GIS地理信息系统

GIS地理信息系统思维导图，列出了一系列与GIS相关的考点，填空题考点、选择题考点、判断题考点、综合分析考点、名词解释考点等，为学习者和考试者提供了系统的复习框架和要点。介绍详细，可以让你更快速更方便去了解学习。有需要的赶紧收藏吧！

GIS

• 填空题考点
  • 比例尺
    • 制图区域小，景物缩小的比率小
      • 图上长度与地面之间的长度比例
    • 制图区域大，景物缩小的比率大
      • 地图主比例尺：进行地图投影时，对地球半径缩小的比率
      • 地图上只有个别的点或线才没有长度变形
  • 栅格数据结构
    • 以规则栅格阵列表示空间对象的数据结构。队列中 每个栅格单元上的数值表示空间对象的属性特征。栅格阵列中每个单元的行列号确定位置，属性值表示空间对象的类型，等级特征 。每个栅格单元只能存在一个值
    • 表示的地表示不连续的，是量化和近视离散的数据，地理空间被分为相互邻接、规则排列的栅格单元，一个栅格单元对应于一小块地理范围。点用一个栅格单元表示，线状地物则用沿线走向的一组相邻栅格单元表示，在线上，每个栅格单元最多只有两个相邻单元，面或区域用记录区域属性的相邻栅格单元的集合表示，每个栅格单元可有多于两个的相邻单元同属一个区域。
    • 优点：属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性的指针或属性本身，而所在位置则根据行列号转换为相应的坐标给出，定位是根据数据在数据集中的位置得到的，数据结构简单，数学模拟方便
    • 缺点：数据量大，难以建立实体间的拓扑关系，通过改变分辨率而减少数据量时精度和信息量同时受损
    • 储存方式：最简单的完全栅格数据结构 为了数据压缩的游程长度编码结构和四叉树数据结构 从单一尺度到多尺度的栅格金字塔
  • 矢量数据结构
    • 概念
      • 用于矢量数据模型进行数据的组织。
      • 通过记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表示点线面等地理实体，其坐标空间为连续空间，且允许任意位置．长度和面积的精确定义。
      • 直接以几何空间空标为基础，记录采样点坐标，通过这种数据组织方式，可以得到精确的地图。
      • 可以对复杂数据以最小的数据冗余进行存储．数据精度高，存储空间小，一种高效的图形数据结构。
    • 按是否明确表示地理实体间的空间关系
      • 实体数据结构(Spaghetti 数据结构) (只适用于简单的系统， 如计算热地图制图系统)
        • 构成多边形边界的各个线段，以多边形为单元进行组织。按照这种数据结构，边界坐标数据和多边形单元实体一一对应，各个多边形边界点都单独编码并记录坐标。
        • 优点：编码容易，数字化操作简单和数据编排直观
        • 缺点：相邻多边形的公共边界要数字化两遍，造成数据冗条存储，可能导致输出的公共边界出现间隙或重叠。 缺少多边形的邻域信息和图形的拓扑关系。 岛只作为一个单个图形，没有建立与外界多边形的联系。
      • 拓扑数据结构
        • 概念
          • 拓扑关系是一种对空间结构关系进行明确定义的数学方法。具有拓扑关系的矢量数据结构就是拓扑数据结构
          • 拓扑数据结构没有固定的格式，还没有形成统一标准，但基本原理相同。 共同特点：相互独立，点连成线，线构成面。每条线始于起始结点，止于终止结点并与左右多边形相邻接。
          • 最重要的特征：具有拓扑编缉功能。不但能够对数字化原始数据进行自动差错编辑，而且可以自动形成封闭的多边形边界，为由各个单独存储的弧段组成的各类多边形及建立空间数据库奠定基础。
        • 索引式结构
          • 优点：消除边界数据冗余和不一致的问题 在简化过于复杂的边界线或合并多边形时，可不必改造索引表,邻域信息和岛状信息可以通过对多边形文件的线索引处理得到
          • 缺点：实现过程繁琐，因而给邻域函数运算、消除无用边、处理岛状信息以检查拓扑关系等带来一定的困难 两个编码表都要人工方式建立，工作量大，容易出现错误
        • 双重独立编码结构
          • 优点：有效进行数据存储正确性检查 便于对数据进行更新和检索 达到数据自动编辑的目的 同样利用该结构可以自动形成多边形，并可以检查线文件数据的正确性 尤其适用于城市地籍宗地管理
