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地理信息系统期末复习
第一章导论
*-H-
第—F
地理信息系统的基本概念
—、数据与信息
数据(data)
为便于交流、解释或处理,对信息的可再解释的形式化表示。
理解:
泛指表示一个指定的值或条件的数字、符号(或字母)等。
数据是表示信息的,但这种表示要适合传输、分析和处理。
在数字通信中,常把数据当作信息的同义词。
信息(information)
关于客体(如事实、事件、事物、过程或思想,包括概念)的知识,在一定场合中具冇特定的意义。
二、地理信息与地理信息系统
地理数据(geographicdata)
直接或间接关联着相对于地球的某个地点的数据。
地理信息(geographicinformation)
关于那些直接或间接涉及相对于地球的某个地点的现象的信息。
GIS的操作对象是_地理数据或空间数据。
P5-—Who?
GIS空间数据(地理信息)的基本特征:
空间特征、屈性特征、时序或时间特征。
(1、2题的关系)P3……操作对象的特点地理信息系绸(GIS,7.132)
在计算机软硬件支持下,把各种地理信息按照空间分布,以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图和综合分析的计算机技术系统。
课后习题1、什么是地理信息系统(GIS)?
它与一般计算机应用系统有哪些异同点?
(P4)
答:
在计算机软硕件支持下,把各种地理信息按照空间分布,以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图和综合分析的计算机技术系统。
GTS脱胎于地图学,是计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等众多学科交叉融合1佃成的新兴学科。
但是,地理信息系统与这学科和系统Z间既冇联系又冇区别:
(1)GIS与机助制图系统。
机助制图是地理信息系统的主耍技术基础,它涉及GIS中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。
地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方而。
一个功能完善的地理信息系统町以包含数字制图系统的所有功能,此外它述应具有丰富的空间分析功能。
(2)G1S与DBMS(数据库管理系统)。
GIS除需要功能强人的空间数据的管理功能之外,还需要具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能。
因此,GIS在硕件和软件方面均比一般事务数据库更加复杂,在功能上也比后者要多得多。
(3)GTS与CAD系统。
二者虽然都冇参考系统,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。
(4)GIS与遥感图像处理的系统。
遥感图像处理的系统是专门用于对遥感图像数据处理进行分析处理的软件。
它主耍强调对遥感栅格数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取。
这种系统一般缺少实体的空间关系描述,难以进行某一实体的属性查询和空间关系查询以及网络分析等功能。
需简化,提取关键句。
3S技术是遥感技术(Remotesensing,RS)>地理信息系统(Geoqraphvinformationsystems,GIS)和全球定位系统(Globalpositioningsystems,GPS)的统称,是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合,多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。
第二节地理信息系统的基本构成
GIS其基本构成一般包括以K5个主耍部分:
系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。
P6--系统结构问题
一、系统硬件
二、系统软件
GIS功能软件常分为基础软件平台和应用软件两大类型。
前者如ArcView
GIS、Mapinfo、MapGIS,后者如环境信息系统。
P13…实习基础
课后习题2、地理信息系统有哪几个主要部分组成?
它的基本功能有哪些?
试举目前广泛应用的两个基础地理信息系统软件为例,列出它们的功能分类表,并比较异同点?
(P6)
答:
主要有五个组成部分:
(1)系统硬件:
包括各种硬件设备,是系统功能实现的物质基础;
(2)系统软件:
支持数据采集、存储、加工、冋答用户问题的计算机程序系统;(3)空间数据:
系统分析与处理的对象,构成系统的应用基础;(4)应丿IJ人员:
GIS服务的对象,分为一般川户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户;(5)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。
其基本功能有:
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产品制作与显示;⑥二次开发和编程。
三、空间数据
空间数据|(spatialdata,7.140)
用来表示空间实体的位置、形状、大小和分布特征诸方面信息的数据,适用于描述所有呈二维、三维和多维分布的关于区域的现象。
属性数据(attributedata97.141)
描述地理实体质量和数量特征的数据。
四、应用人员
五、应用模型
第三节地理信息系统的功能简介
—、基本功能
(1)数据采集与编辑
4D数据
(2)数据存储与管理
(3)数据处理与变换
数据处理与变换方法:
数据变换/数据重构/数据抽取
GIS数据处理的任务和操作内容主要有数据变换、数据重构、数据提取。
Mapgis的文件转换、工程裁剪为数据重构;Mapgis的整图变换、Mapinfo图像配准、投影变换为数据变换;ArcviewGIS的kriginginterpolation>重分类为数据提取。
(4)空间分析与统计
空间分析(spitalanalysis,7.144)
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、空间演变等信息。
以地学原理为依托,通过分析算法,对地理对象的位置、分布、形态、形成、演变等空间信息进行分析的技术。
空间分析方法:
督合分析/缓冲区分析/数字地形分析
(5)产品制作与演示
(6)二次开发和编程
叠置分析overlayanalysis
将不同层的地物要素和重叠,使得一些要素或属性和叠加,从而获取新信息的方法。
包括合成叠置分析和统计叠置分析。
二、应用功能
GIS的研究核心是_地理空间分析。
课后习题3、试说明地理信息系统的基本分析功能与应用模型之间的区别和联系是什么?
