地理信息系统概论重点（2011级环境工程）1.地理信息的定义与特点。

（1）定义：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。

（2）特点：①空间分布性——其位置的识别是与数据联系在一起的，这是环境空间信息区别于其它类型信息的最显著的标志。

②具有多维结构的特征——即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构，而各个专题型实体型之间的联系是通过属性码进行的。

③时序特征十分明显——可以按照时间尺度将地理信息划分为超短期的(如污染物泄露)、短期的(如湖泊水华、赤潮)、中期的(如土地利用)、长期的(如城市化、水土流失)、超长期的(如地壳变动、气候变化)等。

这对环境变化的预测、预报，从而为科学决策提供依据很重要。

④载体的多样性。

⑤具有丰富的信息。

2.世界上第一个地理信息系统诞生在哪里？它的名称。

Canada 加拿大地理信息系统3. 地理信息系统的定义、基本功能、基本特点、基本构成。

（1）定义：地理信息系统（GIS , Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

（2）基本功能：①数据采集与编辑功能：包括图像数据采集与编辑和属性数据编辑与分析；②地理数据管理系统的基本功能：包括数据库定义、数据库的建立与维护、数据库操作、通讯功能等；③制图功能：根据GIS的数据结构及绘图仪的类型，用户可获得矢量地图或栅格地图，地理信息系统不仅可以为用户输出全要素地图，而且可以根据用户需要分层输出各种专题地图，如行政区划图、土壤利用图、道路交通图、等高程图等等；④空间查询与空间分析功能：包括拓扑空间查询、叠置分析、空间集合分析、地学分析；⑤地形分析功能：包括数字高程的建立、地形分析。

（3）基本特点：①具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；②具有公共的地理定位基础；③由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务；④以地理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统。

（4）基本构成：①系统硬件：包括各种硬件设备，是系统功能实现的物质基础；②系统软件：支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统；③空间数据：系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础；④应用人员：GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户；⑤应用模型：解决某一专门应用模型，是GIS技术产生社会经济效益的关键。

4. 地理信息系统是如何进行分类的?GIS按研究的范围大小可分为全球性的、区域性的和局部性的；按研究内容的不同可分为综合性的与专题性，以及工具型地理信息系统；根据使用的数据模型为矢量系统、栅格系统和矢栅混合系统5. 大地水准面大地水准面是假设静止的平均海水面穿过大陆、岛屿形成包围整个地球的一个闭合曲面。

6. 认真复习地图投影的分类（1）变形分类等角投影：投影前后角度不变；等面积投影：投影前后面积不变；任意投影：角度、面积、长度均变形。

（2）投影面横圆柱投影：投影面为横圆柱；圆锥投影：投影面为圆锥；方位投影：投影面为平面。

（3）投影面位置正轴投影：投影面中心轴与地轴相互重合；斜轴投影：投影面中心轴与地轴斜向相交；横轴投影：投影面中心轴与地轴相互垂直；相切投影：投影面与椭球体相切；相割投影：投影面与椭球体相割。

7. 地理空间坐标系建立的目的；地理坐标系与平面直角坐标系的定义。

（1）目的：确定地面点位置——地面点对大地水准面的关系，包括地面点在大地水准面上的平面位置和地面点到大地水准面的高度。

（2）定义：①地理坐标：地理坐标系是以地理极（北极、南极）为极点。

通过A 点作椭球面的垂线，称之为过A点的法线。

法线与赤道面的交角，叫做A点的纬度α。

过A点的子午面与通过英国格林尼治天文台的子午面所夹的二面角，叫做A点的经度λ。

直接建立在球体上的地理坐标，用经度和纬度表达地理对象位置；②平面直角坐标：建立在平面上的直角坐标系统（笛卡尔坐标系统），用（x，y）表达地理对象位置。

8. 地物实体是如何被表达地理信息的？（1）空间对象（实体）的地图表达：①点：位置：（x，y）；属性：符号②线：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)；属性：符号—形状、颜色、尺寸③面：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xi,yi),…,(xn,yn)；属性：符号变化；等值线（2）地图表达地理信息的实质：①地图描述客观世界的原理：地图实质上是描述现实世界的一种模型，它是按照一定比例、一定投影、有选择地将复杂三维现实世界的某些内容投影到二维平面媒介上，并用符号将这些内容表现出来②地图上各种内容要素之间的关系，是按照地图投影建立的数学规则，使地表各点和地图平面上的相应各点保持一定的函数关系，从而在地图上准确地表达地表空间各要素的关系和分布规律，反映它们之间的方向、距离和面积。

