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-1-地理信息系统概论1.地理信息系统的定义、分类、特点（1）地理信息系统——主要是以处理和分析地图图形、图像数据为核心的计算机系统。（2）分类：①根据其研究范围，分为全球系统、区域系统和国家系统。②根据研究内容，分为专题系统和综合系统。③根据其使用的数据模型，分为矢量系统、栅格系统和矢栅混合系统。（3）特点：1）具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；2）以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力；并能产生高层次的地理信息；3）由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务；计算机系统的支持是GIS的重要的特征，使GIS得到快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和动态分析。2.GIS的的基本组成：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型3.地理信息系统硬件系统构成及其作用。（1）数据输入设备（数字化仪、工程扫描仪、数字测量设备）——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。（2）数据处理设备（图形工作站、个人计算机、客户机/服务器系统）——用作数据的处理、管理与计算。（3）数据输出设备（绘图仪、打印机、计算机显示器和大屏幕投影仪等）——为地理信息系统软件提供用户操作的界面，并把地理信息系统的最终成果展现给用户。4.地理信息系统软件系统的构成：GIS功能软件（GIS应用软件、GIS基础软件平台）、基础支撑软件（数据库系统软件、系统库软件）和操作系统软件（操作系统）。5、地理信息系统的功能1）基本功能：包括数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理与变换、空间分析和统计、产品制作与显示、二次开发和编程2）应用功能：包括资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策6.数据和信息的定义两者的特点及关系-2-（1）数据：是通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。不仅数字是数据，而且文字、符号、图像和声音等也可以是数据。（2）信息：是人们或机器提供关于事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，是事物或物质特性的表征。（3）数据的特点：①形式的多样性②数据类型间的可转换性信息的特点：①信息的客观性②信息的适用性③信息的传输性④信息的共享性⑤信息的不对称性（4）两者间关系：信息与数据是不可分离的，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。只有理解了数据的含义，对数据作解释才能得到数据中所包含的信息。人们从数据中获得信息的速度、数量、质量与其知识水平和技术手段有关。7.数据的类型：数字、字符、图形、图像、声音、表格8.地理数据与地理信息的定义地理信息——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，它是地理数据所蕴含和表达的地理含义。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。9.地理信息的基本特征：（1）空间特征（2）属性特征（3）时序特征10.空间数据的种类GIS中的数据来源和数据类型繁多，概括起来主要有以下几种类型：地图数据：来源于各种类型的普通地图和专题地图，这些地图的内容丰富，图上实体间的空间关系直观，实体的类别或属性清晰，实测地形图还具有很高的精度。影像数据：主要来源于卫星遥感和影像遥感，包括多平台、多层面、多种传感器、多时相、多光谱、多角度和多种分辨率的遥感影像数据，构成多元海量数据，也是GIS最有效的数据源之一。