地理資訊系統概論期末複習重點

本文僅列出老師所歸納的重點及本人學習過程中覺得比較重要的內容，教材參考的是《地理資訊系統概論（第三版）》黃杏元 馬勁松，高等教育出版社。

博主來自某雙一流高校測繪工程專業，希望能夠幫助同專業或者在學習這門課的朋友

一、名詞解釋

1.

地圖投影

將橢圓面上各點的大地座標按照一定的數學法則，變換為平面上相應點的平面直角座標系。

2.

向量資料結構

基於向量模型的資料結構

3.

柵格資料結構

基於柵格模型的資料結構

4.

空間資料庫

為GIS提供空間資料的儲存與管理方法

5.

關係資料模型

關係資料模型是一種數字化模型，它把資料的邏輯結構歸結為滿足一定條件的二維表中的元素，這種表就稱為關係；

關係的集合構成關係模型

6.

空間元資料

空間元資料是指在空間資料庫中用於描述空間資料的內容、質量、表示方式、空間參考和空間管理等特徵的資料

7.

空間資料庫查詢

空間資料庫查詢語言是指從空間資料庫中查找出所有滿足空間約束條件和屬性條件的地理實體的演算法語言

8.

空間分析

空間分析是基於空間資料的分析技術，它是以地球科學原理為依託，透過分析演算法，從空間資料中獲取有關地理物件的空間位置、空間分佈、空間形態、空間構成、空間演變等資訊

9.

空間疊合分析

空間疊合分析是指在相同的空間座標系統條件下，將同一地區兩個不同地理特徵的空間和屬性資料重疊相加，以產生空間區域的多重屬性特徵，或建立地理物件之間的空間對應關係

10.

空間緩衝區分析

空間緩衝區就是地理空間的一種影響範圍或服務範圍

11.

空間網路分析

空間網路分析是GIS空間分析的重要組成部分

網路是一個由點、線的二元關係構成的系統，通常用來描述某種資源或物質沿著路徑在空間上的運動

12.

可視域分析

是在柵格資料的表面，對於一個或多個觀察點，基於一定的相對高度，提取給定長度範圍和方向範圍內所能夠看見的區域，並將分析結果輸出為一個柵格資料集

二、簡答題

（一）導論

1.

簡述地理資訊系統的組成

系統硬體、系統軟體、空間資料、應用人員和應用模型；

基本硬體裝置包括處理裝置、儲存裝置、輸入輸出裝置；

軟體包括計算機系統、應用軟體和系統軟體；

2.

簡述GIS的發展前景

地理資訊系統已成為一門綜合性技術；

地理資訊系統產業化的發展勢頭強勁；

地理資訊系統網格化已構成當今社會的熱點；

地理資訊科學的產生和發展；

（二）地理資訊系統的資料結構

1.

空間資料的基本特徵，舉例說明

①：空間特徵：地理現象和過程所在的位置、形狀和大小等幾何特徵，以及與相鄰地理現象和過程的空間關係，包括方位關係、拓撲關係、相似關係和相鄰關係等。空間位置可以透過座標資料來描述，稱為定位特徵或定位資料，空間關係稱為拓撲特徵或拓撲資料。

②屬性特徵：指地理現象和過程所具有的專屬性質，通常包括名稱、數量、質量、性質等。

③時間特徵：時間特徵是指一定區域內的地理現象和過程隨著時間的變化情況，稱為時態資料。

2.

空間資料拓撲關係的型別

①拓撲鄰接：指存在於空間圖形的相同型別元素之間的拓撲關係；

②拓撲關聯：指存在於不同型別空間元素之間的拓撲關係；

③拓撲包含：指存在於空間圖形的相同型別但不同等級的元素之間的拓撲關係；

3.

空間資料分類原則

首先根據幾何圖形原則，將空間資料分為點、線、面三種；

其次是物件原則，例如河流和道路，雖同為線狀要素，但屬於不同的物件，應作為不同的資料儲存層。

4.

遊程編碼結構

遊程指柵格矩陣一行內相鄰同值柵格的數量，也稱為行程。

遊程編碼結構是逐行將相鄰同值的柵格合併，記錄合併後柵格的值及合併柵格的數量，其目的是壓縮柵格資料量，消除柵格資料間的冗餘。

5.

拓撲資料結構

拓撲資料結構包括DIEM（對偶獨立地圖編碼法）、POLYVRT（多邊形轉換器）、TIGER（地理編碼和參照系統的拓撲整合）；

共同特點是：點是相互獨立的，點連成線，線構成圖，每條線起始於起始節點，止於中止節點，並於左右多邊形鄰接。

（三）空間資料處理

1.

地圖投影的定義、型別

定義：地圖投影就是依據一定的數學法則，講不可展開的地表曲面對映到平面上或可展開成平面的曲面上，最終在地表麵點和平面點直接建立一一對應的關係。

型別：按照變形的性質，分為等角投影、等面積投影和任意投影。

2.

GIS常用的地圖投影

①高斯-克呂格投影；②墨卡託投影；③UTM投影；④蘭勃特投影；⑤阿爾伯斯投影；

3.

逐點內插法

以插值為中心定義一個區域性函式去擬合周圍的資料點，資料點的範圍隨插值點位置的變化而變化。

移動擬合法、加權平均法

4.

向量資料常見的錯誤及如何編輯

定位錯誤：指數字化幾何要素存在的幾何位置錯誤，主要是幾何要素的缺失和要素幾何位置的錯誤

拓撲錯誤：指空間要素之間存在空間邏輯不一致性的錯誤，比如多邊形不閉合，多邊形重疊等

結點編輯：結點吻合、結點與線的吻合、清楚結點

向量資料的編輯（圖形線面編輯）：刪除增加頂點、移動頂點、刪除弧段

5.

