地理信息系統(tǒng)考試重點

本文格式為Word版，下載可任意編輯——地理信息系統(tǒng)考試重點第一章：緒論GIS概述

地理信息系統(tǒng)（簡稱GIS）是集計算機科學、信息科學、測繪科學、地理科學、空間科學、環(huán)境科學和管理科學等為一體的新興邊緣學科，是數(shù)字地球的重要組成部分，是當今科技發(fā)展的制高點。

信息是現(xiàn)實世界在人們頭腦中的反映。它以文字、數(shù)據(jù)、符號、聲音、圖像等形式記錄下來，進行傳遞和處理，為人們的生產(chǎn)，建設(shè)，管理等提供依據(jù)。信息的特性

客觀性：任何信息都是與客觀事實相聯(lián)系的，這是信息的正確性和確切度的保證。適用性：問題不同，影響因素不同，需要的信息種類是不同的。

傳輸性：信息可在信息發(fā)送者和接受者之間進行傳輸,信息的傳輸網(wǎng)絡(luò)，被形象地稱為“信息高速馬路〞。共享性：信息與實物不同，信息可傳輸給多個用戶，為用戶共享，而其本身并無損失，這為信息的并發(fā)應(yīng)用提供可能性。

數(shù)據(jù):指輸入到計算機并能被計算機進行處理的數(shù)字、文字、符號、聲音、圖像等符號

地理信息是指與研究對象的空間地理分布有關(guān)的信息，它表示地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征，相互聯(lián)系和變化規(guī)律的圖、文、聲、像等的總稱。地域性,多維結(jié)構(gòu),時序特征

地理數(shù)據(jù)（空間數(shù)據(jù)）:地理特征和現(xiàn)象間關(guān)系的符號化描述，包含空間位置、屬性特征、時態(tài)特征三個屬性。

信息系統(tǒng)是具有數(shù)據(jù)采集、管理、分析和表達數(shù)據(jù)能力的系統(tǒng)，它能夠為單一的或有組織的決策過程提供有用的信息。它能對數(shù)據(jù)和信息進行采集、存儲、加工和再現(xiàn)，具有采集、管理、分析和表達數(shù)據(jù)的能力。主要由計算機硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶四大要素組成。

信息的需要完全取決于管理的層次，一般在組織中將信息系統(tǒng)分成三個管理層次：操作層（底層）、戰(zhàn)術(shù)層（中間層）和戰(zhàn)略層（頂層）。

信息系統(tǒng)的類型:事物處理系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、人工智能和專家系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)（GeographicalInformationSystem，GIS）是一種決策支持系統(tǒng)，它具有信息系統(tǒng)的各種特點。地理信息系統(tǒng)與其他信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于其存儲和處理的信息是經(jīng)過地理編碼的，地理位置及與該位置有關(guān)的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。

地理信息系統(tǒng)的類型:專題地理信息系統(tǒng)/區(qū)域地理信息統(tǒng)/地理信息系統(tǒng)工具

地理信息系統(tǒng)和其它信息系統(tǒng)區(qū)別:一、GIS與MIS—GIS對空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)共同管理、分析和應(yīng)用，而一般MIS側(cè)重于非圖形數(shù)據(jù)的優(yōu)化存儲與查詢，即使存儲了圖形，也是以文件的形式存儲，不能對空間數(shù)據(jù)進行查詢、檢索、分析，沒有拓撲關(guān)系，其圖形顯示功能也很有限。二、GIS與CAD—共同點:都有空間坐標系統(tǒng)；都有將目標和坐標系聯(lián)系起來；都能描述圖形數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系；都能處理屬性和空間數(shù)據(jù)。不同點：CAD研究對象為人造對象—規(guī)則幾何圖形及組合；圖形功能特別是三維圖形功能強，屬性庫功能相對比較弱；CAD中的拓撲關(guān)系較為簡單，一般采用幾何坐標系。GIS處理的數(shù)據(jù)大多來自現(xiàn)實世界，較之人造對象更繁雜，數(shù)據(jù)量更大；數(shù)據(jù)采集的方式多樣化；GIS的屬性庫結(jié)構(gòu)繁雜，功能強大；強調(diào)對空間數(shù)據(jù)的分析，圖形屬性交互使用頻繁；GIS采用地理坐標系。三、GIS與CAM—共同點：

都有地圖輸出、空間查詢、分析和檢索功能。不同點：CAM（ComputerAidedMap）側(cè)重于數(shù)據(jù)查詢、分類及自動符號化，具有地圖輔助設(shè)計和產(chǎn)生高質(zhì)量矢量地圖的輸出機制；它強調(diào)數(shù)據(jù)顯示而不是數(shù)據(jù)分析，地理數(shù)據(jù)往往缺乏拓撲關(guān)系；它與數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系尋常是一些簡單的查詢。CAM是GIS的重要組成部分；綜合圖形和屬性數(shù)據(jù)進行深層次的空間分析，提供輔助決策信息。

GIS四個主要部分：空間數(shù)據(jù)、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)硬件、應(yīng)用人員。此外，GIS的有效性還依靠于特定的應(yīng)用模型。

