地理信息系统算法基础复习
一、名词解释
1.地理信息系统：是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环
境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
2矢量数据结构：对矢量数据模型进行数据的组织。它通过记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续、允许任意位置、长度和面积的精确定义
3.数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成
有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。
4.地图数字化：根据现有纸质地图，通过手扶跟踪或扫描矢量化地方法，生
产出可在技术机上进行存储、处理和分析的数字化数据。
5. 拓扑关系：图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质。
6. 空间数据结构：对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式。
7 元数据：它是关于数据的数据，在地理空间信息中用于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。
8 .空间索引：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。
9.空间数据查询：其属于空间数据库的范畴，一般定义为从空间数据库中找
出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。
10.空间分析：以地理事物的空间位置和形态特征为基础，异空间数据运算、
空间数与属性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。
11.数字高程模型：又称DEM，是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，高程数据通常采用绝对高程。
12.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。
二、填空题
1、空间实体的四个基本特征：空间位置特征、属性特征、时间特征、空间关
系特征。
2、地理空间数据的概念模型分为：对象模型、场模型、网络模型。
3、空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系。空间关系主要有拓扑空
间关系、顺序空间关系、度量空间关系。
4、栅格数据模型的一个优点是不同类型的空间数据层可以进行叠加操作，不
需要进行复杂的几何计算。
5、矢量数据结构按其是否明确地表示地理实体空间关系分为：实体数据结构
和拓扑数据结构两大类。
6、栅格数据结构的显著特点是：属性明显，定位隐含。
7、属性查询是一种较常用的空间数据查询，属性查询又分为简单的属性查询
和基于SQL语言的属性查询。
8、空间关系查询包括拓扑关系查询和缓冲区查询。
9、从缓冲区对象方面来看，缓冲区最基本的可分为点缓冲区、线缓冲区和面缓冲区。
10、地理空间分析的三大基本要素是空间位置、属性、时间。
11、GIS运行环境的核心部分是计算机软硬件系统。
12、GIS硬件系统包括输入设备、处理设备、存储设备、和输出设备四部分。
13、从数据结构上，GIS可分为矢量GIS、栅格GIS、矢量—栅格GIS。
14、地理空间坐标系统分为球面坐标系统、平面坐标系统，其中平面坐标系统被称为投影坐标系统。
15、高斯投影中1：2.5至1:50万比例尺地形图采用经差6度分带，1:1万比例尺地形图采用经差3度分带。
16、根据空间数据的获取方式可分为：地图数据、遥感影像数据、实测数据、共享数据、其他数据。
17、地理信息系统的数据采集工作包括两个方面：空间数据的采集、属性数据的采集。
18、数据重构主要包括：数据结构的转换和数据格式的转换。
19、空间数据质量指标包括：完备性、逻辑一致性、位置准确度、时间准确
度、专题准确度。
20、空间数据的误差：几何误差、属性误差、时间误差、逻辑误差。
21、数据库领域中最常用的数据模型有：层次模型、网状模型、关系模型、
对象模型。
22、空间数据的基本特征：空间特征、非结构化特征、空间关系特征、多尺
度与多态性、分类编码特征、海量数据特征。
23、空间统计分析可包括空间数据的统计分析及数据的空间统计分析，前者
着重于空间物体和现象的非空间特性的统计分析。
24地图投影变形的体现在三个方面，分别是长度角度面积
25按地图投影的构成方法，地图投影可分为几何投影非几何投影
26地图投影中的非几何投影（条件投影）包括伪方位投影伪圆锥投影伪圆柱投影多圆锥投影
27专题地图由专题内容和地理底图两部分组成
28我国编制的世界地图时采用的多圆锥投影有等差分多圆锥投影正切差分多圆锥投影
29用于编制世界地图的投影主要有多圆锥投影圆柱投影伪圆柱投影30已知某地位于东经120010/15//，北纬30015/10//，求该地所在的1:1万地形图的图号（1990年底以前）：H—51—61—（11）
31在决定栅格代码时尽量保持地表的真实性，保证最大的信息容量的方法有：中心点法重要性法面积占优法百分比法
三、判断题
1、数据是信息的表达，信息是数据的内涵。（√）
2、GIS是由硬件、软件组成。（×）
3、地理空间分析的三大基本要素是空间位置、属性以及时间。（√）
4、在GIS中，时间要素是必选要素，而空间要素是可选要素。（×）
5、投影是指建立多个点之间的映射关系。（×）
6、地理模型用于描述地理概念和地理事物。（×）
7、对象模型具有明确便捷和独立地理现象。（√）
8、相同类型的对象并为对象类，类是一种创建对象的模板。（√）
9、每一个实体都给一个明确标识符来标识该物体。（√）
10、矢量数据结构的显著特点是定位隐含、属性明显；而栅格数据模型的显著特点是定位明显、属性隐含。（×）
11、拓扑关系是一种对空间结构关系进行明确定义的数学方法。（√）
12、在栅栏数据结构中，每个栅格单元可以存在多个值。（×）
13、栅格影像不仅包含了属性信息，还包括了隐藏的空间位置信息。（√）
14、空间索引的性能的优劣直接影响空间数据库和地理信息系统的整体性能。（√）
15、GIS需要输入两方面的数据，即空间数据与拓扑数据。（×）
16、判断空间数据质量应根据数据用途确定其标准。（√）
17、空间元数据是一个由若干复杂或简单的元数据项组成的集合。（√）
18、拓扑关系查询包括邻接关系、包含关系、空间关系。（×）
19、缓冲区分析模型就是将点、线、面地物分布图变换成这些地物的扩展距离图。（√）
20、最佳路径是确定起点、终点所要经过的中间点和中间连线，求最短路径。（×）
21、栅格数据模型比较适用于场模型抽象表达空间对象。（√）
22、数字化的等高线对于计算坡度或生成着色地形图十分适用。（×）
23、流水线分析、可视性分析是建立DEM的众多目的之一（√）
四、简答题
1.简述地理信息系统的基本特征
a)数据的空间定位特征
b)空间关系处理的复杂性
c)海量数据管理能力
2.什么是GIS空间分析？其方法是什么？
GIS空间分析是以地理事物的空间位置和形态特征为基础，以空间数据运算、空间数据与属性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。
方法：叠置分析、缓冲区分析、窗口分析、网络分析
3.什么是空间数据库？其主要特点是什么？
空间数据库是地理信息系统中用于储存和管理空间数据的场所。
特点：（a）数据量特别大；（b）不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系；（c）数据应用广泛。
4.网络分析的基本思想是什么？
人类的活动总是趋向于按一定的目标选择达到最佳效果的空间位置，根本目的是研究、筹划如何安排一项基于网络数据的工程，并使其运行效果最好。
5.简述空间数据的基本特征。
空间特征、非结构化特征、空间关系特征、多尺度与多态性、分类编码特征、海量数据特征
6.简述栅格数据结构的优缺点
