地理信息系统-复习资料

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date地理信息系统-复习资料地理信息系统-复习资料地理信息系统掌握要点集锦（全）第一章 绪论：1. 基本概念地理数据：各种地理特征和现象间关系的数字化表示。（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、联系和规律等的梳子、文字、图像和图形的总称。）地理信息：有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，是对表达地理特征和地理现象之间关系的

2、地理数据的解释（特征：空间、时间、属性）地理信息系统：在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）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。2. GIS的定义：即地理信息系统（Geographic Information System或 GeoInformation system，GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。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。3. 如何理解GIS？G

3、IS，一种特定的十分重要的空间信息系统，在计算机的软、硬件的支持下对整个或部分地球表层（包括大气层）有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示、描述的技术系统。 平台软件的功能、空间输入与转换、空间数据编辑、空间数据管理、空间查询与空间分析、制图与输出。4. GIS在信息系统中的地位与分类 它是一种特定的十分重要的空间信息系统。5. GIS由哪几部分组成?硬件系统：输入设备、处理设备、存储设备和输出设备软件系统：GIS支撑软件、GIS平台软件、GIS应用软件网络：局域网、广域网、无线网络、Internet/Intranet/Extranet；主要作用信息传输空间数据：是指地球表面空

4、间位置为参照的自然、社会和人文景观数据人员6. GIS的主要功能有哪些空间数据的采集和输入空间数据的编辑与管理空间数据的处理与转换空间查询与空间分析空间数据的显示与输出应用功能：包括资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策7. GIS与相关学科之间的关系GIS具有多学科交叉的特征，它既要吸取诸多相关学科的精华和营养，并逐步形成独立的边缘学科，又将被多个相关学科所运用，并推动他们的发展。与之联系最为紧密的是地理学、制图学、计算机、测绘与遥感；与地理学、制图学、计算机、测绘与遥感联系最为紧密。第二章 地学基础：1. 基本概念：地球椭球：大地体绕短轴旋转形成的表面光滑的球体，亦称旋转椭球体，它是地球形

5、体的二级逼近。大地体：由穿越陆地、岛屿的全球静止海平面连片形成的封闭曲面称为大地水准面，由该水准面所包含的形体称为大地体，它是地球形体的一级逼近。地图投影：按照一定数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，建立地面点位的地理坐标（B、L）与地图上相对应的平面直角坐标（X、Y）之间一一对应的函数关系。高斯克吕格投影：（横轴切圆柱等角投影）假想用一个椭圆柱横切于椭球面上投影带的中央子午线，按规定投影条件，将中央子午线两侧一定经差范围内的经纬线交点投影到椭圆柱上，并将此圆柱面展为平面，即得本投影横轴墨卡托投影（UTM）：（横轴割圆柱等角投影）假设地球被围在一中空的圆柱里，其标准纬线与圆柱相切接触

6、，然后再假想地球中心有一盏灯，把球面上的图形投影到圆柱体上，再把圆柱体展开就得到一幅选定标准纬线上的“墨卡托投影”绘制出的地图兰勃特等角投影(Lambert Conformal Conic)：（正轴等角割圆投影）用一个正圆锥割于球面两标准纬线，应用等角条件将地球投影到圆锥面上，然后沿一母线展开，即为兰勃特投影平面；投影后纬线为同心圆弧，经线为同心圆半径；双标准纬线相割，形变小而均匀高程基准：高程指空间参考的高于或低于某基准平面的垂直位置，主要用来提供地形信息。我国现在规定的高程起算基准面为“1985国家高程基准”，该基准比原国务院批准启用的“黄海平均海平面”高29mm。深度基准：海图图载水深及

7、其相关要素的起算面；通常取当地平均海面向下一定深度为起算面，即深度基准面；必须遵循 1.保证航道安全2.充分利用航道 两个共同原则。2. 地图投影的概念？ 按照一定数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，建立地面点位的地理坐标（B、L）与地图上相对应的平面直角坐标（X、Y）之间一一对应的函数关系。3. 地球表面、大地水准面及地球椭球体面之间的关系是什么？ 地球表面是一个起伏不平、十分不规则的表面，包括海洋底部、高山高原在内的固体地球表面；大地水准面是假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆底部、而与地球重力处处正交的一个连续、闭合的水准面；地球椭球体面是作为地球理想模型

8、的一个旋转椭球体，有时也叫参考椭球，是一个标准的数学曲面。4. 地理空间数据的描述有哪些坐标系？相互的关系是什么？球面坐标系统和平面坐标系统（投影坐标系统）；大地水准面规定了地球椭球体与大地体的位置关系，平面坐标系统是按照球面坐标与平面坐标之间的映射关系，把球面坐标转绘到平面。5. 为什么要进行投影？ 参考椭球面是不可占成曲面，不可能用物理的方法将它展成平面；因为那样必然会是曲面产生裂口、褶皱和重叠。因此要把参考椭球面上的点、线、面换算到平面上，解决曲面到平面的矛盾，地图投影应运而生。6. 如何理解地图投影？ 投影含义是指建立两个点集之间一一对应的映射关系；地图投影是指按照一定数学法则，将地球

