地理信息系统原理与方法 (2)[22页]

地理信息系统的原理与方法地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用于收集、存储、整理、分析和展示地理空间数据的技术系统。

它结合了遥感、地图学、数据库、计算机科学等多个学科，可广泛应用于城市规划、环境保护、资源管理、农业等领域。

本文将介绍地理信息系统的原理与方法，并讨论其在实际应用中的意义。

一、地理信息系统的原理地理信息系统的原理包括数据输入、数据存储、数据处理和数据输出。

1. 数据输入地理信息系统的数据输入主要通过遥感技术和全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）获取地理空间数据。

遥感技术可利用卫星、飞机等平台获取地表特征、植被分布、地形等数据，而GPS可提供准确的地理位置信息。

这些数据经过获取和处理后，被输入到地理信息系统中。

2. 数据存储地理信息系统采用数据库管理系统存储地理空间数据。

数据库管理系统能够有效地组织和管理大量数据，并保证数据的完整性和一致性。

地理信息系统中的数据通常以矢量数据和栅格数据两种形式存储。

矢量数据以点、线、面等几何对象表示，适用于描述具体地理要素的位置和形状；栅格数据以像元（像素）形式表示，适用于描述连续变化的地理现象。

3. 数据处理地理信息系统的数据处理涉及数据编辑、数据分析、数据模型等多个方面。

数据编辑用于修正和更新地理空间数据，确保其准确性和时效性；数据分析通过空间统计、网络分析、空间插值等方法，从地理数据中提取有用的信息；数据模型则用于模拟地理现象的空间关系和动态变化。

4. 数据输出地理信息系统的数据输出通过地图制作、空间查询、专题分析等方式实现。

地图制作可将地理数据可视化展示，帮助人们更好地理解地理现象；空间查询则用于在地理数据库中检索和提取特定的地理要素；专题分析则基于地理数据进行特定的分析和研究，如土地利用评价、洪涝灾害风险评估等。

二、地理信息系统的方法地理信息系统的方法包括数据收集、数据处理、数据分析和数据可视化。

地理信息系统原理与方法_武汉大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.已知某一区域部分离散化的已知空间数据，推求其他区域的面域数据的内插方法称为答案:空间外推法2.以下哪些不是求解缓冲区的常用方法（）答案:半平面法3.空间分析与各种其他数据分析方法比较，哪一个不是其独特性答案:空间分析技术不是完成某些任务的唯一手段4.空间数据库设计过程中，需求分析这一步需要做哪些工作（）答案:需求数据的收集和分析_编制用户需求说明_调查用户需求5.数据冗余的缺点有哪些（）答案:容易导致数据不一致性_浪费空间6.以下哪个空间查询算子不考虑拓扑关系：（）答案:缓冲区7.空间数据库与传统的关系数据库的操作区别包括：（）答案:空间数据查询的计算开销相对于关系数据库更大8.栅格金字塔的作用是（）答案:提高栅格显示的效果9.（）是按照不同的转换规则将概念模型转换为具体DBMS支持的数据模型的数据库设计步骤。

答案:逻辑设计10.“事务”指的是（）答案:事务是访问数据库的程序执行单元，要么全部都执行，要么一个都不执行。

11.本身连续的地理实体不能以逻辑连续的方式呈现在空间数据库中指的是（）答案:逻辑无缝12.空间数据库不具备传统数据库的（）特征。

答案:数据结构化13.GIS空间几何图形计算过程中为了提高计算效率可以采用哪些加速方法答案:是否有假结点_包络多边形_MBR外接矩形_矢量方向判断14.空间对象的方位在GIS中通常有哪些表示方法答案:方位角_十六方向描述法_象限角15.垂线法面捕捉算法中，如果点在多边形内，则垂线与多边形的交点个数为（）。

