地理信息系统知识点.pdf
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1、。 -可编辑修改 - 1、数据的概念:它是通过数字化并记录下来可以被识别的符号,用以表示定性 或定量地描述事物的特征和状况。 2、信息的概念:它是指主体与外部客体之间相互联系的一种形式,是主体和客 体之间的一切有用的消息或知识,是表征事物特征的一种普遍形式。 3、数据和信息的关系: 数据是信息的表达形式,是信息的载体; 信息是数据中蕴含的事物的含义,是数据的内容; 4、数据处理的概念:它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、模拟和预测等一系列操作 5、信息的三个特点 信息的客观性: 任何信息都是与客观事实紧密相关的,这是信息的正确性和精 确度的保证; 信息的
2、适用性:信息对决策是十分重要的, 地理信息系统将大量地理数据收集、 组织和管理起来, 经过处理和分析变为对决策具有重要意义的有用信息,这是由 建立地理信息系统的明确目的性所决定的; 信息的传输性: 信息可以在发送者和接受者之间传输,既包括系统把信息送至 终端设备,并以一定的形式或格式提供给有关用户,也包括信息在系统内部各个 部分之间的流转和交换。 信息的共享性: 信息与实物不同, 信息可以传输给多个用户, 为多个用户所共 享,而信息本身并无损失,这为信息的并发应用提供了可能性。 6、地理信息的概念:它是地理数据所蕴含和表达的地理含义。 7、地理数据的概念:它是与地理环境要素有关的物质的数量、质
3、量、分布特征、 联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总和。 8、地理信息的三个特征:空间特征、属性特征、时序特征。 9、地理信息系统的概念:它是由计算机硬件、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。 10、GIS与非空间信息系统的区别: (1)地理信息系统属于空间信息系统,它与 非空间信息系统(如: IMS)的本质区别在于能够处理空间定位数据; (2)地理信息系统与其他空间信息系统(如:CAD 、CAM )的区别在于不仅能够 表达和处理空间定位数据,更具有空间分析功能。 11、GIS的构成部分:系统硬件、系
4、统软件、空间数据、应用人员、应用模型。 12、GIS基础软件平台的主要功能:具有丰富的GIS专业功能,属于通用性GIS 软件, 也是开发其他面向特定应用、 工程的软件平台,如 ArcGIS、 MapInfo、 MapGIS 等。 13、空间数据的组成: 按数据来源:地图数据、影像数据、文本数据、 按数据结构:矢量数据、栅格数据 按数据特征:空间数据、非空间属性数据 按几何特征:点、线、面、曲面、体 按数据发布形式:数字线画图、数字栅格图、数字高程模型、数字正射影像图 14、GIS应用人员的分类:地理信息系统开发人员、用户 15、GIS应用模型的概念:为某一特定的实际工作而建立的运用地理信息系统
5、的 解决方案。类似于手机套餐中,长途套餐、上网套餐、市话套餐 。 -可编辑修改 - 16、GIS的基本功能:数据的采集编辑、数据的存储管理、数据的处理变换、空 间分析统计、产品制作演示、二次开发编程 17、数据处理的基本内容: (1)数据变换:数据从一种数学状态转换为另一种数学状态,包括投影变换、 几何纠正、比例尺缩放、误差改正和处理; (2)数据重构: 数据从一种几何状态转换为另一种几何状态,包括数据的拼接、 裁剪、压缩和结构转换; (3)数据抽取:完成从数据全集到数据子集的条件条件提取,包括类型提取、 窗口提取、逻辑提取和空间内插。 18、常用的空间分析方法: (1)叠合分析 (2)缓冲区
6、分析 (3)数字地形分析 19、GIS的应用功能: 资源管理 资源管理是 GIS 应用最广泛、最成熟的领域。 GIS进行资源管理的任务包括: 各种来源的数据和信息有机的汇集在一起,依靠GIS 强大的空间数据管理能 力,建立一个连续无缝的大型地理数据库; 借助于 GIS程序终端, 对数据库进行查询显示、 统计、制图以及多种组合条件 的资源分析; GIS资源管理目标:为资源的合理开发利用和规划决策提供依据。 区域规划:规划具有高度的综合性,涉及很多领域的影响因素。 国土监测:特点: 结合 GIS的空间分析功能 与 RS的多元、多时相数据 服务的主要工作: 自然灾害预测预报(森林火灾、洪涝灾害);
