GIS的基本概念和理论

第三章GIS的基本概念和理论

一、GIS的基本概念

1、信息和地理信息

信息的定义：是用文字、数字、符号、语言、图象、图形等介质来表达事件、事物或现象等的内容、数量和特征，从而向人们（或系统）提供的关于现实世界新的事实和知识。

特征：

客观性

适用性

可传输性

共享性

数据的定义：是一种未加工的原始资料。用文字、数字、符号、语言、图象、图形等都是数据。

信息与数据的关系：数据是信息表示的载体，信息是数据表示的内容。

地理信息的定义：地理信息是关于地理实体、现象或关系的本质、特征及其运动状态、规律的表征和一切有用的知识。

地理数据的定义：各种地理特征、现象和关系的符号化表示。包括空间位置及其关系、属性特征和时域特征三部分。称为空间数据的基本特征。

地理信息的特征除了具备信息的一般特征外，还有以下特征：

空间分布性

数据量大

信息载体多样性

时序性

2、信息系统和地理信息系统

（1）信息系统的定义：信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力

的系统。在计算机时代，信息系统都部分或全部由计算机系统支持，并由硬件、

软件、数据和用户四大要素组成。智能化的系统还应包括知识。其系统的概念模

型可由下图描述。分为事务处理系统和决策支持系统。

（2）地理信息系统的定义：是以采集、存储、管理、分析和描述整个或部

分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的的数据的计算机空间信

息系统。

地理信息系统简称为GIS 。关于它确切的全称，多数人认为是Geographical

Information System ，也有人认为是Geo information System 。国际上现发行的两种

主要的专业杂志，就是各自采用不同的全称，前者是英国出版的季刊的全称，后

者是德国出版的季刊的全称。在加拿大和澳大利亚，则称为Land Information

System 。在我国，通常称为Resources and Environmental Information Systems 。全

称虽有差异，但简称都是GIS 。

GIS 对于不同的部门和不同的应用目的，其定义也不尽相同。例如，美国学

者Parker 认为“GIS 是一种存贮、分析和显示空间与非空间数据的信息技术”。

Goodchild 把GIS 定义为“采集、存贮、管理、分析和显示有关地理现象信息的综

合系统”。加拿大的Roger Tomlinson 认为“GIS 是全方位分析和操作地理数据的数

字系统。”Bur rough 认为“GIS 是属于从现实世界中采集、存储、提取、转换和显

示空间数据的一组有力的工具”。俄罗斯学者也把GIS 定义为“一种解决各种复杂

的地理相关问题，以及具有内部联系的工具集合”。

用 户 计算机硬件

计算机软件 知 识 数 据

A 什么人需要GIS？

地图的使用者。他们需要从地图上查找感兴趣的东西。

地图生产者。编辑各种专题或综合信息地图。

地图出版者。需要高质量的地图输出产品。

地图分析员。他们需要根据位置和空间关系完成分析任务。

数据录入人员。完成数据编辑。

数据库设计者。需要实现数据的存储和管理。

开发者。需要实现GIS的软件功能。

B 数据

数据是GIS的操作对象。

C 硬件

是GIS的支撑体。

D 软件

完成GIS任务的工具

E 空间分析

建立GIS的主要目的。空间分析和统计功能是GIS的一个独立研究领域，它的主要特点是帮助确定地理要素之间新的空间关系，它不仅已成为区别于其他类型系统的一个重要标志，而且为用户提供了灵活地解决各类专门问题的有效工

具。

GIS是一种特定而又十分重要的空间信息系统。具有以下基本特点： GIS的物理外壳是计算机化的技术系统。该系统又由若干个相互关联的子系统构成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、可视化表达与输出子系统等。这些子系统的构成直接影响着GIS的硬件平台、系统功能和效率、数据处理的方式和产品输出的类型。

GIS的操作对象是地理实体或空间数据。所谓地理实体指的是在人们生存的地球表面附近的地理图层(大气图、水图、岩石图、生物图)中可相互区分的事物和现象，即地理空间中的事物和现象。在地理信息系统中，所操作的只能是实体的数据，它们都有描述其质量、数量、时间特征的属性数据，也有其非属性的数据——空间数据，即以点、线、面方式编码并以(X、Y)坐标串储存管理的离散型空间数据，或者以一系列栅格单元表达的连续型空间数据。地理实体数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性、定量和拓扑关系的描述，即空间特征数据和属性特征数据统称为地理数据。GIS以地理实体数据作为处理和操作的主要对象，这是它区别于其他类型信息系统的根本标志，也是其技术难点之所在。

GIS的技术优势在于数据综合、模拟与分析评价能力，可以得到常规方法难以得到的重要信息。独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形创造和可视化表达手段，以及地理过程的演化模拟和空间决策支持功能等。其中，通过地理空间分析可以产生常规方法难以获得的重要信息，实现在系统支持下的地理过程动态模拟和决策支持，这既是GIS的研究核心，也是GIS的重要贡献。

GIS与测绘学和地理学密切相关。地理学是一门研究人—地相互关

系的科学，研究各自然界面的生物、物理、化学过程，以及探求人类活动与资源环境间相互协调的规律，这为GIS提供了有关空间分析的基本观点与方法，成为GIS的基础理论依托。

测绘学不但为GIS提供各种不同比例尺和精度的定位数据，而且其理论和算法可直接用于空间数据的变换和处理。而GIS引入地学界，正如美国地质学家K.I·兰菲尔所说的“GIS引入地学界，如同Fortran语言引入计算机科学界一样重要”，GIS是以一种全新的思想和手段来解决复杂的规划、管理和地理相关问题，例如城市规划、商业选址、环境评估、资源管理、灾害监测、全球变化，甚至在现代企业中作为制定科学经营战略的一种重要手段，因为企业对外界的认知能力和信息处理能力提高了，就能创造空间上的竞争优势。解决这些复杂的空间规划和管理问题，这是GIS应用的主要目标。

3、地理信息系统的分类

（1）地理信息系统按存储数据的范围大小，可划分为全球的、区域的和局部的三种。

（2）地理信息系统按表达空间维数，分为2维和3维。通常GIS研究地球表层的若干要素的分布，属2~2.5 维GIS，布满整个三维空间建立的GIS，才是真三维GIS。一般也将数字位置模型（2维）和数字高程模型（1维）的结合称为2+1维或2.5 维GIS。

（3）按是否直接存储时间尺度，分为静态和动态。如果考虑时间维度，也称为时态GIS或动态GIS。否则为静态。

（4）按事件处理内容和方式，分为事务处理或管理GIS和决策支持GIS。

二、GIS 的基本组成

1、单机模式的硬件组成（单用户模式）

主要由高档计算机（高档微机、工作站或小型机）、数据输入设备、数据输出设备和数据存储设备组成。

目前运行GIS 的主机，包括大型、中型、小型机，工作站/服务器和微型计

算机。其中各种类型的工作站/服务器成为GIS 的主流，特别是由Intel 硬件和

Windows NT 构成的PC 工作站正成为工作站市场的新宠，传统UNIX 阵营的用

户正在逐渐向它转移。NT 工作站对GIS 用户的吸引力，包括相对低成本、可管

理性、标准图形化平台和具有PC 结构与效率等，因此广泛应用于GIS 和某些科

学应用领域。例如，ARC/INFO 、INTERGRAPH 、MAPINFO 和GENAMAP 等主

流GIS 产品，都相继开发出其NT 版本，但目前功能与UNIX 版相比仍有待提升。 服务器作为在网络环境下提供资源共享的主流计算机产品，具有可靠性、高性能、高吞吐能力、大内存容量等特点，具备强大的网络功能和友好的人机界面，是以

网络为中心的GIS 和现代计算环境的关键，其中以低价格和高性能为特点的PC

服务器，正在迅速缩小与UNIX 服务器之间的差距，日益引起GIS 设计者和用户

的广泛关注。

目前，GIS 工作站和服务器主要有UNIX 和NT 两大类型，其产品包括SUN 、

HP 、IBM 、SGI 和COMPAQ 等，不同种类机型的界线逐渐模糊。由于客户/服务

器环境的流行，多媒体技术的发展，以及计算机与通讯技术的融合，促使GIS 向

不依赖于平台的方向发展，GIS 软件标准逐渐统一。

GIS 外部设备主要包括各种输入和输出设备。主要的输入设备有图形跟踪数

字化仪、图形扫描仪、解析和数字摄影测量设备等。图形跟踪数字化仪尽管成本

高、工序繁琐、对操作人员素质要求较高，但至今仍为空间数据采集的主要方式。市场上出售的数字化仪，例如Calcomp DrawingBoard 系统数字化仪，其有效面积

从12英寸×12英寸(305mm×305mm)到44英寸×60英寸(1118mm×1524mm)，有多

种配置可供选择，如不透光的或带背光的板面，有线或无线的，笔式或鼠标式定

标器，和所有的应用软件都能兼容。用户可用命令设置数字化板的菜单和定标器计算机

数字化仪 扫描仪

手写笔 光 笔 输入设备

绘图仪 打印机 刻录机 磁盘阵列 磁带机 活动硬盘

输出设备 存储设备

的按键，操作模式有：Prompt, Point, Run , Line, Track, Increment , Mouse, Delta, Grid Update等。图形数字化仪由电磁感应板、游标和相应的电子线路组成。当使用者在电磁感应板上移动游标的十字丝交点对准指定图形的点位时，按动相应的按钮，数字化仪便将对应的命令符号和该点的坐标(X,Y)通过接口(多用串行接口)电路传送给计算机，定位点的精度可达0.005～0.001英寸(0.13～0.025mm)。手扶跟踪数字化仪的速度慢，工作效率较低，而栅格数据的获取则相对容易得多。目前新一代大幅面图形扫描仪提供高分辨率、真彩色、近乎完美的图像效果，其中ANATech公司为用户提供了一整套应用于各领域的高精度大幅面扫描仪以及相配套应用软件，是图形、图像数据录入和采集最有效的工具之一。

