南京师范大学GIS01考研复习文档.docx
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南京师范大学GIS01考研复习文档
南京师范大学复习纲要
专题零:
基本概念
地理信息科学相关概念:
1,地理信息系统:
(GeographicalInformationSystem或Geo-InformationSystem),有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统“,是在计算机硬件,软件系统的支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中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(汤国安)。
2,全球定位系统:
(NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem)即导航卫星授时和测距/全球定位系统,英文缩写NAVSTARGPS,简称GPS,是以卫星为基础的无线电导航定位系统,具有全能性(陆地,海洋,航空和航天),全球性,全天候,连续性和定时性导航,定位和定时的功能,能为各类用户提供精密的三维坐标,运动速度和时间。
(刘湘南)
3,信息系统:
是具有采集,管理,分析和表达数据功能的系统。
在计算机时代,信息系统全部或部分由计算机系统支持,并由硬件,软件,数据和用户四大要素组成。
另外,智能化的系统还包括知识。
(汤国安)
4,虚拟地理环境(VirtualGeographicalEnvironment,VGE),包括作为主题的化身人类社会和围绕该主体存在的一切客观环境,包括计算机,网络,传感器等硬件环境,软件环境,数据环境,虚拟图形境像环境,虚拟经济环境,以及虚拟社会,政治和文化环境。
这里的化身人类是表示现实界中的人与虚拟界中的化身相结合后的整合环境。
化身是用户在虚拟界中的三维表达。
(林晖)
5,数字地球:
是指以地球作为对象的,以地理坐标为依据,具有多分辨率,海量的和多种融合的,并可用多媒体和虚拟技术进行多维主体的和动态的表达的,具有空间化,数字化,网络化,智能化和可视化特征的技术系统。
6,虚拟现实(VirtualReality):
是计算机产生的集视觉,听觉,触觉等为一体的三维虚拟环境,用户借助特定设备(如数据手套,头盔)以自然方式与虚拟环境交互作用,相互影响,从而获得与真实世界等同的感受以及在现实世界中难以经历的体验。
(汤国安)。
现在一般把交互性(Interaction),沉浸性(Immersion)和想象力(Imagination)作为一个虚拟现实系统的基本特征。
7,国家信息基础设施(NationalInformationInfrastructure),即信息高速公路,是一个能够给用户随时提供大容量信息的,由通信网络,计算机,数据库以及日用产品组成的设备的网络系统。
(邬伦)。
目前全球被广泛采用的信息基础设施就是Internet.
8,地理信息科学:
(GeographicalInformationScience):
是1992年Goodchild提出的,主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理,存储,提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题,它更加侧重于将地理信息视作为一门科学,而不仅仅是一个技术实现。
(邬伦)
9,网格地理信息系统(GridGis):
基于Grid的网络GIS是指实现广域网络环境中空间信息共享和协同服务的分布式GIS软件平台和技术体系。
将地理上分布各处,系统异构的各种计算机,空间数据服务器,大型检索存储系统,地理信息系统,虚拟现实系统等,通过高速互联网连接并集成起来,形成对用户透明的虚拟的空间信息资源的超级处理环境就是网格地理信息系统。
10,嵌入式地理信息系统(嵌入式GIS):
是GIS与嵌入式设备集成的产物,它以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可裁剪,适应应用系统对功能,可靠性,成本,体积,功耗严格要求的卫星专用计算机系统。
典型的嵌入式GIS应用由无线网络环境,嵌入式硬件环境和嵌入式软件环境组成。
11,开放式地理信息系统(OpenGIS),是指在计算机和通信环境下,根据行业标准接口建立起来的地理信息系统。
OpenGIS使不同的地理信息系统软件之间具有良好的互操作性,以及在异构分布数据库中实现信息共享的途径。
12,万维网地理信息系统(WebGIS):
即互联网地理信息系统,以互联网为环境,以Web页面作为GIS软件的用户界面,把Internet和GIS技术结合在一起,为各种地理信息应用提供GIS功能。
13,虚拟空间:
14,基于位置的服务(LBS):
指的是在移动计算环境下,利用GIS技术,空间定位技术和网络通信技术,为移动对象提供基于空间位置的信息服务。
