地理信息系统

2.信息的概念：向人们提供关于现实世界各种新的事实的知识。

3．地理信息：是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；

4．地理信息系统:既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。其技术系统由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成，用以支持空间资料的采集、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。 5．地理信息系统的构成:系统硬件，系统软件，空间数据，应用人员和应用模型 6．地理信息特征：属于空间信息，它具有空间定位特征、属性特征和时序特征。 地理信息系统分类：按研究范围分：（1）全球性GIS；（2）区域性；按研究内容分：（1）专题系统（2）综合系统；GIS按使用的数据模型分：（1）向量；（2）栅格；（3）混合型 7.GIS功能软件：ArcGIS、MapInfo、GeoStar、SurperMap、MapGIS等。

8．地理信息系统功能：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

9.应用功能：资源管理；区域规划；国土监测；辅助决策；定位服务；城市管理

10．GIS空间数据的分类：1）按资料来源：地图数据、影像数据、文本数据2）按数据结构：向量数据、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、数字栅格图、数字高程模型、数字正射影像图

11．地理信息特征：空间特征、属性特征和时序特征。

12．拓扑关系：拓扑关系是指网结构元素（结点、弧段、面域）间的邻接、包含、关联等关系即要素（像素）之间的连通性或相邻的关系。 拓扑关系类型：拓扑邻接；拓扑关联；拓扑包含

应用即意义：1.根据拓扑关系，不需要利用坐标或者计算距离，就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。2.利用拓扑数据有利于空间要素的查询。3.可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。

13.向量数据结构定义： 向量数据结构是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式；由于线段由具有起终点坐标的线段组成，具有方向性，故称向量结构。向量数据结构类型：实体数据结构（也称面条数据结构）和拓扑数据结构.

14.栅格数据结构定义：指将空间分割成各个规则的网格单元，然后在各个格网单元内赋以空间对象相应的属性值的一种数据组织方式；

15.栅格数据结构存储类型：栅格矩阵结构；游程（行程）编码结构；链码；块码；四叉树结构；八叉树编码结构

向量与栅格数据结构的优缺点：

向量数据结构 优点1.便于面向现象(土壤类、土地利用单元等)；2.数据结构紧凑、冗余度低；3.有利于网络分析；4.图形显示质量好、精度高。缺点1.数据结构复杂；2.软件与硬件的技术要求比较高；3.多边形迭合等分析比较困难；4.显示与绘图成本比较高。 栅格数据结构 优点1.数据结构简单；2.空间分析和地理现象的模拟均比较容易；3.有利于与遥感数据的匹配应用和分析；4.输出方法快速，成本比较低廉。缺点1.图形数据量大；2.投影转换比较困难；3.栅格地图的图形质量相对较低；4.现象识别的效果不如向量方法 16.曲面的概念：连续分布现象的覆盖表面，具有这种覆盖表面的要素有地形、温度、降水量和磁场等。

17.曲面的表达：不规则三角网（TIN）；规则格网（Grid）

18.几何纠正：为了实现对数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的纠正。一般具有仿射变换、相似变化和二次变换等几何纠正功能 空间数据的分类：是指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组织为不同的信息层(见下图)； 分类原则：

几何图形原则 对象原则一、TIN和Grid基本概念、表达曲面数据结构各有什么特点：TIN概念（思想）：采用不规则三角网来拟合连续分布现象的覆盖表面。特点：将离散分布的实测数据点连接成三角网，网中的每个三角形要求尽量接近等边形状，并保证由最近邻的点构成三角形，即三角形的边长之和最小。这种数据结构的相邻三角形信息可以自动生成，而且利用这种相邻三角形信息，便于连续分布现象的顺序追踪和查询检索，利用这种资料解耦可以方便地进行底薪分析。 Grid概念（思想）将区域空间切分为规则的格网单元，每个格网单元对应于一个数值，该属性值为地面的高程或其它连续分布现象的数值。特点：规则格网模型的数据结构简单，但是所包含的信息量很大，通过所给的数据可以方便地计算出任何一个小格子（i,j）的位置，从而查找到该位置的高程信息，确定该位置的特征，同时也可以计算出周围的8个格子（边界的情况除外）的数据，从而来确定它们的相关的地理信息。

19.由向量向栅格的转换

当数据采集采用向量数据，而空间分析采用栅格数据时，需要将向量数据转换为栅格数据； 向量向栅格转换处理的根本任务就是把点、线、面的向量数据，转换成对应的栅格数据。这一过程称为栅格化。 20.由栅格向向量的转换

当由栅格数据分析的结果通过向量绘图机输出，或者将栅格数据加入向量数据库时，都需要将栅格数据转换为向量数据； 由栅格数据向向量数据的转换：一是将扫描仪获取的图像栅格数据存入向量形式的空间数据库；二是将栅格数据进行数据压缩，将面状栅格数据转换为由向量数据表示的多边形边界。 向量向栅格的转换方法：点、线、面的栅格化；栅格向向量的转换方法：二值化、细化、跟踪

21.多源空间数据的融合

1）遥感影像与数字线划图（DLG）的融合：产生影像地图，这种影像地图具有一定的数学基础，有丰富的光谱信息与几何信息，又有行政界线和属性信息，直接提高了可视化效果。 2）遥感影像与数字高程模型（DEM）的融合：有助于实施遥感影像的几何校正与配准，消除遥感影像中因地形起伏所造成的像元位移，提高遥感影像的定位精度，同时DEM可参与遥感影像的分类，改善分类精度。

