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地理信息系统基础1第一章：绪论重点（1）掌握GIS定义、GIS分类、GIS与相关学科的关系（2）了解GIS起因与发展、GIS应用1，阐述GIS定义：地理信息系统（GIS）是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据采集、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。2、GIS在信息系统中的地位与分类。由于地球是人类赖以生存的基础，所以GIS是与人类的生存、发展和进步密切关联的一门信息学科与技术，受到人们越来越广泛的重视。GIS按其范围大小可以分为全球的、区域的和局部的三种。3、简述GIS与相关学科的关系。1）GIS与CAD,CAM之间的关系：坐标参考系统；处理图形、非图形数据；空间对象空间相关关系的建立和处理；CAD不能建立地理坐标统和完成地理坐标变换；CAD处理多为规则图形，而GIS为非几何图形；CAD图形功能强而属性处理能力若，而GIS图形与属性的操作比较频繁，且专业化特征比较强；GIS的数据量比CAD大得多，数据结构、数据类型复杂，数据之间联系紧密；CAD不具备地理意义上的查询和分析能力。2）GIS与管理信息系统的关系：对属性数据进行管理和处理；对图形数据进行存储；GIS对图形和属性数据共同管理、分析和应用；MIS一般只处理属性数据，对图形数据以文件形式进行管理，图形要素不能分解、查询，图形与数据之间没有联系；管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。3）GIS与遥感信息处理系统的关系：遥感强调信息提取，是GIS的重要信息源，；反之，GIS可以为遥感数据的分类等处理提供参考依据；遥感图象信息处理系统是专门用于对遥感数据进行处理的软件，主要强调对遥感数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取，具有较强的制图功能，地理信息系统基础2可设计丰富的符号和注记，虽有空间叠置分析空能，但由于缺少实体空间关系的描述，难以进行空间实体的空间关系查询、属性查询及网络分析等；面向位置的特征遥感图象处理系统不能看作是GIS。4）GIS与机助制图，地图数据库的关系：CAC是GIS的主要技术基础；强调空间数据的处理、显示与表达；主要区别在于空间分析能力；GIS包含数字制图系统的全部功能地图数据库若空间分析能力较强，可升格为GIS，而GIS若空间分析能力较弱，则退化为地图数据库。第二章：地理信息系统的构成重点（1）掌握GIS的基本组成、GIS软件模块、GIS基本功能（2）了解GIS各种硬件设备与组网情况1、阐述GIS组成，并说明GIS组网方案的几种形式。GIS是由计算机硬件，软件，数据和用户四大要素组成。GIS组网方案有单机模式，局域网模式，广域网模式。2、简述GIS的基本功能。1)空间数据获取2)数据编辑与处理3)数据存储与管理功能4)空间检索与分析功能5)数据输出与可视化功能6)用户界面7）二次开发功能第三章：空间数据获取重点（1）掌握空间数据内容、特征和来源、元数据；掌握空间数据获取方法（地图数字化）、空间数据转换方法（2）了解遥感与GIS结合方法、空间数据质量特征、误差来源与分类地理信息系统基础31、阐述空间数据内容、特征和GIS数据来源。空间数据的内容：数字线划数据，影像数据，数字高程模型和地物的属性数据。空间数据的特征（3点）：空间特征；空间，时间和专题属性。GIS数据来源（6点）（仅供参考！！！)野外数据采集；地图数字化；摄影测量；遥感图像处理；查找已有资料；空间数据转换。2、简述空间数据转换意义与方法。空间数据转换的意义：提高数据应用效率，促进数据共享。方法：1）内部文件和外部文件相互转换2）利用数据交换原理3）利用OpenGIS(API函数)4）利用Internet/Intranet3、简述空间数据质量的概念、基本特征和空间数据误差来源。