          • 局限：最适合于城市信息系统
        • 链状双重独立编码结构
          • 四个文件： 多边形文件 弧段文件 弧段点文件 点坐标文件
  • 导航系统
    • 系统类型
      • 桌面GIS系统 Webgis系统 移动GIS
    • 技术特点
      • 数据库GIS 遥感GIS 网络GIS
    • 应用领域
      • 汽导航系统 城市规划GIS 资源管理GIS 环境保护GIS
    • GPS,北斗，伽利略．Glonass, irnss和QZSS
  • GIS运行环境
    • 计算机硬件系统
      • 安卓．iOS，Windows. Linux
    • 软件系统
      • 支撑软件：数据库系统
        • Oracle Microsoft SQL Server PostSQL
    • 平台软件
      • ArcGIS QGIS SuperMap MapGIS
  • 地图
    • 百度
      • BD-09坐标系
    • 谷歌
      • WGS-84坐标系
    • 天地图
      • CGCS－2000坐标系
  • 空间数据索引方式
    • 对象范围索引
    • 格网空间索引
    • 四叉树空间索引
    • R树和R+树空间索引
• 选择题考点
  • 空间分析
    • 第七章，9.5
  • 坐标带号
    • 3度带
      • 带号=（经度-1.5）/3+1
    • 6度带
      • 带号=经度/6 +1
  • 时空数据模型
    • 概念
      • 主要用于表达 地理现象或实体的特征或相互关系 随时间变化的动态过程或静态结果 在时空数据模型中，空间、时间和属性构成了地理现象或对象的三个基本要素
    • 三种方式
      • 属性不变，空间位置发生变化 属性随时间变化，位置不发生改变 时间变化，空间位置和属性均发生变化
    • 优点
      • 能够同时处理空间和时间维度 从而实现数据的历史状态重建、时空变化跟踪以及发展态势预测等功能
    • 常用表达方式
      • 序列快照 时空立方体 时空棱柱
  • 栅格数据与矢量数据比较
    • 矢量数据结构 （位明属隐含）
      • 优点
        • 数据结构严密、冗余度小、数据量小
        • 空间拓扑关系清晰，易于网络分析
        • 面向对象目标的，不仅能表达属性编码，而且能方便地记录每个目标的具体的属性描述信息。
        • 能够实现图形数据的恢复、更新和综合
        • 图形显示质量好、精度高
      • 缺点
        • 数据结构处理算法复杂
        • 叠置分析与栅格图组合比较难
        • 数学模拟比较困难
        • 空间分析技术上比较复杂，需要更复杂的软、硬件条件
        • 显示与绘图成本比较高
    • 栅格数据结构 （属明位隐含）
      • 优点
        • 数据结构简单，易于算法实现
        • 空间数据的叠置和组合容易，有利于与遥感数据的匹配应用和分析
        • 各类空间分析，地理现象模拟均较为容易
        • 输出方法快速简易，成本低廉
      • 缺点
        • 图形数据量大，用大像元减小数量时，精度和信息量受损失
        • 难以建立空间网络连接关系
        • 投影变化实现困难
        • 图形数据质量低，地图输出不精美
  • GIS支撑软件
    • Oracle Microsoft SQL Server PostSQL
  • GIS数据语言选择要求
    • 易用性和学习曲线
    • 功能丰富性
    • 与GIS软件的集成能力
    • 处理大规模数据的能力
    • 跨平台兼容性
  • GIS输入，输出设备
    • 输入设备
      • 数字摄影测量仪
      • 全站议
      • GPS
      • 数字化仪
      • 扫描仪
      • 鼠标键盘
    • 输出设备
      • 屏幕显示
