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GIS 原理---復(fù)習(xí)提綱 主要參考書： 地理信息系統(tǒng)教程---胡鵬等，武漢大學(xué)出版社 第一章：緒論 1、 信息與信息技術(shù) 信息，是用文字等介質(zhì)來表示事物的內(nèi)容數(shù)量和特征，作為生產(chǎn)建設(shè)管理的依據(jù)。特點(diǎn):客觀性、適用性、可傳輸性、共享性 數(shù)據(jù)，是一種未加工的原始資料。信息來源于數(shù)據(jù)。 地理信息，是有關(guān)地理實(shí)體空間分布，性質(zhì)特征和運(yùn)動狀態(tài)的信息，它是對表達(dá)地理特征和現(xiàn)象之間關(guān)系的地理環(huán)境，數(shù)據(jù)的解釋。 空間分布性、數(shù)據(jù)量大、信息載體的多樣性。 信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集，管理，分析，表達(dá) 2、 地理信息科學(xué) 側(cè)重將地理信息視為一門科學(xué)，主要研究在應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對地理信息進(jìn)行處理、存儲、提取以及管理分析過程中提出的一系列基本問題。 1)分布式計(jì)算 2地理信息的認(rèn)知 3)地理信息的互操作 4)比例尺 5)空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的未來 6)地理數(shù)據(jù)的不確定和GIS分析 7)GIS和社會 8)GIS空間分析 9)空間數(shù)據(jù) 3、 GIS發(fā)展歷史 20世紀(jì)60年代：起步(我國晚十年) 20世紀(jì)80年代：Arc/Info等軟件的發(fā)展 4、 數(shù)字地球的概念（真正的理解在P26的導(dǎo)圖） 數(shù)字是指：數(shù)據(jù)庫、虛擬技術(shù)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 地球是指：遙感、遙測 加在一起是地理信息技術(shù) 在此基礎(chǔ)上，我們需要明白計(jì)算科學(xué)，海量存儲，衛(wèi)星圖像，寬帶網(wǎng)絡(luò)，互操作、元數(shù)據(jù)play what role in this concept 5、 地理信息系統(tǒng)的含義，GIS與其它IS之間的關(guān)系和區(qū)別。 （1）含義： a 綜上，GIS具有數(shù)據(jù)采集、管理、分析和表達(dá)的功能 b GIS的處理對象是有關(guān)的地理。分布數(shù)據(jù)，也就是空間數(shù)據(jù)，為了能對這些空間數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，定性和定量的描述，決定了GIS要對空間數(shù)據(jù)按統(tǒng)一地理坐標(biāo)進(jìn)行編碼，這是GIS與其他信息系統(tǒng)不同的根本所在。 （2）區(qū)別： a. GIS與一般MIS ： GIS對空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)共同管理、分析和應(yīng)用，而一般MIS（數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)）側(cè)重于非圖形數(shù)據(jù)（屬性數(shù)據(jù)）的優(yōu)化存儲與查詢，即使存儲了圖形，也是以文件的形式存儲，不能對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、檢索、分析，沒有拓?fù)潢P(guān)系，其圖形顯示功能也很有限。 b. GIS與CAD 1）ＣＡＤ研究對象為人造對象—規(guī)則幾何圖形及組合；ＧＩＳ處理的數(shù)據(jù)大多來自于現(xiàn)實(shí)世界，較之人造對象更復(fù)雜，數(shù)據(jù)量更大；數(shù)據(jù)采集的方式多樣化； 2）CAD圖形功能特別是三維圖形功能強(qiáng)，屬性庫功能相對較弱；GIS的屬性庫結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能強(qiáng)大； 3）ＣＡＤ中的拓?fù)潢P(guān)系較為簡單；GIS強(qiáng)調(diào)對空間數(shù)據(jù)的分析，圖形屬性交互使用頻繁； 4）CAD一般采用幾何坐標(biāo)系 。GIS采用地理坐標(biāo)系 。 c. GIS與CAM 1）ＣＡＭ側(cè)重于數(shù)據(jù)查詢、分類及自動符號化，具有地圖輔助設(shè)計(jì)和產(chǎn)生高質(zhì)量矢量地圖的輸出機(jī)制；它強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)顯示而不是數(shù)據(jù)分析，地理數(shù)據(jù)往往缺乏拓?fù)潢P(guān)系； 它與數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系通常是一些簡單的查詢。 2)CAM是GIS的重要組成部分；GIS綜合圖形和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的空間分析，提供輔助決策信息。 6、 結(jié)合GIS軟件，掌握GIS的基本功能和應(yīng)用功能。 (1)功能： 數(shù)據(jù)采集與輸入 數(shù)據(jù)編輯于更新 數(shù)據(jù)存儲與管理 空間查詢與分析（空間查詢、疊加分析、緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡(luò)分析、地形分析） 數(shù)據(jù)顯示與輸出 (2)應(yīng)用領(lǐng)域： 資源管理 區(qū)域和城鄉(xiāng)規(guī)劃 災(zāi)害監(jiān)測 環(huán)境評估 作戰(zhàn)指揮 交通運(yùn)輸 宏觀決策 商業(yè)金融、通訊郵電、日常生活等各領(lǐng)域 7、 GIS 的組成部分有哪些？了解GIS的硬件配置和軟件配置。 一、GIS組成 用戶(GIS服務(wù)的對象，分為一般用戶和從事建立、維護(hù)、管理和更新的高級用戶) 軟件(支持?jǐn)?shù)據(jù)采集、存儲、加工、回答用戶問題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)) 硬件(各種設(shè)備-物質(zhì)基礎(chǔ)) (地理空間)數(shù)據(jù)(系統(tǒng)分析與處理的對象、構(gòu)成系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)) 二、硬件配置 輸入：數(shù)字化、解析測圖儀、掃描儀、遙感處理設(shè)備等 存貯處理：計(jì)算機(jī)、硬盤、光盤等存儲設(shè)備 輸出：打印機(jī)、繪圖儀、顯示終端等 網(wǎng)絡(luò)：服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)適配器、傳輸介質(zhì)、調(diào)制解調(diào)器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 三、軟件配置 GIS硬件 操作系統(tǒng) GIS數(shù)據(jù)庫、GIS專業(yè)平臺軟件 GIS用戶界面、GIS應(yīng)用軟件 8、 第二章：GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1、 空間實(shí)體的概念、及其描述內(nèi)容，空間數(shù)據(jù)的基本特征； 概念：指自然界現(xiàn)象和社會經(jīng)濟(jì)事件中不能再分割的單元，它是一個具體有概括性，復(fù)雜性，相對意義的概念。 描述空間實(shí)體就要描述其空間信息——位置和空間特征，同時描述其屬性信息——名稱和各種屬性 屬性特征（非定位數(shù)據(jù)）：表示實(shí)際現(xiàn)象或特征。例如變量、級別、數(shù)量特征。 空間特征（定位數(shù)據(jù)）：表示現(xiàn)象的空間位置或現(xiàn)在所處的地理位置。空間特征又稱幾何特征或定位特征，一般以坐標(biāo)數(shù)據(jù)表示，如笛卡爾坐標(biāo)等。 時間特征（時間尺度）：指現(xiàn)象或物體隨時間的變化，其變化的周期有超短期的、短期的、中期的、長期的等。 2、 空間實(shí)體分哪幾類？空間關(guān)系類型有哪些？ A.點(diǎn)狀實(shí)體、線狀實(shí)體、面狀實(shí)體和體狀實(shí)體 B. 1、拓?fù)淇臻g關(guān)系： 2、順序空間關(guān)系： （方向空間關(guān)系） 用上下左右、前后、東南西北等方向性名稱來描述空間實(shí)體的順序關(guān)系，算法復(fù)雜，至今沒有很好的解決方法。 