GIS專業(yè)軟件其代表產(chǎn)品有ArcGIS、MapInfo、MapGIS、SuperMap、GeoStar等。它們一般都包含有以下的主要核心模塊：數(shù)據(jù)輸入和編輯、空間數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)輸出、用戶界面、系統(tǒng)二次開發(fā)能力。根據(jù)地理實體的空間圖形表示形式，可將空間數(shù)據(jù)抽象為點、線、面三類元素，它們的數(shù)據(jù)表達可以采用矢量和柵格兩種組織形式，分別稱為矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三種GIS觀：地圖觀、數(shù)據(jù)庫觀、空間分析觀

GIS的基本功能包括數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析和輸出。GIS依托這些基本功能，通過利用空間分析技術(shù)、模型分析技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)集成技術(shù)、二次開發(fā)環(huán)境等，演繹出豐富多彩的系統(tǒng)應(yīng)用功能，被廣泛地應(yīng)用于資源管理、區(qū)域規(guī)劃等領(lǐng)域，滿足用戶的廣泛需求。

GIS的實現(xiàn)過程：1、數(shù)據(jù)采集與編輯2、數(shù)據(jù)處理和變換:1)數(shù)據(jù)變換2)數(shù)據(jù)重構(gòu)2)數(shù)據(jù)重構(gòu)3、數(shù)據(jù)存儲與管理:空間數(shù)據(jù)模型、空間數(shù)據(jù)管理模式、數(shù)據(jù)庫技術(shù)4、空間查詢和分析：1)空間查詢2)拓撲疊加3)緩沖區(qū)建立4)網(wǎng)絡(luò)分析5)數(shù)字地形分析5、數(shù)據(jù)顯示與輸出

——1、什么是GIS？它具有什么特點？2、GIS與其它信息系統(tǒng)有什么區(qū)別？3、簡述GIS的構(gòu)成。4、簡述GIS的發(fā)展。

5、舉例說明GIS可應(yīng)用的行業(yè)：地理信息系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域:資源管理、資源配置、城市規(guī)劃和管理、土地信息系統(tǒng)和地籍管理、生態(tài)、環(huán)境管理與模擬、應(yīng)急響應(yīng)、商業(yè)與市場、基礎(chǔ)設(shè)施管理、選址分析、網(wǎng)絡(luò)分析、可視化應(yīng)用、分布式地理信息應(yīng)用。

6、簡述GIS發(fā)展的熱點問題：一、GIS理論發(fā)展的需要：1、技術(shù)導向性2、應(yīng)用導向性3、GIS集成化和智能化發(fā)展趨勢。二、GIS理論理論研究中亟待解決的問題：1、GIS設(shè)計與實現(xiàn)的方法學問題2、GIS的功能問題3、多媒體地理信息系統(tǒng)的管理和操作的問題4、GIS地理信息的深加工問題5、空間信息可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）。三、GIS的發(fā)展動態(tài)：1、GIS軟件中發(fā)展的熱點：GIS中面向?qū)ο蠹夹g(shù)研究、時空系統(tǒng)、地理信息建模系統(tǒng)、三維地理信息系統(tǒng)的研究2、實用地理信息系統(tǒng)發(fā)展趨勢與展望：GIS網(wǎng)絡(luò)化、GIS標準化、GIS專門化、GIS企業(yè)化、GIS全球化、GIS群眾化

7、簡述OpenGIS的九層模型：1現(xiàn)實世界：基本語言2概念世界:自然語言3地理空間世界：GIS語言4維度世界：度量語言5項目世界：信息團體6點世界：坐標幾何7幾何世界：WKT，8要素世界：要素9要素集合世界：要素集合

其次章:空間參照系和地圖投影

實質(zhì)上地理空間就是地球上大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈、土壤圈交互作用的區(qū)域（地球表層）。

在GIS中，地理空間采用絕對空間和相對空間來定義：絕對空間：具有屬性描述的空間位置的集合，由一系列不同位置的空間坐標值組成；相對空間：具有空間屬性特征的實體的集合，由不同實體之間的空間關(guān)系構(gòu)成。

空間坐標系統(tǒng):地球上的任何一點都有其相應(yīng)的空間位置，對該位置進行度量,則需要建立坐標系統(tǒng)。一般采用：

大地坐標（地理坐標）系統(tǒng)；空間直角坐標系統(tǒng)（北京54，XX80，WGS84）；投影坐標系統(tǒng)。

地圖投影（mapprojection）的實質(zhì)就是依照一定的數(shù)學法則，將地球橢球面上的經(jīng)緯網(wǎng)轉(zhuǎn)換到平面上，建立

地面點位的地理坐標（B,L）與地圖上相對應(yīng)的平面直角坐標（X,Y）之間一一對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。

地圖投影的變形，長度變形面積變形角度變形

中國全圖:斜軸等面積方位投影（斜軸等角方位投影）；中國全圖（南海諸島做插曲圖）：下軸等面積割圓錐投影高斯－克呂格投影：實質(zhì)上是橫軸切圓柱正形投影高斯投影特點：1、中央子午線長度變形比為1；2、在同一條經(jīng)線上，長度變形隨緯度的降低而增大，在赤道處為最大；3、在同一條緯線上，長度變形隨經(jīng)差的增加而增大，且增大速度較快。4、在6?帶范圍內(nèi)，長度最大變形不超過0.14%。蘭勃特（Lambert）投影：實質(zhì)上是正軸等角割圓錐投影