7、土地资源利用变化分析与监测; 环境质量评估研究。 辅助决策: GIS与互联网的有效结合,深化电子商务的应用,满足企业决策多维性的需求。 第二章 1、地理空间的概念:一般指上之大气电离层,下至地壳与地幔交界的莫霍面之 间的空间区域。它是自然地理过程和生命及人类活动的活跃场所。 2、矢量数据:用欧氏空间的点、线、面等几何元素来表达空间实体的几何特征 的数据。 3、栅格数据:将空间分割成有规则的网格,在各个网格上给出相应的属性值来 表示空间实体的一种数据组织形式。 4、GIS空间数据的分类 按数据来源按数据结构按数据特征按几何特征按数据发布形 式 地图数据 影像数据 矢量数据 栅格数据 空间数据 非
8、空间属性数 点 线 数字线画图 数字栅格图 。 -可编辑修改 - 文本数据据面、曲面 体 数字高程模型 数字正射影像 5、空间数据的基本特征: (1)空间特征:指地理现象和过程所在的位置、形状和大小等几何特征;(定位 数据)相邻地理现象和过程之间的空间关系。(拓扑数据) (2)属性特征: 地理现象和过程所具有的专属性质(数量特征、 质量特征)。 (属 性数据) (3)时间特征: 在一定区域内的地理现象和过程随着时间的变化情况。(时态数 据) 6、 拓扑关系的概念:描述几何图形元素(点、线、面)之间空间结构关系的一 种数学方法。 GIS 中,拓扑关系不仅是数据的组织和编辑形式,也为一些空间 分析
9、和应用功能奠定了数据基础。 (网络分析) 7、拓扑邻接关系:相同类型空间元素之间的拓扑关系 8、拓扑关联关系:不同类型空间元素之间的拓扑关系 9、拓扑包含关系:相同类型但不同等级空间元素之间的拓扑关系 10、拓扑关系结构的表示 节点与弧段关系描述与某节点相关联的弧段有哪些 弧段与节点关系描述某弧段起始、中止的节点是哪个 弧段与多边形关系描述弧段左、右两侧格式哪个多边形 多边形与弧段关系描述多边形的边界是由哪些弧段闭合 构成 11、建立空间拓扑关系的意义 (1)拓扑关系反映空间逻辑结构关系信息,根据拓扑关系,不需要利用坐标或 者距离计算,就可以确定一种地理实体和另一种地理实体之间的空间位置关系
10、(属于相对关系,而定位信息表达绝对关系); (2)利用拓扑关系有利于空间要素的拓扑查询; (3)利用拓扑数据作为工具,重建地理实体(弧段生成多边形)。 12、空间数据结构的概念:空间数据具有空间、属性和时间的多重特征,因此如 何组织具有复杂特征的空间数据,并建立空间数据之间的联系, 这个过程被称为 空间数据结构。 13、空间数据计算机表示的基本方法 空间分幅:将整个地理空间划分为许多子空间 属性分层:将要表达的空间数据抽象成不同类型的数据层 时间分段:将有时间特征的地理数据按期时间变化划分成不同时段后,逐一时段 来表示 14、实体数据结构的特点:一个优点,三个缺点 优点:数据按点、线、多边形为
11、单元进行组织,数据结构简单; 缺点:每个多边形都以闭合线段存储, 多边形的公共边界被数字化两次和存储 两次; (数据冗余) 点、线和多边形有各自的坐标数据,无拓扑数据,彼此不关联; 。 -可编辑修改 - 岛或洞只能作为一个单个图形,与外界无关联。 15、含有拓扑数据结构的空间数据结构由四个数据文件: (1)弧段文件:标识码、起始节点、终止节点、左多边形、右多边形;(P51表 2-8) (2)节点文件:标识码、节点坐标; (P52表 2-9) (3)弧段坐标文件:标识码、坐标值串码; (P52表 2-10) (4)多边形文件:标识码、弧段标识串码。 (P5表 2-11) 16、游程(行程)编码结
