2023年GIS知识点总结.docx

GIS知识点总结

地理信息的定义：地理信息是有关地理实体和地理现象的性质、特性和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特性与地理现象之间关系的地理数据的解释，而地理数据则是各种地理特性和现象间关系的数字化表达。
地理信息的特性：具有空间上的分布性、数据量上的海量性、载体的多样性和位置与属性的相应性等特性
GIS概念：地理信息系统（Geographical Information System，Geo-Information System，简称GIS），是在计算机软硬件支持下，对整个或者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、显示和描述的技术系统。
GIS特性：（1）数据的空间定位特性 （2）空间关系解决的复杂性 （3）海量数据管理能力
GIS基本功能：1、数据采集功能 2、数据编辑与解决 3、数据存储、组织与管理功能 4、空间查询与空间分析功能 5、数据输出功能
GIS组成：1、硬件 2、软件 3、网络 4、空间数据 5、人员
与其他相关学科的联系：
空间尺度：涉及四种尺度：观测尺度、操作尺度、比例尺（当制图区域比较小时，地图比例尺指图上长度与地面之间的长度比例； 当制图区域相称大时，地图比例尺指在进行地图投影时，对地球半径缩小的 比率）、分辨率（光谱分辨率 时间分辨率 空间分辨率）
地理格网：指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的格网。 按不同的坐标系统可以分为：地理坐标格网（按经纬度坐标系统）直角坐标格网（按直角坐标系统）

地理空间实体概念：对复杂地理事物和现象进行简化抽象得到的不可再分割的同类对象， 就是地理空间实体，简称空间实体。
地理空间实体具有4个基本特性：1、空间位置特性 2、属性特性 3、时间特性 4、空间关系
空间数据模型：涉及概念模型（最高层、常用E-R模型）、逻辑数据模型（通常所称的空间数据模型其实是空间数据的逻辑模型）、物理数据模型（最低）

概念模型（对象、场、网络），场模型有6种表达方法。各自的使用情况
空间数据的类型：1、几何图形数据 2、影像数据 3、属性数据 4、地形数据 5、元数据
空间数据的表达：不同类型的空间数据都可抽象表达为点、线、面三种基本的图形要素
空间关系：1、拓扑（涉及邻接、关联、包含、连通） 2、顺序 3、度量
实体之间的拓扑关系：对于点、线、面三种类型的空间实体，它们两两之间存在着分离、 相邻、重合、包含或覆盖、相交5 种也许的关系
拓扑关系的意义：1、拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何坐标 关系有更大的稳定性，不随投影变换而变化。2、运用拓扑关系有助于空间要素的查询。3、可以根据拓扑关系重建地理实体。例如根据弧段构建多边形，实 现道路的选取，进行最佳途径的选择等。
空间数据逻辑模型：涉及1、矢量数据模型（形式为坐标串）2、栅格数据模型（合用场模型、概念模型） 3、矢量-栅格一体化数据模型 4、镶嵌数据模型（规则格网、不规则：TIN和Voronoi） 5、面向对象数据模型（核心是技术和类，面向对象技术将对象的属性和方法进行封装，此外尚有分类、概括、聚集、 联合等）6、三维空间数据模型

数据结构：数据结构即指数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理和解决的数据逻辑结构。
空间数据结构：是空间数据在计算机内的组织和编码形式。它是一种适合于计算机存储、管理和解决空间数据的逻辑结构，是地理实体的空间排列和互相关系的抽象描述。
栅格数据结构：栅格结构是将地理空间划提成若干行、若干列，称为一个象元阵列，其最小单元称为象元或象素。每个象元的位置由行列号拟定，其属性则以代码表达。每个栅格单元只能存在一个值。以栅格数据结构表达的地理空间关系称为图象(image)或格(grid)
栅格数据结构的特点：离散的量化栅格值表达空间对象
¢ 位置隐含,属性明显
¢ 几何和属性偏差
¢ 数据结构简朴,易于遥感数据结合,但数据量大
¢ 面向位置的数据结构,难以建立空间对象之间的关系
栅格数据的编码方式：直接编码（无压缩）、链式编码、游程长度编码、块状编码、四叉树（常规四叉树、线性四叉树—十进制Morton码）