Evolution 3840大幅面扫描仪扫描一幅A0图纸的时间仅需15s，精度为0.05%，失真率小于0.1%。用户可在800dpi范围内任选扫描分辨率，可以按黑白二值或256级灰度方式扫描，可以边显示边扫描，并具有实时消蓝去污功能。根据用户需求可以实现自动补线、校正、镜像、反转等功能。地图扫描数字化得到图像信息，然后再经过目标识别和由栅格到矢量的转换过程。

主要的输出设备有各种绘图仪、图形显示终端和打印机等。

绘图仪如HP DesignJet750C彩色喷墨绘图仪，是一种快速、可靠、便于连网且可在多种介质上进行高质量输出的绘图仪，是目前广泛使用的主流GIS产品输出设备。它采用根据对象空间分布形式和输出产品的特征，选择适当的图形表示方法、结合色彩、线条、符号、文字等表示手段，具有600dpi分辨率的高精度黑白输出，彩色输出在300dpi时，颜色可多达1 600多种，可获得极高清晰度的绘图质量。

图形显示终端用于图形的交互式输入、编辑、分析、处理和输出。目前有多种系列和型号的显示终端，如Teltronix公司生产的4128、4335型，与IBM-PC 机兼容的SGS-430三维转换器等。GIS还有多种表格、文字的数据需要输出，可利用多种打印机完成。打印机的类型有针式打印机、激光打印机、液晶打印机等。HP Design Jet彩色打印机还能打印出丰富绚丽的彩色图形和细腻的文字。

2、网络模式的GIS硬件组成（多用户模式）

网络模式的GIS 主要在单机模式的基础上增加网络设备，如服务器、客户机、路由器、交换机、集线器、传输介质等。网络的拓扑结构有总线结构（楼宇网）、星形结构和环形结构（园区网）

20世纪90年代以来，计算机技术的飞速发展不断改变着GIS的结构体系，从主机及终端结构到Client/Server，再到Internet/Intranet。目前，基于客户/服务器体系结构并在局域网、广域网或因特网支持下的分布式系统结构。

网络设备包括布线系统、网桥、路由器和交换机等。在进行GIS网络设计时，必须首先确定网络应用的需求，然后具体考虑网络类型、互联设备、网络操作系统和服务器的选择，以及网络拓扑结构、网络布线和网络安全性保障等。只有通过对新技术的深刻理解、对新产品的广泛关注以及对应用需求的准确把握，才能设计出一个合理的GIS网络。

网络在整个GIS项目中处于至关重要的地位。GIS应用与常规事务处理有很大不同，突出表现在巨大的数据量、复杂的处理方式、空间的分布性，以及对安全容错机制的要求上，网络设计必须满足：

(1)网络性能高，传输速率快

GIS处理对象以图形图像为主，数据量大，非常规类型。当用户较多时，网络传输繁重，容易造成网络阻塞，因而要求有足够带宽和灵活的传送技术。

(2)Client/Server、Intranet结构，分布式数据处理

GIS系统是一个有机组合的群体，通过网络将地理上分散、具有自治功能的多个计算机系统互联，实现信息交换、资源共享和协同工作。支持空间分布性、联机事务处理、多用户并发操作，是GIS网络基本特征。

(3)多媒体数据同步传输

GIS处理越来越多地涉及声音、动画、影视等多媒体数据，因此需要实现时间敏

感数据的同步传输。

(4)空间操作的复杂性，长型事务处理

GIS基于空间数据的操作，例如图形修改、拓扑关系建立，都要求独占主机和网络资源，网络必须对此提供足够的支持，而且一旦操作失败，应具备容错和恢复等安全机制。

(5)GIS网络构成复杂，涉及诸多硬件平台、操作系统、网络类型的综合集成GIS硬件平台从传统小型机到各种UNIX服务器直至流行的个人工作站，几乎包括了计算产品的各种类型，还有扫描仪、绘图仪、数字化仪、硬盘阵列等专用设备；GIS系统必须同时支持UNIX、NT、Windows 95等操作系统及Web/Browser 应用，其客户端、服务器、中间件、开发工具等产品种类繁多、性能各异；网络设备选择涉及集线器、交换机、路由器、远程访问服务器等各个方面；如何从实际出发，对计算资源进行合理选型与配置以发挥最佳效益，是GIS网络设计的关键所在。

根据GIS上述特征，应采取结构化网络设计方式，进行细致的工作群组划分和网络分段，按照应用特点选择不同的网络技术，充分发挥各自优势；使用高性能服务器、交换机以提升网络主干性能。

由于应用规模和实际需求不同，GIS网络设计存在较大差别，按规模有小型快速共享局域网、中型交换式局域网、大型A TM企业园区网、大型千兆以太企业广域网等不同模式。

在实践中的例子有：

(1) GIS 小型快速局域网

系统主机为INTERGRAPH的Wintel三维图形工作站TD系列12台和1台UNIX 服务器。网络设备采用3Com SuperStack II Hub 100快速以太网集线器，具有24个端口共享100Mb/s带宽，通过UTP连接为星型拓扑结构。11台TD-2 工作站安装NT WS作为客户端，1台TD-4安装NT Server作为服务器，接入交换机100Mb/s端口，配置NETBEUI、TCP/IP网络协议，进行域名服务、网络资源管理，通过PC NFS实现与UNIX服务器的数据传输。

系统运行INTERGRAPH Client/Server结构GIS软件MGE，应用服务以MS SQL Server数据库作为后台支持。通过NT Server定义各个节点的网络地址、用户、共享应用程序、磁盘空间和各种外设(包括数字化仪、扫描仪、绘图仪、制版机等)，将GIS进程优化到网络上，实现数据输入、预处理、分色分版、修改和胶片制作等功能，完成大型地图产品输入、编辑、输出的一体化过程。

●网络特点

简单实用，易于建立，是低成本的GIS网络解决方案。但网络传输速率低，缺乏有效的管理和容错机制，适用于上网设备较少，对实时性、安全性要求不高的部门级应用。

(2) GIS 中型交换局域网

系统硬件包括20台UNIX工作站/服务器，30台PC工作站/服务器，以及扫描仪、绘图仪、网络打印机、数字化仪等各种外部设备，运行ARCINFO、EDARS、

SYBASE分布式应用软件，进行国家级重大灾害的实时监测和快速反应。

网络设计实施过程中，将网络资源按照其性能、用途划分为4个子网，网络中心采用Bay Accelar 1200路由交换机，连接3台3Com LinkSwitch 3C16900 桌面交换机，构成网络主干，将Sun Server 450、SGI Origin 2000、HP LH PRO 300服务器和20台Sun、SGI、DEC工作站直接接入Accelar 1200 100M交换以太模块，40台PC及网络打印机、绘图仪、扫描仪等分别通过3Com LinkSwitch 3C16900集线器构成独立的10M交换子网，再连到中心交换机上。

Accelar 1200 具有8个插槽，可扩展至96个100M以太网端口，并支持千兆以太网。Accelar 1200将第三层交换与IP路由相结合，9Gb/s交换能力可满足大型GIS应用传输要求。为确保网络中枢安全性，提供冗余电源、后备模块甚至CPU处理单元，所有模块均可带电更换。通过Bay Optivity网管软件，Accelar 1200支持创建最多127个端口或协议的虚拟网划分，从而有效地提高网络灵活性。

●网络特点

采用业界先进的千兆以太网技术，大幅度提高网络主干速度；实现VLAN划分、智能管理、安全容错机制；网络资源多样，包括UNIX工作站/服务器，NT工作站/服务器，以及各种外部设备的互连，是较为典型的GIS局域网应用系统。

(3) GIS 大型A TM企业园区网

系统设计目标是建立一个企业骨干网络，将土地局分布在1平方公里范围内的三座办公楼局域网连接起来，组成分布式信息处理系统，为工程技术/管理人员构造高速率、高可靠性的计算环境，提供办公自动化服务和辅助决策支持。方案设计采用先进的ATM 组网技术，通过局域网仿真达到较高性能，网络设计主要遵循以下原则：

(1)大规模数据的高速传输，包括图形、图像及语音、视频等多媒体信息；

(2)高度可靠性，提供安全的应用环境；

(3)良好的网络管理和可维护性，具有广泛的网络服务和管理功能；

(4)实用性和先进性，方案所涉及的技术产品应具有先进成熟、稳定可靠、经济实用的特点，遵循开放原则，符合国际标准，具备灵活方便的网络连接及升级能力，有利于技术更新，动态保持最佳的性能价格比。

网络中心采用Bay中心交换机System 5000。System 5000是高档骨干插槽式交换机，提供ATM连接、LAN仿真服务及智能网络管理，插入不同模板可以连接不同网络，如FDDI、快速以太、令牌环、千兆以太网。通过System 5000 ATM 网口，连接多台EtherCell 10328-F ETHE/A TM交换机到各个子网，实现ATM 到桌面的过渡方案—局域网仿真。主服务器Sun Server 2000插入ATM网卡，以155Mb/s速率连接到System 5000的A TM端口上，提高网络总体吞吐量和服务性能，网络中心配置网管工作站，运行Bay Optivity软件，管理整个网络并实现VLAN的划分。

