GIS考研网络收集真题部分答案.docx
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GIS考研网络收集真题部分答案
空间指标和空间关系量测的主要内容(98)
本节介绍一下空间查询与量算:
GIS基础理论
一.空间查询
1.定位查询
2.分层查询
3.区域查询
4.条件查询
5.空间关系查询
空间关系查询又称拓扑查询。
其目的是检索出相关的空间目标。
(1)面—面查询:
查询并判断两个面状地物之间是否相邻、包含、相交以及方向距离关系。
如查询某一湖泊周围的土地类型,就是查询同湖泊相邻区域的图性属性。
(2)线—线查询:
查询并判断线与线之间是否有邻接、相交、平行、重叠以及方向距离关系。
如查询某一条公路所跨过的河流,就是查询与该公路相交的河流。
(3)点—点查询:
查询并判断点与点之间的距离、方向和重叠关系。
如查询居民点周围小于2km的商店。
(4)线—面查询:
查询并判断线与面之间的距离、方向、相交及重叠等关系。
如求通过某县的公路,或某一条铁路所经过的县、市。
(5)点—线查询:
查询并判断点与线之间的距离、方向及重叠关系。
如查找某一河流上的桥梁,或通过某一居民点的公路。
(6)点—面查询:
查询并判断点与面之间的距离、方向及包含关系。
如查找某市的采矿点,或某一矿井的所在辖区等。
二.空间量算
1.几何量算
一般GIS软件都具有对点、线、面状地物的量算功能。
几何量算对不同的点、线、面地物有不同的含义:
(1)点状地物(0维):
坐标;
(2)线状地物(1维):
长度、方向、曲率;
(3)面状地物(2维):
面积、周长、形状等;
(4)体状地物(3维):
体积、表面积等。
2.形状量算
面状目标物的外观是多变的,很难找到一个准确的量对其进行描述。
最常用的指标包括多边形的长短轴之比、周长面积比等。
其中绝大多数指标是基于面积和周长的。
通常认为圆形地物既非紧凑型也非膨胀性,则可定义其形状系数r为:
式中:
P为地物周长,A为地物面积。
如果r<1为紧凑型;r=1为标准圆;r>1为膨胀型。
3.质心量测
质心是描述地理现象空间分布的一个重要指标。
质心可简单地描述为地理目标保持均匀分布的平衡点。
质心通常定义为一个多边形或面的几何中心,当多边形比较简单时,计算很容易。
当多边形形状复杂时,计算也更加复杂。
质心量测可用于对地理分布变化的跟踪;计算目标物对周围地区的经济辐射范围。
如应用质心量测分析人口变迁、土地类型变化等。
矢量多边形面积的快速算法
矢量多边形面积快速算法
(2007-10-2315:
07:
27)
1.s=(p1叉p2+...+pn叉pa)/2
2.
//二维的情况,假设三个顶点坐标分别为(x[i],y[i]),(x[j],y[j]),(x[k],y[k])
doubleareaTri_2dimension(inti,intj,intk)
{
doublex1=x[j]-x[i];
doubley1=y[j]-y[i];
doublex2=x[k]-x[i];
doubley2=y[k]-y[i];
return0.5*fabs(x1*y2-y1*x2);
}
3.
#defineSQR(x)((x)*(x))
//三维的情况,假设三个顶点坐标分别为(x[i],y[i],z[i]),(x[j],y[j],z[j]),(x[k],y[k],z[k])
doubleareaTri_2dimension(inti,intj,intk)
{
doublex1=x[j]-x[i];
doubley1=y[j]-y[i];
doublez1=z[j]-z[i];
doublex2=x[k]-x[i];
doubley2=y[k]-y[i];
doublez2=z[k]-z[i];
return0.5*sqrt(SQR(y1*z2-z1*y2)+SQR(x1*z2-z1*x2)+SQR(x1*y2-y1*z2));
}
地理信息系统的信息源与输入方法
目前GIS的主要研究领域与发展趋势(觉得很好,推荐给初学者)++共勉!