空间数据质量是指数据适用于不同应用的能力。数据质量的特征（8点）：准确度；精度；不确定性；相容性；一致性；完整性；可得性；现势性。空间数据误差来源：第四章空间数据表达地理信息系统基础4重点（1）掌握空间实体、空间对象的概念；掌握矢量数据结构和栅格数据结构的定义、表示方法以及它们的优缺点；四叉树数据结构以及指针四叉树、线性四叉树、二维行程四叉树的编码方法（2）了解地理现象的几何分类、空间对象的定义、空间对象关系、混合数据结构与一体化数据结构、镶嵌数据结构、超图数据结构1、空间实体和空间对象的定义，空间实体的描述内容空间实体是地理空间中不可再分的最小单元，它不仅反映事物和现象的本质内容，而且反映它们在地理空间中的位置、分布状况以及它们之间的相互关系。空间对象也称空间目标，它是对空间现象进行抽象得到的结果,是空间实体的物理表示。空间实体的描述有5种内容，即识别码、位置、实体特征、实体的角色、行为或功能以及实体的空间特性2、画图阐述有拓扑关系的矢量数据结构（仅供参考！！！）在图2-2-3的矢量图中，有面A、B、C、D、E、F，链L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12、L13，和结点P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9。则拓扑数据结构表示见图2-2-4。地理信息系统基础53、什么是栅格数据结构，有几种数据组织方法？栅格数据结构是基于位置的数据结构，它采用像元阵列来描述空间对象，每个像元的行列号确定位置，用像元值表示空间对象的类型、等级等特征。数据组织方法（3种）：方法一：以像元为记录的序列，不同层上同一像元位置上的不同属性值表示为一个列数组方法二：以层为基础，每一层记录后再记录下一层方法三：以层为基础，但每一层则以多边形为序记录多边形的属性值和充满多边形的各象元的坐标（这个有考！！！）4、~~~~(_)~~~~简述什么是四叉数结构，采用十进制Morton码分别用线性四叉树和二维行程的编码方法，以图进行说明(仅供参考！！！)AABBAABBABBBAAAA四叉树数据结构是一种对栅格数据的压缩编码方法。其基本思想是将一幅栅格数据层或图像等分为4部分，逐块检查其格网属性值（或灰度）；如果某个子地理信息系统基础6区的所有格网值都具有相同的值，则这个子区就不再继续分割，否则还要把这个子区分割为四个子区；这样依次分割，直到每个子块都只含有相同的属性值或灰度为止。地理信息系统基础7第五章空间数据处理重点（1）掌握空间数据处理的方法,重点包括:曲线简化、点在多边形内判断、数据检查与清理的概念、多边形拓扑关系的自动建立、图幅接边的内容、矢量数据与栅格数据相互转换方法、空间内插的概念与分类（2）了解曲线拟合、图形裁剪、三维数据的内插处理1简述点在多边形内的判断方法点在多边形内的判别：射线法、弧长法（弧长的代数和）1)射线法:即；从需判别的点开始划一任一方向的直线（该直线可以是铅直线或平行线），然后计算他所通过的交点，当交点的个数是奇数时，该点在多边形里面，若是偶数，表明他在多边形外，但是使用射线法有时候可能失效，产生错误判断。当射线通过多边形的拐点或某一条边时，这时按统计通过多边形边界交点的奇偶数，产生错误的判断结果；2）.弧长法：这种方法要求多边形由有限边组成，即规定沿多边形各边的走向其左侧（或右侧）为多边形的内部，方法是以被测点为圆心做单位圆，将全部有向边向单位圆作径向投影，并计算其在单位圆上弧长的代数和。相当于计算该点到多边形上所有顶点的夹角和。活代数和为360度，则被测点在多边形内，对于内部有空洞的多边形，只要按照上述规定来定义多边形的有向边，亦可采用同样的方法测试。地理信息系统基础82、简述多边形拓扑关系的自动建立。