地理信息系统原理与应用
1、地理信息的概念和特征
概念：是有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，是对地理数据的解释。特征：空间相关性、空间区域性、空间多样性和空间层次性。
2、地理信息系统定义
在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
3、地理信息系统基本特征
数据的空间定位特征、空间关系处理的复杂性、海量数据管理能力
4、地理信息系统的基本功能
（1）数据采集与编辑：数据采集是GIS的第一步，即通过各种数据采集设备如数字化仪、全站仪、调查等来获取现实世界的描述数据，并输入GIS系统。
（2）数据存储与管理：数据库是数据存储与管理的最新技术，是一种先进的软件工具。
（3）数据处理和变换：GIS涉及数据类型多种多样，同一种类型数据的质量可能有很大的差异。为保证系统数据的规范和统一，建立满足用户需求的数据文件，需要进行数据处理和变换。
（4）空间查询和分析：空间查询和分析功能是GIS的一个独立研究领域，它的主要特点是帮助确定地理要素之间新的空间关系。
（5）数据显示与输出：GIS为用户提供许多用于地理数据表现的工具，如计算机屏幕显示，报告、表格、地图等硬拷贝图件。
（6）二次开发和编程：为技术广泛应用于各个领域，满足各种不同的应用需求，必须具备二次开发环境
5、地理信息系统的组成
系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型
系统硬件:包括各种硬件设备，是系统功能实现的物质基础；
系统软件:支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统；
空间数据:系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础；
应用人员: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；
应用模型:解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术产生社会经济效益的关键所在
6、地理信息系统与其他信息系统的区别与联系
GIS离不开数据库技术；GIS对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用；一般MIS侧重非图形数据的优化存储与查询，不能对空间数据进行查询、检索、分析，没有拓扑关系，其图形显示功能有限。
7、地理实体的定义与理解
地理实体：自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，一个具有概括性，复杂性和相对意义的概念。
理解：地理实体类别及实体内容的确定需要从具体需要出发。在全国地图上：比例尺很小，重庆为一个点，这个点不能再分割，可把重庆定为一个空间实体；在重庆市地图上：比例尺大，重庆的许多房屋，街道都要表达出来，重庆必须再分割，不能作为一个空间实体，应将房屋，街道等作为研究的地理实体。
8、地理空间实体的基本特征
（1）空间位置特征（2）属性特征（3）时间特征（4）空间关系特征
9、空间数据类型
几何图形数据——来源于各种类型的地图和实测几何数据。影像数据——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，数字化高程模型（DTM），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。智能化GIS 中的规则和知识数据。
10、空间拓扑关系
拓扑关系：图形在保持连续状态下的变形（缩放、旋转和拉伸等），但图形关系不变的性质。
邻接关系：空间图形中同类元素之间的拓扑关系。
关联关系：空间图形中不同类元素之间的拓扑关系。包含关系：空间图形中不同类或同类但不同级元素之间的拓扑关系。连通关系：空间图形中弧段之间的拓扑关系。
拓扑关系的重要意义：①拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何坐标关系有更大的稳定性，不随投影变换而变化。②利用拓扑关系有利于空间要素的查询。③根据拓扑关系重建地理实体。
11、数据结构与空间数据结构的概念
数据结构是指数据组织的形式，是相互有关联的数据元素的集合，是适合于计算机存储、管理和处理
的数据逻辑结构。
空间数据结构是指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。
12、矢量数据结构
定义：矢量数据结构对矢量数据模型进行数据的组织。通过记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体。
特点：定位明显，属性隐含：其定位是根据坐标直接存储;属性存于文件头或数据结构中某些特定的位置上。数据精度高，存储空间小。
矢量数据结构中，传统方法是几何图形及其关系用文件方式组织，而属性数据通常采用关系型表文件记录，两者通过实体标识符连接。
矢量数据表示时主要考虑以下问题：矢量数据自身的存贮和处理。与属性数据的联系。矢量数据之间的空间关系(拓扑关系)。
矢量数据表示内容：点实体、线实体、面实体。
矢量数据结构按其是否明确表示地理实体间的空间关系分为：实体数据结构、拓扑数据结构。实体式构成多边形边界的各个线段，以多边形为单元进行组织；在这种数据结构中，边界坐标数据和多边形单元实体一一对应，各个多边形边界都单独编码和数字化；不含有拓扑关系数据。实体式优点：编码直观容易；数字化操作简单；显示速度快。实体式缺点：相邻多边形的公共边界数字化两次，造成数据冗余，可能出现数据不一致；缺少拓扑关系，空间分析非常困难；岛只作为一个单一图形，没有与外界多边形的联系。
13、拓扑数据结构
拓扑关系是一种对空间结构关系进行明确定义的数学方法。具有拓扑关系的矢量数据结构就是拓扑数据结构。拓扑数据结构没有固定的格式，还没有形成标准，但基本原理相同。共同特点：点是相互独立的，点连成线，线构成面。每条线始于起始结点，止于终止结点，并与左右多边形相邻接。
拓扑数据结构包括：索引式；双重独立编码结构；链状双重独立编码结构。
拓扑数据结构的优缺点：优点：数据结构紧凑、数据冗余小；拓扑关系明晰，使得拓扑查询、拓扑分析效率高；缺点：对单个地理实体的操作效率低；难以表达复杂的地理实体；查询效率低、局部更新困难。
14、栅格数据结构的定义与特点
栅格数据结构的概念：以规则栅格阵列表示空间对象的数据结构。阵列中每个栅格单元上的数值表示空间对象的属性特征。栅格阵列中每个单元的行列号确定位置，属性值表示空间对象的类型、等级等特征。每个栅格单元只能存在一个值。
栅格数据结构的特点：属性明显，定位隐含；数据结构简单、数学模拟方便。属性明显：数据直接记录属性的指针或属性本身。定位隐含：位置根据行列号转换为相应的坐标。数据量大；难以建立实体间的拓扑关系；通过改变分辨率而减少数据量时精度和信息量同时受损。
15、栅格单元值的选取（栅格代码的确定）
（1）中心点法：用处于栅格中心处的地物类型或现象特性决定栅格代码。（2）面积占优法：以占矩形区域面积最大的地物类型或现象特性决定栅格单元的代码。3）百分比法：根据矩形区域内各地理要素所占面积的百分比数来确定栅格单元的代码。（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决定相应的栅格单元代码。
16、压缩栅格数据结构
链码结构、游程长度编码结构、块状编码结构、四叉树数据结构、二维行程编码结构。
采用压缩编码方法其目的就是要用尽可能少的数据量记录尽可能多的信息。其类型分为信息无损编码和信息有损编码。
17、栅格数据结构的优缺点
（1）优点：表达地理要素比较直观；容易实现多元数据的叠合操作；便于和遥感图像及扫描输入数据相匹配建库和使用。（2）缺点：数据冗余度较大；数据精度取决于网格的边长，数据精度和数据量存在不可调和的矛盾；难于建立网络连接关系和进行网络分析。
18、矢量与栅格一体化数据结构的理论基础
