太原理工大学地理信息系统软件与应用全部复习资料

地理信息系统软件与应用全部复习资料地理信息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，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。空间位置、属性及时间是地理空间分析的三大基本要素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：（1）空间分布性。地理信息具有空间定位的特点，先定位后定性，并在区域上表现出分布式特点，其属性表现为多层次，因此地理数据库的分布或更新也应是分布式。（2）数据量大。地理信息既有空间特征，又有属性特征，另外地理信息还随着时间的变化而变化，具有时间特征，因此其数据量很大。尤其是随着全球对地观测计划不断发展，我们每天都可以获得上万亿兆的关于地球资源、环境特征的数据。这必然对数据处理与分析带来很大压力。（3）电子地图来是是信息的载体，也是信息的传播媒介。一个GIS应该包括六个基本功能:获取数据存储数据数据查询数据分析数据可视化输出数据ArcMap的主要功能组织和编辑数据设计和生成用于印刷的地图在ArcMap中进行建模和分析生成地图，并与ArcReader，ArcGISEngine应用程序，ArcIMSArcMapServer和ArcGISServer共享ArcCatalog用于组织和管理所有GIS数据。它包含一组工具用于浏览和查找地理数据、记录和浏览元数据、快速显示数据集及为地理数据定义数据结构。ArcGIS数据库模型ArcGIS具有表达要素、栅格等空间信息的高级地理数据模型，ArcGIS支持基于文件和DBMS(数据库管理系统)的两种数据模型。基于文件的数据模型包括Coverage、Shape文件、Grids、影像、不规则三角网(TIN)等GIS数据集。Geodatabase数据模型实现矢量数据和栅格数据的一体化存储，有两种格式，一种是基于Access文件的格式－称为PersonalGeodatabase，另一种是基于Oracle或SQLServer等RDBMS关系数据库管理系统的数据模型。GeoDatabase有两种实现形式一种是基于Access数据库文件的实现形式另一种是通过ArcSDE空间数据库引擎，在Oracle、SQLServer等RDBS中实现的可支持分布式处理的形式创建Shape文件的方法：首先，应创建一个文件夹用来存储一系列相关的Shape文件。在目录树中，右键点击个文件夹后，在出现的菜单中选择新建-shape文件出现如下图所示的“新建shape文件”对话框，依次输入文件名、要素类型（点、线、面…）在上图中，点击“编辑”按钮后可以通过导入、新建、或选择的方式为Shape文件设定一个坐标系要素编辑的一般步骤：1在ArcCatlog中创建新的要素类2在ArcMap中加载新建的要素类，如有必要，加载经过配准的扫描地图3在ArcMap中打开“编辑器”工具栏，执行其中的“开始编辑”命令，进入编辑状态。4利用“编辑器”的功能完成地图要素的分层提取，打开图层的属性表，输入要素的相关属性5在编辑过程中，点击“编辑器”中的“保存编辑”可以随时保存修改的结果，点“停止编辑”完成编辑。ArcGIS支持多种矢量数据格式，可以用以实现点、线、面要素的存储。这些格式包括：Shape文件，Coverages，地理数据库：Geodatabases，CAD文件，Event事件数据表，不规则三角网络(TINs)矢量数据库模型中，可以将图形数据和属性数据同时存储在一个数据表中，每一个图层对应这样一个数据表。栅格数据结构又称为网格数据是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个像元或像素，有行列号定义，并包含一个代码，表示该像素的属性值栅格数据的类型:images和Grids一名词解释（3’*8=24’）1地理信息系统：地理信息系统（GIS，GeographicInformationSystem）是以采集、存储、管理、分析、描述和应用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数据的计算机系统。