地理信息系统复习资料.docx
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地理信息系统复习资料
地理信息系统复习资料整理
整理者:
地理131杨子杰
一、名词解释(5*3分=15分):
(红色的是考试考了的或是特别重要的概念)
1.地理信息系统(GeographicInformationSystem):
是用于采集、存储、查询、分析和显示地理空间数据的计算机系统。
(考了3分,英文全称也要写)
2.栅格数据模型(Rasterdatamodel):
一种用格网和像元来表示要素空间变化的空间数考了据模型。
3拓扑(Topology):
数学的一个分支,研究在拓扑变换(弯曲或拉伸等变换)下能保持不变的几何属性——拓扑属性(与长度、面积无关)。
应用在GIS中,确保元素之间的空间关系能明晰表达。
(考了3分)
4.不规则三角网(TIN,triangulatedirregularnetwork):
一种复合矢量数据模型,它采用一系列无重叠的三角形来近似模拟陆地表面,从而构成不规则的三角网。
与DEM对比,TIN是基于高程点的不规则分布。
5.矢量数据模型(Vectordatamodel):
一种空间数据模型,采用点及其x、y坐标来构建点、线和面空间要素。
对有确定位置的离散要素比较理想。
6.地理坐标系统:
用经纬度表示地面点位的球面坐标系(大地坐标系),是地球表面空间要素的定位参照系统。
7.大地基准:
大地基准是地球的一个数学模型。
大地基准面是利用特定椭球体对待定地区地球表面的逼近。
大地基准可作为计算某个位置地理坐标的参照或基础。
其定义包括大地原点、用于计算的椭圆参数、椭球与地球在原点的分离。
8.地图投影:
投影的过程就是从球形的地球表面到平面的转换过程,这个转换过程的结果是地图投影,即以经纬线在平面上以系统排列来代表地理坐标系统。
9.像元值:
栅格中的每个像元携有一个值,它代表由该行该列所决定的该位置上空间现象的特征,表示空间对象的类型、等级等。
10.几何变换:
利用一系列控制点和转换方程式在投影坐标上配准数字化地图、卫星图像或航空照片的过程。
11.空间数据的准确度:
用以衡量空间要素记录的位置与其实际地面位置的接近程度。
12.空间数据的精确度:
是衡量位置记录的精确性,指数据表示的精密程度,亦即数据表示的有效位数。
13.属性数据:
属性数据用来描述空间要素的特征,这些数据通过数字化和编辑来输入和校验。
14.空间分析:
是基于空间数据的分析技术,它以地学原理为依托,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。
15.缓冲区(Buffer):
基于临近的概念,建立缓冲区可把地图分为两个区域:
一个区域位于所选地图要素的制定距离之内;另一个区域在指定距离之外。
在指定距离之内的区域称为缓冲区。
16.缓冲区建立:
一种GIS操作,能生成含有选择要素一定距离范围的分区。
17.缓冲区分析(Buffer):
缓冲区分析(Buffer)是对选中的一组或一类地图要素(点、线或面)按设定的距离条件,围绕要素形成缓冲区多边形实体,从而实现数据在二维空间扩展的信息分析方法。
缓冲区是分析对象的一种影响范围或服务范围在尺度上的表现
18.叠置分析(Overlay):
叠置分析是指两层或多层地图要素进行叠加产生的一个新要素层的操作,其结果将原来的要素分割成新的要素。
(考了3分名词解释)
19.自然距离:
自然距离是量测直线距离或称欧几里得距离。
20.耗费距离:
量测的是指穿越自然距离的耗费。
21.数字高程模型(DigitalElevationModel,DEM):
是对地理空间起伏连续变化的数字表示形式,用来描述地理空间的第三维坐标——高程。
