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名词解释、简答、问答、分析名词解释+简答地理信息系统及其组成、功能空间数据获取方式地理信息系统的数学基础：参考椭球体、各种坐标系空间数据结构，逻辑模型（矢量、栅格）、概念模型（场模型、对象模型）数据结构即物理模型：矢量数据结构、栅格数据结构、矢栅一体化、镶嵌各自编码方式有哪些，如栅格四叉树、流程编码（概念），流程长度什么是地理空间、地理实体1、GIS概述1.GIS是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统具有支持空间数据的获取、管理、处理、分析、建模和显示的功能，并可解决复杂的规划管理问题。2.GIS的功能：（1）数据采集、输入（2）数据处理（3）数据存储与组织（4）空间查询与分析（5）图形与交互显示3.GIS中的地理空间一般包括地理空间定位框架及其所联结的地理空间特征实体。4.GIS的数据结构矢量数据结构基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据结构。矢量数据结构是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体空间分布的一种数据组织方式。矢量数据结构的获取方法主要有：手工数字化法、手扶跟踪数字化法、数据结构转换法。栅格数据结构栅格结构又称为网格结构（raster或gridcell）或象元结构（pixel），是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元或象素，由行、列号定义，并包含一个代码，表示该象素的属性类型或量值，或仅仅包含指向其属性记录的指针。矢量栅格一体化数据结构2、GIS地理基础1.大地水准面：设想当海洋静止时，平均海水面穿过大陆和岛屿，形成一个闭合的曲面，该面上的各点与重力方向呈正交，这就是大地水准面，实际是一个起伏不平的重力等位面——地球物理表面，其所包围的球体，叫大地球体。2.地球椭球体：大地水准面形状非常复杂，但从整体上看，起伏是微小的，而且其形状接近一个扁率极小的椭圆绕大地球体短轴旋转所形成的规则椭球体，这个椭球体称为地球椭球体，地球椭球体表面是个可以用数学模型定义和表达的曲面，又可称为地球数学表面。3.地球椭球体三要素:长半轴a（赤道半径）、短半轴b（极半径）和椭球扁率f4.参考椭球体：与局部地区的大地水准面符合的最好的一个地球椭球体，称为参考椭球体。5.地理坐标系：用经纬度表示地面点位的球面坐标系①天文经纬度：表示地面点在大地水准面上的位置，用天文经度和天文纬度表示。②大地经纬度：表示地面点在参考椭球面上的位置，用大地经度l、大地纬度表示。③地心经纬度：即以地球椭球体质量中心为基点，地心经度同大地经度l，地心纬度6.中国高程起算面是黄海平均海水面。7.地图投影：在地球椭球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法，称为地图投影。实质：建立地球椭球体面上点的经纬度和其在平面上的直角坐标间的对应数学关系8.地形图常用投影：1)高斯-克吕格投影（Gauss-Krugerprojection）本质：横轴等角切椭圆柱投影，以椭圆柱为投影面，使地球椭球体的某一经线与椭圆柱相切，然后按等角条件，将中央经线两侧各一定范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将其展成平面而得。高斯克—吕格投影特点：变形特点：（1）无角度变形，图形保持相似（2）中央经线长度比为1，其余均大于1，变形为正；距中央经线越远，变形越大；（3）最大变形在边缘经线与赤道的交点上，但最大长度、面积变形分别为0.14%和0.27%（6度带）3、空间数据表达1.地理空间：地理学中，地理空间是指地球表面及近地表空间，是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和智慧圈交互作用的区域。2.空间实体或地理实体：是对复杂地理事物和现象进行简化抽象得到的结果基本特征：空间特征(位置、大小、形状、分布)属性特征(定性：名称、类型，定量：数量、等级)时间特征(空间和属性特征随时间的变化特征)空间关系(拓扑、顺序、度量关系)3.地理空间是由地理实体构成(或说组成)的。地理实体(或叫空间实体)是GIS的处理对象。4.