高程基準：包括高程起算基準面和相對于這個基準面的水準原點(基點)高程。

深度基準：是指海圖圖載水深及其相關(guān)要素的起算面。尋常取當?shù)仄骄Ｃ嫦蛳乱欢ㄉ疃葹槠鹚忝?，即深度基準面?/p>

測繪行業(yè)中常用的地球模型有哪些：海福特橢球，克拉索夫斯基橢球，1975國際橢球，WGS-84橢球；他們之間有什么樣的聯(lián)系：一個國家或地區(qū)在建立大地坐標系時，為使地球橢球面更切合本國或本地區(qū)的自然地球表面，往往需要選擇適合的橢球參數(shù)、確定一個大地原點的起始數(shù)據(jù)，并進行橢球的定位（大地原點）和定向。

地圖投影的主要目的是什么：把不可展曲面上的地理對象展繪在平面圖紙上，使其能表示連續(xù)的地理對象常規(guī)投影采用的有哪些投影面：圓錐、圓柱、方位平面。正常狀況下投影中的經(jīng)緯線有什么樣的形狀？基本比例尺地形圖分幅的目的是什么：為便于測制、保管、檢索、存儲和使用地圖，所有地圖均依照規(guī)定大小進行統(tǒng)一分幅和編號。如何計算每個圖幅的編號？

第三章：地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)

一，空間數(shù)據(jù)的類型：類型數(shù)據(jù)、面域數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、樣本數(shù)據(jù)、曲面數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、符號數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)的測量尺度：命名量表、次序量表、間隔量表、比率量表;精度順序：定名量表間隔量表(區(qū)分性、等級性)—>順序量表(區(qū)分性、等級性、等距性)—>定名量表(區(qū)分性、等級性、等距性和等比性)

空間數(shù)據(jù)質(zhì)量是指數(shù)據(jù)對特定用途的分析和操作的適用程度。研究空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的目的在于加強數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量?？臻g數(shù)據(jù)質(zhì)量的相關(guān)概念1、確鑿性（Accuracy）:

一個記錄值（測量或者觀測值）與它的真實值之間的接近程度；

2、精度（Precision）:

數(shù)據(jù)精度表示數(shù)據(jù)對現(xiàn)象描述的詳細程度。

3、空間分辯率（SpatialResolution）:4、比例尺（Scale）:5、誤差（Error）:

記錄變化的最小幅度

地圖上一個記錄的距離和它所表現(xiàn)的“真實世界〞的距離之間的一個比例。

描述測量值和真實值之間的區(qū)別

6、不確定性（Uncertainty）:

對于空間信息科學技術(shù)來說，數(shù)據(jù)的正確性與錯誤并存，正常與異常并

存，確切與粗糙并存，質(zhì)量高與質(zhì)量低并存，什么時候是正確的，什么時候不正確的，這些都屬于不確定性現(xiàn)象。GIS中數(shù)據(jù)的不確定性包括：位置的不確定性、屬性的不確定性、時域的不確定性、規(guī)律上的不一致性以及數(shù)據(jù)的不完整性。

空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標準:數(shù)據(jù)說明、位置精度、屬性精度、時間精度、規(guī)律一致性、完整性、表達形式的合理性

空間數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的來源:1、源誤差:地面測量數(shù)字數(shù)據(jù)的誤差、地圖數(shù)字化數(shù)據(jù)的誤差、遙感數(shù)據(jù)的誤差。2、操作誤差：由計算機字長引起的誤差、空間數(shù)據(jù)處理中的誤差。3、空間數(shù)據(jù)使用中的誤差：用戶錯誤理解信息造成的誤差、缺少文檔說明，從而導致用戶不正確地使用信息，造成數(shù)據(jù)的隨意性使用而使誤差擴散。

常見空間數(shù)據(jù)的誤差：1）規(guī)律誤差2）幾何誤差：點誤差、線誤差3）屬性誤差4）時間誤差空間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制：1、傳統(tǒng)的手工方法。2、元數(shù)據(jù)方法。3、地理相關(guān)法

空間元數(shù)據(jù)：是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。是關(guān)于數(shù)據(jù)的描述性數(shù)據(jù)信息，它應(yīng)盡可能多地反映數(shù)據(jù)集自身的特征規(guī)律，以便于用戶對數(shù)據(jù)集的確鑿、高效與充分的開發(fā)與利用，不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫，其元數(shù)據(jù)的內(nèi)容會有很大差異。元數(shù)據(jù)的表達形式：1、文本文件：是最基本的方法2、超文本文件：用戶可用瀏覽器查閱元數(shù)據(jù)。3、通用標示語言（SGML）：便于在空間數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)上查詢。

空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的管理：在元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，物理層存放數(shù)據(jù)與元數(shù)據(jù)，該層由一些軟件通過一定的規(guī)律關(guān)系與規(guī)律層關(guān)聯(lián)起來?？臻g數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的應(yīng)用：幫助用戶獲取數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、在數(shù)據(jù)集成中的應(yīng)用、數(shù)據(jù)存儲和功能實現(xiàn)

解決空間數(shù)據(jù)共享問題的關(guān)鍵是建立統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)標準。

空間數(shù)據(jù)交換標準：1、外部數(shù)據(jù)交換標準2、空間數(shù)據(jù)互操作協(xié)議3、空間數(shù)據(jù)共享平臺4、統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫接口