矢量数据结构：是另一种常见的图形数据结构，它是用一系列有序的x、y坐标对表达地理实体的空间位置
矢量结构的特点：属性隐含，定位明显
矢量型数据结构可分为实体型和拓扑型两大类。
矢量数据的编码方案：实体式编码
¢ 索引式
¢ 双重独立编码
¢ 链状双重独立式
拓扑的数据结构：索引（点构成边，边构成多边形。优点消除了公共边的冗余）、
双重独立式编码
链状：概念：它是从某一起点开始用沿八个基本方向前进的单位
矢量链来表达线状地物或多边形的边界、构建文献
两者差别：链状比双重多弧段点文献（弧段点的坐标文献）洞的弧段前加符号
矢量数据结构的特点：
1. 用离散的点描述空间对象与特性，定位明显，属性隐含
2. 用拓扑关系描述空间对象之间的关系
3. 面向目的操作，精度高，数据冗余度小
4. 与遥感等图象数据难以结合
5. 输出图形质量好，精度高
矢量栅格数据结构优缺陷对比：

数据库定义：数据库是为一定目的服务，以特定结构存储的相关联的数据的集合。
空间数据库定义：空间数据库是某一区域内关于一定地理要素特性的数据集合
空间数据引擎：能将关系图形数据放到大型数据库中管理的产品
空间索引：
空间数据库特点：数据量特别大；属性数据和空间数据联合管理；数据应用范围广泛
空间数据库管理方式（文献、全关系、对象数据库）文献：shipfile mapinfo 全关系：oracle

数据模型：是现实世界在数据库中的抽象，也是数据库系统的核心和基础。
数据模型的要素：数据操作、数据结构、数据完整性约束
数据模型的分类：层次模型、网状模型、关系模型
数据模式：是数据模型的一部分，分为3级：概念模式、外模式、内模式
关系数据库：是以关系数据模型为基础的数据库系统
关系数据库的特点：Data的结构化、共享化、独立性、完整性、灵活性、安全性

数据源按获取方式分：地图Data、遥感Data、实测Data、共享Data
数据源按表现方式分：数字化Data、多媒体Data、文本资料Data
地图数据源注意：地图存储介质的缺陷、地图现势性较差、地图投影的转换
遥感数据源注意：注意影像的纠正、影像的分辨率、影像的解译特性等方面的问题
数据采集流程：
属性数据的采集：涉及各类调查报告、文献、记录数据、实验数据与野外调查的原始记录等
新型数据获取方式：车载移动数据采集、无人机CCD摄影、航空和地面三维激光扫描（LIDAR）、航天/航空激光测高技术、雷达干涉测量（INSAR）
空间实体的编码方式：•层次分类编码法•多源分类编码法
矢量数据的编辑与解决：
非拓扑数据编辑
1. 删除、移动、剪切和粘贴
2. 分割和合并
3. 线条的简化、加密和平滑
拓扑数据编辑
p 地图编辑过程始于地图拓扑关系的构建。这一步保证计算机可以辨认地图上单独的节点、弧段和多边形。同时，在地图要素之间建立拓扑关系的过程可以消除某些数字化错误。第二步是指出地图上存在的数字化错误的类型。第三步是消除数字化错误。
数学基础变换、数据重构（方法不考）、数据格式转换（4种）、图形拼接、拓扑生成、数据压缩？
元数据：元数据就是 “关于数据的数据”。 （对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及数据生产历史等的说明、对数据质量的描述、对数据解决信息的说明，如量纲的转换等数据转换方法的描述、对数据库的更新、集成方法等的说明）
误差（Error）：表达数据与其真值之间的差异
测量误差：人们对客观事物或现象的结识总会存在不同限度的误差，这种误差在对变量进行观测和量测的过程中反映出来，成为测量误差
准确性(Accuracy) ：即一个记录值(测量或观测值)与它的真实值之间的接近限度
偏差：
不拟定性：关于空间事物、现象的特性和过程不能被准确地拟定的限度
空间数据质量评价指标：数据情况说明(source /lineage)、位置精度(metric accuracy)、属性精度(attribute accuracy）、时间精度(temporal accuracy）、逻辑一致性(logical consistency)、数据完整性(completeness)、数据相容性(compatibility)、数据可得性(accessibility)、表达形式的合理性（reasonability)
评价方法：
误差来源：

