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11、地理信息的概念及特点：定义：指与研究对象的空间地理分布有关的信息。它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。A、地域性：（是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志）。地理信息属于空间信息，位置的识别与数据相联系，它的这种定位特征是通过公共的地理基础来体现的B、多维结构：指在同一位置上可有多种专题的信息结构。如某一位置上的地理信息包括C、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2、地理信息系统的概念及组成概念：GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用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。组成：用户（GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户软件（支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统）硬件（各种设备-物质基础）数据（系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础）3、GIS与CAD共同点GIS与CAD不同点都有空间坐标系统；都能将目标和参考系联系起来；都能描述图形数据的拓扑关系；都能处理属性和空间数据ＣＡＤ研究对象为人造对象—规则几何图形及组合；图形功能特别是三维图形功能强，属性库功能相对较弱；ＣＡＤ中的拓扑关系较为简单；一般采用几何坐标系。ＧＩＳ处理的数据大多来自于现实世界，较之人造对象更复杂，数据量更大；数据采集的方式多样化；GIS的属性库结构复杂，功能强大；强调对空间数据的分析，图形属性交互使用频繁；GIS采用地理坐标系。GIS与CAM共同点GIS与CAM不同点都有地图输出、空间查询、分析和检索功能ＣＡＭ侧重于数据查询、分类及自动符号化，具有地图辅助设计和产生高质量矢量地图的输出机制；它强调数据显示而不是数据分析，地理数据往往缺乏拓扑关系；matlab它与数据库的联系通常是一些简单的查询。CAM是GIS的重要组成部分；综合图形和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策信息。4、GIS的输入和输出设备有哪些输入：数字化、解析测图仪、扫描仪遥感处理设备等2输出：打印机绘图仪显示终端5、GIS的功能和应用（论述题）GIS的功能：、数据采集与输入、数据编辑与更新数据、存储与管理、数据显示与输出应用：GIS最初就是起源于资源调查，是GIS的最基本的职能，目前趋于成熟的主要应用领域。资源调查包括土地资源，森林资源和矿产资源的调查、管理、土地利用规划，野生动物的保护等。GIS的主要任务是将各种来源的数据和信息有机地汇集在一起，并通过统计，叠量分析等功能，按多种边界和属性条件，提供区域多种条件组合形式的资源统计和资源现状分析，从而为资源的合理开发、利用提供依据。在进行区域和城镇规划的过程中，要处理许多不同性质和不同特点的问题，涉及多方面要素，如资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金融等，GIS将这些数据信息归算到城市的统一系统之中，最后进行城市和区域多目标的开发和规划，包括城镇总体规划，城市建设用地适宜性评价，城市环境选质量评价，道路交通规划，公共设施配置及城市环境动态监测等，这些功能的实现是以GIS的一些数据处理和分析算法加以保证的，如GIS的空间搜索方法，多信息叠加处理和一系列的分析软件，回归分析，投入产出计算，模糊加权评价等。灾害监测：GIS方法和多时相的遥感数据，可以有效地用于森林火灾的预测预报、洪水灾情监测和淹没损失估算，确定泄洪区内人员撤退、财产转移和救灾物资供应的最佳路线，为救灾抢险和防洪决策提供及时准确的信息。宏观决策：GIS利用地理数据库，通过一系列决策模型的构建和比较分析，可为国家宏观决策提供依据。