3、度量空間關(guān)系，主要指實(shí)體間的距離關(guān)系，遠(yuǎn)近。 1）在地理空間中兩點(diǎn)間的距離有兩種度量方法。 a、沿真實(shí)的地球表面進(jìn)行,除與兩點(diǎn)的地理坐標(biāo)有關(guān)外，還與所通過路徑的地形起伏有關(guān)，復(fù)雜,引入第二種。 b、沿地球旋轉(zhuǎn)橢球體的距離量算。 2）距離類別： 歐氏距離（笛卡爾坐標(biāo)系）、曼哈頓（出租車）距離、時間距離（緯度差）、大地測量距離（大地線）（沿地球大圓經(jīng)過兩個城市中心的距離）。 3、 主要拓?fù)淇臻g關(guān)系有哪些，如何表達(dá)，拓?fù)淇臻g關(guān)系的意義。 （1） 主要的拓?fù)潢P(guān)系：拓?fù)溧徑印⑼負(fù)潢P(guān)聯(lián)、拓?fù)浒? （2） 拓?fù)浔磉_(dá)： 拓?fù)潢P(guān)系具體可由４個關(guān)系表來表示： （1）面-鏈關(guān)系：面-構(gòu)成面的弧段 （2）鏈-結(jié)點(diǎn)關(guān)系：鏈-鏈兩端的結(jié)點(diǎn) （3）結(jié)點(diǎn)-鏈關(guān)系：結(jié)點(diǎn)-通過該結(jié)點(diǎn)的鏈 （4）鏈-面關(guān)系：鏈-左面-右面 （3） 拓?fù)淇臻g關(guān)系的意義： 對于數(shù)據(jù)處理和GIS空間分析具有重要的意義，因?yàn)椋? 1）拓?fù)潢P(guān)系能清楚地反映實(shí)體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，它比幾何關(guān)系具有更大的穩(wěn)定性，不隨地圖投影而變化。 2）有助于空間要素的查詢，利用拓?fù)潢P(guān)系可以解決許多實(shí)際問題。如某縣的鄰接縣，--面面相鄰問題。又如供水管網(wǎng)系統(tǒng)中某段水管破裂找關(guān)閉它的閥門，就需要查詢該線（管道）與哪些點(diǎn)（閥門）關(guān)聯(lián)。 3）根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系可重建地理實(shí)體。 4、 空間數(shù)據(jù)模型有哪些？空間數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，GIS常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 A.在GIS中與空間信息有關(guān)的信息模型有三個，即基于對象（要素）（Feature）的模型、場（Field）模型以及網(wǎng)絡(luò)（Network）模型。 基于對象（要素）的模型強(qiáng)調(diào)了離散對象，根據(jù)它們的邊界線以及組成它們或者與它們相關(guān)的其它對象，可以詳細(xì)地描述離散對象。 場模型表示了在二維或者三維空間中被看作是連續(xù)變化的數(shù)據(jù)。 網(wǎng)絡(luò)模型表示了特殊對象之間的交互，如水或者交通流。 B.？ C.常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：柵格、矢量 5、 矢量數(shù)據(jù)的獲取方式。 1) 由外業(yè)測量獲得 可利用測量儀器自動記錄測量成果(常稱為電子手薄)，然后轉(zhuǎn)到地理數(shù)據(jù)庫中。 2)由柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換獲得 利用柵格數(shù)據(jù)矢量化技術(shù)，把柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)。 3)跟蹤數(shù)字化 用跟蹤數(shù)字化的方法，把地圖變成離散的矢量數(shù)據(jù)。 6、 矢量數(shù)據(jù)的組織。 7、 矢量數(shù)據(jù)各種編碼方式（實(shí)體式、索引式、雙重獨(dú)立式、鏈狀雙重獨(dú)立式），大致了解各種方式的特點(diǎn)。 矢量數(shù)據(jù)編碼方式主要有以下幾種：1、實(shí)體式編碼2、索引式(樹狀)編碼3、雙重獨(dú)立式編碼4、鏈狀雙重獨(dú)立式編碼—拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2.索引式編碼： 優(yōu)點(diǎn)：用建索引的方法消除多邊形數(shù)據(jù)的冗余和不一致，鄰接信息、島信息可在多邊形文件中通過是否公共弧段號的方式查詢。 缺點(diǎn)：表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系較繁瑣，給相鄰運(yùn)算、消除無用邊、處理島信息、檢索拓?fù)潢P(guān)系等帶來困難，以人工方式建立編碼表，工作量大，易出錯。 3.？Maple 雙重獨(dú)立式編碼結(jié)構(gòu)尤其適應(yīng)于城市地籍宗地的管理，在宗地管理中，界址點(diǎn)對應(yīng)于點(diǎn)、界址對應(yīng)于線段，面對應(yīng)于多邊形，各種要素都有唯一的標(biāo)識符。 4. 拓?fù)潢P(guān)系明確，也能表達(dá)島信息，而且以弧段為記錄單位，滿足實(shí)際應(yīng)用需要。因?yàn)橐话銛?shù)字化一條街道時，必然有許多中間點(diǎn)，但我們在做空間分析時卻沒有必要以這些中間點(diǎn)所組成的折線為研究對象，而應(yīng)以整條弧段（某條街道）為研究對象. 8、 柵格數(shù)據(jù)圖形表示方法 柵格結(jié)構(gòu)用密集正方形（或三角形，多邊形）將地理區(qū)域劃分為網(wǎng)格陣列。位置由行，列號定義，屬性為柵格單元的值。 點(diǎn)：由單個柵格表達(dá)。 線：由沿線走向有相同屬性取值的一組相鄰柵格表達(dá)。 面：由沿線走向有相同屬性取值的一片柵格表達(dá)。 9、 建立柵格結(jié)構(gòu)的方法有哪些？如何確定柵格單元的尺寸、柵格代碼（屬性值）？ 1、 手工獲取，專題圖上劃分均勻網(wǎng)格，逐個決定其網(wǎng)格代碼。 2、掃描儀掃描專題圖的圖像數(shù)據(jù){行、列、顏色（灰度）}，定義顏色與屬性對應(yīng)表，用相應(yīng)屬性代替相應(yīng)顏色，得到（行、列、屬性）再進(jìn)行柵格編碼、存貯，即得該專題圖的柵格數(shù)據(jù)。 3、 由矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來。 4、 遙感影像數(shù)據(jù)，對地面景象的輻射和反射能量的掃描抽樣，并按不同的光譜段量化后，以數(shù)字形式記錄下來的象素值序列。 5、 格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)，當(dāng)屬性值為地面高程，則為格網(wǎng)DEM，通過DEM內(nèi)插得到。 10、 柵格數(shù)據(jù)的各種編碼方法（行程、塊碼、鏈?zhǔn)骄幋a、四叉樹編碼），了解各種編碼方法的優(yōu)缺點(diǎn)。 ？四叉樹編碼 11、 四叉樹編碼的基本思想及其表示方法（樹形表示，常規(guī)四叉樹、線性四叉樹的表示），四進(jìn)制和十進(jìn)制Morton碼的計(jì)算，計(jì)算機(jī)將一幅圖象壓縮為線性四叉樹（或二維行程編碼）的具體過程。 ？Maple講解和圖示不匹配！ Morton碼掃面順序： 12、 矢柵數(shù)據(jù)的比較。 ? 柵格結(jié)構(gòu)和矢量結(jié)構(gòu)是模擬地理信息的兩種不同的方法。 ? 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有“屬性明顯、位置隱含”的特點(diǎn)，它易于實(shí)現(xiàn)，操作簡單，有利于柵格的空間信息模型的分析，但柵格數(shù)據(jù)表達(dá)精度不高，數(shù)據(jù)存儲量大，工作效率低。因此基于柵格結(jié)構(gòu)的應(yīng)用來說，需要根據(jù)應(yīng)用項(xiàng)目的自身特及其精度要求來恰當(dāng)?shù)仄胶鈻鸥駭?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表達(dá)精度和工作效率兩者之間的關(guān)系。 ? 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有“位置明顯、信息隱含”的特點(diǎn)，它操作起來比較復(fù)雜，許多分析操作（如疊置分析）用矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)難于實(shí)現(xiàn)；但它的數(shù)據(jù)表達(dá)精度高，數(shù)據(jù)存儲量小，輸出圖形美觀卻工作效率高。 13、 矢量、柵格形式的三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有哪些？