資料共享的方式，目前存在的問題

方式：①計算機、不同軟體的使用者能讀取他人資料；②空間資料互操作；③實行資料轉換標準

問題：①資料共享的觀念尚未形成；②資料共享的機制尚未建立；③資訊化標準不統一；④基礎設施不完善；

6.

開源資料

（四）地理資訊系統的空間資料庫

1.

空間資料的管理模式

①初級式的管理模式；②混合式管理模式；③擴充套件式管理模式；④整合式管理模式；

2.

資料庫設計的步驟（圖）

①需求分析（地理現象和過程）；②概念設計（資料庫的概念模型）；③邏輯設計（資料庫的邏輯模型）；④物理設計（資料庫的儲存模型）；⑤空間資料庫

（五）空間分析的原理與方法

1.

數字地形模型分析

①地形因子的計算：坡度和坡向計算、曲面面積計算、地表粗糙度計算、高程及變異分析、古脊特徵分析；

②地形剖面線計算；

③DEM通視分析；

2.

疊合分析（舉例 圖屬）

基於向量資料的疊合分析：①點與多邊形的疊合；②線與多邊形疊合；③多邊形與多邊形的疊合：Union、Intersect、Identity、Erase、Update

基於柵格資料的疊合分析

3.

最短路徑計算

Dijkstra演算法按路徑長度遞增順序產生各頂點的最短距離。

（六）地理資訊系統的應用模型

1.

地圖的主要組成元素（數學要素、地理要素、整飾要素）

①數學要素：構成地圖的數字基礎，保證了地圖的精準性，在大範圍內保證多幅圖的拼接使用；

②地理要素：地圖上表示的具有地理位置分佈特點的自然現象和社會現象，又可分為自然要素和社會經濟要素；

③整飾要素：便於讀圖和用圖的某些內容；

2.

專題地圖的型別、異同點

①自然地圖：反映製圖區中自然要素的空間分佈規律及其相互關係的地圖；

②人文地圖：反映製圖區中社會、經濟等人文要素的地理分佈區域特徵和相互關係；

③其他專題地圖：不宜直接劃為自然或社會經濟地圖的，而用於專門用途；

三、開放性

論述題

GIS軟體的應用

準備的資料

技術路線圖

空間分析操作

評價

圖表的輸出

結合具體的GIS應用，如：選址問題、適宜性評價、資源分配等問題，分析並闡明可能用到的GIS模型與分析方法。

建立適宜性分析模型，首先確定具體的開發活動，其次選擇其影響因子，然後評判某一地域的各個因子對這種開發活動的適宜程度，以作為土地利用規劃決策的依據。一般根據其特性選取用地適宜性評價的因子，如建設經濟性、建設安全性、生態敏感性和生態保護性。因子可分為彈性因子與剛性因子，彈性因子的分值範圍具有一定的調整可變性餘地，故應根據保護或發展的價值取向分配一定的權重。剛性因子主要指風景區、飲用水水源等需要絕對保護的因子，其保護範圍基本沒有調整改變的餘地，不分配權重。分析方法為因子疊加分析和建設保護因子主成分分析。首先考慮環境標準，例如20%以上的坡度，主要的農業土壤分佈區、溼地和湖區、文化活動區、國有林區、資源保護區，以及體育場和公園等；其次考慮工程標準，包括地形條件、土壤性質、氣候因素，以及區域的生態特點等；最後是經濟標準，包括開發成本、供水條件、鐵路運輸、空氣質量等。一般需選址問題的模型包括這些，資料準備階段、因子研究和綜合影響的評價階段，以及選址分析階段。分析方法就是透過綜合影響的評價結果，建立相鄰單元關係圖，建立權值和鄰接矩陣，搜尋最短的路徑，並做最短路徑的拉直和最佳化。

資源分配模型中的網路主要由分配中心組成，有兩種分配方式：一是由分配中心向四周輸出資源；另一種是從四周向分配中心集中資源。這種分配功能可以使資源有效流動且可以合理分配。可用來進行城鎮中心、商業中心或港口等地的吸引範圍分析，以用來尋找區域中最近的商業中心，進行各種區劃和港口腹地的模擬等。資源分配模型可用來計算中心地的等時區、等交通距離、等費用距離區等。分析方法可以選取不同的分配中心，以他們為中心建立緩衝區，判斷不同分配中心哪一個效果更好。還可以根據某一個要素設定分析屬性，如最大化人流量或必需設施點，或者是分配資源時間最優，以他們為指標，從而確定資源分配的合理方法。

闡述常用的專題地圖表示方法，分析其適用性。

定點符號法：呈點狀分佈的現象的數、質量特徵及結構。表示現象的數、質量差別、比率或等級差別以及動態特徵。

線狀符號法：表示現象的性質、型別、等級、反映變化。

等值線法：表示現象的數量、分佈及變化。

質底法：顯示連續佈滿製圖區域現象的質地差別或各區劃之間的差別。

範圍法：表示要素的質量特徵和漸進性，一般不強調數量指標。

點值法：表示現象的相對大小、分佈密度及分佈範圍等

定位圖表法：表示各區劃單位內現象的總和構成。

動線法：表示現象的移動、質量、能量、強度和結構。

分割槽圖表法：表示並比較各區劃單位內現象的總和構成及動態，但不能反映現象的地理分佈。

分級圖表法：各區劃現象的集中程度或發展水平的分佈差別，但不能反映內部差別。