9、椭球面上的经纬网转换到平面上，建立地面点位的地理坐标（B、L）与地图上相对应的平面直角坐标（X、Y）之间一一对应的函数关系。7. 地图投影实质？按照一定数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，建立地面点位的地理坐标（B、L）与地图上相对应的平面直角坐标（X、Y）之间一一对应的函数关系。8. 地图投影变形的种类：长度变形、面积变形、角度变形、9. 地图投影方式的种类： 10. 高斯投影的变形特征是什么？为什么常常被用作大比例尺普通地图的地图投影？在同一条经线上，长度变形随纬度的降低而增大，在赤道处为最大；在同一条纬线上，长度变形随经线的增加而增大，且增大速度较快。在6带范围内，长度最大变形

10、不超过0.14%。高斯投影时具有国际性的一种地图投影，适于幅员广阔的国家或地区，它按经线分带进行投影，各带坐标系、经纬网形状、投影公式及变形情况都是相同的，也利于全球地图拼接。11. 常用的地图投影方法有哪些？有何特点？ 几何透视法：利用透视的关系，将地球上点投影到投影面的方法。特点：比较原始、局限性大，难于纠正投影变形、精度低。 数学解析法：在球面与投影面之间建立点与点的函数关系，通过数学的方法确定经纬线交点位置。特点：大多数在透视投影基础上建立球面与投影面之间点与点的函数关系。12. 选择投影需要考虑哪些因素？如果要制作1：10万的土地利用图，该选何种类型的地图投影？主要考虑：制图区域的范

11、围、形状和地理位置，地图的用途、出版方式及其他特殊要求。我国规定1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万比例尺地形图均采用高斯投影，即横轴切圆柱等角投影。第三章 空间数据模型：1. 基本概念：地理空间：指地球表面及近地表空间。地理实体：对复杂地理事物和现象进行简化抽象得到的结果。对象模型：也称模型要素，将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。其强调地理空间中的单个地理现象；一般适用于对具有明确边界的地理现象进行抽象建模；把地理现象当做空间要素或空间实体（空间实体必须满足可被标识在观察中的重要程度有明确的特征且可被描述）。空间

12、特征分为点、线、面、体4中基本对象。场模型：也称域模型，是把地理空间中的现象作为连续的变量或体看待。有6中场模型：a规则分布的点、b不规则分布的点、c规则矩形区、d不规则多边形区、e不规则三角形区、f等值线。网络模型：用来描述不连续的地理现象，它需要考虑通过路径相互连接多个地理现象之间的连通情况。网络模型可看成对象模型的一个特例，由点对象和线对象之间的拓扑关系构成。拓扑关系：指图形在保持连续状态下的变形（缩放、旋转和拉伸）但图形关系不变的性质。矢量数据模型：是一种产生于计算机地图制图的数据模型，适于用对象模型抽象的地理空间对象。可明确的描述图形要素间的拓扑关系；其中空间实体现象是由点、线、面等

13、原型实体及其集合来表示。栅格数据模型：比较适于用场模型抽象表达空间对象，采用面域或空域的枚举来直接描述空间实体。优点：不同类型的空间数据层可以进行叠加操作，不需经过复杂的几何运算。镶嵌数据模型：采用的是规则或不规则的小面快（小面快不重叠且能完整铺满整个地理空间）集合来逼近自然界不规则的地理单元，适于用场模型抽象的地理现象。分为规则镶嵌模型和不规则镶嵌模型。不规则三角网TIN：采用不规则的三角网形成对地理空间的完整覆盖。在TIN模型中，样点的位置控制着三角形的顶点，这些三角形尽可能接近等边。2. 理解空间数据的三个基本特征： 空间特征（定位数据）：表示现象的空间位置或现在所处的地理位置。空间特征

14、又称为几何特征或定位特征，一般以坐标数据表示。 属性特征（非定位数据）：表示实际现象或特征，例如变量、级别、数量特征和名称等等。 时间特征（时间尺度）：指现象或物体随时间的变化，其变化的周期有超短期的、短期的、中期的、长期的等等。3. 实体的空间类型：点状实体、线状实体、面状实体、体状实体、实体类型组合4. 实体的空间关系的类型：空间拓扑关系、顺序空间关系、度量空间关系主要的拓扑关系的类型：邻接关系：空间图形中同类元素之间的拓扑关系关联关系：空间图形中不同类元素之间的拓扑关系包含关系：空间图形中不同类或同类但不同级元素之间的拓扑关系连通关系：空间图形中弧段之间的拓扑关系5. TIN模型有何特点