地形数据：来源于地形等高线图的数字化，已建立的数字高程模型（DEM）和其它实测的地形数据等。属性数据：来源于各类调查报告、实测数据、文献资料和解译信息等。-3-元数据：来源于由各类纯数据通过调查、推理、分析和总结得到的有关数据的数据，例如，数据来源、数据权属、数据产生的时间、数据精度、数据分辨率、元数据比例尺、数据站、数据转换方法等。空间数据根据表示对象的不同，又具体分为七种类型，它们各表示的具体内容如下：(1)类型数据，例如考古地点、道路线、土壤类型的分布等。(2)面域数据，例如随机多边形的中心点，行政区域界线、行政单元等。(3)网络数据，例如道路交点、街道、街区等。(4)样本数据，例如气象站、航线、野外样方分布区等。(5)曲面数据，例如高程点、等高线、等值区域等。(6)文本数据，例如地名、河流名称、区域名称等。(7)符号数据，例如点状符号、线状符号、向状符号(晕线)等。所有这些不同类性的数据都可以分为点、线、面三种不同的图形，并可以分别采用ｘ、ｙ平面坐标，地理经纬度λ、φ，或者格网法表示。11.空间数据基本构成：点、线、面12.拓扑关系的种类及其作用。种类:拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。作用：1）根据拓扑关系，不需要利用坐标或者计算距离，就可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体的空间位置关系。2）利用拓扑数据有利于空间要素的查询。3）可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。13.GIS空间数据的计算机表示方式有哪几种？1）空间分幅：将整个地理空间划分为许多子空间，再选择要表达的子空间。2）属性分层：将要表达的空间数据抽象成不同类型属性的数据层来表达。3）时间分段：将有时间特征的地理数据按其变化规律划分为不同的时间段数据，再逐一表示。14.获得矢量数据的方式有那些？跟踪数字化、扫描矢量化、数字测图仪、数据结构转换1)数字化仪获取数据；2)扫描数据矢量化；3)数字摄影测量获取数据；4)全球定位仪(GPS)获取数据；5)其他栅格数据转换成矢量数据。15.获得栅格数据方式有那些？栅格数据与精度的关系如何？如何解决栅格数据量与精度的关系？获得栅格数据的方式：（1）从扫描仪获取栅格数据；（2）从遥感获取栅格数据；（3）矢量数-4-据转换成栅格数据；（4）手工网格法。栅格数据对地物表达的精度取决于网格大小。网格边长决定了栅格数据的精度，当网格边长缩小时你，网格单元的数量将呈几何级数递增，造成栅格数据的冗余度大；当用栅格数据来表示地理实体时，不论网格边长变小，与原实体特征相比较，信息都有丢失，这是由于复杂的实体采用统一的格网所造成的。一般的，可以通过保证最小多边形的精度标准来确定网格尺寸，使形成的栅格数据既有效地逼近地理实体，又能最大限度地减少数据量。合理的网格尺寸为：16.矢量数据的实体数据结构与拓扑数据结构有什么不同？实体数据结构，边界坐标数据和多边形单元实体一一对应，各个多边形边界点都单独编码并记录坐标。而拓扑数据结构的点是相互独立的，点连成线，线构成面。每条线始于起始节点，止于终止节点，并与左右多边形相邻接。实体数据结构点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑关系。所以存储时，多边形的公共边界被数字化两次和存储两次，造成数据冗余和产生不一致。而且没有存储多边形之间的关系，或者相邻多边形的公共边不完全重复时，易产生伪多边形。拓扑数据结构因共享公共边界减少了坐标点数据，减少了数据的冗余。17.简述mapinfo软件中输入属性数据的步骤。1）进入mapinfo后，运行“表→维护→表结构”命令，打开“修改表结构”对话框。2）在”修改表结构”对话框中，可以调整数据项在表中的位置、添加数据项、删除该数据项，以及修改修改数据项名、类型和宽度。3)录入属性数据。使用工具进行录入。单击主工具箱上的信息工具，然后在选中对象上任意一点单击，则弹出”信息工具”对话框。然后在文本栏中输入相应的属性值。或者在浏览窗口中直接手工录入。18.矢量数据与栅格数据的特点。●矢量数据的特点：用离散的点、线、面织成的边界或表向来表达空间实体，用标识符表达的内容描述空间实体的属性。