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地理信息系统知识点大全
面：聚集在一起的具有相同属性取值的一片栅格表达。
空间数据的基本特征有哪些
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。 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。
时间特征：描述空间对象随时间的变化
地理坐标：采用经纬度（φ, λ）来确定地球表面上任意一点的位置。
平面直角坐标系：首先定义一个原点（0,0）及x ，y 轴方向，然后通过（x,y ）值确定某个地理实体的位置。
常用地图投影
中国图 全国图：正轴圆锥投影
海图：墨卡托投影
地形图：高斯－克吕格投影（分带）
大洲图：亚洲图：斜轴方位投影
欧洲图：彭纳投影
半球图：南北半球（或两极）图：正轴方位投影
东西半球图：横轴方位投影
世界图：国内出版：等差分纬线多圆锥投影
国外出版：摩尔威特投影
地球仪：普通多圆锥投影
什么是元数据（名词解释，简答）
一般都认为元数据就是 “关于数据的数据”
元数据的主要作用
帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数据文档
提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换网络(clearing house)及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索地理空间数据
提供通过网络对数据进行查询检索的方法或途径，以及与数据交换和传输有关的辅助信息
帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求作出正确的判断
提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。
元数据的内容
对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及数据生产历史等的说明
对数据质量的描述，如数据精度、数据的逻辑一致性、数据完整性、分辨率、源数据的比例尺等
对数据处理信息的说明，如量纲的转换等
数据转换方法的描述
对数据库的更新、集成方法等的说明
GIS 空间数据结构
数据结构基础
数据是客观事物的符号表示。
数据元素是数据的基本单位，它也可以再由不可分割的数据项组成。
数据对象：是性质相同的数据元素的集合。如上例：一个班级的成绩表可以看作一个数据对象。 数据结构：指数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。
空间数据结构：指空间数据适合于计算机存贮、管理、处理的逻辑结构。换句话说，是指空间数据以什么形式在计算机中存贮和处理。地理信息系统的空间数据结构主要有栅格结构和矢量结构。 矢量数据结构：通过记录坐标，用点、线、面等基本要素精确地表示各种地理实体。由于线段由具有起终点坐标的线段组成，具有方向性，故称矢量结构。
无拓扑关系矢量数据结构 点目标：[目标标识，地物编码，（x,y ）] 线目标：[目标标识，地物编码，（x1,y1），（x2,y2）,,,,（xn,yn ），] 面目标：[目标标识，地物编码，（x1,y1），（x2,y2）,,,,（xn,yn ），（x1,y1）] 属性数据结构 属性表1：[目标标识，地物名称，地物类型] 属性表2：[目标标识，地物名称，长度，...] 属性表3：[目标标识，行政区名称，用地类
面积, ,,] 矢量数据获取方法 1. 外业数字画测图获得，如全站仪GPS 、三维激光扫描仪等； 2. 扫描数字化方法获取； 3. 由数字摄影测量或遥感获得； 4. 栅格数据转成矢量数据。 矢量数据结构编码方式 1. 坐标序列法(spaghetti结构) ：边直接用（x,y ）坐标表示点线面实体。 缺点：公共边重复存储，存在数据冗余、结构简单，但无法表达边界和多边形之间的关系、不适合复杂的空间分析，在不以分析为目的CAD 系统中广泛使用。
2. 树状索引法：对所有边界点数字化，将坐标对以循序方式存储，由点索引与边界线号相联系，以线索引与各多边形相关联。
点文件：点号、坐标 线文件：线号、起点、终点、点号
多边形文件：多边形号、边界线号
