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GIS等级考试

5星 · 超过95%的资源需积分: 48 198 浏览量 2018-04-15 09:14:23 上传评论 1 收藏 135KB DOC 举报

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、地理信息是指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、图像和图形的总称。，包括空间位置、属性特征及时间特征三部分。

、地理信息系统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。

、 研究内容：输入：大多数的地理数据是从地图输入 常用的方法是数字化和扫描。

（）存储：中的数据分为栅格数据和矢量数据两大类。大多数的 系统中采

用了分层技术，即根据地图的某些特征把它分成若干层，整张地图是

所有层叠加的结果。

（）地理数据的操作和分析：中对数据的操作提供了对地理数据有效管理的

手段。对图形数据点、线、面和属性数据的增加、删除、修改等基

本操作大多可借鉴 和通用数据库中的成熟技术。

、输出：将用户查询的结果或是数据分析的结果以合适的形式输出是问题求解过程的最后

一道工序。输出形式通常有两种在计算机屏幕上显示或通过绘图仪输出。

、系统一般包括以下个部分：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。

）硬件配置：、计算机主机 、数据输入设备：数字化仪、图像扫描仪、手写笔、光笔、

键盘、通讯端口等、数据存贮设备：光盘刻录机、磁带机、移动硬盘、磁盘阵

列等； 、数据输出设备：笔式绘图仪、喷墨绘图仪（打印机）、激光打印机等。

）软件按功能可分为以下几类：（）数据输入：将系统外部的原始数据多种来源、多种

形式的信息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的过程。

如将各种已存在的地图、遥感图象数字化，或者通过通讯或读磁盘、磁带的方式录入遥感数据和

其他系统已存在的数据，还包括以适当的方式录入各种统计数据、野外调查数据和仪器记录的数

据。数据输入方式与使用的设备密切相关，常有三种形式：①手扶跟踪数字化仪的矢量跟踪数

字化。它是通过人工选点或跟踪线段进行数字化，主要输入有关图形点、线、面的位置坐标。②

扫描数字化仪的光栅扫描数字化，主要输入有关图像的网格数据。③键盘输入，主要输入有关图

像、图形的属性数据即代码、符号，在属性数据输入之前，须对其进行编码。（）数据存贮

与管理：数据存储和数据库管理涉及地理元素（表示地表物体的点、线、面）的位置、连接关系

及属性数据如何构造和组织等。用于组织数据库的计算机系统称为数据库管理系统（）。

空间数据库的操作包括数据格式的选择和转换、数据的连接、查询、提取等。（）数据分析与

处理：指对单幅或多幅图件及其属性数据进行分析运算和指标量测，在这种操作中，以一幅或多

幅图作为输入，而分析计算结果则以一幅或多幅新生成的图件表示，在空间定位上仍与输入的图

件一致，故可称为函数转换、空间函数转换可分为基于点或象元的空间函数，如基于象元的算术

运算、逻辑运算或繁类分析等；基于区域、图斑或图例单位的空间函数，如叠加分类、区域形状

量测等；基于邻域的空间函数．如象元连通性、扩散、最短路径搜索等。量测包括对面积、长度、

体积、空间方位、空间变化等指标的计算。函数转换还包括错误改正、格式变性和预处理。

（）数据输出与表示模块：输出与表示是指将地理信息系统内的原始数据或经过系统分析、转

换、重新组织的数据以某种用户可以理解的方式提交给用户如以地图、表格、数字或曲线的形式

表示于某种介质上，或采用（）显示器、胶片拷贝、点阵打印机、笔式

绘图仪等输出，也可以将结果数据记录于磁存贮介质设备或通过通讯线路传输到用户的其他计算

机系统。（）用户接口模块：该模块用于接收用户的指令、程序或数据，是用户和系统交互的

工具，主要包括用户界面、程序接口与数据接口。系统通过菜单方式或解释命令方式接收用户的

输入。由于地理信息系统功能复杂，且用户又往往为非计算机专业人员，用户界面是地理信息系

统应用的重要组成部分，它通过菜单技术、用户询问语言的设置，还可采用人工智能的自然语言

处理技术与图形界面等技术，提供多窗口和鼠标选择菜单等控制功能，为用户发出操作指令提供

方便。该模块还随时向用户提供系统运行信息和系统操作帮助信息，这就使地理信息系统成为人

机交互的开放式系统。

）空间数据：

1、某个已知坐标系中的位置。

2、实体间的空间相关性。

3、与几何位置无关的属性。

应用人员：应用人员包括系统开发人员和技术的最终用户，他们的业务素质和专业知识

