城信系统复习要点

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1、第一讲1 城市地理信息:城市地理空间分布有关的各种要素的图形信息、属性信息以及相互空间关系的总称，是有关城市地理实体的性质、特征和运动状态表征的一切有用的知识。2 城市地理信息的普遍特征：空间分布特征、多维结构特征、时序特征3 城市地理信息划分：基础地理信息和专题地理信息4 城市地理信息系统（UGIS)：是融计算机图形和数据库于一体，储存和处理空间信息的高新技术。它把城市的地理位置和相关属性有机结合起来，根据实际需要准确真实、图文并茂地输出给用户，满足城市建设、企业管理、居民生活对空间信息的要求，同时借助其独有的空间分析功能和可视化表达，进行各种辅助决策。 书上定义：UGIS是地理信息系统的一

2、个重要分支，是一种应用计算机硬件、软件和网络技术，实现对城市各种空间、非空间数据的输入、存贮、查询、检索、处理、分析、显示、更新和提供应用，并以处理城市各种空间实体及其关系为主的技术系统。5 UGIS基本组成结构：6 UGIS的框架结构应该包括以下三层：基础层、专题层、综合层7 与地理信息相比，UGIS的独特功能： （1）数据类型的多样性和服务对象的多层性。 （2）精度高、现势性强。 （3）模型化、智能化和多功能性。 （4）与办公自动化的一体化。 （5）严格的层次结构和高度统一的规范标准。 （6）强烈的实用化需求。8 根据所学知识，谈一下对UGIS的认识和UGIS的发展趋势，应用前景。（论述）

3、 （1）先答上边的定义和特点 （2）UGIS是基于城市空间的地理信息系统，是地理信息系统在城市规划、建设和管理中的综合应用。其内容涉及城市和区域的各种社会、经济和环境要素以及人类大部分社会活动。 （3）UGIS的发展趋势：结合书上2021页看看 【1】城市Web GIS：1、GIS从专业走向了大众；2、传统的Client/Server(客户机/服务器)方式向Brower/Server（浏览器/服务器）方式转移；3、出现了大量的城市Web GIS（谷歌地图、搜狗地图、MapBar等）【2】UGIS协助海量数据管理：1、基础地理数据（基础地图、影像等）容量巨大；传统的基于文件的管理方式显然不能处理

4、这些问题；2、基于大型关系型数据库Oracle，结合ArcSDE空间数据库引擎，实现空间数据的高效存储. 【3】高分辨率遥感与UGIS结合 【4】三维UGIS与虚拟现实【5】无线通讯与UGIS第二讲1 GIS组成要素：数据、软件、硬件、模型和人员。2 大地坐标系：以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。地面点的位置用大地经度L、大地纬度B和大地高度H表示。3 大地基准面：它由椭球体本身及椭球体和地表上一点视为原点间之关系来定义。此关系能以 6个量来定义，通常是大地纬度、大地经度、原点高度、原点垂线偏差之两分量及原点至某点的大地方位角。4 地图投影：地球椭球面是一个不可展开的曲面，为了能将其表面内

5、容显示在平面上，必须进行地图投影变换。运用一定的数学法则（投影变换公式），将大地坐标系转化为某投影平面上的平面直角坐标系的过程叫地图投影。5 我国UGIS常采用的投影：在城市GIS系统中均采用6度或3度分带的高斯克吕格投影，因为一般城建坐标采用的是6度或3度分带的高斯克吕格投影坐标。6 栅格数据结构：是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的，它是指将地球表面划分为大小均匀、紧密相邻的网格阵列。7 栅格数据结构确定取值的方式：(1)中心归属法(连续分布地理现象，人口密度、大气污染);（2）长度占优法；(3)面积占优法（城市绿地面积分布）；(4)重要性法，（具有特殊意义而面积较小的地理要素）8 栅

6、格数据的压缩技术：直接栅格编码 长度编码法 改变扫描顺序法 链式编码 游程长度编码 块式编码 四叉树编码 （1）行程编码：行程编码又称为游程长度编码行程编码分为：游程长度编码、游程终止编码 游程长度编码： （sk，lk） sk栅格的属性值 lk 游程的连续长度 游程终止编码：（sk，lk） sk栅格的属性值 lk 游程的终止列号 （2)块码：块码是行程编码向二维扩展的情况，又称二维行程编码，采用方形区域作为记录单元，每个记录单元包括相邻的若干栅格，数据结构由初始位置（行、列号）和半径，再加上记录单元的代码组成。 （3）四叉树编码：四叉树编码是栅格数据结构的一种压缩数据的编码方法 基本思想：是把

7、一幅图像或一幅栅格地图等分成四个子区，不断检查每个子区的所有格网值，如该子区都含有相同的值（灰度或属性），这个子区就不再往下分割；否则，把该子区再分割成四个子区，这样递归地分割，直到每个子区都只含有相同的值为止。第三讲1 矢量数据结构：矢量数据结构是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等空间实体的位置和形状的一种数据组织方式。2 矢量数据编码方法：（结合图理解） 【1】简单矢量数据结构：1、坐标序列法：以基本的空间实体（点、线、多边形）为单位进行组织；只记录空间对象的位置坐标和属性信息；不记录拓扑关系的矢量数据模型（面条结构）。2、树状索引法：采用树状索引以减少数据冗余并间接增加邻域信息。 具体

