1、地理信息系统知识点第一章1.地理信息系统：在计算机软、硬件系统支持下，对空间数据 (整个或部分地球表层的有关地理分布数据)进行采集、编辑、存储、 分析和输出的计算机信息系统。P42.地球：地球是一个近似球体，其自然表面是一个极其复杂的不规则曲面。3.数据和信息之间的关系：数据（Data ）： 定性或定量对事物和环境描述的直接或间接原始记录，未经加工；信息（Information）：用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们提供新的事实和知识；具有客观性、适用性、可传输性和共享性等特征。4.信息的特征：具有客观性、适用性、可传输性和共享性等特征。5
2、. GIS 的组成：计算机硬件系统、软件系统、网络、空间数据和管理与应用人员。 P126.地理信息系统的发展历史：（1 GIS 的开拓期（50-60 年代） 60 年代是 GIS 开拓起步阶段 主要关注：空间数据的地学处理； 计算机硬件系统的功能很弱，存储能力很小、磁带存取速度很慢，制约 GIS 发展，图形功能和地学分析功能都非常有限，相应的算法也比较粗糙； 软件研制：针对具体的 GIS 应用；到 60 年代末期，针对 GIS 一些具体功能的软件技术有了较大发展。2GIS 巩固发展期（70 年代） 主要关注：空间地理信息的管理； 计算机硬件和软件技术迅速发展：数据处理速度加快，内存容量增大，输
3、入、输出设备比较齐全，而且还推出了大容量直接存储设备-磁盘，为地理数据的录入、存储、检索、输出等提供了强有力的支撑； 总体特点：利用新的计算机技术，但数据分析能力很弱；GIS 技术方面未有新的突破；系统的应用与开发多限于某个机构；专家个人的影响削弱，而政府影响增强；人机图形交互技术的发展成为这一时期软件的最重要进展。 加拿大测量学家 R.F.Tomlinson：1963 年，首先提出了 GIS 术语，并建立了世界上第一个实用的GIS-加拿大 GIS（CGIS ），用于自然资源的管理和规划。3 GIS 技术大发展时期（80 年代） 计算机发展：第四代计算机，特别是微型计算机和远程通讯传输设备的出
4、现为计算机的普及应用创造了条件，加上计算机网络的建立，使地理信息的传输时效得到极大的提高； 系统软件：完全面向数据管理的数据库管理系统(DBMS)通过操作系统(OS)管理数据，系统软件工具和应用软件工具得到研制，数据处理开始和数学模型、模拟等决策工具结合； 应用领域迅速扩大：从资源管理、环境规划到应急反应，从商业服务区域划分到政治选举分区等，涉及到了许多的学科与领域，如景观生态规划、森林管理、土木工程等； GIS 发展规划：启动了若干科研项目，建立了一些政府性、学术性机构；同时，商业性的咨询公司、软件制造商大量涌现，并提供系列专业化服务。总体特点：（1）栅格-矢量转换技术、自动拓扑编码以及多边
5、形中拓扑误差检测等方法得以发展，开辟了处理图形和属性数据的途径；（2）图边自动拼接，使小型计算机能够分块处理较大空间范围(或图幅) 的数据文件；（3）采用命令语言建立空间数据管理系统，对属性再分类、分解线段、合并多边形、改变比例尺、测量面积、产生图和新的多边形、按属性搜索、输出表格和报告以及多边形的叠加处理等。4. GIS 的应用普及时代（90 年代至今） 发展趋势包括：网络 GIS、互操作 GIS、地理信息共享与标准化、时态 GIS、 3S 集成、虚拟GIS、移动 GIS、数字地球和格网 GIS 等内容； 发展特点：多源数据信息共享；数据实现跨平台操作；平衡计算负载和网络流量负载；操作及管理
6、简单化；应用普及化、大众化。7.GIS 的相关学科：地理学、制图学、计算机、测绘与遥感等。8. GIS 的基本功能：1 数据采集功能 2 数据编辑与处理 3 数据存储、组织与管理功能 4 空间查询与空间分析功能 5 数据输出功能9 .空间数据：以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等，由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他通讯系统输入 GIS。第二章1.大地水准面：假设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下部，与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。2.高程：地球上一点至参考基准面的距离；因通常以平均海面为
7、起算基准面，故高程也称标高或海拔高。3.地理格网： 按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的格网；4.地图投影的分类：1 按构成方法分类几何投影、非几何投影；2 按变形性质分类等角投影：投影前后角度保持不变，又称正形投影；如圆锥投影。等面积投影：投影前后面积不变；如，方位投影。任意投影和等距投影。任意投影：长度、 面积和角度都有变形；等距投影：面积变形小于等角投影，角度变形小于等面积投影。5.常用投影方法：几何透视法，数学解析法。6.投影变换： 空间坐标转换也称投影变换，即把空间数据从一种空间参考系映射到另一种空间参考系中的过程；主要用来解决换带计算、地图转绘、图层叠加、数据集成等问题。7.