是工程及其应用成败的关键。

的发展：

、地理信息系统的开拓期（60年代）

2、地理信息系统的巩固发展期（70年代）

3、地理信息系统技术大发展时期（80年代）

、地理信息系统的应用普及时代（90年代）

地图强调的是数据分析、符号化与显示，而地理信息系统则注重于信息分析。

在中的应用常常分为两种情况：一是直接用技术对的空间数据作实时更新和采

集；二是把接收机的实时差分定位技术与的电子地图相结合，组合成各种电子导航系统

软件类型和分类：

、实用型地理信息系统或者称为面向项目的信息系统。

工具型地理信息系统或者称为面向管理的地理信息系统。

应用领域：

但的应用已经涵盖了国土、地矿、环保、城建、能源、国防、军事、航天等应用领域，而

在与普通大众息息相关的公共设施管理、道路交通、电力供应、资源管理、城市规划、政府决策、

大众服务等方面更发挥着越来越大的作用。

发展状况：

 年我国地理信息产业产值已达到亿元，地理信息产业从业人员超过３０万，相关企事

业单位超过１万家，从事教育的院校和相关单位有所，每年毕业的学生近万人。我国已

经形成了从大型基础平台软件到各类应用软件的全系列地理信息系统软件产品。

苦难和挑战：

）数据采集的依赖，

在遥感数据方面，我国目前使用的卫星遥感数据!"以上来自美国、法国、加拿大等国家。

）大众化应用依然处于初级阶段

）企业规模较小，企业与企业之间缺少交流，没有形成协作氛围。

知名软件：

美国环境研究所（#）的$%、公司的&'(。

中地公司的&、吉奥公司的$和超图公司的&$。

MapInfo：是! )年美国纽约州$市新成立的一家地理信息系统专业软件公司开发定位的

桌面地图系统，地图可视化方面拥有全球较大量的用户群。&'(是一个界于与之间

的系统，主要功能偏向于桌面可视化与数据管理，缺乏拓扑分析与管理能力，而且图形处理

能力稍差。

MapInfo软件 &'(主要功能：计算机地图制图－输入、编辑、输出，接受和输出其它图形

系统的数据（*+格式）。

ArcGIS是美国环境系统研究所（#公司）开发具有代表性的产品，#公司成立于!)!年。

产品将近四十年历史，功能强大，产品在国际影响较大、产品在世界上占有较强的份额。

$%按组织机构部署配置需求分为：$%,-.$%#-$$%'($%#$%和

$%$/$。$%主要功能有：创建、管理、集成、分析、显示和传播空间数据和地理

处理服务。还具有强大的可视化、编辑、分析和数据管理功能，使$%软件家族成为软件

的领先者。

标准化：

国际地理信息标准化工作大体可分为两部分。一是以已经发布实施的信息技术（）标准为基

础，直接引用或者经过修编采用；二是研制地理空间数据标准，包括数据定义、数据描述、数据

处理等方面的标准。

元数据可以从以下七个方面对空间数据进行描述：

（．）标识''-0%-'：包括数据名称，开发者，数据描述的区域，专题，现势性，

对数据使用的限制等；

（．）数据质量12-：数据质量的定义，数据精度，完整性，一致性，产生该数

据的原始数据以及处理过程；

（．）空间数据组织&-23$4'-5-'：数字编码的空间数据组织方式，空间实

体的数目，除空间坐标外其他的属性；

（．）空间参照&-2($'%：数据采用的地图投影，存储格式（矢量还是栅格），

水平与垂直的地球参照系，从一种坐标系统转换到另一种坐标系统的方法；

（．）实体和属性信息#'-6$-'($7-'：数据中包括的地理信息，信息的

编码方式，编码的意义描述；（．)）分发-8$--'：如何得到数据，数据的格式，存

储介质，价格等等；（．9）元数据参考信息($'%：该数据何时完成，由

谁完成等信息。

基础知识：

一坐标系统

、地面点的平面位置根据实际情况，可以选用地理坐标、平面直角坐标、高斯平面直角、地心

坐标等系统表示。

地理坐标就是用经纬度表示地面点位的球面坐标。

地心坐标系是以参考椭圆体为根据的坐标系，是以地球质心为坐标原点的三维坐标系。:; 

世界大地坐标系就是一种地心坐标系。

2000国家大地坐标系参数：

<原点：包括海洋和大气的整个地球的质量中心

<三个坐标轴的指向：=轴由原点指向历元>的地球参考极的方向，该历元的指向由国际时

间局给定的历元为! >的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球

旋转，*轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元>）的交点，?轴与=轴、

*轴构成右手正交坐标系。采用广义相对论意义下的尺度。

<<地球椭球的个基本参数定义：国家大地坐标系采用的地球椭球参数的数值为：长半轴

＝)9 97扁率 (@A! >9

地心引力常数 ＝>! ) B78;

