计量地理

地理信息系统复习资料

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。数据有多种表现形式，可以是数字，也可以是文字、符号、图像、声音等。数据本身没有意义。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。

2、信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、现象等的内容、数量或特征，以便向人们提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理和决策的依据。 3、数据是信息的载体，信息是数据的内涵，二者不可分离。

4、数据处理是指对数据进行收集、筛选、排序、归并、专换、存储、检索、计算，以及分析、模拟和预测等操作。

5、数据处理的目的：①把数据转换成便于观察、分析、传输或进一步处理的形式；②把数据加工成对正确管理和决策有用的数据；③把数据编辑后存储起来，以供后续使用

6、地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特征及时态特征三部分。

7、地理信息系统（GIS，geographical information system）：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。 8、地理信息系统的操作对象是地理数据。 9、与其他系统的区别

（1）GIS与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。 （2）GIS与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的软硬件设备要复杂、系统功能要强；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MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。

（3）GIS与地图数据库，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。

（4）GIS与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，更缺乏空间分析和判断能力。

10、地理信息系统的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、应用人员和数据模型。

11、地理信息系统主要的输入设备有图形手扶跟踪数字化仪、图形扫描仪，以及各种类型的数字测量设备（全站仪、经纬仪）等。

12、地理信息系统数据输出设备主要有各种绘图仪、打印机、计算机显示器和大屏幕投影仪等。

13、GIS功能软件可分为GIS基础软件平台和GIS应用软件两大类型。

GIS基础软件平台一般指具有丰富GIS专业功能的通用型GIS软件，它包含了处理分析地理数据的各种基本功能，可作为其他GIS应用软件系统建设的软件平台。其代表性产品有，国外的ERIS公司的ArcGis（包括ArcInfo和ArcView GIS等），Intergraph公司的GeoMedia，Mapinfo公司的Mapinfo，等；国产GIS软件平台有超图公司的SuperMap，中地公司的MapGIS和吉奥公司的GeoStar等。

1

GIS应用软件是利用GIS基础软件平台上提供的GIS数据处理与分析功能开发的，特别针对某一具体应用的信息系统软件，如土地信息系统、交通地理信息系统等。 14、GIS基础软件平台一般都包含有以下的主要功能：

1）空间数据输入和编辑；2）空间数据管理；3）空间数据处理和分析；4）空间数据输出；5）图形用户界面；6）系统二次开发功能

15、 GIS应用人员包括系统开发人员和GIS技术的最终用户，他们的业务素质和专业知识是GIS工程及其应用成败的关键。

16、地理信息系统的核心问题可归纳为五个方面的内容：位置、条件、变化趋势、模式和模型。

17、地理信息系统的基本功能：（1）数据采集与编辑；（2）数据存储与管理；（3）数据处理和变换；（4）空间分析和统计；（5）产品制作与演示；（6）二次开发和编程 18、国际上GIS技术的发展趋势主要体现在两个方面：一是技术的综合，二是软件技术的分化。

19、GIS产业对象主要包括七个方面：硬件；软件；数据采集与数据转换；电子数据；遥感信息获取与处理；系统开发与集成；咨询与技术服务。

20、空间数据，也叫地理数据，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，这些数据可以是图形、图像、文字、表格和数字等。

21、空间数据根据数据结构不同，可分为矢量数据（用坐标对来表示空间实体的位置和几何特征）和栅格数据（用行列号表示空间实体的位置和几何特征）。 22、根据数据的特征不同，可分为空间（特征）数据和非空间属性数据。

23、按照数据发布形式，GIS中的空间数据可分为4D数据：数字线画图(DLG)数据；数字栅格图(DRG)数据；数字高程模型(DEM)数据；数字正射影像（DOM）数据。 24、空间数据的基本特征：空间特征、属性特征、时间特征。

25、拓扑关系是地理对象在空间位置上的相互关系，如节点与线、线与面之间的连接关系，空间实体之间的拓扑关系是GIS进行空间分析和决策的基础之一，是否具有高效、可靠的拓扑处理功能已成为衡量GIS软件的重要标准。拓扑关系反映了空间实体之间的逻辑关系，它不需要坐标、距离信息，不受比例尺限制，也不随投影关系变化。 26、拓扑关系的类型：

(1)拓扑邻接：指存在于空间图形的同类图形实体之间的拓扑关系。如结点间的邻接关系和多边形间的邻接关系。

(2)拓扑关联：指存在于空间图形实体中的不同类图形实体之间的拓扑关系。如弧段在结点处的联结关系和多边形与弧段的关联关系。

（3）拓扑包含：指不同级别或不同层次的多边形图形实体之间的拓扑关系。 27、空间拓扑关系的意义：

空间数据的拓扑关系，对GIS的数据处理和空间分析具有重要的意义，因为：

（1）根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，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。因为拓扑数据已经清楚地反映出地理实体之间的逻辑结构关系，而且这种拓扑数据较之几何数据有更大的稳定性，即它不随地图投影而变化。 （2）利用拓扑数据有利于空间要素的查询。例如应答像某区域与那些区域邻接；某条河流能为哪些政区的居民提供水源；与某一湖泊邻接的土地利用类型有哪些；特别是野生生物学家可能想确定一块与湖泊相邻的土地覆盖区，用于对生物栖息环境做出评价等等，都需要利用拓扑数据。