理论基础：（1）三个约定——点状地物仅有空间位置，没有形状和面积，在计算机内部仅有一个位置数据及与结点关联的弧段信息。线状地物有形状但没有面积，在计算机内部需要用一组元子来填满整个路径，并表示该弧段相关的拓扑信息。面状地物具有形状和面积，在计算机内部是由边界包围的紧凑空间和一组填满路径的元子表达的边界组成。（2）多级格网法：由于一体化数据结构是基于栅格的，表达目标的精度必然受栅格尺寸的限制。可利用多级格网法提高点、线（包括面状地物边界）数据的表达精度，使一体化数据结构的精度达到或接近矢量表达精度。多级格网方法将栅格划分成多级格网：粗格网、基本格网、细分格网。（3）现行四叉树编码：
19、空间数据库的设计
1）需求分析（调查用户需求、需求数据的收集和分析、编制用户需求说明书）2）结构设计（概念设计、逻辑设计、物理设计）3）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）4）数据字典设计（数据库的总体组织结构、数据库总体设计的框架、各数据层详细内容的定义及结构、数据命名的定义、元数据）
20、数据源分类及其特征
地图资料、遥感资料、实测数据资料、统计数据、对媒体资料和已有系统数据；
特征：地图—存储介质、现势性、投影转换。遥感、航空影像数据—分辨率、变形规律、纠正、解译特征。地面测量—GPS。共享数据—格式、精度。统计数据—大量。多媒体—辅助GIS空间分析和查询。
21、属性数据的分类
空间数据分类概念：根据系统的功能及相应的国际、国家和行业空间信息分类规范和标准，将具有不同空间特征和语义的空间要素区别开来的过程。分类方法—线分类法（层次分类法）：将分类对象按选定的空间特征和语义信息作为分类划分的基础，逐次地分成相应若干个层级的类目，并排列成一个有层次的，逐级展开的分类体系。同级类之间为并列关系，下级类与上级类间存在隶属关系，同级类不重复、不交叉。
22、属性数据编码
编码概念：确定属性数据代码的方法和过程。代码是一个或一组有序的易于被计算机或人识别与处理的符号，是计算机鉴别和查找信息的主要依据和手段。编码的直接产物就是代码。
编码原则：①编码的系统性和科学性；②编码的一致性和唯一性；③编码的标准化和通用性；④编码的可扩展性。
编码方法：层次分类编码法、多源分类编码法（独立分类编码法）。
23、数据压缩概念
数据压缩：从数据集合S中抽出一个子集A，这个子集作为一个新的信息源，在规定精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。压缩比表示曲线信息载量减少的程度。
24、矢量数据压缩
矢量数据压缩目的：删除冗余数据，减少数据的存贮量，节省存贮空间；加快后继处理的速度。
矢量数据压缩内容：在不扰乱拓扑关系的前提下，对采样点数据进行合理的抽稀；对矢量坐标数据重新进行编码，以减少所需要的存储空间。
矢量数据压缩方法：大多数情况下，道格拉斯—普克法的压缩算法较好，但必须在对整条曲线数字化完成后才能进行，且计算量较大；垂距法算法简单，速度快，但有时会将曲线的弯曲极值点p值去掉而失真；间隔取点法以前应用较广，现在应用较少。
25、空间数据质量概念
空间数据质量：空间数据在表达其空间位置、专题特征和时间信息时所能够达到的准确性、一致性、完整性及它们之间统一性的程度。通常用空间数据的误差来度量。
26、GIS数据质量的基本内容
1）位置（几何）精度：如数学基础、平面精度、高程精度等，用以描述几何数据的误差。
2)属性精度：如要素分类的正确性、属性编码的正确性、注记的正确性等，用以反映属性数据的质量。
3)逻辑一致性：如多边形的闭合精度、结点匹配精度、拓扑关系的正确性等，由几何或属性误差也会引起
4) 完备性：如数据分类的完备性、实体类型的完备性、属性数据的完备性、注记的完整性，数据层完整
5) 现势性：如数据的采集时间、数据的更新时间等。
27、空间数据质量问题的来源
1）空间现象自身存在不稳定性2）空间现象的表达3）空间数据处理中的误差4）空间数据使用中的误差
28、空间数据查询的方式
基于属性数据的查询；基于图形数据的查询；图形与属性的混合查询；模糊查询；自然语言空间查询；
超文本查询；符号查询。
29、空间分析概述
基于地理对象的位置和形态的空间数据分析技术，目的在于提取和传输空间信息。
空间分析是GIS的主要特征；
GIS空间分析能力是GIS区别于一般信息系统的主要方面，也是评价一个地理信息系统成功与否的一个主要指标。
空间分析概念：地学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成和空间演变等信息的空间分析技术。
30、叠置分析
空间叠置分析(spatial overlay analysis)：在统一空间参照系统条件下，将同一区域两个或多个地理对象图层进行叠置产生一个新数据层面；同时产生空间区域多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。
矢量数据的叠置分析
（1）点与多边形叠置——点图层与多边形图层相叠，将其中一个图层的属性信息注入另一个图层中。
叠置通常不直接产生新数据层，只把属性信息叠加到原图层中，然后通过属性查询间接获得点与多边点与多边形叠合实际上是计算多边形对点的包含关系。
（2）线与多边形叠置
线与多边形叠置：比较线上坐标与多边形坐标的关系，判断线是否落在多边形内。
计算过程：计算线与多边形的交点，只要相交，就产生一个节点，将原线打断成一条条弧段，并将原线和多边形的属性信息一起赋给新弧段。
叠置结果：生成一个新的数据层（线或面？）；每条线被它穿过的多边形打断成新线段；同时产生一个相应的属性数据表记录原线和多边形的属性信息。
（3）多边形叠置——将两个或多个多边形图层进行叠置产生一个新多边形图层的操作；叠置结果是将原多边形图层分割成一个新多边形图层，新多边形图层综合了原来两层或多层的属性。
多边形叠置过程包括几何求交和属性分配两个过程。几何求交：求出所有多边形边界线的交点；根据交点重新进行多边形拓扑运算；属性分配：对新生成拓扑多边形图层的每个对象赋以多边形唯一标识码；生成一个与新多边形对象一一对应的属性表。
栅格数据的叠置分析
栅格数据叠置叠合（信息复合）：不同层面的栅格数据逐网格按一定的数学法则或逻辑判断进行运算，从而得到新的栅格数据的方法。
比矢量数据叠置分析的优势：易处理、简单有效、不存在破碎多边形问题。
31、缓冲区分析
缓冲区：地理空间目标的一种影响范围或服务范围。在点、线、面实体的周围，自动建立的一定宽度的多边形。
缓冲区分析概念：研究根据数据库的点、线、面实体,自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法。
缓冲区分析的三类因素——主体：分析的主要目标，点源、线源和面源三种类型；邻近对象：受主体影响的客体，如行政界线变更时所涉及的居民区、森林遭砍伐时所影响的水土流失范围等；作用条件：主体对邻近对象施加作用的影响条件或强度。如在土地评价中，距离交通线越近，土地的价值一般越大。
点缓冲区、线缓冲区、面缓冲区。
32、网络分析
网络分析GIS定义：依据网络拓扑关系，通过考察网络元素的空间与属性数据，以数学理论模型为基础，对网络的性能特征进行多方面的分析计算技术。
网络基本要素：
1）结点：网络中任意两条线段的交点。
2）链，连通路线，连结两点的段要素，是资源运移的通道。
3）转弯：在连通路线相连的结点处，资源运移方向可能转变，从一条链上经结点转向另一条链。
4）停靠点（站点）：网络中资源的上、下结点。
5）中心：收发资源的结点处的设施，如河流网络中的水库，公共汽车停车场。
6）障碍：资源不能通过的结点。
33、DEM的主要表示模型
DEM的主要表示模型：①规则格网（Grid）模型：格网DEM的优点：规则格网DEM的高程矩阵可以很容易地用计算机进行处理；可以很容易地计算等高线、坡度坡向、山坡阴影和自动提取流域地形，使得它成为DEM最广泛使用的格式；目前许多国家提供的DEM数据都是以规则格网的数据矩阵形式提供。格网DEM的缺点：不能准确表示地形的结构和细部；格网DEM数据量大，给数据管理带来不方便，通常要进行压缩存储。②等高线模型：等高线模型表示高程，高程值的集合已知，每一条等高线对应一个已知的高程值，一系列等高线集合和它们的高程值一起构成地面高程模型。等高线常被存成一个有序的坐标点序列，可认为是一条带有高程值属性的简单多边形或多边形弧段。等高线模型只表达区域的部分高程值，常需要一种插值方法来计算落在等高线外的其它点的高程。
