中南大学地理信息系统原理考研真题复习笔记回忆树.docx

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中南大学地理信息系统原理考研真题复习笔记回忆树

第一章地理信息系统概论

1.信息与数据

（1）信息

①定义：

a.狭义信息论．．．．．．

b.广义信息论．．．．．．

②特点：

4点．．．．．．

（2）数据

①定义．．．．．．

②与信息的关系．．．．．．

2.地理信息与地理数据

（1）地理数据

①定义．．．．．．要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律．．．．．．

②内容．．．．．．

（2）地理信息

①定义．．．．．．

②特征．．．．．．

3.地理信息系统

（1）定义．．．．．．

（2）特征：

（3）分类：

ThematicGIS、gionalGIS、GISTools

（4）核心问题：

location、condition、trends、patterns、models

（5）功能：

①数据采集、监测与编辑：

②数据处理：

③数据存储与组织：

④空间查询与分析：

a.空间查询．．．．．．

b.空间分析．．．．．．

空间分析的三个层次：

ⅰ.空间检索．．．．．．

ⅱ.空间拓扑叠加分析．．．．．．

ⅲ.空间模型分析．．．．．．

⑤图形与交互显示．．．．．．

第二章从现实世界到比特世界

（1）模型：

①定义：

指对现实世界．．．．．．

②作用．．．．．．

（2）GIS空间数据模型

①概念数据模型

1）定义．．．．．．

2）分类．．．．．．

②逻辑数据模型

1）定义．．．．．．

2）分类．．．．．．

a.结构化模型．．．．．．

b.面向操作模型．．．．．．

③物理数据模型．．．．．．

第三章空间数据模型

三种空间数据模型

1.地理空间．．．．．．

2.分类：

绝对空间、相对空间

（1）绝对空间．．．．．．

（2）相对空间．．．．．．

3.空间数据模型．．．．．．

XX：

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（3）网络模型

①定义：

在网络模型中．．．．．．

②特征：

a.结点数据间．．．．．．

b.一个结点．．．．．．

③表达：

．．．．．．

（4）要素模型与网络模型间的比较：

两者都处理离散地物，但网络模型．．．．．．

（5）要素模型与场模型的比较：

要素模型：

．．．．．．

场模型：

．．．．．．

基于要素的空间关系分析

1.地理要素之间的空间区位关系可抽象为点、线（弧）、多边形（区域）之间的空间几何关系。

XX：

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空间关系包含三种基本类型：

拓扑关系、方向关系、度量关系

（1）方向关系：

①定义．．．．．．

②类型．．．．．．

③判断．．．．．．

（2）度量关系：

①定义．．．．．．

②应用：

a.．．．．．．

b.已知点线面度量关系．．．．．．

③地理空间的距离度量：

a.大地测量距离．．．．．．

b.曼哈顿距离：

维度差加上经度差

c.旅行时间距离．．．．．．

d.欧式距离：

（3）空间关系在空间查询中的应用：

如查询满足下列条件的城市：

在近京沪线东部（顺序方位关系）

距离京沪线不超过50km（空间距离关系）

城市人口大于100万（属性信息查询）

城市选择区域是特定的多边形（空间拓扑关系）

第四章空间参照系统和地图投影

1.大地水准面：

静止的平均海水面．．．．．．

2.水准面：

海洋静止时，它的自由水面．．．．．．

3.大地球体：

大地水准面．．．．．．

4.比例系数：

SF=实际比例尺/主比例尺．．．．．．

主比例尺．．．．．．

地图投影的基本问题

1.地图投影

（1）定义：

．．．．．．

（2）地图投影变形的种类：

长度变形、面积变形、角度变形。

①长度变形．．．．．．

特点：

ⅰ.长度变形．．．．．．

ⅱ.在同一投影上．．．．．．

②面积变形．．．．．．

特点：

ⅰ.面积变形．．．．．．

ⅱ.在同一投影上．．．．．．

③角度变形．．．．．．

特点：

ⅰ.角度变形．．．．．．

ⅱ.在同一投影上．．．．．．

（3）地图投影的分类：

【重要级别★．．．】

A．按变形性质分类：

等角投影、等积投影、任意投影

①等角投影

ⅰ.定义．．．．．．

ⅱ.特点．．．．．．

②等积投影．．．．．．

③等距投影

ⅰ.定义．．．．．．

ⅱ.特点．．．．．．

B．按构成方法分类：

几何投影，非几何投影

①几何投影

ⅰ.定义．．．．．．

ⅱ.分类．．．．．．

②非几何投影

ⅰ.定义．．．．．．

ⅱ.分类：

伪方位投影、伪圆柱投影、伪圆锥投影、多圆锥投影；

C．按投影面与地球相割或相切分类：

①割投影．．．．．．

②切投影．．．．．．

2.地图投影的选择

（1）选择地图投影时，主要考虑的因素．．．．．．

（2）常见地图投影的选择：

①世界地图．．．．．．

②我国出版的世界地图．．．．．．

③对半球地图．．．．．．

3.高斯—克吕格投影（横轴墨卡托投影）

（1）定义：

中央经线和赤道．．．．．．

（2）特点：

①．．．．．．

②中央经线．．．．．．

③面积变形．．．．．．

（3）长度变形特征：

①在同一条经线上．．．．．．

②在同一条纬线上．．．．．．

第五章GIS中的数据

1.GIS中的数据通常描述三部分信息．．．．．．

2.数据按照其测量尺度，可分为．．．．．．

3.GIS数据存在着质量问题．．．．．．

数据涵义与数据类型

1.数据的定义．．．．．．

2.地理数据（空间数据）的基本特征：

（1）属性特征（非定位数据）．．．．．．

（2）空间特征（定位数据）．．．．．．

（3）时间特征（时间尺度）．．．．．．

XX：

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地理信息系统的数据质量

1.数据质量的内容：

accuracy、recision．．．．．．

2.空间数据质量问题的来源

（1）从空间数据的形式表达到空间数据的生成；

（2）从空间数据的处理变换到空间数据的应用；

具体有：

XX：

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考试作答的另一参考答案：

分析误差来源．．．．．．

3．数据的误差类型及图形表示.

