地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用要點(diǎn)總結(jié)中國礦業(yè)大學(xué)

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1、第一章 1、什么是GIS它具有什么特點(diǎn) P4~5 l地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種特定而又十分重要的空間信息系統(tǒng)，它是以采集、貯存、管理、分析和描述整個(gè)或部分地球表面（包括大氣層在內(nèi)）與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。 2、GIS與其它信息系統(tǒng)(CAD)有什么區(qū)別 P15 區(qū)別： 地理信息系統(tǒng)和數(shù)字制圖系統(tǒng)的主要區(qū)別在于空間分析方面，地理信息系統(tǒng)可以包含數(shù)字制圖系統(tǒng)的所有功能，此外它還應(yīng)具有豐富的空間分析功能。要建立一個(gè)決策支持型的GIS應(yīng)用系統(tǒng)，需要對(duì)多層的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的空間分析，以提供對(duì)規(guī)劃、管理和決策有用的信息，各種空間分

2、析如緩沖區(qū)分析、疊置分析、地形分析、資源分配等功能是必要的 3、簡(jiǎn)述GIS的構(gòu)成P5 4、簡(jiǎn)述GIS的發(fā)展(CGIS 中國GIS和外國GIS)。 P17-20 5、舉例說明GIS可應(yīng)用的行業(yè) P20 第二章 1. 簡(jiǎn)述空間數(shù)據(jù)模型的層次和功能? P26 層次：空間概念數(shù)據(jù)模型、空間邏輯數(shù)據(jù)模型和空間物理數(shù)據(jù)模型。 功能: (1) 空間概念數(shù)據(jù)模型是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界中空間實(shí)體及其相互間聯(lián)系的認(rèn)知概念，它為描述空間數(shù)據(jù)的組織和設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫模式提供著基本方法 (2) 空間邏輯數(shù)據(jù)模型是在空間概念模型的

3、基礎(chǔ)上對(duì)地理實(shí)體的一次抽象描述，人們根據(jù)空間概念數(shù)據(jù)模型確定空間數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)，落實(shí)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)方式，生成空間邏輯數(shù)據(jù)模型。它的設(shè)計(jì)是GIS的關(guān)鍵，主要針對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行抽象提取，構(gòu)建一個(gè)代表該現(xiàn)實(shí)世界的模型它與計(jì)算機(jī)硬件、系統(tǒng)軟件和工具軟件密切相關(guān)。主要描述系統(tǒng)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、對(duì)數(shù)據(jù)的 操作以及操作后數(shù)據(jù)完整性問題，因此，它是空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在它的設(shè)計(jì)也就集中體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)上。 (3) 空間物理數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)抽象的最低層，它描述空間數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)物理存儲(chǔ)介質(zhì)上的組織結(jié)構(gòu)，空間存取方法和數(shù)據(jù)庫總體存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)等。 2. GIS中的地圖投影配置的原則是什么? P33 1

4、）各國的GIS所采用的投影系統(tǒng)應(yīng)與該國的基本地圖系列所用的投影系統(tǒng)一致； 2）各比例尺的GIS投影系統(tǒng)應(yīng)與其相應(yīng)比例尺的主要信息源地圖所用的投影一致； 3）各地區(qū)的GIS中的投影系統(tǒng)應(yīng)與其所在區(qū)域適用的投影系統(tǒng)一致； 4）各種GIS一般采用一種、或兩種（至多三種）投影系統(tǒng)，以保證地理定位框架的統(tǒng)一，一種服務(wù)于大比例尺的數(shù)據(jù)處理與輸入輸出，另一種服務(wù)于中小比例尺， 3. 墨卡托投影、高斯克呂格投影和蘭勃特投影的特點(diǎn)是？P34 Lambert投影特點(diǎn)： 1) 經(jīng)線都表現(xiàn)為交于一點(diǎn)的直線束； 2) 緯線表現(xiàn)為同心圓的圓弧，圓心為直線束的交點(diǎn)。 Lambert投影（正軸圓錐投影）

5、中，地球表面上兩點(diǎn)間的最短距離表現(xiàn)近乎為直線，有利于GIS中空間分析和信息量度的正確實(shí)施。 高斯投影（橫軸等角切橢圓柱投影）特點(diǎn)： 1）中央經(jīng)線上無變形 2）同一條緯線上，離中央經(jīng)線越遠(yuǎn)，變形越大； 3）同一條經(jīng)線上，緯度越低，變形越大； 4）等變形線為平行于中央經(jīng)線的直線。 4. 什么是空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系？空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系的種類有哪些？應(yīng)該如何表達(dá)？P40 空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系：指圖形在保持連續(xù)狀態(tài)下的變形，但圖形關(guān)系不變的性質(zhì)。 種類：有拓?fù)溧徑?，拓?fù)潢P(guān)聯(lián)，拓?fù)浒取? 拓?fù)潢P(guān)系： 1）拓?fù)溧徑樱嚎臻g圖形中同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系 2）拓?fù)潢P(guān)聯(lián)：空間圖形中不