③不规则三角网（TIN）模型：不规则三角网（TIN）模型根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。如点不在顶点上，该点的高程值常通过线性插值方法得到。④层次模型：不同精度水平的数字高程模型。大多数层次模型基于不规则三角网模型，通常不规则三角网的数据点越多精度越高，数据点越少精度越低，但数据点多则要求更多的计算资源。层次地形模型允许根据不同的任务要求选择不同精度的地形模型。
34、空间信息可视化是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，并结合图表、文字、表格、视频等可视化形式显示并进行交互处理的理论、方法和技术。
35、空间信息可视化的形式
地图、多媒体地学信息、三维仿真地图、虚拟现实
36、空间数据可视化的过程
从GIS数据库中检索出的要素、特征及定位信息；预处理；符号化；地图输出。
37、GIS与RS的集成
（1）集成的目的：GIS需要RS，GIS需要RS资料来不断更新其数据库的数据；RS需要GIS，不同来源和不同精度的RS资料需要GIS来统一管理和应用；在GIS的支持下，可以改善对遥感影像识别与分类的精度并在数学模型中得到应用。
（2）GIS与RS集成的形式：分开但是平行的结合；表面无缝的结合；整体的结合。
38、GIS与GPS的集成
定位：主要在诸如旅游、探险等需要室外动态定位信息的活动中使用。如不与GIS集成，利用GPS 接收机和纸质地形图，也可以实现空间定位；如将GPS接收机连接在安装GIS软件和该地区空间数据的便携式计算机上，可方便显示GPS接收机所在位置并实时显示其运动轨迹，进而可利用GIS提供的空间检索功能，得到定位点周围的信息，从而实现决策支持。
测量：主要应用于土地管理、城市规划等领域。利用GPS和GIS的集成，可测量区域面积或路径的长度。该过程类似于利用数字化仪进行数据录入，需要跟踪多边形边界或路径，采集抽样后的顶点坐标，并将坐标数据通过GIS记录，然后计算相关的面积或长度数据。
监控导航用于车辆、船只的动态监控，在接收到车辆、船只发回的位置数据后，监控中心可确定车船的运行轨迹，进而利用GIS空间分析工具，判断其运行是否正常，如是否偏离预定的路线，速度是否异常（静止）等等，在出现异常时，监控中心可提出相应的处理措施，其中包括向车船发布导航指令。
39、3S集成的内涵
“3S”集成技术：将遥感技术与全球定位技术作为快速获取和更新地理信息的手段，将地理信息系统作为存贮、管理和分析空间信息和数据的基础平台，以这三项技术和技术系统为核心而形成的技术体系。更广义和更深层的意义：用各种现代化方法来采集、量测、分析、存贮、管理、显示、传播和应用与地理和空间分布有关的数据的一种综合和集成的技术体系。
40、网络地理信息系统（WebGIS，Internet GIS）的概念
网络地理信息系统是利用Web技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术。发展速度快，出现时间很短，Web GIS本身还处于发展和变动之中。
WebGIS具体的概念和内涵都存在很多不同的理解：
WebGIS：利用通用浏览器访问一个WWW服务站点，激活后台的GIS服务软件，获取GIS信息。
Internet GIS或网络GIS：泛指GIS在一种网络环境下的应用，不一定使用通用浏览器操作GIS数据。
41、WebGIS优点
（1）更广泛的访问范围：客户可同时访问多个位于不同地方的服务器的上的最新数据，而Web所特有的优势大大方便了GIS的数据管理，使分布式的多数据源的数据管理和合成更易于实现。
（2）应用面广：由于网络功能将会使Web GIS应用扩展到整个社会，真正实现GIS的无所不能，无处不在。
（3）现势性强：WebGIS在网上进行信息发布对地理信息进行实时更新，因而人们能得到最新信息、最新动态。
（4）平台独立性：无论服务器/客户机是何种机器，无论WebGIS服务器端使用何种GIS软件，由于使用了通用的Web浏览器，用户就可以透明地访问WebGIS数据。
（5）应用简单：WebGIS用户可以直接从网上获取所需要的各种地理信息。用户可以直接进行各处地理信息的分析，而不用关心空间数据库的维护和管理。
地理信息系统复习资料整理 信息系统：是一种采集、输入数据或低级信息，按照人们的指令进行加工处理，提取、输出有用信息乃至知识的系统。数据：指人类在认识世界过程中，定性或定量描述认识目标的直接记录或原始资料。 信息：狭义的信息论认为，信息是人们获得信息前后对事物认识的差别；广义信息论认为，信息是指主体（人、生物或机器）与外部客体（环境或其他的人、生物或机器）之间的一切有用的消息或知识，是表征事物特征的一种普遍形式。以一定规则组织在一起的事实的集合。 信息的本质特征：就是从数据中提取和发掘有用的信息。 信息系统的构成要素：数据及信息、硬件、软件和人员（用户）四大要素。 地理信息系统：地理信息系统是在计算机硬件支持下，对地理空间数据进行采集、存储、显示、管理和分析的技术系统。 地理空间数据和信息的三个基本特征： 第一，空间位置特征。 第二，属性特征。 第三，时态特征。 地理信息系统区别于一般信息系统的主要特点： 1、地理空间数据和信息的特殊复杂性。 2、必须具备科学可视化功能。 3、区域性和多层次。 4、数据量较大。 5、注重空间分析。 3S：地理信息系统技术（GIS）、遥感技术（remote sensing简称RS）——采集、接收遥感，特别是卫星遥感数据，并从中分析、提取地球资源环境各种信息的技术。全球定位系统技术（global positioning systems,简称GPS）——利用系统卫星实时高精度确定地面目标精确位置的技术。GIS、RS、GPS集成，形成一体化的3S技术。 地理信息系统的主要功能： 1、地理信息系统的基本功能：数据采集和输入；数据处理；数据存储、组织和管理；显示与输出；空间查询与分析； 2、空间分析与模型分析功能：空间查询检索；定式化的空间分析功能；其他空间模型分析。 地理信息系统的主要组成成分： 1、地理空间数据和信息。是地理信息系统的动作对象。 2、硬件系统。GIS的物理外壳。可分为计算机主机、各种输入输出外部设备、网络传输设备等主要成分。 3、软件系统。系统软件和GIS专业软件。 4、系统开发、管理和使用人员。 空间关系：度量空间关系、顺序空间关系、拓扑空间关系。 拓扑空间关系：连接性（曲线或弧段在结点处的相互联接关系）、包含、邻接性（指共有公共边的两个区域的邻接关系）。 属性数据：基本属性数据、说明数据。 GIS栅格空间数据模型：规整格网、二维空间坐标系、属性数据和分辨率、矩阵数组。 数据组织和管理的主要层次：数据项、记录、文件、数据库。 数据库管理系统的功能：数据库定义功能、数据库管理功能、数据库维护功能、数据库通讯功能。（定义、管理、维护、通讯） 矢量和栅格数据结构的总体比较： 矢量结构和栅格结构是利用计算机形象表现客观世界的两种基本方式，二者互相补充，相辅相成。矢量数据结构具有天然的精练性，以及为了保证准确、精练而带来的结构复杂性；栅格结构的基点是从某种（属性）角度，用简单规整的格网来模拟空间景观的整体形象，“属性明显，位置隐含”。两种数据的表现手法和总体效果也正好相反：矢量数据的空间位置坐标取值可以是任意的、连续的，但表达的空间形象是分立空间对象组成的画面，即总体效果是不连续的；而栅格结构的数据取值方式是不连续的、分立的，但总体表达效果却可以是连续的，表现为照片般的空间图像。由于与地图的渊源，矢量结构至今在GIS领域占主导地位；但栅格结构由于遥感及互联网、多媒体的迅速发展，重要性正在不断增加。