2007-8-2011:
25
目前GIS的主要研究领域与发展趋势
目前GIS的主要研究领域与发展趋势—1
一、国内外地理信息系统发展情况
世界上GIS概念的提出是在40年前,加拿大测量学家Tomlinson在上世纪60年代初指出“要把地图变为数字形式的地图,以便计算
机分析与处理”,开创了利用计算机技术处理地理空间数据的先河,其技术路线一直延续至今。
从本世纪60年代初加拿大的Roger
F.Tomlinson和美国DuaneF.Marble在不同方面、从不同角度提出了地理信息系统(GeographicInformationSystem,简称GIS)概念以
来,随着多学科、多技术的发展和密切结合,尤其是空间分析理论和计算机技术的飞速发展,GIS的含义与应用正在不断扩大。
1956年,奥
地利测绘部门首先利用电子计算机建立了地籍数据库,随后各国的土地测绘和管理部门都逐步发展土地信息系统(LIS)用于地籍管理。
1963
年,加拿大测量学家首先提出了地理信息这一术语,并于1971年建立了世界上第一个GIS——加拿大地理信息系统
(CGIS),用于自然资源的管理和规划。
稍后,美国哈佛大学研究出SYMAP系统软件。
由于当时计算机水平的限制,使得GIS带有更多的机助
制图色彩,地学分析功能极为简单。
与此同时,国外许多与GIS有关的组织和机构纷纷建立。
例如,美国1966年成立了城市和区域信息系统
协会(URISA),1969年又建立起州信息系统全国协会(NASIS):
国际地理联合会(IGU)于1968年设立了地理数据收集和处理委员会(CGDSP)
。
这些组织和机构的建立为传播GIS知识、发展GIS技术起了重要的推动作用。
中国GIS的发展应该追溯到30年前。
以陈述彭院士为
代表的老一辈科学家,敏锐地觉察到GIS的发展潜力与应用意义,将GIS技术引入国内,一个研究GIS理论与技术的热潮随之在中国的科研
院所和高等学校中兴起,并首先在资源和环境领域尝试开展GIS的技术应用。
这个热潮确立了我国GIS的研究领域,培养了了一批熟悉和精
通GIS的学术骨干,形成了我国GIS的核心技术队伍,奠定了我国GIS发展的基础。
90年代初,徐冠华院士强调指出“发展中国的GIS
的发展必须走产业化的道路”,科技部从“九五”开始将GIS软件产品研发与示范应用列入国家科技计划,开展年度国产GIS软件测
评,大力推动GIS技术进步和产业化的进程,形成了我国GIS发展的又一次高潮。
我国GIS的起步较晚,到70年代末才提出开展GIS研究的倡议。
进入80年代后迅速发展,在理论探索、规范探讨、实验技术、软件开发
、系统建立、人才培养和区域性试验等方面都取得了突破和进展。
一些有远见的地方政府也开始投资建立本地的GIS,在GIS应用日益活跃的
今天,诸如沙市这样名不见经传的中小城市,由于GIS起步早而誉冠全国。
80年代末,武汉测绘科技大学在摄影测量与遥感专业的基础上建
立了信息工程专业,使我国GIS基本人才的培养纳入了正轨。
1994年4月,我国专门成立了“中国GIS协会”,此后又成立了“中
国GIS技术应用协会”,加强了国内各种GIS学术交流,研制推出了Geostar、Citystar、MapGIS等具有自主版权的GIS软件。
GIS
是以应用为龙头,市场为导向,软件为核心的产业。
是应用促进了GIS的发展,也是应用校正了GIS蓬勃发展的方向和促进GIS软件市场的
形成。
二、目前GIS的主要研究领域与发展趋势
目前GIS主要总体上呈现网络化、开放性、虚拟现实、集成化、空间多维性等发展趋势。
1.1 组件(Components)GIS
ComponentsGIS是一种新的GIS开发思想,它是将GIS功能分散制作成ActiveXControl和Automation,这些标准的ActiveX
Control和Automation可以被任何支持它们的开发环境调用,以便在原有的或新开发的信息系统中加入GIS功能。
目前国际上比较流行的
ComponentsGIS软件有ESRI的MapObjects,MapInfo公司的MapX等。
组件化GIS基于标准的组件式GIS平台,各组件之间不仅可能
自由、灵活地重组,而且具有可视化的界面和方便的标准的接口。
其特征主要体现在:
(1)高效无缝的系统集成 允许将专业模型、GIS控件、其它控件紧密地结合在统一的界面下。