空間數(shù)據(jù)的互操作：指異構(gòu)環(huán)境下兩個或兩個以上的實體，盡管它們實現(xiàn)的語言、執(zhí)行的環(huán)境和基于的模型不同，但它們可以相互通信和協(xié)作，以完成某一特定任務(wù)，這些實體包括程序、對象、系統(tǒng)運行環(huán)境等?？臻g數(shù)據(jù)互操作的類型：1）軟件互操作、2）數(shù)據(jù)互操作、3）語義互操作?？臻g數(shù)據(jù)互操作的實現(xiàn)方法：1）OpenGIS規(guī)范、2）組件技術(shù)

OpenGIS規(guī)范：OpenGIS（OpenGeodataInteroperableSpecification），也叫開放式地理數(shù)據(jù)交換規(guī)程，它是由開放地理信息系統(tǒng)協(xié)會（OpenGISConsortium）制定的一系列開放標準和接口。OpenGIS規(guī)范是OGC規(guī)范的最高層次，是利用軟件統(tǒng)一地表示地理數(shù)據(jù)和地理處理的規(guī)范系統(tǒng)。OpenGIS框架由三部分組成：1）開放的地理數(shù)據(jù)模型（OpenGeodataModel,OGM）。2）OGIS服務(wù)模型（OpenServiceModel，OSM）。3）信息群模型（InformationCommunitiesModel）

1、空間數(shù)據(jù)的基本類型有哪些：類型數(shù)據(jù)、面域數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、樣本數(shù)據(jù)、曲面數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、符號數(shù)據(jù)

2、空間數(shù)據(jù)的測量尺度的應(yīng)用有哪些：命名量表、次序量表、間隔量表、比率量表;

3、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的原因有哪些：1、源誤差:地面測量數(shù)字數(shù)據(jù)的誤差、地圖數(shù)字化數(shù)據(jù)的誤差、遙感數(shù)據(jù)的誤差。2、操作誤差：由計算機字長引起的誤差、空間數(shù)據(jù)處理中的誤差。3、空間數(shù)據(jù)使用中的誤差：用戶錯誤理解信息造成的誤差、缺少文檔說明，從而導致用戶不正確地使用信息，造成數(shù)據(jù)的隨意性使用而使誤差擴散。

4、為什么要在GIS中使用元數(shù)據(jù)：幫助用戶獲取數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、在數(shù)據(jù)集成中的應(yīng)用、數(shù)據(jù)存儲和功能實現(xiàn)

6、空間數(shù)據(jù)共享和互操作的發(fā)展前景和趨勢如何：1）解決基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的共享問題的需要；2）GIS應(yīng)用趨向多學科綜合和集成化；3）GIS走向社會化的需要；4）也是InternetGIS發(fā)展的需要。

第四章：空間數(shù)據(jù)模型和結(jié)構(gòu)

地理信息系統(tǒng)的目的就是為了管理現(xiàn)實的地理世界，并在此基礎(chǔ)上進行分析和模擬，以服務(wù)于我們的空間決策。其中最為基礎(chǔ)的一點就是對現(xiàn)實世界進行抽象建模。

空間實體：是對地理事物進行簡化抽象得到的不可再分割的同類對象?？臻g實體具有位置特征、屬性特征、時間特征和空間關(guān)系四個屬性。我們常把空間實體表示成點、線、面、體等類型。

點實體：1)實體點(Entitypoint)2)注記點(Textpoint)3)內(nèi)點(Labelpoint)4)結(jié)點(Node)5)角點(Vertex)線實體特征：1)實體長度2)彎曲度3)方向性

面實體特征：1)面積范圍2)周長；3)獨立性或與其它地物相鄰：如北京及周邊省市4)內(nèi)島或鋸齒狀外形：島嶼及海岸線5)重疊性與非重疊性。

體實體特征：1)體積，如工程開控和填充的土方量；2)每個二維平面的面積；3)周長；4)含有弧立塊或相鄰塊；5)斷面圖與剖面圖。

空間關(guān)系是指地理空間實體之間相互作用的關(guān)系?？臻g關(guān)系主要有：1)拓撲空間關(guān)系：鄰接關(guān)系、關(guān)聯(lián)關(guān)系、包含關(guān)系、連通關(guān)系2)順序空間關(guān)系3)度量空間關(guān)系

空間數(shù)據(jù)概念模型：概念數(shù)據(jù)模型是地理空間中地理事物與現(xiàn)象的抽象概念集，是地理數(shù)據(jù)的語義解釋。如下：

1.對象模型：對象模型也稱實體模型或要素模型，強調(diào)地理空間的離散性

2.場模型：場模型又稱域模型，強調(diào)地理空間的連續(xù)性，用來描述連續(xù)分布的空間實體或地理現(xiàn)象（如大氣污染程度、地表溫度、土壤濕度、地形高度等）。

3.網(wǎng)絡(luò)模型：網(wǎng)絡(luò)是由一系列節(jié)點和環(huán)鏈組成的。在本質(zhì)上，網(wǎng)絡(luò)模型可看成對象模型的一個特例，它是由點對象和線對象之間的拓撲空間關(guān)系構(gòu)成的。