描述的空间对象位置明确，属性隐含。矢量数据之间的关系表示丁空间数据的拓扑关系。●栅格数据的特点：用离散的量化的网格值来表示和描述空间目标；具有属性明显、位置隐含的特点；数据结构简单，易于遥感数据结合，但数据量大；几何和属性偏差；面向位置的-5-数据结构，难以建立空间对象之间的关系。19.游程码、四叉树码的编码方法。游程编码结构是逐行将相邻同值的栅格合并，记录合并后栅格的值及合并栅格的数量（即游程），其目的是压缩栅格数据量，消除数据间的冗余。四叉树结构：将空间区域按照四个象限进行递归分割n次，每次分割成2n×2n个子象限，直到子象限中的属性数值都相同为止，该子象限就不再分割。凡属性值都相同的子象限，不论大小，均作为最后的存储单元。20.地理信息系统发展史。纵观GIS发展，可将地理信息系统发展分为以下几个阶段：1）.20世纪60年代地理信息系统的开拓期2）.20世纪70年代地理信息系统的巩固发展期3）.20世纪80年代地理信息系统技术茁壮发展时期4）.20世纪90年代地理信息系统的应用普及时代5）.21世纪是地理信息系统社会服务时代21.GIS的基础理论包括哪些相关学科？它们有什么相互关系？地理信息系统的基础理论包括地理学、地图学、测量学、数学、计算机科学以及一切与获取、处理和分析空间数据有关的学科。相互关系：1）地理学的研究领域涉及地理空间，这与地理信息系统的研究对象一致。地理学中的空间分析是GIS的核心。地理学作为GIS的理论依托，为GIS提供引导空间分析的方法和观点。因此把地理学称为G1s之父。2）测绘学及其分支学科，不但为GIs提供高精度的空间数据，而且它们中的误差理论，地图投影理论、图形理论及其相关的算法等，可直接用于GIS空间数据的处理，保证空间数据的精度和质量，以及GIS产品的开发和输出等。3）GIS是地理空间数据与计算机科学相结合的产物，计算机图形学原理是GIS图形输出的理论依据。4）数学的许多分支学科，广泛地应用于GIS空间数据的分析。5）地理信息的认知和地理信息机理是地理信息科学的重要基础理论之一，认知论和认知图式对于复杂地理空间和地理过程的分析、GIS的信息转换和GIS图形用户界面的设计与开发等，都具有重要的指导意义。22.GIS空间数据的误差如何产生的？（1）地图数据的质量1)地图固有误差：指用于数字化的地图本身所带有的误差，包括控制点误差、投影误差等。-6-2)材料变形产生的误差：这类误差是由于图纸的大小受湿度和温度变化的影响而产生的。基于聚脂薄膜的底图与纸质地图相比，材料变形产生的误差相对较小。3)图形数字化误差：跟踪数字化时由于数字化操作人员技术与经验不同，常引人不同量的数字化误差。这主要表现在最佳采点点位的选择、十字丝与目标重叠程度的判断能力等方面。另外，数字化操作人员的疲劳程度和数字化的速度也会影响数字化的质量。（2）遥感数据的质量：遥感数据的质量问题，一部分来自遥感仪器的观测过程，另一部分来自遥感图像处理和解译过程。（3）测量数据的质量：测量数据质量问题，主要是空间数据的位置误差。通常考虑的是系统误差、操作误差和偶然误差。1)系统误差的发生与一个确定的系统有关，它受环境因素(如温度、湿度和气压等)、仪器结构与性能以及操作人员技能等方向的因素影响。2)操作误差是操作人员在使用设备、读数或记录观测值时，因粗心或操作不当而产生的。3)偶然误差是一种随机的误差，由一些不可预料和不可控制的因素引入。这种误差具有一定的特征，如正负误差出现频率相同、大误差少、小误差多等。偶然误差可采用随机模型进行估计和处理。23.Mapinfo中配准扫描地图的步骤。①打开MapInfo后，用“文件→打开”打开opentable对话框。②文件类型项中选择“栅格图象”，然后选中地图，点击“打开”。在弹出的MapInfo对话框中，点击“配准”。③选择配准后，弹出“图像配准”对话框。点击“投影”，打开“选择投影”对话框后选择正确的投影类型（第一个）。然后设置单位成“度”，在“图像配准”对话框中，移动鼠标把十字光标移到图廓点上，单击打开增加控制点对话框。在“地图[M]X、地图[A]Y”中输入该点的地理坐标后，点击确定就可添加一个控制点。如此重复加入至少三个控制点（不能在同一直线上），控制点要按照顺时针或逆时针方向选取。④选好大于3个控制点后，