树状索引法优缺点： 优点：消除多边形数据的冗余和不一致；邻接信息、岛信息可通过查找公共弧段号的方式查询。
缺点：表达拓扑关系较繁琐、给相邻运算、检索拓扑关系等带来困难、以人工方式建立编码表，易出错。 矢量数据结构优缺点（与栅格数据优缺点相比较作为大题） 优点：1、表示地理数据的精度较高 2、数据结构严谨，数据量小 3、完整的描述空间拓扑关系
4、图形输出精确美观
5、图形数据和属性数据的恢复、更新、综合都能
6、面向目标，不仅能表达属性，而且能方便的记
录每个目标的具体属性信息 缺点：1、数据结构复杂 2、矢量叠置较复杂 3、数学模拟困难 4、技术复杂，对软硬件要求高
栅格数据结构：是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。 栅格数据结构优缺点
优点：1、数据结构简单 2、空间数据的叠置与组合十分方便 3、空间分析易于进行 4、数学模拟方便 5、有利于与遥感数据的匹配应用和分析 6、输出方法快速、成本比较低
缺点：1、图形数据量大 2、难以建立网络连接关系 3、地图输出不精美 删格代码的确定：中心点法 面积占优法 重要性法 长度占优法 栅格数据的直接编码方法1、按行编码方式
2、按列编码方式
3、行列混合编码方式
栅格数据的压缩编码方法 （出大题） 1、游程长度编码
按行（属性，个数）
先确定方向 点（行，列） 线（行，列，方向1，方向2～） 3、块码
（行，列，半径，属性） 4、四叉树编码
为什么对数据进行压缩编码：为了减少数据冗余 常见栅格结构：正方形格网、三角形格网、正六边形格网
拓扑数据结构 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。 定义：具有拓扑关系的矢量数据结构。 拓扑性质：在拉伸、旋转和平移等弹性变换下保持不变的性质
简单数据结构=属性信息+位置信息
拓扑数据结构=属性信息+位置信息+拓扑关系 （1）拓扑元素 结点：地图平面上反映一定意义的零维图形
孤立点, 线要素的端点、连接点, 面要素边界线的首尾点,,,,
链：两结点间的有序线段
Word文档免费下载：导读：第4章空间数据结构，空间数据结构是指对空间数据逻辑模型描述的数据组织关系和编排方式，对地理信息系统中数据存储、查询检索和应用分析等操作处理的效率有着至关重要的影响，同一空间数据逻辑模型往往采用多种空间数据结构，例如游程长度编码结构、四叉树结构都是栅格数据模型的具体实现，空间数据结构是地理信息系统沟通信息的桥梁，只有充分理解地理信息系统所采用的特定数据结构，较常用的有栅格数据结构和矢量数据结构，第4章
空间数据结构 空间数据结构是指对空间数据逻辑模型描述的数据组织关系和编排方式，对地理信息系统中数据存储、查询检索和应用分析等操作处理的效率有着至关重要的影响。同一空间数据逻辑模型往往采用多种空间数据结构，例如游程长度编码结构、四叉树结构都是栅格数据模型的具体实现。空间数据结构是地理信息系统沟通信息的桥梁，只有充分理解地理信息系统所采用的特定数据结构，才能正确有效地使用系统。在地理信息系统中，较常用的有栅格数据结构和矢量数据结构，除此之外还有混合数据结构、镶嵌数据结构和超图数据结构等。空间数据结构的选择取决于数据的类型、性质和使用的方式，应根据不同的任务目标，选择最有效和最合适的数据结构。
4.1矢量数据结构 矢量数据结构对矢量数据模型进行数据的组织。它通过记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表示点、线、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。矢量数据结构直接以几何空间坐标为基础，记录取样点坐标。按照这种数据组织方式，可以得到精美的地图。另外，该结构还可以对复杂数据以最小的数据冗余进行存贮，它还具有数据精度高，存储空间小等特点，是一种高效的图形数据结构。 矢量数据结构中，传统的方法是几何图形及其关系用文件方式组织，而属性数据通常采用关系型表文件记录，两者通过实体标识符连接。由于这一特点使得在某些方面有便利和独到之处，例如在计算长度、面积、形状和图形编辑、几何变换操作中，有很高的效率和精度。 矢量数据结构按其是否明确表示地理实体间的空间关系分为实体数据结构和拓扑数据结构两大类。 4.1.1实体数据结构 实体数据结构也称spaghetti数据结构，是指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。例如对图4-1所示的多边形A、B、C、D，可以采用两种结构分别组织。