●主干网设计

网络采用ATM技术与LAN Emulation相结合的方案。网络中心安装业界领先的Bay System 5000交换机，三个Bay Ethercell ETHE/ATM交换机，以155M 速率连接到System 5000 ATM交换模块上，构成整个企业网的主干。各办公楼局域网分别连接到Ethercell ETHE/A TM Switch，充分保护现有投资，提高设备利用率。Bay System 5000具有9G/s的高速背板，插入Control Module、Switch Fabric Module、Link Module，以支持A TM 、LAN Emulation应用，System 5000具备高可靠性，支持Hot Swap、冗余时钟、风扇设计、冗余电源等。

二级交换机采用Bay Ethercell Switch 10328-F，配合SystemM 5000实现LAN Emulation，支持A TM Forum标准，提供以太网与ATM之间直接通信。10328-F 具有12个100Base-T 端口与一个多模光纤口。光纤端口以155M连接到System 5000，12个100Base-T分别连接到各子网节点，实现Ethercell到ATM之间的交换。

●网络特点

网络产品的选择遵循高效率与可靠性原则，采用多膜光纤作为通信介质，保障高质量传输效果；通过Bay Optivity网管软件以图形化方式管理监控整个网络状态；连接性和扩充性强，确保联入本网的任何结点之间的数据交流通畅，共享文件、数据、硬件外设等资源；System 5000的模块化设计，可根据用户要求进行自由配置，升级简便易行，只要插入新的模块即可，由于采用星型布线、交换路由技术，扩大业务时，布线系统不作改动，充分保护已有投资，适应未来不断增长的需求。

(4) GIS 大型千兆企业广域网

国土规划信息系统是连接市规划局信息中心、市局各业务处室及五个下属分局的广域网系统，主要特点是物理位置分散、信息量大、网络安全要求高。为保证网络系统的高效运行，网络设计应该满足以下要求：

(1)符合国际规范和标准，具有开放性；

(2)网络容量满足规划局业务不断发展的需要，网络中避免出现通道瓶颈；

(3)具有良好的可靠性、安全性、互操作性和可扩充性。

系统硬件平台采用UNIX、PC工作站/服务器，采用普通以太网作为末端类型，通过交换/路由设备与千兆主干网相连接。使用ARCINFO地理信息系统、Oracle 数据库软件，支持分布式数据处理，在UNIX、NT系统下，实现数据访问、资源共享与应用分割，提供文件和打印服务，满足规划局办公自动化需求。

具体网络设计实施中，应该把握规划局各级机构的物理分布、业务特点和数据流程，采取由上至下、由主至从的分层设计方法，针对不同层次特点使用不同的网络技术和产品，以获得最佳网络效益。根据各分局、市局业务管理、物理分布及网络设计经济实用原则等，将信息系统分解成七个局域子网，即市局子网、信息中心子网和五个分局子网，各子网拥有独立的应用服务器，市局和信息中心共享总服务器，各服务器之间通过网络系统与应用程序实时地保持数据一致性。

系统组成如下：

(1)千兆以太主干网络：连接市局服务器、市局各业务处室网各信息中心网的高速通道；

(2)快速以太局域子网：市局各业务处室网、局信息中心网及五个分局子网；

(3)DDN、PSTN广域子网：通过专用、公用通信线路实现市局、分局连接并提供对外服务。

1．千兆以太光纤主干网

国土规划信息系统主干网络在市局办公大楼中实施，连接两台Sun Ultra SPARC Server 4000服务器，包括市局各业务处室局域网和局信息中心局域网，是整个系统的中枢，其安全性能对于整个信息系统的高效运行至关重要，系统采用千兆以太网组建全局主干网络。因为千兆以太网具有下列优势：

(1)满足大量GIS图形数据的高速传输及多媒体应用的性能要求；

(2)光纤介质抗电磁干拢，无泄漏，具有强保密性；

(3)兼容普通/交换以太网，保证投资的连续性。

根据规划管理信息系统的网络要求，结合各部门的物理分布，采用下列措施具体实施千兆光纤主干网：

(1)通过两台中心交换机Cisco Catalyst 5000和多台千兆/快速以太网交换机Cisco Catalyst 2000构成千兆网主干，将服务器安装双网卡分别挂接到两台中心交换机上，增强服务器的吞吐能力，消除通信瓶颈，提高网络整体性能，服务器/交换机之间提供备份连接，不会因为一台设备的故障导致系统崩溃，为网络安全可靠性提供有力保证；

(2)对于局信息中心及市局各业务处室的局域子网，分别通过使用Cisco Catalyst 2000交换机接入千兆主干网；

(3)采用Cisco 4000路由器、Cisco 2511远程访问服务器连接广域网，为下属分局和外界机构连接主干网提供通路。

2．局信息中心、市局各业务处室联网方案

信息中心、各业务处室采用交换式快速以太网技术分别组建独立的局域子网，配置Sun 150作为子网服务器，使各部门大部分信息在当地网络上传输和处理，减少主干网上的交通流量，提高了网络的整体性能。对于某些有大量数据传输要求的用户节点(高档图形工作站和网管工作站)通过中心交换机直接接入千兆光纤主网，一般节点通过Catalyst 2000交换机进入主干网，获得10Mb/s的传输速率。各传输通道可以通过交换机/配线架随意改变在整个大厦的物理分布，以适应局信息中心和市局各业各处室对快速通道的要求。

3．分局子网系统

由于分局业务拥有独立的工作区域，数据来源和管理对象，因而组成各自局域子网系统。由于分局的业务处理量不大，结点数较少，采用Sun 150服务器、Cisco 2514路由器和Catalyst 2000交换机的硬件配置可以满足需求。

4．广域网系统

广域网系统以电讯线路方式来实现市局主干网与各分局局域子网的远程连接。每个局域子网使用远程路由器，租用专用高速通信线路(DDN)或公共数据交换网(X.25)来实现和市局主干网的连接。在市局主干网安装中心路由器Cisco 4000，在各个分局子网中各安装分支路由器Cisco 2514，使分局子网与市局主网实现互访，通过在市局安装Cisco 2511远程接入路由器和Modem Pool，向用户提供电话线拨号访问服务。

●网络特点

整个系统是由市局服务器、信息中心局域子网、市局业务处室局域子网、五个分局局域子网组成的分布式联机事务处理综合性广域网络系统；通过千兆以太主干网提供较高的传输速率，满足GIS特殊处理的需要；通过DDN专线实现总局与分局的数据共享与业务交互，通过PSTN远程拨号接入向广大用户提供城市规划信息服务。

3、GIS软件组成

主要由系统软件（操作系统、网络软件等）、数据库软件（如Oracal、Sybase、SQL Server等）、GIS软件平台（如Arc/Info、MapInfo等）、应用软件（GIS 二次开发软件、GIS组件库等）组成。层次结构如下图：

GIS软按应用目的可分为：工具性软件和应用性软件。

工具性软件，也称为GIS工具软件或GIS平台，是由软件商开发的通用软

件平台，基本包含了GIS 软件全部的功能。是GIS 二次应用开发的基本平台。

应用性软件，主要是GIS 应用者根据需要，根据某种GIS 平台开发的专业应用软件。

三、GIS 工具软件功能

GIS 软件平台的功能主要由以下几个部分组成：

（1）数据输入模块。将系统的外部原始数据（多种来源、多种形式的数据）传输给系统内部，并将这些数据从外部格式转换为便于系统处理的内部格式。主要由手扶跟踪数字化的矢量跟踪数字化、扫描数字化的光栅扫描数字化、以及键盘输入等方式。

（2）图形与属性编辑模块。数据输入完成后，对数据的分层、分类和编码、编辑、坐标转换、剪裁、接边、属性输入和属性联接等。

（3）数据存储与管理模块。主要将地理要素（通常是点、线、面）的位置、空间拓扑关系和属性数据进行组织和管理。包括对数据的无缝图层连接、分区、建立空间索引、设置数据访问机制等。

（4）数据分析与处理模块。主要是对数据执行空间分析运算和预处理运算。包括查询和提取等操作、栅格叠加分析和矢量叠加分析、空间聚类、路径分析、资源分配、地址匹配等基本空间操作功能。

（5）数据输出与表示模块。主要是数据的专题制图输出、统计报表输出、数据存储与管理

数据输入与转换

数据分析与处理

图形与属性编辑 数据输出与表示

用户接口

方案选择、可视化表示等。

（6）用户接口模块。主要提供用户界面、程序接口、数据接口和开发环境等。

(一)、几种主流GIS平台的介绍和比较

ESRI公司产品

ESRI公司是世界著名的GIS系统开发公司，它的很多系统开发思想被作为业界的工业标准，但它的产品很少理会于其他系统的数据交互性，主要从事高端产品的开发。ESRI的产品体系结构相当完善，包含桌面产品ArcGIS系列、空间数据库引擎ArcSDE、Internet解决方案ArcIMS、掌上GIS平台ArcPad等。

ARC/INFO——ESRI公司的旗舰产品，在国际国内都作为GIS系统的一个典范，是它开创了GIS产品商业化的进程。它主要定位于极其专业的高档专业工作站，一般作为服务器端产品，因而价格相对比较贵，一般需要与其他产品配合使用（如ArcView、MapObjects等），近几年也推出了PC版。该系统基本上包含了GIS系统应该有的功能，大部分功能以选部件的形式提供。

ArcView是ESRI的系列产品之一，是基于Client/Server环境下的桌面客户端的GIS系统，可以运行在ESRI支持的所有UNIX平台，及Open VMS、Apple Macintosh、Win95、Win NT下。

ArcView对于几何图形数据，采用无拓扑关系的矢量数据结构；对于属性数据，需要购买扩展模块：空间分析模块、网络分析模块、三维分析模块、影像分析模块等，也可与Arc/Info进行配合使用。

Internet Map Server——Internet信息发布工具，包括两种产品：MapObjects Internet Map Server、ArcView Internet Map Server，分别以MapObjects 和ArcView 为浏览器控件，功能和价格基本相同，它主要以图像的形式发布数据。