9. 空间数据的三大特征？（1）属性特征：描述空间对象的特性，即是什么，如对象的类别、等级、名称、数量等；（2）空间特征：描述空间对象的地理位置以及相互关系，又称几何特征和拓扑特征，前者用经纬度、坐标表示，后者如交通学院与电力学院相邻等；（3）时间特征：描述空间对象随时间的变化。

10. 空间数据的基本拓扑关系，拓扑关系在GIS中的应用意义？（1）基本拓扑关系：关联：不同拓扑元素之间的关系；邻接：相同拓扑元素之间的关系；包含：面与其他元素之间的关系——同类不同级关系；拓扑元素量之间的关系：欧拉公式。

如：拓扑邻接：N1/N2 ,N1/N3 ,N1/N4 ;P1/P3 ;P2/P3拓扑关联：N1/е1、е3 、е6 ；P1/е1、е5 、е6P4拓扑包含：P3与（2）意义①根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可以确定一种空间实体相对于另一种空间实体的位置关系。

拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何数据有更大的稳定性，不随地图投影而变化。

②利用拓扑关系有利于空间要素的查询，例如某条铁路通过哪些地区，某县与哪些县邻接。

又如分析某河流能为哪些地区的居民提供水源，某湖泊周围的土地类型及对生物栖息环境作出评价等。

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，进行最佳路径的选择等。

11. 地理信息系统与数据库管理系统、地图数据库、CAD系统的区别与联系？（1）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。

（2）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。

（3）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。

12. 地理信息系统的实质与物理组成？（1）实质地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软硬件系统；而其内涵确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。

信息的流动及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的交换来仿真。

（2）物理组成包括用户界面、系统和数据库管理、数据输入数据库建立、空间数据处理空间数据分析、产品生成产品输出。

13. 地图投影的定义?建立地球椭球面上经纬线网和平面上相应经纬线网的数学基础，也就是建立地球椭球面上的点的地理坐标（λ，φ）与平面上对应点的平面坐标（x ，y ）之间的函数关系：()1x f =λ,ϕ()2y f =λ,ϕ当给定不同的具体条件时，将得到不同类型的投影方式。

14. 空间元数据的定义？是在地理空间信息中用于描述地理数据集的内容、质量、表示方式、空间参考、管理方式以及数据集的其他特征，它是实 现地理空间信息共享的核心标准之一。

15. 矢量数据结构。

基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据结构，矢量结构是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体。

16. 什么是空间分析？空间叠合分析？（1）空间分析是利用计算机对数字地图进行分析，是基于地理对象的位置和形态特征的数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息，是GIS 区别其他系统的标志。

（2）空间叠合分析是指在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加，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。

17. DEM的定义；坡度与坡向的定义。

（1）DTM定义：描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列。

（2）坡度：坡度定义为水平面和地形表面之间夹角的正切值。

（3）坡向：坡向为坡面法线在水平面上的投影与正北方向的夹角。

18. 什么是变形椭圆，变形椭圆的长短半径与地图投影变形的关系？（1）投影椭圆：变形椭圆是地球椭球面上以一点的半径为单位值的微分图，投影在平面上一般是一个微分椭圆。

用它可以解释投影变形的特性和大小。

（2）0栏表示投影中只有个别点或线上能保持主比例尺。

1栏表示变形椭圆长、短半径a和b同时长于或短于实地的r,但a=b，因此形状没有变化。

2栏表示a、b中的一个等于1，另一个不等于1,因此形状有变化。

3栏表示a、b都不等于1，但它们之间保持有一定的关系，即a=1/b，或ab=1，因此形状变了,但面积没有变化。

4栏里的形状和面积均发生了变化。

任何地图投影的变形性质,必属于图2中的某一栏。

19. 什么是栅格数据结构？什么是栅格数据结构的几何偏差与属性偏差？（1）栅格数据结构：实际就是像元阵列，每个像元由行列确定它的位置。

用像元值表示空间对象的类型、等级等特征。

（2）几何偏差：（3）属性偏差：20. 认真复习栅格数据结构压缩编码几种方法。

（1）链式编码(ChainCodes)：又称为弗里曼链码(Freeman)或边界链码。

基本方向可定义为：东＝0，东南＝l，南二2，西南＝3，西＝4，西北＝5，北＝6，东北＝7等八个基本方向。

（2）游程长度编码(Run—LengthCodes)：游程长度编码是按行帧序存储多边形内的各个像元的列号，即在某行上从左至右存储属该多边形的始末像元的列号。

（3）块式编码(BlockCodes)：块式编码是将游程长度编码扩大到二维的情况，把多边形范围划分成由像元组成的正方形，然后对各个正方形进行编码。