人们看待空间实体的方式：现有的空间数据概念模型主要有三个：场模型：强调空间要素的连续性，又称域模型对象模型：强调空间要素的离散性，又称要素模型网络模型：强调空间要素的交互，本质是对象模型5.空间数据模型要求能够反映三维立体和时间维特征：三维空间数据模型、时空数据模型6.场模型：把地理空间中的事物和现象作为连续的变量和体来看待，任意给定一个空间位置，都对应一个属性值，即A=f(x,y,z)。如地表温度、土壤湿度、地形高度等。7.对象模型：把地理空间看着一个空域，地理事物和现象(地理实体)作为独立的对象分布在该空域中。对象模型一般适合于对具有明确边界的地理事物和现象进行抽象建模，如建筑物，道路，湖泊，河流等传统的地地图是以对象模型进行地理空间抽象和建模的典型实例。8.网络模型：也是描述不连续的地理现象的概念模型，强调多个地理事物和现象间的连通情况。9.对象模型与场模型的比较：两种模型相互之间并不排斥，各有特点，各有应用长处。通常需要有机地综合应用这两种方法来建模。10.人们表达空间实体的具体形式人们看待空间实体的方式有多种，但目前还很难用一个统一的数据模型来表达复杂多变的地理空间实体。目前，表达空间数据逻辑模型主要有：矢量模型、栅格模型、镶嵌数据模型、面向对象模型、矢量和栅格的混合数据模型、……概念模型与逻辑模型不是一一对应关系11.空间数据的逻辑模型矢量模型(vectormodel)利用边界或表面来表达空间目标对象的点、线、面或体要素，通过记录目标的边界，栅格模型(rastermodel)栅格模型直接采用面域或空域枚举来直接描述空间目标对象。面向对象数据模型采用面向对象方法描述空间实体及其相互关系特别适合于表达采用对象模型抽象和建模的空间实体镶嵌数据模型12.空间数据结构：人们存储空间数据的具体方法：矢量数据结构栅格数据结构矢栅一体化数据结构镶嵌数据结构三维数据结构13.矢量数据结构矢量数据编码方式主要有以下几种：1、实体式编码：以实体为单位记录其坐标实体式编码优缺点：优点：结构简单、直观、易实现以实体为单位的运算和显示。缺点：1、相邻多边形的公共边界被数字化并存储两次，造成数据冗余和碎屑多边形—数据不一致，浪费空间，导致双重边界不能精确匹配。2、自成体系，缺少多边形的邻接信息，无拓扑关系，难以进行邻域处理，如消除多边形公共边界，合并多边形。3、岛作为一个单个图形，没有与外界多边形联系。不易检查拓扑错误。所以，这种结构只用于简单的制图系统中，显示图形。2、索引式(树状)编码：对所有点的坐标按顺序建坐标文件，再建点与边（线）、线与多边形的索引文件索引式编码优缺点：与实体式相比：优点：用建索引的方法消除多边形数据的冗余和不一致，邻接信息、岛信息可在多边形文件中通过是否公共弧段号的方式查询。缺点：表达拓扑关系较繁琐，给相邻运算、消除无用边、处理岛信息、检索拓扑关系等带来困难，以人工方式建立编码表，工作量大，易出错。3、双重独立式编码：在链状双重独立数据结构中，主要有四个文件：多边形文件、弧段文件、弧段坐标文件、结点文件。4、链状双重独立式编码特点：拓扑关系明确，也能表达岛信息，而且以弧段为记录单位，满足实际应用需要。14.栅格数据结构中心点法、面积占优法、重要性法、百分比法15.栅格数据结构栅格数据结构编码方式：1.完全栅格结构编码最简单的一种栅格结构，栅格数据被看作为一个距阵，逐行或逐列记录属性代码。2.压缩栅格结构编码：游程指相邻同值网格的数量，游程编码结构是逐行将相邻同值的网格合并，并记录合并后网格的值及合并网格的长度，其目的是压缩栅格数据量，消除数据间的冗余。（1）游程编码；（2）四叉树编码游程编码的主要规则：有相同属性值的邻近像元被合并在一起称为一个游程，游程用一对数字表达；每个游程对中的第一个值表示游程属性值(类别)，第二个值表示游程长度。（2）四叉树编码：首先把一幅图象或一幅栅格地图等分成四部分，如果检查到某个子区的所有格网都含有相同的值（灰度或属性值），那么，这个子区域就不再往下分割；否则，把这个区域再分割成四个子区域，这样递归地分割，直至每个子块都只含有相同的灰度或属性值为止。建立四叉树结构的方式自上而下方式(top-down)自下而上方式(bottom-up)。四叉树编码的优点四叉树编码实质上是一种可变分辨率编码，对边界复杂的部分分级多，分辨率也高；对边界简单的部分分级少，分辨率低，因此，可用较少的存储量精确的表示复杂的图形。四叉树编码便于同简单的栅格数据结构之间实现数据结构的转换。便于在多边形中嵌套多边形，如表示“岛”16.矢量与栅格数据结构的比较：