优点：“属性明显，定位隐含”，数据结构简单、数据模拟方便。
缺点：数据量大、难以建立实体间的拓扑关系、通过改变分辨率而减少数据量时精度和信息量同时受损等。
7.简述矢量数据结构的优缺点
优点：数据按照点、线或多边形为单元进行组织，编码容易、数字化操作简单、数据编排直观。
缺点：
a) 独立存储方式造成相邻多边形的公共边界重复记录，造成数据冗余，
导致公共边界出现间隙或重叠；
b) 缺少多边形的邻域信息和图形的拓扑关系；
c)“岛”的问题。（岛只作为一个单个图形，没有建立与外界多边形
的联系。）
8.简述空间数据质量的主要控制方法。
a)传统的手工方法：将数字化数据与数据源进行比较，图形部分的检查包
括目视方法、会知道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；
b)源数据方法：数据集的源数据中包含大量有关数据质量的信息，通过它
可检查数据质量，同时通过跟踪源数据可以了解数据质量的状况和变化；
c)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。
9.简述空间关系的类型
a)空间拓扑关系：拓扑变换下保持不变的关系；
b)空间顺序关系：描述实体在地理空间上的排列顺序；
c)空间量度关系：描述空间实体的距离远近关系，一般用欧式距离表示。
10.地理信息系统的组成。
一个完整的 GIS 主要由四个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理数据（或空间数据）和系统管理操作人员。其核心部分是计算机系统（软件和硬件），空间数据反映 GIS 的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。
（1）计算机硬件系统：是计算机系统中的实际物理装置的总称，是 GIS 的物理外壳。包括输入/输出设备、中央处理单元、存储器等，向提供信息、保存数据、返回信息给用户。
（2）计算机软件系统：计算机软件系统是指必需的各种程序。对于 GIS 应用而言，通常包括：计算机系统软件、地理信息系统软件和其他支持软件、应用分析程序。
（3）系统开发、管理和使用人员：完善的地理信息系统项目应包括负责系统设计和执行的项目经理、信息管理的技术人员、系统用户化的应用工程师以及最终运行系统的用户。地理信息系统专业人员是地理信息系统应用的关键。
（4）空间数据：它是由系统的建立者输入 GIS ，是系统程序作用的对象，是 GIS 所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。主要包括空间位置、空间关系、属性等。
11.简述栅格数据及其主要编码方式。
栅格结构是最简单最直接的空间数据结构，是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元或象素由行、列定义，并包含一个代码表示该象素的属性类型或量值，或仅仅包括指向其属性记录的指针。因
此，栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。
栅格数据的主要编码方式包括：
（1）直接栅格编码：这是最简单直观而又非常重要的一种栅格结构编码方法，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个象元记录，也可以奇数行地从左到右而偶数行地从右向左记录，为了特定目的还可采用其他特殊的顺序。
（2）压缩编码方法：目前有一系列栅格数据压缩编码方法，如键码、游程长度编码、块码和四叉树编码等。其目的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。
a）链码：又称为弗里曼链码或边界链码，链码可以有效地压缩栅格数据，而且对于估算面积、长度、转折方向的凹凸度等运算十分方便，比较适合于存储图形数据。
b）游程长度编码：栅格图像常常有行（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。一种编码方案是，只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同的代码重复的个数；另一种方案是逐个记录各行（或列）代码发生变化的位置和相应代码， c）块码：块码是游程长度编码扩展到二维的情况，采用方形区域作为记录单元，每个记录单元包括相邻的若干栅格，数据结构由初始位置（行、列号）和半径，再加上记录单位的代码组成。
d ）四叉树：又称四元树或四分树，是最有效的栅格数据压缩编码方法之一。四叉树将整个图像区逐步分解为一系列被单一类型区域内含的方形区域，最小的方形区域为一个栅格象元。分割的原则是，不管是哪一层上的象限，只要划分到仅代表一种地物或符合既定要求的少数几种地物时，则不再继续划分，否则一直划分到单个栅格象元为止。
12地图投影知识概述
地图投影实质是将地球椭球面上的经纬网按一定的数学法则转移到平面上。
投影变形长度变形、角度变形、面积变形
投影变形的一般规律任何地图都有投影变形
地图上存在没有变形的点或线
距没有变形的点或线愈远，投影变形越大，反之亦然
地图投影反映的实地面积越大，投影变形越大，反之越小
投影分类
按变形性质：等角、等积、变形特点（变形椭圆）
按投影面的类型划分：方位投影、圆锥投影、圆柱投影
按投影面与地球椭球体位置关系划分：正轴投影、横轴投影、斜轴投影
13我国常用投影
1、高斯——克吕格投影（等角横切椭圆柱投影）：适用于（大于或等于1：
50万）大、中比例尺的地形图
2、正轴等角圆锥投影：适用于小比例尺地形图（小于或等于1：100万）
3、墨卡托投影（等角正轴圆柱投影）：使用于海图制作,等角航线、大圆航
线
高斯——克吕格投影的应用
我国的1∶2. 5万—1∶50万地形图均采用6°分带投影，1∶1万及更大比例尺地形图采用3°分带投影
高斯——克吕格投影的分带
6°分带法：从格林尼治零度经线起，每6°为一个投影带，全球共分60个投影带。
3°分带法：从东经1°30′算起，每3°为一个投影带，将全球划为120个投影带。
高斯——克吕格分带的好处和不足
优点:
控制变形，提高地图精度；
减轻坐标值的计算工作量，提高工作效率。
鉴于高斯投影的带与带之间的同一性及每个带内上下、左右的对称
性，全球60个带或120个带，只需要计算各自的1/4个带各经纬线交点的坐标值，通过冠以相应的带号和坐标值变负，就可以得到全球每个投影带的经纬网坐标值。
不足:
分带投影亦带来邻带互不联系，邻带间相邻图幅不便拼接的缺陷
14.我国地形图是如何分带的？
答：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，均采用高斯克吕格投影。1：2.5至1：50万比例尺地形图采用经差6度分带，1：1万比例尺地形图采用经差3度分带。6度带是从0度子午线起，自西向东每隔经差6为一投影带，全球分为60带，各带的带号用自然序数1，2，3，…60表示。即以东经0-6为第1带，其中央经线为3E，东经6-12为第2带，其中央经线为9E，其余类推。3度带，是从东经1度30分的经线开始，每隔3度为一带，全球划分为120个投影带。在高斯克吕格投影上，规定以中央经线为X轴，赤道为Y轴，两轴的交点为坐标原点。
五、论述题
1、gis尚待解决的问题及当前的发展趋势
（一）问题： (1)数据结构方面存在的问题：目前通用的GIS主要有矢量、栅格或两者相加的混合系统。在矢量结构方面，其缺点是处理位置关系(包括相交、通过、包含等)相当费时，且缺乏与DEM和RS直接结合的能力。在栅格结构方面，存在着栅格数据分辨率低，精度差;立地物等问题。
(2)GIS模型存在的问题；传统GIS模型难以表达复杂的地理实体，更难满足客观世界的整体特征要求。其对空间数据模型和空间数据结构方面力不从心，逐渐暴露其弊端。
（二）发展趋势随着地理信息系统产业的建立和数字化住处产品在全世界的普及,GIS将深人到各行各业以至千家万户，成为人们生产、工作、学习和生活中不可缺少的工具和助手。数据管理方面：(1)多比例尺、多尺度和多维空间数据的表达；三库一体化的数据结构方向；利用数据挖掘技术进行知识发现（2）技术集成方面:：“3S”集成即将遥感、空间定位系统和地理信息系统这三种对地观测技术有机地集成在一起