八叉樹的存儲結(jié)構(gòu)有哪些，三維邊界法的具體如何表示？ 柵格：將地理實(shí)體的三維空間分成細(xì)小單元---體元。普遍用八叉樹 矢量：x,y,z，抽象為點(diǎn)、線、面、體，面構(gòu)成體。方法多種，常用三維邊界表示法。 第三章 空間數(shù)據(jù)庫 1. 空間數(shù)據(jù)庫概念和特點(diǎn) 是地理信息系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)物理存儲介質(zhì)上存儲和應(yīng)用相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總合。 特點(diǎn)：1）數(shù)據(jù)量特別大；2）數(shù)據(jù)種類多，復(fù)雜；3）數(shù)據(jù)應(yīng)用面相當(dāng)廣。 2. 空間數(shù)據(jù)特征. 1）空間特征：一般需要建立空間索引。 2）非結(jié)構(gòu)化特征： 結(jié)構(gòu)化的，即滿足第一范式:每條記錄定長，且數(shù)據(jù)項(xiàng)是原子數(shù)據(jù).而空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)項(xiàng)變長，對象包含一個或多個對象，需要嵌套記錄。 3）空間關(guān)系特征： 拓?fù)鋽?shù)據(jù)給空間數(shù)據(jù)的一致性和完整性維護(hù)增加了復(fù)雜性。 4）分類編碼特征： 一種地物類型對應(yīng)一個屬性數(shù)據(jù)表文件。多種地物類型共用一個屬性數(shù)據(jù)表文件。 5）海量數(shù)據(jù)特征。 3. 三種傳統(tǒng)模型用于GIS的局限性 1、層次模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫的局限性 層次模型反映了實(shí)體之間的層次關(guān)系，簡單、直觀，易于理解，并在一定程度上支持?jǐn)?shù)據(jù)的重構(gòu)。 用于GIS地理數(shù)據(jù)庫存在的主要問題是： 1）很難描述復(fù)雜的地理實(shí)體之間的聯(lián)系，描述多對多的關(guān)系時導(dǎo)致物理存儲上的冗余； 2）對任何對象的查詢都必須從層次結(jié)構(gòu)的根結(jié)點(diǎn)開始，低層次對象的查詢效率很低，很難進(jìn)行反向查詢； 3）數(shù)據(jù)獨(dú)立性較差，數(shù)據(jù)更新涉及許多指針，插入和刪除操作比較復(fù)雜，父結(jié)點(diǎn)的刪除意味著其下層所有子結(jié)點(diǎn)均被刪除； 4）層次命令具有過程式性質(zhì)，要求用戶了解數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)，并在數(shù)據(jù)操縱命令中顯式地給出數(shù)據(jù)的存取路徑； 5）基本不具備演繹功能和操作代數(shù)基礎(chǔ)。 2、網(wǎng)狀模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫的局限性 網(wǎng)狀模型反映地理世界中常見的多對多關(guān)系，支持?jǐn)?shù)據(jù)重構(gòu)，具有一定的數(shù)據(jù)獨(dú)立和數(shù)據(jù)共享特性，且運(yùn)行效率較高。 用于GIS地理數(shù)據(jù)庫的主要問題如下： 1）由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，增加了用戶查詢的定位困難，要求用戶熟悉數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，知道自己所處的位置； 2）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)操作命令具有過程式性質(zhì)，存在與層次模型相同的問題； 3）不直接支持對于層次結(jié)構(gòu)的表達(dá)； 4）基本不具備演繹功能和操作代數(shù)基礎(chǔ)。 3、關(guān)系模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫的局限性 對屬性數(shù)據(jù)用通用RDBMS可以很好管理，但對于空間數(shù)據(jù)一般DBMS卻有局限，表現(xiàn)為： 1）無法用遞歸和嵌套的方式來描述復(fù)雜關(guān)系的層次和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，模擬和操作復(fù)雜地理對象的能力較弱； 2）用關(guān)系模型描述本身具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和涵義的地理對象時，需對地理實(shí)體進(jìn)行不自然的分解，導(dǎo)致存儲模式、查詢途徑及操作等方面均顯得語義不甚合理； 3）由于概念模式和存儲模式的相互獨(dú)立性，及實(shí)現(xiàn)關(guān)系之間的聯(lián)系需要執(zhí)行系統(tǒng)開銷較大的聯(lián)接操作，運(yùn)行效率不夠高。 4）空間數(shù)據(jù)通常是變長的，而一般RDBMS只允許記錄的長度設(shè)定為固定長度，此外，通用DBMS難于存儲和維護(hù)空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系。 5）一般RDBMS都難以實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、連通、包含、疊加等基本操作。 6）一般DBMS不能支持GIS需要的一些復(fù)雜圖形功能。 7）一般RDBMS難以支持復(fù)雜的地理信息，因?yàn)閱蝹€地理實(shí)體的表達(dá)需要多個文件、多條記錄，包括大地網(wǎng)、特征坐標(biāo)、拓?fù)潢P(guān)系、屬性數(shù)據(jù)和非空間專題屬性等方面信息。 8）GIS管理的是具有高度內(nèi)部聯(lián)系的數(shù)據(jù)，為了保證地理數(shù)據(jù)庫的完整性，需要復(fù)雜的安全維護(hù)系統(tǒng)，而這些完整性約束條件必須與空間數(shù)據(jù)一起存儲，由地理數(shù)據(jù)庫來維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性。否則，一條記錄的改變會導(dǎo)致錯誤、相互矛盾的數(shù)據(jù)存在，而一般RDBMS難以實(shí)現(xiàn)這一功能。 9、 GIS空間數(shù)據(jù)庫類型。 （1）基于文件管理的方式；（2）文件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理系統(tǒng)—雙元模型：1) 圖形與屬性結(jié)合的各自分開處理模式--------早期系統(tǒng): 2)圖形與屬性結(jié)合的混合處理模式；（3）全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)—分層模型；（4）對象--關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（5）面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 10、 空間索引的含義和作用； --空間索引(也稱為空間訪問方法（Spatial Access Method SAM），就是指依據(jù)空間對象的位置和形狀或空間對象之間的某種空間關(guān)系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中包含空間對象的概要信息，如對象的標(biāo)識、外接矩形及指向空間對象實(shí)體的指針。 --作為一種輔助性的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，空間索引介于空間操作算法和空間對象之間，它通過篩選作用，大量與特定空間操作無關(guān)的空間對象被排除，從而提高空間操作的速度和效率。 11、 空間索引方法有哪些？ 盡管有許多特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法用來完成空間索引,但基本原理相似,即采用分割原理,把查詢空間劃分為若干區(qū)域(通常為矩形或多邊形),這些區(qū)域或單元包含空間資料并可唯一標(biāo)識。 目前,有兩種分割方法,一種是規(guī)則分割方法,另一種是基于對象的分割方法。規(guī)則分割方法是將地理空間按照規(guī)則或半規(guī)則方式分割,分割單元間接地與地理對象相關(guān)聯(lián),地理要素的幾何部分可能被分割到幾個相鄰的單元中,這時地理對象的描述保持完整，而空間索引單元只存儲對象的位置參考信息。在基于對象的分割方法中,索引空間的分割直接由地理對象來確定,索引單元包括地理對象的最小外接矩形。 