SDE——空间数据引擎，采用与关系数据库结合的方法，把空间数据存储到关系数据库中（如SQL Server、Oracle 等），所有的空间分析操作都放到服务器端，它是GIS数据管理的一种创举。

Intergraph公司产品

Intergraph公司作为交互式的计算机图形技术先驱，它的产品以居于高端的CAD 为主，主要从事专业工作站硬件和CAD软件领域的开发和销售，并作为Bently公司的MicroStation CAD系统代理商和开发商，其产品偏重于基础数据的采集和整理及地图出版，它目前的主要GIS方面的产品主要有：基于MicroStation之上的二次开发产品MGE、独立开发的桌面GIS系统GeoMedia、网上数据发布系统GeoMedia Web Map、其他是量化数据处理数据分析软件。以下分类作说明：

MGE——是模块化的GIS产品开发典范，它的特点是许多功能都以模块化进行分离销售，其中MGE Basic Nucleus 是MGE所有产品的基础，提供了GIS制图应用的基本平台；MGE Basic Administrator 提供MGE系统和数据库管理工具；MGE Analyst 具有分析空间数据的能力；MGE NetWork Analyst 作为网络分析工具，如最佳路径分析、障碍物分析、单向规定等；MGE Segment Manager 提供分段和符号化线性特征的能力，可以分析路面状况，事故率、交通堵塞情况等；其他系统费用需要包括MicroStation、MGE及其他选择模块。

GoeMedia——Intergraph公司的第一个独立GIS产品，不需要MicroStation而运行，具有桌面GIS的基本功能，它能访问多种数据源的数据，如MGE、FRAME、ARC/INFO、ArcView、MapInfo、ORACLE SD/SC及CAD数据。可使用各种标准的开发工具进行用户定制，如Visual Basic、Visual C++、Powerbuilder、Delphi 等。

GoeMedia Web Map——Internet信息发布工具，允许用户使用标准的Web浏览器进行地理信息访问，基于图形形式传输数据。

MapInfo公司产品

MapInfo是MapInfo公司于1986年推出的桌面地图信息系统。它从DOS版到Windows 16位版至 Windows 32 位版，MapInfo Professional 的市场定位是：MapInfo =Mapping +Information，是基于Client/Server 环境下的桌面客户端，同时具有一定的地图编辑和数字化功能，提供建立地图信息系统基础数据的必要工具。他象一个紧密结合的复杂的拼图，小巧、全面而直观，偏重于桌面地图出版。在最初进入中国市场的几年里，发展迅速，特别是其有益的图形表现能力，在建设规划领域中占据了一定的市场份额。近几年，随着GIS软件技术的发展，特别是国产GIS软件平台的进

步，MapInfo的市场竞争力逐渐下降，主要原因是MapInfo Professional的功能较为简单，在建立一个应用系统时，仅依赖MapInfo Professional是很难实现的；在使用时要求用户做出较大的努力，鼠标操作频繁，大量常用的编辑工具需要进行二次开发实现；与普通的桌面型系统相比，其价位较高（与国产GIS 软件比较）。另一个产品是SpatialWare，用于与Oracle、Infomix等数据库系统相结合进行空间数据的管理。

Autodesk公司产品

Autodesk 公司是作为全球性的专业图形软件公司，在CAD领域已存在了十几年，它的产品以方便、实用、操作简单及性能价格比最优而著称，特别是近几年来在GIS 领域的软件开发，也为客户提供了完整的解决的方案，各个产品之间的相关性、系统的完整性很好，特别是WEB GIS产品 Autodesk MapGuide 被业界认为是性能最好，应用领域最广的产品。

Autodesk GIS 系列主要包括：AutoCAD Map、Autodesk Word、Autodesk MapGuide 三个产品。其中：

AutoCAD Map——是建立在AutoCAD基础之上，提供双精度、负电数据存储，以及一整套数据建立与维护的工具，包括了AutoCAD的所有功能。AutoCAD Map具有完整的GIS拓扑生成和分析功能、专题地图制作功能和地图集打印输出等出图能力。支持多种光栅和矢量格式数据，并且通过对象数据和连接外部数据库的形式支持属性数据。AutoCAD Map 具有多种GIS数据格式的输出/输入能力，如ESRI ARC/INFO Coverage 和ArcView SHP，MapINfo MIF/MID，MicroStation DGN 以及Autodesk MapGuide SDF 和 DXF 格式等等。它的优点是用户面广，与规划设计系列软件能进行无缝的数据连接，而且系统的操作培训费用可大为降低。其另一个最大优点时可以很容易的进行三维图像处理（包括三维实体的编辑、任意试点交换、透视图、渲染效果的制作等），也可与三维动画处理软件 3DS Max 相结合进行三维动画制作，特别适合于建筑、规划、房地产等部门。系统包括集成式的定制语言LISP，并免费提供了二次开发工具包 Object ARX，可以使用Visual C++进行开发，同时包括OLE Automation 开发方式。

Autodesk MapGuide——世界上最先推出的在企业Intranet 和 Internet网络上实施发布与访问交互式地图的Web GIS 解决方案。Autodesk MapGuide 将

Intranet/Internet 技术迁入到全套产品中，包括Autodesk MapGuide Server 、Autodesk MapGuide Auhtor、Autodesk MapGuide Plug—in。Autodes MapGuide 是专为 Web 上传播数据而设计的，系统非常容易实施、实用及其优化。它的性能和效率、网上信息查询和报表制作能力都比较有优势，Autodesk MapGuide 也能接受各种GIS文件格式数据。可使用任何的网页制作工具进行系统开发。

Autodesk Word——是在灵活而强大的Microsoft Office 环境中管理地理信息数据的工具。Autodesk Word 提供对空间数据，包括光栅、矢量（CAD 和GIS）技术性数据的采集、编辑、显示、查询、计算统计以及报告制作等一系列功能，也包括了完整的拓扑分析功能。它包括OLE Automation API和集成化的VBA脚本语言，为GIS 应用开发开辟了一个崭新的前景。它采用Microsoft Jet以及ODBC连接数据库，系统还集成Seagate Crystal Reports 作为报表制作工具。

MapGIS

MapGIS是国产的优秀GIS平台之一。它是集地图输入、数据库管理及空间数据分析为一体的空间信息系统。它具有海量地图库管理能力，能管理数万幅图件；完备的空间分析、网络分析、图像分析功能；高效的专业数据库、多媒体数据库管理能力；灵活的二次开发平台；与国外的GIS平台相比，无需汉化，更适合中国国情，因此也更易上手；性能价格比好。

虽然现在利用MapGIS平台开发的实例不少，如：通讯管网及配线、国土详查、地籍管理、供水管网、煤气管道、城市综合管网、电力配网、城市规划、辅助作战指挥、GPS导航与监控、环境保护与监测等一系列应用软件系统，但对于大城市海量的地图数据建库后是否依然能很好地有效率地管理还值得进一步实践。

目前，MapGIS对WEB信息发布支持还不够，这个也是在平台选择时需要考虑的因素之一。

(二)、平台的选择

城市基础空间数据平台的选择要依照各城市的实际情况而定，主要依赖以下几点：

数据的规模；数据分析及综合应用的需求；是否要WEB信息发布等。

由于各个GIS平台互有优缺点，有的时候可以考虑同时采用多个平台。如在数据的制作方面，考虑到Intergraph或Autodesk制图方面很专业，可以建议采用，事实上国内的规划领域大都采用了这两种平台中的一种。从数据分析及综合应用这方面考虑，Intergraph或Autodesk的GIS功能就没有ESRI或MapInfo来得专业，因此可以将Intergraph或Autodesk制作的数据转换成ESRI或MapInfo等平台的数据格式并入库，数据分析及综合应用就可以在ESRI或MapInfo等平台做二次开发完成。

四、GIS的功能

可以回答5个方面的问题：

（1）位置问题，在特定的位置有什么或是什么的问题

（2）条件问题，什么地方有满足某些条件的问题

（3）变化趋势问题，利用综合数据分析，识别已发生或正在发生的地理事件或现象。

（4）模式问题，分析已发生或正在发生事件的相关因素（原因）

（5）模型问题，需要数学模型支持的问题。

GIS应用模型的构建和选择也是系统应用成败至关重要的因素。虽然GIS 为解决各种现实问题提供了有效的基本工具，但对于某一专门应用目的的解决，必须通过构建专门的应用模型，例如土地利用适宜性模型、选址模型、洪水预测模型、人口扩散模型、森林增长模型、水土流失模型、最优化模型和影响模型等。

这些应用模型是客观世界中相应系统经由观念世界到信息世界的映射，反映了人类对客观世界利用改造的能动作用，并且是GIS技术产生社会经济效益的关键所在，也是GIS生命力的重要保证，因此在GIS技术中占有十分重要的地位。

构建GIS应用模型，首先必须明确用GIS求解问题的基本流程；其次根据模型的研究对象和应用目的，确定模型的类别、相关的变量、参数和算法，构建模型逻辑结构框图；然后确定GIS空间操作项目和空间分析方法；最后是模型运行结果的验证、修改和输出。

GIS基本概念

GIS基本概念 ●地理資訊系統(Geographic Information Systems，簡稱GIS)是一種處理空 間資訊的技術。 ●實例： ?台北市多目標門牌供應管理系統(https://www.wendangku.net/doc/1e4542749.html,.tw/) ?高雄市航測影圖查詢系統(詳附圖) ●GIS係由「資料庫」和「功能」二大部份所組成(詳下圖)。 ●資料庫由「圖形資料庫」及「屬性資料庫」二部份所組成。圖形資料 庫的資料型式分為「網格式資料」和「向量式資料」二種。網格式資料包括了航空照片、衛星影像等資料，向量式資料則是由點、線、面等資料型式所構成。

