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1、GIS 原理与方法期末考试重点1，地理信息系统 GIS：在计算机硬件、软件系统的支持下，对整个或部分地球表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，显示和描述以及辅助决策的技术系统。另一方面，地理信息系统又是一门学科，是描述，存储，分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科。2,GIS 的未来与发展趋势：一、未来的数据1）数字数据的容易存取 2)GIS 与 RS：使用 RS 为 GIS 提供数据 3)GPS 作为 GIS 的数据源：使用 GPS 直接到现场收集数据 4)基于位置的服务和 GIS：LBSs 服务开发关于用户在地理空间中所处位置的信息。二、未来的硬件1）
2、工作站革命：给了 GIS 一个操作平台，使其具备必要的能力和存储，能够与大型数据库交互 2）网络革命：嵌入到工作站的网络能力已经拓展，包括许多其他类型的计算机。3）微机革命：微机成熟并显著增长，使得这种平台广泛分布，相对廉价，容易运行多种GIS 软件包。4)移动革命：微机的移动性。三、GIS 互操作: 系统间实现语音的标准化和高度移动性。完整的 GIS 主要由四个部分构成，即计算机硬件系统，计算机软件系统，地理空间数据和系统管理操作人员。3、地理信息系统的基本内容：1）有关的计算机软件硬件 2）空间数据的获取 3）空间数据的表达和数据结构 4）空间数据的处理 5）空间数据的管理 6）空间数据的
3、分析 7）空间数据的显示和可视化 8）GIS 的应用 9）GIS 的项目管理、开发、质量保证和标准化 10）GIS 的机构设置和人员培训4、地理信息系统的基本特征：1）地理信息系统具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性 2）地理信息系统由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息 3）地理信息系统以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力，并产生高层次的地理信息 4）地理信息系统在分析处理问题中使用了空间数据和属性数据，并通过数据库管理系统将两者连续
4、在一起共同管理、分析和应用；而管理信息系统只有属性数据库的管理，不能进行有关空间数据的操作 5）地理信息系统强调空间分析通过利用空间解析式模型来分析空间数据，地理信息系统的成功依赖于空间分析模型的研究与设计，空间分析是地理信息系统的主要特征，也是评价一个地理信息系统功能的主要指标之一5,空间数据的定义：空间数据是指用来表示空间实体的位置、形状、大小、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等多方面信息数据的总称。6、空间数据的基本特征：位置特征、属性特征、时间特征7、空间数据的获取方式（在书上需要了解）8、空间数据转换的三种方式：空间定位信息、空间关系、属性数据9,数据建模指把现实世界的数
5、据组织为有用且能反映真实信息的数据集的过程。根据一定的方案建立的数据逻辑组织方式叫数据模型。 数据建模过程 1）选择一种数据模型来对现实世界的数据进行组织 2）选择一种数据结构来表达该数据模型 3）选择一种适合记录该数据结构的文件格式 GIS中数据组织方式：矢量模型（点、线、面） 栅格模型（空间单元、象元） 10、 准确性和不确定性的定义和区别：准确性：即一个记录值（测量或观测值）与它的真实值之间的接近程度。空间数据的准确性经常是根据所指的位置、拓扑或非空间属性来分类的。它可用误差来测量。精度：即对现象描述的详细程度。精度（如设备的分辨率、记录的详细程度）与准确度概念要区分开来。 【空间分辨率
6、、比例尺、误差】P4511、不确定性：关于空间过程和特征不能被准确确定的程度，是自然界各种空间现象自身固有的属性。在内容上，它是以真值为中心的一个范围，这个范围越大，数据的不确定性也越大。地理信息系统的不确定性包括空间位置的不确定性、属性不确定性、时域不确定性、逻辑上的不一致性和数据的不完整性空间数据质量问题的来源：1 空间现象自身存在的不稳定性 2 空间现象的表达 3 空间数据处理中的误差 4 空间数据使用中的误差 数据标准主要包括数据交换、数据质量数据说明文件等三方面的内容12、各种空间对象关系（需要了解 P51）13、 空间数据的结构分为：矢量结构和栅格结构。两种结构都可用来描述地理实体
