地理信息系统

1.GIS：是在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理实体、地理现象数据及其空间关系数据，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的地理实体、现象及过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。简言之，地理信息系统是对空间数据进行采集、编辑、存储、分析和输出的计算机信息系统。

2.GIS的基本内涵：（1）GIS的物理外壳是计算机化的技术系统，它又由若干个相互关联的子系统构成，这些子系统的结构及其优劣程度直接影响着GIS的硬件平台、功能、效率、数据处理的方式和产品输出的类型。（2）GIS的操作对象是空间数据，即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体和地理现象。空间数据的最根本的特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性和定量的描述。（3）GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力。（4）GIS与测绘学和地理学有着密切的关系。

3.GIS的基本特征：（1）数据的空间定位特征。（2）空间关系处理的复杂性。（3）海量数据管理能力。

4.GIS的基本功能需求：位置、条件、趋势、模式、模拟

5.GIS的基本功能：（1）数据采集功能。（2）数据编辑与处理。（3）数据存储、组织与管理功能。（4）数据查询与空间分析功能（5）数据输出功能

6.GIS的组成：计算机软件系统、软件系统、网络、空间数据和管理与应用人员。

7.工具型GIS：也称之为地理信息系统开发平台或外壳，它是具有GIS的基本功能，供其他系统调用或用户进行二次开发的操作平台。

8.应用型GIS：是根据用户的需求和应用目的而设计的一类或多类专门型GIS，它一般是在工具型GIS的平台上，通过二次开发完成。

9.数字地球：是一种可以嵌入海量数据、多分辨率和三维的地球。是对真实地球及其相关想象统一性的数字化重现和认识，其核心思想是用数字化手段统一处理地球问题和最大限度地利用信息资源。

10.虚拟现实GIS(VRGIS)：是一种最有效的模拟人在自然环境中的视、听、动等行为的高级人机交互技术，主要通过虚拟建模语言（VRML）把GIS数据转换到VR中，为人们提供一个逼真的模拟环境。

第二章 地理空间数学基础

1.大地水准面：当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。

2.强调局部地区大地水准面与椭球面较好的定位，通常称为参考定位，如我国1980西安坐标系；强调全球大地水准面与椭球面符合较好的定位，通常称为绝对定位，如WGS-84坐标系。

3.地球投影的实质是按照一定的数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，建立地面点位的地理坐标（B，L）与地图上相对应的平面直角坐标（X，Y）之间一一对应

的函数关系。

4.高斯投影的变形特征是：在同一条经线上，长度变形随纬度的降低而增大，在赤道处为最大；在同一条纬线上，长度随经差的增加而增大，且增大速度较快。

5.我国规定1:1万、1:2.5万、1：5万、1:10万、1:25万、1:50万比例尺地形图，均采用高斯投影。1:2.5至1:50万比例尺地形图采用经差6度分带，1:1万比例尺地形图采用经差3度分带。

6.6度带是从子午线起，自西向东每隔经差6度为一投影带，全球分为60带，各带的带号用自然序数1,2,3，....，60表示；3度带是从东经1度30分的经线开始，每隔3度为一带，全球分为120个投影带。

7.地理格网：是按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的格网。

第三章 空间数据模型

1.地理空间实体：是对复杂地理事物和现象进行简化抽象得到的结果，简称空间实体。空间实体具有4个基本特征：空间位置特征、属性特征、时间特征和空间关系特征。

2.空间数据模型分为概念模型、逻辑数据模型和物理数据模型。

3.概念模型包括：场模型，用于描述空间中连续分布的现象；对象模型，用于描述各种空间地物；网络模型，可以模拟现实世界中的各种网络。

4.常用的空间逻辑数据模型有矢量数据模型、栅格数据模型和面向对象模型。

5.物理数据模型是概念数据模型在计算机内部具体的存储形式和操作机制，即在物理磁盘上如何存放和存取，是系统抽象的最底层。

6.空间数据类型：几何图形数据（不仅反映空间实体的地理位置，还要反映实体间的空间关系）、影像数据（主要来源于卫星遥感、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，以及遥感影像数据通过解译得到的信息等）、地形数据（来源于地形图等高线的数字化，已建立的格网状数字化高程模型DTM或其他形式表示的地形表面如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）。

7.空间关系：拓扑空间关系（用来描述实体间的相邻、连通、包含和相交的关系）、顺序空间关系（用于描述实体在地理空间上的排列顺序，如实体之间前后、上下、左右和东、西、南、北等方位关系）、度量空间关系（用于描述空间实体之间的距离远近等关系）

8.矢量数据模型是一种产生于计算机地图制图的数据模型，适合于用对象模型抽象的地理空间对象；栅格数据模型适合于用场模型抽象表达空间对象，采用面域或空域的枚举来直接描述空间实体。

9.镶嵌数据模型：采用的是规则或不规则的小面块集合来逼近自然界不规则的地理单元，适合于用场模型抽象的地理现象。

第四章 空间数据结构

1.空间数据结构：是指对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式，对地理信息系统中的数据存储、查询检索和应用分析等操作处理的效率有着至关重要的影响。