8、方法：在对面实体进行树状存储时，将所有边界点进行数字化，将坐标对以顺序方式存储，点索引与边界线号联系，线索引与多边形相联系，形成树状索引结构。 【2】拓扑数据结构：1、双重独立式2、链状双重独立式：在链状双重独立数据结构中，主要有四个文件：多边形文件、弧段文件、弧段坐标文件、结点文件3 矢量与栅格数据的优缺点：矢量数据结构 优点：表示地理数据的精度较高严密的数据结构，数据量小完整的描述空间关系图形输出精确美观图形数据和属性数据的恢复、更新、综合都能实现面向目标，不仅能表达属性，而且能方便的记录每个目标的具体属性信息缺点：数据结构复杂矢量叠置较为复杂数学模拟比较困难技术复杂，特别是软硬件 栅格数

9、据结构 优点：数据结构简单空间数据的叠置和组合方便各类空间分析很易于进行数学模拟方便缺点：图形数据量大用大像元减少数据量时，精度和信息量受损地图输出不美观难以建立网络连接关系投影变换比较费时4 矢量向栅格转换的方法步骤： 方法：【1】了解矢量数据和栅格数据的坐标。如矢量数据的坐标是直角坐标系，原点在图的左下方，栅格数据坐标是行列坐标，原点在图左上方，转换时，一般使直角坐标x,y轴与栅格数据行列平行【2】确定栅格单元的大小。栅格单元的大小就是它的分辨率。栅格单元的边长在X，Y坐标系中的大小用X和Y表示。设Xmax、Xmin和Ymax、Ymin分别表示图形的边界范围（X坐标和Y坐标的最大值与最小值

10、）；M，N表示全图格网的行数和列数。【3】点的栅格化 点的变换只要这个点落在某一个栅格中，就属于那个栅格单元，其行、列号I、J可由下式求出：I=1+INT（Ymax-Y）/Y J=1+INT（X-Xmin）/X 式中INT表示取整函数。栅格点的值用点的属性表示。【4】线的栅格化如图所示，设两个端点的行、列号已经求出，其行号为3和7（行差大于列差），则中间网格的行号必为4、5、6。其网格中心线的Y坐标应为：Yi=Ymax-Y(I-1/2) 而与直线段交点的X坐标为： Xi=(X2-X1)/(Y2-Y1)(Yi-Y1)+X1 【5】多边形（面域）栅格化。 （1）射线算法。由待判点向图外某点引射线，

11、判断该射线与某多边形所有边界相交的总次数，如果相交偶数次，则待判点在该多边形外部，如为奇数次，则待判点在该多边形内部。 （2）射线算法的改进（平行线扫描法和铅垂线跌落法）。将射线改为沿栅格阵列列方向或行方向扫描线，判断与射线算法相似。省去了计算射线与多边形边界交点的大量运算，大大提高了效率。（每两次遇到同一多边形的边界时，其间的栅格属于该多边形） （3）内部点扩散算法。将矢量图 栅格化，每个面域多边形选择一个种子点；判断种子点的8个相邻栅格是否在多边形的边界上；进行新的扩散运算，直至所有新老种子点填满该多边形并遇到边界为止。 （4）扫描算法/边界点跟踪法（顺正逆负）第一步：边界弧段栅格化第二步

12、：从边界上某一点栅格单元开始按顺时针方向跟踪边界上各栅格，对多边形中岛则按逆时针方向跟踪，将跟踪的每个栅格分别赋予R，L，N。第三步：逐行扫描，以多边形属性充填“L与R”之间的栅格单元。步骤：（1）边界提取：1、二值化 2、平滑处理（毛刺、凹陷模板） 3、细化（掌握剥皮法和骨架法） （2）边界追踪 （3）线的简化及曲线圆滑 （4）拓扑关系生成5 空间拓扑关系：在GIS中，空间拓扑关系可用来描述并确定空间的点、线、面之间的关系及属性，并可实现相关的查询和检索。6 空间拓扑关系构成要素：空间数据 的拓扑关系可通过结点、线段、多边形几个基本元素表达和实现，即称为拓扑元素。第四讲1 地图数字化方法：手

13、扶跟踪数字化、扫描数字化3 误差或错误检查的方法：叠合比较法、目视检查法、逻辑检查法4 地理信息系统的空间数据误差可以分成以下几类： （1）地面测量数据的误差 （2）地图数字化的误差 （3）矢量数据栅格化的误差 （4）遥感数据误码差 （5）数据转换与处理误差5 数据质量：GIS的数据质量是指GIS中空间数据(几何数据和属性数据)在表达空间位置、属性和时间特征时所能达到的准确性、一致性、完整性以及三者统一性的程度。2 空间数据误差的具体来源：第五讲1. 地图符号：地图符号（Symbol）是地图的语言，它是表达地图内容的基本手段。地图符号是由形状不同、大小不一和色彩有别的图形和文字组成，注记是地图

14、符号的一个重要部分，它也有形状、尺寸和颜色之区别。2.地图符号的构成要素：符号的形状、符号尺寸、符号的颜色3.地图符号的分类：按照符号的定位情况分类：定位符号和说明符号 按照符号所代表的客观事物分布状况分类：面状符号、点状符号和线状符号4. 城市专题地图：又称“专门地图”或“主题地图”，是突出、完善地显示一种或几种特定要素，而使地图内容、用途成为专题化的地图。5. 城市专题地图的基本特征： （1） 图上的主要内容，大部分是普通地图上所没有的专门要素(经济指标)； （2）图上所显示的现象往往是地面上所看不到或无法直接进行量测的(人口分布)； （3）编图的资料往往是科学研究成果、文献记载、论文报告、统计和勘测等文字资料(地质报告)； （4）具有独特的图式和特殊的表示方法(规划：风叶玫瑰图)； （5）说明各种自然和社会经济特征，以及社会经济体制和政治体制方面的特征；6. 专题地图的分类：（1） 专题地图按内容性质分类可分为：自然地图、社会