15,地理信息系统互操作(GIS互操作),是指不同应用之间(包括软件硬件)能动态地相互调用,并且在不同数据集之间有一个稳定的接口。
(刘湘南)
16,4D产品:
(DEM,DOM,DRG,DLG)数字高程模型(DigitalElevationModel),数字正射影像(DigitalOrthoPhotoMap),数字栅格地图(DigitalRasterMap),数字线划图(DigitalLineMap)(刘湘南)
17,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(即从大地水准面起算的高度)。
是用一组有序数值陈列形式表示地面高程的一种实体地面模型,是数字地面模型的子集。
(刘湘南)
18,数字地形模型(DigitalTerrainModel,DTM),是定义于二维区域上的一个有限项的向量序列,它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。
(黄杏元)
19.不规则三角网(TrangulatedIrregularNetwork,TIN):
用一系列互不重叠的三角形来近似表示地形的数据模型。
(陈健飞)
20,可扩展标记语言(ExtensibleMarkupLanguage,XML)是WorldWideWebConsortium制定的作为Internet上数据交换和表示的标准语言,是一种允许用户定义自己的标记语言的元语言。
(张书亮)
21,开放地理信息系统协会:
(OpenGISConsortium,OGC)OpenGIs协会是生产与管理部门为实现地理信息的互操作而于1994年成立的公共与私人组织的联合体,是非盈利性的行业协会。
OGC会员主要包括GIS相关的计算机硬件和软件制作商(包括ESRI,Intergraph,MapInfo等知名GIS软件开发商),数据生产商等一些高等院校,政府部门等,其技术委员会负责具体标准的制定工作。
(刘湘南)
OGIS协会是由一些主要软件供应商组成的联盟,负责制定与GIS互操作相关的行业标准。
22,地理标识语言(GeographicalMarkupLanguage,GML)是专门表示空间和属性数据的标记语言规范,是XML在地理空间信息领域的重要应用,由OGC于1999年提出。
它是以XML为基础的编码标准,得到了许多GIS软件的支持。
(孟令奎)
23,空间数据模型,是关于现实世界中空间实体及其相互联系的概念,它为描述空间数据的组织和设计空间数据库模式提供基本方法,是GIS空间数据建模的基础。
(邬伦)
24,空间数据结构,是指适合计算机系统存储,管理和处理的地学图形的逻辑结构,是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。
(邬伦)
25,空间数据库引擎;(SpatialDatabaseEngine,SDE),这一用语出于ESRI公司,是指GIS系统借以实现基于大型关系数据库的客户/服务器模式的软件,实现了图形数据和属性数据在大型商业关系数据库的后台统一管理,在一些GIS文献中亦称为中间件软件。
(刘南)
1996年,ESRI公司与Oracle等数据库开发商合作,开发出一种能够将空间图形数据也存放到大型关系数据库中管理的产品,将其定名为“SpatialDatabaseEngine”,简称SDE,即为“空间数据库引擎”。
空间数据引擎:
(SpatialDataEngine)是目前对于大型地理信息在网络上进行处理的一个较新的GIS技术。
它是建立在商业数据库管理系统之上的处理地理空间数据的工具性软件系统。
(宫鹏)。
空间数据引擎是一种介于应用程序和数据库物理层次之间的中间件,处在用户应用和异构空间数据库之间,通过开放易用的编程接口,为应用系统提供空间数据的访问功能。
26,空间数据索引:
27,空间信息网格(SpatialInformationGrid,SIG),是一种具有强大服务能力,空间数据管理和分析能力的空间信息基础设施,它连接着众多的空间数据资源,计算资源,存储资源和各种用户,对这些地理上分布的资源进行组织与管理,为各种应用提供智能化的高效信息服务,能实现按需服务和一步到位的服务(OneClickisEnough)。
(孟令奎)
28,空间数据融合:
是指各种数据合成后,不再保存原来的数据,而产生了一种新的综合数据,如假彩色合成影像。
(邬伦)
29,空间索引:
就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。
(汤国安)
30,空间数据仓库:
是指支持管理和决策过程的,面向主题的,集成的和随时间变化的,持久的和具有空间坐标的地理数据的集合。
(邬伦)
31,拓扑结构:
是明确定义空间结构关系的一种数学方法,在地理信息系统中,它不但用于空间数据的编辑和组织,而且在空间分析和应用中都具有非常重要的意义。
(黄杏元)
32,层次数据库模型:
是用树形结构来表示实体间联系的模型。
它将数据组织成一对多(成双亲与子女)关系结构,其特点为:
有且仅有一个结点无双亲,这个结点即为树的根,其他结点有且仅有一个双亲。
(吴信才)
33,四叉树编码,是在同一块区域上以大小可变的栅格(可变分辨率)对地理要素进行编码,不同的子象限栅格单元的大小与密度同地理要素的分布特征相关。
(张超)
34,游程长度编码(Run-LengthCodes),是栅格数据压缩的重要编码方法,是逐行(列)将相邻同值的网格合并,并记录合并后网格的值及合并网格的长度。
(黄杏元)
35,空间对象:
是借GIS所抽象,表达的地理事物和现象(刘南)。
空间对象可以采取零维(点),一维(线),二维(面)和三维(体或三维曲面)等不同空间维数的集合形体来表达。
从这个角度空间对象可分为点状空间对象,线状空间对象,面状空间对象和体状空间对象。
(刘南)
36,元数据(Metadata),它是关于数据的数据。
在地理空间信息中用语描述地理数据集的内容,质量,表示方式,控件参考,管理方式以及数据集的其它特征,它是实现地理空间信息共享的核心标准之一。
是关于数据的数据或“关于信息的信息”,反映数据集自身的特征规律以便于用户对数据集的准确,高效与充分的开发与利用,不同领域的数据源,内容会有很大差异。
(邬伦)
地理信息元数据:
在地理信息中用来描述地理数据集的内容,质量,表示方式,空间参照,管理方式以及数据集的其他特征,它是实现地理空间数据集共享的核心内容。
(何建邦)
37,空间分析函数:
38,追踪分析:
是指对于特定的栅格数据系统,由某一个或多个起点,按照一定的追踪法则进行追踪目标或者追踪轨迹信息提取的空间分析方法。
39,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,流动效率以及网络资源等的优化问题的一种方法。
40,数字地形分析:
(DigitalTerrainanalysis,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。
41,地理信息的可视化:
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,形象的表达,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。
42,专题地图:
是在纸质地图上,按照地图主题的要求,突出而完善地表示与主题相关的一种或几种要素,使地图内容专题化,形式各异,用途专门化的地图。
43,LOD模型:
(Levelofdetail,LOD),是指对同一个场景中的物体采用具有不同细节水平(或称精细程度)的一系列模型。
它广泛使用于控制场景的复杂程度并加速三维复杂场景的实时可视化描绘中。
44,网络GIS:
基于对网络GIS的全新理解,广义的网络GIS包含了以各种网络协议和不同分布式软件体系构建起来的GIS应用。
在一定时期内,特定形式的计算机网络和分布式对象技术的融合所形成的GIS系统便是狭义性的网络GIS。
网络地理信息系统(网络GIS)是指在网络环境下为各种地理信息科学的应用提供GIS的基本功能(如分析工具,制图功能等),分布式计算的地理信息系统和空间数据管理的空间信息管理系统。
(孟令奎)
45.地理信息:
是有关地理实体和地理现象的性质,特征和运动状态的表征和一切有用的知识,它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释,而地理数据则是各种地理特征和现象间关系的数字化表示。
46,地理空间数据:
是指以地球表面空间位置为参照的自然,社会和人文景观数据,可以是图形,图像,文字,表格和数字等,由系统的建立者通过数字化仪,扫描仪,键盘,磁带机或其他通信系统输入GIS,是系统程序作用的对象,是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。
47,虚拟现实GIS:
VRGIS是一种最有效的模拟人在自然环境中视,听,动等行为的高级人机交互技术,主要通过虚拟建模语言(VirtualRealityModelLanguage,VRML)把GIS数据转换到VR中,为人们提供一个逼真的模拟环境。
48,地理空间:
在地理学上,地理空间(GeographicalSpace)是指地球表面及近地表空间,是地球上大气圈,水圈,生物圈,岩石圈和智慧圈交互作用的区域,地球上最复杂的物理过程,化学过程,生物过程和生物地球化学过程就发生在这个区域。
49,数据模型:
是对现实世界进行认知,简化和抽象表达,并将抽象结果组织成有用,能反映形式世界真实状况数据集的桥梁,是地理信息系统的基础。
50,空间数据库:
(地理信息系统的数据库,简称空间数据库或者地理数据库)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集合,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。