15、？采用不规则的三角网形成对地理空间的完整覆盖较好的表达地理现象的空间变化三角形大小随样点密度的变化自动变化表示不连续地理现象时具有优势。6. 栅格数据模型的特点？ 栅格数据模型采用面域或空域的枚举来直接描述空间实体，比较适用于场模型抽象的空间对象。栅格可以用数字矩阵来表示，地理空间坐标隐含在矩阵的行列上。在栅格数据模型中，点实体是一个栅格单元（cell）或像元，线实体由一串彼此相连的像元构成，面实体则由一系列相邻的像元构成，像元的大小是一致的。每个像元对应于一个表示该实体属性的值。若需要描述统一地理空间的不同属性，则按不同的属性将数据分层，每层描述一种属性。栅格数据模型的一个优点是不同类型的空

16、间数据层可以进行叠加操作，不需要经过复杂的几何计算。但对于一些变换、运算，如比例尺变换、投影变换等则操作不太方便。7. 如何利用现有的数据模型构建某一公园的GIS模型？给出详细的步骤和方案。从研究区域的范围、各种数据概括、模型的选择 谈第四章 空间数据结构：1. GIS中基本数据结构有哪些？如何理解？矢量数据结构、栅格数据结构、矢栅一体化数据结构、镶嵌数据结构、三维数据结构l 空间数据结构是指对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式，对地理信息系统中数据存储、查询检索和应用分析等操作处理的效率有着至关重要的影响。l 同一种空间逻辑数据模型可以采用多种空间数据结构。l 空间数据结构的选择取

17、决于数据的类型、性质和使用方式，应根据不同的任务目标，选择最有效和最合适的数据结构。以下作为了解【一、矢量数据结构基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据结构。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。有以下几种主要类型： 实体数据结构：构成多边形边界的各个线段，以多边形为单元进行组织。 拓扑数据结构：具有拓扑关系的矢量数据结构就是拓扑数据结构。包括：索引式结构、双重独立编码结构、链状双重独立编码结构等。特点：点是相互独立的，点连成线，线构成面。索引式结构：对所有边界点数字化，将坐标顺序存储，由点索引与边界符号相联系，以线条与各边界相

18、联系，形成树状索引。双重独立编码结构：对图上网状或面状要素任何一条线段，用顺序的两点定义以及相邻多边形来予以定义。链状双重独立编码结构：将若干直线段合成一个弧段（或链段），每个弧段可以有许多中间点。二、删格数据结构 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： 栅格单元的确定：A.栅格数据的参数：1. 栅格形状-通常为矩形或正方形；2. 栅格单

19、元大小-栅格单元尺寸，即分辨率；3. 栅格坐标系-栅格系统的起始坐标应与国家基本比例尺地形图公里网的交点相一致，并分别采用公里网的纵横坐标轴作为栅格系统的坐标轴。B.栅格单元值的选取：1. 中心点法-用位于栅格中心处的地物类型决定其取值；2. 面积占优法-以占矩形区域面积最大的地物类型作为栅格单元的代码；3. 重要性法-根据栅格内不同地物重要性，选取最重要地物类型作为相应栅格单元代码； 4. 长度占优法-每个栅格单元的值由该栅格中线段最长的实体的属性来确定。 完全栅格数据结构：将栅格看做一个数据矩阵，逐行按像元进行记录代码数据。（最直观、最基本的网格存贮结构，没有进行任何压缩数据处理。）有三种

20、方式：基于像元、基于层、基于面域。 压缩栅格数据结构：A. 游程长度编码结构：游程长度编码，也称行程编码，是一种栅格数据无损压缩的重要方法，也是一种栅格数据结构。基本思想：对于一幅栅格数据（或影像），常常有行（或列）方向上相邻的若干点具有相同的属性代码，因而可采取某种方法压缩那些重复的记录内容。编码方案：只在各行（或列）数据值发生变化时依次记录该值以及相同值重复的个数，从而实现数据的压缩，并实现数据的组织。B. 链码结构：将栅格数据（线状地物面域边界）表示为矢量链的记录。C. 四叉树数据结构：将空间区域按照4个象限进行递归分割（2n*2n，且n=1），知道子象限的数值单调为止。凡值（特征码或类

21、型值）呈单调的单元，不论单元大小，均作为最后的存储单元。三、矢栅一体化数据结构四、镶嵌数据结构：1. Voronoi数据结构-以Voronoi块面单元来组织Voronoi多边形数据。2.TIN数据结构-可采用多种方式来组织TIN数据模型。】2. 总结矢量数据和栅格数据在结构表达方面的特色。栅格数据结构特点：属性明显，位置隐含；优点数据结构简单，便于空间分析和地表模拟，现势性较强；缺点数据量大，投影转换比较复杂，图形数据质量低，地图输出不精美矢量数据结构特点：位置明显，属性隐含；优点数据结构紧凑，冗余度低；有利于网络和检索分析；图形显示质量好精度高；缺点数据结构复杂，多边形叠加分析比较困难，显示