；GIS与虚拟现实技术的结合；分布式技术、万维网与GIS的结合；
2、试论述矢量数据的叠置分析
（1）点与多边形叠加：将一个点图层叠加在一个多边形的图层上，以确定每个点落在哪个多边形内。点与多边形的叠置是通过点在多边形内的判别完成的，它通常是得到一张新的属性表，该属性表除了原有的属性以外，还含有落在那个多边形的目标标识。如果必要，还可以在多边形的属性表中提取一些附加属性。如行政区名称，行政区首长姓名等。
（2）线与多边形叠加：线与多边形的叠加，首先计算线与多边形的交点，将原线打断成一条条弧段，并将原线和多边形的属性信息一起赋给新弧段。根据叠加的结果可以确定每条弧段落在哪个多边形内，可以查询指定多边形内指定线穿过的长度。
（3）多边形叠加：多边形叠加将两个或多个多边形图层进行叠加产生一个新多边形图层的操作，其结果将原来多边形要素分割成新要素，新要素综合了原来两层或多层的属性。叠加过程可分为几何求交和属性分配两步。几何求交过程首先求出所有多边形边界线的交点，再根据这些交点重新进行多边形拓扑运算，对新生成的拓扑多边形图层的每个对象赋一多边形唯一标识码，同时生成一个与新多边形对象一一对应的属性表。
3、论述失量数据与栅格数据的结构的转换
栅格向矢量的转换：矢量化的过程要保证以下两点：拓扑转换，即保持栅格表示出的连通性和邻接性。否则，转换出的图形是杂乱无章的，没有任何实用价值的；转换空间对象正确的外形。栅格向矢量转换的主要步骤为：二值化，一般情况下，栅格数据是按0～255的不同灰度值表达的；细化是消除线划横断面栅格数的差异，使得每一条线只保留代表其轴线或周围轮廓线（对多边形而言）位置的单个栅格的宽度。跟踪，去除多余点及曲线光滑，拓扑关系的生成：判断弧段与多边形间的空间关系，以形成完整的拓扑结构并建立与属性数据的关系。
矢量向栅格的转换：从矢量向栅格转换过程中，应尽量保持矢量图形的精度在决定属性值时尽可能保持空间变量的真实性和最大信息量。格网单元对应几种不同的属性值，而每一单元只能取一个值。在这种情况下，有如下一些取值方法
：（1）中心点法：用处于格网单元0处的地物类型或空间特征决定属性值。此时，该单元属性值为C。此法常用于连续分布的地理要素，如降雨量分布、大气污染等；(2)面积占优法：以占单元面积最大的地物类型和空间特征决定格网单元的属性值。此时，栅格单元的属性值为B。面积占优法适合分类较细、地物类别斑块较小的情况。
4、3S集成的作用和意义。
3S技术为科学研究、政府管理、社会生产提供了新一代的观测手段、描述语言和思维工具。3S的结合应用，取长补短，是一个自然的发展趋势，三者之间的相互作用形成了“一个大脑，两只眼睛”的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位，GIS进行相应的空间分析，以从RS和GPS提供的浩如烟海的数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之成为决策的科学依据。 GIS、RS和GPS三者集成利用，构成为整体的、实时的和动态的对地观测、分析和应用的运行系统，提高了GIS的应用效率。在实际的应用中，较为常见的是3S两两之间的集成，如GIS/RS集成，GIS/GPS集成或者RS/GPS集成等，但是同时集成并使用3S技术的应用实例则较少。
RS、GIS、GPS集成的方式可以在不同的技术水平上实现，最简单的办法是三种系统分开而由用户综合使用，进一步是三者有共同的界面，做到表面上无缝的集成，数据传输则在内部通过特征码相结合，最好的办法是整体的集成，成为统一的系统。
单纯从软件实现的角度来看，开发3S集成的系统在技术上并没有多大的障碍。目前一般工具软件的实现技术方案是：通过支持栅格数据类型及相关的处理分析操作以实现与遥感的集成，而通过增加一个动态矢量图层以与GPS集成。对于3S集成技术而言，最重要的是在应用中综合使用遥感以及全球定位系统，利用其实时、准确获取数据的能力，降低应用成本或者实现一些新的应用。
3S集成技术的发展，形成了综合的、完整的对地观测系统，提高了人类认识地球的能力；相应地，它拓展了传统测绘科学的研究领域。作为地理学的一个分支学科，
Geomatics产生并对包括遥感、全球定位系统在内的现代测绘技术的综合应用进行探讨和研究。同时，它也推动了其它一些相联系的学科的发展，如地球信息科学、地理信息科学等，它们成为“数字地球”这一概念提出的理论基础。
六编码题
请用块状编码和四叉树进行编码，如图
(1,1,1,0),(1,2,2,4),(1,4,1,7),(1,5,1,7),(1,6,2,7),(1,8,1,7),(2,1,1 ,4),(2,4,1,4),(2,5,1,4),(2,8,1,7),(3,1,1,4),(3,2,1,4),(3,3,1,4),(3 ,4,1,4),(3,5,2,8),(3,7,2,7),(4,1,2,0),(4,3,1,4),(4,4,1,8),(5,3,1,8 ),(5,4,2,8),(5,6,1,8),(5,7,1,7),(5,8,1,8),(6,1,3,0),(6,6,3,8),(7,4 ,1,0),(7,5,1,8),(8,4,1,0),(8,5,1,0)
2.根据下面示意图，给出其的矢量数据结构编码。
点：
点号坐标
1 x 1 , y 1
12 x 12 , y 12
21 X 21 , y 21
28 X 28 , y 28
39 X 39 , y 39
线：
ID 起点终点点号
a 39 1 39,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,1
b 28 39 28,40,41,42,43,44,39
c 12 28 12,25,26,27,28
d 1 12 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12
e 12 1 12,13,14,15,16,1
f 21 12 12,22,23,24,12
g 1 21 1,17,18,19,20,21
h 28 21 28m 29,30,31,21
G I S高校主要课程
武汉大学 专业基础课： 必修：自然地理学、地貌学、数据结构、数据库原理、遥感技术及其应用、数字测土与GPS、专题地图编制、GIS图形算法基础、 选修：模糊数学、计算方法、数字摄影测量学、经济地理学与区域规划、地图投影与变换、人文地理学、遥感数字图像处理、面向对象的程序设计、地图艺术设计、地图制图数学模型、地图代数概论 专业课： 必修：地图设计与编绘、空间分析与地学统计、数字地图制图原理、地理信息系统工程设计、地理信息系统原理与应用、空间数据库原理 选修：空间数据处理、城市规划原理、城市环境分析、地理信息系统软件开发技术、地籍测量与土地管理、图形图像软件应用、资源环境与可持续发展、土地评价与规划、多媒体电子地图设计、空间信息可视化、WebGIS与地理信息服务、地理信息综合、地理信息学进展 北京大学 必修课：地图学、地理信息系统原理、GIS设计与应用、遥感数字图像处理原理、地理信息系统实验 选修课：自然地理学与地貌学基础、环境与生态科学、城市与区域科学、测量学概论、计算机图形学基础、色度学、地学数学模型、地理科学进展、数字地球导论、网络基础与WebGIS、数字地形模型、遥感应用、遥感图像处理实验、操作系统原理、导航与通讯导论、地理信息系统工程、智能交通系统概论南京师范大学 学科基础课程： 自然地理学、人文地理学、GIS专业导论 专业主干课程： 地理信息系统原理、地理信息系统技术、地理信息系统工程、GIS设计与应用、测量学、地图学、空间定位技术、摄影测量学、遥感概论、遥感数字图像处理、遥感地学分析、C语言与程序设计、C语言实践、面向对象程序设计C#、空间数据库、空间数据结构、计算机图形学、GIS算法基础