51,数字摄影测量:
一般是指全数字摄影测量,它是基于数字摄像与摄像测量的基本原理,应用计算机技术,数字影像处理,影像匹配,模式识别等多学科的理论与方法,提取所摄对象用数字方式表达的集合与物理信息的摄影测量方法。
52,缓冲区查询:
是研究根据数据库的点,线,面实体,自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体,从而实现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法。
53,最小凸包:
所谓凸包是数据点的自然极限边界,为包含所有数据点的最小凸多边形,连接任意两点的线段必须完全位于该凸多边形中,同时区域的面积也达到最小值。
54,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。
55,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符合分析,从而实现栅格数据有效水平方面的扩展分析。
56,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,数据量由小到大的金字塔结构。
专题一:
GIS与相关技术
1,电子政务与GIS的关系(阐述电子政务系统与GIS的关系)
GIS的应用范围很广,GIS在政府首脑机关的应用形成了政府GIS的专门研究和应用领域。
政府GIS是GIS的重要组成部分,是各级政府机关加载各种专业信息和政务信息的通用平台,是政府机关管理政府业务和进行分析决策的辅助工具。
(1)电子政务的基本概念。
西方国家将政府机构的通信化和网络化称作“电子政府”,我国称作“电子政务”。
“电子政务”实际上是政府机关业务工作的数据化,网络化,可视化和智能化,是政府管理信息的通俗表达,是一项观念创新,体制创新和技术创新相结合,事关管理现代化和行政体制改革全局的庞大的系统工程。
广义的电子政务包括电子党务,电子人大,电子政府,电子政协等。
狭义的电子政务主要指国务院,国务院所属专业部门和地方政府的综合业务管理和科学决策活动。
狭义的电子政务主要有三个部分组成:
政府内部的信息化和网络化办公;政府部门之间通过计算机网络进行信息传输和信息共享;政府部门通过信息网络与企业以及社会大众进行的信息交流。
(2)(政府)GIS与电子政务的关系。
政府GIS与电子政务的关系非常密切,突出体现在:
【1】(政府)GIS是电子政务的空间定位平台
电子政务旨在为政府机关建设一套用于对全国政治,经济和社会发展情况进行综合业务管理和分析辅助决策的工具。
政府办公业务综合资源数据库是电子政务建设的核心。
政府办公业务综合资源数据库所涉及的信息是多方面的,既有政府办公自动化(OA)和政府管理信息系统(MIS)中的大量政务数据,统计数据和专题数据,更需要(政府)GIS的地理空间数据。
其中,地理空间数据是政务数据,统计数据和专题数据的信息载体和定位基础。
【2】(政府)GIS为电子政务提供空间辅助决策平台。
在电子政务建设工程中,没有(政府)GIS空间数据参与的统计型政府管理信息系统,一般只能用于事务处理,综合业务管理和非空间分析决策,从而制约了社会经济数据的使用层次和使用效率。
GIS与电子政务的融合就能实现对非空间数据的空间定位,空间分析(如网络分析,缓冲区分析和叠置分析)和空间辅助决策;即不仅能确定客观实体是什么,还能确定客观实体的地理位置和空间分布规律,通过空间数据挖掘,可以获得新的信息和知识,从而有助于提高政府决策的科学性和时效性。
【3】(政府)GIS可以为电子政务提供清晰易读的可视化工具。
一般统计型管理信息系统难以提供丰富多彩的图形,图像显示工具,而(政府)GIS则可在符号系统和动态多媒体系统的支持下,通过模拟地图,电子地图,多媒体系统,三维仿真和虚拟现实技术等对政府机关综合业务管理和空间辅助决策的可视化表达,从而提高工作效率和效益。
【4】电子政务的建设为(政府)GIS提供了新的发展机遇。
电子政务对地理空间数据和(政府)GIS技术提出了很多新的要求,必将促进国家空间数据基础设施(NSDI)和(政府)GIS技术的发展。
客观需求是高新技术发展的源动力,(政府)GIS在应用中才能发展。
电子政务的建设需要多源,多尺度,多品种和现势性好的地理空间数据的支持。
在地理空间数据的品种方面,既需要矢量和栅格形式的基础地理数据,也需要以模拟形式的地理数据。
现在,数据获取技术的发展日新月异,为了适应电子政务对3S(GPS,RS,GIS)等高新技术的需求,需要加强对(政府)GIS理论和新技术的研究和开发,真正做到与时俱进。
综上所述,GIS与电子政务的关系日趋密切,紧密结合,互相促进。
GIS的应用进一步完善了电子政务,电子政务也将推动GIS的发展。
(关键词:
深化了……,应用的宽度和广度,服务范围,GIS技术的发展,GIS产业)
2,网络地理信息系统的技术特点及尚需解决的问题?