DEM模型表示高程点的规则排列,通常用矩阵表示。
22.数字地形模型(DigitalTerrainModel,DTM):
是在数据库中存储并管理的空间地形数据集合的统称。
是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。
DEM是DTM的一个子集。
被描述的地形属性也可以是地理空间上的地价、污染负荷量、绿化率、降雨量、气温、人口密度等。
(注:
21&22合在一起考了3分名词解释。
)
23.空间插值:
是用已知点的数值来估算其他点的数值的过程。
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的过程。
24.控制点(ControlPoints):
是空间插值中已知数值的点,也称为已知点、样点或观测点。
控制点的数目和分布对空间插值精读的影响极大。
【补充】:
空间插值的一个基本假设是估算点的数值受到邻近控制点的影响比受较远控制点的影响更大。
因此并不是控制点数量越多,精度就越高。
25.泰森多边形(Thiessenpolygons):
局部拟合插值法的一种,该方法确保在一个多边形内的每个未采样点与该多边形内的已知点更接近,而与任何其他的已知点相距更远。
被用于公共设施(如医院)的服务区域分析。
26.距离倒数权重插值(IDWinterpolation):
局部拟合插值法的一种。
是一种未知点的值受邻近点的影响比远距离点的影响更大的插值法。
27.克里金法(Kriging):
局部拟合插值法的一种,一种随机性插值方法,假定属性的空间变异包含空间相关成分,在空间相关范围分析的基础上,用相关范围内的采样点来估计待插点属性值。
28.薄板样条函数(Thin-platesplines):
局部拟合插值法的一种,该方法创建的面所经过的点与全部点的坡度变化最小。
29.路径分析:
基于栅格数据确定像元间的最小耗费路径。
应用在道路、管线、运河等建设中耗费最低或环境影响最小等方面。
30.网络分析(应用):
基于矢量数据并已建立拓扑关系的网络。
应用在找到网络中节点间的最短路径、查找最近设施、解决定位—配置问题等方面。
31.链路(Link):
在道路网络中由两个节点所确定的并具有运输能力的弧段,也称为边,是网络的基本要素。
32.节点(Junction):
指链路的一个交会点。
如果链路与方向有关,链路的起点和终点都是节点(始节点、到节点)。
33.转弯(Turn):
从一个链路到另一个链路的过渡。
发生在两个链路交叉或交会的节点处。
34.链路阻抗(Linkimpedance):
穿越一段链路的耗费,可用实际长度或旅行时间来量测。
35.最短路径分析(Shortestpathanalysis):
一种网络分析,在网络节点之间寻找最小累积阻抗的路径。
36.迪杰斯特拉算法(Dijkstra):
是由E.W.Dijkstra于1959年提出的一个按路径长度递增的次序产生最短路径的算法。
其算法的算法思想是结果节点集合与临时节点集合,比较取最小值。
该算法被公认为是解决网络应用最短路径问题最经典也是比较有效的算法。
37.空间数据库(考试考了3分的名词解释):
空间数据库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。
二、单项选择题(10*2分=20分):
1.GIS组成:
(简答题考了5分):
地理空间数据、硬件、软件、专业人员和基础设施。
2.椭球体
北京54的椭球体(属参心大地坐标系;采用克拉索夫斯基椭球参数,大地原点是原苏联的普尔科沃)
西安80的椭球体(属参心大地坐标系;采用GRS1975新参考椭球体系,大地原点定在我国中部地区的陕西省泾阳县永乐镇,简称西安原点)
3.地图投影类型:
(1)按地图投影所保留的性质:
①正形投影(横轴墨卡托投影(又名高斯—克吕格投影,我国比例尺地形图除1:
100万比例尺以外都是用该投影)、墨卡托投影)
②等积投影
③等距投影
④等方位或真投影
(2)按投影面划分:
①圆柱投影(圆柱等距:
墨卡托投影;)
②圆锥投影(圆锥等角投影:
兰伯特(Lambert)正形圆锥投影,适用于中纬度;圆锥等积投影:
阿伯斯(Albers)等积圆锥投影)
③方位投影(方位等积、方位等距)
1:
100万地形图采用兰伯特Lambert投影
我国大部份省区图以及大多数这一比例尺的地图也多采用Lambert投影和属于同一投影系统的Albers投影(正轴等面积割圆锥投影);
横轴墨卡托投影:
它是一种(等角横切椭圆柱投影)投影
横轴墨卡托投影(Gauss-Krüger)的条件:
中央经线和地球赤道投影成直线且为投影的对称轴;
等角投影;
中央经线上没有投影变形;
特点:
中央经线上没有变形
同一条纬线上,离中央经线越远,变形越大
高斯-克吕格投影的最大变形处为各投影带在赤道边缘处。
同一条经线上,纬度越低,变形越大
等变形线为平行于中央经线的直线
通用横轴墨卡托:
以横轴椭圆柱面割于地球椭球体的两条等高圈,按等角条件,将中央经线两侧各一定范围内的地区投影到椭圆柱面上,再将其展成平面而得。
又称UniversalTransverseMercator——UTM投影
ØUTM投影是美国及其一些国家地形图使用的主要的投影方式。
Ø我国的卫星影像资料常采用GRS84坐标系统下的UTM投影。
高斯克吕格投影特点:
(考试考了5分简答)
等角投影
中央经线不变形
赤道与中央经线的交点为坐标原点
低纬度地区变形小,高纬度地区变形大
与中央经线的经差越大面积和距离变形越大
4.矢量数据模型中,Coverage(有拓扑)和Shapefile(无拓扑)属于地理相关数据模型,空间数据和属性数据分别贮存在链接的分离系统。
Geodatabase(有拓扑)属于面向对象数据模型,基于对象数据模型将空间数据和属性数据贮存在一起。
(选择题考了)
5.基本拓扑元素:
线段、结点、多边形、层
6.基本拓扑关系:
拓扑邻接:
相同拓扑元素之间的关系(点与点、线与线、面与面)
拓扑关联:
不同拓扑元素之间的关系(点线、线面、店面)
拓扑包含:
面与其他元素之间的关系
7.无损压缩:
保留像元或像元值,允许原始栅格或者图像被精确重构。
无损压缩是可取的栅格数据,它用来分析或产生新的数据。
有损压缩:
不能完全重构原始图像,但是却可以达到很高的压缩率。
它用于背景图像处理而不是分析。
小波变换:
将一幅图像看作是一个波,并且逐渐将该波分解为更简单的小波。
该变换使用小波(数字的)函数不断重复地求取临近像元组的平均值,同时记录原始像元值与平均值之间的差异。
三、简答题(5*5分=25分):
1.GIS应用:
①土地利用遥感动态监测
②海洋渔业GIS
③基于地理信息系统的滑坡风险评价
④城市、区域规划和地籍管理
⑤城市交通GIS
⑥警用GIS
⑦医疗机构信息查询与分析
⑧个人应用
2.拓扑应用:
(考了5分简答,查书写完整点)
①保障数据质量和完整性
②增强GIS分析
3.Shapefile、Geodatabase与Coverage对比
Shapefile:
Ø只记录空间对象的位置坐标和属性信息,不记录拓扑关系。
Ø存储:
Ø独立存储:
空间对象位置直接跟随空间对象;
Ø点位字典:
点坐标独立存储,线、面由点号组成
Ø特征
Ø无拓扑关系,主要用于显示、输出及一般查询
Ø公共边重复存储,存在数据冗余,难以保证数据独立性和一致性
Ø多边形分解和合并不易进行,邻域处理较复杂;
Ø处理嵌套多边形比较麻烦
Ø适用范围:
Ø制图及一般查询,不适合复杂的空间分析
Ø优点:
Ø在监视器上显示更快
Ø对用户比对数据库制作者更为重要
Ø非私有,可共用-----可跨软件使用