地理信息系统算法基础复习 —、名词解释 1 ?地理信息系统：是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环 境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储 存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 2矢量数据结构：对矢量数据模型进行数据的组织。它通过记录实体坐标及 其关系，尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续、允 许任意位置、长度和而积的精确定义 有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。 4?地图数字化：根据现有纸质地图，通过手扶跟踪或扫描矢量化地方法，生 产出 可在技术机上进行存储、处理和分析的数字化数据。 5. 拓扑^系：图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质。 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 理空间信息共亨的核心标准之一。 8 ?空间索引：依据空问对彖的位置和形状或空间对象2间的某种空间关系按一 定 的顺序排列的一利嗷据结构。 9?空间数据査询：其属于空间数据库的范畴，一般定义为从空间数据库屮找 出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。 10?空间分析：以地理事物的空间位置和形态特征为基础，并空间数据运算、 空间数与属 性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。 数字化模拟，高程数据通常采用绝对高程。 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。 二、填空题 1、空间实体的四个基本特征：空间位置特征、属性特征、时间特征、空间关 系特 3 ?数据模型: 对现实世界进行认知、简化和抽象表达, 并将抽象结果组织成 对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式。 7卿据：它是关于数据的数据, 在地理空间信息屮用于描述地理数据集的内 11. 又称DEM, 是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的 12 ?数字地形分析:
什么是“结构” 结构是指组成整体的各元素的搭配和安排 什么是数据结构？ 数据结构是组成数据整体的各元素的搭配和安排。 “数据结构”的意义 “数据结构”并不关注数据整体中各个元素的具体数值，而是关注元素之间的关联方式。 同一类型信息的不同实体所对应的数据整体，在元素的具体数字上可能并不一致，但在结构（关联方式）上往往具有相当的一致性。 数据结构中的基本概念和术语 数据(Data)：是客观事物的符号表示。在计算机科学中指的是所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的总称 数据元素(Data Element)：是数据的基本单位，在程序中通常作为一个整体来进行考虑和处理 数据项(Data Item)：一个数据元素可由若干个组成。数据项是数据的不可分割的最小单位。数据项是对客观事物某一方面特性的数据描述 数据的逻辑结构和存储结构 “算法”：将信息处理过程转换为运算过程的理论。 算法的表达：形式化方式（流程图，伪代码）——算法的设计 计算机程序代码和机器码——算法的实现 数据结构的形式化表达的基本规则是什么？ 概念明确化，信息符号化，结构规则化 算法的特征
自主、序贯、操作指令 算法的要求： IPO 正确性：对于任意符合预定义要求的输入数据，算法给的对应输出结果都应该是正确的（符合预定义）； 确定性：算法的每步操作都必须有明确的、与执行者无关的结果； 可计算性：算法的每步操作最终都由有限几种运算操作组成； 有穷性：对于任意输入数据，算法都能在运行有限次操作后结束，尽管“有限次”可能是个非常庞大的数字； 文件头 存储与文件基本特征相对应的数据（元数据） 信息记录 几何体空间坐标记录，相当于文件的正文 .shp文件的文件头可以进一步分解为更细致的结构 任何.shp文件的文件头都具有相同的长度和结构 总体上看，文件头包含基本识别信息和空间信息概况两部分 #.shp文件的空间信息记录这部分内容没有固定的长度，其长度由存储的几何体数量和几何体具体特征决定； #总体上是由同类型的几何体空间定位坐标记录依次排列连接而成； #虽然长度不固定，但是空间信息记录仍然遵循统一的格式，每一个单独的几何体记录都由记录头信息和记录信息两部分组成。 是文件中真正的空间信息部分； 每一个几何体信息分为两部分： 开始的部分为intShapeType 之后是空间坐标记录
地理信息系统算法基础复习 一、名词解释 1.地理信息系统：是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环 境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 2矢量数据结构：对矢量数据模型进行数据的组织。它通过记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续、允许任意位置、长度和面积的精确定义 3.数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成 有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。 4.地图数字化：根据现有纸质地图，通过手扶跟踪或扫描矢量化地方法，生 产出可在技术机上进行存储、处理和分析的数字化数据。 5. 拓扑关系：图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质。 6. 空间数据结构：对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式。 7 元数据：它是关于数据的数据，在地理空间信息中用于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。 8 .空间索引：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。 9.空间数据查询：其属于空间数据库的范畴，一般定义为从空间数据库中找 出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。 10.空间分析：以地理事物的空间位置和形态特征为基础，异空间数据运算、 空间数与属性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。 11.数字高程模型：又称DEM，是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，高程数据通常采用绝对高程。 12.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。 二、填空题
GIS算法原理知识点总结 算法设计和分析： 1、算法设计的原则： 正确性：若一个算法本身有缺陷，那么它将不会解决问题； 确定性：指每个步骤必须含义明确，对每种可能性都有确定的操作。 清晰性：一个良好的算法，必须思路清晰，结构合理。 2、算法的复杂性包括：时间复杂性和空间复杂性。 3、时间复杂性：用一个与问题相关的整数量来衡量问题的大小，该整数量表 示输入数据量的尺度，称为问题的规模。利用某算法处理一个问题规模为n 的输入所需要的时间，称为该算法的时间复杂性。 4、算法的概念：算法是完成特定任务的有限指令集。所有的算法必须满足下 面的标准： ◆输入 ◆输出 ◆明确性 ◆有限性 ◆有效性 GIS算法的计算几何基础 1、理解矢量的概念：如果一条线段的端点是有次序之分的,我们把这种线段 称为有向线段(directed segment)。如果有向线段p1p2的起点P1在坐 标原点，我们可以把它称为矢量P2。 p2 p1 O 5.矢量叉积：计算矢量叉积是直线和线段相关算法的核心部分。 设矢量P = （x1,y1），Q = （x2,y2）,则矢量叉积定义为（0,0）、p1、p2 和p1p2 所组成的平行四边形的带符号的面积，即P×Q = x1·y2-x2·y1， 其结果是个标量。显然有性质P×Q= -（Q×P）和P×-Q= -（P×Q）。 P X Q>0,则P在Q的顺时针方向；