（1）误差类型．．．．．．

（2）误差间的关系．．．．．．

（3）逻辑误差的几种类型：

1972

年火场

（4）几何误差

①几何误差．．．．．．

②衡量整个数据采集区或制图区域内．．．．．．

;③线误差的两种现象：

a.第一类．．．．．．

b.第二类．．．．．．

④直线和曲线的误差图形

真实位置

4．地图数据、遥感数据、测量数据的质量问题

（1）地图数据的质量问题

①定义．．．．．．

②质量问题．．．．．．

a.地图固有误差．．．．．．

b.．．．．．．

c.．．．．．．

（2）遥感数据的质量问题

①主要问题．．．．．．

②具体为：

a.遥感观测过程的误差．．．．．．

b.遥感图像处理和解释过程的误差．．．．．．

（3）测量数据的质量问题

①定义：

测量数据主要指．．．．．．

②质量问题．．．．．．

③误差类型．．．．．．

5．空间数据质量控制的方法：

传统的手工方法、元数据方法、地理相关法

（1）传统的手工方法．．．．．．

（2）元数据法：

①元数据．．．．．．

②元数据．．．．．．

（3）地理相关法：

．．．．．．

空间数据的元数据

1.定义：

元数据，即metadata．．．．．．

2.内容：

（1）对数据集的描述．．．．．．

（2）对数据质量的描述．．．．．．

（3）对数据处理信息的说明．．．．．．

（4）对数据转换．．．．．．

（5）对数据库．．．．．．

3.元数据的类型

（1）根据内容分类．．．．．．

（2）根据所描述对象分类．．．．．．

（3）根据元数据在系统中的作用分类．．．．．．

（4）根据元数据的作用分类．．．．．．

4.空间数据元数据的应用

（1）帮助用户获取数据；

（2）空间数据质量控制：

①有准确定义．．．．．．

②保证数据．．．．．．

③有足够的说明．．．．．．

（3）在数据集成中的应用

①数据集层次的元数据．．．．．．

②系统层次和应用层次的元数据．．．．．．

5.地理信息系统中使用元数据的原因

（1）性能上的原因．．．．．．

（2）功能上的原因．．．．．．

第六章空间数据获取与处理

XX：

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空间数据编辑过程中常见的错误类型：

（1）伪节点（PseudoNode）

①定义．．．．．．

②原因．．．．．．

（2）悬挂节点（DanglingNode）

①定义．．．．．．

②类别．．．．．．

（3）“碎屑”多边形或“条带”多边形（sliverpolygon）

产生的原因；

①条带多边形一般由于．．．．．．

②由于用不同．．．．．．

（4）不正规的多边形（weirdpolygon）：

由于输入线时，点的次序倒置或者位置不准确引起的；

XX：

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接边原则

《地理信息．．．．．．》．．．．．．版社

（1）图幅接边包括几何接边和逻辑接边

（2）原因．．．．．．

①逻辑裂缝．．．．．．

②几何裂缝．．．．．．

（3）几何接边

①过程．．．．．．

②图形：

超限需人工接边

（4）逻辑接边

①含义：

a.检查同一目标．．．．．．

b.将同一目标．．．．．．

②案例：

长江可能跨越多个图幅．．．．．．

③方案：

在图幅数据文件的上一层．．．．．．

A3

第七章空间数据管理

1.空间数据库

1.1地理信息系统与一般管理信息系统的比较

（1）两者区别

①硬件上．．．．．．

②软件上．．．．．．

③在信息处理的内容和采用的目的方面：

一般的管理信息系统．．．．．．

地理信息系统．．．．．．

（2）两者的共同之处：

都以计算机为核心．．．．．．

1.2空间数据库