答:
地理信息系统分析功能是基于现有数据按照一定规律或者参数进行计算得出的结构,这些规律和参数就可以构成一个应用模型,比如降雨量计算模型和风力强度计算模型等。
但应用模型很多是专业领域的模型,其表现可以是参数表格也对以是图标或计算公式,不利于地理信息这种要与地理坐标相联系,并且需要特殊的可视化效果的信息分析与表达。
因此,耍构建适合于地理信息分析和表达的应用模型就要把如气象农业等行业M用模型转变或者结合地理信息做成与空间信息相连接的模型应用于分析。
第四节
地理信息系统的发展概况
一、发展概况(略)
地理信息系统的数据结构
二、基础理论(略)
第一早
第一节地理空间及其表达
一、地理空间的概念
1、地理空间定位框架
(1)平面控制网
地图投影(mapprojection,7.132)
按一定的数学法则,把参考椭球面上的点、线投影到平面上的方法。
(2)高程控制网
地理空间定位框架由平面控制网和高程控制网组成,为建立地理空间数据的坐标位置提供了一个通用坐标系。
口前,我国采用的大地坐标系为1980年屮国国家大地坐标系。
课后习题4、请简述平面控制网和高程控制网在GIS中的应用?
(P38-P39)
答:
平面控制网用以确定在地球上的平面位置通常是地理经纬度处标;高程控制网利用空问某点高于或低于基准而的垂总距离来捉供地形信息。
二、空间实体表达
1>矢量表示
矢量数据(vectordata,7.143)
X,Y坐标或坐标串表示的空间点、线、面等图形数据及其属性数据的总称。
2、栅格表示
栅格数据(rasterdata,7.144)
被表示成有规则的空间阵列的数据。
第二节地理空间数据及其特征
GIS的空间数据的分类
1、数据源:
地图/影像/文木
2、数据结构:
矢量/栅格
3、数据特征:
空间/屈性
4、几何特征:
点/线/面/曲面/体
5、发布形式:
4D(2G/2M,1矢3栅):
DLG/DRG/DEM/DOM
数字高程模型(digitalelevationmodebDEM)
是一定范围内规则格网点的平面坐标(X,Y)及其高程(Z)的数据集,它主耍是描述区域地貌形态的空间分布,是通过等高线或相似立体模型进行数据采集(包括采样和量测),然后进行数据内插而形成的。
数字正射影像(digitalorthophotomap,DOM)
数字正射影像数据是经过辐射校正和几何校正,并进行投影差改正处理的影像。
影像可以是全色的或彩色的,也可以是多光谱的,有吋附之以主要居民地、地名和境界等矢量数据。
是对航空(或航天)像片进行数字微分纠正和镶嵌,按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集。
它是同时具有地图几何精度和影像特征。
课后习题5、什么是4D数据?
它们与矢量和栅格数据之间具有什么联系?
(P43)
5、什么是4D数据?
它们与矢量和栅格数据之间具有什么联系?
(P43)
答:
4D数据是指:
数字线画图数据(DLG)、数字栅格图数据(DRG)、数字高程模型数据(DEM)、数正射影像数据(DOM)。
数字线画图数据(DLG):
是现有地形图要索的矢量数据;
数字栅格数据(DRG):
是现有纸质地图经计算机处理后得到的栅格数据;
数字高程模型数据(DEM):
是数字形式表达的地形起伏数据,是栅格数据;
数止射影像数据(D0M):
是对遥感数字影像,经像元进行投影并改止、镶嵌,也是一种栅格形式的数据。
二、空间数据的基本特征
课后习题1、通过实例说明GIS空间数据的基本特征及在计算机中的表示方法?
(P44)
答:
GIS空间数据的基本特征:
空间特征、属性特征、吋间特征。
在计算机中空间特征釆取空间分幅,即将整个地理空间划分为许多子空间,在选择要素表达子空间;属性特征采収属性分层即将要表达的空间数据抽象成不同类型加性的数据层来农达;吋间特征釆取吋间分段即将有吋间特征的地理数据按其变化规律划分为不同的时间段数据再逐一表示。
三、空间数据的拓扑关系
拓扑关系(topologicalrelation)
指满足拓扑几何学原理的各空间数据间的相互位置关系,即用结点、弧段和多边形所表示的实体Z间的邻接、关联和包含等关系。
为联((association)
两个或两个以上类Z间的语义关系,定义了类中实例间的连接。
医|(class)
具有共同特性和关系的一组要素的集合。
[TD/T1016-2007,3.2类]
课后习题2、简述空间数据的拓扑关系及其对GIS数据处理和空间分析有何重要意义?
答:
空间数据的拓扑关系是明确定义空间结构关系的一种数学方法,它是指满足拓扑儿何学原理的各空间数据间的札I互位置关系,即用结点、弧段和多边形所表示的实体之间的邻接、关联和包含等关系。
意义:
在GIS中,空间数据的拓扑关系不但用于空间数据的编辑和组织,而几在空间分析和应用中都具有非常重要的意义。
(P45)
(1)根据拓扑关系,不需耍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)利川拓扑数据有利于空间要索的查询;(3)可以利用拓扑数据作为工具,重建地理实体。
(P47)
空间数据的计算机表示(三分)
1、空间分幅
2、属性分层
3、吋间分
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