武漢大學地理信息系統(tǒng)原理復習題目.doc

GIS 原理-復習提綱主要參考書： 地理信息系統(tǒng)教程-胡鵬等，武漢大學出版社第一章：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)建設管理的依據(jù)。特點: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，是有關地理實體空間分布，性質(zhì)特征和運動狀態(tài)的信息，它是對表達地理特征和現(xiàn)象之間關系的地理環(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2、 地理信息科學側(cè)重將地理信息視為一門科學，主要研究在應用計算機技術(shù)對地理信息進行處理、存儲、提取以及管理分析過程中提出的一系列基本問題。1)分布式計算 2地理信息的認知 3)地理信息的互操作 4)比例尺 5)空間信息基礎設施的未來 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60年代：起步(我國晚十年)20世紀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的導圖）數(shù)字是指：數(shù)據(jù)庫、虛擬技術(shù)，計算機網(wǎng)絡 地球是指：遙感、遙測加在一起是地理信息技術(shù)在此基礎上，我們需要明白計算科學，海量存儲，衛(wèi)星圖像，寬帶網(wǎng)絡，互操作、元數(shù)據(jù)play what role in this concept5、 地理信息系統(tǒng)的含義，GIS與其它IS之間的關系和區(qū)別。（1）含義：a 綜上，GIS具有數(shù)據(jù)采集、管理、分析和表達的功能 b GIS的處理對象是有關的地理。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)一地理坐標進行編碼，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)進行查詢、檢索、分析，沒有拓撲關系，其圖形顯示功能也很有限。b. GIS與CAD1）研究對象為人造對象規(guī)則幾何圖形及組合；處理的數(shù)據(jù)大多來自于現(xiàn)實世界，較之人造對象更復雜，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，屬性庫功能相對較弱；GIS的屬性庫結(jié)構(gòu)復雜，功能強大；3）中的拓撲關系較為簡單；GIS強調(diào)對空間數(shù)據(jù)的分析，圖形屬性交互使用頻繁；4）CAD一般采用幾何坐標系 。GIS采用地理坐標系 。c. GIS與CAM1）側(cè)重于數(shù)據(jù)查詢、分類及自動符號化，具有地圖輔助設計和產(chǎn)生高質(zhì)量矢量地圖的輸出機制；它強調(diào)數(shù)據(jù)顯示而不是數(shù)據(jù)分析，地理數(shù)據(jù)往往缺乏拓撲關系；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)絡分析、地形分析）數(shù)據(jù)顯示與輸出 (2)應用領域：資源管理區(qū)域和城鄉(xiāng)規(guī)劃災害監(jiān)測環(huán)境評估作戰(zhàn)指揮交通運輸宏觀決策商業(yè)金融、通訊郵電、日常生活等各領域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服務的對象，分為一般用戶和從事建立、維護、管理和更新的高級用戶)軟件(支持數(shù)據(jù)采集、存儲、加工、回答用戶問題的計算機程序系統(tǒng))硬件(各種設備-物質(zhì)基礎)(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)的應用基礎)二、硬件配置輸入：數(shù)字化、解析測圖儀、掃描儀、遙感處理設備等存貯處理：計算機、硬盤、光盤等存儲設備輸出：打印機、繪圖儀、顯示終端等網(wǎng)絡：服務器，網(wǎng)絡適配器、傳輸介質(zhì)、調(diào)制解調(diào)器等網(wǎng)絡設備三、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應用軟件8、 第二章：GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、 空間實體的概念、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)濟事件中不能再分割的單元，它是一個具體有概括性，復雜性，相對意義的概念。 描述空間實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)）：表示實際現(xiàn)象或特征。例如變量、級別、數(shù)量特征?？臻g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，一般以坐標數(shù)據(jù)表示，如笛卡爾坐標等。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、 空間實體分哪幾類？空間關系類型有哪些？A.點狀實體、線狀實體、面狀實體和體狀實體B.1、拓撲空間關系： 2、順序空間關系： （方向空間關系）用上下左右、前后、東南西北等方向性名稱來描述空間實體的順序關系，算法復雜，至今沒有很好的解決方法。3、度量空間關系，主要指實體間的距離關系，遠近。1）在地理空間中兩點間的距離有兩種度量方法。a、沿真實的地球表面進行,除與兩點的地理坐標有關外，還與所通過路徑的地形起伏有關，復雜,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、 主要拓撲空間關系有哪些，如何表達，拓撲空間關系的意義。（1） 主要的拓撲關系：拓撲鄰接、拓撲關聯(lián)、拓撲包含。（2） 拓撲表達：拓撲關系具體可由個關系表來表示：（1）面-鏈關系：面-構(gòu)成面的弧段（2）鏈-結(jié)點關系：鏈-鏈兩端的結(jié)點（3）結(jié)點-鏈關系：結(jié)點-通過該結(jié)點的鏈（4）鏈-面關系：鏈-左面-右面（3） 拓撲空間關系的意義：對于數(shù)據(jù)處理和GIS空間分析具有重要的意義，因為：1）拓撲關系能清楚地反映實體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關系，它比幾何關系具有更大的穩(wěn)定性，不隨地圖投影而變化。