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地理信息系统地理信息系统地理信息系统地理信息系统（华东师00）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。（李满春、任建武、陈刚、周炎武，《GIS设计与实现》） 2.地理信息地理信息地理信息地理信息 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；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。（黄杏元、马劲松，《地理信息系统概论电子教案》） 3.地理信息科学地理信息科学地理信息科学地理信息科学（南大98、南师99）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。（邬伦，《地理信息系统原理、方法和应用》） 4.地理数据地理数据地理数据地理数据（武大04）是以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文景观的数据，主要包括数字、文字、图形、图像和表格等。（李满春、任建武、陈刚、周炎武，《GIS设计与实现》） 5.地理信息流地理信息流地理信息流地理信息流（武大06）即地理信息从现实世界到概念世界，再到数字世界（GIS），最后到应用领域。（邬伦，《地理信息系统原理、方法和应用》） 6.数据数据数据数据（北大06）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。（黄杏元、马劲松、汤勤，《地理信息系统概论》） 7.信息系统信息系统信息系统信息系统（北大98）是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。包括计算机硬件、软件、数据和用户四大要素。（邬伦，《地理信息系统原理、方法和应用》）
题还是答案？
第一章
1. 什么是GIS？它与一般的计算机应用系统有哪些异同点？
2. GIS由那几个主要组成部分？基本功能有哪些？试以目前广泛应用的两个基础GIS软件为例，列出他们的功能分类表，并按重要性进行排队和比较异同点。
3. 根据你的了解，阐述GIS的相关学科及其关联技术，并就GIS 基础历来的建立和发展问题，发表你的意见和观点。
4. GIS可应用于哪些领域？试结合你的专业论述GIS的应用和发展前景。
5. 你对GIS社会化的发展趋势是怎么理解的？
6. 给出"Geomatics"一词的定义。如何理解“Geo”和“matics”的含义？“Geomatics”的出现有什么意义？
第二章
1. 通过实例说明GIS空间数据的特征机器在计算机中的表示方法。
2. 简述空间数据的拓扑关系及其对GIS数据处理和空间分析有何重要意义？
3. 根据右转算法和左转算法的不同，写出由有向线段组成多边形区域的定义，并比较多边形便捷和多边形区域的概念。
4. 试修改四叉树定义，使之适合存储数字化高程数据，并说明其存储结构的优缺点。
5. 叙述从个某一空间地理对象到数据库或数据文件记录的演绎过程，并说明各过程的作用。
6. 试写出图2-47的DIME数据文件和对用变形113进行联接编辑的算法步骤。比较多边形联接编辑和结点联接编辑的异同。
7. 如上图所示，设将改图纵边和横边8等分，试建立：1）该图层的栅格数据文件，并计算该栅格文件的数据冗余度；2）该图层的游程编码数据文件（带索引文件）；3）该图层的线性四叉树文件及二维游程数据文件，并对数据压缩量做对比分析。
（6，7题是同一图，但不知道怎么弄上来）
第3章
1. 讨论在空间数据坐标变换中，选择控制点数量及分布的判断标准。
2. 试设计一算法，使图形数字化作业员两次放置的地图原图在数字化仪平台上，数字化操作后得到的坐标数据仍处于同一坐标系。
3. 在下列环境中你将使用什么类型的投影？为什么
1）一位飞行员在从New Yorkdao London的北大西洋上空飞行；
2）一艘潜水艇在北极的冰山下航行；
3)一位农业科学家在汇编非洲的农作物产量数据；
4）一名工程师在规划横跨中国全境的无线电发报机的分布位置。
未完待续。。
数据是通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。信息是主体和外部客体之间相互联系的一种形式，是主体和客体之间一切有用信息或知识，是表征事物特征的一种普遍形式。
客观性、适用性、传输性、共享性——信息特点地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理含义。地理数据是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、表达方式、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。
