地理信息系统复习总结与试题预测

信息:是现实世界在人们头脑中的反映。

它以文字、数据、符号、声音、图象等形式记录下来，进行传递和处理,为人们的生产，建设，管理等提供依据。

数据:指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、符号、声音、图像等。

数据是信息的表达、载体，信息是数据的内涵，是形与质的关系。

只有数据对实体行为产生影响才成为信息，数据只有经过解释才有意义，成为信息。

地理信息:是有关地理实体空间分布、性质、特征和运动状态的信息，它是对表达地理特征和地理现象之间关系的地理及环境数据的解释，是用文字、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。

从而向人们提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营管理、分析和决策的依据。

地理空间数据:是指以地理空间位置为参照，描述自然、社会和人文经济景观的数据。

信息系统:能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统。

具有采集、管理、分析和表达数据的能力。

建立信息系统的目的:为有效地对信息流进行控制，组织、管理、充分利用。

地理系统：地球表层中所有地理要素构成的时间、空间动态整体。

地理信息系统:一种特定而又十分重要的空间信息系统，它是采集、存贮、管理、分析和描述整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的空间信息系统。

地理信息系统的构成1.用户（GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户）2.软件（支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统）3.硬件（各种设备-物质基础）4.数据（系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础）地理信息系统功能:数据采集、输入与编辑；数据存储与管理；间数据查询；空间数据叠加；缓冲区分析；网络分析；地形分析；数据显示与输出地理信息系统的应用领域:地图制图；空间数据管理；资源调查；城乡建设规划；灾害监测；环境评估；作战指挥；宏观决策交通运输；公安；医疗地理空间位置数据：1地理空间位置数据①根据坐标系定义的几何坐标，表示地理实体在某个已知坐标系中的空间坐标系。

可以是经纬度、平面直角坐标、极坐标，矩阵的行列数等。

②实体间的空间关系一般指拓扑关系，表示点、线、面实体之间的空间联系。

空间关系还有度量关系和方位关系。

2属性数据描述一定地物特征的定性或定量指标。

即与地理实体相联系的地理变量或地理意义。

属性分为定性和定量两种，前者包括名称、类型、特性等，后者包括数量和等级。

3时域(间)数据是指地理特征数据采集或地理现象发生时的时刻或时段。

国际发展状况（1）开拓期（20世纪60年代）（第二代计算机）GIS思想和技术方法的探索。

人们关注什么是GIS，GIS能干什么。

（2）巩固发展期（20世纪70年代）(第三代计算机)这期间，发展研究的重点是空间数据处理的算法，数据结构和数据库管理这三个方面。

（3）大发展时期（20世纪80年代）(第四代计算机)GIS理论、方法和技术取得突破并趋于成熟，商品化软件出现，人们把GIS与RS结合解决全球性问题（4）应用普及时代（20世纪90年代以来）研究的内容集中在：空间信息分析的新模式和新方法，空间关系和数据模型，人工智能引入等。

我国GIS起步较晚，但发展较快，分为以下几个阶段：（1）准备阶段（20世纪70年代）计算机技术和遥感技术应用，获得大量地学信息。

一些知名人士GIS先驱看到GIS的广阔前景和GIS的重要性，进行极积呼吁，为GIS在我国的发展奠定了理论准备基础并做了一些可行性实验。

（2）试验阶段（20世纪80年代）这期间，我国在GIS理论探索、规范探讨、软件开发、系统建立等方面取得了突破和进展，进行了一些典型试验，专题试验软件开发工作。

（3）GIS发展阶段(20世纪90年代前期)我国改革开放以来，沿海经济开发区的发展土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务。

（4）是我国GIS产业化阶段（1996年以来）近几年来，我国经济信息化的基础设施和重大信息工程已纳入国家计划，一批国家级和地方级的GIS相继建立并投入运行，一批专业遥感基地已建立，并进入了产业化运行，一批综合运用“3S”技术的重点项目已实施，并在自然灾害监测和图土资源调查中发挥效益，一批高等院校开设了与GIS相关的新专业，培养了一大批从事GIS研究与开发的高层次人才，具有我国自主版权的GIS基础软件的研制逐步进入了产业化轨道，等等这些都标志我国GIS产业已进入新的发展阶段。

地理空间:地理系统涉及的地球表层空间,是大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域地图:现实世界的模型，按照一定的比例、一定的投影原则有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。

遥感影像对地理空间信息的描述主要通过不同的颜色和灰度来表示。

由于地物的结构、成分、分布等的不同，其反射和发射光谱特性也各不相同，传感器记录的各种地物在某一波段的电磁辐射反射能量也各不相同，反映在遥感影像上，则表现为不同的灰度信息。

所以，通过遥感可以获取大量的空间地物的特征信息。

在计算机内描述空间实体有两种形式：显式描述（栅格结构）和隐式描述（矢量结构）。

地图投影:将地球椭球面上的点映射到平面上的方法我国GIS的地图投影选择1：100万地形图：兰勃投影（正轴等角割圆锥投影）,大部分省区图、大多数同级比例尺地图也采用兰勃投影或Albers投影(正轴等面积割圆锥投影)1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1：2.5万、1:1万、1：5000系列地形图采用高斯—克吕格投影。