2）有助于空間要素的查詢，利用拓撲關系可以解決許多實際問題。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閉它的閥門，就需要查詢該線（管道）與哪些點（閥門）關聯(lián)。3）根據(jù)拓撲關系可重建地理實體。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)的關系，GIS常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。A.在GIS中與空間信息有關的信息模型有三個，即基于對象（要素）（Feature）的模型、場（Field）模型以及網(wǎng)絡（Network）模型?；趯ο螅ㄒ兀┑哪Ｐ蛷娬{(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的其它對象，可以詳細地描述離散對象。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（實體式、索引式、雙重獨立式、鏈狀雙重獨立式），大致了解各種方式的特點。矢量數(shù)據(jù)編碼方式主要有以下幾種：1、實體式編碼2、索引式(樹狀)編碼3、雙重獨立式編碼4、鏈狀雙重獨立式編碼拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.索引式編碼：優(yōu)點：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：表達拓撲關系較繁瑣，給相鄰運算、消除無用邊、處理島信息、檢索拓撲關系等帶來困難，以人工方式建立編碼表，工作量大，易出錯。3.？Maple雙重獨立式編碼結(jié)構(gòu)尤其適應于城市地籍宗地的管理，在宗地管理中，界址點對應于點、界址對應于線段，面對應于多邊形，各種要素都有唯一的標識符。4. 拓撲關系明確，也能表達島信息，而且以弧段為記錄單位，滿足實際應用需要。因為一般數(shù)字化一條街道時，必然有許多中間點，但我們在做空間分析時卻沒有必要以這些中間點所組成的折線為研究對象，而應以整條弧段（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：由單個柵格表達。線：由沿線走向有相同屬性取值的一組相鄰柵格表達。面：由沿線走向有相同屬性取值的一片柵格表達。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表，用相應屬性代替相應顏色，得到（行、列、屬性）再進行柵格編碼、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、鏈式編碼、四叉樹編碼），了解各種編碼方法的優(yōu)缺點。？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），四進制和十進制Morton碼的計算，計算機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，它易于實現(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)的應用來說，需要根據(jù)應用項目的自身特及其精度要求來恰當?shù)仄胶鈻鸥駭?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表達精度和工作效率兩者之間的關系。 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有“位置明顯、信息隱含”的特點，它操作起來比較復雜，許多分析操作（如疊置分析）用矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)難于實現(xiàn)；但它的數(shù)據(jù)表達精度高，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：將地理實體的三維空間分成細小單元-體元。普遍用八叉樹矢量：x,y,z，抽象為點、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)庫概念和特點是地理信息系統(tǒng)在計算機物理存儲介質(zhì)上存儲和應用相關的地理空間數(shù)據(jù)的總合。特點：1）數(shù)據(jù)量特別大；2）數(shù)據(jù)種類多，復雜；3）數(shù)據(jù)應用面相當廣。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)項是原子數(shù)據(jù).而空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)項變長，對象包含一個或多個對象，需要嵌套記錄。3）空間關系特征： 拓撲數(shù)據(jù)給空間數(shù)據(jù)的一致性和完整性維護增加了復雜性。 4）分類編碼特征：一種地物類型對應一個屬性數(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 層次模型反映了實體之間的層次關系，簡單、直觀，易于理解，并在一定程度上支持數(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）很難描述復雜的地理實體之間的聯(lián)系，描述多對多的關系時導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)點開始，低層次對象的查詢效率很低，很難進行反向查詢； 3）數(shù)據(jù)獨立性較差，數(shù)據(jù)更新涉及許多指針，插入和刪除操作比較復雜，父結(jié)點的刪除意味著其下層所有子結(jié)點均被刪除； 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。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系，支持數(shù)據(jù)重構(gòu)，具有一定的數(shù)據(jù)獨立和數(shù)據(jù)共享特性，且運行效率較高。