●關聯式資料庫是目前最常見的屬性資料庫結構，階層式和網絡式資料 庫目前已經相當少見。物件式資料庫則是下一世代的資料庫結構，目前已有一些資料庫採用此種資料庫結構。 ●關聯式資料庫可以看成是一群表格的組合。 ●「圖形資料庫」和「屬性資料庫」之間，存在一些鏈結(link)，如下圖。 透過這些鏈結，可以由圖面查詢其相應的屬性資料，也可以將屬性資料庫的查詢結果，顯示其空間分佈的情形。 ●GIS具有CAD所無之以下特點： 1.位相關係(topology) 2.資料庫管理能力 3.空間分析功能 4.圖層劃分方式 5.地物編碼

6.區分「數化」及「繪圖」二個階段。在「數化」階段，注重其坐標位置； 在「繪圖」階段才決定其線型、顏色、指北、比例尺、圖例等問題。【註：隨著技術的演進，GIS和CAD之間的界線，越來越模糊。】 ●測量成果與業務主題圖的差別 ?測量成果經常以CAD呈現 ◆一圖層一屬性 ◆屬性資料依附於圖元或以註記方式呈現，而非存於資料庫 ●如：路名、河川名、建物結構、樓層數 ?測量成果無地物編碼 ?測量成果常以正方圖幅管理圖檔，割裂街廓、建物。 ?測量成果常以點資料表示停車場、農地、菓園、草地，宜以面式 示之。 ?面式地物之測量成果可能以線型資料表現，並未封閉。 ?為美化圖面，可能刪去重疊線段(如：道路境界線與建物邊界線之 重疊處)。 ?必須轉換成GIS圖檔，做成業務主題圖。 ◆屬性存於資料庫、合併圖層、地物編碼、地物單元、無圖幅 圖檔管理、面式資料

《地理信息系统原理与应用》期末试题

《地理信息系统原理与应用》期末试题 1、如果写一篇关于GIS系统设计的文章，大体思路？ GIS的系统设计包括四个阶段：开发计划，系统分析，系统设计、系统实验。 ①在对现行系统进行调查分析的基础上，确定用户需求和系统的设计开发目标和总要求，制定并筛选出最佳方案，编制可行性研究报告。 ②系统分析工作内容主要包括：详细系统调查、功能需求分析、数据分析，提出系统开发设计的逻辑模型和系统报告的编制。 ③提出一个物理模型，在各种技术手段和处理方法中权衡利弊，选择最合适的方案，实施物理模型，解决“如何做”的问题。 ④系统设计完成，经调试、组织验收，通过后实施。在运行过程中，要注意系统的维护，以保证系统的可持续使用。 2、GIS某一研究热点的发展现状？ 3、GIS在某一方面的具体应用？ 利用GIS的数值分析方法来估算土壤水土流失程度，首先确定土壤流失的数字分析模型，根据模型确定影响土壤流失的因子，这些因子必须能够反映不同的土壤的性质，不同的坡面形态，以及不同的植被条件；然后选择格网尺寸，建立各个影响因子的栅格数据；最后将多种信息加以复合，确定研究地区土壤流失量的各种不同等级，为制定区域的水土保持规划提供依据。应用模型的步骤：1）明确分析目的评价准则2）准备分析数据3）空间分析操作4）结果分析5）解释评价结果。4、空间数据管理的难点是什么？为什么？在Arcgis等软件中如何管理？ 由于地理实体或地理现象的非结构化特征，决定了地理空间数据存在非结构特征。如一条弧段可能只有两个坐标对，也可能有千百个坐标对，因此弧段记录的长度是不定的；此外，一个多边形可能只由一条弧段封闭组成，也可以由若干弧段首尾相连而成，因此多边形记录是多条弧段的嵌套。这种变长记录和不定结构的特征，是一般关系型数据库不能满足的，也是空间数据管理的难点。ArcGIS软件使用geodatabase数据库管理空间数据。 5、空间数据处理的内容？ 空间数据处理包括：坐标转换、数据格式转换、投影转换、数据压缩处理、图幅拼接以及拓扑关系的生成。 坐标转换包括：平移、缩放、旋转。 数据格式转换的内容包括：空间定位信息、空间拓扑关系、属性信息。转换方式有三种：外部数据交换、标准空间数据交换、空间数据互操作方式。 投影转换可由三种途径实现：①直接转换，通过建立一种投影变换为另一种投影的严密或近

地理信息系统原理与方法期末考试题目及答案--复习资料

2.操作尺度：对空间实体、现象的数据进行处理操作时应采用最佳尺度，不同操作尺度影响处理结果的可靠程度或准确度 3.地理网格：是指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的网格。 数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。 4.数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。 5.对象模型：将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。 6.地图数字化：根据现有纸质地图，通贯手扶跟踪或扫描矢量化地方法，生产出可在技术机上进行存储、处理和分析的数字化数据。 7. 拓扑关系：图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质。 8.空间数据结构：对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式。 9.影像金字塔结构：在同一的空间参照下，根据用户需要以不同分辨率进行存储与显示，形成分辨率由粗到细，数据量由小到大的金字塔结构。 10.空间索引：依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构。 11.空间数据查询：其属于空间数据库的范畴，一般定义为从空间数据库中找出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。 12.空间分析：以地理事物的空间位置和形态特征为基础，异空间数据运算、空间数与属性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。13.栅格数据的追踪分析：对于特定的栅格数据系统，有某一个或多个起点，按照一定的追种法则进行追踪目标或者追踪的空间分析方法。 14.数字高程模型：是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，高程数据通常采用绝对高程。 15.数字地形分析：是指在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术。 二、填空题 1、地理空间数据的概念模型分为：对象模型、场模型、网络模型。

《地理信息系统基础》主要知识点

《地理信息系统基础》主要知识点 第一章 什么是地理信息？地理信息有什么特性？ 地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。或者定义为：表征地理系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。从另一个角度来说，一切与空间位置有关的信息都叫做地理信息。 （1）空间分布性：属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的，这是地理信息区别于其它类型信息的最显著的标志。 （2）数据量大。 （3）信息载体的多样性。 什么是GIS？它具有什么特点？ 地理信息系统（GIS , Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力；并能产生高层次的地理信息。 具有公共的地理定位基础，所有的地理要素，要按经纬度或者特有的坐标系统进行严格的空间定位，才能使具有时序性、多维性、区域性特征的空间要素进行复合和分解，将隐含其中的信息变为显示表达，形成空间和时间上连续分布的综合信息基础，支持空间问题的处理与决策。 地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软硬件系统；而其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。 GIS与其它信息系统有什么区别？ GIS有别于DBMS（数据库管理系统），GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS 是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。 GIS有别于地图数据库，地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来，不注重分析和查询，不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息，它只是GIS的一个数据源。 GIS有别于CAD系统，二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只处理规则的几何图形，属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。 GIS有别于MIS（管理信息系统），GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备复杂、系统功能强；MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。管理地图和地理信息的

地理信息系统原理复习资料

绪论第一章 0、地理信息系统基本概念 0.1、地理（空间）数据： 地理空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等，由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他通讯系统输入GIS，是系统程序作用的对象，是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。 0.2、地理（空间）信息： 是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。 0.3地理信息系统： 是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。 说明： 1.是计算机系统 2.操作对象：空间数据 3.基本功能：采集、管理、处理、分析、建模、显示 4.其技术优势在于其数据综合、模拟和分析评价能力，实现地理空间过程演化的模拟和预测 5.与地理学和测绘学关系密切 GIS的定义框架GIS在信息系统中的地位和分类 0.4GIS的基本构成 ?GIS主机：大型、中型、小型机，工作站/服务器、微型计算机 ?GIS外部设备： 1．输入设备：数字化仪、扫描仪、解析和数字摄影测量设备、全站仪等 2．输出设备：绘图仪、打印机、图形显示终端等 3．数据存贮与传送设备：磁带机、光盘机、活动硬盘、U盘、MP3等 ?GIS网络设备：布线系统、网桥、路由器、交换机等 0.5GIS组成—软件—空间数据—人员 0.6GIS的功能 1．数据采集: 数据是GIS的血液，贯穿于GIS的各个过程 2．数据编辑与处理:原始数据不可避免的存在误差，需要对其编辑和格式转换等处理，因此GIS应提供强大的、交互式的编辑功能，包括图形编辑、数据变换、数据重构、拓扑建立、数据压缩、图形数据和属性数据的关联。 3．数据存储、组织和管理: GIS的数据结构：矢量数据结构、栅格数据结构 GIS数据的组织和管理：文件-关系数据库混合管理、全关系型数据管理、面向对象数据管理4．空间查询和空间分析

GIS的基本概念和理论

第三章GIS的基本概念和理论 一、GIS的基本概念 1、信息和地理信息 信息的定义：是用文字、数字、符号、语言、图象、图形等介质来表达事件、事物或现象等的内容、数量和特征，从而向人们（或系统）提供的关于现实世界新的事实和知识。 特征： 客观性 适用性 可传输性 共享性 数据的定义：是一种未加工的原始资料。用文字、数字、符号、语言、图象、图形等都是数据。 信息与数据的关系：数据是信息表示的载体，信息是数据表示的内容。 地理信息的定义：地理信息是关于地理实体、现象或关系的本质、特征及其运动状态、规律的表征和一切有用的知识。 地理数据的定义：各种地理特征、现象和关系的符号化表示。包括空间位置及其关系、属性特征和时域特征三部分。称为空间数据的基本特征。 地理信息的特征除了具备信息的一般特征外，还有以下特征： 空间分布性 数据量大 信息载体多样性 时序性 2、信息系统和地理信息系统 （1）信息系统的定义：信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力