Coverage:
支持以下三种基本拓扑关系:
①连接性
②面定义
③邻接性
优点:
有利于数据文件的组织,并减少数据冗余。
两个多边形之间的共享边界在弧段—坐标清单中只列一次,而不是两次。
而且,共享边界定义两个多边形,所以更新多边形就变得相对容易。
Geodatabase:
ØGeodatabase
Øgeodatabase是ArcGIS8开始推出的面向对象的基于关系型数据库的新型数据模型。
Ø能在一个同一的模型框架下对GIS通常所处理和表达的地理空间要素,如:
矢量、栅格、三维表面、网络、地址等,进行统一的描述。
Øgeodatabase在单机上是一个.mdb,在arcsde上可能是其它的关系数据库。
ØGeodatabase模型结构
Øfeaturedataset是featureclass的集合;
要素类(Featureclass)
优点:
Ø在同一数据库中统一管理各种类型的空间数据;
Ø空间数据的录入和编辑更加准确。
这得益于空间要素的合法性规则检查。
Ø是AO的一部分,具有面向对象技术的优势。
空间数据更面向实际的应用领域。
不在是无意义的点、线、面,而代之以电杆、光缆和用地等。
Ø可以表达空间数据之间的相互关系,提供即时拓扑。
Ø可以更好地制图。
对不同的空间要素,我们可定义不同的“绘制”方法,而不受限于ArcInfo等客户端应用已经给出的工具。
Ø空间数据的表示更为精确。
除了可用折线方式以外,还可用圆弧、椭圆弧和Bezier曲线描述空间数据的空间几何特征。
Ø可管理连续的空间数据,无需分幅、分块。
Ø支持空间数据的版本管理和多用户并发操作。
4.栅格数据类型:
①卫星图像
②USGS的数字高程模型
③非USGS的数字高程模型
④全球数字高程模型
⑤数字正射影像
⑥二值扫描文件
⑦数字栅格图
⑧图形文件
⑨特定GIS软件的栅格数据
5.拓扑规则的用途:
①国家间不能重叠
②国家间不能存在间隙
③国界不能有悬挂点(即国界必须封闭)
④人口普查区和县必须彼此覆盖
⑤投票区必须被县覆盖
⑥等高线不能相交
⑦洲际道路必须被参照线的要素类覆盖
⑧里程标志必须被参照线覆盖
⑨标识点必须落在多边形内
6.几何变换方法:
(1)等积变换
(2)相似变换
(3)仿射变换:
在保留线条平行条件下,仿射变换允许对矩形目标作旋转、平移、倾斜和不均匀缩放等操作。
是二维坐标到二维坐标的线性变换。
(4)投影变换
7.空间要素的拓扑错误:
(1)多边形要素
①多边形未闭合
②两个多边形之间有缝隙
③多边形重叠
(2)线要素
①悬挂节点(未及/欠头,过伸)
②伪节点
③线段方向(水文学中河流的流向,交通)
(3)点要素
标识点(与多边形有关)
8.属性数据表类型(空间、非空间的区别)
(1)要素属性表(空间):
用来获取吉和要素。
每个矢量数据必须有一个要素属性表。
对于面向对象数据,要素属性表用一个字段存储要素的几何特征。
要素属性表还有默认的字段,用于概括要素的几何特征,如线要素的长度、多形性要素的面积和周长。
(2)非空间数据表:
非空间数据表不是直接存储要素的几何特征;但是,在必要的时候,可以用一个字段把非空间数据表与要素属性表连接起来。
非空间属性表包括各类调查报告、文件、统计数据与实验数据等。
9.矢量模式与栅格模式比较:
(5分简答)
栅格模式
矢量模式
优点:
1、数据结构简单
2、叠加操作更易实现、更有效
3、能有效表达空间可变性
4、便于做图像的有效增强
优点:
1、数据结构更严密。
2、提供有效的拓扑编码,
便于拓扑操作。
3、图形输出美观。
缺点:
1、数据量大,需要压缩。
2、难以表达拓扑关系。
3、图形输出不美观,有锯齿。
缺点:
1、数据结构复杂。
2、叠加操作不方便。
3、表达空间变化性能力差。
4、不能做增强处理。
10.合并与关联的区别(5分简答)