目前,國際上研究出許多高效的空間索引方法,常見的空間索引方法一般是自頂向下、逐級地劃分地理空間,從而形成各種樹狀空間索引結(jié)構(gòu)。 比較有代表性的規(guī)則分割方法包括規(guī)則格網(wǎng)索引方法(Ｊｏｎｅｓ,1997年)、ＢＳＰ樹(Ｆｕｃｈｓ,1983年) 和ＫＤＢ樹(Ｒｏｂｉｎｓｏｎ,1987年)等。基于對象的分割方法包括Ｒ樹(Ｇｕｔｔｍａｎ,1984年)、Ｒ+樹(Ｓｅｌｌｉｓ,1987年)和Ｃｅｌｌ樹(Ｇｕｔｔｍａｎ,1991年;劉東,1996年;陳述彭,　1999年)等。 結(jié)構(gòu)較為簡單的索引文件、格網(wǎng)型空間索引有著廣泛的應(yīng)用。 12、 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的主要過程。 13、 空間數(shù)據(jù)維護(hù)中數(shù)據(jù)庫的重組織、重構(gòu)造的含義。 1、空間數(shù)據(jù)庫的重組織 指在不改變空間數(shù)據(jù)庫原來的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)的前提下，改變數(shù)據(jù)的存儲位置，將數(shù)據(jù)予以重新組織和存放。 2、空間數(shù)據(jù)庫的重構(gòu)造 指局部改變空間數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫重構(gòu)通過改寫其概念模式(邏輯模式)的內(nèi)模式(存儲模式)進(jìn)行。 第四章 空間數(shù)據(jù)的采集和質(zhì)量控制 1、 空間數(shù)據(jù)采集的任務(wù) 2、 研究GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的目的和意義 研究GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量對于評定GIS的算法、減少GIS設(shè)計(jì)與開發(fā)的盲目性都具有重要意 義。精度越高，代價越大。GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量對保證GIS產(chǎn)品的可靠性有重要意義。 3、 空間數(shù)據(jù)的地理參照系相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合實(shí)習(xí)內(nèi)容理解為什么要在arcgis設(shè)置地理坐標(biāo)系或投影坐標(biāo)系，理解地理基礎(chǔ)及其意義。 （1）為了對空間進(jìn)行定位，必須要有經(jīng)緯度坐標(biāo)系（地理坐標(biāo)），但是經(jīng)緯度坐標(biāo)系難以進(jìn)行距離、方向、面積量算，故而要引入投影坐標(biāo)系——笛卡爾平面坐標(biāo)系，笛卡爾平面坐標(biāo)系便于量算和進(jìn)一步的空間數(shù)據(jù)處理和分析。為了描述空間點(diǎn)在垂直高度上的特性——高程（由高程基準(zhǔn)面起算的地面點(diǎn)的高度），需要使用高程系統(tǒng)。 （2）地理基礎(chǔ)：是地理信息數(shù)據(jù)表示格式與規(guī)范的重要組成部分。各種GIS的數(shù)據(jù)源、服務(wù)目的和各自特征可以不同，但均有自身統(tǒng)一的地理基礎(chǔ)。 4、 空間數(shù)據(jù)分層方法和目的 1、空間數(shù)據(jù)分層方法： 1）專題分層 每個圖層對應(yīng)一個專題，包含某一種或某一類數(shù)據(jù)。如地貌層、水系層、道路層、居民地層等。 2）時間序列分層 即把不同時間或不同時期的數(shù)據(jù)作為一個數(shù)據(jù)層。 3）地面垂直高度分層 把不同時間或不同時期的數(shù)據(jù)作為一個數(shù)據(jù)層。 2、空間數(shù)據(jù)分層的目的 便于空間數(shù)據(jù)的管理、查詢、顯示、分析等。 1）空間數(shù)據(jù)分為若干數(shù)據(jù)層后，對所有空間數(shù)據(jù)的管理就簡化為對各數(shù)據(jù)層的管理，而一個數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)往往比較單一，數(shù)據(jù)量也相對較小，管理起來就相對簡單； 2）對分層的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢時，不需要對所有空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，只需要對某一層空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢即可，因而可加快查詢速度； 3）分層后的空間數(shù)據(jù)，由于便于任意選擇需要顯示的圖層，因而增加了圖形顯示的靈活性； 4）對不同數(shù)據(jù)層進(jìn)行疊加，可進(jìn)行各種目的的空間分析。 5、 編碼、代碼，分類編碼的原則，區(qū)分分類碼和標(biāo)識碼。 編碼：是指確定屬性數(shù)據(jù)的代碼的方法和過程。 代碼：是一個或一組有序的易于被計(jì)算機(jī)或人識別與處理的符號，是計(jì) 算機(jī)鑒別和查找信息的主要依據(jù)和手段。 編碼的直接產(chǎn)物就是代碼，而分類分級則是編碼的基礎(chǔ)。 2、分類編碼的原則 分類是將具有共同的屬性或特征的事物或現(xiàn)象歸并在一起，而把不同屬性或特征的事物或現(xiàn)象分開的過程。 分類是人類思維所固有的一種活動，是認(rèn)識事物的一種方法。 分類的基本原則是：科學(xué)性、系統(tǒng)性、可擴(kuò)性、實(shí)用性、兼容性、穩(wěn)定性、不受比例尺限制、靈活性 3． 6、 空間數(shù)據(jù)采集前需要進(jìn)行哪些準(zhǔn)備工作？ 1、 資料準(zhǔn)備，區(qū)域標(biāo)定 1）基礎(chǔ)原始數(shù)據(jù)的確定 2）數(shù)據(jù)分類項(xiàng)目的確定 3）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性的確定 2、進(jìn)行三個統(tǒng)一： （地理基礎(chǔ)統(tǒng)一，即確定投影、比例尺、分類分級編碼） 3、所用軟件的檢查、試用菜單準(zhǔn)備及其它輔助工作。 4、硬件檢查。 5、精度試驗(yàn)。 6、試驗(yàn)，樣區(qū)、單項(xiàng)試驗(yàn)。 7、 如何進(jìn)行空間數(shù)據(jù)（幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)）的采集？ 屬性數(shù)據(jù)采集：1、鍵盤，人機(jī)對話方式 2、程序批量輸入。 8、 空間數(shù)據(jù)輸入的誤差有哪些？如何進(jìn)行檢查，對此，GIS應(yīng)提供的功能有哪些？ 1、空間數(shù)據(jù)輸入的誤差 1）幾何數(shù)據(jù)的不完整或重復(fù)。2）幾何數(shù)據(jù)的位置不正確。3）比例尺不正確。4）變形。5）幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的連接有誤。6）屬性數(shù)據(jù)錯誤、不完整。 7）鍵盤輸入錯誤，漏輸數(shù)據(jù)或?qū)傩藻e誤分類、編碼等。 2、空間數(shù)據(jù)的檢查 1）通過圖形實(shí)體與其屬性的聯(lián)合顯示，發(fā)現(xiàn)數(shù)字化中的遺漏、重復(fù)、不匹配等錯誤； 2）在屏幕上用地圖要素對應(yīng)的符號顯示數(shù)字化的結(jié)果，對照原圖檢查錯誤； 3）把數(shù)字化的結(jié)果繪圖輸出在透明材料上，然后與原圖疊加以發(fā)現(xiàn)錯漏； 4）對等高線，通過確定最低和最高等高線的高程及等高距，編制軟件來檢查高程 的賦值是否正確； 5）對于面狀要素，可在建立拓?fù)潢P(guān)系時，根據(jù)多邊形是否閉合來檢查，或根據(jù)多 邊形與多邊形內(nèi)點(diǎn)的匹配來檢查等； 6）對于屬性數(shù)據(jù)，通常是在屏幕上逐表、逐行檢查，也可打印出來檢查； 7）對于屬性數(shù)據(jù)還可編寫檢核程序，如有無字符代替了數(shù)字，數(shù)字是否超出了范圍，等等； 8）對于圖紙變形引起的誤差，應(yīng)使用幾何糾正來進(jìn)行處理。 3．提供的功能:目標(biāo)檢核、機(jī)器檢核、圖形疊合比較和屬性數(shù)據(jù)檢核？ 9、 GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的基本內(nèi)容有哪些？空間數(shù)據(jù)的誤差類型？ 1、GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的基本內(nèi)容 1）位置（幾何）精度：如數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、平面精度、高程精度等，用以描述幾何數(shù)據(jù)的誤差。 