（3）可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。例如建立封闭多变性，实现道路的选取，进行最佳路径的计算等等。

28、空间数据的来源：地图数字化、遥感与GPS、试验观测数据、统计普查数据。

2

29、地图是地理信息系统最主要的数据源。

30、数字化：通过GIS工具，可以把传统的地图经过一系列处理转换成可以在屏幕上显示的电子化地图，以满足人们对地图的新要求，更加充分发挥地图的作用，这个过程就是数字化。

31、地图数字化的方法：人工数字化、数字化仪数字化、扫描数字化。

32、矢量数据结构:即通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，其坐标空间假定为连续，能更精确地定义位置、长度和大小。

33、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。

34、矢量数据结构的特点：定位明显，属性隐含。 35、矢量数据结构的主要类型:

（1）实体数据结构（简单数据结构）：在实体数据结构中，空间数据按照以基本的空间对象(点、线或多边形)为单元进行单独组织，不含有拓扑关系数据，最典型的是面条(Spaghetti)结构。

（2）拓扑数据结构：点是相互独立的，点连成线，线构成面。在这种数据结构中，弧段是数据结构的基本对象。弧段文件由弧段记录组成，每个弧段记录包括弧段标示码、起始节点、终止节点、左多边形和右多边形。节点文件由节点记录组成，包括每个节点的节点标示码、节点坐标及与该节点连接的弧段标示码等。多边形文件由多边形记录组成，包括多边形标示码、组成该多边形的弧段标示码以及相关属性等。

36、栅格数据结构：是最简单、最直接的空间数据结构，它把地球表面划分为大小均匀、紧密相邻的网格阵列，用行列值来确定各个栅格单元的位置，以栅格单元值来表示空间属性。

在栅格数据中，点用一个栅格单元来表示；线状地物用一组相邻的栅格单元来表示，每个栅格单元最多只有两个相邻单元在线上；面或区域用记有区域属性的相邻栅格单元的集合表示，每个栅格单元可以有多与两个的相邻单元同属一个区域。

37、栅格数据的获取方法：目读法、从扫描仪获取数据、通过遥感获取数据、从矢量数据转换成栅格数据。

38、栅格数据描述区域位置隐含、属性明显，具有数据结构简单、易于与遥感结合等优点。

39、栅格数据的取值方法：面积占优法、中心点法、长度占优法、重要性法。

40、栅格数据结构的编码方法：栅格矩阵结构、链式编码结构、游程编码结构、四叉树编码结构。

41、游程指栅格矩阵一行内相邻同值栅格的数量，也成为行程。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。有两种方案：游程终止编码、游程长度编码。

42、四叉树编码结构：将空间区域按照四个象限进行递归分割（，且n≥l），直到子象限的数值单调（属性数值相同）为止。凡数值(特征码或类型值)呈单调的单元，不论单元大小，均作为最后的存储单元。这样，对同一种空间要素，其区域格网的大小，随该要素分布特征而不同。四叉树具有可变分辨率，并且有区域的性质，压缩数据灵活，许多运算可以在编码数据上直接体现，从而大大提高了运算效率，是优秀的栅格压缩方法之一。

43、栅格数据结构与矢量数据结构的比较：

（1）栅格数据结构“属性明显、位置隐含”，而矢量数据结构“位置明显、属性隐含”。

3

（2）栅格数据结构的优点：数据结构简单、便于空间分析和地表模拟、易于和遥感数据结合。栅格数据结构的缺点：图形数据量大、图形投影转换比较难、图形显示质量差、难以表示空间的拓扑关系；

（3）矢量数据结构的优点：数据结构紧凑，冗余度低；便于网络分析；图形显示质量好、精度高。矢量数据结构的缺点：数据结构复杂、多边形叠加分析比较困难、难于和遥感数据相结合；

44、矢量数据向栅格数据的转换：将坐标对转换成行列号。多边形的转换是通过矢量边界轮廓的转换实现的，然后再进行面域的填充。主要的方法有：内部点扩充算法、射线算法、扫描算法和边界代数算法。

45、栅格数据向矢量数据的转换实质上是将具有相同属性代码的栅格集合转变成由少量数据组成的边界弧段以及区域边界的拓扑关系。基本步骤有：二值化、细化、跟踪。 46、数据库就是为了一定的目的建立的以特定的数据存储的相关联的数据集合，它是数据管理的高级阶段。一个完整的数据库系统应该包括数据库（存储系统）、数据库管理系统(Database Management System, DBMS)和数据库应用系统三个组成部分。 47、空间数据库（存储系统）指的是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。