答案:奇数16.在不同类型空间对象的捕捉过程中，哪类空间对象不使用最小外包矩形（MBR）来做初筛？答案:点17.判断欧氏空间矢量拐向的方法中较快的一种是（）答案:矢量叉积符号判断法18.下列哪些矢量数据压缩方法没有累积效应，具有更好的全局性答案:道格拉斯压缩19.在空间数据库中，将跨越2幅图边界的同一地物的编码和属性数据统一的过程称为答案:逻辑接边20.什么矢量运算通常被用来判断矢量相互之间的顺逆时针关系答案:矢量叉积21.求解地球椭球表面2点之间的距离需要哪些已知参数答案:起、终点经纬度22.地理信息数据更新的基本模式有答案:固定变化程度的更新_增量式更新_定期更新23.地理信息数据更新的基本环节是答案:变化信息的发现与提取_主数据库更新_用户数据库更新24.GIS的互操作不包括答案:系统的互操作25.在数据采集与数据应用之间存在的一个中间环节是答案:数据处理26.以下哪种不属于数据采集的方式答案:投影方式27.要保证GIS中数据的现势性必须实时进行：答案:数据更新28.在地理数据采集中，手工方式主要是用于录入：答案:属性数据29.有关数据处理的叙述错误的是：答案:数据处理是对地图数字化前的预处理30.下列能进行地图数字化的设备是答案:手扶跟踪数字化仪31.游程编码的优点包括（）答案:易于检索，叠加，合并等操作_最大限度地保留原始栅格结构，编码解码运算简单_压缩率高32.块码的数据对中包含（）答案:列_初始行_半径_属性值33.TIN三角网中，最佳三角形的满足条件不包括（）答案:三角形的三个顶点属性相同34.栅格结构的特点是（）答案:定位隐含，属性明显35.以下不是栅格属性值确定方法的是（）答案:面积占优法36.栅格数据的获取来源有（）答案:以上都是37.在空间查询中通用的基于MBR的搜索策略是（）答案:筛选、细化38.下列对POLYVRT及DIME说法中错误的是（）答案:DIME是当今地理信息系统中矢量数据拓扑结构最常用的一种方法39.栅格数据中的点实体是用一个（）表示答案:像元40.以下哪些是方向关系？答案:基于观察者的方位关系_相对目标的方位关系_绝对方位关系41.地理空间现象应包含的主要特征包括答案:时间特征_空间特征_属性特征42.空间索引的作用不包括：答案:提高空间数据插入操作的效率43.使用以下空间索引的空间数据中，哪一个适合使用关系型数据库来存储：答案:空间填充曲线索引44.以下空间索引中，具有坐标平移不变性的有：答案:R树族索引45.MBR是指（）答案:最小外包矩形46.______模型当中对空间的任何一个位置都是一视同仁的。

第一章地理信息系统概论信息的含义：信息是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体物理设备形式的改变而改变。

信息具有以下特点：客观性：任何信息都是与客观事实紧密相关的，这是信息正确性和精确度的保证；实用性：信息对决策是十分重要的，信息系统将地理空间的巨大数据流收集、组织和管理起来，经过处理、转换和分析变为对生产、管理和决策具有重要意义的有用信息；传输性：信息可以在信息发送者和接受者之间传输；共享性：信息与实物不同，信息可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无损失。

数据：是指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能转换成的数据等形式。

与数据相比，信息具有以下特征：数据是原始事实，信息是数据处理的结果；对一个人是信息对其他人可能是数据；信息必须是有意义或有用的；使用的信息必须是完整、精确、相关和及时的。

地理数据是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。

地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对地理数据的解释。

地理信息具有区域性、多维结构特性和动态变化的特性：1）区域性是通过经纬网等建立的地理坐标来实现空间位置的标识；2）多维结构特性即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构；3）地理信息的时序特征十分明显，可以按时间尺度将地理信息划分为超短期的、短期的、中期的、长期的、超长期的等。

地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特征及时态特征三部分。

空间位置数据描述地物所在位置，这种位置既可以根据大地参照系定义，如大地经纬度坐标，也可以定义为地物间的相对位置关系，如空间上的距离、邻接、重叠、包含等；属性数据又称为非空间数据，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标，即描述了信息的非空间组成部分，包括语义与统计数据等；时态特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段，时态数据对环境模拟分析非常重要，越来越受到地理信息系统学界的重视。

地理信息系统软件工程的原理与方法地理信息系统 (Geographic Information System, 简称 GIS) 是一种利用计算机技术对地理空间数据进行收集、存储、处理、分析、展示和管理的系统。