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； 4）基本不具備演繹功能和操作代數(shù)基礎。 3、關系模型用于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雜關系的層次和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，模擬和操作復雜地理對象的能力較弱；2）用關系模型描述本身具有復雜結(jié)構(gòu)和涵義的地理對象時，需對地理實體進行不自然的分解，導致存儲模式、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立性，及實現(xiàn)關系之間的聯(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定為固定長度，此外，通用DBMS難于存儲和維護空間數(shù)據(jù)的拓撲關系。5）一般RDBMS都難以實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的關聯(lián)、連通、包含、疊加等基本操作。6）一般DBMS不能支持GIS需要的一些復雜圖形功能。7）一般RDBMS難以支持復雜的地理信息，因為單個地理實體的表達需要多個文件、多條記錄，包括大地網(wǎng)、特征坐標、拓撲關系、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，需要復雜的安全維護系統(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)庫來維護系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性。否則，一條記錄的改變會導致錯誤、相互矛盾的數(shù)據(jù)存在，而一般RDBMS難以實現(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）全關系型空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)分層模型；（4）對象-關系數(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，如對象的標識、外接矩形及指向空間對象實體的指針。-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(,1997年)、樹(,1983年) 和樹(,1987年)等?；趯ο蟮姆指罘椒ò?,1984年)、+樹(,1987年)和樹(,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用。12、 空間數(shù)據(jù)庫設計的主要過程。13、 空間數(shù)據(jù)維護中數(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設計與開發(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)的地理參照系相關內(nèi)容，結(jié)合實習內(nèi)容理解為什么要在arcgis設置地理坐標系或投影坐標系，理解地理基礎及其意義。（1）為了對空間進行定位，必須要有經(jīng)緯度坐標系（地理坐標），但是經(jīng)緯度坐標系難以進行距離、方向、面積量算，故而要引入投影坐標系笛卡爾平面坐標系，笛卡爾平面坐標系便于量算和進一步的空間數(shù)據(jù)處理和分析。為了描述空間點在垂直高度上的特性高程（由高程基準面起算的地面點的高度），需要使用高程系統(tǒng)。（2）地理基礎：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、服務目的和各自特征可以不同，但均有自身統(tǒng)一的地理基礎。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)進行查詢時，不需要對所有空間數(shù)據(jù)進行查詢，只需要對某一層空間數(shù)據(jù)進行查詢即可，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)層進行疊加，可進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算機或人識別與處理的符號，是計算機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。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，是認識事物的一種方法。分類的基本原則是：科學性、系統(tǒng)性、可擴性、實用性、兼容性、穩(wěn)定性、不受比例尺限制、靈活性36、 空間數(shù)據(jù)采集前需要進行哪些準備工作？1、 資料準備，區(qū)域標定 1）基礎原始數(shù)據(jù)的確定 2）數(shù)據(jù)分類項目的確定 3）數(shù)據(jù)標準的準確性的確定 2、進行三個統(tǒng)一： （地理基礎統(tǒng)一，即確定投影、比例尺、分類分級編碼） 3、所用軟件的檢查、試用菜單準備及其它輔助工作。 4、硬件檢查。 5、精度試驗。6、試驗，樣區(qū)、單項試驗。7、 如何進行空間數(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？如何進行檢查，對此，GIS應提供的功能有哪些？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。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、不匹配等錯誤；2）在屏幕上用地圖要素對應的符號顯示數(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，可在建立拓撲關系時，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，應使用幾何糾正來進行處理。