网络地理信息系统
一,基本概念:
网络地理信息系统(网络GIS)是指在网络环境下为各种地理信息科学的应用提供GIS的基本功能(如分析工具,制图功能等),分布式计算的地理信息系统和空间数据管理的空间信息管理系统。
(孟令奎)
狭义网络GIS:
在一定时期内特定形式的计算机网络和分布式对象技术的融合所成的GIS系统。
按此定义,可将网络GIS分为基于C/S的网络GIS,基于B/S的网络GIS,基于Web服务的GIS,基于移动和嵌入式的网络GIS和基于网格的网络GIS。
广义的网络GIS,是城域网/广域网GIS,Internet/IntranetGIS,无线网络GIS,移动和嵌入式GIS的各种组合。
二,网络GIS的特点
(1)GIS技术网络化特点:
【1】网络GIS,移动式和无线通信式GIS技术是未来空间信息整合技术的主导方向。
【2】GIS技术的网络化还表现为GIS的数据模型,数据组织与存储模式的网络化。
(2)GIS应用网络化特点
【1】数据共享的网络化特点。
目前GIS应用中的众多数据库都是网络形成的。
【2】(GIS应用的协同网络化特点):
GIS从单一的GIS应用走向大规模复杂的企业级和事务性GIS,GIS中的一个简单的处理都可能需要多个部门或人员的参与才能完成。
(3)更广泛的访问范围。
用户可以访问多个位于不同地方的服务器上的最新数据,而这一Internet/Intranet而特有的优势大大方便了GIS的数据管理,使分布式,多源的数据管理和合成更易于实现。
(4)真正的信息共享
网络GIS不限制用户使用何种GIS元件,由于使用了通用的浏览器进行信息发布,用户就可以透明的访问网络GIS数据,实现在主机或某个服务器上进行分布式组件的动态组合和空间数据的协同处理与分析,实现远程异构数据的共享。
(5)系统成本降低
普通GIS在每个用户端都需要配备贵重的专业GIS软件,而用户使用的经常只是一种最基本的功能,这实际上造成了极大的浪费。
网络GIS是利用个性化的终端进行信息发布,其软件成本与全套专业GIS相比要节省的多,同时维护费用也大大降低。
三,网络GIS存在的问题
(1)技术层面的缺陷
网络GIS应用选用GIS软件平台的差异性,GIS数据先天的封闭性和实施规模的差异是网络GIS应用共享和互操作的最大障碍。
在网络GIS应用中,一般会同时存在多个网络,如局域网,广域网,无线网络和Internet等,从技术层面来讲,虽然目前的网络技术比较成熟,但不同的异构网络仍将从技术层面为网络GIS的实施和应用带来复杂的问题。
(2)实施层面的缺陷
在网络GIS的实施过程中,目前普遍存在“重软偏硬”的现象。
软件技术和网络环境的多样性导致了目前网络GIs实施复杂,工作量大
(3)应用层面的缺陷
随着网络GIS规模的扩大,海量空间数据源的异构性,分布性和复杂性与日俱增,这为网络GIS的用户更加透明地访问各种数据增加了难度。
网络GIS的覆盖数据的增加和用户对于数据访问与获取能力的低下是网络GIS应用层面的一些突出矛盾。
四,网络GIS未来的发展
(1)网络GIS的应用将更加广泛和深入
更多的GIS应用将构建在网络上,网络GIS也必将成为城市信息基础。
随着网络GIS的广泛应用,GIS平台厂商和相关机构也必将有目的开发更多的网络GIS技术和方法规范等,为网络GIS应用的深入奠定了良好的基础。
(2)网络GIS的系统集成性更加突出
网络技术,计算机技术和软件技术等的发展使未来的网络GIS形成和应用朝多元化方向发展,这样必将使得网络GIS的集成性特点更加突出。
(3)开放的网络GIS
网络GIS的数据共享和业务协作特点,必将会使网络GIS逐步走向开放。
这种开放主要表现在:
集成模式的开放性,数据模型的开放性,体系架构的开放性和应用的开放性等方面。
开放的网络GIS将能同其他IT技术以及非GIS应用更好地融合,使其成为“数字城市”的支撑性应用。
(4)面向社会用户的网络GIS
网络GIS的发展的必然结果是使专业化的GIS应用走向大众,服务于社会和更多的用户,这不仅能使宝贵的空间数据在更大
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