GIS概论2地理空间数学基础
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《GIS空间分析原理与方法》期末复习资料第一章地理空间数据分析与GIS1、什么是地理空间数据分析?它是通过研究地理空间数据及其相应分析理论、方法和技术,探索、证明地理要素之间的关系,揭示地理特征和过程的内在规律和机理,实现对地理空间信息的认知、解释、预测和调控。
2、什么是地理系统数学模拟?其模拟的一般过程是?建立地理系统数学模型的过程称为地理系统的数学模拟(简称地理模型)。
地理系统数学模拟的一般过程是:①从实际的地理系统或其要素出发,对空间状态、空间成分、空间相互作用进行分析,建立地理系统或要素的数学模型;②经验检查,若与实际情况不符,则要重新分析,修改模型;若大致相符,则选择计算方法,进行程序设计、程序调试和上机运算,从而输出模型解;③分析模型解,若模型解出错,则修改模型;若模型解正确,则对成果进行地理解释,提出切实可行的方案。
3、地理空间数据挖掘的体系结构?地理空间数据挖掘是数据挖掘的一个研究分支,其实质是从地理空间数据库中挖掘时空系统中潜在的、有价值的信息、规律和知识的过程,包括空间模式与特征、空间与非空间数据之间的概要关系等。
地理空间数据挖掘的体系结构由以下四部分组成:(1)图形用户界面(交互式挖掘);(2)挖掘模块集合;(3)数据库和知识库(空间、非空间数据库和相关概念);(4)空间数据库服务器(如ESRI/Oracle SDE,ArcGIS以及其他空间数据库引擎)。
4、什么是地理空间数据立方体?地理空间数据立方体是一个面向对象的、集成的、以时间为变量的、持续采集空间与非空间数据的多维数据集合,组织和汇总成一个由一组维度和度量值定义的多维结构,用以支持地理空间数据挖掘技术和决策支持过程。
5、地理空间统计模型的分为几类,它们的定义分别是什么?地理空间统计模型大致可分为三类:地统计、格网空间模型和空间点分布形态。
(1)地统计:是以区域化变量理论为基础,以变差函数为主要工具,研究空间分布上既具有随机性又具有结构性的自然现象的科学。
《测绘学概论》考研科目考试大纲一、考试性质《测绘学概论》是测绘工程专业学生的入门课程,涉及到测绘科学与技术的各方面内容,因此作为测绘科学与技术学科硕士生初试考试的专业课。
考生必须熟练掌握测绘科学与技术的基本理论和基本知识,以适应硕士生专业学习的需要。
二、考试形式与试卷结构(一)答卷方式:闭卷,笔试,满分150分。
(二)答题时间:180分钟(三)考试内容:普通测量学60%、地理信息系统20%与遥感20% (四)题型比例:1、选择题30分2、判断题15分3、名词解释或简答题30分4、计算题45分5、分析论述题30分三、考察要点与要求第一部分:测绘基础知识(考核占90分)熟悉测绘学的历史、发展现状和前沿动态,重点掌握测量学的基本原理及基本技能,理解当代测绘学的基本内容、基础理论和最新技术发展,了解掌握测绘学的学科分类及各分支学科的研究内容。
知识要点如下:1、掌握测量学的基本原理。
2、掌握水准测量原理、记录、计算及应用。
3、掌握角度测量原理、记录、计算及应用。
4、掌握距离测量原理、记录、计算及应用。
5、掌握观测误差的定义和分类,测量平差的意义,误差传播律和测量平差的基本原理。
6、掌握小区域控制测量的方法、原理、计算及应用。
7、掌握大地测量学的概念、基本任务和作用,大地测量学的分支学科及它们的任务和方法。
8、掌握工程建设中地形图的测绘及应用。
9、掌握工程测量的概念、仪器和方法,工程测量的现代发展以及在工程建设中的作用。
10、掌握公路工程测量的内容。
尤其是直线型、曲线型(圆曲线、缓和曲线、回头曲线)道路放样坐标的计算。
11、熟悉工程的变形监测和数据处理。
12、熟悉测量仪器原理与操作使用方法。
特别是网络RTK、三维扫描仪、无人机。
13、熟悉摄影测量的概念、分类和基本原理,数字摄影测量。
14、掌握定位与导航的概念,全球卫星定位系统的工作原理和使用方法;熟悉几种定位导航系统的工作原理,GPS的应用方法。
第二部分:地理信息系统(考核占30分)3S技术(GIS、GPS和RS)是测绘科学与技术的发展方向之一,是研究生进一步学习的基础。
第一章概论一、GIS概念:是在计算机软、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、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
二、地理空间分析的三大基本要素:空间、属性、时序三、传统3S :GIS、GPS、RS新3S::System、Service、Science四、GIS的基本功能:1、数据输入、编辑和更新2、数据转换3、数据存储和数据库管理4空间信息的转换5信息的浏览和查询6、信息的显示和输出7、空间分析和空间模拟8、GIS二次开发功能五、GIS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六、GIS与机助制图系统的区别与联系:地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面。
一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能,此外它还具有丰富的空间分析功能。