空間數(shù)據(jù)規(guī)律模型：規(guī)律模型是對概念模型中數(shù)據(jù)實體及其相互關(guān)系的規(guī)律結(jié)構(gòu)的描述。尋常所稱的空間數(shù)據(jù)模型其實是空間數(shù)據(jù)的規(guī)律模型。常見的規(guī)律模型有：矢量數(shù)據(jù)模型、柵格數(shù)據(jù)模型、矢量—柵格一體化數(shù)據(jù)模型、鑲嵌數(shù)據(jù)模型、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型等。另外，還有三維空間數(shù)據(jù)模型、時空數(shù)據(jù)模型等?？臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是規(guī)律數(shù)據(jù)模型中描述數(shù)據(jù)的組織方法，是規(guī)律數(shù)據(jù)模型映射為物理存儲模型的橋梁。如：1，矢量空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：實體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),2，柵格空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：完全柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、壓縮柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

壓縮柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)壓縮是將數(shù)據(jù)表示成更緊湊的格式以減少存儲空間的一項技術(shù)。分為：無損壓縮、有損壓縮。編碼方法：鏈式編碼（又稱Freeman鏈碼、邊界鏈碼）、游程編碼、塊碼、四叉樹編碼1、何為空間關(guān)系？空間關(guān)系在描述空間實體特征中的意義何在：空間關(guān)系是指地理空間實體之間相互作用的關(guān)系?？臻g關(guān)系主要有：1)拓撲空間關(guān)系：用來描述實體間的相鄰、連通、包含和相交等關(guān)系；2)順序空間關(guān)系：用于描述實體在地理空間上的排列順序，如實體之間前后、上下、左右和東、南、西、北等方位關(guān)系；3)度量空間關(guān)系：用于描述空間實體之間的距離遠近等關(guān)系。

2、空間數(shù)據(jù)的概念模型有哪些組成部分：對象模型、場模型、網(wǎng)絡(luò)模型；試分析它們之間的關(guān)系。3、試分析GIS的幾種主要數(shù)據(jù)模型各自的優(yōu)缺點

第五章

1GIS工程是以空間數(shù)據(jù)處理為線索的軟件工程2空間數(shù)據(jù)源種類：圖形圖像數(shù)據(jù)、文字數(shù)據(jù)、

3空間數(shù)據(jù)＝幾何定位數(shù)據(jù)＋空間關(guān)系數(shù)據(jù)＋屬性數(shù)據(jù)，其中屬性數(shù)據(jù)包括：語義特征和量度特征。4空間實體的分類和分級

分類：具有共同屬性或特征的事物或現(xiàn)象歸并在一起（相像的特征（管線）、一致的功能（如交通，鐵路和馬路）。方法：層級法（線分類法）

分級：對事物或現(xiàn)象的數(shù)量或特征進行等級劃分，包括確定分級數(shù)和分級線。方法：數(shù)列分級、最優(yōu)分割分級、統(tǒng)一標準分級等。

5編碼原則：系統(tǒng)性和科學性；一致性；標準化和通用性；簡捷性；可擴展性6評價數(shù)字化誤差的方法：1、自動回歸法2、ε－Band法3、對比法

7數(shù)字化過程中的質(zhì)量控制1、數(shù)字化預處理工作2數(shù)字化設(shè)備的選用3、數(shù)字化對點精度（確鑿性）4、數(shù)字化限差5、數(shù)據(jù)的精度檢查

8空間數(shù)據(jù)的檢核空間數(shù)據(jù)的檢核（1）空間數(shù)據(jù)檢核的必要性1修正數(shù)據(jù)輸入錯誤2維護數(shù)據(jù)的完整性和一致性3更新地理信息（2）空間數(shù)據(jù)采集中的常見錯誤1數(shù)據(jù)的不完整或重復2空間數(shù)據(jù)位置不正確3空間數(shù)據(jù)比例尺不確鑿4空間數(shù)據(jù)變形5幾何和屬性連接有誤6屬性數(shù)據(jù)不完整（3）、數(shù)據(jù)檢核方法：目標檢核、機器檢核、屬性數(shù)據(jù)檢核、圖形疊合比較法

9結(jié)點的編輯方法：1、結(jié)點移動2、鼠標拉框3、求交點4、自動匹配10結(jié)點與線的吻合：1、結(jié)點移動2、使用線段求交3、自動編輯11圖形編輯：1刪除和增加一個頂點2、移動一個頂點3、刪除一段弧段12關(guān)鍵算法：1、點的捕獲2、線的捕獲

加快線捕獲速度的方法

1）每計算一個距離di就進行一次比較，若di＜D，則捕獲成功，不再進行下面直線段到點S的距離計算。（2）把不可能被光標捕獲到的線用簡單算法去除。（3）簡化距離公式：3、面的捕獲

判斷點是否在多邊形內(nèi)常用垂線法。

垂線法的基本思想是從光標點引垂線（實際上可以是任意方向的射線），計算與多邊形的交點個數(shù)。若交點個數(shù)為奇數(shù)則說明該點在多邊形內(nèi)；若交點個數(shù)為偶數(shù)，則該點在多邊形外。加快面捕獲速度的方法

（1）找出該多邊形的外接矩形，若光標點沒有落在該矩形中則放棄對該多邊形的進一步計算和判斷。（2）對不可能有交點的線段應(yīng)通過簡單的坐標比較迅速去除。（3）運用計算交點的技巧。4、點線拓撲關(guān)系的自動建立5、多邊形拓撲關(guān)系自動建立