2) 屬性精度：如要素分類的正確性、屬性編碼的正確性、注記的正確性等，用以反映屬性數(shù)據(jù)的質(zhì)量。 3) 邏輯一致性：如多邊形的閉合精度、結(jié)點(diǎn)匹配精度、拓?fù)潢P(guān)系的正確性等，由幾何或?qū)傩哉`差也會引起邏輯誤差。 4) 完備性：如數(shù)據(jù)分類的完備性、實(shí)體類型的完備性、屬性數(shù)據(jù)的完備性、注記的完整性，數(shù)據(jù)層完整性，檢驗(yàn)完整性等。 5) 現(xiàn)勢性：如數(shù)據(jù)的采集時間、數(shù)據(jù)的更新時間等。 2.空間數(shù)據(jù)的誤差類型 ？Maple Snow 10、 目前影響數(shù)據(jù)共享的因素。 體制上：行業(yè)數(shù)據(jù)保密政策。 技術(shù)上：不同系統(tǒng)對空間數(shù)據(jù)采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式不同。 網(wǎng)絡(luò)化程度：資源共享是網(wǎng)絡(luò)主要功能之一，用戶可共享網(wǎng)絡(luò)分散在不同地點(diǎn)的各種軟硬件。 11、 空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的具體含義，目前進(jìn)行空間數(shù)據(jù)交換的方式有哪些？ 是指空間數(shù)據(jù)的名稱、代碼、分類編碼、數(shù)據(jù)類型、精度、單位、格式等的標(biāo)準(zhǔn)形式。每個地理信息系統(tǒng)都必須具有相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。 方式？ 12、 空間元數(shù)據(jù)的定義和作用，空間元數(shù)據(jù)的分類。 1、空間元數(shù)據(jù)的定義和作用 1）定義： 地理的數(shù)據(jù)和信息資源的描述性信息。它通過對地理空間數(shù)據(jù)的內(nèi)容、質(zhì)量、條件和其他特征進(jìn)行描述與說明，以便人們有效地定位、評價、比較、獲取和使用與地理相關(guān)的數(shù)據(jù)。 2）作用： （a）用來組織和管理空間信息，并挖掘空間信息資源。 （b）幫助數(shù)據(jù)使用者查詢所需空間信息。 （c）組織和維護(hù)一個機(jī)構(gòu)對數(shù)據(jù)的投資。 （d）用來建立空間信息的數(shù)據(jù)目錄和數(shù)據(jù)交換中心。 （e）提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方面的信息。 13、 互操作的含義，互操作地理信息處理（GIS互操作），GIS互操作類型，OPENGIS規(guī)范的含義，了解OPENGIS規(guī)范的作用。 1、互操作含義 指異構(gòu)環(huán)境下兩個或兩個以上的實(shí)體，盡管它們實(shí)現(xiàn)的語言、執(zhí)行的環(huán)境和基于的模型不同，但它們可以互相通信和協(xié)作，以完成某一特定任務(wù)，這些實(shí)體包括程序、對象、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境等。 2．互操作地理信息處理，是指數(shù)字系統(tǒng)的這些能力： 1）自由地交換所有關(guān)于地球的信息，即所有關(guān)于地表上的、空中的、地球表面以下的對象的信息。 2）通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)作運(yùn)行能夠操作這些信息的軟件。 概括為自由交換地理空間信息及協(xié)作運(yùn)行空間信息處理的軟件。 3. GIS互操作類型 1）軟件的互操作，強(qiáng)調(diào)軟件功能塊間的相互調(diào)用； 2）數(shù)據(jù)的互操作，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)集之間相互透明的訪問； 3）語義互操作，強(qiáng)調(diào)信息的共享，在一定語義約束下（對地理現(xiàn)象共同的理解下）的互操作。 4. Open GIS規(guī)范的含義 OGIS（Open Geodata Interoperable Specification），也叫開放式地理數(shù)據(jù)交換規(guī)程，它是由開放地理信息系統(tǒng)協(xié)會（Open GIS Consortium）制定的一系列開放標(biāo)準(zhǔn)和接口。Open GIS規(guī)范是OGC規(guī)范的最高層次，是利用軟件統(tǒng)一地表示地理數(shù)據(jù)和地理處理的規(guī)范系統(tǒng)。 5. OpenGIS規(guī)范的作用 通過OpenGIS規(guī)范把商業(yè)部門、集成部門、用戶、研究人員、數(shù)據(jù)提供商等連接到一起，通過必要的軟件工具和通信技術(shù)，為各種用戶提供對地理信息的共享和互操作。 第五章 空間數(shù)據(jù)的處理 1、 空間數(shù)據(jù)處理的大致內(nèi)容（各小節(jié)標(biāo)題）。 坐標(biāo)變換：圖幅數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換、幾何糾正、地圖投影變換 圖形編輯：編輯操作、關(guān)鍵算法 拓?fù)潢P(guān)系的自動建立：點(diǎn)線拓?fù)潢P(guān)系自動建立、多邊形拓?fù)潢P(guān)系自動建立 圖形的裁剪、合并與圖幅接邊：圖形的裁剪、圖形的合并、圖形的接邊 空間插值：邊界內(nèi)插、趨勢面分析、局部內(nèi)插、移動平均法 數(shù)據(jù)壓縮與光滑：數(shù)據(jù)壓縮、曲線光滑 空間數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換：矢量向柵格、柵格向矢量 2、 圖幅數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換包括哪些內(nèi)容？為什么圖幅定向（或稱圖象配準(zhǔn)）至少需要四對控制點(diǎn)？ 3、了解地圖投影變換的大致方法。 3、 實(shí)現(xiàn)圖形編輯的基本操作有哪些？ 2、數(shù)值變換法 利用若干同名數(shù)字化點(diǎn)（對同一點(diǎn)在兩種投影中均已知其坐標(biāo)的點(diǎn)），采用插值法、有限差分法或多項(xiàng)式逼近的方法，即用數(shù)值變換法來建立兩投影間的變換關(guān)系式。 3、數(shù)值解析變換法 當(dāng)已知新投影的公式，但不知原投影的公式時，可先通過數(shù)值變換求出原投影點(diǎn)的地理坐標(biāo)φ，λ，然后代入新投影公式中，求出新投影點(diǎn)的坐標(biāo)。即： 1.結(jié)點(diǎn)的編輯2.圖形的編輯3.數(shù)據(jù)檢查與清理4.撤銷與恢復(fù)編輯 4、 實(shí)現(xiàn)圖形編輯的關(guān)鍵算法是點(diǎn)、線、面的捕捉，具體如何實(shí)現(xiàn)，如何加快捕捉速度？ 5、 多邊形拓?fù)潢P(guān)系自動建立的具體過程。 6、 圖幅接邊，幾何裂縫、邏輯裂縫的具體含義，如何解決？ 7、 圖形合并； 8、 內(nèi)插和外推的含義？進(jìn)行空間插值的方法有哪些？ 圖幅接邊—形成無縫數(shù)據(jù)庫?？赏ㄟ^識別或提取相鄰圖幅，要求圖幅編號合理來解決。 幾何裂縫：指由數(shù)據(jù)文件邊界分開的一個地物的兩部分不能精確地銜接。--幾何接邊（通過人工接邊、直接移動<突變>或回縮2-3個點(diǎn)減少突變。 邏輯裂縫：同一地物地物編碼不同或具有不同的屬性信息，如公路的寬度，等高線高程等。---邏輯接邊 圖形合并--數(shù)據(jù)拼接。數(shù)據(jù)文件合并: 一幅圖內(nèi)的多層數(shù)據(jù)合并在一起;或?qū)⑾噜彽亩喾鶊D的同一層數(shù)據(jù)合并。 內(nèi)插:在已觀測點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)估算未觀測點(diǎn)的數(shù)據(jù)的過程； 外推:在已觀測點(diǎn)的區(qū)域外估算未觀測點(diǎn)的數(shù)據(jù)的過程.—--預(yù)測。 內(nèi)插方法： （一）邊界內(nèi)插 首先假定任何重要的變化都發(fā)生在區(qū)域的邊界上，邊界內(nèi)的變化則是均勻的、同質(zhì)的。 邊界內(nèi)插的方法之一是泰森多邊形法。泰森多邊形法的基本原理是，未知點(diǎn)的最佳值由最鄰近的觀測值產(chǎn)生。 （二）趨勢面分析 是一種多項(xiàng)式回歸分析技術(shù)。