地理信息系统概论考试资料

由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，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。

2、gis由哪些元素组成？

GIS的基本组成：GIS一般包括以下5个主要部分：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。

  ①系统硬件

  Ⅰ、GIS主机：包括大型、中型、小型机，工作站/服务器和微型计算机，其中各种类型的工作站/服务器成为GIS的主流。

  Ⅱ、GIS外部设备：包括各种输入（如图形数字化仪、图形扫描仪、解析和数字摄影测量设备等）和输出设备（如各种绘图仪、图形显示终端和打印机）。

Ⅲ、GIS网络设备：包括布线系统、网桥、路由器和交换机等。

②系统软件：按功能分为GIS专业软件、数据库软件和系统管理软件。

③空间数据

④应用人员：包括系统开发人员和GIS技术的最终用户。

⑤应用模型

3、如何对gis进行分类？

Gis的数据分类：

按数据来源：地图数据；影像数据；文本数据

按数据结构：矢量数据；栅格数据

按数据特征：空间数据；非空间属性数据

按几何特征：点；线；面、曲面；体

按数据发布形式：数字线画图；数字栅格画图；数字高程模型；数字正摄影像图

空间数据的基本特征：

空间特征、属性特征、时间特征

空间数据的拓扑关系

拓扑关系是明确定义空间结构关系的一种数学方法。

拓扑关系的类型：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含

  发展史:  

      60年代(开拓期):  第一个GIS建立; 

      70年代(巩固期)：相关理论、技术发展；

      80年代(发展期):  我国85年成立资环信息系统国家重点实验室;

     90年代后(用户时代):  各地区纷纷建立GIS系统.

目    前: 

 向集成化、产业化、社会化和科学化发展：

1.GIS已成为一门综合性技术：3S；其他技术

2. GIS产业化发展势头强劲

3. GIS网络化成为社会热点

4. 地理信息科学的产生

•Geomatics

•Geoinfomatics

3.  将   来: GIS的大众化：随着GIS 日益融入人们生活,“GIS的发展将来就是没有GIS”.

GIS在我国的发展 

•准备阶段：1978年到1980年，进行准备，正式提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。 

•起步阶段：1981年到 1985年，理论探索和区域性实验研究。并在此基础上制定国家地理信息系统规范。 

•初步发展阶段：1986年到90年代。地理信息系统的研究被列入我国“七 五”攻关课题，并且作为一个全国性的研究领域，已逐步和国民经济建设相结合，并取得了重要进 展和实际应用效益。

•快速发展阶段： 90年代末到现在。理论日趋成熟，应用日益广泛，三维GIS、WEBGIS走向应用，GIS市场开始形成。

当前，GIS正向着集成化、产业化和社会化发展方向迈进，呈现以下主要发展态势：

    GIS已成为一门综合性技术

     GIS产业化的发展势头强劲

      GIS网络化已构成当今社会的热点

        地理信息科学的产生和发展

5、gis和其他信息系统之间的区别？

Gis属于空间信息系统，与非空间信息系统（管理信息系统）的主要区别在于，Gis能处理空间定位数据，也有区别于cad/cam系统，后者虽能表达和处理空间定位数据，但由于应用领域不同，缺少gis中的空间分析功能。

6、gis的功能

基本功能是数据的采集、管理、处理、分析和输出。

①基本功能：包括数据采集与编辑、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、二次开发和编程

②应用功能：包括资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策

7、地理空间实体类型？

地理空间实体包括点、线、面、曲面和体等多种类型。

8、地理空间数据特征？

GIS的数据来源和数据类型繁多，主要有：地图数据；影像数据；地形数据；属性数据；元数据。

空间数据根据表示对象的不同分为：类型数据；面域数据；网络数据；样本数据；曲面数据；文本数据；符号数据。

空间数据的三个特征

•空间特征：位置，相互关系

•属性特征：名称，类型，数量等

•时间特征：变化

9、矢量数据结构内容和特点？

■是通过记录坐标的形式来表示点、线、面等地理实体的数据结构。

■基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据结构。

■矢量数据结构上利用欧几里得（Euclid）几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。

矢量数据结构分为以下几种主要类型：

1、        简单数据结构

特点：数据按点、线或多边形为单元组织，数据排版直观，数字化操作简单；每个多边形都以闭合线段存储，多边形的公共边界被数字化两次和存储两次，造成数据冗余和不一致；点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数据，互相之间不关联；岛只作为一个单个图形，没有与外界多边形的联系。

2、        拓扑数据结构：包括DIME(对偶地图编码法)、POLYVRT（多边形转换器）、TIGER（地理编码和参照系统的拓扑集成）。

特点：点是相互的，点连成线，线构成面。

3、曲面数据结构

10、栅格数据结构内容和特点？

基于删格模型的数据结构简称为删格数据结构，指将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。

删格数据结构与矢量数据结构相比较，用删格数据结构表达地理要素比较直观，容易实现多元数据的叠合操作，便于与遥感图象及扫描输入数据相匹配建库和使用等。

删格数据结构的类型；

删格矩阵结构：

八叉树和十六叉树结构

四叉树数据结构

游程编码结构：

11、栅格数据的压缩

栅格数据压缩编码（华东师01）有键码、游程长度编码、块码和四叉树编码等。其目的，就是用尽可能少的数据量记录尽可能多的信息，其类型又有信息无损编码和信息有损编码之分。（