6、同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系 3）拓?fù)浒嚎臻g圖形中同類不同等元素之間的拓?fù)潢P(guān)系 5. 空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的概念和標(biāo)準(zhǔn)是什么？如何管理元數(shù)據(jù)？P46 -47 元數(shù)據(jù)：關(guān)于數(shù)據(jù)的描述性數(shù)據(jù)信息，它應(yīng)盡可能多的反映數(shù)據(jù)庫自身的特征規(guī)律，以便用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫的準(zhǔn)確，高效開發(fā)和利用。 標(biāo)準(zhǔn)： 元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)名稱 建立標(biāo)準(zhǔn)的組織 CSDGM地球空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) FGDC，美國聯(lián)邦空間數(shù)據(jù)委員會(huì) GDDD數(shù)據(jù)庫描述 MEGRIN，歐洲地圖事物組織 CGSB空間數(shù)據(jù)庫描述 CSC，加拿大標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì) CFN地學(xué)信息-數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)-元數(shù)據(jù) CEN /TC287 DIF目錄交換格式 N

7、ASA ISO地理信息 ISO/TC211 柵格化過程包括以下操作： 1）確定柵格矩陣(行列數(shù)\分辨率)； 2）點(diǎn)的變換 3）線的變換 4)多邊形的變換(面的變換) 第三章 6. 簡(jiǎn)述GIS的幾種主要數(shù)據(jù)模型，并進(jìn)行各自優(yōu)缺點(diǎn)分析。P51-64 7. 什么是矢量數(shù)據(jù)？掌握矢量數(shù)據(jù)的編碼方法（實(shí)體式、索引式、雙重獨(dú)立式和鏈狀雙重獨(dú)立式）P65 8. 什么是柵格數(shù)據(jù)？掌握柵格數(shù)據(jù)的編碼方法（直接?xùn)鸥窬幋a、行程編碼、鏈?zhǔn)骄幋a、塊碼和四叉樹編碼）？P71-78 ? 鏈碼（Chain Codes） ? 又稱Fr

8、eeman編碼或邊界編碼。主要記錄線狀地物或面狀地物的邊界。它把線狀地物或面狀地物的邊界表示為：由某一起始點(diǎn)開始并按某些基本方向確定的單位矢量鏈。前兩個(gè)數(shù)字表示起點(diǎn)的行列號(hào)，從第三個(gè)數(shù)字開始的每個(gè)數(shù)字表示單位矢量的方向。 ? 優(yōu)點(diǎn)：很強(qiáng)的數(shù)據(jù)壓縮能力，并具有一定的運(yùn)算功能，如面積，周長(zhǎng)等的計(jì)算，類似于矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比較適合于存儲(chǔ)線和面圖形數(shù)據(jù)。 ? 缺點(diǎn)：疊置運(yùn)算，如組合、相交等很難實(shí)施，對(duì)局部的改動(dòng)涉及到整體結(jié)構(gòu)，而且相鄰區(qū)域的邊界重復(fù)存儲(chǔ)。 游程長(zhǎng)度編碼: ? 柵格數(shù)據(jù)壓縮的重要編碼方法。它的基本思路是：對(duì)于一個(gè)柵格圖形，常常有行（列）方向上相鄰的若干柵格單元具有相

9、同的屬性代碼，因而可采取某種方法壓縮那些重復(fù)的內(nèi)容。編碼方案為：只是在各行（列）柵格單元的代碼發(fā)生變化時(shí)依此記錄該代碼以及相同代碼重復(fù)的個(gè)數(shù)①或者記錄代碼及變化的位置（列數(shù)）② 。 特點(diǎn)： ? 屬性的變化愈少，行程愈長(zhǎng)，壓縮比例越大，即壓縮比的大小與圖的復(fù)雜程度成反比。 優(yōu)點(diǎn)： ? 壓縮效率高（保證原始信息不丟失）；易于檢索、疊加、合并操作。 缺點(diǎn)： ? 只顧及單行單列，沒有考慮周圍的其他方向的代碼值是否相同。壓縮受到一定限制。 l 塊狀編碼： ? 是將游程長(zhǎng)度編碼擴(kuò)展到二維的情況，采用方形區(qū)域作為記錄單元，每個(gè)記錄單元包含相鄰的若干柵格，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有初始位置