例如我国在三峡地区的研究中通过利用GIS和机助制图的方法，建立环境监测系统，为三峡工程的宏观决策提供了建库前后环境变化的数量，速度和演变趋势等可靠数据此外还有环境评估、作战指挥、交通运输等应用第二章1、地理实体的概念指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具有概括性，复杂性，相对性的概念2、空间数据的特性及类型空间特征、属性特征、时间特征地理信息中的数据来源和数据类型很多，概括起来主要有以下五种：几何图形数据。来源于各种类型的地图和实测几何数据。几何图形数据不仅反映空间实体的地理位置，还要反映实体间的空间关系。影像数据。主要来源于卫星遥感、航空遥感和摄影测量等。属性数据。来源于实测数据，文字报告，或地图中的各类符号说明，以及从遥感影像数据通过解释得到的信息等。地形数据。来源于地形等高线图中的数字化，已建立的格网状的数字化高程模型（DTM），或其他形式表示的地形表面（如TIN）等。元数据。对空间数据进行推理、分析和总结得到的关于数据的数据，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、地理空间参考基准、数据转换方法等。3、空间关系有哪些顺序空间关系：（方向空间关系）顺序空间关系是基于空间实体在地理空间的分布用上下左右、前后、东南西北等方向性名称来描述空间实体的顺序关系，算法复杂，至今没有很好的解决方法3度量空间关系：用于描述空间实体之间的距离远近等关系。即实体间的距离关系拓扑关系：图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质4、拓扑空间关系的定义、种类、表达、意义1）关联关系：（不同类要素之间）结点与弧段2）邻接关系：(同类元素之间)多边形之间、结点之间3）连通关系：要素之间的通达关系4）方向性：一条弧段的起点、终点确定了弧段的方向。用于表达现实中的有向弧段，如城市道路单向，河流的流向等。5）包含关系：指面状实体包含了哪些线、点或面状实体。6）区域定义：多边形由一组封闭的线来定义。7）层次关系：相同元素之间的等级关系，淮南市有各个区组成主要的拓扑关系：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含表达（1）面--链关系：面构成面的弧段（2）链--结点关系：链链两端的结点（3）结点--链关系：结点通过该结点的链\（4）链—面关系：链左面右面意义：1）拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何关系具有更大的稳定性，不随地图投影而变化。2）有助于空间要素的查询，利用拓扑关系可以解决许多实际问题。如某县的邻接县，--面面相邻问题。又如供水管网系统中某段水管破裂找关闭它的阀门，就需要查询该线（管道）与哪些点（阀门）关联。某条铁路通过哪些地区，某县与哪些县邻接。又如分析某河流能为哪些地区的居民提供水源，某湖泊周围的土地类型及对生物、栖息环境作出评价等。3）根据拓扑关系可重建地理实体。例如根据弧段构建多边形，实现道路的选取，进行最佳路径的选择等。5、空间数据结构的概念：空间数据结构：适合于计算机系统存储、管理和处理的地学图形的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述6、如何建立栅格数据（一）建立途径1、手工获取，专题图上划分均匀网格，逐个决定其网格代码。2、扫描仪扫描专题图的图像数据{行、列、颜色（灰度）}，定义颜色与属性对应表，用相应属性代替相应颜色，得到（行、列、属性）再进行栅格编码、存贮，即得该专题图的栅格数据。3、由矢量数据转换而来4、遥感影像数据，对地面景象的辐射和反射能量的扫描抽样，并按不同的光谱段量化后，以数字形式记录下来的象素值序列5、格网DEM数据，当属性值为地面高程，则为格网DEM，通过DEM内插得到（二）栅格系统的确定1、坐标系统的确定：表示具有空间分布特征的地理要素，不论采用什么编码系统，什么数据结构(矢、栅)都应在统一的坐标系统下，而坐标系的确定实质是坐标系原点和坐标轴的确定2、栅格单元尺寸的确定1）原则：应能有效地逼近空间对象的分布特征，又减少数据的冗余度。