3提供的功能:目標檢核、機器檢核、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)學基礎、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)點匹配精度、拓撲關系的正確性等，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 Snow10、 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)絡化程度：資源共享是網(wǎng)絡主要功能之一，用戶可共享網(wǎng)絡分散在不同地點的各種軟硬件。11、 空間數(shù)據(jù)標準的具體含義，目前進行空間數(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、格式等的標準形式。每個地理信息系統(tǒng)都必須具有相應的空間數(shù)據(jù)標準。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）組織和維護一個機構(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體，盡管它們實現(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，這些實體包括程序、對象、系統(tǒng)運行環(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）自由地交換所有關于地球的信息，即所有關于地表上的、空中的、地球表面以下的對象的信息。2）通過網(wǎng)絡協(xié)作運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，強調(diào)軟件功能塊間的相互調(diào)用； 2）數(shù)據(jù)的互操作，強調(diào)數(shù)據(jù)集之間相互透明的訪問； 3）語義互操作，強調(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準和接口。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)標題）。坐標變換：圖幅數(shù)據(jù)的坐標變換、幾何糾正、地圖投影變換圖形編輯：編輯操作、關鍵算法拓撲關系的自動建立：點線拓撲關系自動建立、多邊形拓撲關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)的坐標變換包括哪些內(nèi)容？為什么圖幅定向（或稱圖象配準）至少需要四對控制點？3、了解地圖投影變換的大致方法。3、 實現(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（對同一點在兩種投影中均已知其坐標的點），采用插值法、有限差分法或多項式逼近的方法，即用數(shù)值變換法來建立兩投影間的變換關系式。 3、數(shù)值解析變換法 當已知新投影的公式，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的地理坐標，然后代入新投影公式中，求出新投影點的坐標。即：1.結(jié)點的編輯2.圖形的編輯3.數(shù)據(jù)檢查與清理4.撤銷與恢復編輯4、 實現(xiàn)圖形編輯的關鍵算法是點、線、面的捕捉，具體如何實現(xiàn)，如何加快捕捉速度？5、 多邊形拓撲關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？進行空間插值的方法有哪些？圖幅接邊形成無縫數(shù)據(jù)庫。可通過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:在已觀測點的區(qū)域內(nèi)估算未觀測點的數(shù)據(jù)的過程；外推:在已觀測點的區(qū)域外估算未觀測點的數(shù)據(jù)的過程.-預測。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式回歸分析技術(shù)。多項式回歸的基本思想是用多項式表示線或面，按最小二乘法原理對數(shù)據(jù)點進行擬合，擬合時假定數(shù)據(jù)點的空間坐標X、Y為獨立變量，而表示特征值的Z坐標為因變量。（三）局部內(nèi)插 利用局部范圍內(nèi)的已知采樣點的數(shù)據(jù)內(nèi)插出未知點的數(shù)據(jù)。（四）移動平均法在局部范圍（或稱窗口）內(nèi)計算n個數(shù)據(jù)點的平均值. 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)字化完成后才能進行，且計算量較大；垂距法：壓縮算法好，可在數(shù)字化時實時處理，每次判斷下一個數(shù)字化的點，且計算量較小光欄法：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)部點擴散法（種子擴散法） 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，什么是擴展SQL查詢？（一）幾何參數(shù)查詢；（二）空間定位查詢：（1）按點查詢；（2）開窗查詢（三）空間關系查詢：（1）相鄰分析檢索；（2）相關分析檢索；（3）包含關系查詢；（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準SQL的擴展來形成的，即在數(shù)據(jù)庫查詢語言上加入空間關系查詢。為此需要增加空間數(shù)據(jù)類型（如點、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、方差與標準差、變差系數(shù)。3.統(tǒng)計數(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)學表達為：z = f（x，y）。等高線法、TIN、Grid5.TINDEM和GridDEM各自特點，了解DEM的特點。6.DEM生產(chǎn)中兩種主要途徑（地形圖掃描矢量化法和數(shù)字攝影測量法）的生產(chǎn)流程7.講義中的“三、DEM應用”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、用途和實施步驟。3）實施步驟a）對原始數(shù)據(jù)（多邊形）形成拓撲關系。 