（1）鏈的組織（2）結(jié)點匹配3）檢查多邊形是否閉合4）建立多邊形建立多邊形的基本過程

1°順序取一個結(jié)點為起始結(jié)點，取完為止；取過該結(jié)點的任一條鏈作為起始鏈。2°取這條鏈的另一結(jié)點，找這個結(jié)點上，靠這條鏈最右邊的鏈，作為下一條鏈。3°是否回到起點：是，已形成一多邊形，記錄之，并轉(zhuǎn)4°；否，轉(zhuǎn)2°。

4°取起始點上開始的，方才所形成多邊形的最終一條邊作為新的起始鏈，轉(zhuǎn)2°；若這條鏈已用過兩次，即已成為兩個多邊形的邊，則轉(zhuǎn)1°。5）島的判斷6）確定多邊形的屬性

13圖幅數(shù)據(jù)幾何改正1、高次變換2、二次變換3、仿射變換、仿射變換是一次多項式變換，實質(zhì)是兩坐標系間的旋轉(zhuǎn)變換。

14圖幅接邊1、幾何接邊2、規(guī)律接邊3、刪除一致屬性多邊形的公共邊界15開窗處理1、窗口剪裁2、區(qū)域分割16、空間插值

1邊界內(nèi)插；邊界內(nèi)插假定任何重要的變化都發(fā)生在區(qū)域的邊界上，邊界內(nèi)的變化則是均勻的、同質(zhì)的。邊界內(nèi)插的方法之一是泰森多邊形法，其原理是未知點的最正確值由最鄰近的觀測值產(chǎn)生。

2、趨勢面分析；是一種多項式回歸分析技術(shù)，其基本思想是用多項式表示線或面，按最小二乘法原理對數(shù)據(jù)點進行擬合。

3、局部內(nèi)插；利用局部范圍內(nèi)的已知采樣點的數(shù)據(jù)內(nèi)插出未知點的數(shù)據(jù)17空間數(shù)據(jù)壓縮

柵格數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)有游程編碼、四叉樹法等

數(shù)據(jù)壓縮的目的：減少存儲空間，簡化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提高數(shù)據(jù)傳輸效率，提高數(shù)據(jù)的應(yīng)用處理速度；通過數(shù)據(jù)壓縮，形成不同詳細程度的數(shù)據(jù)，為不同的問題、不同層次的機構(gòu)，提供所需的矢量信息，以支持他們的管理、規(guī)劃與決策。

18GIS中，刪除冗余數(shù)據(jù)有兩種手段：數(shù)據(jù)壓縮和地圖綜合

地圖綜合：為了反映空間信息主要的、本質(zhì)性的方面，舍棄次要的、非本質(zhì)性的方面，以確保地圖的易讀性，滿足空間數(shù)據(jù)庫的多尺度表達和GIS的多層次規(guī)劃、管理與分析決策的需要。

數(shù)據(jù)壓縮：從原數(shù)據(jù)集合中抽出一個子集，使其在規(guī)定的精度范圍內(nèi)最好地迫近原集合，而又最大限度地淘汰不必要的數(shù)據(jù)，以形成不同詳細程度的數(shù)據(jù)，減少存儲空間，提高數(shù)據(jù)的傳輸效率和處理速度。兩者的相像之處：都導致信息量的減少，都是為了縮小存儲空間和節(jié)省計算處理時間而去掉繁雜細節(jié)。兩者的不同之處：數(shù)據(jù)壓縮一般是在無損圖解精度的前提下去掉“貢獻〞小而用插值方法可以近似恢復的數(shù)據(jù)元素，即數(shù)據(jù)壓縮可用數(shù)據(jù)的插值加密手段進行逆處理；而地圖綜合不受圖解精度的約束，被刪除或被派生的信息不可逆。19壓縮過程的限制條件

1）保持對象的形狀特征2）保持對象的密度對比3）保持對象特征轉(zhuǎn)折點的精4）保持對象拓撲關(guān)系的正確20矢量數(shù)據(jù)壓縮的方法

1間隔取點法；在保存首、末點的前提下，每隔K個點取一點，或舍去那些離已選點比規(guī)定距離更近的點，優(yōu)點：算法簡單，可大量壓縮數(shù)據(jù)。

缺點：在曲線的圖形保持上往往偏差較大，不一定能恰當?shù)乇４媲曙@著變化的點，無法保證化簡前后數(shù)據(jù)的相像性。

2垂距法和偏角法；在給定的曲線上每次順序取三個點，計算中間點相對其它兩點連線的垂距d（或偏角α），并與限差L（或ε）比較，缺點：有時會將曲線的夾角去掉，壓縮精度不高，且假使將曲線反向，所得到的結(jié)果可能不同。

優(yōu)點：只考慮刪除共線和近似共線的點，算法簡單，速度快。

3道格拉斯-普克法，連接給定曲線的首末點，求中間所有點與直線間的距離，并用最大距離dmax與限差L比較。優(yōu)點：是一個整體算法，在一般狀況下可確鑿刪除小彎曲上的定點，故能從體上有效地保持線要素的形態(tài)特征。

缺點：必需在對整條曲線數(shù)字化完成后才能進行，且計算量較大。

4光欄法定義一個扇形區(qū)域，通過判斷曲線上的點在扇形外還是在扇形內(nèi)，確定保存還是舍去。優(yōu)點：每次以曲線上相鄰的三點為處理范圍，能夠根據(jù)前點刪除與否動態(tài)調(diào)整限差；能在數(shù)字化時實時處理，運算量小，速度快。