的系统。在计算机时代，信息系统都部分或全部由计算机系统支持，并由硬件、 软件、数据和用户四大要素组成。智能化的系统还应包括知识。其系统的概念模 型可由下图描述。分为事务处理系统和决策支持系统。 （2）地理信息系统的定义：是以采集、存储、管理、分析和描述整个或部 分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的的数据的计算机空间信 息系统。 地理信息系统简称为GIS 。关于它确切的全称，多数人认为是Geographical Information System ，也有人认为是Geo information System 。国际上现发行的两种 主要的专业杂志，就是各自采用不同的全称，前者是英国出版的季刊的全称，后 者是德国出版的季刊的全称。在加拿大和澳大利亚，则称为Land Information System 。在我国，通常称为Resources and Environmental Information Systems 。全 称虽有差异，但简称都是GIS 。 GIS 对于不同的部门和不同的应用目的，其定义也不尽相同。例如，美国学 者Parker 认为“GIS 是一种存贮、分析和显示空间与非空间数据的信息技术”。 Goodchild 把GIS 定义为“采集、存贮、管理、分析和显示有关地理现象信息的综 合系统”。加拿大的Roger Tomlinson 认为“GIS 是全方位分析和操作地理数据的数 字系统。”Bur rough 认为“GIS 是属于从现实世界中采集、存储、提取、转换和显 示空间数据的一组有力的工具”。俄罗斯学者也把GIS 定义为“一种解决各种复杂 的地理相关问题，以及具有内部联系的工具集合”。 用 户 计算机硬件 计算机软件 知 识 数 据

地理信息系统原理试卷及答案6套

地理信息系统原理期末考试试卷A 一、名词解释（每小题5分，共25分） 1、地理信息系统 2、空间分析 3、空间数据元数据 4、Web地理信息系统 5、数字地形模型 二、简答题（每小题5分，共25分） 1、比较地理信息系统和一般信息系统的区别 2、地理信息系统的功能 3、简述栅格数据游程长度编码的基本思路；写出右图所示栅格数据的游程长度编码 （第二大题第3小题图） 4、简述地图投影的分类；说出右图所示地图投影的名称 （第二大题第4小题图） 5、空间数据质量问题的来源 三、论述题（共50分） 1、结合下图谈谈空间分析在地理信息系统中的地位（本小题15分）

2、请就根据所掌握的地理信息系统软件功能和空间分析方法，针对以下两个问题设计解决技术流程（可以采用文字描述和流程图相结合的方法答题）：（本小题15分） 1）城市A计划将道路R由原来的10米拓宽为30米，请列出所有需要拆迁居民的信息 2）B县计划对辖区内大于15度的耕地实施退耕还林，在地图中标识出所有需要实施退耕还林的区域 3、针对你在日常学习生活中所了解的问题（生活服务、科学研究、信息管理、政府办公等均可以），设计一个应用3S集成技术解决问题的方案，请尽可能将你所学到的知识应用到这个解决方案的细节中（如采用需要使用融合技术对遥感影像进行信息增强，使用空间叠置分析对多要素进行综合评价等）（本小题20分） 可以作为参考的案例：在对湿地环境的研究工作中，用GPS测量湿地的精确范围，通过遥感影像对湿地水环境及周边环境信息进行解译提取，采用GIS技术对湿地环境进行评价…

地理信息系统原理期末考试试卷B 一、名词解释（每小题5分，共25分） 1、空间数据模型 2、元数据 3、空间插值算法 4、地图投影 5、地理信息系统 二、简答题（每小题5分，共25分） 1、地理信息系统的研究内容 2、矢量数据与栅格数据的比较 3、画图表示右图所示矢量数据的多边形-边树状索引

地理信息系统原理复习题

地理信息系统原理与应用 (复习题) P8【1】地理信息定义：是指与所有研究对象的空间地理分布有关的信息，它表示地表及环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律。 信息系统定义：能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统称为信息系统。 P11【2】地理信息系统的构成：个、完整的GIS主要由四个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员。 地理信息系统的相关学科（选择）？GIS与地理学及地学数据处理系统;与地图学及电子地图;地理信息系统与计算机科学;遥感和GPS P21【3】坐标系：大地坐标系，天文坐标系，空间直角坐标系，平面坐标系 P27【4】地图投影的分类：1.按变形性质分类：①等角投影②等积投影③等距投影2、按构成方法分类①几何投影：方位投影、圆柱投影、圆锥投影②非几何投影：伪方位投影、伪圆柱投影、伪圆锥投影、多圆锥投影3、按照投影面积与地球相割或相切分类：①割投影②切投影 P36【5】空间数据内容：①地理实体的空间特征、属性特征及时间特征②空间数据的抽象：点，线，面③空间数据的表达：矢量、栅格数据结构④空间数据库管理系统【按来源分为：地图数据，影像数据: 遥感，地形数据: 等高线, DEM, …，属性数据，元数据(Metadata)。按表示对象分：类型、面域、网络、样本、曲面、文本、符号数据。按数据结构分：矢量数据】 栅格数据定义：空间数据是指用来表示空间实体的位置、形状、大小、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等诸多方面信息数据的总称。 P39【6】空间数据转换：没有具体定义。但考怎么转换（大体方向）P44【9】空间数据质量控制：为什么要~？答：控制的内容？P48空间数据精度；属性数据精度；逻辑一致性；数据完整性层次关系。 P48【10】空间数据标准：定义：？制空间数据标准的方式、目的？P50【11】空间对象点线面的关系？点点： 相离、重合。线线：临接、相交、相离、包含、重合。面面：临接、相交、相离、包含。点线：临接、相交、相离、包含。点面：临接、相交、相离、包含、线

《地理信息系统》课程大纲

《地理信息系统》课程大纲 一、课程概述 课程名称（中文）：地理信息系统 （英文）：geographical information system 课程编号：19371087 课程学分：2 课程总学时：32 课程性质：专业选修课 二、课程内容简介（300字以内） 地理信息系统是集计算机科学、地理科学、测绘学、遥感学环境科学、信息科学、管理科学等学科为一体的新型边缘学科。它从20世纪60年代问世，至今已跨越了50多个春秋，现已广泛用于资源、环境、交通、城市、农业、林业、海洋、军事等领域。本课程的主要内容是介绍地理信息系统的基本概念、原理、基本组成，地理信息系统的结构与功能，空间数据结构的类型、数据的处理方法与空间分析以及在林业和相关专业中的基本应用等。 三、教学目标与要求 《地理信息系统》课程是林学专业的专业选修课。通过本课程的学习，使学生了解地理信息系统的产生背景、功能、应用领域及发展方向；掌握GIS的基本概念、GIS的基本功能、GIS的数据结构、GIS 数据的采集与处理方法、GIS空间分析的原理与方法、GIS产品等知识点；掌握如何利用GIS去解决实际的相关专业问题。 在学完本课程后，学生应对GIS有一个较全面的了解，提高利用GIS解决相关专业实际问题的能力。

四、教学内容与学时安排 第一章导论（4学时） 1. 教学目的与要求：了解什么是地理信息系统？地理信息系统有哪些内容构成？地理信息系统能做什么？ 2. 教学重点与难点：重点掌握地理信息系统的概念、地理信息系统的基本构成基本功能和应用功能；难点是区别数据与信息的概念及关系、地理信息系统与其他管理系统的区别。 第一节、地理信息系统基本概念（1学时） 一、数据与信息 二、地理信息与地理信息系统 第二节、地理信息系统的基本构成（1学时） 一、系统硬件 二、系统软件 三、空间数据 四、应用人员 五、应用模型 第三节、地理信息系统的功能简介（1学时） 一、基本功能 二、应用功能 第四节、地理信息系统的发展概况（1学时） 一、发展概况 二、基础理论 第二章地理信息系统的数据结构（6学时） 1. 教学目的与要求：通过本章内容的学习，让学生了解地理信息系统的核心是空间数据，掌握空间数据的来源、空间数据的分类、空间数据结构的类型。

中国地质大学(北京)GIS期末考试复习资料

第一章第一节 导论 地理信息系统基本概念 数据与信息 两者在词义上的差别：数据是信息的表达，信息则是数据的内容； 数据是客观对象的表示，只有当数据对实体行为产生影响时才成为信息； 信息是存在事物的形状、相互关系、相互作用、发展变化的的表征。 地理信息 地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特 征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称； 地理信息属于空间信息，它具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。地理信息系统(简称 GIS) GIS 是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科，它研究关于地 理空间信息处理和分析过程中提出一系列基本问题，如空间对象表达与建模、 空间关系及推理机制、空间信息的控制基准、空间信息的认知与分析、 GIS 系统设计与评价 GIS 应用模型与可视化、空间信息的政策与标准等； GIS 的操作对象是空间数据 ,空间数据的主要特点是按统一的地理坐标编码， 并实现对其定位、定性、定量和拓扑关系的描述 ,由此而形成 GIS 的技术优势是有 效的地理实体表达、独特的时空分析能力、强大的图形创造手段和可靠的科学预 测与辅助决策功能等； GIS是管理和分析空间数据的应用工程技术，该工程技术系统由六个子系统 组成； GIS为地理学解决复杂的规划与管理问题提供了有效的手段，而地理学则为 GIS 提供了重要的基础理论依托； GIS 的科学定义：地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术， 又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。其技术系统由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成，用以支持空间数据的采集、管理、处理、分 析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。 第二节GIS 的基本构成 系统硬件：由主机、外设和网络组成，用于存储、处理、传输和显示空间数据。 系统软件：由系统管理软件、数据库软件和基础 GIS 软件组成，用于执行 GIS 功能的数据采集、存储、管理、处理、分析、建模和输出等操作。 空间数据库：由数据库实体和数据库管理系统组成，用于空间数据的存储、管理、 查询、检索和更新等。 应用模型：由数学模型、经验模型和混合模型组成，用于解决某项实际应用问题， 获取经济效益和社会效益。 用户界面：由菜单式、命令式或表格式的图形用户界面所组成，是用以实现人机对 话的工具。 GIS 基本构成的结构图

