GIS复习资料

第一章 地理信息系统概论 1．数据：指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、符号、声音、

图像等符号。数据是对客观现象的表示，数据本身并没有意义。

2．信息：信息是现实世界在人们头脑中的反映。它以文字、数据、符号、声音、

图像等形式记录下来，进行传递和处理,为人们的生产，建设，管理等提供依据。具有客观性、适用性、传输性、共享性。

（◇数据与信息的关系：数据是信息的表达、载体，信息是数据的内涵，

是形与质的关系。数据只有经过解释才有意义，成为信息。） 3．地理数据：地理特征和现象间关系的符号化描述。

基本特征：空间特征、时间特征、属性特征。

4．地理信息：地理信息是指与研究对象的空间地理分布有关的信息,它表示地理

系统诸要素的数量、质量、分布特征，相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。

5. 信息系统：信息系统是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，

它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。它能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，具有采集、管理、分析和表达数据的能力。主要由计算机硬件、软件、数据、用户四大要素组成。

信息系统的类型：事务处理系统、信息管理系统、决策支持系统、人工

智能和专家系统。

6．地理信息系统（GIS）：GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，

该系统设计用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。

7．空间数据：空间数据是地理信息的载体，是地理信息系统的操作对象，它具

体描述地理实体的空间特征、属性特征和时间特征。

空间特征是指地理实体的空间位置及其相互关系；

属性特征表示地理实体的名称、类型和数量等； 时间特征指实体随时间而发生的相关变化。

数据类型：空间特征数据、时间属性数据、专题属性数据。 数据表达可以采用矢量和栅格两种组织形式，分别称为矢量数据结构和栅格数据结构。

PPT思考题：

1. 什么是GIS它具有什么特点

GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用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。

2. GIS与其它信息系统有什么区别

GIS是一种决策支持系统，它具有信息系统的各种特点。地理信息系统与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的，数据具有空间分布的性质，地理位置及与该位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。

GIS是能对空间数据进行分析的DBMS；GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系；地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来，不注重分析和查询，它只是GIS的一个数据源。 3. 简述GIS的构成。

计算机硬件、计算机软件（GIS专业软件、系统软件、数据库软件）、空间数据（地理信息的载体，是地理信息系统的操作对象，它具体描述地理实体的空间特征、属性特征和时间特征）、人员（包括系统开发、系统管理和使用人员）、应用模型。 4. 简述OpenGIS的九层模型 (各种世界)

第二章 空间数据模型 8. 空间数据模型：是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念。

场模型表示了在二维或者三维空间中被看作是连续变化的数据。

基于对象（要素）的模型强调了离散对象，根据它们的边界线以及组成它们或者与它们相关的其它对象，可以详细地描述离散对象。模型把信息空间分解为对象或实体。一个实体必须符合三个条件：可被识别、重要、可被描述。

网络模型表示了特殊对象之间的交互，如水或者交通流。网络模型的基 本特征是节点数据间没有明确的从属关系，一个节点可与其他多个节点 相联系。网状模型将数据组织成有向图结构。

9. 空间自相关：是空间场中的数值聚集程度的一种量度, 描述了某一位置上的

属性值与相邻位置上的属性值之间的关系。

10. 栅格数据模型：基于连续铺盖（铺盖可以分为规则和不规则），将连续空间

离散化。栅格模型把空间看作像元的划分，每个像元都记录了所在位置 的某种现象，用像元值表示；地理实体的位置和状态是它们占据栅格的 行列号来定义的。

每个栅格的大小代表了定义的空间分辨率。

栅格模型的一个重要特征就是每个栅格中的像元的位置是预先确定的。

11. 矢量数据模型：

12．拓扑关系：指图形保持连续状态下变形， 但图形关系不变的性质。

拓扑关联：指存在于空间图形中的不同拓扑元素之间的关系。（不同类）

拓扑邻接：指存在于空间图形中的相同拓扑元素之间的关系。（同类） 拓扑包含：指存在于空间图形中的面与其它元素之间的关系。（不同级）

13. 空间数据的拓扑关系对GIS的数据处理和空间分析具有重要意义 拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系；

有助于空间要素的查询，利用拓扑关系可以解决许多实际问题； 根据拓扑关系可重建地理实体。 14. GIS中引入拓扑关系的优缺点

优点

描述点、线、面的空间关系不完全依赖于具体的坐标位置。 空间关系信息丰富、简洁，数据冗余小。

方便多边形和多边形的叠合。 便于检查数据输入过程中的错误。

缺点

拓扑关系建立过程比较复杂 数据结构本身复杂

TGIS技术的本质特点是“时空效率”。当前主要的TGIS模型包括：空间时 间立方体模型（Space-time Cube）；序列快照模型（Sequent Snapshots）； 基图修正模型（Base State with Amendments）；空间时间组合体模型 （Space-time Composite）。TGIS模型研究两种思路：综合模型和分解模 型。一个合理的时空模型考虑：节省存储空间、加快存取速度、表现时空语 义。 16.八叉树