22、与绘图成本比较高3. 矢量数据的获取方式有哪些？来源于政府和科研机构提供来源于矢量化（手工和自动矢量化）数字化编制生产栅格数据的获取方式有哪些？栅格法：在待输入的图形上均匀划分栅格单元，逐个栅格地决定其属性代码，最后形成栅格数字地图文件。转换法：用手扶跟踪数字化或自动跟踪数字化得到矢量结构数据，在转换为栅格结构。由矢量数据向栅格数据转换是理想的方法。扫描数字化：逐点扫描待输入的专题地图，对扫描数据重新采样与再编码，从而得到栅格数据文件。分类影像输入：将经过分类解译的遥感影像数据直接或重新采样后输入系统，这是高效获取数据的方法。4. 理解几种矢量数据编码方式（实体式、索引式、双重独立式、链状双重

23、独立式）的特点、优缺点，其中拓扑数据模型与非拓扑数据模型有何优缺点？ 实体式-优点：编码容易，数字化操作简单，数据排版直观；缺点：相邻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；缺少多边形的邻域信息和图形的拓扑关系；岛只作为一个单个图形，没有建立与外界多边形的联系。 索引式-优点：采用树状索引以减少数据冗余并间接增加邻域信息；缺点：比较繁琐，给邻域函数运算、消除无用边、处理岛状信息及检查拓扑关系带来一定困难，工作量大且容易出错。 双重独立式-优点：是对图上网状或面状要素的任何一条线段，用顺序的两点以及相邻多边形来予以定义。缺点： 链状双重独立编码-将若干直线段合为一个弧段，每

24、个弧段可以有许多中间点。优点： ；缺点 拓扑数据模型-优点：拓扑分析容易； 缺点：结构复杂、存取速度较慢。 非拓扑数据模型-优点：结构简单，存取速度快； 缺点：拓扑分析困难。5. 理解栅格代码确定的几种方法？优点缺点基于像元简单明了，便于数据扩充和修改进行属性查询和面域边界提取时速度较慢基于层便于进行属性查询重复存储每个像元的坐标，浪费存储空间基于面域便于面域边界提取在不同层中像元的坐标要多次存储，浪费存储空间6. 简述栅格数据压缩编码的几种方式（直接编码、行程编码、链式编码）和各优缺点。 A. 直接编码：直接编码就是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码，可以每行都从左到右逐

25、象元记录，也可奇数行从左到右，而偶数行由右向左记录，为了特定目的还可采用其它特殊的顺序。优点：直接栅格编码是最简单最直观而又非常重要的一种栅格结构编码方法（通常称这种编码为图像文件或栅格文件）。B. 游程长度编码结构：游程长度编码，也称行程编码，是一种栅格数据无损压缩的重要方法，也是一种栅格数据结构。优点：变化部分游程数越多，压缩效率越高；栅格加密时数据量无明显增加，易于检索、叠加、合并等。缺点：不适于类型连续变化或类型分散的分类图。C. 链码结构：将栅格数据（线状地物面域边界）表示为矢量链的记录。优点：有效压缩栅格数据，对计算面积、长度、转折方向和凹凸度运算方便。缺点：对边界做合并和插入等修

26、改编辑困难，对区域空间分析运算比较困难。7. 栅格与矢量数据结构相比较各有什么特征：栅格数据结构特点：属性明显、位置隐含；矢量数据结构特点：位置明显、属性隐含。8. 什么是矢量化、栅格化？矢量化：计算机中显示的图形一般可以分为两大类矢量图和位图。矢量图使用直线和曲线来描述图形，这些图形的元素是一些点、线、矩形、多边形、圆和弧线等。栅格化：把矢量转为位图的过程，即把图层变成像素。例如你用文字工具输入一串文字，它就是一个文本图层，你是可以对字体、内容等用文字工具修改；但栅格化以后，它就是一个图片图层，只能用图片工具处理，而文字工具就无法处理9. 试述栅格数据结构和矢量数据结构在一个GIS平台中可能

27、结合的几种方案。（试举例）第五章 空间数据组织与管理1. 基本概念：空间数据库：又称地理数据库，是描述与特定空间位置有关的真实世界对象的数据集合。空间数据库引擎（SDE）：一种能将空间数据存放到大型关系数据库中管理的技术。（主要用于解决存储在关系数据库中的空间数据与程序之间数据接口的问题）空间索引：指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间对象的概要信息，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象的实体的指针。2. 矢量数据的管理方式有哪些，各有什么优缺点？A. 文件-关系数据库的混合管理 缺点：属性数据和图形数据通过ID联系起来，使查询运算，

28、模型操作运算速度慢； 数据分布和共享困难；属性数据和图形数据分开存储，数据的安全性、一致性、完整性、并发控制以及数据损坏后的恢复方面缺少基本的功能；缺乏表示空间对象及其关系的能力。因此，目前空间数据管理正在逐步走出文件管理模式。B. 全关系数据库管理缺点：虽省去了大量的的关系链接操作，但二进制的读写速率要比定长的属性字段慢得多，特别是涉及对象的嵌套。C. 对象-关系数据库管理优点：解决了空间数据的变长记录的管理，由数据库软件商进行扩展，效率要比前面所述的二进制块的管理高得多。缺点：没有解决对象的嵌套问题，空间数据结构也不能内用户任意定义。3. 栅格数据的管理方式有哪些，各有什么优缺点？A. 文

