第一章基本概念1、数据是通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号，是客观对象的表示，是信息的表达，只有当数据对实体行为产生影响时才成为信息。2、地理信息系统GIS作为信息技术的一种，是以计算机技术为依托，以具有空间内涵的地理数据为处理对象，运用系统工程和信息科学的理论，采集、存储、显示、处理、分析、输出地理信息的计算机系统，为规划、管理和决策提供信息来源和技术支持。简单地说，GIS就是研究如何利用计算机技术来管理和应用地球表面的空间信息，它是由计算机硬件、软件、地理数据和人员组成的有机体，用于高效地采集、存储、更新、处理、分析和显示各种类型的地理信息。3、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；它属于空间信息，具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。4、地理信息科学与地理信息系统相比，它更加侧重于将地理信息视作为一门科学，而不仅仅是一个技术实现，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题。地理信息科学在对于地理信息技术研究的同时，还指出了支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。5、理信息系统有哪几个主要部分组成？（1）系统硬件:是系统功能实现的物质基础，包括各种硬件设备，用以存储、处理、传输和显示地理信息或空间数据，主要包括：GIS主机，GIS外部设备，GIS网络设备等；（2）系统软件:是系统功能实现的核心，支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统，按其功能分为:GIS功能软件、基础支撑软件、操作系统软件等；（3）空间数据:系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础；它具体描述实体的空间特征、属性特征和时间特征；（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，他们的业务素质和专业知识是地理信息系统工程及其应用成败的关键；（5）应用模型:解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术产生社会经济效益的关键所在。6、地理信息系统的功能地理信息系统的基本功能：数据的采集与编辑、数据的存储与管理、数据的处理与变换（数据变换、数据重构、数据抽取）、空间分析与统计（叠加分析、缓冲区分析、数字地形分析等）、产品的制作与演示、二次开发与编程。地理信息系统的应用功能：资源管理、区域规划国土监测、辅助决策等。7、地理信息系统的发展60年代，开拓发展阶段（GIS思想和技术方法的探索）。当时，人们关注的主题“什么是GIS？，GIS能干什么？”；70年代，巩固发展阶段（这时由于计算机技术及其在自然资源和环境数据处理的应用，促进GIS迅速发展）。这期间，发展研究的重点是空间数据处理的算法，数据结构和数据库管理等方面；80年代，突破阶段（也是GIS普遍发展和推广应用阶段）。此时，人们把GIS与RS结合，解决全球性问题，如全球沙漠化，全球可居住地评价，核扩散问题等；90年代，社会化阶段（产业化阶段）。随着数字化信息产品在全世界普及，GIS成为确定性产业。二十一世纪，社会服务阶段：随着信息网络化发展和深入，GIS与世界接轨,地理信息系统正在开始走进千家万户，地理信息系统也英特网结合实现了人类社会巨大资源共享，网络GIS，移动GIS逐渐普及。l我国GIS的发展：我国GIS起步虽较晚，但发展较快，可分为以下几个阶段：l 70年代，准备阶段：一些知名人士GIS先驱看到GIS的广阔前景和GIS的重要性，进行极积呼吁，为GIS在我国的发展奠定了与论准备基础并做了一些可行性实验。l 80年代，试验起步阶段:这期间，我国在GIS理论探索，规范探讨，软件开发，系统建立等方面取得了突破和进展，进行了一些典型，试验专题试验软件开发工作。l 90年代，我国GIS发展阶段：我国改革开放以来，沿海，治江经济开发区的发展土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务，这也推动GIS在我国的全面发展。l 96年以来，是我国GIS产业化阶段：理论日趋成熟，应用日益广泛，三维GIS、WEBGIS走向应用，GIS市场开始形成，国产GIS软件进入市场。8、GIS工作硬软件环境数据处理设备与数据输入、输出设备连接构成地理信息系统的硬件环境。GIS功能软件（GIS应用软件、GIS基础软件平台）、基础支撑软件（数据库系统软件、系统库）、操作系统（系统调用、设备运行、网络管理）构成了GIS的软件环境。9、GIS的性能特点：什么是地理信息系统（GIS）？它与一般计算机应用系统有哪些异同点？