绪论 简述GIS的理解（需具体说明） 地理信息系统、地理信息科学、地理信息服务、地理信息解决方案 GIS的概念 GIS是由计算机硬件、软件、用户、空间数据和不同方法组成的系统，该系统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。 GIS是以一种全新的思想和手段来解决复杂的规划、管理和地理相关问题，例如城市规划、商业选址、环境评估、资源管理、灾害监测、全球变化。 地理信息的定义 理解1：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； 理解2：表征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数字、文字、图像和图形等的总称； 理解3：一切与空间位置有关的信息都叫做地理信息。它起源于地图，地图是地理信息的载体，具有存储、分析与显示地理信息的功能。 地理信息的特点 空间分布性：地理信息的定位特征多维性：单点多重属性信息动态性（时间性）：随时间动态变化数据量大：具有空间特征、属性特征、时间特征 地理信息含义 “有地理参照的信息”(Geographically Referenced Information)或者，“与地理位置有关的信息”GIS的定义、特点 地理信息系统就是具有采集、存储、查询、分析、显示和输出地理数据功能的计算机软硬件系统。地理信息系统是一种以地理坐标为骨干的信息系统。 GIS的组成 ①系统硬件 GIS主机：大型、中型、小型机，工作站/服务器、微型计算机 GIS外部设备：输入设备：数字化仪、扫描仪、解析和数字摄影测量设备、全站仪等；输出设备：绘图仪、打印机、图形显示终端等；数据存贮与传送设备：磁带机、光盘机、活动硬盘、U盘、MP3等 GIS网络设备：布线系统、网桥、路由器、交换机等 硬件的三种应用模式 单机模式： 由基本外设、处理设备和输出设备构成 适用于小型GIS建设 数据传输与资源共享不方便 局域网模式： 部门或单位内部GIS建设 专线连接 资源共享较方便 广域网模式： 用户分布地域广泛，不适合专线连接 公共通讯连接 资源共享方便 局部范围为局域网，通过若干通道与广域网连接 ②系统软件 系统软件主要是计算机的操作系统以及各种标准外设的驱动软件，目前流行的有DOS、Windows98/Nnt/2000/XP、UNIX 等。系统软件关系到GIS软件和开发语言使用的有效性，是GIS软硬件环境的重要组成部分。 基础软件 数据库软件 流行数据库软件主要有Oracle、Sybase、Informix、DB2、SQL Server、Ingress等。 Oracle、Informix、Ingress等关系数据库管理软件都相继增加了空间数据类型。而ESRI公司的SDE（Spatial Database Engine）也是基于关系数据库的空间数据管理平台。 图形平台 某些GIS软件中图形处理平台。如AutoDesk公司开发的基于AutoCAD的AutoMap GIS软件、Intergraph公司的基于MicroStation的MGE GIS软件 ③空间数据是GIS的血液 GIS的操作对象为空间数据 空间数据特征：空间参考、属性、时间数据； 空间数据组织：矢量结构、栅格结构。 ④管理人员 GIS的开发是以人为本的系统工程。 业务素质与专业知识是GIS工程及应用成功的关键。 不但对GIS的技术和功能有足够的了解，而且要具备组织管理管理的能力。 技术培训、硬件维护与更新、系统升级、数据更新、文档管理、数据共享建设等。 GIS 功能：采集、处理、分析、查询、管理、显示、输出空间查询：位置查询、属性查询、拓扑查询 空间查询是最基本的分析功能，包括从空间位置检索空间物体和从属性条件检索空间物体 空间分析：地形分析、网络分析、缓冲区分析、几何量测、地图分析、叠置分析、统计分析、决策分析 缓冲区分析：解决近邻度问题 缓冲区分析就是对一组或一类地物按缓冲的距离条件，建立缓冲区多边形图，然后将这个图层与需要进行缓冲区分析的图层进行叠加分析，得到所需要的结果。 网络分析：解决路径分析和资源优化配置的问题 GIS中的网络由一系列相互联系的线状要素组成的，是对城市网络的抽象。 叠加分析：解决设施的选址问题 把同一地区的两幅或两幅以上的图层重叠在一起进行图形运算和属性运算，产生新的空间图形和属性的过程。 GIS的产生和发展（选择或判断） 1963年加拿大测量学家Tom linson创造了GIS系统 ①60年代起步阶段②70年代巩固阶段③80年代突破阶段④90年代产业化阶段⑤21世纪网络化阶段 简述GIS的建模过程：了解目的（实际问题）；准备所需数据，建立所需空间数据库；建模；查询和分析；生成报表。 举例说明GIS可应用的行业 所谓地理信息系统的应用就是人们应用GIS对地球表层人文经济和自然资源及环境等多种信息进行管理和分析，以掌握城乡和区域的自然环境和经济地理要素的空间分布、空间结构、空间联系和空间过程的演变规律，使它成为国家宏观决策和区域多目标开发的依据，从而为区域经济发展服务。 气象部门、环境评估、宏观决策、规划决策、A VHRR、城市土地利用信息系统、电信资源管理、铁路地理信息系统、公安警用地理信息系统、医疗机构信息查询 GIS的地学基础 GIS中为什么要考虑地图投影 地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算与分析。 地球椭球体为不可展曲面 地图为平面，符合视觉心理，并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析 地球椭球体是不可展曲面，而地图是一个平面，当球面展开为平面时必然产生破裂或褶皱。“地图投影”就是要解决球面不可展的矛盾。 地图投影 由于球面上一点的位置是用地理坐标(经度、纬度)表示，而平面上是用直角坐标(纵坐标、横坐标)或者极坐标(极径、极角)表示，所以要想将地球表面上的点转移到平面上，必须采用一定的数学方法来确定地理坐标与平面直角坐标或极坐标之间的关系。这种在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。地图投影是保证地图精确度的重要的数学基础之一。 地图投影变形：面积变形、角度变形、长度变形 地图投影分类 投影面及球面的位置：圆锥投影、圆柱投影、方位投影
2.操作尺度：对空间实体、现象的数据进行处理操作时应采用最佳尺度，不同操作尺度影响处理结果的可靠程度或准确度 3.地理网格：是指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的网格。 数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。 4.数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。 5.对象模型：将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。 6.地图数字化：根据现有纸质地图，通贯手扶跟踪或扫描矢量化地方法，生产出可在技术机上进行存储、处理和分析的数字化数据。 7. 拓扑关系：图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质。 8.空间数据结构：对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式。 9.影像金字塔结构：在同一的空间参照下，根据用户需要以不同分辨率进行存储与显示，形成分辨率由粗到细，数据量由小到大的金字塔结构。 10.空间索引：依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构。 11.空间数据查询：其属于空间数据库的范畴，一般定义为从空间数据库中找出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。 12.空间分析：以地理事物的空间位置和形态特征为基础，异空间数据运算、空间数与属性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。13.栅格数据的追踪分析：对于特定的栅格数据系统，有某一个或多个起点，按照一定的追种法则进行追踪目标或者追踪的空间分析方法。 14.数字高程模型：是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，高程数据通常采用绝对高程。 15.数字地形分析：是指在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术。 二、填空题 1、地理空间数据的概念模型分为：对象模型、场模型、网络模型。