自转角速度 C＝9>!2B;$8;国家大地坐标系与现行国家大地坐标系转换、衔

接的过渡期为 D年。现有各类测绘成果，在过渡期内可沿用现行国家大地坐标系； 年

9月日后新生产的各类测绘成果应采用国家大地坐标系。

、地图比例尺：地图上沿某方向的微分线段和地面上相应微分线段水平长度之比。

比例尺有多种表示方法，如：数字比例尺，文字比例尺，直线比例尺等，我们最常见的是数字比

例尺，数字比例尺是指用阿拉伯数字形式表示的比例尺。

我国基本比例尺地形图有：万、：>万、：万、：万、：万、：万和：

万七种。

作用：比例尺赋予了地图可量测计算的性质，为地图使用者提供了明确的空间尺度概念。比例尺

还隐含着对地图精度和详细程度的描述。

分幅标准：我国E万地形图分幅是采用国际标准分幅的经差)F、纬差F为一幅图。

以百万分之一地图为基础直接划分。一幅百万分之一地形图划分四幅：万地形图，每幅为经

差，纬差；一幅百万分之一地图划分为)幅：万地形图，每幅为经差，纬差G；

一幅百万分之一地图划分幅万地形图，每幅为经差G，纬差G。

每幅大于：万比例尺的地形图，则以：万图为基础进行逐级划分，一幅：万地形图

划分四幅：万地形图；一幅：万地形图划分为四幅：>万地形图。在：万图的基础

上划分为)幅：万地形图；一幅：万地形图又划分为幅：地形图。

对于：以上的大比例尺地形图，大多按纵横坐标格网线进行等间距分幅，即采用矩形分

幅方法。

我国的旧标准编号也是采用国际标准。从赤道起向北或向南至纬度 F止，按纬差每F划作

个横列，依次用、、、„„ ,表示；从经度 F起向东按经差每)F划作一纵行，全球共划分为

)纵行，依次用、、、„„ )表示。

每幅图的编号由该图幅所在的“列号——行号”组成，一般来讲，把列数的字母写在前，行数的数

字写在后，中间用一条短横线连接。例如，北京某地的经度为)F)H I、纬度为

!FHI，所在E万地形图的编号为J;。

我国E万比例尺地形图的新标准编号 E万图幅的编号，由图幅所在的“行号列号”组成。

与国际编号基本相同，除了去除行号与列号之间的短横线，改为连写外，没有任何变化。如北京

所在E万地形图的图号由J;改写为J。

）E万、E万、E万比例尺地形图的旧标准编号

这三种例尺地形图都是在E万地形图的旧标准编号的基础上进行分幅编号的。一幅E万

的图可划分出为幅E万的图，分别以代码、、、表示。将E万图幅的编号加上代

码，即为该代码图幅的编号，例E万图幅的编号为J;;。一幅E万的图可划分出)幅

E万的图，分别用KL、KL、、„„ K)L代码表示。将E万图幅的编号加上代码，即为该代

码图幅的编号，例E万图幅的编号为J;;KL。一幅E万的图，可划分出幅E万的

图，分别用、、、„„ 代码表示。将E万图幅的编号加上代码，即为该代码图幅的编号，

例E万图幅的编号为J;;。

）：万、：>万、：万地形图的旧标准编号以：万地形图的编号为基础，将一幅

：万地图划分四幅：万地图，分别用甲、乙、丙、丁表示，其编号是在：万地形图的

编号后加上它本身的序号，如J;;;甲。再将一幅：万地图划分四幅：>万地形图，分

别用、、、表示，其编号是在：万地形图的编号后加上它本身的序号，如J;;;甲;

。 ：万地形图的编号，是以一幅：万地形图划分为)幅：万地形图，分别以带括号

的（）—（)）表示，其编号是在：万图号后加上：万地图的序号，如J;;;