P X Q<0,则P 在Q 的顺逆针方向； P X Q>0,则P Q 共线，但可能同向也可能反向。 6、判断线段的拐向：折线段的拐向判断方法，可以直接由矢量叉积的性质推 出，对于有公共端点的线段p0p1和P1P2，通过计算（p2-p0）×(P1-p0)的符号便可以给出折线段的拐向。 理解矢量的概念通过矢量差积的方法就可以判断的拐向了。 7.判断点是否在线段上：设点为Q ，线段为P1 P2：(Q-P1)X(P2-P1)=0且Q 在以P1，P2为对角顶点的矩形内。前者抱走点在直线上，后者保证点不在线段延长线或反向延长线上。 8、判断两线段是否相交（算法一）： 快速排斥实验：设以线段P1P2为对角线的矩形为R ，设以线段Q1Q2为对角 的矩形为T ，如果R 和T 不相交，显然两线段不会相交 p0 p1 p1 p0 p1 p2 基（p2-p0）×(P1-p0)<0，则 P0P1 在P1点拐向左侧后得到P1P2 基（p2-p0）×(P1-p0)=0， 则P0P1P2三点共线 基（p2-p0）× (P1-p0)>0， 则 P0P1 在P1 点拐向右侧后得到 P1P2
点到线距离的计算 1、作业说明 1.1 任务 点到线距离的计算（包括直线、射线、线段） 1.2 要求 人机交互，鼠标屏幕取点进行计算，输出计算结果 2、程序说明 2.1 大体上分三步进行： 2.1.1 首先进行画线操作：鼠标在屏幕上取两点（鼠标左键两点） 1、画线段 直接利用DrawLine函数，将在屏幕上获取的两点坐标传递给函数的参数即可。 2、画直线 由于直线是无限的，所以此时要借助于屏幕上所取两点的直线方程，通过求出 与所在容器边缘的交点，结合具体情况，将求出的交点的坐标传递给DrawLine 函数的参数，即可画出当前范围内的直线形状。 3、画射线 画射线与画直线的思路大致相同，不过需判断射线的方向，此处借助所取的第 二个点和第一个点的位置关系判断方向，最后再将所取的第一个点和求得的射 线方向与容器边缘的交点坐标传递给DrawLine函数的参数即可。 2.1.2 开始绘制第三个点（鼠标右键取该点） 借助于DrawEllipse函数（详情参见代码部分） 2.1.3 线和点绘制完成后，开始进行距离的计算 1、点到直线的距离：可直接利用点到线之间的距离公式 2、点到线段的距离：由于点在线段上的投影可能不在线段上，故还需要求出点到 线段两端点坐标的距离，再将最小值作为结果输出 3、点到射线的距离：同理，若点的投影不在射线上，则其最小距离为点到射线起 始端点的距离
2.2 窗体界面介绍 首先是ComeBox，对其添加三项：计算点到线段的距离、计算点到直线的距离、计算点到射线的距离 在PictureBox里进行点和线的绘制，在TextBox里显示点到线的距离值 3、源代码 using System; using System.Collections.Generic; using https://www.doczj.com/doc/487873713.html,ponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; using System.Windows.Forms; namespace me { public partial class Form1 : Form { public Form1() {
武汉大学资源与环境科学学院 2014－2015学年度第 一 学期期末考试 《GIS 图形算法基础》试卷（A ） 年级: 学号: 任课教师: 专业: 姓名: 系主任签名: 一、 简答题（本大题共8小题，每小题6分，共48分） 1、常见的曲线有哪几种形式，并说明曲线与控制点的关系。 2、如图所示，推导出X ’O ’Y ’坐标系（数字化仪坐 标系）到XOY 坐标系（地图直角坐标系）的相 似变换的计算公式，地图的实际比例尺横向、纵 向分别为S1、S2。（可写出变换算子，不计算） 3、给定一个多边形，设计2-3种思路与方法，生成一点使其落在多边形内部。 4、简述矢量/栅格数据压缩的主要实现方法。 5、简述线、面类要素实现空间格网索引的实现方法。 6、简述离散点集构建TIN 的几种常见算法的思路。 7、常见的空间数据内插方法有哪些，简要说明至少3种的基本原理。 8、给定具有拓扑关系的道路网数据，说明实现图中两点间最短路径的主要数据结构与思路。 二、 综合题（本大题共2小题，每小题16分，共32分） 1、市政道路拓宽规划中，涉及路边绿化带树木、路灯、电力线迁移与房屋拆迁等实际问题，相关数据包括道路网数据（面状）、绿化带相关数据（面状）、路灯（点状）、电力线（线状）和房屋数据（面状）等。假定沿某条道路单侧拓宽50米，请分析涉及的主要算法与步骤。 2、开发一个简单的GIS 系统，主要包括点、线、面类等矢量要素，核心部分是数据的可视化。试根据数据类型不同，说明整个符号库可能的组织方式，并对对应的符号化过程做必要说明。
三、编程题（本大题共4小题，每小题5分，共20分） 给出函数原型，要求完成函数实现语句，并给出必要的注释。 1、实现计算多边形面积与周长。 void getAreaAndPerimeter(CPoint pts[],int n,float *area,float *perimeter) {//pts为传入多边形点坐标数组，n为点数目 //area为返回面积，perimeter为返回周长 } 2、编程实现给定点与线状目标（折线段）的距离量算。 float getPointToPointsDistance(CPoint pts[],int n,CPoint pt) {// pts为传入多边形， n为点数目，pt为给定点 //返回：量算距离 } 3、编程实现一给定点位于折线段哪一侧判断。 int getPointSidePolygon(CPoint pts[],int n,CPoint pt) {//pts为传入多点线段， n为点数目，pt为测定点 //返回： -1左侧，0线段上，1右侧 } 4、编程实现近似计算一段三次Bezier曲线长度。 曲线参数方程为：P(t)=(1-t)3p 0 + 3t(1-t)2p 1 + 3t2(1-t)p 3 + t3p 4 float getBezierSegmentLength(CPoint pts[],int n=4) {// pts为传入多边形， n为点数目 //返回：Bezier曲线长度 } 备注： CPoint可以理解为一个类，定义为： class CPoint { public： int x; int y; }
填空、选择（老师没要求但可能出选择、填空） 第一章绪论 1 信息的计算机系统，是分析和处理海量数据的通用技术。 2、地理信息系统由哪几部分构成：①计算机系统：硬件、软件；②地理数据库系统：属性数据库、图形数据库；③用户：系统的使用管理和维护人员； 3、GIS的操作对象为（空间数据） 4、空间数据库：①空间图形数据：矢量结构、栅格结构。②非空间属性数据。 5、基本功能：（1）数据采集、检验与编辑功能（2）查询、检索、统计、计算功能（3）数据的处理和组织（4）空间分析功能（5）显示（地图输出）功能。（⑹二次开发和编程） 第二章GIS的空间信息基础 1 方向正交闭合曲面。由于重力等影响，也是一个不规则曲面。 2 变换为平面上相应点的平面直角坐标，通常称为地图投影。 3、地理信息系统常用的地图投影：①高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影——等角横切椭圆柱投影②墨卡托（Mercator）投影——等角正切圆柱投影③通用横轴墨卡托(UTM)投影——横轴墨卡托投影/横轴等角割圆柱投影④兰伯特（Lambert）投影——等角正轴割圆锥投影⑤阿尔伯斯（Albers）投影——正轴等面积割圆锥投影。