七、GIS与CAD的区别与联系:机助制图是地理信息系统的主要技术基础,它涉及GIS中的空间数据采集、表达、处理、可视化,甚至空间数据的管理。
GIS与CAD系统的共同特点是二者都有坐标参考系统,都能描述和处理图形数据及其空间关系,也都能处理非图形属性数据。
它们的主要区别是,CAD处理的多为规则几何图形及其组合,图形功能极强,属性功能相对减弱。
而GIS处理的多为地理空间的自然目标和人工目标,图形关系复杂,需要有丰富的符号库和属性库,GIS需要有较强的空间分析功能,图形与属性的相互操作十分频繁,且多具有专业化的特点。
此外,CAD一般仅在单幅图上操作,海量数据的图库管理的能力比GIS要弱。
但是由于CAD具有极强的图形处理能力,也可以设计丰富的符号相连接属性,许多用户都把他作为数字制图系统使用。
第二章地理空间数学基础一、地图投影的概念(P40):按照一定的数学法则,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。
第一部分基础理论题第1章概论1.What’s your comprehension of the concepts of GIS?2.What are the difference and the relation between the basic function and the applied function of GIS?3.With the development of the modern information technique, what kind of changes has brought to the survey ing and mapping technique and geographic analysis technique?4.What are the difference and the relation between instrumental GIS and appl ied GIS?5、试将GIS的输入设备按照不同的分类方法进行分类,并说明其特点。
6、现代空间定位技术有哪些主要方法?对GIS技术的发展产生什么影响?7、网络技术的出现与发展对GIS技术产生哪些主要的变化8、说明GIS在几个不同发展阶段的标志性技术是什么,它们的出现如何促进GIS的发展?第2章地理空间数学基础1.What are the relations between the earth surface, the geoid, and the Earth spherop?2.How many coordinate systems are there to describe the geographic spatial data? What are the relations between them?3.What are the advantage and the disadvantage of describing a point on the ground by using geodetic coordinate and geocentric coordinate?4.What are the main characteristics and the applicability of the UTM Projection and the Lambert Projection?5. How to transform the elevation of the different datum?6、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?7、在数字地图中,地图比例尺在含义与表现形式上有哪些变化?8、除地形分幅外,谈谈还有何种地理空间框架?他们如何进行编码?9、GPS数据如何与地图数字化数据进行集成?10、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?第3章空间数据模型1.What are the main characters of the spatial objects?2.What’s the meaning of spatial relationship? What’s the advantage of spatial relationship in describing the spatialobjects?3、空间数据的概念模型有哪些组成部分?试分析他们之间的关系?4、试分析GIS的几种主要的数据模型各自的优缺点。
GIS第二章总结第一节地理空间及其表达1.地理空间定义不同学科对“空间”(Space)概念的解释:物理学,空间是指宇宙在三个相互垂直方向上所具有的广延性;天文学,空间是指时/空连续体的一部分;地理学,地理空间(Geographic space)是指物质、能量、信息的存在形式在空间形态、结构过程、功能关系上的分布、格局及其在时间上的延续。
地理信息系统中的“地理空间”,一般包括地理空间定位框架及其所关联的空间对象。