《地理信息系统基础》主要知识点 第一章 什么是地理信息？地理信息有什么特性？ 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。或者定义为：表征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数字、文字、图像和图形等的总称。从另一个角度来说，一切与空间位置有关的信息都叫做地理信息。 （1）空间分布性：属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的，这是地理信息区别于其它类型信息的最显著的标志。 （2）数据量大。 （3）信息载体的多样性。 什么是GIS？它具有什么特点？ 地理信息系统（GIS , Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；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。 具有公共的地理定位基础，所有的地理要素，要按经纬度或者特有的坐标系统进行严格的空间定位，才能使具有时序性、多维性、区域性特征的空间要素进行复合和分解，将隐含其中的信息变为显示表达，形成空间和时间上连续分布的综合信息基础，支持空间问题的处理与决策。 地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软硬件系统；而其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。 GIS与其它信息系统有什么区别？ GIS有别于DBMS（数据库管理系统），GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS 是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。 GIS有别于地图数据库，地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来，不注重分析和查询，不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息，它只是GIS的一个数据源。 GIS有别于CAD系统，二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只处理规则的几何图形，属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。 GIS有别于MIS（管理信息系统），GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备复杂、系统功能强；MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。管理地图和地理信息的
地理信息系统建设 作业指导书 编制： 审核： 批准: 受控状态：受控 发布日期：实施日期： 一、总则 1、目的与意义 为保证本公司地理信息系统建设工作的规范化管理，统一测绘技术标准采用和测绘成果格式的一致性，使工作做到质量可靠、经济合理、技术先进，故特根据现有法律法规以及国家和行业技术规范制定本作业指导书。 2、适用范围 适用于我公司承接的所有地理信息系统建设项目。 3、技术依据 1）《第二次全国土地调查技术规程》TD/T 1014-2007； 2）《土地利用现状分类》GB/T 21010-2007； 3）《城镇地籍数据库标准》TD/T1015—2007； 4）《地籍调查规程》TD/T 1001-2012； 5）国土资源部发布的其他相关技术规范。 4、技术路线 1）收集资料：收集项目区已有各类控制点资料、现状图、行政区划图及影像图等资料。2）实地踏勘：对项目区的已有国家大地点、勘测范围、权属情况、地形地貌、主要村庄及交通状况进行踏勘，并充分了解当地气候、通讯、供电等情况。 3）技术设计：对前期所收集资料和踏勘情况进行整理分析，依据行业规程规范及本项目的特殊要求编制技术设计书。 4）人员培训：按照质量保证体系的要求，依据本项目涉及的规程规范对参与本项目的所有人员进行技术交底和技术培训。 5）控制测量：在项目区内分级合理布设控制点，平面控制用静态GPS观测，高程控制使用电子水准仪观测。 6）碎部测量：采用RTK配合全站仪的方法进行数据采集。 7）建立数据库：采用MAPGIS、ArcGIS软件对采集的数据进行编辑入库。 8）总结报告：对本项目勘测过程及成果进行分析总结。 9）质量检查：在作业过程中，依据公司质量保证体系对每道工序进行严格检查。 10）验收提交：经甲方验收合格后，将成果提交甲方。 二、地理信息系统建设 1、数学基础 1）平面坐标系统：采用1980西安坐标系或1954北京坐标系 2）高程系统：采用1985国家高程基准
地理信息系统教程考试复习题
1.与其它信息系统相比，地理信息系统的哪些功能是比较独特的? 空间分析和统计功能是GIS的一个独 立研究领域，它的主要特点是帮助确定地理要素之间新的空间关系，包括拓扑叠加，缓冲区建立，数字地形分析，空间几何分析。 8.GIS近代发展有什么特点? （1）面向对象技术与GIS结合。（4）Internet与GIS的结合。 （2）真三维GIS与时空GIS。（5）GIS与专家系统/神经网络的结合。 （3）GIS应用模型的发展。（6）GIS与虚拟现实技术的结合。 2．GIS的研究对象是什么? 地理实体有什么特点? GIS的研究对象是地理实体，即指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元。 属性特征：用以描述事物或现象的特性，即用来说的“是什么”。 空间特征：用以描述事物或现象的地理位置及空间相互关系，又称几何特征和拓扑特性。 时间特征：用以描述事物或现象随时间的变化。 3．地理实体数据的特征是什么？请列举出某些类型的空间数据 属性数据：描述空间实体的属性特征的数据，也称非几何数据，如类型/等级/名称/状态等； 几何数据：描述空间实体的空间特征的数据，也称位置数据，定位数据，即“在哪里” 关系数据：描述空间实体的空间关系的数据，如空间实体的邻接、关联、包含等，主要是拓扑关系。 依据空间数据来源的不同分为：地图数据、地形数据、属性数据、元数据、影象数据等； 依据表示对象的不同分为：点，线，面、体数据。 4．GIS的数据源有哪些？ ①地图数据②遥感数据③文本资料④统计资料 ⑤实测数据⑥多媒体数据⑦已有系统的数据 5．请说明分类分级对于属性数据的意义。 分类是将具有共同属性或特征的事物或现象归并在一起，而把不同属性或特征的事物或现象分开的过程。分级是对事物或现象的数量或特征进行等级的划分，主要包括确定分级数和分级界限。在属性数据中，有一部分是与几何数据的表示密切有关的，例如，道路的等级、类型等，决定着道路符号的形状、色彩、尺寸等。在GIS中，通常把这部分属性数据用编码的形式表示，并与几何数据一起管理起来。编码的过程是将信息转换成数据的过程，前提是首先要对需表示的信息进行分类分级。 6．如何发现进入GIS中的数据有错误？ 1、通过图形实体与其属性的联合显示，发现数字化中的遗漏，重复，不匹配等操作。 2、在屏幕上用地图要素对应的符号显示数字化的结果，对照原图检查错误。 3、把数字化的结果绘图输出在透明的材料上，然后与原图叠加以便发现遗漏。 4、对等高线确定最低和最高等高线的高程及等高距，编制软件来检查高程的赋值是否正确。 5、对于面状要素，可在建立拓扑关系时，根据多边形是否闭合来检查，或根据多边形与多边形内点的匹配来检查等。 6、对于属性数据，通
