Erase 5）Update6、空间缓冲区分析：是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立它们周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据；7、缓冲区基本类型点缓冲区、线缓冲区、面缓冲区建立8、简述曲线上点的压缩过程？1）确定曲线MN对应的直线方程2）求曲线MN上各点Pi到弦线MN的距离di3）求距离di的最大值dh4）比较dh与的大小，并计算开关量Q5）决定取舍，提取中间特征点6）形成新的数据文件9、简述剖面的绘制步骤？1）建立数字高程模型；2）确定地形剖面线的位置；3）剖面线交点的内插计算；4）剖面线相邻交点的实际距离；5）地形剖面线及相关地理信息的叠加表示和输出。第七章 地理信息系统的设计与评价1、应用型GIS：是指在基础GIS的基础上，经过二次开发，建成满足专门用户，解决特定实际问题的GIS。2、根据其应用层次的高低分，应用型地理信息系统的类型有哪些？空间事物处理系统、空间管理信息系统、空间决策支持系统3、生命周期法：系统设计按阶段进行，预先规定每个阶段的开发目标和任务，然后按一定的准则顺序开发实施，这种方法称为生命周期设计法。4、应用型GIS设计的流程1）系统分析2）系统设计3）系统实施4）系统运行和维护5、简述原型化的设计方法的基本步骤。识别基本要求，做出基本设想；开发工作模型，提出有一定深度的宏观控制模型；程序编制和模型修正。通过软件编制，不断发现技术上的扩大点，并通过与用户的交流取得对系统要求和开发潜力的新的认识，调整系统方案。原型设计完成，根据一定标准判断用户需求是否已被体现，从而决定系统是继续改进还是终止。6、GIS评价有哪些主要性能指标?1）系统效率2）系统可靠性3）可扩展性4）可移植性5）系统效益第八章 地理信息系统产品输出设计1、1、 地理信息系统产品：是指经由系统处理和分析，可以直接供专业规划人员或决策人员使用的各种地图、图表、图象、数据报表或文字说明。2、什么是数字地图？说明其优点？数字地图：以计算机为存储和显示载体的地图形式。优点：信息的存贮、更新以及通讯方式较为简便，便于携带与交流；实现地图的无级缩放、漫游等显示和信息动态选择、查询、量算等功能；便于与遥感信息和GIS数据相结合，实现地图快速更新，同时也便于多层次信息的综合表现与分析。3、地理信息系统产品及类型按输出的内容和形式分类，可分为：全要素地图、各类专题地图、遥感影像地图及统计图表、数据报表等。4、专题地图：是突出表示一种或几种自然或社会经济现象的地图。5、颜色模型：就是对需要输出的不同色彩使用一种坐标进行定义。6、将三角形A（0，0），B（1，1），C（5，2）放大两面倍，保持C（5，2）不变，求变换后三角形坐标。解：A点坐标：B点坐标：C点坐标：7、将三角形A（1，1），B（2，3），C（3，1）旋转30度，求变换后三角形坐标。解： A点坐标：B点坐标：C点坐标：8.将矩形A（1，1）、B（1，3）、C（5，3）、D（5，1）放大两倍，绕矩形中心旋转90度，且矩形中心点坐标不变，求变换后矩形坐标。9、点符号：是一种表达不能依比例尺表示的小面积事物和点状所采用的符号。10、线状符号：是一种表达呈线状或带状延伸分布事物的符号。11、面状符号：是一种能按地图比例尺表示出事物分布范围的符号。12、符号的构成要素1)符号的形状。符号的形状主要是表示事物的外形和特征。2)符号尺寸。3)符号的颜色。使用颜色主要用以反映事物的质量特征、数量特征和等级。16