2.地理空间定位框架即大地测量控制,由平面控制网和高程控制网组成GIS的任何空间数据都必须纳入一个统一的空间参照系中,以实现不同来源数据的融合、连接与统一;2.1定位坐标系:平面控制网直接建立在球体上的地理坐标,用经度和纬度表达地理对象位置投影:建立在平面上的直角坐标系统,用(x,y)表达地理对象位置不同地理空间模型之间的关系固体地球表面、大地水准面和椭球体模型之间的关系2.2定位坐标系:高程控制网3.地图投影定义:将地球椭球面上的点映射到平面上的方法,称为地图投影(1)投影—为什么要进行投影将地球椭球面上的点映射到平面上的方法,称为地图投影地理坐标为球面坐标,不方便进行距离、方位、面积等参数的量算地球椭球体为不可展曲面地图为平面,符合视觉心理,并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析(2)投影实质建立地球椭球面上经纬线网和平面上相应经纬线网的数学基础,也就是建立地球椭球面上的点的地理坐标(λ,φ)与平面上对应点的平面坐标(x,y)之间的函数关系:当给定不同的具体条件时,将得到不同类型的投影方式(3)投影变形将不可展的地球椭球面展开成平面,并且不能有断裂,则图形必将在某些地方被拉伸,某些地方被压缩,故投影变形是不可避免的。
长度变形、面积变形、角度变形(4)投影方法(5)投影分类(6)投影影响因素制图区域的地理位置、形状和范围制图比例尺地图内容出版方式(7)GIS中的地图投影GIS以地图方式显示地理信息。
第一节地理信息系统基本概念一、数据和信息1、数据(Data):通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号。
不仅数字是数据,而且文字、声音和图像也是数据。
2、信息(Information):用数据来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征,以便向人们(或系统)提供关于现实世界新的事实的知识,作为生产、管理、经营、分析和决策依据。
3.信息与数据的关系(1)信息来源于数据,是数据的内容和解释。
(2)信息与数据是不可分离的;数据是记录下来的某种可以识别的符号,具有多种多样的形式,也可以加以转换,但其中包含的信息内容不会改变。
(3)不同知识、经验的人,对于同一数据的理解,可得到不同信息。
4.信息的特征:客观性、适用性、可传输性、共享性二、地理数据与地理信息1.地理数据:表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征,相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。
2.地理信息:与研究对象的地理分布有关的信息,是地理数据所有蕴含和表达的地理含义。
3.地理信息的特征地理信息除了具有信息的一般特性,还具有以下独特特性:空间特征:是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志。
位置、形状、空间关系、空间分布数据量大:地理信息既有空间数据,也有属性数据、时间数据。
数据的分析、处理对系统带来很大压力。
多维属性特征:属性数据有时又称非空间数据,是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标指在同一位置上可有多种专题的信息结构时序特征:时空的动态变化引起地理信息的属性数据或空间数据的变化。
因此,一实时的GIS系统要求能及时采集和更新地理信息,使得地理信息具有现势性。
三、信息系统1、信息系统:具有采集、处理、管理和分析数据能力的系统,它能为单一的或有组织的决策过程提供各种有用信息。
2.分类从系统结构及处理方法看,信息系统主要分为:管理信息系统、决策支持系统、智能决策支持系统、空间信息系统四.地理信息系统1..地理信息系统:是对空间数据进行采集、编辑、分析和输出的计算机信息系统。
地理信息系统掌握要点集锦第一章绪论: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地理数据的解释。
地理信息系统(Geographical Information System,简称GIS):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:同上3.如何理解GIS?1) GIS的物理外壳是计算机化的技术系统2)GIS的操作对象是空间数据3)GIS的技术优势在于它的空间分析能力4)GIS与地理学、测绘学联系紧密System(GIS)5)Geographical Information Science(GISci)4.GIS在信息系统中的地位与分类5.GIS由哪几部分组成系统软件、系统硬件、空间数据、用户(系统开发、管理和使用人员)6.GIS的主要功能有哪些?空间数据采集、空间数据处理与编辑、空间数据存储与管理、空间查询与分析、空间信息输出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。
第二章 地学基础:1、基本概念:(1)地球椭球:假想的与平均海水面重合并向陆地衍生包围整个地球的椭球体。
(2)大地体:由大地水准面所包围的地球形体,称为大地体(3)地图投影:运用一定的数学法则,将地球椭球面的经纬线网相应地投影到平面上的方法。
即将椭球面上各点的地球坐标变换为平面相应点的直角坐标的方法。
(4)高斯—克吕格投影:简称高斯投影,亦称等角横切椭圆柱投影。
(5)横轴墨卡托投影(UTM ):是一种横轴圆柱等角投影。