29、件管理 缺点：无法保证数据的安全性、并发控制和数据共享。B. 文件数据库管理方式 优点：由于影像数据索引的存在，是影像数据的检索率得到提高。C. 关系数据库管理 所有数据集中存储，数据安全，易于共享。 较方便管理多数据源和多时态的数据。 支持事务处理和并发控制，有利于多用户的访问与共享。 影像数据和元数据集成到一起，能方便的进行交互式查询。 对Client/Server的分布式应用支持较好，网络性能和数据传输速度都有很大提高。 影像数据访问只能通过数据库驱动接口访问，有利于数据的一致性和完整性控制，数据不会被随意移动、修改和删除。 支持异构的网络模式，即应用程序和后台数据库服务器可以在不同操作

30、系统平台下运行。现有商用数据库都有良好多的网络通讯机制，本身能够实现异构网络的分布式计算，使得应用程序的开发相对简单化。4. 什么是数据组织中的纵向分层和横向分幅？纵向分层：根据地图的某些特征,把空间数据分为若干个专题层,将不同类不同级的图元要素进行分层存放,每一层存放一种专题或一类信息。横向分幅：分块组织是将某一区域的空间信息按照某种分块方式，分割成多个数据块；将一幅地图划分为多个图幅，以文件或表的形式存放在不同的目录或数据库中。第六章 空间数据的采集与处理：1. 空间元数据的概念与作用？ 是关于空间数据的描述性数据信息； 让GIS用户了解公共数据在覆盖范围、数据性质和数据现势性方面是否满足

31、用户的特殊要求； 向GIS用户说明了如何处理和解释空间数据； 为需要了解更多信息的GIS用户提供了联系信息。2. 地图数字化的方法有哪几种？手扶和自动跟踪数字化；扫描矢量化；基于ArcGIS的地图数字化、矢量文件、格式转换、栅格数据3. 何谓分幅图的拼接？（PPT）在对底图进行数字化时，由于图幅比较大或者使用小型数字化仪时，难以将研究区域的底图以整幅的形式来完成，这时需要将整个图幅划分成几部分分别数字化输入。在所有部分都输入完毕后需进行拼接。拼接时，常常会有边界不一致的情况，需要进行边缘匹配处理。边缘匹配处理，类似于悬挂节点处理，可以由计算机自动完成，或者辅助以手工半自动完成。（百度）是指按一

32、定方式将广大地区的地图划分成尺寸适宜的若干单幅地图，以便于地图制作和使用。常见分幅形式有矩形分幅和经纬分幅。图幅的拼接总是在相邻的两幅图之间进行的，要将相邻的两幅图之间的数据集中起来，就要求相同实体的线段或弧的坐标数据互相衔接，也要求统一实体的属性码相同，进行图幅数据边缘匹配处理。4. 理解数字化过程中出现的几种错误类型？具体原因：（人为因素是主要原因）遗漏某些实体；某些实体重复录入；定位不准确；拓扑错误拓扑错误： 不及和过头 伪节点：伪节点使一条完整的线变成两段，造成其原因的是常常没有一次录入完毕一条线。 悬挂节点：如果一个节点只与一条线相连接，那么该节点称为悬挂节点，悬挂节点有多边形不封闭

33、、不及和过头，节点不重合等几种情形。 “碎屑”多边形或“条带”多边形：条带多边形一般由于重复录入引起，由于前后两次录入同一条线的位置不可能完全一致，造成了“碎屑”多边形。另外，由于用不同比例尺的地图进行数据更新，也可能产生“碎屑”多边形。不正规多边形：不正规的多边形是由于输入线时，点的次序倒置或者位置不准确引起的。在进行拓扑生成时，同样会产生“碎屑”多边形。第七章 空间数据查询与空间度量：1. 理解空间数据查询的类型与查询内容？类型：属性查询 、图形查询 、空间属性联合 查询内容：空间对象的属性、空间位置、空间分布、几何特征、以及和其他空间对象的空间关系【A. 属性查询 简单属性查询-查找 S

34、QL查询-1.SQL查询 2.扩展的SQL查询：适于表的查询B. 图形查询 点查询-用鼠标点击图中任一点，可得到该点所代表的空间对象的相关属性 矩形或圆查询-给定一个矩形或圆，检索出该窗口内所有对象的属性列表 多边形查询-给定一个多边形，检索出该多边形内的某一类或某一层空间对象。C. 空间关系查询 拓扑关系查询1.邻接关系查询：可以是点与点、线与线、面与面的邻接关系查询，或与某个节点相邻的线状地物和面状地物信息的查询。 2.包含关系查询：某一面状地物包含的地物或包含某一地物的面状地物。 3.关联关系查询：空间不同元素之间的拓扑关系，或某点状地物相关联的线状地物相关信息，或线状地物相关的面状地物