4：指具有形状、属性和时序特征的空间对象或地理实体，包括点、线、面、体，他们构成地球圈层间复杂的地理综合体，也是地理信息系统表示和建库的主要对象。 5 选择地将复杂的三维现实世界的某些内容投影到二维平面媒介上，并用符号将这些内容要素表现出来。 6 的位置及其空间关系的一种数据格式。适宜表达离散的空间特征，如土地利用、房屋等。（掌握） 7（扫描数据或图像）通过一系列栅格单元表达连续分布的地理现象，如温度分布、土壤湿度、污染分布等。（掌握） 8、空间数据的拓扑关系：①邻接关系：空间图形中同类元素之间的拓扑关系。②关联关系：空间图形中不同元素之间的拓扑关系。③包含关系：空间图形中同类但不同级元素之间的拓扑关系。（掌握） 9 元素结点、弧段、面域之间的空间关系。 10、空间数据的拓扑关系，对数据处理和空间分析具有重要的意义，因为：(1)根据拓扑关系，可以确定一种空间实体相对于另一种空间实体的位置关系。(2)利用拓扑关系有利于空间要素的查询。(3)可以根据拓扑关系重建地理实体。 11描述数据的数据。作用：帮助数据生产者管理、维护数据；提供数据的生产信息；帮助用户选择数据；提供数据的处理信息
根据老师PPT非常粗略整理出来的，还有未涉及到的重点大家自己增加 第一章 算法是一系列解决问题的清晰指令，也就是说，能够对一定规范的输入，在有限时间内获得所要求的输出 算法特性：有穷性、确定性、可行性、有输入、有输出。 算法设计的原则 1.正确性：是指对于一个问题，之所以将其放在第一位是因为如果一个算法自身有缺陷，或者不适合于问题的求解，那么该算法将不会解决问题。 2.确定性：是指算法的每个步骤必须含义明确，对每种可能的情况，算法都能给出确定的操作。即采用同一种算法，在同样的条件下无论计算多少次，始终能够得到确定的结果。 3.清晰性：一个良好的算法必须思路清晰，结构合理。算法的设计要模块化。模块化的目的是使算法结构清晰，容易阅读，容易理解，容易测试，容易修改。 时间复杂度：假如，随着问题规模n 的增长，算法执行时间的增长率和f(n)的增长率相同，则可记作：T(n)=O(f(n))称T(n)为算法的(渐近)时间复杂度。 空间复杂度：算法在运行过程中临时占用的存储空间的大小被定义为算法的空间复杂性。空间复杂性包括程序中的变量、过程或函数中的局部变量等所占用的存储空间以及系统为了实现递归所使用的堆栈两部分。算法的空间复杂性一般也以数量级的形式给出。 第二章 九交模型 设有现实世界中的两个简单实体A、B,B(A)、B(B)表示A、B的边界,I(A)、I(B)表示A、B的内部,E(A)、E(B)表示A、B外部。 dim(dimension) 的返回值：有-1 ，0 ，1 ，2. ?T: 交集存在，dim=0 ， 1 或 2 ； ?F: 交集不存在，dim=-1 ； ?0: 交集存在，但其最高维度必须是0 ； ?1: 交集存在，但其最高维度必须为 1 ； ?2: 交集存在，但其最高维度必须为 2 ； 运用维数扩展法,将9IM进行扩展,利用点、线、面的边界、内部、余之间的交集的维数来作为空间关系描述的框架。对于几何实体的边界,它是比其更低一维的几何实体的集合。为此,点的边界为空集;线的边界为线的两个端点,当线为闭曲线时,线的边界为空;面的边界由构成面的所有线构成。
1地理空间分析的三大要素 空间位置属性时间 2地理信息的独特特性 空间分布性数据量大信息载体的多样性 3地理信息系统的概念 在计算机硬、软件系统的支持下，对整个或部分地球表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。 4 GIS的根本标志 GIS的操作对象是空间数据，即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体。空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性核定量的描述。 5完整的GIS组成 计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员 6GIS的硬件配置 计算机主机数据输入设备数据存储设备数据输出设备 7大地水准面的概念 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下部，而与地球重力方向处正交的一个连续、闭合的水准面。 8遥感影像对空间信息的描述 通过不同的颜色和灰度来表示 9描述空间实体的两种基本方式 栅格矢量结构
10空间数据的三个基本特征 空间特征属性特征时间特征 11空间数据的拓扑关系 邻接关系关联关系包含关系 12元数据的性质及几种常用形式 元数据是关于数据的描述性数据信息，它应尽可能多的反映数据集自身的特征规律，以便用户对数据集的准确、高效的充分的利用与开发 13空间元数据概念及获取方法 概念：对于空间数据的描述或者说明 获取：键盘输入、关联表、测量法、计算法、推理法 14栅格结构、栅格比例尺的定义 栅格：以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织方式，阵列中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征 栅格比例尺：栅格大小与地表相应单元大小之比 15栅格结构数据的获取途径 1目读法 2数字化仪手扶或自动跟踪数字化地图，得到矢量数据结构后，再转换为栅格结构 3扫描数字法 4分类影像输入 16确定栅格单元含有多个属性代码的方法 中心点法面积占优法重要性法百分比法 17栅格数据结构的编码方法分类 链式编码游程长度编码块状编码四叉树编码 18矢量数据结构的编码方法分类 实体式索引式双重独立式链状双重独立式 19栅格数据、矢量数据的显著特点是什么
一、算法的时间复杂性T(n):利用某算法处理一个问题规模为n的输入所需要的时间。 空间：为了解求问题的实例而执行的计算步骤所需要额内存空间(或字)数目，不包括用来存储输入的空间。算法空间复杂性不可能超过运行时间的复杂性。 元运算：对于任何计算步骤，不管输入数据或执行的算法，它的代价总是以一个时间常量为上界，则称该计算步骤为元运算。基于比较的排序问题的最优算法：我们通常把在0(nlgn)时间内用元素比较法排序的任何算法，称为基于比较的排序问题的最优算法。一般来说，如果可以证明任何一个求解问题A的算法必定是Q (f(n)),那么我们把在0(f(n))时间内求解任何问题A的任何算法都称为问题A的最优算法。算法设计原则：正确性确定性清晰性。算法的要素：1.待解问题的描述2?算法设计的任务3.算法分析。 二、关系运算：指的是用于检验两个几何对象的特定的拓扑空间关系 的逻辑方法。 两步确定两条线段是否相交：1.快速排斥实验(矩形不相交)2.跨立实验(判断线段P1P2是否和Q1Q2跨立依据是：(P1-Q1)*(Q2-Q1)*(Q2-Q1)*(P2- Q1)>=0.)判断点是否在多边形内常用算法：1.射线法(又叫奇偶测试法)2.转角法。线段在多边形内的一个重要条件是线段的两个端点都在多边形内，第二个必要条件是线段和多边形的所有边都不内交。线段在多边形内判断步骤：1.先求出所有和线段相交的多边形的顶点 2.然后按照X-Y 坐标排序(X坐标小
的排在前面，对于X坐标相同的点，丫坐标小的排在前面，这种排序准则也是为了保证水平和垂直情况的判断正确），这样相邻的两个点就是在线段上相邻的两交点，如果任意相邻两点的中点也在多边形内，则该线段一定在多边形内。计算线段或直线与线段的交点：设一条线段为L0二P1P2另一条线段或直线为L仁Q1Q2要计算的就是L0 和L1的交点：第一步：首先判断L0和L1是否相交2.若L1不平行与丫轴，则交点横坐标为P1的横坐标，代入到L1的直线方程中可以计算出交点纵坐标。第三步：若L1平行于y轴，贝卩第四步：若L0平行于x轴，有2种情况，第五步：若L1平行于x轴，贝打第六步：若L1和L0斜率均存在，贝聽中心点的计算：多边形的中心点（又叫质心或重心）可以通过将多边形分割成为三角形，求取三角形的中心点，然后将三角形的中心点加权求和取得。三点画圆：算法关键是求取圆心和园半径：第一步：求取圆心，第二步：求取半径R,R（（xa-xp ）A2+（ya-yp）A2 ）八1/2。p是圆心。四、矢量线栅格化三种方法：八方向栅格化、全路径栅格化、恒密度栅格化。矢量面格式向栅格面格式转换又称为多边形填充，就是在矢量表示的多边形边界内部的所有栅格点上赋以相应的多边形编码，从而形成栅格数据阵列。方法有：内部点扩散算法（种子，八方向扩散）、射线算法和扫描算法、边界代数算法（积分、拓扑）。栅格数据矢量化有4个基本步骤：1.边界提取2.边界线追踪3.拓扑关系生成4.去除多余点及曲线圆滑。细化算法:栅格数据需要细化，以提取其中轴线，因为：1.中轴线是栅格数据曲线的标准化存储形式2.实现细化是将栅格曲线矢量化的前提 3.