地理信息系统原理试卷34936

地理信息系统原理试卷 一、名词解释 1.GIS 2.数据 3.信息 4.地图 5.地理信息 6.地理系统 7.地理数据 8.几何数据 9.关系数据 10.属性数据 11.拓扑结构 12.拓扑邻接 13.拓扑包含 14.拓扑关联 15.空间数据结构 16.矢量结构 17.栅格结构 18.中心点法 19.面积占优法 20.长度占优法 21.地理数据编码 22.数据质量 23.数据冗余 24.精度 25.数据质量控制 26.数据项 27.记录 28.文件 29.顺序文件 30.随机文件 31.索引文件 32.倒排文件 33.数据库 34.模式 35.DBMS 36.数据库模型 37.关系模型 38.层次模型 39.网状模型 1.数据字典 2.数据采集 3.数据更新

4.数据处理 5.数据内插 6.邻近元法 7.DEM 8.缓冲区 9.空间变换 10.空间聚合 11.网络 12.仿真模型 13.决策 14.DSS 15.空间决策支持 16.电子地图 17.结构化决策 18.半结构化决策 19.非结构化决策 20.合成叠置 21.统计叠置 二、地理信息系统填空题 1.信息时代以信息资源的和为特性。GIS技术的兴起，又使地理学向精密科学迈进。GIS 脱胎于，是和分析地理空间数据的一种技术系统。是GIS的科学依据，GIS是研究的科学技术保证。、、和三者的有机结合，即“3S”技术集成，构成地理学日臻完善的。 2.GIS按内容可分为GIS、GIS和三大类。由于GIS本身的综合性决定了它具有广泛的用途，概括起来讲，GIS的应用功能有统计与量算、、、等。 3.GIS主要由、、、和四部分组成。地理信息系统的发展经历了个阶段，起步阶段注重于的地学处理、发展阶段注重于地理信息的、推广应用阶段注重于分析和用户时代注重于。我国GIS起步稍晚，比世界上发达国家晚年左右。 4.地理数据一般具有特征、特征和特征三个基本特征，包括数据、数据和数据相互联系的三个方面。地理信息的主要特征有、具有和 十分明显。 5.在GIS中，常用的空间数据有结构和结构两种。结构的特点是定位明显，；结构的特点是定位隐含，。其中结构数据的获取主要通过手工网格法、法、分类影象输入法和法四种方法得到。 6.属性数据编码一般包括部分、部分和部分三方面的内容。其编码一般应考虑高、好和方便三个原则。 7.数据是信息的，是信息的具体表现形式。数据的层次单位有逻辑单位和单位两类，其中逻辑数据单位的层次有数据项、、、文件和。常用的数据文件有文件、文件、文件和文件。 8．数据库是以一定组织形式存储在一起的互相有的数据集合，一般来说数据库的集合存放有下面几个要求：1）原则；2）应用程序对数据资源的原则；3）原则；4）原则。 9.数据库由数据库和库两个基本部分组成，其系统结构一般分为级、级和级三级。数据库中主要是通过数据库模型来实现，常用的数据库模型有：模型、模型和模型。选用什么数据库模型取决于问题的和所表达的的形式。 10.GIS数据采集是指将各种地理信息通过某种方式，并经过处理，形成系统可以和分析的形式。数据采集方式有手工方式、方式、方式、和信息提取方式及方式。

地理信息系统的基本功能和特征

1、地理信息系统的基本功能和特征 基本功能（数据采集与编辑、数据存储和管理、数据处理和变换、空间分析和统计、产品制作与演示、二次开发和编程）。 地理信息系统的特点或特征 ①地理信息系统是隶属于信息系统中的一类，属于空间信息系统； ②与非空间信息系统（如管理信息系统）区别在于它能够处理空间定位数据； ③与计算机辅助设计或制造系统相比具有地理信息系统中的空间分析能力。 2、空间拓扑关系的概念、意义、空间数据解码 拓扑关系：图形在保持连续变形下的那些不变的几何关系，包括：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。 空间拓扑关系的意义： ①根据拓扑关系，不需要利用坐标或者计算距离，就可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体的空间位置关系； ②利用拓扑数据有利于空间要素的查询； ③可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。 空间数据的编码：是指将数据分类结构用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程。国家基础地理信息数据的分类代码由六位数字组成，有大类码（一位）、小类码（一位）、一级代码（二位）、二级代码（一位）、识别码（一位）。 3、GIS数据融合的概念和几种方法 基于转换器的数据融合：数据转换一般通过交换格式进行，是目前GIS系统数据融合的主要方法。特点：数据转换过程复杂，系统内部的数据格式需要公开。 基于数据标准的数据融合：是采用一种空间数据的转换标准来实现多元GIS数据的融合。特点：能处理多个数据集，转换次数少，系统内部的数据格式不需要公开，只要公开转换采用的技术即可。 基于公共接口的数据融合：又称数据互操作模式，接口是一种规程大家都需要遵守并达成统一的标准。特点：独特立于具体平台，转换技术高度抽象，数据格式不需要公开，代表着数据共享的发展方向。 基于直接访问的数据融合：是指一个GIS软件中实现对其他软件数据格式的直接访问。特点：避免了数据转换，不需要拥有数据格式的宿主软件，也不必运行软件。 空间数据处理的几种方式和内涵：1、数据变换：指数据从一种数学状态到另一 种数学状态的变换，包括几何纠正和地图投影转换等，以实现空间数据的几何配准。 2、数据重构指数据从一种格式到另一种格式的转换，包括结构转换、格式转换、类型替换等，以实现空间数据在结构、格式和类型上的统一，多源和异构数据的联接和融合。 3、数据提取指对数据进行某种条件的取舍，包括类型提取、窗口提取、空间内插等，以适应不同用户对数据的特定要求。 4、数据库和空间数据库的概念和原理：空间数据索引方法、GIS空间数据库设计原则 空间数据库索引包括

GIS原理与应用复习资料全

GIS复习资料 一、名词解释 1.地理信息：指与研究对象的空间地理分布有关的信息。它表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征，相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。 2.地理数据：是各种地理特征和现象间关系的数字化表示，包括空间位置、属性 信息、时空特征。 3.地理实体（空间实体）---GIS处理对象：指自然界现象和社会经济事件中不 能再分割的单元，它是一个具体有概括性，复杂性，相对意义的概念。 4.地理信息系统：一种特定的十分重要的空间信息系统，是在计算机软、硬件系 统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、 储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 5.拓扑关系：指图形在保持连续状态下的变形（缩放、旋转和拉伸等），但图形 关系不变的性质。 6.矢量数据结构：矢量数据结构是对矢量数据模型进行组织的。通过记录空间对 象的坐标及空间关系来表达空间对象的位置。尽可能精确地表示点、线、多边形 等实体；坐标空间设为连续,允许任意位置、长度和面积的精确定义。 7.栅格数据结构：又称为网络结构或像元结构，是将地球表面划分为大小均匀紧 密相邻的网格阵列,在各个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据 组织形式。 8.数据压缩：是指从所取得的数据集合中抽出一个子集，使得该子集在规定的精 度范围内较好地逼近原集合，且尽可能降低其数据量的数据处理过程。是将数据 表示成更紧凑的格式以减少存储空间的一项技术。 9.影像金字塔：指在统一的空间参照下，根据用户需要以不同分辨率进行存储与 显示，形成分辨率由粗到细、数据量由小到大的金字塔结构。影像金字塔结构用 于图像编码和渐进式图像传输，是一种典型的分层数据结构形式，适合于栅格数 据和影像数据的多分辨率组织，也是一种栅格数据或影像数据的有损压缩方式。 10.空间数据库：是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储和应用的相关的 地理空间数据的总合，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之 上的。 11.空间分析：是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在 于提取空间信息或者从现有的数据派生出新的数据，是将空间数据转变为信息的 过程。 12.空间叠置分析：是指在统一的空间参照系统条件下，将同一地区的两组或两 组以上的图层要素进行叠置，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象 之间的空间对应关系分析方法。

GIS基本概念

GIS基本概念集锦 1、地理信息系统（geographic information system ，即gis ）――一门集计算机科学、信息学、地理学等多门科学为一体的新兴学科，它是在计算机软件和硬件支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。gis有以下子系统：数据输入子系统，数据存储和检索子系统，数据操作和分析子系统，报告子系统. 1、定义：不同领域、不同专业对GIS的理解不同，目前没有完全统一的被普遍接受的 A、GIS是对地理环境有关问题进行分析和研究的一门学科，它将地理环境的各种要素，包括它们的空间位置形状及分布特征和与之有关的社会、经济等专题信息以及这些信息之间的联系等进行获取、组织、 存储、检索、分析，并在管理、规划与决策中应用。 B、为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统。---美 国国家地理信息与分析中心(NCGIA) C、是在计算机软硬件支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与 之相关的属性数据，并回答用户问题为主要任务的计算机系统。 D、GIS是一种获取、存储、检索、操作、分析和显示地球空间数据的计算机系统。 --英国教育部 2、理解 A、GIS是一计算机系统，既然是系统，就要具有系统的基本功能，数据采集、管理、分析和表达， 所以每个GIS系统都是由若干具有一定功能的模块组成。 B、GIS的处理对象是有关的地理分布数据，也就是空间数据，为了能对这些空间数据进行定位，定性和定量的描述，决定了GIS要对空间数据按统一地理坐标进行编码，这是GIS与其他信息系统不同的 根本所在。 信息系统 非空间的空间的 管理信息系统非地理学的 gis cad/cam 其他gis lis 社会经济,人口普查基于非地块,基于地块的 2、比较gis与cad、cac间的异同。 cad――计算机辅助设计，规则图形的生成、编辑与显示系统，与外部描述数据无关。cac――计算机辅助制图，适合地图制图的专用软件，缺乏空间分析能力。 gis――地理信息系统，集规则图形与地图制图于一身，且有较强的空间分析能力。