2）方法：用保证最小多边形的精度标准来确定尺寸经验公式4（三）栅格代码（属性值）的确定1、中心点法：取位于栅格中心的属性值为该栅格的属性值2、面积占优法：栅格单元属性值为面积最大者，常用于分类较细，地理类别图斑较小时3、长度占优法——每个栅格单元的值由该栅格中线段最长的实体的属性来确定4、重要性法：根据栅格内不同地物的重要性，选取最重要的地物类型的属性作为栅格单元的属性值7、栅格数据编码方法、优缺点及相关压缩1、直接栅格编码：将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行记录代码数据（奇数行从左到右，偶数行从右到左）特点：最直观、最基本的网格存贮结构，没有进行任何压缩数据处理优点：编码简单，信息无压缩、无丢失。缺点：数据量大。2、游程长度编码：按行扫描，将相邻属性值相同的像元合并，记录代码的重复个数（属性码，长度）特点：对于游程长度编码，区域越大，数据的相关性越强，则压缩越大，适用于类型区域面积较大的专题图，而不适合于类型连续变化或类别区域分散的分类图（压缩比与图的复杂程度成反比）。这种编码在栅格加密时，数据量不会明显增加，压缩率高，并最大限度地保留原始栅格结构，编码解码运算简单，且易于检索，叠加，合并等操作，这种编码应用广泛。优点：压缩效率高（保证原始信息不丢失）；易于检索、叠加、合并操作。缺点：只顾及单行单列，没有考虑周围的其他方向的代码值是否相同。压缩受到一定限制。3、块码：采用方形区域作为记录单元，每个记录单元包括相邻的若干栅格数据对组成：（初始行、初始列，半径，属性值）特点：具有可变分辨率，即当属性变化小时图块大，对于大块图斑记录单元大，分辨率低，压缩比高。小块图斑记录单元小，分辨率高，压缩比低。所以，与行程编码类似，随图形复杂程度的提高而降低分辩率。4、链式编码、Freeman链码、边界链码主要记录线状地物或面状地物的边界。它把线状地物或面状地物的边界表示为：由某一起始点开始并按某些基本方向确定的单位矢量链。前两个数字表示起点的行列号，从第三个数字开始的每个数字表示单位矢量的方向1）首先定义一个3x3窗口，中间栅格的走向有8种可能，并将这8种可能0~7进行编码。2）记下地物属性码和起点行、列后，进行追踪，得到矢量链优点：链码可有效地存贮压缩栅格数据，便于面积、长度、转折方向和边界、线段凹凸度的计算。缺点：不易做边界合并，插入操作、编辑较困难（对局部修改将改变整体结构）。区域空间分析困难，相邻区域边界被重复存储5、四叉树编码常规四叉树8、矢量数据获取方式及编码方法1)由外业测量获得2)由栅格数据转换获得3)跟踪数字化一、实体式（面条模型）二、索引式（树状）三、双重独立地图编码四、链状双重独立地图编码9、矢量数据和栅格数据的比较10、矢量栅格数据的一体化的概念将矢量面对目标的方法和栅格单元填充的方法结合起来，具体采用填满线状目标路径5和充填面状目标空间的方法作为一体化数据结构的基础第三章1、空间数据库的概念2、空间数据特征1）空间特征：一般需要建立空间索引。2）非结构化特征：结构化的，即满足第一范式:每条记录定长，且数据项是原子数据.而空间数据数据项变长，对象包含一个或多个对象，需要嵌套记录。3）空间关系特征：拓扑数据给空间数据的一致性和完整性维护增加了复杂性。4）分类编码特征：一种地物类型对应一个属性数据表文件。多种地物类型共用一个属性数据表文件。5）海量数据特征3、空间索引的方法有哪些对象范围索引，格网索引，四叉树索引，R树索引4、空间数据库的建库步骤一、需求分析是整个空间数据库设计与建立的基础二、结构设计指空间数据结构设计，结果是得到一个合理的空间数据模型，是空间数据库设计的关键1、概念模型：是通过对错综复杂的现实世界的认识与抽象，最终形成空间数据库系统及其应用系统所需的模型。2、逻辑模型：是将概念模型结构转换为具体DBMS可处理的地理数据库的逻辑结构(或外模式)3、物理设计是指有效地将空间数据库的逻辑结构在物理存储器上实现，确定数据在介质上的物理存储结构，其结果是导出地理数据库的存储模式(内模式)。三、数据层设计GIS的数据可以按照空间数据的逻辑关系或专业属性分为各种逻辑数据层或专业数据层，原理上类似于图片的叠置四、数据字典设计数据字典用于描述数据库的整体结构、数据内容和定义等。一个好的数据字典可以说是一个数据的标准规范，它可使数据库的开发者依此来实施数据库的建立、维护和更新。第四章1、GIS的数据源：地图数据、