【转】地理信息系统专业十大就业方向（学GIS 必看的经典文章） 方向1：开发工程师毕业后要找工作的朋友，得考虑下有哪些工作和自己喜欢什么工作。由于目前GIS就业市场的形势是供大于求、僧多粥少，因此更多的还是考虑市场需求比较好。据《GIS开发者》第六期的《中国GIS人才生存状况调查报告》一文，?在众多GIS单位中，其主营业务大多是工程开发或软件研发和销售。从事数据处理的单位比例也达18%?，?单位对人才需求最多的是资深开发人员，其次是程序员和项目经理。由此也可看出，如果想从事GIS行业，较强的编程能力才是‘通行证’?。打开各大论坛的求职招聘版，也可以看到几乎每个单位都招开发人员。这里找了很典型的一则招聘启事：职位：GIS开发工程师要求：熟练掌握C#/C++使用；熟练掌握ArcGIS Engine 9.0以上版本的使用；有C#/C++结合Engine项目经验者优先；这则启事简单明了，一共三点要求：语言、组件、经验。客观地说，对应聘者的要求还是很低的，我想一个普通的高中毕业生认真地自学一年应该能够胜任。然而，按部就班的?优秀?本科毕业生却未必能满足这些要求。第一，学校基本上只教VB和C这两门基础的教学语言，目标是过二级、三级，然而考级对编程的要求与工作中对编程的要求完全是两码事，不是一个方向。第二，曾经风靡的两种GIS组件MapX 和MO正在退出社会舞台，然而在课堂上仍然是主打。第三，有开发经验的学生太少了，很多学校完全不教二次开发，即使教，对学生的
要求也不高，实现简单的浏览、查询就行了，这根本算不上项目经验。因此，想从事开发工作的朋友们，必须在校园里开展自助学习。个人认为，认认真真地参加一次ESRI或超图办的开发组比赛，就可以达到普通公司的要求了。下面再看一则要求比较高的： 1、计算机或GIS专业本科及以上学历； 2、熟练掌握C/C++语言、Java、JSP、C#等语言，熟悉VC++、JBuilder编程环境； 3、熟悉设计模式、UML，能用Rose等建模工具构建系统模型； 4、熟练掌握Supermap、Arcgis 等主流GIS平台及二次开发技术，有GIS软件平台底层开发背景，熟悉GIS常用算法，对Web Gis系统的技术架构、性能、安全等有较深刻的理解； 5、熟悉SQLServer、Oracle数据库开发。 6、有良好的团队精神，有良好的交流与沟通能力，具有跨平台软件开发或嵌入式软件开发经验者优先；这份工作网友们有说工资少于5000没人干的，也有说这种高人没有10K是供不起的。但其实认真自学四年，满足这些要求是绰绰有余的。用一年自学计算机基础、语言（除了VB或C，C#、C++、Java、https://www.doczj.com/doc/487873713.html,四者应当有一）、网络开发，用一学期学习商业GIS桌面软件和组件开发（建议参加比赛），用一学期学大型数据库和分布式系统，用一学期学软件工程、系统分析与架构，用一年学习开源GIS软件并练习底层开发（比二次开发技术含量高，钻研能力强的人可以走这条路。需学习算法与数据结构、计算机图形学、数字图像处理。很多学校开了这些课，但一是跟GIS结合不紧，二是实践不够以至于理论不能掌握。），用一学期了解跨平台、嵌入式、虚拟现实等前沿技术。肯定有人会指责，这样的规划一是过于偏重IT而
一、算法的时间复杂性T(n)：利用某算法处理一个问题规模为n的输入所需要的时间。 空间：为了解求问题的实例而执行的计算步骤所需要额内存空间（或字）数目，不包括用来存储输入的空间。算法空间复杂性不可能超过运行时间的复杂性。 元运算:对于任何计算步骤，不管输入数据或执行的算法，它的代价总是以一个时间常量为上界，则称该计算步骤为元运算。基于比较的排序问题的最优算法：我们通常把在O(nlgn)时间内用元素比较法排序的任何算法，称为基于比较的排序问题的最优算法。一般来说，如果可以证明任何一个求解问题A的算法必定是Ω(f(n)),那么我们把在O(f(n))时间内求解任何问题A的任何算法都称为问题A的最优算法。算法设计原则:正确性确定性清晰性。算法的要素：1.待解问题的描述2.算法设计的任务3.算法分析。 二、关系运算：指的是用于检验两个几何对象的特定的拓扑空间关系的逻辑方法。 两步确定两条线段是否相交：1.快速排斥实验（矩形不相交）2.跨立实验（判断线段P1P2是否和Q1Q2跨立依据是：(P1-Q1)*(Q2-Q1)*(Q2-Q1)*(P2-Q1)>=0.）判断点是否在多边形内常用算法：1.射线法（又叫奇偶测试法）2.转角法。线段在多边形内的一个重要条件是线段的两个端点都在多边形内，第二个必要条件是线段和多边形的所有边都不内交。线段在多边形内判断步骤：1.先求出所有和线段相交的多边形的顶点2.然后按照X-Y坐标排序（X坐标小
的排在前面，对于X坐标相同的点，Y坐标小的排在前面，这种排序准则也是为了保证水平和垂直情况的判断正确），这样相邻的两个点就是在线段上相邻的两交点，如果任意相邻两点的中点也在多边形内，则该线段一定在多边形内。计算线段或直线与线段的交点：设一条线段为L0=P1P2，另一条线段或直线为L1=Q1Q2，要计算的就是L0和L1的交点：第一步：首先判断L0和L1是否相交2.若L1不平行与Y轴，则交点横坐标为P1的横坐标，代入到L1的直线方程中可以计算出交点纵坐标。第三步：若L1平行于y轴，则第四步：若L0平行于x轴，有2种情况，第五步：若L1平行于x轴，则，第六步：若L1和L0斜率均存在，则。中心点的计算：多边形的中心点（又叫质心或重心）可以通过将多边形分割成为三角形，求取三角形的中心点，然后将三角形的中心点加权求和取得。三点画圆：算法关键是求取圆心和园半径：第一步：求取圆心，第二步：求取半径R，R=（（xa-xp）^2+(ya-yp)^2）^1/2。p是圆心。四、矢量线栅格化三种方法：八方向栅格化、全路径栅格化、恒密度栅格化。矢量面格式向栅格面格式转换又称为多边形填充，就是在矢量表示的多边形边界内部的所有栅格点上赋以相应的多边形编码，从而形成栅格数据阵列。方法有：内部点扩散算法（种子，八方向扩散）、射线算法和扫描算法、边界代数算法（积分、拓扑）。栅格数据矢量化有4个基本步骤：1.边界提取2.边界线追踪3.拓扑关系生成4.去除多余点及曲线圆滑。细化算法：栅格数据需要细化，以提取其中轴线，因为：1.中轴线是栅格数据曲线的标准化存储形式2.实现细化是将栅格曲线矢量化的前提3.
地理信息系统算法基 础复习
地理信息系统算法基础复习 一、名词解释 1.地理信息系统：是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 2矢量数据结构：对矢量数据模型进行数据的组织。它通过记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续、允许任意位置、长度和面积的精确定义 3.数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。 4.地图数字化：根据现有纸质地图，通过手扶跟踪或扫描矢量化地方法，生产出可在技术机上进行存储、处理和分析的数字化数据。 5. 拓扑关系：图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质。 6. 空间数据结构：对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式。 7 元数据：它是关于数据的数据，在地理空间信息中用于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。 8 .空间索引：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。 9.空间数据查询：其属于空间数据库的范畴，一般定义为从空间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。 10.空间分析：以地理事物的空间位置和形态特征为基础，异空间数据运算、空间数与属性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。
11.数字高程模型：又称DEM，是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，高程数据通常采用绝对高程。 12.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。 二、填空题 1、空间实体的四个基本特征：空间位置特征、属性特征、时间特征、空间关 系特征。 2、地理空间数据的概念模型分为：对象模型、场模型、网络模型。 3、空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系。空间关系主要有拓扑空 间关系、顺序空间关系、度量空间关系。 4、栅格数据模型的一个优点是不同类型的空间数据层可以进行叠加操作，不 需要进行复杂的几何计算。 5、矢量数据结构按其是否明确地表示地理实体空间关系分为：实体数据结构 和拓扑数据结构两大类。 6、栅格数据结构的显著特点是：属性明显，定位隐含。 7、属性查询是一种较常用的空间数据查询，属性查询又分为简单的属性查询 和基于SQL语言的属性查询。 8、空间关系查询包括拓扑关系查询和缓冲区查询。 9、从缓冲区对象方面来看，缓冲区最基本的可分为点缓冲区、线缓冲区和面缓冲区。 10、地理空间分析的三大基本要素是空间位置、属性、时间。 11、GIS运行环境的核心部分是计算机软硬件系统。