(2)无须专门的GIS开发语言 只要掌握基于Windows平面的通用环境(VB,VC++,Delphi,powerBuilder等),以及组件式GIS各控件
的属性、方法和事件,就能完成应用系统的开发。
(3)大众化的GIS 用户可以象使用其它ActiveX控件一样使用GIS的控件,使非专业的GIS用户也能胜任GIS应用开发工作。
(4)开发成本低,非GIS功能可以利用非专业控件,降低了系统的成本。
1.2 基于Internet或Intranet的GIS网络GIS(WebGIS)
计算机网络技术的最新发展推动着当代GIS技术的快速更新和发展,使得在因特网上实现GIS应用日益引起人们的关注,建立万维网GIS
(WWWGIS或WebGIS)是近年来GIS研究领域的一个热门话题。
WebGIS或互联网地理信息系统(InternetGIS)是当前GIS的一个重
要发展方向。
万维网的出现和发展,为地学空间数据提供了广阔的社会需求,人们可以坐在自己的计算机前,通过因特网来获得与空间位置相关的各种信息
,如查找一个地区的旅游景点,得到一个城市的交通状况等等。
这样的万维网应用系统被人们称为WebGIS系统,它的基本思想就是在万维网
上提供空间信息,让用户通过浏览器获得和浏览一个空间信息系统中的数据。
正是互联网对地理信息的需求推动了WebGIS系统迅速地出现和
发展。
到1999年9月为止,在美国出现的这样的系统就有20种之多。
目前基于Internet的地理信息系统,我们常称为Web-GIS,这主
要是由于大多数的客户端应用采用了WWW协议。
随着技术的进步,客户端可能会采用新的应用协议,因此也被认为是InternetGIS。
建立InternetGIS的主要目的在于以下几个方面:
1) 距离空间数据共享与信息查询和交换;
2) 为公众提供GIS服务;
3) 建立大规模甚至超大规模的空间网络信息系统;
4) 为其它学科的研究提供基础信息资料。
目前较有典型示范作用的的应用有澳大利亚资源信息网络(ERIN,.au)、美国加州大学伯克利分校数字图书馆计划
(/index.html)、美国MapQuest公司提供的网上地图服务()等。
另外许多大的GIS厂商都推出了自己的InternetGIS解决方案,为用户构建自己的InternetGIS应用提供方便,如Esri公司的
InternetMapSever、MapInfo公司的MapProServer、Intergraph公司的GeoMediaWebMap、Autodesk公司的MapGuide等。
但上
述所提到的在设计上采用的都是第一代客户/服务器模式,基于传统的CGI或服务器扩展方式,没有真正引入对象web概念。
这种计算模式
没有解决异构环境下的应用互操作、系统管理、系统安全等问题。
当前国际、国内都十分注重分布式InternetGIS的发展,认为它将成为GIS发展的新一轮的热点。
美国UCGIS协会将分布式GIS列为今后
GIS发展的十个主要方向之一。
UCGIS认为基于Internet的GIS是近期分布式GIS发展的主要目标。
美国NCGIA协会的地理概念的计算实现小组的年度报告中将定义和研究开放的、可以分布式存贮地理信息的新一代的GIS体系结构列为主攻
方向之一。
美国OpenGIS协会长期以来一直致力于数据和地理操作的分布与共享的研究与标准的指定。
其制定的开放地理数据互操作规范给出了一个分
布式访问地理数据和获得地理数据处理能力的软件框架,遵照这个框架用户可以在一个开放的信息技术环境中通过一致的计算接口访问和处理
不同来源的地理数据。
在规范中规定了应用程序之间所要互操作的地理数据所包含的各种标准数据类型和在这些标准数据类型上所实施的操作
,以及如何将这些标准的数据类型组织成应用程序间交互的地理数据,另外还规定了共享地理操作的协议,应用程序通过该协议得知提供地理
操作的服务以及如何请求这些服务,或者从服务提供者的角度来看,得知一个请求是数据请求还是服务请求。
遵循这个规范的软件之间可以进
行互操作【OpenGISConsortium,1998】。
OpenGIS协会已经公布了基于这两种分布式对象标准的OPENGIS的标准函数的征求意见稿。
但是一切都只是刚刚开始,尚未有成熟的理论和技术以及应用系统的出现。