1.地理信息系统（GIS-Geographic Information System）是以地理空间数据库为基础，在计算 机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地 理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立 起来的计算机技术系统。试述对工程测量学定义的理解。 2.拓扑关系：图形在保持连续变化状态下，图形关系保持不变的性质．或空间实体之间的关系。 3.数据压缩，指从所取得的某个数据集合S中抽出一个子集A，这个子集作为一个新的信息源，在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。 4.缓冲区是根据数据库中事物的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区 多边形。 5. 地理信息可视化是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输人、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，井结合图表、文字、表格、视频等可视化形式显示并进行交互处理的理论、方法和技术。 6.地理信息是指与空间地理分布有关的信息，它表示地表物体和环境固有的数据、质量、分 布特征，联系和规律的数字、文字、图形、图像等总称。 7.空间数据处理：对采集的各种数据，按照不同的方式方法对数据进行编辑运算，清除数据 冗余，弥补数据缺失，形成符合用户要求的数据文件格式。 8.开窗查询：在图形显示屏幕上用光标临时划定一个不规则的多边形，好像在背景地图上开 了一个“窗”，然后查出和该窗口有关的点、线、面及其属性信息。 9.行程编码：栅格数据的一种压缩编码方式，是将行或列中重复的元素进行合并，以达到减 少存储和数据冗余的目的，包括一维行程和二维行程。 10.虚拟现实是指通过头盔式的三维立体显示器、数据手套、三维鼠标、数据衣(Date Suit)、 立体声耳机等使人能完全沉浸计算机生成创造的一种特殊三维图形环境，并且人可以操作控 制三维图形环境，实观特殊的目的。 1、是实现地理信息系统可视化的关键所在。 2、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，。 3、数据重构指数据从一种格式到另一种格式的转换，包括、、等，以解决数据在结构、格式和类型上的统一，实现多源和异构数据的联接与融合。 4、空间数据坐标变换的实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括和，它们是空间数据处理的基本内容之一。 5、数据采集采用矢量数据结构，有利于保证空间实体的和。 6、空间量算包括、、和。 7、空间插值常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，以便与其它空间现象的 分布模式进行比较，它包括了和两种算法。
简述GIS 的理解（需具体说明） 地理信息系统、地理信息科学、地理信息服务、地理信息 解决方案 GIS 的概念 GIS 是由计算机硬件、软件、用户、空间数据和不同方法组成的系统，该系统用来支持空间数据 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。 GIS 是以一种全新的思想和手段来解决复杂的规划、 管理和地理相关问题，例如城市规划、商业 选址、环境评估、资源管理、灾害监测、全球变化。 地理信息的定义 理解1：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； 理解2:表征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数字、文字、图 像和图形等的总称； 理解3： 一切与空间位置有关的信息都叫做地理信息。它起源于地图，地图是地理信息的载体， 具有存储、分析与显示地理信息的功能。 地理信息的特点 空间分布性：地理信息的定位特征 多维性：单点多重属性信息 动态性（时间性）：随时间动 态变化 数据量大：具有空间特征、属性特征、时间特征 地理信息含义 “有地理参照的信息" （Geographically Referenced Information ） 或者，“与地理位置有关的信息" GIS 的定义、特点 地理信息系统就是具有采集、存储、查询、分析、显示 和输 出地理数据功能的计算机软硬件系统。 地理信息系统是一 种以地理坐标为骨干的信息系统。 GIS 的组成 ① 系统硬件 GIS 主机：大型、中型、小型机，工作站 /服务器、微型计 算机 GIS 外部设备：输入设备：数字化仪、扫描仪、解析和数 字摄影测量设备、全站仪等；输出设备：绘图仪、打印机、图 形显示终端等；数据存贮与传送设备：磁带机、光盘机、活动 硬盘、U 盘、MP3等 GIS 网络设备：布线系统、网桥、路由器、交换机等 硬件的三种应用模式 单机模式： 由基本外设、处理 设备和输出设备构成 适用于小型GIS 建设 数据传输与资源共享不方便 局域网模式： 部门或单位内部 GIS 建设 专线连接 资源共享较方便 广域网模式： 用户分布地域广泛，不适合专线连接 公共通讯连接 资源共享方便 局部范围为局域网，通过若干通道与广域网连接 ② 系统软件 系统软件主要是计算机的操作系统以及各种标准外设的 驱动软件，目前流行的有 DOS 、Windows98/Nnt/2000/XP 、UNIX 等。系统软件关系到 GIS 软件和开发语言使用的有效性，是 GIS 中为什么要考虑地图投影 地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参 数的量算与分析。 地球椭球体为不可展曲面 地图为平面，符合视觉心理，并易于进行距离、方位、 面 积等量算和各种空间分析 地球椭球体是不可展曲面，而地图是一个平面，当球面 展 开为平面时必然产生破裂或褶皱。 地图投影”就是要解决球面 不可展的矛盾。 地图投影 由于球面上一点的位置是用地理坐标 （经度、纬度）表示， 而平面上是用直角坐标（纵坐标、横坐标）或者极坐标（极径、极 角）表示，所以要想将地球表面上的点转移到平面上， 必须采用 一定的数学方法来确定地理坐标与平面直角坐标或极坐标之 投影变形性质：等角投影、等积投影、任意投影 常见变形性质的确定 ① 同纬度带内梯形面积不等的投影肯定不是等积投影 ② 经纬网不是处处正交的投影肯定不是等角投影 ③ 投影为直线的经线（中央经线）上纬距不等的投影肯定不是等距投影 地理空间实体 的三要素是什么？它们之间的关系是怎样的？ 点：由单个栅格表达。 线：由沿线走向有相同属性取值的一串相邻栅格表达。 面：聚集在一起的具有相同属性取值的一片栅格表达。 空间数据的基本特征有哪些 属性特征：描述空间对象的特性，即是什么，如对象的类别、等级、名称、数量等。 空 间特征：描述空间对象的地理位置以及相互关系，又称几何特征和拓扑特征，前 者用经纬度、坐标表示，后者如交通学院与电力学院相邻等。 时间特征：描述空间对象随时间的变化 地理坐标：采用经纬度（0，入）来确定地球表面上任意一点的 平面直角坐标系：首先定义一个原点（0,0）及x ，y 轴方向， 然后通过（x,y ）值确定某个地理实体的位置。 常用地图投影 中国图 全国图：正轴圆锥投影 海图：墨卡托投影 地 形图：高斯一克吕格投影（分带） 大洲图：亚洲图：斜轴方位投影 欧洲图：彭纳投影 半球图：南北半球（或两极）图：正轴方位投影 东西半 绪论 GIS 软硬件环境的重要组成部分。 基础软件 数据库软件 流行数据库软件主要有 Oracle 、Sybase Informix 、DB2、SQL Server 、Ingress 等。 Oracle 、Informix 、Ingress 等关系数据库管理软件都相继增加 了空间 数据类型。而 ESRI 公司的 SDE （ Spatial Database Engine ） 也是基于关系数据库的空间数据管理平台。 图形平台 某些GIS 软件中图形处理平台。如 AutoDesk 公司开发的基 于 AutoCAD 的 AutoMap GIS 软件、In tergraph 公司的基于 MicroStation 的 MGE GIS 软件 ③ 空间数据是GIS 的血液 GIS 的操作对象为空间数据 空间数据特征：空间参考、属性、时间数据； 空间数据组织：矢量结构、栅格结构。 ④ 管理人员 GIS 的开发是以人为本的系统工程。 业务素质与专业知识是 GIS 工程及应用成功的关键。 不但对GIS 的技术和功能有足够的了解， 而且要具备组织 管理管理的能力。 技术培训、硬件维护与更新、系统升级、数据更新、文档 管理、数据共享建设等。 