      • 矢量制图
      • 打印输出
      • 地图
      • 图像
      • 统计图表
• 判断题考点
  • 坐标系统
    • 球面坐标系统
      • 天文地理坐标系
        • 以地心为坐标原点，Z轴与地球平均自转轴重合，ZOX是天文首子午面（格林尼治），XOY为地球平均赤道面。通过测站垂线并与地球平均自转轴平行的平面叫天文子午面
      • 大地地理坐标系
        • 依托地球椭球，用定义后的原点和轴系及相应基本参考面，标示较大地域地理空间位置的参照系。 从赤道面起算，向北为正，向南为负；以大地首子午面起算，东正西负
      • 空间直角坐标系
        • 参心空间直角坐标系
          • 参考椭球不唯一
        • 地心空间直角坐标系
          • 实际地极点不同
    • 平面坐标系
      • 高斯平面直角坐标系
        • 中央经线X,赤道y,中央经线与赤道交点为坐标原点 X北正南负，y东正西负；坐标纵轴均西移500km
      • 地方独立平面直角坐标系
        • 通过一些元素的确定来决定地方参考椭球与投影面。
  • 分度带
    • 定义
      • 地理坐标网在特定比例尺的地形图上的一种表示方法。在比例尺为1：25万到1：100万的地形图上，地理坐标网会明确绘出；而在比例尺大于1：25万的地形图上，则通常以“分”为单位，用短线在内图廓线上标出，这些短线所代表的区域就被称为分度带。
    • 作用
      • 减少投影畸变：地形图采用分带投影的主要目的是为了减少投影时产生的畸变。通过将地图划分为不同的分度带，可以在一定程度上优化投影效果，减少由于地球球面投影到平面时产生的形变。
  • 栅格数据
  • 金字塔
    • 定义与结构
      • 影像金字塔由原始影像按一定规则生成，其底部是图像的高分辨率数据，其顶部存储最低分辨率的数据。层数增加，其分辨率逐渐降低，数据量也按比例减少。
    • 优点
      • 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。 通过选择一个与显示区域相似的分辨率，只需进行少量的查询和计算，从而减少显示时间。极大地提升传输效率
  • 与CAD相比
    • CAD处理的多为规则几何图形及其组合，图形功能极强，属性功能相对较弱
    • GIS处理的多为地理空间的自然目标和人工目标，图形关系复杂，需要有丰富的符号库和属性库，GIS需要有较强的空间分析功能，图形与属性的相互操作十分频繁，且多具有专业化的特征
    • Cad一般仅在单幅图上操作，海量数据的图库管理的能力较弱
  • 垂直射影
  • 矢量数据
  • 1:10000地形图
  • 点实体、面实体、线实体的特点
    • 点实体
      • 表示O维空间实体，具有特定的位置，但没有长度和面积。 在空间数据库中表示对点状实体的抽象，可以具体指单独一个点位，如独立的地物。 在大比例尺地图上，某些地理现象（如村庄、城市）可以被抽象成点状分布的空间实体。
      • 应用场景： 单独的点位标记，如地图上的地标、建筑物位置等。 逻辑上不能再分的集中连片和分散状态，如在大比例尺地图上观察到的城市分布。
    • 线实体
      • 表示1维空间实体，具有长度、曲率、方向等特征。 由一系列有序的点元素集合组成，表示相同专题点的连续轨迹。 在GIS中，线实体主要用来表示线状地物（如公路、水系、山脊线）、符号线和多边形边界等。
      • 应用场景： 道路的表示，包括长度、宽度、起点、终点以及道路等级等信息。 河流、地形线、区域边界等地理特征的描绘。
    • 面实体
      • 表示2维空间实体，具有面积、周长等特征。 表示平面区域大范围连续分布的特征，如土地利用中的不同地块、土壤的不同类型等。 有些面状目标有确切的边界（如建筑物、水塘），有些则没有明显的边界（如土壤）。
      • 应用场景： 行政区的划分，如国家、省份、城市等。 土地类型的识别，如森林、草地、耕地等。 植被分布的分析，如森林覆盖率、植被类型等。
  • 链码数据结构
    • 概念
      • 链式编码将线状地物或区域边界表示为：由某一起始点和在某些基本方向上的单位矢量链组成。
    • 编码过程