WebGIS空间数据模型和WebGIS系统体系结构的新进展——这方面工作做得出色的是AllanDoyle。
在AdrianCuthbert起草的一个OGC
的讨论稿《UserInteractionWithGeospatial》的基础上,他提出了在因特网上访问异构空间数据源的分步骤服务模型。
目前,WWWGIS的建设面临四个方面的挑战:
网上数据发布、网上数据互操作、网上数据采掘和网上数据管理及安全性。
与传统的GIS相
比,WebGIS具有以下特点:
(1)适应性强 WebGIS是基于互联网的,因而是全球的,能够在不同的平台运行。
(2)应用面广 网络功能将使WebGIS应用到整个社会,真正实现GIS的无所不能,无处不在。
(3)现实性强 地理信息的实时更新在网上进行,人们能得到最新信息和最新动态。
(4)维护社会化 数据的采集、输入、空间信息的分析与发布将是在社会协调下运作,对其维护将是社会化,减少重复的劳动。
(5)使用简单 用户可以直接从网上获取所需要的各种地理信息,直接进行各种地理信息的分析,而不用关心空间数据库的维护和管理。
网络GIS可实现网上发布、浏览、下载,实现基于Web的GIS查询和分析。
尽管目前已有多家国内外公司推出WebGIS,总地来说,Web
GIS尚处在试验研究阶段,其最终目标是应能实现GIS与WWW技术的有机结合,GIS
1.3 DataWarehousing数据仓库
DataWarehousing的字面意思是建立数据仓库。
由于空间数据量非常大,这些数据大都分散在政府和私人机构及公司的各个部门,数据的管
理与使用变得非常的复杂。
但同时由于这些空间数据具有极大的科学和经济价值,因此大多数发达国家都比较重视空间数据库的建库工作,
在这些国家一般都有许多研究机构和政府部门参与到空间数据库建立的研究工作中。
目前在北美、欧洲、澳大利亚等国提出了SDI或NSDI的
概念。
SDI的全称是SpatialDataInfrastructure,NSDI的含义是NationalSpatialDataInfrastructure,其字面意思是(国家)空
间数据基础设施。
98年6月份在加拿大首都渥太华召开的第十届国际地理信息工程学术会议更把SDI作为本次会议的主题,可见国际上对
地理空间数据基础设施建设的重视。
国家测绘局也积极地推进我国SDI的建设工作,并提出规划模式,部分内容已经在实施当中。
1.43DGIS
在许多地学研究中,人们所要研究的对象是充满整个3D空间的,如大气污染、洋流、地质模型等,必须用一个(X,Y,Z)的3D坐标
来描述。
在3DGIS中,研究对象是通过空间X、Y、Z轴进行定义,描述的是真3D的对象。
随着计算机技术和GIS在许多行业诸如地
质、矿山、海洋、城市地下管网,城市空间规划、城市景观分析、无线通信覆盖范围分析等对三维GIS的需求日益迫切,3DGIS的理论和应
用近年来受到许多学者的关注。
到目前为止,虽然有3DGIS系统问世,但其功能远远不能满足人们分析问题的需要,原因主要是3DGIS理
论不成熟,其拓扑关系模型一直没有解决;另外三维基础上的数据量十分大,很难建立一个有效的,易于编程实现的三维模型,计算机海量
数据的处理为三维GIS提供了基础。
地球以及各种物体都是以三维空间的形式存在的,因此目前二维GIS技术或二维半(平面X,Y坐标加高程)GIS对于完整的描述地球上的
对象是有一定限制的。
需要用三维空间来描述的应用领域有如下几个方面:
气象学、地质学、采矿学、石油勘探与开发、计算机辅助设计与制
造(CAD/CAM)、医学影像和机器人学等。
一个三维GIS空间信息系统应该能够模拟、表示、管理、分析与三维实体相关的信息,并提供决策
支持。
1.5建立大型GIS空间数据库的新方法
GIS系统一般由两个部分组成:
其一是应用程序,它包括专门的GIS应用软件以及用标准或非标准程序语言所开发的用户界面及系统工具
;另一部分是数据。
在GIS系统中,空间数据库的建立是一项非常复杂的工作。
目前大多数GIS系统中在处理空间数据和属性数据时都是将
两者分开存放和管理。
比如在MapInfo系统中用Map来存放几何和空间数据,而用dat来存放空间实体的属性数据;又如在ArcView
系统中用Shapefile来存放几何和空间数据而用DBF来存放属性数据。
上述数据管理和存放方式对于小型的GIS系统有一定的优越性,但