48、空间数据库的特点：复杂、数据量大、数据应用广泛、分布式的空间数据库。 49、传统的数据库模型主要有三种：层次模型、网络模型和关系模型。层次模型采用的是“树”数据结构，表达的数据关系是一对多的方式。网络模型采用“图”数据结构，表达的数据关系是多对多的方式。关系模型采用“线性表”数据结构。

50、面向对象方法的基本思想：对问题领域进行自然的分割，以更接近人类通常思维的方式建立问题领域的模型，以便对客观的信息实体进行结构模拟和行为模型，从而使设计出的系统尽可能直接地表现问题求解的过程。面向对象数据库系统就是采用面向对象方法建立的数据库系统。 51、面向对象的数据模型的优点：（1）具有表示和构造复杂对象的能力；（2）封装性和信息隐蔽技术提供了模块化机制；（3）继承性和类层次技术提供了共享重用机制；（4）可扩充性。

52、根据处理时间和有效时间的划分，可以把时空系统分为静态时空系统、历史时态系统、回溯时态系统和双时态系统。 53、三维GIS的主要研究方向：（1）三维数据结构的研究，主要包括数据的有效存储、数据状态的表示和数据的可视化；（2）三维数据的生成和管理；（3）地理数据的三维显示，主要包库欧三维数据的操作，表面处理，栅格图像、全息图像显示，层次处理等。

54、GPS接受机的主要类型：GPS/GIS型接收机；定位导航型接收机；手持型接收机 55、GPS、GIS、RS统称为3S。

56、数字地球是1998年1月31日美国前副总统戈尔在美国加州科学中心的一个演讲中提出的。

57、数字地球指的是建立一个地球信息模型，该模型将地球上每一个角度的信息收集、整理、归纳起来，并且按照地球地理坐标建立完整的信息模型并且用网络加以联结，从而使地球上的每个人都可以快速、完整、形象地了解地球宏观和微观的各种情况，并充分发挥这些数据的作用。 58、数字地球的特点：（1）空间性，即有关于地球的空间位置观念；（2）离散性，即它不是连续的，而是用计算机的方法、数学的方法来处理的；（3）全球性，即数字地球一定是全球范围的，而不是零碎地；（4）一致性，制革中数据要有一个统一的标准。

4

59、数字地球的核心思想：用数字化的手段来处理整个地球方面的问题，并且包含了统一性和一致性，要求最大限度地应用资源。

60、虚拟现实：是计算机模拟的三维环境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，虚拟环境由计算机生成，通过人的视、听、触觉等作用于用户，使之产生身临其境的柑橘的视景仿真。 61、数字地球面临的挑战：

（1）数字化之后，以“地球为纲”，将这些观测组织成一个有机的整体，这是一个合乎逻辑的发展。就“从局部到整体”的意义上说，这是“数字地球”概念的一个历史性的贡献。从国家管理的角度说，“数字地球”竖起了一面“旗帜”，这对于各个“局部”组织不仅是方便的，而且是必不可少的。但是目前一个尚未暝的问题是，“数字地球”计划能够真正完成“从局部到整体”的转化这一历史使命。

（2）从科学上讲，在地球科学中，人们反复强调的一个问题就是要面向真正的地球。一方面，“数字地球”将极大地扩展人们的观测视野，并使地球科学中“只有一个地球”的观念得到相当程度的实现。另一方面，“数字地球”毕竟不是真正的地球。

（3）从技术上说，正如“星球大战”计划已被证明是一个实际上不可能实现的计划，在“数字地球”这一概念的内部，也还存在着很多内在的、整体上的、致命的问题。巨大系统的高度复杂性以及由此而导致的极端的脆弱性是其最大的弱点。

（4）从社会因素上讲，以为社会服务为目的的“数字地球”如何保持自身的安全性，是一个挑战性的问题。许多人相信，一个狡猾的“黑客”摧毁一个国家级的信息系统，要比一个恐怖分子炸毁纽约世贸中心大厦更容易。 62、“数字地球”计划对发展中国家带来的挑战

“数字地球”不是一个孤立的项目，而是一项整体性、导向性的战略目标。因此需要从战略的高度，通过“中国数字地球”这样一个总体性的国家目标来整合地球科学，促进信息科学技术的发展，并以科技发展为基础，形成新的产业。目前重要的不是仅仅把“中国数据地球”作为一个国家战略目标，而是要把“中国数字地球”作为一个国家战略目标来引导地球科学、信息科学技术及其产业的发展。

“数字地球”是一个挑战性的国家目标。几乎所有现存的技术基础，目前都还不足以支撑这样一个综合性的战略目标的实现。正如戈尔所指出的：“显然，没有任何一个政论企业或学术团体能够单独从事这项工作。”这就使得“数字地球”这一目标的实现成为一种政府行为，一种综合国际的竞争，一种发展机遇的争夺战。

5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rky.html