它广泛应用于各个领域，如城市规划、土地利用、环境保护、农业发展、资源管理、灾害应对等。

GIS 的软件工程涉及到软件的设计、开发、测试、维护等多个领域，需要掌握一定的原理和方法。

首先，GIS 软件工程的原理之一是需求分析。

在进行 GIS 软件开发前，需要对用户的需求进行充分的调研和分析，包括用户的使用场景、功能需求、数据需求等。

只有充分理解用户需求，才能设计出符合用户实际需求的软件。

其次，GIS 软件工程的方法之一是模块化设计。

GIS 软件通常包含多个模块，每个模块完成不同的功能，模块之间具有一定的独立性。

因此，在软件设计时，需要将整个软件系统拆分成多个模块，并对每个模块进行独立设计，方便开发人员分工合作，提高软件的可维护性和易扩展性。

另外，GIS 软件工程的方法之一是面向对象编程。

面向对象编程是一种基于对象的软件开发方法，它将计算机程序视为一组对象的集合，每个对象都可以接收和处理其他对象的消息，并具有一定的属性和方法。

在 GIS 软件开发中，面向对象编程可以提高代码的复用性、可读性和可维护性，同时也方便了软件的扩展和改进。

最后，GIS 软件工程的方法之一是持续集成和测试。

持续集成是一种软件开发方法，它可以将程序员的代码变更自动集成到主干版本中，并经过自动化测试进行验证。

持续集成和测试可以提高软件开发的效率和质量，减少软件开发周期，同时也能够及时发现和修复软件中的缺陷和问题。

总之，GIS 软件工程是一个综合性的学科，需要将软件开发、地理信息学、计算机科学等多个领域相结合。

掌握 GIS 软件工程的原理和方法，可以提高 GIS 软件的开发效率和质量，更好地满足用户的需求。

地理信息系统软件工程的原理与方法地理信息系统 (GIS) 是一种用于捕捉、存储、分析和管理地理空间数据的计算机软件系统。

GIS 软件工程是开发、维护和改进 GIS 软件的过程，它涉及到软件设计、编码、测试、部署和维护等方面。

GIS 软件工程的原理与方法包括以下几个方面:1. 需求分析。

需求分析是 GIS 软件工程的第一步。

在需求分析过程中，需要了解用户对 GIS 软件的需求，以及 GIS 软件应该提供的功能和服务。

需求分析需要使用合适的工具和技术，如需求规格说明书、用例模型等。

2. 系统设计。

系统设计是 GIS 软件工程的关键步骤。

在系统设计过程中，需要根据需求分析的结果，设计 GIS 软件的系统架构、数据库设计、接口设计等。

系统设计需要使用合适的设计工具和技术，如软件架构模型、数据库模型等。

3. 编码实现。

编码实现是 GIS 软件工程的重要步骤。

在编码实现过程中，需要根据系统设计的结果，编写 GIS 软件的代码。

编码实现需要遵循编程规范和软件工程原则，如代码重构、单元测试等。

4. 测试与部署。

测试与部署是 GIS 软件工程的保障步骤。

在测试和部署过程中，需要对 GIS 软件进行全面的测试和部署，以确保GIS 软件的质量和稳定性。

测试和部署需要使用合适的测试工具和技术，如自动化测试、部署工具等。

5. 维护与改进。

维护与改进是 GIS 软件工程的长期步骤。

在维护和改进过程中，需要对 GIS 软件进行更新和维护，以满足用户对新需求和新技术的需求。

维护和改进需要遵循软件工程原则和技术，如版本控制、重构等。

总的来说，GIS 软件工程的原理与方法主要包括需求分析、系统设计、编码实现、测试与部署、维护与改进等方面。

这些步骤需要遵循软件工程原则和技术，以确保 GIS 软件的质量和稳定性。

地理信息系统软件工程的原理与方法地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）软件工程是一种涵盖了地理信息科学、计算机科学和软件工程的综合性技术。