35、相关信息。 D. 缓冲区查询：根据数据库中的点、线、面地理实体，自动建立其周围一定宽度范围的多边形，来表征特定地理实体对邻域的影响范围。】2. 说明拓扑关系查询在地学分析中的意义？ 拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何关系具有更大的稳定性，不随地图投影而变化。 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。如某县的邻接县，-面面相邻问题。又如供水管网系统中某段水管破裂找关闭它的阀门，就需要查询该线(管道)与哪些点(阀门)关联。 根据拓扑关系可重建地理实体第8章 8.1矢量数据分析：1. 矢量数据分析的主要方法有哪些？ 点与多边形叠置：指一个点图层与另一个多边形图层相叠

36、，叠置分析的结果往往是将其中一个图层的属性信息注入另一个图层，然后更新得到的数据图层。 线与多边形叠置：指一个线图层与一个多边形图层相叠，叠置结果通常是将多边形层的属性注入另一个图层中，更新得到的数据图层。 多边形叠置：是将两个或多个多边形图层进行叠加，产生一个新的多边形图层。新图层的多边形是原来的各图层多边形相交分割的结果，每个多边形的属性含有原图的层各个多边形的所有属性数据。2. 什么是缓冲区分析？缓冲区分析有哪些用途？是对一个、一组或一类空间对象按照某一个缓冲距离建立其缓冲区多边形，然后将原始图层与缓冲区图层相叠加，进而分析两个图层上空间对象的关系的分析方法。应用：查询 、空间分析（据学

37、校一定距离内不能有游戏厅、都市规划中的河流一定范围内不能有建筑、道路拆迁估算、商业选址）、中立区 （抗议人群距政府的距离）。水源污染防治、受污染地区的分等定级、城市化的影响范围、地质公园、灾害评估、商业选址、道路拆迁估算、都市规划中的河流一定范围内不能有建筑等方面。 3. 什么是地图叠加？地图叠加的类型有哪些？地图叠加的操作类型主要有哪几种？ 地图叠加：把两幅或多幅地图进行叠加以生成新的地图的操作。要素类型（点与多边型叠加、线与多边型叠加、多边形与多边型叠加）l操作类型：联合、相交、层叠加、破碎多边形处理（在地图叠加过程中，沿着两个输入地图的共同边界出现的极小多边形。）l操作类型：融合、裁剪、

38、合并8.2栅格数据分析：1. 栅格数据分析有哪些类型？他们的特点？局部运算：栅格数据分析中的单个单元运算。对应栅格单元运算。不涉及位置运算。不受邻域单元影响 。产生新的栅格地图。l领域运算：涉及一个中心点单元和一组环绕其单元的栅格数据分析技术。邻域运算要素（中心点、邻域大小与类型、邻域运算函数）。邻域运算一般在单个图层上进行。通过所确定的邻域类型扫描整个格网。l分区运算：以一个输入栅格图层中定义的区域为单位，对另一个输入栅格图层表示的地理数据作某种数学或统计计算，表达各区域内某种地理实体分布的数量特征。l全局运算：输出栅格图层的每一个单元格的计算涉及输入栅格图层全部单元格的函数。全局运算的一个

39、典型应用是距离的量算。2. 理解栅格数据分析的距离量算？距离描述了空间对象之间的接近程度；地理空间上的距离所描述的对象一定发生在地理空间上；距离的定义与度量空间和空间均质性是相关的，不同的度量空间和介质空间，距离定义不同；不同的距离有不同的特性，距离的定义是由应用决定的，可根据需要重新定义距离；在非均质空间，距离定义不仅仅是表达上的变化，而且还具有研究区域上的变化，这时的距离计算一般在多边形范围内按一定算法进行。 3. 试分析栅格数据在GIS空间分析中的优点与局限性。优点：同矢量数据多边形叠置分析相比，栅格数据的更易处理，简单而有效，不存在破碎多边形的问题等优点，使得栅格数据的叠置分析在各类领

40、域应用极为广泛。栅格数据由于其自身的“属性明显，位置隐含”独特特点，并且将地图代数的方法在栅格数据上的独到应用，利用了图数一体的栅格数据优点，充分发挥栅格图的平面点集位数据蕴含了全部拓扑数据和几何数据这一特点，弥补了矢量数据在数据维护、更新等的缺陷，自动并且自适应地组织和输入图论的各种方法所需要的数据。局限性：栅格数据的数据量与格网间距的平方成反比，较高的几何精度的代价是数据量的极大增加。因为只使用行和列来作为空间实体的位置标识，故难以获取空间实体的拓扑信息，难以进行网络分析等操作。栅格数据结构不是面向实体的，各种实体往往是叠加在一起反映出来的，因而难以识别和分离。对点实体的识别需要采用匹配技