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撲。 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變換、鄰域變換和區(qū)域變換的含義。1、單點變換： 只將對應柵格單元的屬性作某種運算（加、減、乘、除、三角函數(shù)、邏輯運算等）得到新圖層屬性，而不受其鄰近點的屬性值的影響。2、區(qū)域變換新屬性的值不僅與對應的原屬性值相關，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。如輸出面積大于x 的圖斑 3、鄰域變換 計算新圖層屬性時，不僅考慮原始圖上對應柵格本身的值，還需考慮該圖元鄰域關聯(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，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)是地理空間目標的一種影響范圍或服務范圍，具體指在點、線、面實體的周圍，自動建立的一定寬度的多邊形。數(shù)學表達為： 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用于求地理實體的影響范圍，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，這就需要進行點緩沖區(qū)分析等等。 12.網(wǎng)絡的含義，有哪些網(wǎng)絡要素和屬性，具體如何表示？60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、2、網(wǎng)絡基本要素： 1）結(jié)點：網(wǎng)絡中任意兩條線段的交點。 2）鏈，連通路線，連結(jié)兩點的段要素，是資源運移的通道。 3）轉(zhuǎn)彎：在連通路線相連的結(jié)點處，資源運移方向可能轉(zhuǎn)變，從一條鏈上經(jīng)結(jié)點轉(zhuǎn)向另一條鏈。4）停靠點（站點）：網(wǎng)絡中資源的上、下結(jié)點。5）中心：收發(fā)資源的結(jié)點處的設施，如河流網(wǎng)絡中的水庫，公共汽車停車場。6）障礙：資源不能通過的結(jié)點。3、屬性1）阻礙：資源在網(wǎng)絡中運行的阻力。2）資源需求量：網(wǎng)絡中與弧段和?？奎c相聯(lián)系資源的數(shù)量，如某條街所住的學生數(shù)。3）資源容量：網(wǎng)絡中心為弧段的需求能容納或提供的資源總數(shù)量，如接收的學生總數(shù)。13.網(wǎng)絡分析包括哪些內(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)絡中從起點經(jīng)一系列特定的結(jié)點至終點的資源運移的最佳路線，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)需求點的空間分布，在一些候選點中選擇給定數(shù)量的供應點以使預定的目標方程達到最佳結(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，確定在哪里布設供應點最合適的問題； 分配問題是確定這些需求源分別受哪個供應點服務的問題。1、概念： 1）流：資源在結(jié)點間的傳輸。 2）流分析：按照某種優(yōu)化標準（時間最少、費用最低、路程最短或運送量最大等）設計資源的運送方案。 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)學模型，是在GIS空間數(shù)據(jù)基礎上建立起來的模型，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應用系統(tǒng)與專業(yè)領域的紐帶，必須以廣泛、深入的專業(yè)研究為基礎； （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)的綜合分析和應用主要通過模型來實現(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。1786、 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，學會分析具體問題。1、空間決策支持定義 是應用空間分析的各種手段對空間數(shù)據(jù)進行處理變換，以提取隱含于空間數(shù)據(jù)中的某些事實和關系，并以圖形和文字的形式直觀地加以表示，為現(xiàn)實世界中的各種應用提供科學、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 是指運用地圖學、計算機圖形學和圖像處理技術(shù)，將地學信息輸入、處理、查詢、分析以及預測的數(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)實它是由計算機和其它設備如頭盔、數(shù)據(jù)手套等組成的高級人機交互系統(tǒng)，以視覺為主，也結(jié)合聽、觸、嗅甚至味覺來感知的環(huán)境，使人們有如進入真實的地理空間環(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)實的含義。1、概念： 1）電子地圖，是以地圖數(shù)據(jù)庫為基礎，以數(shù)字形式存儲于計算機外存儲器上，并能在屏幕上實時顯示的可視地圖，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，互相補充，互相加強。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)展的必要基礎和前提1、概念：虛擬現(xiàn)實（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交互技術(shù)，是當代信息技術(shù)高速發(fā)展和集成的產(chǎn)物。本質(zhì)上，虛擬現(xiàn)實就是一種先進的計算機用戶接口，通過計算機建立一種仿真數(shù)字環(huán)境，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖像、聲音和觸摸感受，利用多種傳感設備使用戶“投入”到該環(huán)境中，用戶可以如同在真實世界那樣“處理”計算機系統(tǒng)所產(chǎn)生的虛擬物體。