7、的点、线、面三种基本结构。栅格模型采用面域或空域来直接描述空间对目标象；矢量模型用边界或表面来表达空间目标面或体要素，通过记录目标的边界，同时采用标示符表达它的属性来描述对象实体。14、拓扑是指图形在保持连续状态下变形时的那些不变的性质。拓扑关系是指网结构元素节点、弧段、面域之间的空间关系。主要是拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。拓扑邻接是指空间图形中同类元素之间的拓扑关系拓扑关联是指空间图形中不同类之间的拓扑关系拓扑包含是指空间同形中同类但不同级的元素之间的拓扑关系15、仿射变换、相似变换、橡皮拉伸应用于什么样的图形？仿射变换用于 X Y 方向非等比例变换，缩放，平移，旋转；相似变换用于 X Y
8、 方向等比例变换，缩放，平移，旋转;橡皮拉伸用于变形不均匀或局部变形的图形。16、矢量转栅格换几种算法：内部点扩散算法、复数积分算法、射线算法和扫描算法、边界代数算法。【矢量结构包含有拓扑信息，通常应用于空间关系的分析】栅格转矢量方法：四个步骤：1 多边形边界提取，2 边界线追踪，3 拓扑关系生成，4 去除多余点及曲线圆滑【栅格数据易于表示面状要素，主要应用于空间分析和图像处理】矢量格式向栅格转换又称为多边形填充，就是在矢量表示的多边形边界内部的所有栅格点上赋以相应的多边形编码，从而形成类栅格数据阵列多边形栅格格式向矢量格式转换就是提取以相同编号的栅格集合表示的多边形区域的边界和边界的拓扑关系
9、，并表示由多个小直线段组成的矢量格式边界线的过程。【步骤 1 多边形边界提取（采用高滤波将栅格图像二值化或以特殊值表示边界点）2 边界线追踪 3 拓扑关系生成 4 去除多余点及曲线圆滑（需采用一定的插补算法进行光滑处理，常用的算法有线形迭代法、分段三次多项式插值法、正轴抛物线平均加权法、斜轴抛物线平均加权法、样条函数插值法）】17、面拓扑规则：must not overlay ,must not have gaps等 ,线拓扑规则：must not overlay ,must not have dangles ,must not self-overlay ,must not self-inte
10、rsect.等18、矢量数据的压缩方法：道格拉斯-普克法，垂距法，光栏法。栅格数据的压缩方法：直接栅格编码，游程长度编码，四叉树矢量数据压缩目的：删除冗余数据，减少数据的存储量、节省存储空间、加快后继处理的速度19、怎样得到空间数据差值：根据已知观测点的数据空间分布，推算出未知点的数据值。在已观测点的区域内估算未观测点的数据的过程叫内插；在已观测点的区域外估算未观测点的数据的过程叫外推。 内插方法:1 边界内插 2 趋势面分析 3 局部内插（线形内插、双线性多项式内插）4 移动平均法20、空间索引：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，其中包括空
11、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。空间索引的作用：作为一种辅助性的空间数据结构，空间索引介于空间操作算法和空间对象之间，它通过筛选作用，大量与特定空间操作无关的空间对象被排除，从而提高空间操作的速度和效率。21、缓冲区：指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立它们周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据。缓冲区类型：栅格缓冲区， 矢量缓冲区矢量缓冲区常见算法：a.双线算法； b. 叠置算法缓冲区基本应用：22、叠加分析：在统一的空间参照系下，把同一空间区域的两个或两个以上的地理图层重叠在一起进行的图形
12、运算和属性运算叠加分析克分为：视觉信息叠加，点与多边形叠加，线与多边形叠加，多边形叠加，栅格图层叠加。叠加的前提：坐标系，精度，空间范围。栅格叠加的前提：参与叠加的栅格图层应具有统一的栅格数据格式、统一的空间参考(包括地图投影、椭球体、基准面等) 和统一的分辨率(像元大小)。23.空间数据坐标变换的实质就是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影变换。 几何纠正分为仿射变换，二次变换，高次变换 仿射变换的特性：直线变换后仍为直线，平行线变换后仍为平行线，不同方向上的长度比发生变换 投影变换的实质是建立两平面场之间点的一一对应关系，分为解析变换法、数值变换法、数值解析变换法24.ESRI 定义了判断录入图形是否是正确的六个原则，可以帮助我们发现拓扑错误：1 所有录入的实体都能够表现出来 2 没有输入额外的实体 3 所有的实体都在正确的位置上，并且其形状和大小正确 4 所有具有连接关系的实体都已经连上 5 所有的多边形都有且只有一个标志点易识别它们 6 所有的实体都在边界之内25.造成数字化错误的具体原因：遗漏某些实体 2 某些实体重复录入 3 定位的不准确，数字化仪分辨率可以造成定位误差，但人的因素是位置不准确的主要原因 数字化后，错误具体表现伪节点、悬挂节点、“碎屑“多边形或“条带”多边形、不正规的多边形