10、和半徑，再加上記錄單元的代碼組成。 l 四叉樹編碼： ? 基本思想是將一幅柵格圖象等分為四部分。逐塊檢查其格網(wǎng)屬性值。如果某一子區(qū)的所有柵格的屬性值相同，則這個(gè)子區(qū)不再繼續(xù)分割，否則還要把這個(gè)子區(qū)再分割為四個(gè)子區(qū)。這樣依此地分割，直到每個(gè)子區(qū)都有相同的屬性值。 l 柵格結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)： ? 在柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，點(diǎn)實(shí)體表示為一個(gè)像元；線實(shí)體則表示為在一定方向上連接成串的相鄰像元集合；面實(shí)體由聚集在一起的相鄰像元集合表示。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)很適合計(jì)算機(jī)處理，因?yàn)樾辛邢裨嚵蟹浅Ｈ菀状鎯?chǔ)、維護(hù)和顯示。 l 柵格結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)： ? 用柵格數(shù)據(jù)表示的地表是不連續(xù)的，是量化和近似離散的數(shù)據(jù)，是地表

11、一定面積內(nèi)(像元地面分辨率范圍內(nèi))地理數(shù)據(jù)的近似性，如平均值、主成分值或按某種規(guī)則在像元內(nèi)提取的值等；另一方面，柵格數(shù)據(jù)的比例尺就是柵格大小與地表相應(yīng)單元大小之比。像元大小相對(duì)于所表示的面積較大時(shí)，對(duì)長(zhǎng)度，面積等的度量有較大影響。 比較矢量和柵格兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)？P79 為什么要采用矢量-柵格一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)？說明基本原理？u P78 空間數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)是？P98 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型？P59 第四章 1、矢量圖形數(shù)據(jù)的壓縮方法有哪些？了解其基本原理。 方法：(1

12、).間隔取點(diǎn)法；（2）.垂距法和偏角法；（3）. Douglas-peucker法 2、圖幅拼接的基本步驟為？。 以兩相鄰地圖圖形的部分重疊區(qū)為基礎(chǔ),把它們合成為一幅整圖的過程叫做圖幅拼接,分上 下拼接和左右拼接。 ①　 邏輯一致性的處理（屬性），利用交互編輯的方法處理邏輯裂縫； ②　 識(shí)別和檢索相鄰圖幅； ③　 相鄰圖幅邊界點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)匹配； 匹配條件：相鄰圖幅邊界兩條線段或弧段左右碼各自相同或相反；相鄰圖幅同名邊界點(diǎn)坐標(biāo)在某一允許值范圍內(nèi)； ④　 相同屬性多邊形公共邊界的刪除；（公共邊界消除后，要對(duì)對(duì)象進(jìn)行相關(guān)屬性的更新（如面積、周長(zhǎng)等））

13、 3、空間數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的方法及特點(diǎn)？ 4、多邊形自動(dòng)生成的方法？ ①　 搜索每個(gè)多邊形所需的起始弧段的確立； ②　 形成多邊形的搜索方法； ③　 對(duì)多邊形內(nèi)島的處理。 5、什么是空間索引？空間索引有哪些方法？比較每種空間索引方法的特點(diǎn)？ 空間索引： 指依據(jù)空間對(duì)象的位置和形狀或空間對(duì)象之間的某種空間關(guān)系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 其中包含空間對(duì)象的概要信息，如對(duì)象的標(biāo)識(shí)、外接矩形及指向空間對(duì)象實(shí)體的指針。 方法：1.實(shí)體范圍索引； 特點(diǎn)：沒有建立真正的空間索引文件，依靠空間計(jì)算來進(jìn)行判別， 仍然需要對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)文件的空間實(shí)體進(jìn)行檢

14、索，花費(fèi)時(shí)間較大。 2. 格網(wǎng)型空間索引； 特點(diǎn)：格網(wǎng)的劃分受到限制，索引表太大不利于數(shù)據(jù)的索引和檢索 。 6、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的含義是什么？ 空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是生產(chǎn)、使用和評(píng)價(jià)空間數(shù)據(jù)的依據(jù)。 7、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的來源有哪些？在空間數(shù)據(jù)處理過程中，哪些數(shù)據(jù)會(huì)降低空間數(shù)據(jù)的精度和可靠性？ 第五章 1. 什么是空間分析？空間分析的主要內(nèi)容有哪些？P143 空間分析是指基于空間對(duì)象的屬性、分布、形態(tài)及其空間關(guān)系特征的空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)，它以地學(xué)原理為依托，通過空間分析算法和模型，從空間數(shù)據(jù)中獲取有關(guān)地理對(duì)象的