第八章 GIS發(fā)展熱點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的環(huán)境刺激的任何設備。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，包括實地(含地基(surface-based)和?；?ocean-based)、空基(airborne-based)和天基(space-based)觀測，使用衛(wèi)星、浮標、地震儀等設備，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領域的擴展，是空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)與計算機網(wǎng)絡技術(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，強調(diào)軟件功能塊間的相互調(diào)用；2）數(shù)據(jù)的互操作，強調(diào)數(shù)據(jù)集之間相互透明的訪問；3）語義互操作，強調(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準和接口。WebGIS是Internet技術(shù)應用于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InternetIntranet的技術(shù)標準和通信協(xié)議的網(wǎng)絡化地理信息系統(tǒng)。Internet用戶可以從WWW的任意一個節(jié)點,瀏覽WebGIS站點中的各種空間數(shù)據(jù)、制作專題圖，以及進行各種空間檢索和空間分析，從而使GIS進入千家萬戶。2、WebGIS 的體系結(jié)構(gòu)和主要的實現(xiàn)方法；實習復習題：Ex2：利用ArcCatalog 管理地理空間數(shù)據(jù)庫1)要素數(shù)據(jù)集的含義，如何組織要素數(shù)據(jù)集？要素數(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數(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數(shù)據(jù)集中： （1） 當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、線、面類型的要素類可組織為同一個要素數(shù)據(jù)集。 （2）在同一幾何網(wǎng)絡中充當連接點和邊的各種要素類，必須組織到同一要素數(shù)據(jù)集中。如：配電網(wǎng)絡中，有各種開關、變壓器、電纜等，它們分別對應點或線類型的要素類，在配電網(wǎng)絡建模時，應將其全部考慮到配電網(wǎng)絡對應的幾何網(wǎng)絡模型中去，此時，這些要素類就必須放在同一要素數(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系不變。此種情況下，也要將這些要素類放到同一個要素數(shù)據(jù)集中。 2）Geodatabase的組成項:對象類、要素類和要素數(shù)據(jù)集是Geodatabase中的基本組成項。還可進一步建立索引、創(chuàng)建拓撲關系、創(chuàng)建子類、幾何網(wǎng)絡類、注釋類、關系類等。結(jié)合GIS原理思考這些組成項的意義。建立索引：便于數(shù)據(jù)檢索創(chuàng)建拓撲關系：拓撲關系對于數(shù)據(jù)處理和GIS空間分析具有重要的意義，因為：1）拓撲關系能清楚地反映實體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關系，它比幾何關系具有更大的穩(wěn)定性，不隨地圖投影而變化。2）有助于空間要素的查詢，利用拓撲關系可以解決許多實際問題。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閉它的閥門，就需要查詢該線（管道）與哪些點（閥門）關聯(lián)。3）根據(jù)拓撲關系可重建地理實體。3）進一步理解地理數(shù)據(jù)庫的含義。ex3-利用影像配準(Georeferncing) 工具進行影像數(shù)據(jù)的地理配準1）影像配準的目的、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要素類中，需要ArcGIS的許可。要素融合（Dissolve）：在指定屬性的基礎上合并要素，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、柵格計算、面積制表、分區(qū)統(tǒng)計、緩沖區(qū)分析、空間關系查詢、采樣數(shù)據(jù)的空間內(nèi)插、柵格單元統(tǒng)計、鄰域統(tǒng)計的含義；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。柵格計算器（Raster Calculator）：柵格計算器提供了算術(shù)、關系、邏輯、布爾、組合、位運算符和具有特定功能的函數(shù)，以及由它們構(gòu)成的地圖表達式來完成諸如數(shù)學運算（加權(quán)、合并）、設置選擇查詢、條件處理、空值測試等眾多的功能。面積制表（Tabulate Area）：計算兩個數(shù)據(jù)集的交叉列表面積分區(qū)統(tǒng)計（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)計表。緩沖區(qū)分析（Buffer）：是GIS的基本空間操作功能之一，一般應用于求地理實體的影響范圍，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，這就需要進行點緩沖區(qū)分析等等。空間關系查詢（）：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計算未知位置的值。使用點的插值生成表面，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（Cell Sta