（1）地理信息系统的数据库．．．．．．

（2）空间数据库特点（与一般数据库相比）：

①数据量．．．．．．

②不仅有地理要素的属性数据．．．．．．

③数据应用广泛，例如．．．．．．

（3）数据库管理系统（DatabaseManagementSystem）．．．．．．

1.3数据与文件组织

数据项，记录，文件，数据库．．．．．．

GIS的内部数据结构

【重要级别．．．．．．】

1.空间数据结构

（1）定义．．．．．．

（2）分类：

矢量结构（矢量模型）和栅格结构（栅格模型）

（3）实现．．．．．．

（4）空间数据结构的编码方式：

①栅格结构的编码方式．．．．．．

②矢量结构的编码方式．．．．．．

（5）矢量模型与栅格模型的比较：

①矢量模型

a.现实世界的要素位置和范围．．．．．．

b.地理实体在现实世界的状态．．．．．．

②栅格模型

a.空间被规则地划分为栅格．．．．．．

b.位置．．．．．．

2.栅格数据结构及其编码

（1）定义．．．．．．

（2）内容：

①数据组织中的每个数据．．．．．．

②在栅格数据结构中：

a.点．．．．．．

b.线状地物．．．．．．

c.面或区域．．．．．．

（3）特点：

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（5）栅格结构编码方法【重要级别．．．．．．】

A.直接栅格编码．．．．．．

B.压缩编码方法．．．．．．

①链码chaincodes

a.定义：

链码，又称弗里曼码或边界链码，用曲线出发点坐标和线的斜率来描述二值线图形；链码的表示（x,y）C,其中

，若始点和终点重合，说明曲线是闭合的。

（a）链码的8个方向（b）细线

编码：

（3,0）21100066567

b.特点：

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3.矢量数据结构及其编码

（1）定义：

矢量结构，即通过记录坐标的方式．．．．．．

（2）内容：

①点实体．．．．．．

②线实体．．．．．．

③多边形．．．．．．

（3）特点：

①定位明显，属性隐含．．．．．．

②a.优点．．．．．．

b.缺点．．．．．．

（4）栅格结构与矢量结构的比较

数据

优点

缺点

矢量数据

1.数据结构紧凑，冗余度低

2.有利于网络和检索分析

3.图形显示质量好、精度高

1.数据结构复杂

2.多边形叠加分析比较困难

栅格数据

1.数据结构简单

2.便于空间分析和地表模拟

3.现势性较强

1.数据量大

2.投影转换比较复杂

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4.矢量结构向栅格格式的转化

（1）定义：

矢量格式向栅格格式转换又称多边形填充．．．．．．

（2）内部点扩散算法

①内容．．．．．．

②特点．．．．．．

（3）复数积分算法

①内容．．．．．．

②方法：

由待判点对每个多边形的封闭边界计算复数积分，对某个多变形，如果积分值为

，则该待判点属于此多边形，赋以多边形编号，否则在此多边形外部。

（4）射线算法和扫描算法

①内容．．．．．．如果偶数次，则待判点在多边形外部，如奇数次，则待判点在该多边形的内部。

②应排除的特殊情况有：

相切相切相切重合不连通

③扫描算法是射线算法的改进，将射线改为沿栅格阵列行或列方向扫描线，判断与射线算法相似；特点：

省去了计算射线与多边形边界交点的大量运算，提高了效率。

（5）边界代数算法

①特点：

a.基于积分思想．．．．．．

b.它适合记录．．．．．．

②内容：

a.初始化的栅格阵列．．．．．．

b.当边界弧段上行时．．．．．．

c．当边界弧段下行时．．．．．．

5.栅格格式向矢量格式的转换