多边形的种类：独立多边形、有公共边的简单多边形、带岛屿的多边形、复合多边形独立多边形的拓扑关系建立：由于与其他多边形没有共享边界，这种多边形可以在数字化过程中直接生成，因为它仅有一条周边弧段，该弧段就是多边形的边界有公共边的简单多边形拓扑关系建立过程a)建立结点与弧段的拓扑关系，并将弧段按方位角的大小排序b)过多边形的标识点，采用跌落法搜索多边形的第一条弧段c)以该弧段弧为起始弧段，顺时针方向搜索，若起终点号相同，则为单闭合弧d)否则，根据前进方向结点寻找下一条待连接的弧（为它的后续弧段）e)依此类推，直到终结点与起结点重合，f)在建立过程中，对多边形号填入搜索弧段的左、右多边形内带岛屿多边形拓扑关系的建立：1.先建立简单多边形2.采用两个多边形相交判断方法判断一个多边形包含那些多边形，并采用树形结构描述它们之间的关系复合多边形，它由俩个或多个不相邻的多边形组成，对这种多边形一般是建立在单个多边形以后，在用人工或某一规则组合成复合多边形3、面矢量数据向栅格数据转换方法有几种，以边界代数法进行简述。矢量多边形栅格化的方法主要有以下面5种内部点扩散算法；复数积分算法；射线算法；扫描算法；边界代数算法边界代数法：边界代数多边形填充算法是一种基于积分思想的矢量格式向栅格格式转换算法，它适合于记录拓扑关系的多边形矢量数据转换为栅格结构。基本思路是：对每幅地图的全部具有左右多边形编号的边界，沿前进的方向逐条搜索，当边界上行时，将边界线位置与左图幅之间的格网点加上一个值=（左多边形编号）-（右多边形编号）当边界下行时，将边界线位置与左图幅之间的格网点加上一个值=（右多边形编号）-（左多边形编号）特点：它不是逐点搜索寻判边界，根据边界的拓扑信息通过简单的代数运算将拓扑信息动态地赋予各格网点，实现矢量到栅格的转换；算法简单、可靠性好，避免公共边的重复计算，运算速度快4、简述区域内插的方法。地理信息系统基础91）点在区域的内插：先确定点位于哪个区域，然后根据该区域内的特征值或变化规律，内插特定点的特征值算法包括两步：点在多边形内判断点在区域内的线性内插：f(x,y)=Ax+By+C2）面的区域内插：1.叠置法：先进行区域叠置，确定两者的交集，然后采用下式计算目标区各分区t的内插值vt2.比重法：比重法是根据平滑密度函数的原理，将源区的统计数据从各区域的均匀分布（同质性）转变为分区内的非均匀（非同质性）分布，而非均匀分布更代表社会经济和自然现象的客观规律在源区上叠置一定精度的格网，并根据格网所在区域赋初值计算相邻四个格网点的平均值计算各区域的p值：p=Us/Us并将各格网点乘以p值依次进行下去，直到趋近于1为止第六章空间数据管理重点（1）掌握空间数据管理的概念和方法，重点包括:数据库模型、空间数据库管理、空间数据的组织（2）了解数据库、数据库管理系统的概念、空间索引1、文件系统与数据库管理系统的异同点（仅供参考！！！）数据库与传统的文件系统有许多的差别，其中主要的有俩点：一是数据独立于应用程序而集中管理，实现了数据共享，减少了数据冗余，提供了数据的效益；地理信息系统基础10二是在数据间建立了联系，从而使数据库能反映出现实世界中信息的联系，这也是数据库与文件系统的根本区别。2、简述空间数据库管理模式有几种，它们的特点如何？第一：文件与关系数据库混合管理系统；特点是克服了属性数据管理的效率，安全性和共享等问题，提高了系统效率，同时也便于以文本数值型数据为主的办公自动化和管理信息系统实现集成管理。第二：全关系型数据库管理系统；特点是避免了“连接关系“的查找，通用的访问接口也便于实现数据共享。第三：面向对象空间数据库管理模式；特点是实现了数据共享，而且空间模型服务也可以共享，使GIS软件开发可以将重点放在数据表现以及复杂的专业模型上。第四：对象-关系数据库管理方案：⑴解决了空间数据的变长记录管理，使数据管理效率大大提高；⑵空间和属性之间联结有空间数据管理模块解决，不仅具有操作关系数据的函数，还具有操作图形的API函数。3、~~~~(_)~~~~通用数据库模型有那些？举例说明1），概念模型：实体-关系方法，如E-R（Entity-RelationshipApproach）图2），层次模型：如图3）网络模型：4）关系模型：地理信息系统基础114、~~~~(_)~~~~空间数据的索引有那些方式，比较各种方法的优缺点7种：第一：对象范围索引：缺点：