数据质量控制方法：1.传统的手工方法 2.元数据方法 3.地理相关法
数据入库流程：

空间数据查询的概念（属性查图形、图形查属性）：在空间数据库中检索出满足给定条件或位置的空间对象或属性特性的一种操作

空间数据查询与空间分析的关系：是空间分析的基础、是GIS空间分析的起始点
注：空间查询不产生新的数据集、空间查询不改变原有的数据集
空间关系查询重要涉及：
•拓扑关系查询：涉及邻接关系查询（邻接关系查询涉及点与点、线与线、面与面邻接关系查询，还可以涉及与某个节点临接的线状地物和面状地物信息的查询）、包含关系查询（查询某一面状地物所包含的某一类地物，或者查询包含某一地物的面状地物）、关联关系查询（是空间不同元素之间拓扑关系的查询，可以查询与某点状地物相关联的线状地物的信息，也可以查询与线状地物关联的面状地物的信息）
•缓冲区查询：是根据数据库中的点线面地理实体，自动建立一定宽度范围的多边形，表征特定地理实体对邻域的影响范围。缓冲区查询是不破坏原有空间目的的关系，只检索缓冲区范围内涉及到的空间目的
缓冲区查询概念（对照缓冲区分析）
应用、空间分析综合题
空间分析定义：空间分析是从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、分布、形态、形成和演变等信息的分析技术，是地理信息系统的核心功能之一，是地理信息系统区别于一般管
理信息系统的重要功能特性。
空间分析的种类：叠置分析、缓冲区分析、窗口分析、网络分析
叠置分析：更适合栅格数据
定义：叠置分析是将有关主题层组成的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面，不仅生成了新的空间关系，并且还将输入的多个数据层的属性联系起来产生了新的属性关系。
合用条件：1、不同数据层面所相应的地面范围必须是一致的 2、参与叠置分析的多层面分析数据必须有效匹配 3、叠置分析的分析模型与分析数据必须有效匹配 4、需了解叠置分析产生的误差与不拟定性特性，并有相应的解决方案
矢量数据（点线面和多边形的叠置）、多边形叠置（破碎多边形，拓扑编辑里有去掉破碎多边形）
缓冲区分析：更合用栅格数据
定义：缓冲区就是地理空间目的的一种影响范围或服务范围。在指定距离之内的区域称为缓冲区。
类型：点线面的缓冲区分析
缓冲条件（固定值或固定属性）
窗口分析：定义：是指对于栅格数据系统中的一个、多个栅格点或所有数据，开辟一个有固定分析半径的分析窗口，固定分析半径的分析窗口，并在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列记录计算，或与其它层面的信息均进行必要的复合分析，从而实现栅格数据有效的水平方向扩展分析
三个要素：1、中心点：也许就是一个栅格点，或者是分析窗口的最中间的栅格点 2、分析窗口大小与类型：依据的单个窗口中的栅格分布状况 3、运算方式：图层根据窗口分析类型运算，依据不同的运算方式获得新的图层，如DEM提取坡度、坡向运算
网络分析：
定义：就是依据网络拓扑关系（ 结点与弧段拓扑、弧段的连通性），通过考察网络元素的空间与属性数据，以数学理论模型为基础，对网络的性能特性进行多方面的分析计算技术
组成和属性：网络层次、网络数据结构、网络基本要素（链、结点）、网络特殊要素
应用：网络途径分析

4D产品：DEM、DOM、DLG、DRG
dem定义：它是地球表面地形地貌离散数字的一种数学表达
结构（规则格网Grid、不规则tin、等高线、基于离散点的DEM）
内插方法、坡度（法线与垂直方向之夹角）、坡向（法线在水平面投影与正北方向之夹角）

差值、内插、线性内插
地理信息可视化 非重点
定义（按内容、按维数）、可视化的表现形式（等高线、分层设色、晕瑄）

GIS设计流程：
1. 系统分析
2. 总体设计：系统目的和任务、模块子系统设计、计算机系统选择、软件设计、代码设计、界面设计。
3. 数据库设计：涉及概念设计、逻辑设计、物理设计和数据模型选择。
4. 系统功能设计：总体功能设计、图形与属性功能结构设计。
5. 应用模型与方法设计。
6. 用户界面（输入、输出）设计

GIS实行过程
1、系统分析
2、系统设计
3、系统实行
4、系统运营与维护