答：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。GIS脱胎于地图学，是计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等众多学科交叉融合而成的新兴学科。但是，地理信息系统与这学科和系统之间既有联系又有区别:（1）GIS与机助制图系统机助制图是地理信息系统得主要技术基础，它涉及GIS中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面。一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能，此外它还应具有丰富的空间分析功能。（2）GIS与DBMS(数据库管理系统)GIS除需要功能强大的空间数据的管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能。因此，GIS在硬件和软件方面均比一般事务数据库更加复杂，在功能上也比后者要多地多。（3）GIS与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。（4）GIS与遥感图像处理的系统遥感图像处理的系统是专门用于对遥感图像数据处理进行分析处理的软件。它主要强调对遥感栅格数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取。这种系统一般缺少实体的空间关系描述，难以进行某一实体的属性查询和空间关系查询以及网络分析等功能。10、你对地理信息系统社会的发展趋势是怎么理解的？答：当前地理信息系统正向集成化、产业化、和社会化发展方向迈进，呈现以下发展趋势：1）地理信息系统已成为一门综合性技术，地理信息系统不仅与全球卫星定位系统（GPS）、遥感（RS）构成“3S”集成系统，而且与CAD、多媒体、通信、英特网、办公自动化、虚拟现实等多种技术相结合，构成了综合的信息技术；2）地理信息系统产业化的发展势头强劲，地理信息系统及其产业化的发展日益受到各国普遍关注，许多基础地理信息数字化产品和大批专业地理科学数字化产品已进入市场，地理信息系统一成为信息产业镇南关市场前景十分广阔，又相对独立的新兴产业；3）地理信息网络化已成为当今社会热点，逐步受到关注；4）地理信息科学的产生和发展，地理信息系统一发展到地信息科学，但学科体系尚未健全，还处在发展阶段。11、地理信息系统的科学理论基础有哪些?是否可以称地理信息系统为一门科学?地理信息系统的科学理论基础是地球信息科学理论，包括地理学、地图学、测量学、数学、统计学、计算机科学等交叉学科以及一切与获取、处理和分析空间数据有关的科学技术的支撑。地理信息的研究和方法应该是科学，因它已经具备成为科学的条件，有明确的研究对象和研究手段，有自己的理论体系，有一定数量的研究队伍，有明确的研究领域和广泛的服务对象，已由技术发展为科学。12、地理信息系统中的数据都包含哪些?GIS数据包括电子数据和非电子数据。或：GIS数据源自地图数据、遥感数据、GPS数据、文本数据、统计数据、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据。13、地理信息系统与地图数据库有什么异同?与地理信息的关系是什么?异同：地图数据库有比例尺概念，GIS是为某一特定比例尺建立的一个地图成品仓库，它可由GIS管理，其中的地图具有图形表现属性,一般数据库不需具备这些属性；它是GIS的下游产品，它的更新依赖于GIS，它提供的信息是GIS向人们提供服务的中间产品；GIS是在地理信息的基础上对真实世界进行数量化处理分析，但地图数据库存在的地理要素经人为修改，不完全是真实地理的反映；GIS与地理信息的关系：GIS操作对象是空间数据，表达内容是与时空有关的地理信息。地理信息是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。地理信息具有地域性、多维结构性、时序性等特征。14、地理信息系统的发展动态（1）面向对象技术与GIS结合面向对象技术将现实世界的实体抽象为对象，利用四种数据抽象技术（分类、概括、联合、聚集）可构建复杂的地理实体，利用继承和传播这两种数据抽象工具将所有实体对象构建成一个分层结构。面向对象的方法为描述复杂的空间信息提供了一条适合于人类思维模式的直观、结构清晰、组织有序的方法，面向对象数据模型成为较理想的统一管理GIS空间数据的有效模型。（2）真三维GIS与时空GIS（3）GIS应用模型的发展（4）internet与GIS的结合（5）GIS与专家系统、神经网络系统的结合（6）GIS与虚拟现实技术的结合（7）3S集成第二章空间数据模型和空间数据结构1、空间数据结构是指适合于计算机系统存储、管理和处理的地学图形的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。2、矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。