8、地图分幅形式： 两种分幅形式-矩形分幅和经纬线分幅；第三章1.对象模型的概念： P65 也称作要素模型，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。按照其空间特征分为点 线 面 体 4 种基本对象，对象也可能与其他对象构成复杂对象，并且与其他分离的对象保持特定的关系。（按空间特征），将地理现象和空间实体分为点、线、 面、 体四种基本对象； 适合具有明确边界的地理现象（建筑物、道路、河流、湖泊等）。2.空间数据的概念模型的类型：对象模型（或称要素模型）、场模型、网络模型。3.空间逻辑数据模型：矢量数据模型、栅格数据模型、矢量栅格一体化数据模型、镶嵌数据模型、
9、面向对象数据模型等。4.拓扑关系的概念： 描述实体间的相邻、连通、包含和相交等关系；图形在保持连续状态下的变形，但图形关系不变的性质；图形要素间的邻接关系、 关联关系、 包含关系和连通关系保持不变。5.常用拓扑关系：邻接关系、关联关系、包含关系和连通关系。6 在 gis 中领悟拓扑关系的意义： P74 左下角最后一段。1 ）反应实体间的逻辑结构关系，更大稳定性2）有利于空间要素的查询 3）可重建地理实体。7 空间关系有哪些类型： 拓扑空间关系， 顺序空间关系， 度量空间关系。8 空间实体有哪些基本特征：p62 空间位置特征、属性特征、时间特征和空间关系特征。第四章1.矢量数据结构的类型：空间实
10、体数据结构；拓扑数据结构2.矢量数据结构的特点： 1、用离散的点、线、面来表示和描述空间目标 2、用拓扑关系来描述矢量数据之间的关系 3、描述的空间对象位置明确，属性隐含 4、能最好地逼近地理实体的空间分布特征，精度高 5、数据存储的冗余度低 6、便于进行地理实体的网络分析 7、便于图形的放大、缩小 8、 数据结构复杂，多层空间数据的叠置分析比较困难3.矢量数据结构的编码方法：点实体和线实体的编码方式比较简单。只要能将空间信息和属性信息记录下来就行。多边形实体除要表示位置、属性外，还要表示拓扑关系。4.栅格数据结构的特点：P94位置隐含，属性明显，数据结构简单，易于遥感数据结合，但数据量大；存
11、在几何和属性偏差；面向位置的结构，难以建立空间对象之间的关系。5.栅格数据的参数：栅格形状；栅格单元大小/分辨率；栅格原点；栅格的倾角6.栅格单元值的确定方法：中心点法；面积占优法；重要性法；百分比法。7.游程长度编码结构：逐行将相邻同值的栅格合并，并记录合并后网格的值及合并网格的长度。8.四叉树数据结构：一种可变分辨率的非均匀网格系统。 是最有效的栅格数据压缩编码方法之一 。基本思想：将 2n2n 象元组成的图像( 不足的用背景补上) 按四个象限进行递归分割，并判断属性是否单一， 单一：不分；不单一：递归分割。最后得到一颗四分叉的倒向树。每个树叉均有 4 个分叉，叫四叉树.9.矢量和栅格数据
12、结构的比较：栅格结构：大范围小比例尺的自然资源、环境、农林业等区域问题的研究矢量结构：城市分区或详细规划、土地管理、公用事业管理等方面的应用第五章1.空间数据库的概念：某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合。2.空间索引的概念：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。又分对象范围索引，格网索引，四叉树空间索引，R 树和 R+树空间索引。3.空间数据库概念模型的发展历程：层次模型和网状模型称为非关系模型，在 20 世纪 70 年代至 80 年代非常流行，现已逐渐被关系模型的数据库系统取代；20 世纪 80 年代以来，面向对象的方法和技术在计算机各个领
13、域都产生了深远的影响，促进数据库中面向对象数据模型的研究和发展。4.关于数据共享的内容：（了解）p129p134第六章1.元数据的概念：关于数据的数据，在地理空间信息中描述地理数据集的内容、质量、表示方式、空间参考、管理方式以及数据集的其他特征，它是实现地理空间信息共享的核心标准之一。2.误差的概念：数据与其真值之间的差异。3.数据的采集工作包括哪两方面内容：空间数据采集+属性数据采集4. GPS 的工作原理： 由 3 个部分 组成：卫星，控制系统，用户。现有 24 颗卫星运转，测距交会确定点位是卫星定位测量的基本原理，应用测距后方交汇原理，可由 3 个以上地面已知点（控制站）交会出卫星的位置
14、，反之利用 3 个以上卫星的已知空间位置又可交汇出地面未知点（用户接收机）的位置。5.属性数据的采集方法：属性数据一般采用键盘输入；输入方式包括：对照图形直接输入；预先建立属性表输入属性，或从其它统计数据库中导入属性，然后根据关键字与图形数据自动连接。6.数据结构转换的方法：矢量数据向栅格数据的转换，坐标对转换成行列号；栅格数据向矢量数据的转换，两类：遥感影像或分类图-边界提取二值化矢量化；扫描图 二值化细化矢量化。7.空间数据质量评价包括哪些内容：P178 完备性 ;逻辑一致性 ;位置准确度; 时间准确度; 专题准确度.8.控制空间数据质量的方法：P182. 传统手工方法：主要是将数字化数据