空间数据的特征可以概括为空间特征、属性特征和时间特征根据GIS数据的组织和处理方式，地理空间认知模型的分为：基于对象、基于网络、基于域的认知模型。

空间数据类型：(1) 几何图形数据，来源于各种类型的地图和实测几何数据。

(2) 影像数据，主要来源于卫星遥感、航空遥感和摄影测量等。

(3) 属性数据，来源于实测数据、文字报告或地图中的各类符号说明，以及从遥感影像数据通过解释得到的信息等。

(4) 地形数据，来源于地形等高线图中的数字化，已建立的格网状的数字高程模型（DTM）或不规则三角网（TIN）等。

空间数据的拓扑关系的表达方法:关联关系--不同类拓扑元素之间的关系。

邻接关系--同类拓扑元素之间的关系。

包含关系--面与面内其它拓扑元素之间的关系。

建立拓扑关系的意义：（1）根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，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，例如某条铁路通过哪些地区，某县与哪些县邻接。

（3）可以根据拓扑关系重建地理实体。

元数据是关于数据的描述性数据信息，它应尽可能多地反映数据库自身的特征规律，以便于用户对数据库的准确、高效与充分的开发与利用。

数据结构即数据本身的组织形式，是指适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构形式。

数据模型:描述数据、数据联系、数据语义以及一致性约束的概念工具的集合。

数据模型是数据表达的概念模型，数据结构是数据表达的物理实现，前者是后者的基础，后者是前者的实现。

因此，只有同时理解了存储数据的数据模型和数据结构，才能够更好地处理和使用数据。

空间数据结构:不同空间数据模型在计算机内的存储和表达方式。

空间数据模型：建立在对地理空间认知模型的基础上，并用计算机能够识别和处理的形式化语言来定义和描述现实世界地理实体、地理现象及其相互关系，是现实世界到计算机世界的直接映射。

空间数据模型作用：为描述空间数据组织和设计空间数据库提供基本方法。

三种传统数据库的数据模型1、层次模型：将数据组织成有序、有向的树结构；2、网络模型：将数据组织成有向图结构3、关系模型：把有联系的实体用指针连接起来空间数据模型（根据其分布特征及表达要求来看，模型分为两种）1、对象模型抽象方式：把空间存在的信息作为不连续的、可被观测的、具有地理参照的实体。

实体必须可被识别；重要或必要；可被描述。

2、场（域）模型抽象方式：把空间存在的信息看做连续分布的空间信息的集合。

如降雨范围及雨量。

目前：基本的空间数据模型有：栅格模型、矢量模型和不规则三角网模型。

栅格数据模型：适宜表示连续覆盖的空间对象栅格模型直接采用面域或空域枚举来直接描述空间目标对象，栅格可以用数字矩阵来表示。

栅格模型具有如下几个特点：1. 栅格的空间分辨率是指一个像元在地面所能代表的实际面积大小。

2. 对于同一幅图形或图象来说，随着分辨率的增大，存储空间也随之增大。

3．表达空间目标、计算空间实体相关参数的精度与分辨率密切相关，分辨率越高，精度越高；4．非常适合进行空间分析。

5．不适合进行比例尺变化，投影变换等。

矢量数据模型：适合表达图形对象特征和进行高精度制图。

矢量模型中，空间实体现象由点、线和面等原型实体及其集合来表示，同时采用标识符表达它的属性来描述空间对象实体。

矢量模型能够方便地进行比例尺变换、投影变换以及图形的输入和输出。

不规则三角网模型：采用不规则三角网拟合地表或其他不规则表面。

面向对象数据模型面向对象的方法为数据模型的建立提供了分类、概括、联合和聚集等四种数据处理技术，这些技术对复杂空间数据的表达较为理想。

3D数据模型和时空数据模型数据编码：是实现空间数据的计算机存储、处理和管理，将空间实体按一定的数据结构转换为适合于计算机操作的过程。

矢量数据结构：通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、面等地理实体。

矢量数据结构编码的方法(实体式、索引式、双重独立式和链状双重独立式)实体式：实体式数据结构是指构成多边形边界的各个线段，以多边形为单元进行组织。

优点：编码容易、数字化操作简单和数据编排直观等。

缺点：1相邻多边形的公共边界要数字化两遍,造成数据冗余存储,可能导致输出的公共边界出现间隙或重叠；2. 缺少多边形的邻域信息和图形的拓扑关系；3. 岛只作为一个单个图形，没有建立与外界多边形的联系。

因此，实体式编码只用在简单的系统中。

索引式（树状）：对所有点的坐标按顺序建坐标文件，再建点与边（线）、线与多边形的索引文件。

双重独立式：对图上网状或面状要素的任何一条线段，用其两端的节点及相邻面域来予以定义。

链状双重独立式是DIME数据结构的一种改进。

在DIME中，一条边只能用直线两端点的序号及相邻的面域来表示，而在链状数据结构中，将若干直线段合为一个弧段（或链），每个弧段可以有许多中间点。

在链状双重独立数据结构中，主要有四个文件：多边形文件、弧段文件、弧段坐标文件、结点文件。

多边形文件主要由多边形记录组成，包括多边形号、组成多边形的弧段号以及周长、面积、中心点坐标及有关“洞”的信息等；弧段文件主要有弧记录组成，存储弧段的起止结点号和弧段左右多边形号；弧段坐标文件由一系列点的位置坐标组成，一般从数字化过程获取，数字化的顺序确定了这条链段的方向。