3）遥感影像与数字栅格图（DRG）的融合：可以从遥感图像中快速发现己发生变化的区域，进而实现空间数据库的自动／半自动更新。 空间数据内插概念：通过已知点或多边形分区的资料，推求任意点或多边形分区数据的方法。 22.逐点内插法

思想：以插值点为中心，定义一个局部函数去拟合周围的数据点，数据点的范围随插值点位置的变化而变化，又称移动曲面法。

方法：移动拟合法、加权平均法、克里金法

数据库：就是为了一定的目的，在计算机系统中以特定的结构组织、存储、管理和应用的相关联的数据集合。

23.空间数据库的设计过程：现实->概念->计算机

地理现象和过程->需求分析->概念设计->逻辑设计->物理设计->数据库 24.按照空间分析框架分类： 产生式分析：数字地形模型分析、迭合分析、空间临近性分析、网络分析和空间统计分析等。 查询式分析：空间集合分析和空间数据查询等。 25.元数据：关于数据的数据。

26.空间元数据：在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方式、空间参考和管理方式等特征的数据

27.DTM（Digital Terrain Model）数字地形模型是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。数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）。

28.DEM（ Digital Elevation Model）是地表单元上高程的集合，是地貌形态的离散表示。DEM通常用地表规则网格单元构成的高程矩阵表示，广义的DEM还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示

29.空间迭合分析，空间迭合分析是指在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重迭相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系；一般用于搜索同时具有几种地里属性的分布区域，或对迭合后产生的多重属性进行新的分类；或提取某个区域范围内某些专题内容的数量特征。

迭置分析的作用1）类型迭置：获取新的类型 2）数量统计: 即计算某一区域内的类型和面积 3）动态分析：进行不同时段动态对比分析 4）益本分析：效益成本分析 5）几何提取：提取符合条件的地物 空间邻近度：描述地理空间中两个地物距离相近的程度。如研究道路沿线的废气污染或河流沿线的供水能力，公共设施的服务区域划分，确定工程建设引起的搬迁范围等。 30.空间缓冲区：地理空间实体的一种影响范围或服务范围。

31.空间缓冲区分析：是围绕空间的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的多边形，用以识别这些实体对周围对象的辐射范围或影响度。 Voronoi多边形特征：

① 所有的Voronoi多边形都是凸多边形。

② Voronoi多边形的顶点是相邻已知点构成的三角形外接圆的圆心。 ③ 所有外接圆的内部不包含已知点。 32.空间缓冲区类型：

（一）向量缓冲区：基于点特征的缓冲区；基于线特征的缓冲区；基于面特征的缓冲区 （二）栅格缓冲区

对缓冲区的栅格单元作距离扩散，即计算其它栅格到需要做缓冲区的栅格距离。 按照设定的缓冲区距离提取出符合要求的栅格单元。

泰森多边形分析：根据离散分布的已知数据点对研究区域进行划分，使得划分成的多边形（Voronoi）覆盖整个研究区域，形成一个Voronoi图，且每一个多边形中仅包含一个已知的数据点，则可以用该已知数据点的数据来表达和分析该多边形内的所有其它数据点。

网络：是一个由点、线的二元关系构成的系统，通常用来描述某种资源或物质沿着路径在空间上的运动。

例如：城市的道路系统、各类地下管网系统、流域的水网等

GIS的网络分析：是依据网络的拓扑关系，通过考察网络元素的空间及属性数据，以数学理论模型为基础，对网络的性能特征进行多方面的一种分析计算。

网络的数据结构：几何结构拓扑结构

图（graph）的定义：抽象表达事物及其事物之间某种特定关系的数学系统或逻辑模型。 邻接矩阵：图或网络的存储方式

二、最短路径Dijkstra算法（迪杰斯特拉算法）

最短路径问题：设网络中从一个顶点出发到另一个顶点之间有多条路径联通，则求这些路径中最短的一条路径的问题。

核心算法：求两点间的权数最小路径，常用的算法是Dijkstra。

33．系统设计的流程：系统分析；系统设计；系统实施；系统运行与维护 34.叙述GIS产品的输出形式

（1）按输出的载体类型分类：常规地图；数字地图（2）按输出的内容和形式分类：全要素地图；专题地图；遥感影像地图；统计图表；数据报表

 迭合分析

在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重迭相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。

举例：确定一条高速公路在各个行政区内的里程数时，需要将道路线状数据与行政区划多边形资料相迭合。

 邻近度分析

 缓冲区分析：在点、线或面等不同实体周围建立一定宽度的缓冲多边形，以

确定不同地理要素的空间邻近性或其影响范围。

举例：规划拓宽一条道路，需要确定道路周边一定范围内 的居民动迁。

 Voronoi多边形分析：根据离散分布的已知资料点，构建泰森多边形，每个

多边形中仅包含一个已知的资料点，用该已知资料点来表达和分析该多边形内的所有其它数据点。

举例：在天气预报中，由每个气象台站资料构建泰森多边形，则该实测天气数据可以用来代表其所在多边形中的其它点的天气数值。

 网络分析

通过研究网络状态以及模拟和分析资源在网络上的流动和分配情况，对网络结构及其资源等的优化问题进行研究的一种空间分析方法。 举例：公交运营的线路选择。