时序特征、属性特征、空间特征——地理信息特征地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立的计算机技术系统。
地理信息系统的组成部分——系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型
地理信息系统软件是整个系统的核心，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和输入。地理信息系统功能软件、基础支撑软件、操作系统软件空间数据——地理信息系统的操作对象是地理数据，它具体描述地理现象的空间特征、属性特征和时间特征。空间特征是指地理现象的空间位置及其相互关系，其数据称为空间数据。属性特征表示地理现象的名称、类型、数量等，其数据称为属性数据。时间特征是指地理现象随时间而发生的变化，其数据称为时态数据。
数据的采集、管理、处理、分析和输出——最基本的功能
GIS基本功能——数据采集与编辑（各层地理要素转化为空间坐标及属性对应的代码输入到计算机中，各类数据的转化和输入方法）、数据存储与管理（与属性数据相关的常规数据库管理系统功能，空间数据库的定义、数据的访问和提取、通过空间位置检索空间物体及其属性，按属性条件检索空间物体及其位置、开窗及接边操作、数据更新和维护）、数据处理与变换（数据变换、数据重构、数据抽取）、空间分析与统计（叠和分析、缓冲区分析、数字地形分析）、产品制作与演示（设置地图范围、投影、比例尺，组织地图要素显示顺序，定义文字字形字号，设置地图符号的颜色和大小，标注图名和图例，以及图形编辑）、二次开发与编程1980年中国国家大地坐标系的原点——陕西省泾阳县永乐镇
将椭圆面上各点的大地坐标，按照一定的数学法则，变换为平面上相应点的平面直角坐标——地图投影
空间实体包括点、线、面、曲面和体。空间的实体表示方法有矢量表示法、栅格表示法。
如果采用一个没有大小的点（坐标）来表达基本点元素时——矢量表示法
······有固定大小的店（面元）········——栅格···
数据来源分类：地图数据、影像数据、文本数据
··结构··：矢量··、栅格··
··特征··：空间定位数据、非空间属性数据
··几何特征分类：点、线、面、曲面、体
··发布形式··：数字线画图数据、数字栅格图数据、数字高程模型数据、数字正射影像数据。
空间数据特征;空间特征、属性特征、时间特征拓扑关系是明确定义空间结构关系的一种数学方法，在GIS中，它不但用于空间数据的编辑和组织，而且在空间分析和应用中都有非常重要的作用。拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含基于矢量模型的数据结构称为矢量数据结构。分为以下主要类型：实体数据结构、拓扑数据结构
基于栅格模型的数据结构称为栅格数据结构，是指将空间分割成有规则的网格，称为网格单元，在各个栅格单元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。分为以下主要类型：栅格矩阵结构、游程（行程）编码结构、四叉树结构空间数据的分类：在进行具体分类时，首先根据几何图形原则，将空间数据分为点、线、面三种类型;其次是对象原则
空间数据的编码也称为特征码，是指将数据分类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。矢量数据输入的方法（数字化）：手扶跟踪数字化仪数字化、屏幕数字化、扫描矢量化
栅格数据输入···：扫描输入、遥感影像解译、数据结构转换空间数据处理包括数据变换（数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换，以实现空间数据的几何配准）、数据重构（数据从一种格式到另一种格式的转换，，以实现数据在结构、格式、类型上的统一，多源和异构数据的联接和融合）、数据提取（对数据进行某种条件的取舍，以适应不同用户对数据的特定要求）几何纠正是为了实现对数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的纠正。矢量数据优点：（1）便于面向实体的数据表达（2）数据结构紧凑、冗余度低（3）拓扑关系有利于网络分析、空间查询等
缺点：（1）数据结构复杂（2）软件实现要求技术较高（3）多边形叠合等分析相对困难
栅格数据优点：（1）数据结构较简单（2）空间分析较容易实现（3）有利于遥感数据的匹配应用和分析
缺点：（1）数据量大，冗余度高，需要压缩（2）定位精度比矢量低（3）拓扑关系难以表达栅格化的目的是将点、线、面的矢量数据，转换为对应的栅格数据
矢量化的目的是：（1）将扫描仪获取的图像栅格数据输入矢量形式的空间数据库（2）将栅格数据进行数据压缩，将栅格数据转换为由矢量数据表示的多边形边界。空间数据的压缩：从空间数据集合中抽取一个子集，使这个子集在规定的精度范围内最好的逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。