2.矢量数据结构是对矢量数据模型进行数据的组织。分为实体数据结构和拓扑数据结构。该结构可以对复杂数据以最小的数据冗余进行存贮，具有数据精度高、存储空间小等特点，是一种高效的图形数据结构。

3.实体数据结构具有编码容易、数字化操作简单和数据编排直观等优点；拓扑数据结构具有拓扑编辑功能，包括索引式结构、双重编码结构、链状双重编码结构。

4.栅格数据结构是以规则栅格阵列表示空间对象的数据结构。栅格数据的参数：栅格形状、栅格单位大小、栅格原点、栅格的倾角。栅格单元值的选取：中心点法、面积占优法、重要性法、百分比法。

5.影像金字塔结构：是指在统一的空间参照下，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、数据由小到大的金字塔结构。

6.矢量数据结构的优点：数据结构严密，冗余度小，数据量小；空间拓扑关系清晰，易于网络分析；面向对象目标的，不仅能表达属性编码，而且能方便地记录每个目标的具体的属性描述信息；能够实现图形数据的恢复、更新和综合；图形显示质量好、精度高。缺点：数据结构处理算法复杂；叠置分析与栅格图组合比较难；数学模型比较困难；空间分析技术上比较复杂，需要更复杂的软、硬件条件；显示与绘图成本比较高。

7.栅格数据结构的优点：数据结构简单，易于算法实现；空间数据的叠置和组合容易，有利于与遥感数据的匹配应用和分析；各类空间分析、地理现象模拟均较为容易；输出方法快速简便，成本低廉。缺点：图形数据量大，用大像元减小数据量时，精度和信息量受损失；难以建立空间网络连接关系；投影变化实现困难；图形数据质量低，地图输出不精美。

第五章 空间数据组织与管理

1.地理信息系统的数据库是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合，是地理信息系统在计算机物理存储介质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。数据库常用的数据模型：层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型。特点：数据量特别大、不仅有地理要素的属性数据还有大量的空间数据，即描述地理要素空间分布位置的数据、数据应用广泛。

2.空间数据的基本特征：空间特征、非结构化特征、空间关系特征、多尺度与多态性、分类编码特征、海量数据特征

3.空间数据管理包括矢量数据的管理和栅格数据的管理。矢量数据的管理包括：文件/关系数据库混合管理、全关系管理、对象关系数据库管理；栅格数据的管理包括：基于文件的影像数据库管理、文件结合数据库影像管理和基于关系数据库管理

4.空间数据引擎：是一种能将空间图形数据也存放到大型关系数据库中管理的产品，简称SED。主要是为解决存储在关系数据库中的空间数据与应用程序之间的数据接口问题。

5.空间索引：是指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，其中包含空间对象的概要信息，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针。

第六章 空间数据采集与处理

1.数据获取方式：地图数据、遥感影像数据、实测数据、共享数据、其他数据。

2.空间数据采集与处理的基本流程：数据源的选择、采集方法的确定、数据的编辑与处理、数据质量控制与评价、数据入库。

3.地图数字化：是指根据现有纸质地图，通过手扶跟踪或扫描矢量化的方法，生产出可在计算机上进行存储、处理和分析的数字化数据。

4.空间数据坐标变换方法：投影变换、仿射变换、相似变换、橡皮拉伸。

5.重采样是栅格数据空间分析中处理栅格分辨率匹配问题时常用的数据处理方法。进行空间分析时，用来分析数据资料由于来源不同，经差要对栅格数据进行几何纠正、旋转、投影变换等处理，在这些处理过程中都会产生重采样问题。常用重采样方法：最邻近像元法、双线性插值法、双三次卷积法。

6.在相邻图幅的边缘部分，由于原图本身的数字化误差，使得同一实体的线段或弧段的坐标数据不能相互衔接，或是由于坐标系统、编码方式等不统一，需进行图幅数据边缘匹配处理。（1）逻辑一致性的处理 （2）识别和检索相邻图幅 （3）相邻图幅边界点坐标数据的匹配 （4）相同属性多边形公共边界的删除

7.元数据：它是关于数据的数据，在地理空间信息中用于描述地理数据集的内容、质量、表示方式、空间参考、管理方式以及数据集的其他特征，它是实现地理空间信息共享的核心标准之一。元数据的主要作用：（1）帮助用户了解和分析数据 （2）空间数据质量控制 （3）在数据集成中的应用 （4）数据存贮和功能实现

第七章 空间数据查询与空间度量

1.空间数据查询的方式：属性查图形、图形查属性。空间数据查询可以查询空间对象的属性、空间位置、空间分布、几何特征以及其他空间对象的空间关系。属性查图形（SQL）；图形查属性（图形查询、拓扑查询、几何查询）；查询结果：高亮度显示、属性列表、统计图表。