缺點：算法繁雜，對曲線上的某些整體特征點的保存精度不高21矢量數(shù)據(jù)壓縮算法總結(jié)

1）假使某種矢量數(shù)據(jù)的壓縮算法既能確切地表示數(shù)據(jù)，又能最大限度地淘汰不必要的點，那就是一種好的算法。

2）在一般狀況下，上述算法中，道格拉斯—普克和光欄方法化簡效果占優(yōu)勢，其次是垂距法、間隔取點法和偏角法。

3）光欄能按給定閾值保存曲線特征點，并能在數(shù)字化時實時處理，運算量小，占用內(nèi)存少。道格拉斯-普克方法需對整條曲線完成數(shù)字化后方能進行化簡，且計算工作量較大。22矢量—柵格數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換

1、矢量向柵格轉(zhuǎn)換；點的變換直線的變換面的變換2、柵格向矢量轉(zhuǎn)換邊界提取邊界探尋二值化細化矢量跟蹤

第五章空間數(shù)據(jù)采集與處理:

1.為什么數(shù)字化地圖進行編輯與處理后才能入GIS數(shù)據(jù)庫？數(shù)字化過程中有哪些主要錯誤形式？

2.描述多邊形拓樸建立算法過程，試寫程序?qū)崿F(xiàn)之。

3.假設(shè)一條矢量等高線上點過于密集，如何減少占用系統(tǒng)存儲空間？你能給出多少方法？各有什么適用范圍？

矢量數(shù)據(jù)壓縮的方法:

偏差較大，不一定能恰當?shù)乇４媲曙@著變化的點，無法保證化簡前后數(shù)據(jù)的相像性。)、垂距法和偏角法（只考慮刪除共線和近似共線的點，算法簡單，速度快缺點：有時會將曲線的夾角去掉，壓縮精度不高，且假使將曲線反向，所得到的結(jié)果可能不同）、道格拉斯-普克法（是一個整體算法，在一般狀況下可確鑿刪除小彎曲上的定點，故能從體上有效地保持線要素的形態(tài)特征。缺點：必需在對整條曲線數(shù)字化完成后才能進行，且計算量較大）光欄法（優(yōu)點：每次以曲線上相鄰的三點為處理范圍，能夠根據(jù)前點刪除與否動態(tài)調(diào)整限差；能在數(shù)字化時實時處理，運算量小，速度快；缺點：算法繁雜，對曲線上的某些整體特征點的保存精度不高）面域的數(shù)據(jù)壓縮：1、封閉曲線分割2、公共節(jié)點取舍4.柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換對于GIS有什么意義？有哪些常用方法？第六章

1空間數(shù)據(jù)庫:是地理信息系統(tǒng)在計算機物理存儲介質(zhì)上存儲和應(yīng)用的相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總合，是空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的簡稱。

2空間數(shù)據(jù)特征:1）空間特征2）非結(jié)構(gòu)化特征3）空間關(guān)系特征4）分類編碼特征5）海量數(shù)據(jù)特征3空間數(shù)據(jù)庫的特點1）數(shù)據(jù)量特別大2）數(shù)據(jù)種類多、繁雜，不僅具有屬性數(shù)據(jù)，還有大量與之不可分割的空間數(shù)據(jù)3）數(shù)據(jù)應(yīng)用面相當廣

4空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是指：1）能夠?qū)ξ锢斫橘|(zhì)上存儲的地理空間數(shù)據(jù)進行語義和規(guī)律上的定義；2）提供必需的空間數(shù)據(jù)查詢、檢索和存取功能；3）能夠?qū)臻g數(shù)據(jù)進行有效的維護和更新的一套軟件系統(tǒng)。5.空間數(shù)據(jù)庫模型一、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型1、層次模型2、網(wǎng)絡(luò)模型3、關(guān)系模型

1、層次模型的局限性1）很難描述繁雜的地理實體之間的聯(lián)系2)低層次對象的查詢效率很低，很難進行反向查詢；3）數(shù)據(jù)獨立性較差4）層次命令具有過程式性質(zhì)5）基本不具備演繹功能和操作代數(shù)基礎(chǔ)2網(wǎng)狀模型的局限性網(wǎng)狀模型的局限性1）由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的繁雜性2）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)操作命令具有過程式性質(zhì)3）不直接支持對于層次結(jié)構(gòu)的表達4）基本不具備演繹功能和操作代數(shù)基礎(chǔ)

間隔取點法(優(yōu)點：算法簡單，可大量壓縮數(shù)據(jù)。缺點：在曲線的圖形保持上往往

3、關(guān)系模型的局限性1）無法用遞歸和嵌套的方式來描述繁雜關(guān)系的層次和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，模擬和操作繁雜地理對象的能力較弱；

2）用關(guān)系模型描述本身具有繁雜結(jié)構(gòu)和涵義的地理對象時，需對地理實體進行不自然的分解，導致存儲模式、查詢途徑及操作等方面均顯得語義不甚合理；

3）由于概念模式和存儲模式相互獨立，及實現(xiàn)關(guān)系之間的聯(lián)系需要執(zhí)行系統(tǒng)開銷較大的聯(lián)接操作，運行效率不夠高。