12、矢量和栅格数据特征的比较？

传统的数据模型主要指层次、网状和关系三种模型。

⑴层次数据模型：描述了各类客体及客体类之间的联系。

1、层次数据结构

2、层次数据结构的数据存取：树遍历法；通用选择法

⑵网状数据模型：以系结构为基础

1、网状数据结构

2、网状数据模型的实现

3、网状数据模型数据库的记录存取

⑶关系数据模型

1、关系数据模型的基本概念：关系；关键字；关系模式；关系数据库；关系完整性

2、空间数据库关系数据模型的概念设计和逻辑设计

传统数据库结构？

⑷三种传统数据模型的比较

传统数据库的不足之处：以记录为基础的结构不能很好地面向用户和应用；不能以自然的方式表示客体之间的联系；语义贫乏；数据类型太少难以满足应用需要。

空间数据查询？

空间数据查询定义为从数据库中找出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。

查询方法：基于关系查询语言扩充的空间查询方法、可视化空间查询方法、基于自然语言的查询方法、超文本查询方法。 

地理空间如何表达？

空间实体的表达

▪地理空间的实体包括：点(point)、线(line)、面

(polygon)、曲面(surface)和体(volume)等多种类型。计算机中，现实世界是各种数字和字符形式来表达记录的；

▪对现实世界的各类空间对象的表达有两种方法，分别称为矢量表示法（矢量数据模型）和栅格表示法（栅格数据模型）

空间拓扑关系？

空间数据的拓扑关系

拓扑关系是明确定义空间结构关系的一种数学方法。

拓扑关系的类型：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含

空间拓扑关系的意义：

1、根据拓扑关系，不需要利用坐标或计算距离，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。

空间数据的编辑和处理过程

空间数据结构的建立是指根据确定的数据结构类型，形成与该数据结构相适应的GIS空间数据，为空间数据库的建立提供物质基础。

空间数据的分类和编码

1、空间数据的分类：首先根据图形原则，将空间数据分为点、线、面三种类型；其次是对象原则。

2、空间数据的编码：指将数据分类的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。编码的结果是形成代码。

3、矢量数据的输入与编辑：输入过程实际上是产生和矢量数据结构相适应GIS空间数据的过程。编辑的目的是为了消除数字化过程中引入的错误，以及将数字化数据重新组织以便得到便于进一步处理和使用的格式。

4、删格数据的输入与编辑 

什么是空间分析，有哪些叠加分析？

空间分析：空间分析就是对空间对象的形态特征、空间分布、空间关系和空间行为进行描述，解决地理理论的空间格局或空间关系问题，并进行空间现象的解释和预测。

空间分析是地理信息系统科学内容的重要组成部分，也是评价一个地理信息系统功能的主要指标之一。

空间分析的根本目的，在于通过对空间数据的深加工或分析，获取新的信息。

空间分析的定义：是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成、空间演变等信息。

●空间叠合分析（spatial overlay analysis）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。

1、点与多边形叠合（point-in-polygon overlay）：实质是点与面之间的包含分析

2、线与多边形叠合(line-in-polygon overlay)

3、多边形与多边形叠合(polygon-on-polygon overlay)

●基于矢量数据的叠合分析

●基于删格数据的叠合分析

1、点变换方法

2、区域变换方法

3、邻域变换方法

叠合分析的分类：

根据叠合目的不同分为（合成叠合、统计叠合）

根据数据结构分为（矢量叠合、点-面叠合、线-面叠合、面-面叠合、栅格叠合

太森多边形

泰森多边形的特性是：   

1、每个泰森多边形内仅含有一个离散点数据；   

2、泰森多边形内的点到相应离散点的距离最近；   

3、位于泰森多边形边上的点到其两边的离散点的距离相等。  

   泰森多边形可用于定性分析、统计分析、邻近分析等。例如，可以用离散点的性质来描述泰森多边形区域的性质；可用离散点的数据来计算泰森多边形区域的数据；判断一个离散点与其它哪些离散点相邻时，可根据泰森多边形直接得出，且若泰森多边形是n边形，则就与n个离散点相邻；当某一数据点落入某一泰森多边形中时，它与相应的离散点最邻近，无需计算距离。 

空间元数据

①空间元数据：是指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方式、空间参考和管理方式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核心标准之一。

②空间元数据的主要作用是：帮助空间数据的使用者查询所需的空间信息，进行空间数据的共享，并进一步处理空间数据。

数字地面模型

数字地面模型（Digital Terrain Model，简称DTM）是定义于二维区域上的一个有限项的向量序列，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。

数字地面（地形）模型（DTM ，Digital Terrain Model ）是通过地表点集的空间坐标及其属性数据表示表面特征的地学模型。是带有空间位置特征和地面属性特征的数字描述。