41、术，对线实体的识别需采用边缘检测技术，对面实体的识别则需采用影像分类技术，这些技术不仅费时，而且不能保证完全正确。8.3网络分析：1. 网络分析的概念：是通过模拟、分析网络的状态以及资源在网络上的流动和分配等，研究网络结构、流动效率及网络资源等的优化问题的方法。关于网络的图论分析、最优化分析以及动力学分析的总称。网络分析是对网络中所有传输的数据进行检测、分析、诊断，帮助用户排除网络事故，规避安全风险，提高网络性能，增大网络可用性价值。是通过模拟、分析网络的状态以及资源在网络上流动和分配等，研究网络结构、流动效率及网络资源等的优化问题的一种方法。网络分析一般包含以下分析情况：快速查找和排除网络故

42、障；找到网络瓶颈提升网络性能；发现和解决各种网络异常危机，提高安全性；管理资源，统计和记录每个节点的流量与带宽；规范网络，查看各种应用，服务，主机的连接，监视网络活动；分析各种网络协议，管理网络应用质量；在实际当中，网络分析更多的是解决“网络故障”，“网络性能”，“网络安全”。对地理网络（如交通网络）、城市基础设施网络（如电信线、电力线、给水线等）进行地理分析和模型化，是网络分析的主要目的，其根本目标就是研究、筹划一项网络工程如何安排、并使其运行效果最好。一个网络中最基本的组成部分包括：链（Link）：网络中流动的管线，如电线。障碍（Barrier）：禁止网络中链上流动的点，如刀闸。 拐角点（

43、Turn）：出现在网络链中所有分割点上，如电阻。中心（Center）：接受或分配资源的位置，如电站。站点（Stop）：在路径选择中资源增减的站点，如电厂。2. 理解网络分析的路径分析、定位与资源分配等？ 路径分析 静态最佳路径：给定每条链上的属性后，求两点间的最佳路径。 动态最佳路径：网络中每条链上的属性是动态变化的，且可能出现一些障碍点，需要动态求最佳路径。 N条最佳路径：求出代价较小的N条路径，以供选择。 最短路径：确定起点、终点以及所要经过的中间点、中间线，求最短路径。 动态分段：将网络中的链根据其属性将特征相近的连线分段。分段是动态进行的，因为它与当前连线的属性相对应，如果属性改变了，

44、动态分段将创建一组新的分段。如按公里数将一条道路分段。 地址匹配 地址匹配实质是对地理位置的查询，它涉及到地址的编码。地址匹配与其它网络分析功能结合起来，可以满足实际工作中非常复杂的分析要求。所需输入的数据，包括地址表和含地址范围的街道网络及待查询地址的属性值。这种查询也经常用于公用事业管理，事故分析等方面，如邮政、通讯、供水、供电、治安、消防、医疗等领域。 最佳选址选址功能是指在一定约束条件下、在某一指定区域内选择设施的最佳位置，它本质上是资源分配分析的延伸。例如连锁超市、邮筒、消防站、飞机场、仓库等的最佳位置的确定。在网络分析中的选址问题一般限定设施必须位于某个节点或某条链上，或者限定在若

45、干候选地点中选择位置。 资源分配 是将地理网络的边或网络结点，按照中心的供应量及网络边和网络结点的需求量，分配给一个中心的过程。有两种分配方式：一是由分配中心向四周输出；另一种是从四周向分配中心集中。资源分配的应用包括消防站点的分布和求援区划分、学校选址、停水/停电对区域的社会和经济的影响等。8.4地形分析：1. DTM、DEM的概念？lDTM（Digital Terrain Model）数字地形模型：是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。DTM是栅格数据模型的一种。它与图像的栅格表示形式的区别主要是：图像是用一个点代表整个像元的属性，而在DTM中，格网

46、的点只表示点的属性，点与点之间的属性可以通过内插计算获得。lDEM(Digital Elevation Model) 数字高程模型：数字地形模型中的地形属性为高程时称为数字高程模型，是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布，其中DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在DEM的基础上派生。l【DTA（Digital Terrain Analysis）数字地形分析：是指在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术。内容包括地形因

47、子提取（坡度、坡向、平面曲率、坡面曲率、地形起伏度、粗糙度、切割深度等）和特征地形要素提取（地形特征点、线、面，山顶点、脊点、谷点、鞍点，水系、山脊线、谷底线，流域、视域）】2. 数字高程模型的表示方法有哪些？各自的特点？常用算法是规则格网模型，等高线模型和不规则三角网模型。l 规则网格模型：是把DEM表示成高程矩阵，此时，DEM来源于直接规则矩形格网采样点或由不规则离散数据点内插产生。l 等高线模型：等高线通常被存储成一个有序的坐标点序列，可以认为是一条带有高程值属性的简单多边形或多边形弧段。由于等高线模型只表达区域的部分高程值，所以需要一种插值方法来计算落在等高线以外的其他点的高程。l 不

48、规则三角网模型(TIN)：利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这些离散点（各三角形的顶点）连接成相互连续的三角面。TIN可根据地形的复杂程度来确定采样点的密度和位置，能充分表示地形特征点和线，从而减少了地形较平坦地区的数据冗余。3. 等高线的绘制原理？等高线通常被存储成一个有序的坐标点序列，可以认为是一条带有高程值属性的简单多边形或多边形弧段。由于等高线模型只是表达了区域的部分高程值，往往需要一种插值方法来计算落在等高线以外的其他点的高程。 4. 理解常见的几种基于DEM的可视化分析（剖面分析、通视分析、地貌晕渲图绘制等）？基于DEM的 流域分析流程：5. 简述地形分析的内容？