11 15 12c101614 f B23g22 9d1 8beD
图4.1 原始多边形数据
多边形数据文件 多边形ID A B C D 坐标 类别码 A102 B203 A178 C523 （x1，y1），（x2，y2），（x3，y3），（x4，y4），（x5，y5），（x6，y6），（x7，y7），（x8，y8），（x1，y1） （x1，y1），（x8，y8），（x7，y7），（x13，y13），（x12，y12），（x11，y11），（x10，y10），（x9，y9），（x1，y1） （x20，y20），（x25，y25），（x24，y24），（x23，y23），（x22，y22），（x21，y21），（x20，y20） （x5，y5），（x19，y19），（x18，y18），（x17，y17），（x16，y16），（x15，y15），（x14，y14），（x7，y7），（x6，y6），（x5，y5）
点坐标文件
多边形ID A 表4.3
多边形文件
点号 1 2 3 坐标 x1，y1 x2，y2 x，y
点号串 类别码 1,2,3,4,5,6,7,8,1 A102 33B 7,8,1,9,10,11,12,13,7 B203
4 x，y 44 C 20,21,22,23,24,25,20 A178
?? ?? D 7,13,15,16,17,18,19,5,6,7 C523
25 x25，y25
第一种结构采用表4.1组织，第二种结构同时采用表4.2组织多边形顶点坐标，在表4.3中记录多边形与点的关系。 这种数据结构具有编码容易、数字化操作简单和数据编排直观等优点；但这种方法有以下明显缺点： ⑴ 相邻多边形的公共边界要数字化两遍，造成数据冗余存储，可能导致输出的公共边界出现间隙或重叠； ⑵ 缺少多边形的邻域信息和图形的拓扑关系； ⑶ 岛只作为一个单个图形，没有建立与外界多边形的联系。 因此，实体式数据结构只适用于简单的系统，如计算机地图制图系统。 4.1.2拓扑数据结构 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。拓扑数据结构是GIS分析和应用功能所必需的。拓扑数据结构没有固定的格式，还没有形成标准，但基本原理相同的。它们的共同的特点是：点是相互独立的，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。
拓扑数据结构最重要的特征是具有拓扑编辑功能；这种拓扑编辑功能，不但保证数字化原始数据的自动差错编辑，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所需要的各类多边形及建立空间数据库奠定基础。 拓扑数据结构包括索引式、双重独立编码结构、链状双重独立编码结构等。
1. 索引式结构 索引式数据结构采用树状索引以减少数据冗余并间接增加邻域信息，具体方法是对所有边界点进行数字化，将坐标对以顺序方式存储，由点索引与边界线号相联系，以线索引与各多边形相联系，形成树状索引结构。
图4.2和图4.3分别为图4.1的多边形文件和线文件树状索引图。组织这个图需要3个表文件，第一个记录多边形和边界弧段的关系，第二个记录边界弧段由哪些点组成；第三个文件记录每个顶点的坐标，具体的结构见表4.4、表4.5和表4.6。 树状索引结构消除了相邻多边形边界的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（如多边形A、B之间通过公共边b相邻接），但是比较繁琐，因而给邻域函数运算、消除无用边、处理岛状信息以及检查拓扑关系等带来一定的困难，而且两个编码表都要以人工方式建立，工作量大且容易出错。
g d a c b d e e b f
多边形与线之间索引
a b c d e f g
1 8 7 1 2 3 4 5 5 6 7 13 7 20 21 22 23 24 25
1 9 10 11 12 13
13 14 15 16 17 18 19
点与线之间的树状索引
表4.4 点坐标文件 表4.5 边文件 表4.6 多边形文件
点ID 坐标 边ID 组成的点ID 多边形ID 组成的边ID
1 x1,y1 a 1,2,3,4,5 A a,b,c
?? ?? ?? ?? ?? ??
