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1、河南理工大学博士考试地理信息系统复习知识要点考试内容和考试要求一、GIS的基本知识考试内容地理信息系统的产生、发展历史、现状、发展趋及应用领域；地理信息系统的基本概念、主要研究内容、主要功能及组成；地理信息科学的发展。考试要求1. 理解地理信息系统的产生、发展历史、现状、发展趋及应用领域； 2.GIS概念:是在计算机硬软件系统的支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理数据进行采集,储存,管理,运算,分析,显示和描述的技术系统.GIS is a computer software tool used for assembling, storing, and displaying
2、 geographical information.3.GIS发展:国际发展状况(GIS的开拓期20世纪60年代,GIS的巩固发展期20世纪70年代,GIS技术打发展时期20世纪80年代)国内发展状况(起步阶段20世纪70年代,发展年代80年代,快速发展阶段90年代)4.GIS的组成:计算机硬件系统,软件系统,地理空间数据,用户和网络.GIS功能：数据输入,数据存储与管理,数据分析与处理,数据输出与表示模块和用户接口模块.2掌握地理信息系统的基本概念、主要研究内容；答：Geographical Information System，一方面，地理信息系统是一门学科，是描述、存储、分析和输出空间信
3、息的理论和方法的一门新兴的交叉学科；另一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以地理空间数据库（Geospatial Database）为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。3掌握GIS的主要功能及组成；答：GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。GIS具有数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理与变换、空间分析与统计、产品制作与显示等功能。4. 理解地理信息科学的发展与趋势。答：地理信息系统是以采集、存储、管理、分析、描述和应
4、用整个或部分地球表面与空间和地理分布有关的数据的计算机系统。GIS始于60年代的加拿大与美国，尔后各国相继投入了大量的研究工作，特别是随着计算机技术的飞速发展,地理信息的处理、分析手段日趋先进，GIS技术日臻成熟，已广泛地应用于环境、资源、石油、电力、土地、交通、公安、急救、航空、市政管理、城市规划、经济咨询、灾害损失预测、投资评价、政府管理和军事等与地理坐标相关的几乎所有领域。1.移动GIS移动GIS，是以移动互联网为支撑、以GPS智能手机为终端的GIS系统，是继桌面GIS、WEBGIS之后又一新的技术热点，移动定位、移动MIS、移动办公等越来越成为企业或个人的迫切需求，移动GIS就是其中的
5、集中代表，使得随时随地获取信息变得轻松自如。移动GIS由空间数据库、GIS服务器、瓦片服务器、GIS客户端等几部分构成移动GIS在行业应用上，通常需要包含移动MIS、移动OA的内容，实现企业信息的集成。所应用的行业有：交通、公安、消防、电力、城管、物流、国土、测绘、环保、通信林业、农业、海洋等。2.WebGISGIS系统具有丰富的空间查询、空间分析及属性管理功能。随着Internet技术的不断发展和人们对GIS系统的需求,把GIS系统与网络技术相融合,导致一种新型的gis系统即WebGIS，该系统的概念是Internt技术应用于GIS领域的产物。通过WWW的任意一个节点,Internet用户就
6、可以测览WebGIS系统站点的空间数据、制作专题图,以及进行各种空间检索和空间分析,从而使GIS系统进入千家万户。与传统的gis相比3.3DGIS3DGIS就是在二维GIS的基础上对具有三维地理参考坐标的地理信息输入、存储、编辑、查询、空间分析和模拟操作的计算机系统。目前3DGIS的数据结构研究比较多。基于体素的(Voxel2based)三维系统比较成熟,广泛用于石油勘探中;基于矢量数据的系统模型处于研究中,例如四面体或边界表示的矢量方法、八叉树与TIN的混合结构、八叉树与TEN的混合结构、面向对象的矢量与栅格一体化结构等。目前3DGIS的数据模型研究有两个方向:第一是利用三维几何和CAD领域
7、的可视化,构成3DGIS中交互式的模型和可视化功能;第二是开发3DGIS数据管理和空间分析功能,它从数据库方面进行考虑,这两个方面的结合以及迅速发展的虚拟现实技术将产生新的3DGIS数据模型。3DGIS，随着计算机技术和GIS在许多行业诸如地质、矿山、海洋、城市地下管网，城市空间规划、城市景观分析、无线通信覆盖范围分析等对三维GIS的需求日益迫切，3DGIS的理论和应用近年来受到许多学者的关注。到目前为止，虽然有3DGIS系统问世，但其功能远远不能满足人们分析问题的需要，原因主要是3DGIS理论不成熟，其拓扑关系模型一直没有解决；另外三维基础上的数据量十。分大，很难建立一个有效的，易于编程实现
8、的三维模型,计算机海量数据的处理为三维GIS提供了基础。4.时空GIS时空GIS是一种采集、存储、管理、分析与显示地理实体随时间变化信息(或时空信息)的计算机系统(简称TGIS)。它不但包含传统地理信息系统的空间特性，而且涵盖时间特性；它不但反映事物和现象的存在状态，而且表达其发展变化过程及规律。因此TGIS的操作对象是时空信息。传统GIS只描述了研究对象的一个快照，没有对时态数据作专门的处理，因而是静态的，它只能反映事物的当前状态，无法反映对象的历史状态，更无法预测未来发展趋势。而客观事物的存在都与时间紧密相联，因此，在系统中增加对时间维的表达、分析能力，提供历史分析与趋势分析的功能，是时空