2空间数据处理：空间间数据处理是基于已有数据派生新数据的一种方法。是通过空间分析方法来实现的。包括矢量数据的：融合，剪切，拼接，合并（并集），相交（交集）。3剪切要素（clipping）：用一个多边形图层去裁剪另一个图层：根据一个图层剪切另一图层中的要素这个操作使用一个多边形主题（或者主题中选定的要素）去裁剪另一个点要素或线要素或多边形要素主题，从而生成一个新的主题。派生的主题中将只包含处于用来裁剪的多边形边界内的要素。几何上，位于多边形要素范围内的输入图层要素得到保留。属性上，输入图层的要素属性得到继承。但要注意，面积等字段值仍为原来之值，可能需要重新计算更新。4空间分析：空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取空间信息或者从现有的数据派生出新的数据，是将空间数据转变为信息的过程。空间分析是地理信息系统的主要特征。5缓冲：缓冲区是地理空间目标的一种影响范围或服务范围，具体指在点、线、面实体的周围，自动建立的一定宽度的多边。缓冲区形态有很多种，如点对象有三角形、矩形和菱形，对于线对象有双侧对称、双侧不对称或单侧缓冲区，对于面对象有内侧和外侧缓冲区。适合于不同应用。6插除：7掩膜：分析掩模定义了输出栅格的范围掩模是根据已存在的栅格的“有效数据”区域生成的，而不是矩形区域(分析范围中指定的是矩形区域)。8地理配准：是为了使得影像数据可以和GIS矢量数据集成在一起，而为影像数据指定一个参考坐标系的过程。9地理变换：地理变换是一种在地理坐标系（基准面）间转换数据的方法，当将矢量数据从一个坐标系统变换到另一个坐标系统下时，如果矢量数据的变换涉及基准面的改变时，需要通过地理变换来实现地理变换或基准面平移。10重分类：将栅格图层的数值进行重新分类组织或者重新解释。重分类的关键是确定原数据到新数据之间的对应关系。二简答题（5*5’=25’）1shape文件数据模型的特点：（1）基于其非拓扑性，可以使文件迅速显示出来。（2）简单要素类型：点、线、面分别存储。（3）一个Shape文件中只能存储一种类型的要素。2shape文件的定义，组成：定义：Shape文件将空间要素的图形及属性信息以非拓扑的形式存储在数据集中。要素的几何形状数据存储成为具有矢量坐标的图形。Shape文件数据模型是非拓扑的数据库模型。组成：一个Shape文件至少包括一个主文件、一个索引文件及一个dBASE数据表文件.SHP主文件Mainfile：贮存地理要素的几何数据。.SHX索引文件Indexfile:贮存图形要素索引信息，用于查询。.DBFdBASE数据表文件:贮存要素属性信息的dBASE文件。.PRJ投影参数文件。3影像配准的步骤：（1）校准栅格数据（选择控制点）（2）坐标变换（求解二元多项式n次方程）（3）检查均方差（计算控制点误差）（4）重采样－矫正（Rectify）：生成新的影像文件（三种重采样算法）有三种通用的图像重采样技术：最小紧邻，双线性内插，立方卷积。4融合与合并的区别与联系？融合：基于属性的要素合并这个功能可以将主题中某一字段取值相同且相邻的要素合并成一个要素。你可以通过界面选取输入的图层和合并依据的属性。几何上，某字段值相同并且有公共边的两个多边形被合并；属性上，该字段值得到保留，其它字段可根据需要进行汇总（求和，求平均…）；合并：图层合并这个功能将两个图层进行联合运算，派生新的图层。几何上，新图层中为输入图层叠加了多边形图层的分划信息；全部要素均得到保留。属性上，新图层中要素属性值包含了其原始值以及多边形值；5Arcgis中【地理处理】前六项操作：缓冲区，裁剪，相交，联合，合并，融合6Event数据表：点事件数据表（XY数据表）：包含有特别的字段来存储坐标信息，这种坐标是经纬度的地理坐标或是某种投影坐标。这类数据是通过测量方式获取的。