49、数字地形模型的概念 数字地形分析 ：地形因子计算 、地形剖面线计算 、通视分析 、流域分析 （1）地形剖面线表现的是在地表从一个点出发到另一个点沿途的地形变化情况。通常以横坐标表示平面上的距离，纵坐标表示地形的高度。剖面线可以提供地貌形态、通视性等方面的地形特征信息。 剖面线的计算可以通过已知的DEM进行，主要是运用插值算法，在剖面上的两点间插值出相应的高程数据。（2）通视分析是指以某一点为观察点，研究某一区域通视情况的地形分析。通视问题可以分为五类：1）已知一个或一组观察点，找出某一地形的可见区域。2）欲观察到某一区域的全部地形表面，计算最少观察点数量。3）在观察点数量一定的前提下，计算能获

50、得的最大观察区域。4）以最小代价建造观察塔，要求全部区域可见。5）在给定建造代价的前提下，求最大可见区。通视分析的实现可以借助上述的地形剖面线来完成，在任意两点间先生成一条剖面线，再在两点间形成一条直线，判断直线与剖面线是否有交点：若有交点则两点不通视；若没有交点，在判断两点高程是否高于剖面线的高程；若高于则两点通视，否则不通视。 （3）在格网DEM实现流域地形分析，需要顺序执行如下步骤：1）DEM洼地填充 填充洼地最常用的方法是之一是把其单元值加高至周围的最低单元值。无洼地DEM 2）水流方向确定（flow direction） 水流方向是指水流离开格网时的流向。水流方向矩阵3）水流累积矩阵

51、生成（flow accumulation） 水流累积矩阵是指流向该格网的所有的上游格网单元的水流累计量（将格网单元看作是等权的，以格网单元的数量或面积计），它是基于水流方向确定的，是流域划分的基础。 流水累计矩阵无洼地DEM、水流方向矩阵、流水累计矩阵是DEM流域分析的三个基础矩阵。4）流域网络提取（stream networks） 流域网络是在水流累计矩阵基础上形成，它是通过所设定的阈值，即沿水流方向将高于此阈值的格网连接起来，从而形成流域网络。第十章 空间建模：1. 什么是GIS建模？在GIS中通过组合空间分析命令操作来回答有关空间现象问题的过程。数据查询、空间分析是建模的基础；模型与特定

52、专业相关；GIS使用空间数据，强调空间数据模型或空间特征明显的模型；强调GIS在建模中的应用而非在模型中的应用；GIS建立的模型可以是基于矢量或基于栅格，其选择主要取决于模型本质、数据源和算法；基于栅格和基于矢量的模型并不排除建模过程中对两类数据的综合 GIS与建模程序的结合方式：松散联合、紧密联合、植入系统 2. 理解GIS建模中的二值模型、指数模型的特点和应用？二值模型：用逻辑表达式从组合地图中选择感兴趣的地图要素与分布范围；输出结果也为二值格式（1为真，0为假）方法-矢量：地图叠加运算、属性组合； 栅格：格网查询应用：选择潜在商业用地、土地利用规划、土壤侵蚀分析、空间对象变化、建立精确模

53、型指数模型：由组合地图和多个格网计算的指数值产生的等级地图。 过程：评估变量的相对重要性，确定权重；对观测值进行分类并打分；建立指数模型；数值归一化并输出：（指数值- 最小指数值）/ 指数值的值域 应用：通常用于适宜性分析和脆弱性分析；地下水污染评价模型；野生生物栖息地适宜性指数模型HIS；森林火灾指数模型第十一章 3S技术：1. 何谓“3S”？3S是全球定位系统GPS（GlobalPositioningSystem）、遥感RS（RemoteSensing）和地理信息系统GIS（GeographicInformationSystem）的简称。3S技术是关于GPS技术，RS技术和GIS技术的简称

54、。全球定位系统（GPS）是具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。全球定位系统具有性能好、精度高、应用广的特点，是迄今最好的导航定位系统。GPS技术涉及航天、卫星、现代通讯等领域，在交通、石油、地质、测绘、环境等领域有广泛的应用前景。遥感（RS）通常是指通过某种传感器装置，在不与被研究对象直接接触的情况下，获取其特征信息（一般是电磁波的反射辐射和发射辐射），并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学和技术。RS综合了空间、电子、光学、计算机技术的最新成就，RS技术在资源环境、气象、防灾减灾、道路工程勘测等领域有广泛的应用前景。地理信息系统（GIS）是处理地理信息的系统。地理信息是指直接或间接与地球上的空间位置有关的信息，又常称为空间信息。一般来说，GIS可定义为：“用于采集、存储、管理、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术”。-