15、与数据源进行比较，图形部分的检查包括目视方法、绘制到透明图上与原图叠加比较，属性部分的检查采用与原属性逐个对比或其它比较方法。 元数据方法：跟踪元数据，了解数据质量的状况和变化。 地理相关法：用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量。第七章空间数据查询的方式：P191P197.属性查询，图形查询，空间关系查询。第八章1.空间分析：叠置分析、缓冲区分析、窗口分析、网络分析。2.叠置分析：在统一空间参照系统条件下，将两层或多层地图要素进行叠置产生一个新要素层的操作，其结果将原来要素分割成新的要素，新要素综合了原来两层或多层要素所具有的属性。3.缓冲区分析的用途：缓冲区分析是 GIS 基
16、本空间操作功能之一，一般应用于求解地理实体的影响范围，即邻近度问题。分析道路噪声影响范围就是沿道路建一定宽度的缓冲区，车流量决定缓冲区半径。分析危险品仓库爆炸所涉及的范围，则需要进行点缓冲区分析。4.窗口分析的三要素：1 中心点，单个窗口的中心点可能就是一个栅格点，或者是分析窗口最中间的栅格点，窗口分析运算后的数值赋予它。2 分析窗口大小与类型，依据的单个窗口中栅格分布状况，如平滑运算的 33 矩形窗口，扇形窗口等。3 运算方式，图层根据窗口分析类型运算，依据不同的运算方式获得新的图层，如 DEM 提取坡度、坡向运算。具体实现：窗口分析是对一个栅格及其周围栅格的数据分析技术，一般在单个图层上进
17、行；分析时，首先选择合适的窗口大小、窗口类型，确定分析的目的，指定分析选用的运算函数，从最初点开始进行运算得到新的栅格值，按次序逐点扫描整个格网进行窗口运算最后得到新的图层。5.最佳路径分析：距离：两点或其他对象间的最短的间隔； 在一个网络上，给定了两点的位置，在计算两点间的距离时，必须同时考虑与之相关联的路径。 静态最佳路径 ：由用户确定权值关系后，即给定每条弧段的属性，当需求最佳路径时，读出路径的相关属性，求最佳路径。 动态分段技术 ：给定一条路径由多段联系组成，要求标注出这条路上的公里点或要求定位某一公路上的某一点，标注出某条路上从某公里数到另一公里数的路段。 N 条最佳路径分析：确定起
18、点、终点，求代价较小的几条路径，因为在实践中往往仅求出最佳路径并不能满足要求，可能因为某种因素不走最佳路径，而走近似最佳路径。 最短路径：确定起点、终点和所要经过的中间点、中间连线，求最短路径。 动态最佳路径分析：实际网络分析中，权值是随着权值关系式变化的。第九章1.数字高程模型的概念：简称 DEM，通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟（地形表面形态的数字化表示）。狭义 DEM：区域地表面海拔高程的数字化表达。广义 DEM：地理空间中地理对象表面海拔高度的数字化表达。2.数字地形分析的概念：数字地形分析（Digital Terrain Analysis， DTA ）：在数字高程模型
19、上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术。3.地面曲率类型：剖面曲率：对地面坡度沿最大坡降方向地面高程变化率的度量。平面曲率：地形表面上任何一点 P，用过该点的 水平面 沿水平方向切 地形表面所得的曲线在该点的曲率值。4 DEM 的类型：5. TIN 三角网：不规则三角网(TIN) 模型 TIN（Triangulated Irregular Network)表示法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（尽可能确保每个三角形都是锐角三角形或三边长度近似相等.6.基于 DEM 提取流域的步骤： 1DEM 洼地填充（fill)2
20、水流流向确定(flow direction)3 水流累计矩阵生成（flow accumulation)4 流域网络提取（stream networks)第十章1.空间插值概念： 内插点邻域范围的确定、 权值的确定、内插函数的选择等，插值方法有：1 整体内插2 局部分块内插3 逐点内插法。2.基于内插点的分布范围（全局、分块、逐点）整体内插，整个区域用一个数学函数来表达变量的空间变化特征。分块单元常用内插函数：1 线性内插2 双线性内插3 样条函数4 克里格插值法逐点内插：以内插点为中心，确定一个邻域范围，用落在邻域范围内的采样点计算内插点的高程值；3.泰森多边形的特点： 1 组成多边形的边总是
21、与两相邻样点的连线垂直；2 多边形内的任意位置总是离该多边形内样点的距离最近，离相邻多边形内样点距离远；3 每个多边形内包含且仅包含一个样点。第十一章地图的概念：空间实体的符号化模型，GIS 产品的主要表现形式；根据地理实体的空间形态，常用的地图种类：点位符号图：点状实体或面状实体的中心以制图符号表示实体质量特征；线状符号图：采用线状符号表示线状实体的特征；面状符号图：面状区域内用填充模式表示区域的类别及数量差异；等值线图：将曲面上等值的点以线划连接起来表示曲面的形态；三维立体图：采用透视变换产生透视投影使读者对地物产生深度感并表示三维曲面的起伏；晕渲图：以地物对光线的反射产生的明暗使读者对三维表面产生起。