多項(xiàng)式回歸的基本思想是用多項(xiàng)式表示線或面，按最小二乘法原理對數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合，擬合時假定數(shù)據(jù)點(diǎn)的空間坐標(biāo)X、Y為獨(dú)立變量，而表示特征值的Z坐標(biāo)為因變量。 （三）局部內(nèi)插 利用局部范圍內(nèi)的已知采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)內(nèi)插出未知點(diǎn)的數(shù)據(jù)。 （四）移動平均法 在局部范圍（或稱窗口）內(nèi)計(jì)算n個數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均值. 9、 矢量、柵格數(shù)據(jù)的壓縮方法有哪些？ Douglas-Peucher：壓縮效果好，但必須在對整條曲線數(shù)字化完成后才能進(jìn)行，且計(jì)算量較大； 垂距法：壓縮算法好，可在數(shù)字化時實(shí)時處理，每次判斷下一個數(shù)字化的點(diǎn)，且計(jì)算量較小 光欄法：算法簡單，速度快，但有時會將曲線的彎曲極值點(diǎn)p值去掉而失真。 10、 矢量面要素轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)，包括邊界線的柵格化和面域的填充，有哪些具體方法實(shí)現(xiàn)線的柵格化和面域的填充？ （一）線的柵格化 1、DDA法(數(shù)字微分分析法) 2、Bresenham算法 （二）面(多邊形)的填充方法 1、內(nèi)部點(diǎn)擴(kuò)散法（種子擴(kuò)散法） 2、掃描法 3、邊填充算法 第六章 空間查詢與空間分析 1.空間數(shù)據(jù)查詢種類有哪些，什么是擴(kuò)展SQL查詢？ （一）幾何參數(shù)查詢； （二）空間定位查詢：（1）按點(diǎn)查詢；（2）開窗查詢 （三）空間關(guān)系查詢：（1）相鄰分析檢索；（2）相關(guān)分析檢索；（3）包含關(guān)系查詢；（4）穿越查詢；（5）落入查詢；（6）緩沖區(qū)查詢；（7）邊沿匹配檢索 （四）屬性查詢：（1）查找；（2）SQL查詢；（3）擴(kuò)展SQL查詢 （五）其他查詢方法：（1）可視化空間查詢；（2）超文本查詢；（3）自然語言空間查詢 空間數(shù)據(jù)查詢語言是通過對標(biāo)準(zhǔn)SQL的擴(kuò)展來形成的，即在數(shù)據(jù)庫查詢語言上加入空間關(guān)系查詢。為此需要增加空間數(shù)據(jù)類型（如點(diǎn)、線、面等）和空間操作算子（如求長度、面積、疊加等）。在給定查詢條件時也需含有空間概念，如距離、臨近、疊加等。 2.集中特征數(shù)、離散特征數(shù)分別描述屬性數(shù)據(jù)的什么特性，各自包含哪些內(nèi)容 （1）屬性數(shù)據(jù)的集中特征數(shù)----描述數(shù)據(jù)分布的集中位置。包含頻數(shù)和頻率、平均數(shù)、數(shù)學(xué)期望、中數(shù)、眾數(shù) （2）屬性數(shù)據(jù)的離散特征數(shù)：描述數(shù)據(jù)集的離散程度，相對于中心位置的程度。包含：極差、離差、方差與標(biāo)準(zhǔn)差、變差系數(shù)。 3.統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分類分級方法有哪些，了解大致思路。 系統(tǒng)聚類法、最優(yōu)分隔分級法、 4.DEM的含義，DEM主要的表示方法有哪些。 DEM，（Digital Elevation Models），是國家基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的重要組成部分，它表示地表區(qū)域上地形的三維向量的有限序列，即地表單元上高程的集合，數(shù)學(xué)表達(dá)為：z = f（x，y）。 等高線法、TIN、Grid 5.TINDEM和GridDEM各自特點(diǎn)，了解DEM的特點(diǎn)。 6.DEM生產(chǎn)中兩種主要途徑（地形圖掃描矢量化法和數(shù)字?jǐn)z影測量法）的生產(chǎn)流程 7.講義中的“三、DEM應(yīng)用”也稱為DEM分析或地形分析，基于DEM的地形分析的具體內(nèi)容有哪些？ （一）基于DEM的信息提?。浩露?、坡向、地表粗糙度計(jì)算、高程變異分析、地貌形態(tài)的自動分類 （二）等高線的繪制：等高線的追蹤和光滑 （三）基于DEM的可視化分析：坡面分析、通視分析、地形三維圖繪制、地貌暈渲圖繪制、模擬飛行 （四）流域水文特征及土木工程 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 18、 19、 20、 21、 22、 23、 24、 25、 26、 27、 28、 29、 30、 31、 32、 33、 8.如何進(jìn)行地貌形態(tài)的自動分類？ 9.多邊形疊置分析（矢量形式的）含義、用途和實(shí)施步驟。 3）實(shí)施步驟 a）對原始數(shù)據(jù)（多邊形）形成拓?fù)潢P(guān)系。 b) 多層多邊形數(shù)據(jù)的空間疊置，形成新層。 c）對新層中的多邊形重建拓?fù)洹? d）刪除多余多邊形（或處理意義多邊形）提取感興趣的部分。 10.區(qū)分柵格疊置分析的點(diǎn)變換、鄰域變換和區(qū)域變換的含義。 1、單點(diǎn)變換： 只將對應(yīng)柵格單元的屬性作某種運(yùn)算（加、減、乘、除、三角函數(shù)、邏輯運(yùn)算等）得到新圖層屬性，而不受其鄰近點(diǎn)的屬性值的影響。 2、區(qū)域變換 新屬性的值不僅與對應(yīng)的原屬性值相關(guān)，而且與原屬性值所在的區(qū)域的長度、面積、形狀等特性相關(guān)。如輸出面積大于x 的圖斑 3、鄰域變換 計(jì)算新圖層屬性時，不僅考慮原始圖上對應(yīng)柵格本身的值，還需考慮該圖元鄰域關(guān)聯(lián)的其他圖元值的影響。 如面元分布圖，生成面元邊界圖時，判斷是否為邊界點(diǎn)，需判斷本身為面屬性，且其鄰域包含背景屬性（四、八鄰域。 11. 34、 緩沖區(qū)的含義和作用，了解矢量、柵格形式的緩沖區(qū)建立的過程。 35、 36、 37、 38、 39、 40、 41、 42、 43、 44、 45、 46、 47、 48、 49、 50、 51、 52、 53、 54、 55、 56、 57、 58、 59、 緩沖區(qū)是地理空間目標(biāo)的一種影響范圍或服務(wù)范圍，具體指在點(diǎn)、線、面實(shí)體的周圍，自動建立的一定寬度的多邊形。 數(shù)學(xué)表達(dá)為： 其中,R為 緩沖寬度，或緩沖半徑。 作用： 緩沖區(qū)分析是GIS的基本空間操作功能之一，一般應(yīng)用于求地理實(shí)體的影響范圍，即鄰近度問題。 如道路噪聲影響范圍就是沿道路建一定寬度的緩沖區(qū)，車流量決定緩沖區(qū)半徑。如某地區(qū)有危險品倉庫，要分析一旦倉庫爆炸所涉及的范圍，這就需要進(jìn)行點(diǎn)緩沖區(qū)分析等等。 12.網(wǎng)絡(luò)的含義，有哪些網(wǎng)絡(luò)要素和屬性，具體如何表示？ 60、 61、 62、 63、 64、 65、 66、 67、 68、 69、 70、 71、 72、 73、 2、網(wǎng)絡(luò)基本要素： 1）結(jié)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)中任意兩條線段的交點(diǎn)。 2）鏈，連通路線，連結(jié)兩點(diǎn)的段要素，是資源運(yùn)移的通道。 3）轉(zhuǎn)彎：在連通路線相連的結(jié)點(diǎn)處，資源運(yùn)移方向可能轉(zhuǎn)變，從一條鏈上經(jīng)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向另一條鏈。 4）?？奎c(diǎn)（站點(diǎn)）：網(wǎng)絡(luò)中資源的上、下結(jié)點(diǎn)。 5）中心：收發(fā)資源的結(jié)點(diǎn)處的設(shè)施，如河流網(wǎng)絡(luò)中的水庫，公共汽車停車場。 6）障礙：資源不能通過的結(jié)點(diǎn)。 3、屬性 1）阻礙：資源在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的阻力。 2）資源需求量：網(wǎng)絡(luò)中與弧段和?？奎c(diǎn)相聯(lián)系資源的數(shù)量，如某條街所住的學(xué)生數(shù)。 3）資源容量：網(wǎng)絡(luò)中心為弧段的需求能容納或提供的資源總數(shù)量，如接收的學(xué)生總數(shù)。 13.網(wǎng)絡(luò)分析包括哪些內(nèi)容？ 74、 75、 76、 77、 78、 79、 80、 81、 82、 83、 84、 （一）路徑分析（二） 連通分析---最小生成樹（三）資源分配—定位與分配問題（四）流分析 14. 