空间数据的内插：通过已知点或多边形分区的数据，推求任意点或多边形分区的数据的方法。
拓扑编辑功能包括多边形连接编辑和节点连接编辑一个完整的数据库系统包括数据库存储系统、数据库管理系统、数据库应用系统。
数据库设计步骤：需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计空间数据库设计遵循的原则：（1）尽量减少空间数据存储的冗余量（2）提供稳定的空间数据结构，在用户的需要改变时，该数据结构能迅速作出相应的变化（3）满足用户对空间数据及时访问的需求，并能高效地提供用户所需的空间数据查询结果。（4）在数据元素间维持复杂的联系，以反映空间数据库的复杂性。（5）支持多种多样的决策需要，具有较强的应用适应性空间数据库的实现过程：（1）建立实际的空间数据库结构（2）装入实验性的空间数据对应用程序进行测试，以确认其功能及性能是否满足设计需求，并检查对空间数据库存储空间的占有情况。（3）装入实际的空间数据，即数据库的加载，建立起实际运行的空间数据库。空间数据库运行和维护的主要工作：（1）维护数据库的安全性和完整性，需要及时调整授权和密码，转储和恢复数据库（2）监测并改善数据库性能，分析评估存储空间及响应时间，必要时进行数据库的再组织（3）增加新的功能，对现有功能按用户需要进行扩充。（4）修改错误，包括程序和数据空间数据的查询类型：针对空间关系的查询，··非空间属性···，结合空间关系和非空间属性的查询
元数据是“关于数据的数据”，它反映了某些数据自身的一些特征。空间元数据是指在空间数据库中用于描述的内容、质量、表示方式、空间参考和管理方式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核心标准之一。空间分析的目的:通过对空间数据的深加工，获得新的地理信息。
·····定义:基于空间数据的分析技术，它是以地理科学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间构成、空间演变等信息。
·····类型：矢量数据空间分析、栅格数据空间分析
空间叠合分析：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。
空间叠合分析的数据结构：基于矢量数据的叠合分析、基于栅格数据的叠合分析
空间缓冲区是指地理空间实体的一种影响范围或服务范围。空间缓冲区分析是围绕空间的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的多边形。GIS应用模型分类：数学模型、经验模型、混合模型
发展预测模型的预测方法：定性、定量、定时和概率预测
区位选择考虑的标准包括环境、工程和经济三个方面。
城市交通规划模型包括城市交通发生量模型，发生分布模型、交通量最优分配
地球科学模拟模型是应用计算机、数字模拟技术及综合分析的方法来模拟许多地理过程或现象，使得受几个因素的共同影响，要经过若干年才能完成的地理过程，采用计算机模拟模型，只需几分钟就能得出类似的结果，为资源开发、国土整治、水土整治、工程论证等提供数据。总体设计的主要内容包括：用户需求、系统目标、总体结构、系统配置、数据库设计、系统功能、经费和管理
详细设计的主要内容：子系统设计、数据库设计、功能模块设计、用户界面设计GIS输出的内容包括空间数据和属性数据
与常规地图相比，数字地图有以下优点:(1)数字地图的存储介质是计算机磁盘、光盘等，与纸张印刷的常规地图相比，其信息存储量大、体积小，携带方便和通过网络进行传播。（2）数字地图是以空间数据反映各类地理特征，可以在计算机软件的支持下借助高分辨率的显示器实现地图的无级缩放、漫游等显示和讯息的动态选择、查询、量算等功能。（3）数字地图便于与遥感信息和GIS空间数据相结合，实现地图的快速更新，同时也便于多层次信息的综合表现与分析。
◇ 章节课后思考题及答案（课后思考题答案来自于地学考研中心）
一、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、软件和不同的空间分析方法组成的信息系统，该系统设计支持空间数据的采集、处理、管理、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，地理信息系统与这些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的主要技术基础，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的多。
（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：遥感图像处理系统是专门用于对遥感图像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
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