对于建立以面向对象为基础的大型GIS系统就存在很多缺陷。
因此,现在已经出现了一些新型的GIS空间数据库管理系统,这些新的系统
将空间数据与属性数据存放在同一个数据库管理系统中。
如Oracle开发的SDO和ESRI开发的SDE(SpatialDataEngine)都属于这种类型
的空间数据库系统。
1.6GIS与多媒体数据及GPS和RS的集成——3S技术
3S技术指的是全球定位系统(GPS)、遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)。
3S技术的结合与集成充分体现了学科发展从细分
走向综合的规律。
GIS发展的重要趋势是与全球定位系统(GPS)和遥感(RS)的集成,从而构成实时的,动态的GIS。
GPS为GIS的快速定位和更
新提供手段,遥感技术的多谱段、多时相、多传感器和多分辨率的特点,为GIS不断注入“燃料”,反过来又可利用GIS支持从遥感影
像数据中自动提取语义和非语义信息。
3S技术整体结合所构成的系统是高度自动化、实时化的GIS系统。
这种系统不仅具有自动、实时地采集、
处理和更新数据的功能,而且能够分析和运用数据,为各种应用提供科学的决策咨询,并回答用户可能提出的各种复杂问题。
1.7多媒体GIS(MGIS)
多媒体技术(Multia-Media)是一种集声、像、图、文、通讯等为一体,并以最直观的方式表达和感知信息,以形象化的、可触摸(触
屏)的甚至声控对话的人机界面操纵信息处理的技术。
应用多媒体技术对GIS的系统结构、系统功能及应用模式的设计产生极大的影响,使得
GIS的表现形式更丰富,更灵活,更友好。
多媒体地理信息系统(MGIS)将文字、图形(图像)、声音、色彩、动画等技术融为一体,为GIS应用开拓了新的领域和广阔的前景。
它不
仅能为社会经济、文化教育、旅游、商业、决策管理和规划等提供生动、直观、高效的信息服务,而且将使电脑技术真正走进人类社会生活。
多媒体技术在GIS领域的深入应用,乃至出现具有良好集成能力的MGIS是技术发展的必然。
GIS与多媒体数据及GPS和RS的集成使得基于空间数据的信息管理系统变得更加灵活多样,极大地拓宽了信息来源渠道,方便用户
对各种信息的存储与管理,同时能够建立起更加科学的决策系统。
目前在GIS中可以使用多种形式的多媒体数据。
比如在ArcView中通过使用hotlink或其它工具,可以把Word文件、Excel电子
报表、VCD声像资料、摄影像片、卫星影像等纳入到GIS系统中,用户可以根据需要对这些信息进行查询和管理。
GIS与GPS和RS的集
成问题已被研究了多年目前已进入实用开发阶段。
笔者在加拿大学习访问期间曾参与了一个GIS应用系统的开发研究工作,其中用ArcView
作为系统平台,用面向对象的程序语言(Object-OrientedProgrammingLanguage)Avenue作为开发工具开发出了一个用于特种工业管理的
基于GIS的信息管理系统。
整个系统的管理包括原材料产地、加工厂、运输过程、产品更新换代储存地、产品销售地等环节。
在此系统中就使
用了Excel电子报表、Word文档资料、像片(Photos)、影像(Images)、影视片(Video)及GPS动态数据。
1.8开放型(Open)GIS
目前一种多用户、跨平台的OpenGIS技术正在被国外的许多研究机构、政府部门和高等院校所研究和开发利用。
开放型GIS的研究和应用
使得各政府部门及企业之间不同格式的数据能够方便地互访,有利于网络GIS及分布式GIS空间数据库的建立,使GIS的应用领域及其功
能大大拓宽。
开放式地理信息系统(OpenGIS)是指在计算机和通信环境下,根据行业标准和接口(Interface)所建立起来的地理信息系统。
它不
仅使数据能在应用系统内流动,还能在系统间流动。
OpenGIS是为了使不同的地理信息系统软件之间具有良好的互操作性,以及在异构分布
数据库中实现信息共享的途径。
为此,OpenGIS要具有下列特点:
(1)互操作性:
不同地理信息系统软件之间连接
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
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