它通过将地理信息与计算机技术相结合，实现对地球表面各种现象的描述、分析和决策支持。

GIS软件工程的原理和方法主要包括以下几个方面：1. 数据模型设计：GIS软件工程的数据模型旨在将地理现象和现实世界中存在的对象形式化为计算机可识别的数据结构。

常见的数据模型包括向量数据模型和栅格数据模型。

2. 空间分析和空间关系：GIS软件工程需要进行空间分析和空间关系计算。

空间分析包括距离、面积、方向、最短路径等分析。

空间关系包括包含、邻近、相交、接触等关系。

3. 数据采集和处理：GIS软件工程需要采集和处理各种数据，包括地图、影像、遥感、GPS等数据。

这些数据需要进行处理和转换，以适应不同的地理信息系统软件工程需求。

4. 数据库设计与管理：GIS软件工程需要对大量的地理数据进行管理和处理。

因此，数据库设计和管理对于GIS软件工程至关重要。

常见的数据库包括Oracle、SQL Server、PostgreSQL等。

5. 软件开发：GIS软件工程需要进行软件开发，以实现各种功能。

软件开发需要掌握各种编程语言和工具，如C++、Java、Python等。

6. 可视化和用户界面：GIS软件工程需要提供友好的用户界面和可视化效果。

这要求开发人员掌握一定的UI设计技能和图形学知识。

总之，GIS软件工程是一项复杂的任务，需要开发人员掌握多种技术和方法。

通过不断的实践和学习，开发人员可以提高GIS软件工程的效率和质量，为地理信息科学和决策支持提供更好的服务。

地理信息系统原理和方法地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种涉及地理空间数据管理、空间数据处理和地图制作的技术系统。

它基于计算机硬件和软件，用于收集、存储、分析和管理地理空间数据，并将数据可视化为地图或图表。

本文将介绍地理信息系统的原理和方法。

一、地理信息系统的原理地理信息系统的原理涉及以下几个方面：1. 空间数据的获取与存储：地理空间数据的获取可以通过GPS定位、空间遥感技术等手段进行，然后将数据以合适的格式存储在计算机系统中，如数据库或文件系统。

此外，还需要考虑数据的质量和准确度，以确保系统的可靠性。

2. 空间数据的处理与分析：地理信息系统提供了丰富的空间数据处理和分析功能，可以进行空间查询、空间分析、空间统计等操作。

通过这些功能，我们可以从大量的地理数据中提取有用的信息，帮助决策者进行决策。

3. 地理数据的可视化与表达：地理信息系统可以将地理数据以图形、图表等形式进行可视化，使数据更直观、易于理解。

这不仅有助于数据的传达和共享，还可以帮助用户更好地理解地理现象和模式。

二、地理信息系统的方法地理信息系统的方法包括以下几个方面：1. 数据采集：数据采集是地理信息系统的基础工作，可以通过现场调查、遥感影像解译、GPS测量等方式获取地理空间数据。

在采集数据时，需要注意数据的准确性和完整性，避免错误或遗漏。

2. 数据处理和管理：在数据采集之后，需要对数据进行处理和管理。

包括数据的转换、拓扑校正、数据完整性检查等步骤，以确保数据的质量和准确性。

同时，还需要建立数据字典和元数据来描述数据的属性和特征。

3. 空间分析与建模：地理信息系统提供了多种空间分析方法和模型，可以对地理空间数据进行空间关系分析、空间插值分析、空间模拟等操作。

这些分析结果可以帮助我们揭示地理现象和规律，为决策提供支持。

4. 地图制作和可视化：地理信息系统可以将地理数据制作成地图，并通过图形、图表等方式进行可视化呈现。

第一章1数据与信息的基本概念：数据（date）：数据是人类在认识世界和改造世界的过程中，定性或定量对事物和环境描述的直接或间接原始记录，是一种未经加工的原始资料，是客观对象的表示。

信息(information)：信息是用文字、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（或系统）提供关于现实世界新的事实或知识，作为生产、建设、经营、管理、分析与决策的依据。

二者关系：数据是信息的表达形式，是信息的载体；而信息则是数据中蕴含的事物的含义，是数据的内容。

数据只有通过解释才有意义，才成为信息。

2数据处理与解释数据处理：是指对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算，以及分析、模拟和预测等操作。

目的；①把数据转换成便于观察、分析、传输或进一步处理的形式；②把数据加工成对正确管理和决策有用的数据；③把数据编辑后存储起来，以便后续使用。

3信息的特点：客观、适用、传输、共享。

4地理信息与地理数据的概念地理信息：是地理数据所蕴含和表达的地理含义。

地理数据：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、联系和规律等的数字、文字图像和图形等的总称。

5地理信息的特点：空间、属性、时序。

6地理信息系统定义：地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

7地理信息系统基本概念①一种计算机系统：由若干个相互关联的子系统构成，如地理数据采集子系统，地理数据管理子系统，②操作对象：地理数据③技术优势：④相关学科：8地理信息系统特点及分类体系69地理信息系统基本组成610系统硬件：用以存储、处理、传输和显示地理或空间数据。

构成：①数据输入设备：数字化仪、扫描仪、数字测量设备作用：将地理数据转换成数字的形式存入计算机，以便进行处理和分析计算等工作。

数字测量设备：主要是地理数据采集设备，主要有数字摄影测量工作站，全球定位系统（GPS）。