2. 双重独立编码结构 这种数据结构最早是由美国人口统计系统采用的一种编码方式，简称DIME（Dual Independent Map Encoding）编码系统，它是以城市街道为编码主体，它的特点是采用了拓扑编码结构，这种结构最适合于城市信息系统。 双重独立编码结构是对图上网状或面状要素的任何一条线段，用顺序的两点定义以及相邻多边形来予以定义。例如对图4.4所示的多边形数据，利用双重独立编码可得到以线段为中心的拓扑关系表，如表4.7所示。
线号 a b c d e f g h i j k l m n o 7Qg61b2c3la11oA12mDnd134jB10k9ef5Cih8图4.4
多边形原始数据
表4.7 双重独立式编码线文件结构 起点 1 2 3 4 5 6 6 7 8 9 9 10 11 13 12 终点 6 1 2 3 4 5 7 8 9 4 10 3 13 12 11 左多边形 Q Q Q B C C Q Q Q B Q Q A A A 右多边形 A A A A A A C C C C B B D D D 表中第一行表示线段a的方向是从结点1到结点6，其左侧面域的多边形是Q，右侧面域多边形是A。在双重独立式数据结构中，结点与结点或者多边形与多边形之间为邻接关系，结点与线段或者多边形与线段之间为关联关系。利用这种拓扑关系可以来组织数据，可以有效地进行数据存储正确性检查（如多边形是否封闭），同时便于对数据进行更新和检索。因为通过这种数据结构的格式绘制图形，当多边形的起始结点与终止结点相一致，并且按照左侧面域或右侧面域自动建立一个指定的区域单元时，则空间点的左边应当自行闭合。如果不闭合，或者出现多余线段，则表示数据存储或编码有误，这样就可以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。 除线段拓扑关系文件外，双重独立编码结构还需要点文件和面文件，其结构同表4.4和表4.5。DIME编码结构尤其适用于城市地籍宗地的管理，在宗地管理中，界址点对应于点、界址边对应于线段，面对应于多边形，各种要素都有惟一的标识符。
3. 链状双重独立编码结构 链状双重独立式数据结构是DIME数据结构的一种改进。在DIME中，一条边只能用直线两端点的序号及相邻的多边形来表示，而在链状数据结构中，将若干直线段合为一个弧段（或链段），每个弧段可以有许多中间点。 在链状双重独立数据结构中，主要有四个文件：多边形文件、弧段文件、弧段点文件、点坐标文件。多边形文件主要由多边形记录组成，包括多边形号、组成多边形的弧段号以及周长、面积、中心点坐标及有关“洞”的信息等，多边形文件也可以通过软件自动检索各有关弧段生成，并同时计算出多边形的周长和面积以及中心点的坐标，当多边形中含有“洞”时则此“洞”的面积为负，并在总面积中减去，其组成的弧段号前也冠以负号；弧段文件主要有弧记录组成，存储弧段的起止结点号和弧段左右多边形号；弧段坐标文件由一系列点的位置坐标组成，一般从数字化过程获取，数字化的顺序确定了这条链段的方向。结点文件由结点记录组成，存储每个结点的结点号、结点坐标及与该结点连接的弧段。结点文件一般通过软件自动生成，因为在数字化的过程中，由于数字化操作的误差，各弧段在同一结点处的坐标不可能完全一致，需要进行匹配处理。当其偏差在允许范围内时，可取同名结点的坐标平均值。如果偏差过大，则弧段需要重新数字化。 对图4.1所示的矢量数据，其链状双重独立式数据结构需要多边形文件、弧段文件、弧点文件、点坐标文件，见表4.8、表4.9、表4.10和表4.11。 表4.8 多边形文件 多边形ID A B C D 弧段号 a,b,e c,d,b g f,e,d,-g 属性（如周长、面积等） … … … … 表4.9 弧段文件 弧段ID a b c d e f g 起始点 5 7 1 13 7 13 25 终结点 1 1 13 7 5 5 25 左多边形 Q A Q D D Q D 右多边形 A B B B A D C 表4.10 弧段点文件 弧段ID a b c d 点号 5,4,3,2,1 7,8,1 1,9,10,11,12,13 13,7