GIS 功能：采集、处理、分析、查询、管理、显示、输出 空间查询：位 置查询、属性查询、拓扑查询 空间查询是最基本的分析功能，包括从空间位置检索空间物体和从属性条件检索 空间物体 空间分析：地形分析、网络分析、缓冲区分析、几何量测、地图分析、叠置分析、 统计分析、决策分析 缓冲区分析：解决近邻度问题 缓冲区分析就是对一组或一类地物按缓冲的距离条件， 建立缓冲区多边形图，然 后将这个图层与需要进行缓冲区分析的图层进行叠加分析，得到所需要的结果。 网络分析：解决路径分析和资源优化配置的问题 GIS 中的网络由一系列相互联系的线状要素组成的，是对城市网络的抽象。 叠加分析：解决设施的选址问题 把同一地区的两幅或两幅以上的图层重叠在一起进行图形运算和属性运算， 产生 新的空间图形和属性的过程。 GIS 的产生和发展（选择或判断） 1963年加拿大测量学家 Tom linson 创造了 GIS 系统 ①60年代起步阶段②70年代巩固阶段③80年代突破阶段④90年 代产业化阶 段⑤21世纪网络化阶段 简述GIS 的建模过程：了解目的（实际问题）；准备所需数据，建立所需空间数据库；建模；查询和 分析；生成报表。 举例说明GIS 可应用的行业 所谓地理信息系统的应用就是人们应用 GIS 对地球表层人文经济和自然资源及环境等多种信息 进行管理和分析，以掌握城乡和区域的自然环境和经济地理要素的空间分布、 空间结构、空间联系和 空间过程的演变规律，使它成为国家宏观决策和区域多目标开发的依据， 从而为区域经济发展 服务。 气象部门、环境评估、宏观决策、规划决策、 AVHRR 、城市土地利用信息系统、电信资源管理、 GIS 的地学基础 间的关系。这种在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。地图投影是保证地图精确度的重要 的数学基础之一。 地图投影变形：面积变形、角度变形、长度变形 地图投影分类 投影面及球面的位置：圆锥投影、圆柱投影、方位投影
地理信息系统考试复 习资料
地理信息系统考试复习 第一章 1、地理信息系统概念：是指由计算机硬件、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。 2、数据：是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，不仅数字是数据，而且文字、符号和图像也是数据,数据本身并没有意义。 3、信息：是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实知识，作为生产、管理、经营、分析和决策的依据。 4、信息与数据的关系： (1)信息与数据是不可分离的； (2)信息来源于数据；数据是载体，信息是内涵，是形与质的关系。 (3)数据的形式多样，但其中包含的信息内容不变； (4)信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开信息系统的各个组成和阶段而独立存在；而数据的格式往往与计算机系统有关，并随载荷它的物理设备的形式而改变； (5)数据是原始事实，而信息是数据处理的结果； (6)不同知识、经验的人，对于同一数据的理解，可得到不同信息。 5、地理信息特点： （1）地域性(空间特征），（2）多维结构性（属性特征），（3）动态性（时序特征），
（4）客观性，（5）适用性，（6）传输性，（7）共享性。 6、地理信息系统分类： 按其研究内容可以分为三大类： （1）专题地理信息系统：是具有有限目标和专业特点的地理信息系统。（2）综合地理信息系统：主要以综合研究和全面信息服务为目标。 （3）地理信息系统工具：它是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理 信息系统基本功能的软件包。如：ARCGIS、Mapinfo、 CityStar、Geostar、MAPGIS等。 7、地理信息系统与其他系统的区别与联系： 关系：见地理信息分类图（教材P6）； 区别： A、GIS有别于DBMS（数据库管理系统）： GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS是能对空间数据进行分析的DBMS， GIS必须包含DBMS。 B、GIS有别于MIS（管理信息系统）： 1) GIS对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备要复杂、系统功能要强； 2) MIS侧重于非图形数据（属性数据）的优化存储与查询，即使存储了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。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。
中国人民大学社会与人口学院 地理信息系统软件ArcGIS应用课程学习班（第一期） 课程简介： 地理信息系统是构建、采集、存储、管理和分析空间数据的应用技术，又是跨越地理科学、信息科学和空间科学的应用交叉学科。地理信息系统的应用领域非常广泛，主要有国土规划、公共安全、公共交通、电力供应、税收财政、工商管理、水利、农业、环境、土地管理、矿业、医疗卫、防震减灾、城市供水、邮电通讯、煤气燃气供应、房地产管理、中介服务、金融保险、商业服务、国防建设等。 ArcGIS 是Esri功能最强大的GIS软件产品。本课程是掌握和应用该软件基本工具的入门篇。学员将学习GIS的基础知识，软件的基本功能和基本操作。主要内容包括：空间数据可视化、创建地图、编辑地理数据、GIS查询与空间分析、Geodatabase构建。通过典型案例分析练习，学员将学会如何为GIS项目准备和处理数据，并使用常见的分析工具来分析地理数据。主讲教师： 张耀军中国人民大学社会与人口学院副教授、人口资源环境经济学教研室主任，中国科学院地理科学与资源研究所博士。研究方向为区域经济，人口资源环境可持续发展，文化与区域发展，区域人力资源开发。主要开设课程：《中国区域发展》，《生态经济学》、《应用生态学》、《管理心理学》、《社会调查研究方法》、《社会工作》。已在国内期刊上发表论文30多篇，主持或参加课题20余项，独著1部，参与编写5部。 培训方式及培训内容（共三天）： 培训方式 理论与实践相结合，强调操作技能，注重软件实现 培训内容（三天ArcGIS学习班教学计划）： （一）ArcGIS应用基础 1. ArcMap基础：新地图创建、数据加载、数据层操作与保存等 2. ArcCatalog应用基础：文件夹连接、文件类型显示和增删、目录内容的浏览与检索、图层管理、数据转换与输出 3. Geoprocessing：Geoprocessing地理处理的基本介绍、Toolbox的新建与管理、Toolbox 内容的基本介绍 （二）空间数据的采集与组织
第一章导论 1、地理信息系统：是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据 进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。 2、地理空间数据：是地理信息系统的操作对象与管理内容，也是地理信息系统的核心。它是 指以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文经济景观的数据，这些数据可以是数 字、文字、表格、图像和图形等。 3、地理信息系统具有的特征： （1）GIS的物理外壳是计算机化的技术系统 （2）GIS的操作对象是空间数据，即点、线、面、体等这类有三维要素的地理实体。 （3）GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力，可以产生常规方法或普遍信息系统难以得到的重要信息，实现地理空间过程演化的模拟和预测。 4、GIS的基本功能：对空间信息及其相关的属性信息的处理 基本功能：（1）数据采集与编辑；（2）数据存储与管理； （3）数据处理和变换；（数据变换；数据重构；数据抽取） （4）空间分析和统计；（叠合分析；缓冲区分析；数字地形模型） （5）产品制作与显示；（6）二次开发和编程 应用功能：资源管理；区域规划；国土监测；辅助决策；定位服务 5、地理信息系统的类型： （1）按内容分：①专题地理信息系统②区域地理信息系统③地理信息系统工具 （2）按数据结构分: ①基于多边形的，即矢量型地理信息系统，如Mapinfo ； ②基于格网的，即栅格型地理信息系统，如Idrisi等； ③基于混合型的，如ArcGis 6、GIS的基本构成： （1）系统硬件：由主机、外设和网络组成，用于存储、处理、传输和显示空间数据。 （2）系统软件：由系统管理软件、数据库软件和基础GIS软件组成，用于执行GIS功能的数据采集、存储、管理、处理、分析、建模和输出等操作。 （3）空间数据库：由数据库实体和数据库管理系统组成，用于空间数据的存储、管理、查询、检索和更新等。 （4）应用模型：由数学模型、经验模型和混合模型组成，用于解决某项实际应用问题，获取