地理信息系统考点整理

第一章绪论： 1. 基本概念 地理数据：各种地理特征和现象间关系的数字化表示。（地理数据是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的梳子、文字、图像和图形的总称。） 地理信息：有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，是对表达地理特征和地理现象之间关系的地理数据的解释（特征：空间、时间、属性） 地理信息系统：在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 2. GIS的定义：即地理信息系统（Geographic Information System或 Geo—Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 3. GIS由哪几部分组成? ①硬件系统：输入设备、处理设备、存储设备和输出设备 ②软件系统：GIS支撑软件、GIS平台软件、GIS应用软件 ③网络：局域网、广域网、无线网络、Internet/Intranet/Extranet；主要作用信息传输 ④空间数据：是指地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文景观数据⑤人员 4. GIS的主要功能有哪些 ①空间数据的采集和输入②空间数据的编辑与管理③空间数据的处理与转换 ④空间查询与空间分析⑤空间数据的显示与输出 应用功能：包括资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策 第二章 1.地理空间数据的描述有哪些坐标系？相互的关系是什么？ 2.我国常用地图投影，各种投影的适用性 1.高斯-克里格投影：横轴切圆柱等角投影（1:50万以上） 2.横轴墨卡托投影（UTM，横轴割圆柱等角投影） 3.兰勃特等角投影（正轴等角割圆锥投影）（1:100万以下） 我国规定1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万比例尺地形图，均采用高斯投影。1:2.5至1:50万比例尺地形图采用经差6?分带，1:1万比例尺地形图采用经差3?分带。 3.GIS数据库建立是为何要选择地图投影？如果要制作1：10万的土地利用图，该选何种类型的地图投影？ GIS以地图方式显示地理信息。地图是平面而地理信息则是在地球椭球上，因此地图投影在GIS中不可缺少。GIS数据库中地理数据以地理坐标存储时，则以地图为数据源的空间数据必须通过投影变换转换成地理坐标；而输出或显示时，则要将地理坐标表示的空间数据通过投影变换变换成指定投影的平面坐标。GIS中，地理数据的显示可根据用户的需要而指定投影方式，但当所显示的地图与国家基本地图系列的比例尺一致时，一般采用国家基本系列地图所用的投影。1：10万的土地利用图，选高斯-克里格地图投影

地理信息系统原理复习整理

地理信息系统是一种特定的、十分重要的空间型信息系统，是在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、处理、存储、管理、分析（计算）、显示和描述的技术系统。（李建松, 2006） 地理信息系统处理的对象是多种类型的地理空间实体数据及其关系地理信息系统的四个特征：1）GIS 的外壳是计算机化的技术系统，它由若干相互关联的子系统构成；（2）地理信息系统操作的对象是空间数据；（3）地理信息系统的技术优势在于 它的数据综合、模拟和空间分析评价能力； 4 ）地理信息系统的成功应用强调组织体系和人 的因素的作用。 地理信息系统主要由五个部分组成： 1）硬件系统；2）软件系统；3）地理空间数据库；4）空间分析模型；5）人员（系统管理人员、系统开发人员和数据处理及分析人员）。 理信息系统五大功能： 1、位置问题：解决在特定的位置有什么或是什么的问题。 2、条件问题：解决符合某些条件的地理实体在哪里的问题。 3、变化趋势问题：利用综合数据分析，识别已发生或正在发生的地理事件或现象，或某个地方发生的某个事件随时间变化的过程。 4、模式问题：分析已发生或正在发生事件的相关原因。 5、模拟问题：某个地区如果具备某种条件，会发生什么的问题。元数据：关于数据的数据，提供关于空间数据、空间数据库等的内容、格式、质量指标、说明信息等引导使用的信息。 元数据的主要作用：帮助数据生产者有效管理和维护空间数据，建立数据文档；提供数据生产者对数据产品的说明信息，便于用户查询利用空间数据；提供通过计算机网络查询数据的方法和途径，便于数据交换和传输；帮助用户了解数据的质量信息，对数据的使用作出正确判断；提供空间数据互操作的基础。 元数据的内容：对数据库的描述；对数据质量的描述；对数据处理信息的说明；对数据转换方法的说明；对数据库的更新、集成方法等的说明。 工作区：在GIS 的数据组织中，通常将若干幅地图形成的区域当成一个工作单元，称之为工作区（workspace）。 空间数据互操作：空间数据互操作是在不同计算机系统、网络、操作系统和应用程序一起共同作用并共享空间数据的能力。 分布式地理信息系统：在计算机网络环境下，以分布式计算的理论技术和计算机网络技术为应用指导，用来设计地理信息系统中的时空数据采集、存储、管理、分析、表现等运算的理论计算模型 云计算：是基于互联网的超级计算模式——即把存储于个人电脑、移动电话和其他设备上的大量信息和处理器资源集中在一起，协同工作。在极大规模上可扩展的信息技术能力向外部客户作为服务来提供的一种计算方式。 空间数据基础设施（Spatial Data Infrastructures , SDI）是指为描述地球上地理要素或现象的 分布及其属性的所有地理信息组合，以及对这些地理信息的获取、处理、存储、分发、使用、集成、融合以及互操作等目的，建立一个共享的空间信息框架的建设计划，包括所需的设备、技术、政策、标准、体系结构和人力资源等。

GIS基本概念解释与区分

●地球椭球体 地球表面是一个凹凸不平的表面，对于地球测量而言，地表是一个无法用数学公式表达的曲面，这样的曲面不能作为测量和制图的基准面。假设一个扁率极小的椭圆，绕大地球体短轴旋转所形成的规则椭球体则为地球椭球体，其表面是一个规则的数学表面，可以用数学公式来表达，所以在测量和制图中就用它来替代地球的自然表面，因此有了地球椭球体的概念。 ●基准面 当一个旋转椭球体的形状与地球相近时，基准面用于定义旋转椭球体相对于地心的位置。基准面给出了测量地球表面上位置的参考框架。它定义了经线和纬线的原点及方向。 基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家或地区均有各自的基准面，我们通常称谓的北京54坐标系、西安80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。 椭球体与基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭球体能定义不同的基准面，一般意义上基准面与参考椭球体是同一个概念。 当更改基准面或修正基准面时，地理坐标系（数据的坐标值）将发生改变。 例： 以下是加利福尼亚州雷德兰兹的一个控制点基于北美洲基准面1983（NAD 1983 或NAD83）的度分秒(DMS) 坐标： 34 01 43.77884 -117 12 57.75961 该点在北美洲基准面1927（NAD 1927 或NAD27）中的坐标是： 34 01 43.72995 -117 12 54.61539 ●椭球体与基准面 假象地球是一颗马铃薯，表面凹凸不平，而地球椭球体就好比一个“鸭蛋”，基准面就定义了怎么拿这个“鸭蛋”去逼近“马铃薯”的某一个区域的表面，X、Y、Z轴进行一定的偏移（ΔX、ΔY、ΔZ），并各自旋转一定的角度（ωX、ωY、ωZ），大小不适当的时候就缩放（K）一下“鸭蛋”，经过以上处理就可以很好的逼近地球某一区域。所以每个国家或地区均有各自的基准面。 ●投影坐标系统 投影坐标是一种平面坐标，即用直角坐标（x,y）、极坐标（r, ）等表示的（球面上的点是用地理坐标表示的，即经纬度，是球面坐标）。 在球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法，就是地图投影方法。 投影与坐标系无特定关系，比如北京54坐标系，可以使用高斯投影投影为北京54高斯

地理信息系统原理与方法期末考试题目及答案

地理信息系统原理与方法期末考试题目及答案 2.操作尺度：对空间实体、现象的数据进行处理操作时应采用最佳尺度，不同操作尺度影响处理结果的可靠程度或准确度 3.地理网格：是指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的网格。 数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。 4.数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。 5.对象模型：将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。 6.地图数字化：根据现有纸质地图，通贯手扶跟踪或扫描矢量化地方法，生产出可在技术机上进行存储、处理和分析的数字化数据。 7.拓扑关系：图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质。 8.空间数据结构：对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式。 9.影像金字塔结构：在同一的空间参照下，根据用户需要以不同分辨率进行存储与显示，形成分辨率由粗到细，数据量由小到大的金字塔结构。 10.空间索引：依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某

种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构。 11.空间数据查询：其属于空间数据库的范畴，一般定义为从空间数据库中找出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。 12.空间分析：以地理事物的空间位置和形态特征为基础，异空间数据运算、空间数与属性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。 13.栅格数据的追踪分析：对于特定的栅格数据系统，有某一个或多个起点，按照一定的追种法则进行追踪目标或者追踪的空间分析方法。 14.数字高程模型：是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，高程数据通常采用绝对高程。 15.数字地形分析：是指在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术。 二、填空题 1、地理空间数据的概念模型分为：对象模型、场模型、网络模型。 2、空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系。空间关系主要有头拓扑空间关系、顺序空间关系、度量空间关系。 3、栅格数据模型的一个优点是不同类型的空间数据层可以进行叠加操作，不需要进行复杂的几何计算。 4、矢量数据结构按其是否明确地表示地理实体空间关系分为：