比如，普通的GPS接收机接收到的数据都可以导出为带分隔符的文本文件，其中就包含有GPS航点的坐标信息。可以将这些数据导入为INFO、dBASE或Geodatabase属性表的格式，然后根据其中的坐标信息生成点要素类。7空间分析的基本步骤:(1)确定问题并建立分析的目标和要满足的条件.（2)针对空间问题选择合适的分析工具（3准备空间操作中要用到的数据。（4)定制一个分析计划然后执行分析操作。（5)显示并评价分析结果.8空间分析类型:根据应用划分为空间数据处理,空间关系查询,缓冲区分析,叠加分析,网络分析,地形分析,流域分析。9栅格数据空间分析有哪些：栅格数据重分类，采样点数据空间插值，栅格单元统计，交叉面积表，分区统计，距离分析，邻域分析，栅格计算器。三论述题（11’）四种内插的概念并对应着举一个例子：权重距离递减（InverseDistanceWeighted）样条函数内插（Spline）克里金（Kriging）内插－－基于统计方法趋势面内插（Trend）四论述题（15’）理解GIS的三种角度？理解GIS的三种角度（展开回答）1．GIS就是空间数据库：GIS是一个包含了用于表达通用GIS数据模型（要素、栅格、拓扑、网络等等）的数据集的空间数据库。GIS将空间数据组织成一系列的专题图层和表格。由于GIS中的空间数据集具有地理参考，因此它们具有现实世界的位置信息并互相叠加。在一个GIS中，同类型的地理对象集合被组织成图层，例如地块、水井、建筑物、正射影像以及基于栅格的数字高程模型（DEM）。由在空间上相互联系的图层组成数据集GIS需要表达的数据类型：基于矢量的要素（点、线和多边形）的有序集合，诸如数字高程模型和影像的栅格数据集2．GIS就是地图：从空间可视化的角度看：GIS是一套智能地图，同时也是用于显示地表上的要素和要素间关系的视图。底层的地理信息可以用各种地图的方式进行表达，而这些表现方式可以被构建成“数据库的窗口”，来支持查询、分析和信息编辑。3．GIS是空间数据处理分析工具集：从空间处理的角度看，GIS是一套用来从现有的数据集获取新数据集的信息转换工具。这些空间处理功能从已有数据集提取信息，然后进行分析，最终将结果导入到数据集中。五分析设计题（25’）1.网络：一个能够相互贯通的GIS对象相连的图。这对于模拟路径和交通、管线、设备、水文学以及其它基于网络的应用非常重要。2.ArcMap是ArcGISDesktop中一个主要的应用程序，具有基于地图的所有功能，包括制图、地图分析和编辑。ArcMap是ArcGIS桌面系统的核心应用。它把传统的空间数据编辑、查询、显示分析、报表和制图等GIS功能集成到一个简单的可扩展的应用框架上。ArcMap提供两种类型的操作界面：地理数据视图和地图版面视图。ArcMap的主要功能：组织和编辑数据；设计和生成用于印刷的地图；在ArcMap中进行建模和分析；生成地图，并与ArcReader，ArcGISEngine应用程序，ArcIMSArcMapServer和ArcGISServer共享3.ArcCatalog用于组织和管理所有GIS数据。它包含一组工具用于浏览和查找地理数据、记录和浏览元数据、快速显示数据集及为地理数据定义数据结构。4.Geoprocessing(空间处理）：是地理数据处理与空间分析处理等的总称，包括很多处理工具，如overlay、buffer和数据管理等常见的GIS操作，以及影像处理、拓扑和模式定义等高级的操作。5.空间处理四个操作：工具、命令、模型、脚本6.ArcToolbox是一个简单的包含了各种用于空间处理的GIS工具的应用程序7.ModelBuilder：提供类似流程图的空间数据处理自动化界面（为设计和实现空间处理模型提供了一个图形化的建模框架。8.Shape文件数据模型－矢量数据模型Shape文件将空间要素的图形及属性信息以非拓扑的形式存储在数据集中。要素的几形状数据存储成为具有矢量坐标的图形。非拓扑的数据库模型。因此，在数据显示速度上比较快，数据的编辑也比较容易实现。通过编程的方式很容易实现对Shape文件的存储操作。这一特性是其优点，也是缺