12、构的原理: 1 个存储单位为 1 行中(起始单元的行位置, 列位置,游程,属性值) 17、四叉树结构原理: 将网格分成按四象限进行递归分割,直至子象限中所有栅 格单元的属性值都相同为止。图2-20;1 存储单位为 1块的起点行、列位置,递 归分割 / 合并深度,属性值 18、数据结构建立的基本过程如:P60图 2-24。 (1)数据需求分析;(2)确定数据源;(3)数据分类与编码;(4)确定数据结 构类型; (5)数据输入和编辑。 19、空间数据的分类的概念: 根据系统功能及国家规范和标准,将具有不同属性 或特征的要素(地理事物)区分开来的过程,称为空间数据分类。 空间数据的编码的概念: 是指
13、将数据分类结果用一种易于被计算机和人识别的符 号系(数字和字符)表示出来的过程,也称为特征码。 屏幕数字化的过程: (1)打开栅格图像文件:将图像文件在系统中打开。 (2)图像配准:设置投影方式,选定坐标单位。 (3)输入空间数据 (4)输入属性数据 第三章 1、空间数据变换是指空间数据坐标系统的变换,即从一种坐标系统转换到另一 种坐标系统。 2、几何纠正的主要目的在于实现对数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的 纠正,使数据源的坐标系与标注的坐标系一致。 3、仿射变换的特性: 直线变换后仍为直线; 平行线变换后仍为平行线; 不同方向的长度比发生改变。 4、高斯克吕格投影的条件: A.中央经线
14、与赤道的投影线相垂直; B.投影具有等角性质; C.中央经线投影后长度不变形。 5、高斯克吕格投影特点: A.中央经线上没有角度、长度和面积变形; B.其他投影区域的点长度比均1; C.同一纬线上,离中央经线越远变形越大,最大处在两侧边缘处; D.同一经线上,离两极越远变形越大,最大处在赤道上; E.角度无变形,面积比是长度比的平方; F. 长度比的等变形线平行于中央子午线。 。 -可编辑修改 - 6、UTM 与高斯投影的差异。详见教材P77 7、正解变换基本原理:通过建立一种投影与另一种投影的严密或近似的解译关 系式,直接由一种投影的数字化直角坐标(x、y)变换到另一种投影的数字化直 角坐标
15、( X、Y) 反解变换基本原理:由一种投影的坐标( x、y)反解出地理坐标( B、L) ,然后 再由 地理坐标转换为另一种投影的直角坐标(X、Y) 。 9、解析变换(公式变换)基本原理:在已知两种投影类型及公式情况下,构建 正解或反解的数学表达式,由原投影的坐标数据(x、y)直接求出新投影的坐标 数据( X、Y) 。 10、数值变换(参数变换)基本原理:当原投影类型无法获取,但可以准确获取 几个点的原投影坐标数据(xi、yi)和新投影坐标数据(Xi、Yi) 时,利用数学 中的数值逼近理论(微积分) ,解算出两个投影系转换的若干参数,从而建立两 个投影之间的关系式。逼近方法包括:插值法、有限差分
16、法、待定系数法等。 11、矢量与栅格数据优缺点比较: 12、 点的栅格化原理: 将矢量点要素的坐标 (x、y)转换成栅格单元的行列值 (I , J) 。 公式见教材 P81(312) 13、扫描线算法的原理: 以平行于 X轴或 Y轴栅格单元中心的平行线 (扫描线), 逐格扫描求出线段与扫描线的交点栅格。 14、面的基于弧段数据的栅格化前提条件:矢量数据文件中包含有拓扑结构关 系的数据。 基本算法步骤: (1)用行或列的扫描线在栅格化范围内扫描; (2)计算扫描线与所有弧段交点的行列值; (3)根据弧段左右多边形的位置关系(拓扑关系)判断交点左右(上下)栅格 单元的填充属性值; (4)按照 X坐
17、标或 Y坐标排序交点,逐格生成栅格数据 15、内点填充算法原理: 先按照线栅格化方法把多边形边界栅格化,然后在多边 形内找到一个内点,从该点出发,向外填充,直至边界位置。 16、边界代数法原理: 多边形实体的边界按照线栅格化;以边界上一点环绕多边 形一圈;上行环绕时,边界左侧赋值为多边形属性的负值;下行环绕时,边界左 侧赋值为多边形属性的正值。 17、基于图像数据的矢量化方法(DRG ) St1. 二值化:将 256 级灰度( 0255)简化为 2 级灰度( 0、1) ; 。 -可编辑修改 - St2. 细化:消除线横断面的栅格数差异,原则是保证弧线必须连续;方法包括: 薄皮法和骨架法两种;
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