9、GIS的独特之处。时间、空间和属性是地理实体和地理现象本身固有的三个基本特征，是反映地理实体的状态和演变过程的重要组成部分。严格地说，空间和属性数据总是在某一特定时间或时间段内采集得到或计算产生的。TemporalGIS，人们都在一定的空间和时间环境中生存并从事各种社会活动。从信息系统，尤其是GIS的实用角度出发，时间可以看成是一条没有端点，向过去和将来无限延伸的线轴，它是现实世界的第四维。时间和空间不可分割地联系在一起，跟踪和分析空间信息随时间的变化，应当是GIS的一个合理目标。这样的GIS就被称为时态GIS。记录历史数据有时候是非常重要的。在GIS中也要经常查。二、空间信息基础考试内容地理
10、空间的概念和空间实体的表达方法，空间数据的基本特征和空间数据的计算机表示方法，常规的地理空间信息描述方法，地理信息数字化描述方法，空间数据的类型，拓扑关系及意义，拓扑关系的建立，元数据，地图投影与GIS的关系，我国GIS的地图投影选择。考试要求1理解地理空间的概念和空间实体的表达方法； 答：地理空间及其表达地理空间:地理空间是物质、能量、信息的数量及行为在地理范畴中的广延性存在形式。特指形态、结构、过程、关系、功能的分布方式和分布格局同时在某一静止时刻的延续。地理空间被定义为绝对空间和相对空间两种形式。绝对空间是具有属性描述的空间位置的集合，它由一系列的空间坐标值组成。相对空间是具有空间属性特
11、征的实体的集合，它是由不同实体之间的空间关系构成。地理空间的表达:地理空间的表达是地理数据组织、存储、运算、分析的理论基础。地理空间中的空间对象复杂多变，但通过抽象和归类，其表达方法主要有如下几种类型。矢量表达法栅格表达法面向对象的表达方法2掌握空间数据的基本特征和空间数据的计算机表示方法；答：p163理解地理空间信息描述方法，地理信息数字化描述方法，空间数据的类型；答：汤国安p704. 掌握拓扑关系及意义，拓扑关系的建立；答：拓扑关系 topological relation：指满足拓扑几何学原理的各空间数据间的相互关系。即用结点、弧段和多边形所表示的实体之间的邻接、关联、包含和连通关系。如
12、：点与点的邻接关系、点与面的包含关系、线与面的相离关系、面与面的重合关系等。 拓扑关系是指图形元素之间相互空间上的连接、邻接关系并不考虑具体位置.这种拓扑关系是由数字化的点、线、面数据形成的以用户的查询或应用分析要求进行图形选取、叠合、合并等操作。其主要类型有：1.拓扑邻接，指存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系。例如结点邻接关系，多边形邻接关系。2.拓扑关联，指存在于空间图形的不同元素之间的拓扑关系。例如结点与弧段的关联关系。3.拓扑包含。指存在于空间图形的同类，但不同级的元素之间的拓扑关系。包含关系分简单包含、多层包含和等价包含三种形式。空间数据的拓扑关系，对地理信息系统的数据处理和空间
13、分析，具有重要的意义，因为：1根据拓扑关系，不需要利用坐标和距离，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。因为拓扑数据已经清楚地反映出地理实体之间的逻辑结构关系，而且这种拓扑数据较之几何数据有更大的稳定性，即它不随地图投影而变化。2.利用拓扑数据有利于空间要素的查询。例如应答像某区域与哪些区域邻接；某条河流能为哪些政区的居民提供水源；与某一湖泊邻接的土地利用类型有哪些；特别是野生生物学家可能想确定一块与湖泊相邻的土地覆盖区，用于对生物栖息环境作出评价等等，都需要利用拓扑数据。3.可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。例如建立封闭多边形，实现道路的选取，进行最佳路径的计算等等。
14、5. 掌握元数据的概念；答：元数据是指描述空间数据的数据，它描述空间数据集的内容、质量、表示方式、空间参考、管理方式以及数据集的其他特征，是空间数据交换的基础，也是空间数据标准化与规范化的保证，在一定程度上为空间数据的质量提供了保障。6. 掌握地图投影与GIS的关系，我国GIS的地图投影选择。答：地理坐标系、大地坐标系与地图投影与重投影详解基本概念首先简单介绍一下地理坐标系、大地坐标系以及地图投影的概念：地理坐标系：为球面坐标。 参考平面地是椭球面，坐标单位：经纬度；投影坐标系：为平面坐标。参考平面地是水平面，坐标单位：米、千米等；地理坐标转换到投影坐标的过程可理解为投影。（投影：将不规则的地
15、球曲面转换为平面）从以上三个概念相应到可以涉及到三个问题：地理坐标系的定义，即参考椭球面的标准，地球是一个不规则的球形，因此若用经纬度去定义地球上的位置，一定会对地球做了相应的抽象。投影坐标系的定义，在小范围内可以认为大地是平面的，而整体上来说地球是球形的，因此大地坐标对于不同的地区肯定是不一样的。一个坐标系肯定会涉及到坐标原点、坐标轴的位置，这也是大地坐标系需要考虑的问题。从地理坐标到投影坐标是将不规则的球面展开为平面的过程，因此也是一个将曲面拉平的过程。从生活经验中可以看出这是一个无法精确处理的问题（例如，在剥桔子的时候，如果不破坏橘子皮是无法从原来的“曲面”展开为平面的），这边涉及到了投影方法的问题针对上面三个问题，本文将一一介绍。对不规则的抽象地球空间模型地球的自然表面是崎岖不平的，在地理课本上我们会看到对地球形状的描述：地球是一个两极稍扁，赤道略鼓的不规则球体。 不难看出在地球的自然状态下其表面并不是连续不断的，高山、悬崖的存在，使得地球表面存在无数的凸起和凹陷，因此，对地球表面的第一层抽象，大地水准面即得到了一个连续、闭合的地球表面。大地水准面的定义是：假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处