①合并(Join):
用两个表格的一个共同关键字或者主关键字和外部关键字把两个表格连在一起。
被推荐用于“一对一”或“多对一”的关系。
②关联(Relate):
临时性地把两个表格链接在一起,而各表格保持独立。
类似于超链接。
优点是对四种关系类型(一对一,一对多,多对一,多对多)都适用。
但是关联减慢了数据存储的速度,特别是对远程数据库的处理更慢。
11.空间插值的类型
(1)全局拟合和局部拟合
1)全局拟合:
利用现有的已知点来估算未知点的值,通常不直接用于空间插值,而是用来估算表面的总趋势。
类型:
边界内插方法、趋势面分析、傅里叶级数
2)局部拟合:
用已知点的样本来估算未知点的值。
一般用邻近的数据点进行估计。
用于估算局部或短程变化。
在估算某个点的未知数值时,局部拟合法更为有效。
类型(重点掌握):
移动平均插值方法(距离倒数插值IDW)、样条插值方法(Spline)、空间自协方差最佳插值方法(克里金插值Kriging)、最邻近点法(泰森多边形方法)
(2)精确插值和非精确插值
1)精确插值:
在该点位置的估算值与该点已知值相同。
2)非精确插值:
估算的点值与该点已知值不同。
(3)确定性插值和随机性插值
1)确定性插值:
不提供预测值的误差检验。
2)随机性插值:
用估计变异提供预测误差的评价。
12.DEM、TIN和等值线(Contour)的对比
注:
DEM、TIN、等值线同属DTM的表示模型。
格网(Grid)为DEM,不规则三角网为TIN,等值线为Contour。
模型
格网(Grid)(DEM)
不规则三角网(TIN)
等值线(Contour)
定义及表示方法
通常用正方形,矩形或三角形等规则网格将区域空间切分为规则的格网单元,每个格网单元对应一个Z值。
类似于矩阵或者二维数组
①根据区域的有限个点集将区域划分为相等的三角面网络,数字高程有连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位置和密度。
②区域内任意点均落在三角面的顶点、边上或三角形内。
三角面内部高程通过三个顶点插值获取,边上高程通过两个顶点插值获取。
③利用所有采样点取得的离散数据,按照优化组合的原则,把这些(各三角形的顶点)连续成相互连续的三角网(连接时尽可能确保每个三角形都是锐角三角形或是三角形的长度近似相等)。
Contour是最常用的地形制图方法。
等高线连接相同高程的点,等高距代表等高线之间的垂直距离。
等高线的排列及模式是地形的反映。
优点
易于计算机计算处理。
易于计算等高线、坡度、坡向、山坡阴影和自动提取流域地形等
能够避免平坦地形情况下的数据冗余;同时能够在地形起伏较大情况下保持较高的精度。
具有直观可读性的优点,经一定训练有经验的读者在阅读等高线时,能看出由数字化数据模拟的地形直观形象,甚至判断出准确度。
缺点
无法表现地形的结构和局部细节。
数据量过大,通常需要进行压缩存储
数据存储方式比较复杂,不仅存储每个点的高程,同时还要存储平面坐标、节点拓扑、三角形及邻接三角形等。
由GIS生成的等高线地图,有时会出现无规律性和水平误差。
无规律性往往是使用大像元引起的,水平误差归因于在平滑算法中使用了不正确参数值。
四、分析题(1*10分=10分):
1.栅格数据结构与编码(考试题目与之前的模拟题类似)
老师上课时候的练习题。
注意看第二题。
考试考了第2题相似的题目。
2.线的简化与平滑(道格拉斯普克)
3.迪杰斯特拉算法
4.缓冲区分析的两种画法
5、应用题(1*30分=30分):
本次考试我最后一题的答案:
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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