职业生涯规划中的路径选择，首先要知道自己在哪儿，要去哪儿——这是给自己的所在地和目的地定位。所在地的定位没什么问题，能考上大学的人，差不多都对自己的知识和技能、素质和能力、性格和品格有一定的认识，只是精度不同而已。目的地的定位却是个大问题，大多数人只能笼统地说出找工作、做学问或创业，再想看清晰一点却是难于上青天。窃以为这是很多人迷茫的一个重要的方面。 想当初，从小喜爱地图的我怀着一腔热情报考GIS专业，却也弄不清自己到底想做什么，使得两年的大好时光白白浪费（尽管用传统的衡量“好学生”的标准我可谓是相当成功），加上考研，一共是三年青春向东流，现在每每想来，总是痛心不已。值此毕业之际，我将自己的思想整理了一下，希望能为迷茫的朋友做个导航。 方向1：开发工程师 毕业后要找工作的朋友，得考虑下有哪些工作和自己喜欢什么工作。由于目前GIS就业市场的形势是供大于求、僧多粥少，因此更多的还是考虑市场需求比较好。在众多GIS 单位中，其主营业务大多是工程开发或软件研发和销售。从事数据处理的单位比例也达18%”，“单位对人才需求最多的是资深开发人员，其次是程序员和项目经理。由此也可看出，如果想从事GIS行业，较强的编程能力才是‘通行证’”。打开各大论坛的求职招聘版，也可 以看到几乎每个单位都招开发人员。这里找了很典型的一则招聘启事： 职位：GIS开发工程师 要求：熟练掌握C#/C++使用；熟练掌握ArcGIS Engine 9.0以上版本的使用；有C#/C++结合Engine项目经验者优先； 这则启事简单明了，一共三点要求：语言、组件、经验。客观地说，对应聘者的要求还是很低的，我想一个普通的高中毕业生认真地自学一年应该能够胜任。然而，按部就班的“优秀”本科毕业生却未必能满足这些要求。第一，学校基本上只教VB和C这两门基础的教学语言，目标是过二级、三级，然而考级对编程的要求与工作中对编程的要求完全是两码事，不是一个方向。第二，曾经风靡的两种GIS组件MapX和MO正在退出社会舞台，然而在课堂上仍然是主打。第三，有开发经验的学生太少了，很多学校完全不教二次开发，即使教，对学生的要求也不高，实现简单的浏览、查询就行了，这根本算不上项目经验。因此，想从事开发工作的朋友们，必须在校园里开展自助学习。个人认为，认认真真地参加一次ESRI 或超图办的开发组比赛，就可以达到普通公司的要求了。下面再看一则要求比较高的： 1、计算机或GIS专业本科及以上学历； 2、熟练掌握C/C++语言、Java、JSP、C#等语言，熟悉VC++、JBuilder编程环境； 3、熟悉设计模式、UML，能用Rose等建模工具构建系统模型； 4、熟练掌握Supermap、Arcgis等主流GIS平台及二次开发技术，有GIS软件平台底层开发背景，熟悉GIS常用算法，对Web Gis系统的技术架构、性能、安全等有较深刻的
GIS原理与算法 遥感与地理信息系 2011年5月
课程内容（1）——原理 1.概述 2.地理认知、抽象与表达 3.2D空间数据建模原理 4.3D空间数据建模原理 5.空间关系原理
课程内容（2）——算法 6.TIN的构建算法 7.Voronoi图构建算法 8.空间数据压缩算法 9.空间数据内插算法 10.空间变换与多边形算法 11.空间度量与地形分析算法 12.空间统计分析算法 13.空间分析算法 14.空间数据误差分析算法 15.GIS可视化操作算法 《计算机图形 学》 《计算几何》 《数理统计学》 《测量平差》《GIS基础》 《GIS基础》 《计算机图形 学》
课程内容（3）——新技术动态 16.数字地球技术体系与思考？ 《GIS趋势》 17.空间信息格网体系思考？ 18.物联网与智慧地球 参考书： 1、《地理信息系统原理与算法》，吴立新、史文中编著，科学出版社，2003年； 2、《地理信息系统导论》（第三版），Kang-tsung Chang, 科学出版社, 2006年 （GIS基础教材）; 3、《地理信息系统》（上、下卷），Longley P., Maguire D., Goodchild M., and Rhind D.等编，电子工业出版社，2004年。 4、《数字地形分析》，周启鸣、刘学军编著，科学出版社，2006年。
相关杂志-国内 1、《测绘学报》-《测绘通报》； （侧重测量基础理论的研究、现状综述、博士摘要，陈俊勇院士） 2、《武汉大学学报-信息科学版》-《测绘学院学报》； （创新性和理论性的测绘研究成果、3S技术的研究动向和学术水准、英文 版，李德仁院士） 3、《地理学报》-《地理与地理信息科学》-《地理信息世界》； （自然、人文地理，。。。） 4、《遥感学报》-《中国图形图象学报》； （遥感理论、方法与应用-环境遥感；-徐冠华院士） （A-主要刊登图象分析与处理，计算机视觉与图象理解，多媒体信息融合与处理，计算机图形学，科学计算可视化，虚拟现实，模式识别等学科及其应用；B-高级科普） 5、《计算机学报》、《计算机辅助设计》……
第35卷第6期测绘与空间地理信息 GEOMATICS ＆SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY Vol．35，No．6收稿日期：2011－05－10 基金项目：滁州学院2009年教研项目 “地理信息系统算法实验教学系统设计”（2009jyy 037）资助作者简介：刘民士（1983－），男，江西吉安人，讲师，硕士，2008年毕业于武汉大学地图学与地理信息系统专业，主要从事空间分析与 遥感应用分析等方面的教学与研究工作。 GIS 算法基础实验教学探索 刘民士，王 春，何桂芳 （滁州学院国土信息工程系，安徽滁州239000） 摘 要：GIS 算法基础实验教学是引导学生透彻理解GIS 算法原理，掌握GIS 算法应用技术的重要环节。论文重 点分析了GIS 算法基础课程的内容特点，并结合笔者在GIS 算法基础方面的教学经验，建立了以实验教学系统平台为基础和以算法功能设计为主体的教学内容体系，同时建立了以项目导向式为主的教学方法体系。关键词：GIS ；算法基础；实验教学中图分类号：P208；G42 文献标识码：B 文章编号：1672－5867（2012）06－0056－04 The Study of the Teaching Method of GIS Algorithm Fundamental Experiment LIU Min －shi ，WANG Chun ，HEI Gui －fang （Land Information Engineering Department ，Chuzhou University ，Chuzhou 239000，China ） Abstract ：Teaching GIS algorithm fundamental experiment is a very important step toward understanding the principle of GIS algorithm and mastering the technique of GIS algorithm application．This paper focuses on analyzing the content characteristic of GIS algorithm rudiments course ，sets up a teaching content system based on experiment teaching system and facing the design of algorithm function in light of the author＇s experience of teaching GIS algorithm rudiments ，at the same time establishes a project oriented teaching method system． Key words ：GIS ；algorithm rudiments ；experimental teaching 0引言 地理信息系统（GIS ）是近20年来随着遥感、计算机、GPS 等现代科学技术的发展，而快速发展起来的新兴、边缘、高新技术学科［1］ 。截止到2010年，我国开办GIS 专业 的高校已达到近200所，每年GIS 专业毕业的学生逾万 人 ［2］ 。在GIS 专业课程规划中，GIS 算法基础是一门衔接专业基础课和专业方向课的极为重要的课程，该课程既可以巩固前期课程，比如，GIS 原理、数据库原理、程序设计语言、数据结构的教学，同时也可以为后期的专业方向课程，比如，空间分析、数字高程模型、计量地理、计算机 地图制图作铺垫。因此， GIS 算法基础是整个GIS 专业课程中非常重要的一门课，在GIS 算法基础的教学过程中，实践教学起着不可或缺的作用，它是一个让学生透彻理 解GIS 算法原理，掌握GIS 算法应用技术和GIS 系统开发能力的重要环节， 尤其是在当前的应用型人才培养方案中，GIS 算法基础实践教学对增强学生实践能力、提高学 生系统开发能力有重大作用。 1 现状分析 1．1 GIS 算法基础的课程特点 GIS 算法基础作为一门讲述算法、设计算法的课程， 它包括一些基本的计算几何算法，基本计算机图形学算 法和GIS 空间数据存储、管理、处理、分析等算法［3］ 。GIS 算法基础课程具有以下特点。 1）内容庞杂性 GIS 算法种类繁多，内容庞杂，有易有难，从地理空间数据的采集、 存储、处理、分析、显示等方面各自成体系。从课程内容上看， GIS 算法基础课程包括基本计算几何算法、计算机图形学算法，空间数据结构设计与转换算法， 包括了空间数据存储、索引算法，空间数据组织、处理算法，空间数据分析算法和空间数据符号化算法，等等。 2）抽象性 数据结构和算法课程都是对客观世界对象和事务进