（）。一幅：万地形图划分为幅：地形图，分别用小写拉丁字母、、%、表示，

其编号是在：万图号后加上它本身的序号，如J;;;（）;。

）E万至E图幅的新标准编号各大中比例尺地形图的图号均由五个元素位码构成。

从左向右，第一元素位码，为：万图幅行号字符码；第二元素位码，为：万图幅

列号数字码；第三元素位码，为编号地形图相应比例尺的字符代码；第四元素位码，为编号

地形图图幅行号数字码；第五元素位码，为编号地形图图幅列号数字码；各元素均连写，没有

横线隔开。例如：J。

（三）地图投影：

地图投影，就是按照一定的数学法则，将地球椭球面上的经纬网转化到平面上，使地理点的地理

坐标（M，N）与地图上相对应的平面坐标（O，）或者极坐标（P，Q）间，建立一一对应的函

数关系。

（一）按构成方法分类：

、几何投影：这种投影方法是把椭球面上的经纬线网投影到几何面上，然后将几何面展为平面

而得到。

（）圆柱投影：以圆柱面作为投影面，使圆柱面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到

圆柱面上，然后将圆柱面展为平面而成。

（）方位投影：以平面作为投影面，使平面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到平面

上而成。

（）圆锥投影：以圆锥面作为投影面，使圆锥面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到

圆锥面上，然后将圆锥面展为平面而成。

、非几何投影：不借助几何面，根据某些条件用数学解析法确定球面与平面之间点与点的函数

关系。

（二）按变形性质分类：

（）等角投影：角度变形为零。同一方向长度比相同。

定义为任何点上二微分线段组成的角度投影前后保持不变，亦即投影应的微分面

积保持图形相似，故可称为正形投影。

（）等积投影：面积变形为零。

定义为某一微分面积投影前后保持相等，亦即其面积比为，即在投影平面上任意一块面

积与椭球面上相应的面积相等，即面积变形等于零。

（）等距投影：在任意投影上，长度、面积和角度都有变形，它既不等角又不等积。但是在

任意投影中，有一种比较常见的等距投影，定义为沿某一特定方向的距离，投

影前后保持不变，即沿着该特定方向长度比为。

投影选择的影响因素：选择制图投影时，主要要考虑以下因素：制图区域的范围、形状和地理位

置，地图的用途、出版方式及其他特殊要求等，其中制图区域的范围、形状和地理位置是主要因

素

高斯克吕格投影：

根据地图投影的分类和用途，有多种投影方式。不同的国家、不同的区域甚至同一区域不同用途

的地图，它所采用的投影方式就不相同。我国现行地图中，常采用的投影方式有高斯克吕格投影、

墨卡托投影、兰伯特投影，省区图多采用墨卡托投影，：万的地形图多采用兰伯特投影，

万至万的地形图多采用高斯－克吕格投影。

高斯－克吕格投影概念：我们假想用一个圆柱体横套在地球椭球体上，并使圆柱体与椭球体的某

一经线相切，圆柱体的中心轴位于赤道上，按等角条件将地球椭球体表面投影到圆柱体上，然后

将圆柱体展开成平面。高斯克吕格投影的中央经线和赤道为互相垂直的直线，其他经线均为凹向

并对称于中央经线的曲线，其他纬线均为以赤道为对称轴的向两极弯曲的曲线，经纬线成直角相

交。