规则八叉树的存贮结构用一个有九个字段的记录来表示树中的每个结点。

线性八叉树注重考虑如何提高空间利用率。用某一预先确定的次序遍历八

叉树将八叉树转换成一个线性表，表的每个元素与一个结点相对应。 线性八叉树则只需要记录叶结点的地址码和属性值。

一是节省存储空间，因为只需对叶结点编码，节省了大量中间结点的存储。每个结点的指针也免除了，而从根到某一特定结点的方向和路径的信息隐含在定位码之中，定位码数字的个位数显示分辨率的高低或分解程度;

其次，线性八叉树可直接寻址，通过其坐标值则能计算出任何输入结点的定位码(称编码)，而不必实际建立八叉树，并且定位码本身就是坐标的另一种 形式，不必有意去存储坐标值。若需要的话还能从定位码中获取其坐标值(称 解码);

第三，在操作方面，所产生的定位码容易存储和执行，容易实现集合、相加 等组合操作; PPT思考题：

1.何为场模型它和栅格数据模型有什么关系

2.何为要素模型它和矢量数据模型有什么关系

概念略。

场模型和要素模型类同于栅格数据模型和矢量数据模型，但前者是概念模型，

后者是指其在信息系统中的实现。

3.空间要素有哪些空间关系

地理要素之间的空间关系可抽象为点、线、多边形的空间几何关系，如点- 点、点-线、点-面、线-线、线-面、面-面。

（空间关系包含三种基本类型：拓扑关系、方向关系、度量关系。） 4.什么是拓朴关系

指图形保持连续状态下变形， 但图形关系不变的性质。 5.何为八叉树结构它主要用于什么目的

八叉树是一种用于描述三维空间的树状结构，每个节点有八个子节点，是二 维四叉树的延伸。

第四章 GIS中的数据

17.空间数据类型：空间特征数据、时间属性数据、专题属性数据。 18.数据的测量尺度，由粗到细依次为命名、次序、间隔、比例。

19.数据质量的基本概念：准确性、精度、空间分辨率、比例尺、误差、不确性。 20.空间数据的不确定性：包括空间位置的不确定、属性不确定、时域不确定、

逻辑上的不一致、数据的不完整性。

21.空间数据质量问题的来源：空间现象自身存在的不稳定性、空间现象的表达、 数据处理中的误差、数据使用中的误差。

22.元数据：关于数据的描述性数据信息，尽可能多地反映数据集自身的特征规

律，以便于用户对数据集的准确、高效与充分的开发与利用。

目的：促进数据集的高效利用，为计算机辅助软件工程(CASE)服务。 作用：通过元数据可以检索、访问数据库，可以有效的利用计算机资源， 可以对数据进行加工处理、质量控制，以及二次开发等。

获取方法：键盘键入、关联表、测量法、计算法、推理法。

第五章 空间数据获取 23．数字化是将地图上的空间特征转化成为用数字形式表示数据的过程。在计算 机中，构成一幅地图的点、线、面各要素转化为X，Y 坐标表示。单个 坐标代表一个点，一串坐标代表一条线，一条或多条线围成一个区域（面

或多边形）。所以数字化是获取一系列点和线的过程。

方法：数字化仪数字化、扫描数字化、屏幕跟踪数字化、格式转换数据。

数字化仪采用的数字化方式：点方式和流方式。流方式录入的点多于点方式，所以要根据采样原则进行实时采样以减少不必要的特征点。常用的采样原则：距离流方式、时间流方式。

数据压缩算法：道格拉斯-普克法、垂距法、光栏法。

几种方法的比较：

大多数情况下道格拉斯——普克法的压缩算法较好，但必须在对整条曲线数字化完成后才能进行，且计算量较大；

光栏法的压缩算法也很好，并且可在数字化时实时处理，每次判断下一个数字化的点，且计算量较小； 垂距法算法简单，速度快，但有时会将曲线的弯曲极值点p值去掉而失真。

扫描数字化：纸地图——扫描转换——裁剪地图——图像处理矢量化——矢量图合成——矢量图编辑；图像拼接、裁剪。

将栅格图像转换为矢量地图一般需要以下一系列步骤：

1）图像二值化（Threshold）:从原始扫描图像计算得到黑白二值图像（Binary Image）。 2）平滑（Smooth）：图像平滑用于去除图像中的随机噪声，通常表现为斑点。(毛刺、凹、洞)

3）细化：细化将一条线细化为只有一个像素宽，细化是矢量化过程中的重要步骤，也是矢量化的基础。(算法)