2.空间关系查询：拓扑关系查询、缓冲区查询。

3.质心是描述地理对象空间分布的一个重要指标。质心量测经常用于宏观经济分析和市场区位选择，还可以跟踪某些地理分布的变迁，如人口变迁，土地类型变化等。

第八章 GIS基本空间分析

1.空间分析是从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、分布、形态、形成和演变等信息的分析技术，是地理信息系统的核心功能之一，它特有的对地理信息的提取、表达和传输的功能，是地理信息系统区别于一般管理信息系统的主要功能特征。

2.GIS基本空间分析：叠置分析、缓冲区分析、窗口分析和网络分析。

3.叠置分析：是地理信息系统中常用的提取空间隐含信息的方法之一，叠置分析是将有关主题层组成的各个数据层面进行叠置产生的一个新数据层面，其结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性，同时叠置分析不仅生成了新的空间关系，而且还将输入的多个数据层的属性联系起来产生新的属性关系。

4.叠置分析分为矢量数据叠置分析和栅格数据叠置分析。矢量数据叠置分析：点与多边形叠置、线与多边形叠置、多边形叠置；栅格数据叠置分析：布尔逻辑运算、重分类、

数算复合法。

5.缓冲区分析：是地理信息系统中常用的一种空间分析方法，是对空间特征进行度量的一种重要手段。是指以点、线、面实体为基础，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形图层，然后建立该图层与目标图层的叠加，进行分析而得到所需结果。它是用来解决邻近度问题的空间分析工具之一。邻近度描述了地理空间中两个地物距离相近的程度。

6.缓冲区分析包括缓冲区的建立及区域分析，它首先是对要素根据缓冲的条件，建立缓冲区，然后将这个缓冲区图层与其他图层进行诸如叠置分析、网络分析、服务设施查找等其他分析操作，得到所需要的结果，以便为某项分析或决策提供依据。

7.窗口分析：是指对于栅格数据系统中的一个、多个栅格点或全部数据，开辟一个有固定分析半径的分析窗口，并在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列统计计算，或与其他层面的信息进行必要的复合分析，从而实现栅格数据有效水平方向的扩展分析。

8.窗口分析的三要素：中心点、分析窗口大小与类型、运算方法。分析窗口的类型：矩形窗口、圆形窗口、环形窗口、扇形窗口、其他窗口

9.网络分析：是指现实世界中，由链和节点组成的、带有环路，并伴随着一系列支配网络中流动之约束条件的线网图形，它的基础数据是点与线组成的网络数据。网络分析是通过模拟、分析网络的状态以及资源在网络上的流动和分配等，研究网络结构、流动效率及网络资源等的优化问题的一种方法。

10.从网络分析应用功能的角度上，网络分析分为路径分析、最佳选址、资源分配和地址匹配。

第九章 DEM与数字地形分析

1.数字高程模型（DEM）：是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模型（即地形表面形态的数字化表示），高程数据常常采用绝对高程。DEM是地理空间中地理对象表面海拔高度的数字化表达（广义）；DEM是区域表面海拔高程的数字化表达（狭义）。

2.数字地形分析（DTA）：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。（提取坡面地形因子、提取特征地形要素、地形统计特征分析）

3.DEM建立过程中的关键环节是根据采样点的值内插计算格网点上的高程值。

4.流域提取：（1）DEM洼地填充 （2）水流方向确定 （3）水流累计矩形生成 （4）流域网络提取。

第十章 空间统计分析

1.空间统计分析主要分析内容：基本统计量、探索性数据分析、分级统计分析、空间插值、空间回归、空间分类

2.探索性数据分析首先分离出数据的模式和特点，再根据数据特点选择合适的模型。探索性数据分析还可以用来揭示数据对于常见模型的意想不到的偏离。（直方图、QQplot分布图、方差变异分析工具、Voronoi图）

3.数据分级的根本目的在于区分数据集中个体的差异，分级统计的过程就是区别个体性质的过程。

4.空间内插的根本是对空间曲面特征的认识和理解，具体到方法上，则是内插点邻域范围的确定、权值确定方法、内插函数的选择等3方面的问题。

5.空间回归分析：是研究两个或两个以上的变量之间关系的一种统计方法。在进行分析、建模时，常选用其中一个为因变量，其余的作为解释变量，然后根据样本资料研究解释变量与因变量之间的关系。

第十一章 地理信息可视化

1.可视化的基本含义是将科学计算中产生的大量非直观的、抽象的或者不可见的数据，借助计算机图形学和图像处理等技术，以图形图像信息的形式，直观、形象地表达出来，并进行交互处理。在地理信息系统中，可视化则以地理信息科学、计算机科学、地图学、认知科学、信息传输学与地理信息系统为基础，并通过计算机技术、数字技术、多媒体技术，动态、直观、形象地表现、解释、传输地理空间信息并揭示其规律，是关于信息表达和传输的理论、方法与技术的一门学科。

2.地理信息系统输出产品的形式：地图、图像、统计图表及各种格式的数字产品。

3.可视化的表现形式：等值线显示、分层设色显示、地形晕渲显示、剖面显示、专题地图显示、立体透视显示。

第十二章 地理信息的传输

1..WEB-GIS（网络地理信息系统）：指基于Internet平台，客户端应用软件采用网络协议，运用在Internet上的地理信息系统。