最 85、 短路徑分析的含義；最小生成樹的含義，其具體應(yīng)用，如何得到一幅賦權(quán)圖的最小生成樹； 1、最短路徑分析含義：在網(wǎng)絡(luò)中從起點(diǎn)經(jīng)一系列特定的結(jié)點(diǎn)至終點(diǎn)的資源運(yùn)移的最佳路線，即阻力最小的路徑。 最小生成樹：生成樹是圖的極小連通子圖。生成樹T的權(quán)數(shù)：設(shè)T為圖G的一個生成樹，若把T中各邊的權(quán)數(shù)相加，則這個和數(shù)稱為生成樹T的權(quán)數(shù)。在G的所有生成樹中，權(quán)數(shù)最小的生成樹稱為G的最小生成樹。 2、應(yīng)用： 類似在n個城市間建立通信線路這樣的連通分析問題。 圖的頂點(diǎn)表示城市，邊表示兩城市間的線路，邊上所賦的權(quán)值表示代價。對n個頂點(diǎn)的圖可以建立許多生成樹，每一棵樹可以是一個通信網(wǎng)。若要使通信網(wǎng)的造價最低，就需要構(gòu)造圖的最小生成樹。 15.了解定位與分配模型、流分析的概念。 1、含義： 定位與分配模型是根據(jù)需求點(diǎn)的空間分布，在一些候選點(diǎn)中選擇給定數(shù)量的供應(yīng)點(diǎn)以使預(yù)定的目標(biāo)方程達(dá)到最佳結(jié)果。---最佳分配中心，最優(yōu)配置。 包括：定位問題是指已知需求源的分布，確定在哪里布設(shè)供應(yīng)點(diǎn)最合適的問題； 分配問題是確定這些需求源分別受哪個供應(yīng)點(diǎn)服務(wù)的問題。 1、概念： 1）流：資源在結(jié)點(diǎn)間的傳輸。 2）流分析：按照某種優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)（時間最少、費(fèi)用最低、路程最短或運(yùn)送量最大等）設(shè)計(jì)資源的運(yùn)送方案。 16.空間分析模型的具體含義和意義，通用GIS空間分析功能與各種領(lǐng)域?qū)Ｓ媚Ｐ偷慕Y(jié)合主要有哪三種途徑。 1、定義： 空間分析模型是指用于GIS空間分析的數(shù)學(xué)模型，是在GIS空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上建立起來的模型，是通過作用于原始數(shù)據(jù)和派生數(shù)據(jù)的一組順序的、交互的空間分析操作命令，對一個空間決策過程進(jìn)行的模擬。 3、空間分析模型的意義 （1）空間分析模型是聯(lián)系GIS應(yīng)用系統(tǒng)與專業(yè)領(lǐng)域的紐帶，必須以廣泛、深入的專業(yè)研究為基礎(chǔ)； （2）空間分析模型是綜合利用GIS中大量數(shù)據(jù)的工具，數(shù)據(jù)的綜合分析和應(yīng)用主要通過模型來實(shí)現(xiàn)； （3）空間分析模型是分析型和輔助決策型GIS區(qū)別于管理型GIS的一個重要特征，是解決空間分析和輔助決策問題的核心。 17． 86、 空間決策支持的定義，用GIS解決空間問題的一般步驟，掌握例子，學(xué)會分析具體問題。 1、空間決策支持定義 是應(yīng)用空間分析的各種手段對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理變換，以提取隱含于空間數(shù)據(jù)中的某些事實(shí)和關(guān)系，并以圖形和文字的形式直觀地加以表示，為現(xiàn)實(shí)世界中的各種應(yīng)用提供科學(xué)、合理的支持。 2、GIS解決空間問題的一般步驟 1）明確目的、要求； 2）收集（準(zhǔn)備）數(shù)據(jù)并建庫; 3）確定GIS空間分析步驟； 4）輸出結(jié)果 ； 第七章 空間信息的可視化 1、 空間信息可視化的含義，具體有哪些形式？ 空間信息的可視化 是指運(yùn)用地圖學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將地學(xué)信息輸入、處理、查詢、分析以及預(yù)測的數(shù)據(jù)及結(jié)果采用圖形符號、圖形、圖像，并結(jié)合圖表、文字、表格、視頻等可視化形式顯示，并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。 1、地圖： 硬拷貝：紙質(zhì)或其它介質(zhì)地圖； 軟拷貝：屏幕上的電子地圖。 2、多媒體地學(xué)信息 綜合、形象地表現(xiàn)空間信息所使用的文本、表格、聲音、圖像、圖形、動畫、音頻、視頻各種形式邏輯地聯(lián)接并集成為一個整體概念，是空間信息可視化的重要形式。 3、三維仿真地圖 4、虛擬現(xiàn)實(shí) 它是由計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備如頭盔、數(shù)據(jù)手套等組成的高級人機(jī)交互系統(tǒng)，以視覺為主，也結(jié)合聽、觸、嗅甚至味覺來感知的環(huán)境，使人們有如進(jìn)入真實(shí)的地理空間環(huán)境之中并與之交互作用。 2、 電子地圖、動態(tài)地圖、虛擬現(xiàn)實(shí)的含義。 1、概念： 1）電子地圖，是以地圖數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，以數(shù)字形式存儲于計(jì)算機(jī)外存儲器上，并能在屏幕上實(shí)時顯示的可視地圖，又稱“屏幕地圖”、“瞬時地圖”。 2）電子地圖集，是為了一定用途，采用統(tǒng)一、互補(bǔ)的制作方法系統(tǒng)匯集的若干電子地圖，這些地圖具有內(nèi)在的統(tǒng)一性，互相聯(lián)系，互相補(bǔ)充，互相加強(qiáng)。 1、概念： 動態(tài)地圖是能集中、形象地表示空間信息的時空變化狀態(tài)和過程的電子地圖。它產(chǎn)生和發(fā)展是時空GIS的發(fā)展的必要基礎(chǔ)和前提 1、概念： 虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）是一種最有效地模擬人在自然環(huán)境中視、聽、動等行為的高級人機(jī)交互技術(shù)，是當(dāng)代信息技術(shù)高速發(fā)展和集成的產(chǎn)物。 本質(zhì)上，虛擬現(xiàn)實(shí)就是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用戶接口，通過計(jì)算機(jī)建立一種仿真數(shù)字環(huán)境，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖像、聲音和觸摸感受，利用多種傳感設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，用戶可以如同在真實(shí)世界那樣“處理”計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所產(chǎn)生的虛擬物體。 第八章 GIS發(fā)展熱點(diǎn) 1、基本概念：地理傳感器、全球地球觀測系統(tǒng)GEOSS、分布式空間數(shù)據(jù)庫、瓦片金字塔技術(shù)及其應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫無縫組織、GIS互操作 、OpenGIS、空間數(shù)據(jù)交換格式--XML、GML及KML，多源數(shù)據(jù)及其集成模式、WebGIS、網(wǎng)格GIS、移動GIS 地理傳感器可以被定義為接受并測量與地理相關(guān)的環(huán)境刺激的任何設(shè)備。 全球?qū)Φ赜^測集成系統(tǒng)(Global Earth Observation System of Systems，GEOSS) 是一個更新、更廣泛的概念，其實(shí)質(zhì)是一個包括衛(wèi)星對地觀測系統(tǒng)在內(nèi)的“多系統(tǒng)組成的集成系統(tǒng)”，是各類對地觀測系統(tǒng)之間的聯(lián)合和協(xié)同，是一個分布式系統(tǒng)集，包括實(shí)地(含地基(surface-based)和海基(ocean-based))、空基(airborne-based)和天基(space-based)觀測，使用衛(wèi)星、浮標(biāo)、地震儀等設(shè)備，每個子系統(tǒng)均由觀測、數(shù)據(jù)處理與存檔、數(shù)據(jù)交換與分發(fā)組件構(gòu)成。 分布式空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)是分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)在GIS領(lǐng)域的擴(kuò)展，是空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，它基于一定的空問數(shù)據(jù)模型來管理地理空間信息。 