高斯－克吕格投影的特征

中央经线和地球赤道投影成为直线，且为投影的对称轴；

（）是等角投影，经线和纬线投影后仍正交。

（）中央经线上没有长度变形，而在其它经线上，纬度越低，变形越大，赤道处最大；

（）变形特征：在同一条经线上，长度变形随纬度的降低而增大，在赤道处为最大；在同一条

纬线上，长度变形随经差的增加而增大，且增大速度较快。在)度带范围内，长度最大变形不超

过>"。

投影带的划分：

我国常采用)F分带法和F分带法。我国规定：万、：>万、：万、：万、：万、

：万比例尺地形图，均采用高斯克吕格投影。：>万至：万的地形图，采用经差)F

分带方案，全球共分为)个投影带；我国位于东经9F到)F间，共含个投影带；大于或等

于万地图采用经差F分带法。

空间数据库：空间数据库是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合。

空间数据库与一般数据库相比，具有以下特点：

）数据量特别大，地理系统是一个复杂的综合体，要用数据来描述各种地理要素，尤其是要素

的空间位置，其数据量往往很大。

）不仅有地理要素的属性数据（与一般数据库中的数据性质相似），还有大量的空间数据，即

描述地理要素空间分布位置的数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系。

）数据应用广泛，例如地理研究、环境保护、土地利用与规划、资源开发、生态环境、市政管

理、道路建设等。

数据结构：

数据结构即数据组织的形式，是适合于计算机存贮、管理、处理的数据逻辑结构。换句话说，

是指数据以什么形式在计算机中存贮和处理。

在地理信息系统的空间数据结构中，有栅格结构和矢量结构两种方式。栅格结构的编码方式主

要有直接栅格编码、链码、游程长度编码、块码、四叉树码等；矢量结构主要有坐标序列编码、

树状索引编码和二元拓扑编码等编码方法。空间数据结构的选择对 的设计和建立起着非常

关键的作用。

空间数据类型：根据空间数据的特征，可以把空间数据归纳为三类：属性数据 几何数据 

关系数据。此外，还有元数据，它是描述数据的数据。

栅格结构的显著特点是：属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性本身，而所在位置则根据行

列号转换为相应的坐标给出。这种结构容易实现，算法简单，且易于扩充、修改，也很直观。栅

格结构表示的地表是不连续的，是量化和近似离散的数据。在栅格结构中，地表被分成相互邻接、

规则排列的矩形方块特殊的情况下也可以是三角形或菱形、六边形等，每个地块与一个栅格单

元相对应。

栅格数据的获取方式：遥感影像、矢量数据的转换、手工采集、扫面数据。

栅格系统的确定：栅格系统的确定包括栅格坐标系的确定和栅格单元尺寸的确定。

、栅格坐标系的确定坐标系的确定实质是坐标系原点和坐标轴的确定。栅格系统的起始坐标应

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内容反馈

W1010166587

2018-05-02

还不错，看起来总结的很全面，目前我对gis一窍不通

qq_26649367

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