15、空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間形成和空間演變等。 主要內(nèi)容 1.GIS空間分析模型 2.空間統(tǒng)計(jì)分析 3.空間查詢分析 4.緩沖區(qū)分析 5.空間疊加分析 6.網(wǎng)絡(luò)分析 7.數(shù)字地面模型及其應(yīng)用 2. 什么是空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插？空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插的方法有哪些？ 設(shè)已知一組空間數(shù)據(jù)，它們可以是離散點(diǎn)的形式，也可以是分區(qū)數(shù)據(jù)的形式，現(xiàn)在要從這組數(shù)據(jù)中找到一個(gè)函數(shù)關(guān)系式，使該關(guān)系式最好的逼近這些已知的空間數(shù)據(jù)，并能根據(jù)該關(guān)系式推導(dǎo)出任意點(diǎn)或任意分區(qū)的值。這種通過已知點(diǎn)或分區(qū)的數(shù)據(jù)推求任一點(diǎn)或分區(qū)數(shù)據(jù)的方法稱為空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插。 方法： 整體擬合算

16、法、局部擬合算法 3. 解釋緩沖區(qū)分析、疊置分析、最佳路徑分析，并舉實(shí)例說明用途。 緩沖區(qū)分析是根據(jù)數(shù)據(jù)庫的點(diǎn)、線、面實(shí)體，自動(dòng)建立其周圍一定寬度范圍內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形實(shí)體，從而實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)在水平方向得以擴(kuò)展的信息分析方法。它是地理信息系統(tǒng)重要的和基本的空間操作功能之一。 疊加分析是將有關(guān)主題層組成的數(shù)據(jù)層面，進(jìn)行疊加產(chǎn)生一個(gè)新數(shù)據(jù)層面的操作，其結(jié)果綜合了原來倆層或多層要素所具有的屬性。 在最短路徑選擇中，兩點(diǎn)之間的距離可以定義為實(shí)際的距離，也可定義為兩點(diǎn)間的時(shí)間、運(yùn)費(fèi)、流量等，可定義為使用這條邊所需付出的代價(jià)。 4. 掌握 Dij

17、stra算法的實(shí)現(xiàn)思路。 基本思想：把圖的頂點(diǎn)分為S,T兩類,若起始點(diǎn)v到某頂點(diǎn)x的最短通路己求出,則將x歸入S,其余歸入T,開始時(shí)S中只有v,隨著程序運(yùn)行,T的元素逐個(gè)轉(zhuǎn)入S, 直到目標(biāo)頂點(diǎn)u轉(zhuǎn)入后結(jié)束 5. 說明DEM的概念及建立方法。 定義在x、y域離散點(diǎn)以高程表達(dá)地面起伏形態(tài)的數(shù)字集合。當(dāng)數(shù)字地面模型中地形屬性為高程時(shí)，即為數(shù)字高程模型。是 DTM的子集，是DTM最基本的部分，是地球表面地形地貌的一種離散的數(shù)字表達(dá)。 6. 說明坡度，坡向，坡長(zhǎng)的概念與基于DEM 的提取方法。 坡度：表示了地表在該點(diǎn)的傾斜程度,可用水平面與局部地面夾角的正切值/百

18、分比衡量坡向: 為坡面法線在水平面上的投影與正北方向的夾角。 地表粗糙度：反映地表的起伏變化和侵蝕程度的指標(biāo)，一般定義為地表單元的曲面面積與其在水平面上的投影面積之比。 坡度：表示了地表在該點(diǎn)的傾斜程度,可用水平面與局部地面夾角的正切值/百分比衡量； 坡向: 為坡面法線在水平面上的投影與正北方向的夾角。 粗糙度：反映地表的起伏變化和侵蝕程度的指標(biāo)，一般定義為地表單元的曲面面積與水平面上的投影面積之比。 曲率：又分為地面剖面曲率和地面平面曲率。 地面剖面曲率：地面坡度的變化率，計(jì)算地面坡度的坡度； 地面平面曲率：地面坡向的變化率，通過計(jì)算地面坡向的坡度； 基于格網(wǎng)DE

19、M的提取方法： 建立透視變換基礎(chǔ) DEM高程陣列剖面布設(shè) 消除隱藏線處理 粘貼表面影象與紋理 第六章 空間信息的可視化與自動(dòng)制圖 1、 什么是空間數(shù)據(jù)可視化？空間數(shù)據(jù)可視化與仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)系如何？ 指利用地圖學(xué)，計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)，將復(fù)雜的科學(xué)現(xiàn)象和自然景觀及一些抽象概念圖形化的過程。 2、 專題圖有哪些類型？ 專題地圖基本上都是由地理基礎(chǔ)信息和專題信息組成。 從學(xué)科分：自然地圖，社會(huì)經(jīng)濟(jì)地圖； 按地圖概括程度分：解析型，組合型，綜合型； 按對(duì)信息的描述方式分：定性地圖，定量地圖，定性與定量結(jié)合地圖。 3、GIS中專題要素表示方法主要有哪些？ ①　 定點(diǎn)符號(hào)法； ②　 線狀符號(hào)法； ③　 等值線法； ④　 質(zhì)底法； ⑤　 范圍法； ⑥　 點(diǎn)值法。