4）空間數(shù)據(jù)尋常是變長的，而一般RDBMS只允許記錄的長度設(shè)定為固定長度，此外，通用DBMS難于存儲和維護空間數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系。

5）一般RDBMS都難以實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、連通、包含、疊加等基本操作。6）一般DBMS不能支持GIS需要的一些繁雜圖形功能。7）難以支持繁雜的地理信息8)繁雜的安全維護系統(tǒng)6面向?qū)ο竽Ｐ?/p>

優(yōu)缺點:數(shù)據(jù)組織最為嚴密，而且更符合人對實際空間現(xiàn)象的認知，可加強計算機以擬人化方式來完成空間查詢、分析、甚至推理的功能，是未來聰慧型GIS追求的目標。

雖然面向?qū)ο蟮慕M織形式可能讓使用者感覺更舒適，但其數(shù)據(jù)組織的設(shè)計及建立卻十分繁雜

7GIS的數(shù)據(jù)管理方法1、文件管理模式2、文件+DBMS混合管理模式3、全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)4、對象—關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)5、面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

8空間索引（SpatialIndex）就是指依據(jù)空間實體的位置和形狀或空間實體之間的某種空間關(guān)系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)文件；分為一、實體范圍索引二、格網(wǎng)索引三、四叉樹空間索引線性四叉樹索引層次四叉樹索引四R樹和R+樹空間索引R樹和R+樹利用空間實體的外接矩形來建立空間索引五、CELL樹空間索引特點：用凸多邊形對空間進行劃分，子空間不重疊。

優(yōu)點：戰(zhàn)勝了R樹和R+樹空間索引的主要缺點是建立空間索引時易受實體方位的限制，當空間數(shù)據(jù)層發(fā)生旋轉(zhuǎn)或投影變換后，索引區(qū)域不需要重新建立；CELL樹的磁盤訪問次數(shù)比R樹和R+樹都少，探尋性能高。

缺點：凸多邊形索引區(qū)域劃分困難；需要數(shù)據(jù)記錄凸多邊形區(qū)域。

9Geodatabase支持多種數(shù)據(jù)類型：矢量數(shù)據(jù)表示要素；:柵格數(shù)據(jù)表示圖像、格網(wǎng)和表面數(shù)據(jù)；地形TIN；表數(shù)據(jù)

Geodatabase的元素基本元素：

要素類、要素數(shù)據(jù)集、非空間的表基于基本元素建立的繁雜元素：拓撲、關(guān)系類、幾何網(wǎng)絡(luò)

分表示地形特征點和線，減少了地形較平坦地區(qū)的數(shù)據(jù)冗余。2）在顯示速度及表示精度方面優(yōu)于規(guī)則格網(wǎng)。

6DEM的建立一、數(shù)據(jù)采集與處理1、數(shù)據(jù)采集2、數(shù)據(jù)處理二、DEM生成1、人工網(wǎng)格法2、三角網(wǎng)法3、立體像對法4、曲面擬合法5、等值線插值法7DEM分析和應(yīng)用一、基于DEM的信息提取

1坡度\\定義為地表單元的法向與Z軸的夾角，即切平面與水平面的夾角。2坡向\\是地表單元的法向量在水平面上的投影與X軸之間的夾角。3、地表粗造度（破碎度）4高程變異分析5、地貌形態(tài)的自動分類二、等高線的繪制

在格網(wǎng)DEM上自動繪制等高線主要包括兩個步驟：

1、等高線追蹤，利用DEM矩形格網(wǎng)點的高程內(nèi)插出格網(wǎng)邊上的等高線點，并將這些等高線點排序；2、等高線光滑，進一步加密等高線點并繪制光滑曲線。

三、基于DEM的可視化分析1、剖面分析2、通視分析3、地形三維圖繪制4、地貌暈渲圖繪制5、模擬飛行

第八章數(shù)字地形模型及地形分析

1.說明DEM的概念及其常用的建立方法，各有何優(yōu)缺點？

DEM是DTM中最基本的部分，是對地球表面地形地貌的一種離散的數(shù)學表達。1、人工網(wǎng)格法:在地形圖上蒙上格網(wǎng)，逐格讀取中心點或交點的高程值。2、三角網(wǎng)法:對有限個離散點，每三個鄰近點聯(lián)結(jié)成三角形，每個三角形代表一個局部平面，再根據(jù)每個平面方程，可計算各格網(wǎng)點高程，生成DEM。3、立體像對法:

立體相對分析要求有立體像對影像和特別的軟件，且運算時間較長，技術(shù)條件特別。4、曲面擬可反映總的地勢，但局部誤差較大。

合法:

2.Delaunay三角形有什么特點？如何建立？

不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）模型:TIN(TriangulatedIrregularNetwork)表示法利用所有采樣點取得的離散數(shù)據(jù)，依照優(yōu)化組合的原則，把這些離散點（各三角形的頂點）連接成相互連續(xù)的三角面（在連接時，盡可能地確保每個三角形都是銳角三角形或是三邊的長度近似相等，即Delaunay三角網(wǎng)）。3.說明坡度，坡向概念與基于DEM的提取方法

坡度定義為地表單元的法向與Z軸的夾角，即切平面與水平面的夾角。坡向是地表單元的法向量在水平面上的投影與X軸之間的夾角。4.說明通視分析的內(nèi)容:

指