这种数据组织方式能最好地逼近地理实体的空间分布特征，数据精度高，数据存储的冗余度低，便于进行地理实体的网络分析，但对于多层空间数据的叠合分析比较困难。3、栅格数据结构基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构，指将空间分割成有规则的网格，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。4、空间索引是指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，其中包含空间对象的概要信息。作为一种辅助性的空间数据结构，空间索引介于空间操作算法和空间对象之间，它通过筛选作用，大量与特定空间操作无关的空间对象被排除，从而提高空间操作的速度和效率。5、空间数据编码是指将数据分类的结果，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。编码的目的是用来提供空间数据的地理分类和特征描述，同时为了便于地理要素的输入、存储、管理，以及系统之间数据交换和共享的需要。6、空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的描述。空间数据模型的主要类型：基于对象（要素）的模型；网络模型；场模型。7、四叉树编码其基本分割方法是将一幅栅格地图或图像等分为四部分。逐块检查其栅格属性值(或灰度)。如果某个子区的所有栅格值都具有相同的值。则这个子区就不再继续分割，否则还要把这个子区再分割成四个子区。这样依次地分割，直到每个子块都只含有相同的属性值或灰度为止。8、栅格数据压缩编码有键码、游程长度编码、块码和四*树编码等。其目的，就是用尽可能少的数据量记录尽可能多的信息，其类型又有信息无损编码和信息有损编码之分。9、通过实列说明GIS空间数据的基本特征及在计算机中的表示方法？答：GIS空间数据的基本特征：空间特征、属性特征、时间特征；在计算机中空间特征采取空间分幅，即将整个地理空间划分为许多子空间，在选择要素表达子空间；属性特征采取属性分层即将要表达的空间数据抽象成不同类型属性的数据层来表；时间特征采取时间分段即将有时间特征的地理数据按其表化规律划分为不同的时间短数据再逐一表示。10、空间数据模型概念和主要类型及比较空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的描述。空间数据模型的主要类型：基于对象（要素）的模型；网络模型；场模型。要素模型：点对象，由特定位置、维数为零的物体；线对象，维度为一的空间组成部分；多边形对象，即面状实体，通常用封闭曲线加内点来表示。矢量模型即是基于要素的，将现象看成原型实体的集合，矢量模型的表达源于空间实体的本身，通常以坐标来定义。网络模型：地物被抽象为链、节点等对象，同时要注意其连通关系。场模型：用于模拟一定空间内连续分布的现象，常用栅格数据模型描述。栅格数据模型是基于连续铺盖的，它是将连续空间离散化，以规则或不规则的铺盖覆盖整个空间。基于对象的模型强调了离散对象，网络模型表示了特殊对象之间的交互，场模型表示了二维或三维空间中连续变化的数据。要素模型和场模型的不同在于一个是先选择要素，再回答"它在哪里"的问题；场模型实现选择一个位置，在回答"哪里怎么样"的问题，最后都得到数据。网络模型的基本特征是：节点数据之间没有明确的从属关系，一个节点可以与其他多个节点建立联系，将数据组织成有向图结构，它反映了现实世界中常见的多对多关系，在一定程度上支持数据的重构。11、空间数据的结构与其它非空间数据的结构有什么特殊之处？常见的数据的结构有哪些？数据结构是指数据的组织形式，在计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。空间数据是一种较复杂的数据类型，涉及到空间特征、属性特征及它们之间关系的描述。空间数据的结构主要有矢量数据结构和栅格数据结构。非空间数据主要涉及属性数据。矢量数据结构是通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线和多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。矢量结构的显著特点：定位明显，属性隐含。栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。栅格结构的显著特点：属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性的指针或数据本身，而所在位置则根据行列号转换为相应的坐标。常见的数据结构有层状数据、网络数据、关系数据、语义数据、面向对象的数据结构。12、矢量数据与栅格数据的区别是什么？它们有什么共同点吗？优点。
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