      • 1.起始点的确定：起始点的寻找一般遵循从上到下、从左到右的原则，以确保编码的一致性和准确性。 2.方向编码：链码数据结构使用一系列方向代码来表示线状地物或区域边界的方向变化。常见的方向代码有8个，分别代表东、东南、南、西南、西、西北、北、东北8个基本方向。每个方向代码用一个数字或字母表示，如0表示东，1表示东南，以此类推。 3.编码组织：起始点确定后，按照线状地物或区域边界的走向，依次记录每个转折点的方向代码，形成一串方向代码序列。这串序列就是链码数据结构的主体部分。
    • 优点
      • 简洁性：链码数据结构通过方向代码序列来表示线状地物或区域边界，相比于其他数据结构（如矢量数据结构）更为简洁。 压缩性：链码数据结构可以通过适当的算法进行压缩，减少数据存储空间，提高数据处理效率。 可视化：链码数据结构可以直接用于生成线状地物或区域边界的可视化表达，方便用户进行空间分析和决策。
    • 缺点
      • 对边界做合并和插入等修改，编辑比较困难
      • 对区域空间分析运算比较困难
• 综合分析考点
  • 使用GIS
    • 监测
      • 数据获取
      • 数据处理和分析
      • 监测应用
      • 可视化展示
    • 查找方式
      • 点查询
      • 线查询
      • 面查询
      • 属性显示
      • 条件查询
      • 区域查询
      • 空间拓扑查询
    • 点环境监测数据
      • 数据采集与集成
      • 数据分析和建模
      • 数据展示和可视化
      • 风险评估和决策支持
      • 结果应用
    • 房屋拆迁
      • 数据集成与管理
      • 可视化展示
      • 拆迁方案辅助制定
      • 拆迁进度监控与管理
      • 决策支持
      • 辅助打违和违规识别
      • 提高工作效率
• 名词解释考点
  • 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，它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。
  • 空间直角坐标
    • 参心空间直角坐标系：在参考椭球上建立的三维直角坐标系O—XYZ。O位于椭球的中心，Z轴与椭球的短轴重合，X轴位于大地首子午线与赤道面的交线上，Y轴与X Z平面正交，O—XYZ构成右手坐标系。
      • (参考椭球不唯一）
    • 地心空间直角坐标系：原点与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向格林尼治平均子午线与地球赤道的交点，Y轴垂直于XOZ平面构成的右手坐标系
      • （实际地极点会随时间而变化）
  • 元数据：关于数据的描述数据。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。
  • 概念数据模型：地理空间中地理事物与现象的抽象概念集，是地理数据的语义解释，从计算机系统的角度来看，它是系统抽象的最高层。
  • 数字高程模型：通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，它是对二维地理空间上具有连续变化特征的地理现象的模型化表达和过程模拟。
  • 窗口分析：对于栅格数据系统中的一个、多个栅格点或全部数据，开辟一个有固定分析半径的分析窗口，并在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列统计计算，或与其他层面的信息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。
  • 空间数据引擎：一种能将空间图形数据也存放到大型关系型数据库中管理的一种中间件技术，主要是为解决存储在关系型数据库中的空间数据与应用程序之间的数据接口问题。
  • 影像金字塔：在统一的空间参照下，根据用户需要以不同分辨率由粗到细、数据量由小到大的金字塔数据结构。一种典型的分层数据结构形式，一种栅格数据或影像数据的有损压缩方式。
  • 空间关系：地理空间实体之间相互作用的关系。
    • 1. 拓扑空间关系2. 顺序空间关系3. 度量空间关系