复习资料 (A) 1、地理信息系统的定义、分类。 地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模、显示，以便解决复杂的规划和管理问题。 对地理信息系统的分类可以根据其研究范围，分为全球系统、区域系统和国家系统；根据其研究内容可以分为专题系统、综合系统、GIS工具；根据其使用的数据类型可以分为矢量系统、栅格系统和矢栅（混合）系统。 2、地理信息系统的组成、研究内容。 一个实用的地理信息系统，要支持对空间数据的采集、管理、处理、分析、建模、显示等功能，其基本构成一般包括以下五个主要部分：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。系统硬件用以存储、处理、传输和显示地理或空间数据。数据处理设备与数据输入、输出设备连接构成地理信息系统的硬件环境。地理信息系统的软件是整个系统的核心，用于执行地理信息系统功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和数据输出等。一个完整的地理信息系统需要包括很多类的软件协同工作，这些软件按照功能可以分为：地理信息系统功能软件、基础支撑软件和操作系统软件等。地理信息系统的操作对象是地理
数据，它具体描述地理现象的空间特征、属性特征和时间特征。地理信息系统应用人员包括系统开发人员和地理信息系统的最终用户，他们的业务素质和专业知识是地理信息系统工程及其应用成败的关键。应用模型是为某一特定的实际工作而建立以的运用地理信息系统的解决方案，其构建和选择也是系统应用成败至关重要的因素。 地理信息系统研究内容主要有以下三个方面： ①.地理信息系统基本理论研究：包括研究地理信息系统的概念、定义和内涵；地理信息系统的信息论研究；建立地理信息系统的理论体系；研究地理信息系统的构成、功能、特点和任务；总结地理信息系统的发展历史，探讨地理信息系统发展方向等理论问题。 ②.地理信息系统技术系统设计：包括地理信息系统硬件设计与配置；地理空间数据结构及表示；输入与输出系统；空间数据库管理系统；用户界面与用户工具设计；地理信息系统工具软件研制；微机地理信息系统的开发等。 ③.地理信息系统应用方法论研究：包括应用系统设计和实现方法；数据采集与校验；空间分析函数与专题分析模型；地理信息系统与遥感技术结合方法；地学专家系统研究等。 地理信息系统是在地理学研究和生产实践的需求中产生，地理信息系统的应用使技术系统不断完善，并逐渐发
地理信息系统 1.数据和信息的定义：数据是人类认识过程的直接记录或原始素材，而信息是对数据的解释，是对数据加工后的有认识意义的结果。 2.信息的特性：客观性、实用性、传输性、共享性 3.地理空间数据和信息的三个基本特征：①空间位置特征②属性特征③时态特征 4.地理信息系统区别于一般信息系统的几个主要特点（不能只写五个标题）： ①地理空间数据和信息的特殊复杂性 地理信息系统的属性数据或信息，是除空间位置及关系以外，所有描述地物自然或人文属性的定义或定量的数据或信息，正相当于一般信息系统所处理的数据和信息。 ②必须具备科学可视化功能 可视化功能是地理信息系统的必要条件，而一般信息系统可以没有可视化功能，这是地理信息系统区别于一般信息系统的另一个主要特点。可视化，或科学可视化，已成为现代科学中的热门话题，指通过图形图像等可以看见并认证的手段，来形象表现科学数据的构架和内涵。大量研究表明，可视化能极大地提高信息、知识的理解和传播效率。 ③区域性和多层次 地理信息系统以地理空间数据和信息为处理对象；而地理空间数据和信息又通常以区域为单位来组织，因此，区域性是地理信息系统的天然特征。地理信息系统还具有鲜明的层次性，层次性包含两个含义，一个是不同比例尺的区域层次，地球上的区域层次是很多的。另一个是描述地理要素的专题层次，或图层。 ④数据量较大 地理信息系统的数据量大，第一来自于它的区域性、多层次特点；第二也是因为地理信息系统包括可视化表达所必须的图形图像数据，而图形图像数据所涉及的数据量经常是很大的。 ⑤注重空间分析 地理信息系统和所有信息系统一样，必须具备分析功能，以提取有用之信息。但是，地理信息系统有自己独特的空间分析功能。空间分析是地理信息系统中最核心、最重要概念之一。空间分析指一切涉及空间位置要素的分析或区域性分析，用以提取地理空间信息乃至关于地物时空分布、组合、联系和发展的知识。 5.地理信息系统与一般计算机制图系统的区别： ①有无空间分析功能 ②地理信息系统的图形处理偏重于地理空间中的自然形态及其关系；而一般制图系统更擅长规则 的、有数学表达的形体的图形处理，因而非常适合于工程设计及工程图绘制。 6.地理信息系统的基本功能： ①数据采集和输入
1、地理信息系统是由计算机硬件、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。 基本构成：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。基本功能：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、产品制作与演示、二次开发和编程。 应用功能：资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策。 2、GIS的数据来源：地图数据；影像数据；地形数据；属性数据；元数据。 空间数据的分类： （1）按数据来源：地图数据，影像数据，文本数据。 （2）按数据结构：矢量数据，栅格数据。 （3）按数据特征：空间数据，非空间属性数据。 （4）按几何特征:点，线，面、曲面，体 （5）按数据发布形式：数字线画图（DLG），数字栅格图（DRG），数字高程模型（DEM），数字正射影像图（DOM）。 空间数据的编码（特征码）：是指将数据分类结果用一种易于被计算机和人类识别的符号系统表示出来的过程，编码的结果是形成代码，代码由数字或字符组成。 空间数据处理：数据变换、数据重构、数据提取 5、地理信息的特征：空间特征、属性特征、时序特征。 空间数据的特征: 空间特征、属性特征、时间特征。
5、空间数据的拓扑关系：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。 3、投影转换方式： （1）正解变换：通过建立一种投影变换为另一种投影的严密或近似的解析关系式，直接由一种投影的数字化坐标x、y变换到另一种投影的直角坐标系X、Y。P79 （2）反解变换：即由一种投影的坐标反解出地理坐标（x、y→B、L），然后将地理坐标代入另一种投影的坐标公司中（B、L→X、Y），从而实现由一种投影的坐标到另一种投影坐标的变换（x、y→X、Y）。 投影转换的方法：解析转换，数值转换，解析—数值转换。 3、空间数据库设计的过程和步骤：需求分析（地理现象和过程）→概念设计（数据库的概念模型）→逻辑设计（数据库的逻辑模型）→物理设计（数据库的存储模型）→空间数据库 2、数字地形模型DTM：地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述，地形表面形态的属性信息一般包含高程、坡度、坡向等。 数字高程模型DEM：是各种地球科学分析、工程设计和辅助决策的重要基础性数据。 不规则三角网TIN：根据区域的有限个点集将区域划分为相等的三角面网络，数字高程由连续的三角面组成，三角面的形状和大小取决于不规则分布的测点的密度和位置，能够避免地形平坦时的数据冗余，又能按地形特征点表示数字高程特征。 3、空间分析的方法：数字地形模型分析，空间叠合分析，空间邻近