（1）定义．．．．．．

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空间索引机制

（1）定义．．．．．．

（2）特点．．．．．．

（3）分类：

格网型空间索引、BSP树空间索引、KDB树、R树、R+树、CELL树

①格网型空间索引

定义：

a.将研究区域用横竖线条划分．．．．．．

b.用户进行空间查询时，．．．．．．

②BSP树空间索引

a.定义：

BSP树是一种二叉树．．．．．．

b.特点：

ⅰ.BSP树．．．．．．

ⅱ.但一般情况而言．．．．．．

③KDB树空间索引

a.定义：

KDB树．．．．．．

b.特点：

ⅰ.优点：

对多维空间中的点进行索引．．．．．．

ⅱ.缺点：

不直接支持．．．．．．

④R树和R+树

R树．．．．．．

R+树．．．．．．

⑤CELL树．．．．．．

第八章空间分析

XX：

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空间插值

【重要级别．．．．．．】

1．空间插值的概念和理论

①定义．．．．．．

②分类：

空间内插和空间外推

（1）空间内插．．．．．．

（2）空间外推．．．．．．

③必须进行空间插值的几种情况：

（1）现有的离散曲面的分辨率．．．．．．

（2）现有的连续曲面的数据类型．．．．．．

（3）现有的数据不能．．．．．．

④空间插值的理论假设．．．．．．

2．空间插值的数据来源：

（1）摄影测量得到的正射航片或卫星影像；

（2）卫星或航天飞机的扫描影像；

（3）野外测量采样数据；

（4）数字化的多边形图，等值线图；

3．空间插值方法:

整体插值，局部插值

①整体插值方法．．．．．．

②局部插值方法．．．．．．

③两者的比较：

（1）整体插值方法通常不．．．．．．

（2）整体插值方法．．．．．．

④整体插值方法的分类：

【重要级别：

★．．．】

（1）边界内插方法（经常用于土壤和景观制图）

a.假设：

ⅰ.属性值Z．．．．．．

ⅱ.同一类别的所有“图斑”．．．．．．;

ⅲ.所有的属性值．．．．．．

ⅳ.所有的空间变化．．．．．．

b.统计模型：

标准方差分析模型

，其中Z是

位置的属性值，

是总体平均值，

是K类平均值与

的差，

为类间平均误差（噪声）；

c．评价分类效果的指标：

，

为类间方差，

为总体方差，比值越小分类效果越好；

d．分类效果的显著性检验．．．．．．

（2）趋势面分析

a.定义．．．．．．

b.理论假设：

ⅰ.地理坐标（x,y）是．．．．．．

ⅱ.属性值Z．．．．．．;

ⅲ.回归误差．．．．．．

c.方法：

．．．．．．如二次多项式进行拟合：

d.实际应用．．．．．．

（3）变换函数插值

a.定义：

．．．．．．

b.回归方程：

，其中

是回归系数，

是独立空间变量；

⑤局部插值方法

A．定义．．．．．．

B．步骤：

a.定义．．．．．．

b.搜索．．．．．．

c.选择表达．．．．．．

d.为落在规则格网单元上的数据点．．．．．．

C．注意事项：

a.所使用的插值函数；

b.邻域．．．．．．

c.数据点．．．．．．

d.数据点的分布方式．．．．．．

（1）最邻近点法——泰森多边形（Thiessen,Dirichlet,Voronoi多边形）

a.定义．．．．．．

b.特点：

ⅰ.隐含假设．．．．．．

ⅱ.泰森多边形插值方法得到的结果图．．．．．．

（2）移动平均插值法——距离倒数插值法

a.定义．．．．．．

b.公式：

最常见的距离倒数加权函数：

，其中

为未知点，

为已知数据。

（3）样条函数插值方法

a.定义．．．．．．

b.特点．．．．．．

c.一般分段多项式P（x）定义:

P（x）=Pi（x）,xi

d.缺点．．．．．．

空间统计分类分析

【重要级别：

★．．．】

1．主成分分析

（1）定义．．．．．．

（2）数学表达：

n个样本，p个变量，将原始数据转换成一组新的特征值——主成分，即X1，X2...Xp综合成m个指标Z1，Z2...Zm（m

（3）含义．．．．．．

2．层次分析法

（1）提出的背景．．．．．．

（2）定义．．．．．．

（3）特点．．．．．．

3．系统聚类分析

（1）定义．．．．．．

（2）步骤．．．．．．

（3）类别合并的准则．．．．．．

4．判别分析

（1）定义．．．．．．

（2）适用性．．．．．．

（3）方法．．．．．．

例如：

在两类判别分析中，根据已知的地理特征进行线性组合，构成一个线性判别函数Y，即

，其中．．．．．．

第九章数字地形模型与地形分析

本章涉及大量的数理公式尤其是DEM的分析和应用方面，从近几年的命题风格可以看出．．．．．．

DEM的模型及应用

DTM数字地形模型

1.定义．．．．．．

2.派生．．．．．．

DEM数字高程模型

1.定义．．．．．．

2.表示法：

①数学方法．．．．．．

②图形法．．．．．．

3.主要模型：

①规则格网模型

1）定义．．．．．．

2）特点：

a.优点．．．．．．

b.缺点．．．．．．

②等高线模型

1）定义．．．．．．

2）特点：

a.若被存储为一个有序的坐标点对序列．．．．．．

b.若用图来表示等高线的拓扑关系．．．．．．

③不规则三角网（TIN）模型

1）定义．．．．．．

2）特点：

①减少规则格网方法．．．．．．

②计算效率．．．．．．

③TIN是一个三维空间的分段线性模型．．．．．．

④层次地形模型

1）定义．．．．．．

2）实际运用中的问题：

a.层次模型的存储问题；

b.自动搜索的效率问题

c,三角网形状的优化问题等

了解格网DEM与TIN的相互转换，以及格网DEM与等高线的相互转换

4.DEM的建立

①DEM数据采集方法

1）地面测量，利用电子速测仪或全站经纬仪在野外实测；

2）现有地图数字化；

3）空间传感器（利用GPS结合雷达和激光测高仪进行数据采集）；

4）数字摄影测量方法（空间数据采样最有效的手段，效率高、劳动强度低）

数字摄影测量的数据采样方式．．．．．．

②格网DEM应用

1）地形曲面拟合．．．．．．

2）立体透视图．．．．．．

3）通视分析．．．．．．

4）流域特征地貌提取与地形自动分割．．．．．．

5）DEM计算地形属性．．．．．．

③三角网DEM分析应用

1）三角网内插：

．．．．．．

2）等高线追踪．．．．．．

不规则三角网的存储结构

同时参考．．．．．．出版社

F

（1）定义：

不规则三角网TriangulatedIrregularNetwork．．．．．．

（2）特点：

①减少．．．．．．

②计算效率．．．．．．

③TIN是一个．．．．．．

（1）存储结构：

①一个表记录．．．．．．

②一个表记录每个三角形．．．．．．

③一个表记录．．．．．．

XX：

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数据挖掘

1．背景．．．．．．

2．定义：

数据挖掘（DataMining）,又称数据库知识发现（KnowledgeDiscoveryinDatabases）．．．．．．

3．步骤：

①数据选取．．．．．．

②数据转换．．．．．．

③数据挖掘．．．．．．

④结果解释．．．．．．

4.分类：

①根据知识发现任务．．．．．．

②根据知识发现对象．．．．．．

③根据知识发现方法．．．．．．

5.空间数据挖掘：

（1）定义：

空间数据挖掘又称空间数据库的知识发现，指．．．．．．

（2）方法：

①统计分析方法

1）优点．．．．．．

2）缺陷．．．．．．

②基于概括的方法

1）定义：

是一种面向属性的归纳学习方法．．．．．．

2）分类．．．．．．

③聚类方法

1）定义：

聚类分析．．．．．．

2）分类：

a.以空间数据为主的方法：

首先．．．．．．

b,以非空间数据为主的方法：

首先．．．．．．

④空间关联规则方法

1）定义．．．．．．

2）形式：

P1∧P2```∧Pm→Q1∧Q2```∧Qn（C%）谓词P1，P2```Pm，Q1，Q2```Qn中至少有一个空间谓词；C%为关联规则的可信度；

3）分类．．．．．．