瓦片金字塔是一種多分辨率數(shù)據(jù)模型，其核心思想是分層和分塊：原始數(shù)據(jù)按不同分辨率重采樣產(chǎn)生層；同一層數(shù)據(jù)按指定的格網(wǎng)大小均勻剖分即得瓦片。 1）大區(qū)域地形可視化（World wind） 2）海量遙感影像的管理和發(fā)布（Google Earth） 3）瓦片網(wǎng)絡(luò)地圖（Goog1e Maps， 51ditu、mapabc、mapbar ） 無縫組織是海量空間數(shù)據(jù)組織與管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容，其目的是保證空間數(shù)據(jù)在屬性、時間和空間上的無間斷，是實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)用戶操作訪問透明化的一種技術(shù)和手段。 GIS互操作（地理數(shù)據(jù)互操作）是指通過規(guī)范接口自由處理所有種類地理數(shù)據(jù)的能力和在GIS 軟件平臺通過網(wǎng)絡(luò)處理地理數(shù)據(jù)的能力。 GIS互操作有三層含義： 1）軟件的互操作，強(qiáng)調(diào)軟件功能塊間的相互調(diào)用； 2）數(shù)據(jù)的互操作，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)集之間相互透明的訪問； 3）語義互操作，強(qiáng)調(diào)信息的共享，在一定語義約束下（對地理現(xiàn)象共同的理解下）的互操作。 OpenGIS（Open Geodata Interoperation Specification），也叫開放式地理數(shù)據(jù)交互操作規(guī)程，是由開放地理信息系統(tǒng)協(xié)會（Open GIS Consortium）制定的一系列開放標(biāo)準(zhǔn)和接口。 WebGIS是Internet技術(shù)應(yīng)用于GIS開發(fā)的產(chǎn)物，可以簡單定義為Web上的GIS，它以Web頁面作為GIS軟件的用戶界面，是基于Internet／Intranet的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)化地理信息系統(tǒng)。Internet用戶可以從WWW的任意一個節(jié)點(diǎn),瀏覽WebGIS站點(diǎn)中的各種空間數(shù)據(jù)、制作專題圖，以及進(jìn)行各種空間檢索和空間分析，從而使GIS進(jìn)入千家萬戶。 2、WebGIS 的體系結(jié)構(gòu)和主要的實(shí)現(xiàn)方法； 實(shí)習(xí)復(fù)習(xí)題： Ex2：利用ArcCatalog 管理地理空間數(shù)據(jù)庫 1)要素?cái)?shù)據(jù)集的含義，如何組織要素?cái)?shù)據(jù)集？ 要素?cái)?shù)據(jù)集是共享空間參考系統(tǒng)的要素類的集合，即一組具有相同空間參考的要素類的集合。將不同的要素類放到一個要素?cái)?shù)據(jù)集下的理由可能很多，但一般而言，在以下三種情況下，我們考慮將不同的要素類組織到一個要素?cái)?shù)據(jù)集中： （1） 當(dāng)不同的要素類屬于同一范疇。如：全國范圍內(nèi)某種比例尺的水系數(shù)據(jù)，其點(diǎn)、線、面類型的要素類可組織為同一個要素?cái)?shù)據(jù)集。 （2）在同一幾何網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)連接點(diǎn)和邊的各種要素類，必須組織到同一要素?cái)?shù)據(jù)集中。如：配電網(wǎng)絡(luò)中，有各種開關(guān)、變壓器、電纜等，它們分別對應(yīng)點(diǎn)或線類型的要素類，在配電網(wǎng)絡(luò)建模時，應(yīng)將其全部考慮到配電網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的幾何網(wǎng)絡(luò)模型中去，此時，這些要素類就必須放在同一要素?cái)?shù)據(jù)集下。 （3）對于共享公共幾何特征的要素類，如：用地、水系、行政區(qū)界等，當(dāng)移動其中的一個要素時，其公共的部分也要求一起移動，并保持這種公共邊關(guān)系不變。此種情況下，也要將這些要素類放到同一個要素?cái)?shù)據(jù)集中。 2）Geodatabase的組成項(xiàng):對象類、要素類和要素?cái)?shù)據(jù)集是Geodatabase中的基本組成項(xiàng)。還可進(jìn)一步建立索引、創(chuàng)建拓?fù)潢P(guān)系、創(chuàng)建子類、幾何網(wǎng)絡(luò)類、注釋類、關(guān)系類等。結(jié)合GIS原理思考這些組成項(xiàng)的意義。 建立索引：便于數(shù)據(jù)檢索 創(chuàng)建拓?fù)潢P(guān)系：拓?fù)潢P(guān)系對于數(shù)據(jù)處理和GIS空間分析具有重要的意義，因?yàn)椋? 1）拓?fù)潢P(guān)系能清楚地反映實(shí)體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，它比幾何關(guān)系具有更大的穩(wěn)定性，不隨地圖投影而變化。 2）有助于空間要素的查詢，利用拓?fù)潢P(guān)系可以解決許多實(shí)際問題。如某縣的鄰接縣，--面面相鄰問題。又如供水管網(wǎng)系統(tǒng)中某段水管破裂找關(guān)閉它的閥門，就需要查詢該線（管道）與哪些點(diǎn)（閥門）關(guān)聯(lián)。 3）根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系可重建地理實(shí)體。 3）進(jìn)一步理解地理數(shù)據(jù)庫的含義。 ex3-利用影像配準(zhǔn)(Georeferncing) 工具進(jìn)行影像數(shù)據(jù)的地理配準(zhǔn) 1）影像配準(zhǔn)的目的、原理和方法； 2）地圖掃描矢量化的主要步驟； ex4-空間數(shù)據(jù)處理（融合、合并、剪切、交叉、合并） 1）理解裁剪要素、拼接圖層、要素融合、圖層合并、圖層相交各自含義和不同。 裁剪要素（Clip）：從一個要素類中截取另一個要素覆蓋的要素或要素中的一部分，這個Clip（剪裁）工具類似于Intersect（相交）工具，但這個裁剪工具不能往輸出的要素類中轉(zhuǎn)換任何屬性。 拼接圖層（Append）：把輸入的要素添加到指定的目標(biāo)要素類中，需要ArcGIS的許可。 要素融合（Dissolve）：在指定屬性的基礎(chǔ)上合并要素，需要ArcGIS的許可。 圖層合并（Union）：通過聯(lián)合每個要素類的要素和屬性創(chuàng)建一個新的要素類。 圖層相交（Intersect）：從兩個要素類相交的公共部分創(chuàng)建一個新的要素類。 ex5-空間分析的基本操作 1）理解柵格重分類、柵格計(jì)算、面積制表、分區(qū)統(tǒng)計(jì)、緩沖區(qū)分析、空間關(guān)系查詢、采樣數(shù)據(jù)的空間內(nèi)插、柵格單元統(tǒng)計(jì)、鄰域統(tǒng)計(jì)的含義； 柵格重分類(Raster Reclassify)：重分類是輸入的柵格數(shù)據(jù)因某種原因不適應(yīng)分析要求時，使用新值取代輸入柵格數(shù)據(jù)的單元值并輸出為柵格數(shù)據(jù)的過程。 柵格計(jì)算器（Raster Calculator）：柵格計(jì)算器提供了算術(shù)、關(guān)系、邏輯、布爾、組合、位運(yùn)算符和具有特定功能的函數(shù)，以及由它們構(gòu)成的地圖表達(dá)式來完成諸如數(shù)學(xué)運(yùn)算（加權(quán)、合并）、設(shè)置選擇查詢、條件處理、空值測試等眾多的功能。 面積制表（Tabulate Area）：計(jì)算兩個數(shù)據(jù)集的交叉列表面積 分區(qū)統(tǒng)計(jì)（Zonal Statistic）：在另外的數(shù)據(jù)集區(qū)域中柵格的值上做一個統(tǒng)計(jì)表。 緩沖區(qū)分析（Buffer）：是GIS的基本空間操作功能之一，一般應(yīng)用于求地理實(shí)體的影響范圍，即鄰近度問題。如道路噪聲影響范圍就是沿道路建一定寬度的緩沖區(qū)，車流量決定緩沖區(qū)半徑。如某地區(qū)有危險品倉庫，要分析一旦倉庫爆炸所涉及的范圍，這就需要進(jìn)行點(diǎn)緩沖區(qū)分析等等。 空間關(guān)系查詢（）： 采樣數(shù)據(jù)的空間內(nèi)插（Interpolate）：插值就是用有限樣本值去預(yù)測未知值的過程。即從分布在某一區(qū)域內(nèi)的一組具有已知值的樣本點(diǎn)計(jì)算未知位置的值。使用點(diǎn)的插值生成表面，在插值的過程中使用最小曲率樣條技術(shù)（Spline）。 柵格單元統(tǒng)計(jì)（Cell Sta