弧段ID e f g
点号 7,6,5 13,14,15,16,17,18,19,5 25,20,21,22,23,24,25
表4.11 点坐标文件 点号 1 2 …… 12 13 坐标 （x1，y1） （x2，y2） …… （x12，y12） （x13，y13） 点号 14 15 …… 25
坐标 （x14，y14） （x15，y15） …… （x25，y25）
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空间数据结构等内容。本文共4页
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比较栅格数据结构和矢量数据结构的优点和缺点？
1.比较栅格数据结构和矢量数据结构的优点和缺点？
不易进行拓扑分析、数据输出精度差，费用低这些都是主要的、不易共享、不易叠合分析：数据存储量小、数据结构简单：数据存储量大、数据结构复杂、易实现叠合分析、易于进行拓扑分析、数据输出精度高，费用高，空间分析不易实现栅格、易共享矢量
采纳率：48%
可以与影像和DEM数据进行联合空间分析。因为只使用行和列来作为空间实体的位置标识，故难以获取空间实体的拓扑信息。矢量数据的输出质量好、精度高。
矢量数据结构的复杂性，应根据应用目的和应用特点、可能获得的数据精度以及地理信息系统软件和硬件配置情况、土地管理、公用事业管理等方面的应用、线，可以构成现实世界中各种复杂的实体，当问题可描述成线或边界时。
栅格数据结构是通过空间点的密集而规则的排列表示整体的空间现象的，数据共享容易实现，对栅格数据的操作比较容易，运算效率低而复杂。由于矢量数据结构的存贮比较复杂，导致空间实体的查询十分费时，需要逐点，交互时必须进行矢量和栅格转换。矢量数据与DEM(数字高程模型)的交互是通过等高线来实现的，不能与DEM直接进行联合空间分析，定位存取性能好，对线实体的识别需采用边缘检测技术，对面实体的识别则需采用影像分类技术，这些技术不仅费时。
栅格数据的数据量与格网间距的平方成反比，导致了操作和算法的复杂化，作为一种基于线和边界的编码方法，不能有效地支持影像代数运算，如不能有效地进行点集的集合运算(如叠加)。一般来讲，栅格结构可用于大范围小比例尺的自然资源、环境，特别有效。矢量数据的结构紧凑，冗余度低，并在GIS中实现两种数据结构的高效转换，选择合适的数据结构，难以进行网络分析等操作。矢量结构用于城市分区或详细规划，并具有空间实体的拓扑信息，容易定义和操作单个空间实体，便于网络分析，有效的空间分析等)需要同时使用两种数据结构，各种实体往往是叠加在一起反映出来的、逐线、逐面地查询。矢量数据和栅格表示的影像数据不能直接运算(如联合查询和空间分析)。栅格数据结构不是面向实体的。其数据结构简单，而且不能保证完全正确。
通过以上的分析可以看出，矢量数据结构和栅格数据结构的优缺点是互补的（图2-4-1），为了有效地实现GIS中的各项功能(如与遥感数据的结合、农林业等区域问题的研究，因而难以识别和分离，较高的几何精度的代价是数据量的极大增加。对点实体的识别需要采用匹配技术。
在GIS建立过程中一、矢量、面、栅格数据结构的优缺点
矢量数据结构可具体分为点
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