UGIS复习资料
1.城市地理数据：是对城市地理空间实体或现象的各种客观记录与描述，可以是数字、文字、符号、图形、图像、声音、音频、视频等各种形式。
2.构成：几何数据（用来描述城市地理空间实体或现象的空间位置、形状以及空间关系） 属性数据（用来描述空间实体或现象专题性质的定性或定量数据，如名称、类别、等级、数量等）时间数据（用来记录地理数据采集或地理事件发生的时刻或时段，反映空间实体或现象随时间的变化情况）
3.UGIS：是一种利用计算机技术以及网络通讯技术等实现对城市地理空间数据（几何数据、属性数据、时间数据）进行采集、处理、存储、管理、查询、分析、显示、输出、应用和维护更新的空间信息系统。
4.UGIS主要特点：数据类型和数据结构多样性;服务对象的多层次性;数据精度要求高，现势性强;模型化、智能化和多功能性;可集成性;严格的层次结构和高度统一的规范标准;强烈的实用性要求。
5.UGIS标准化的重要性:保证信息交换与共享、系统集成的前提；UGIS工程建设的巨大性和复杂性；数据来源广泛，兼容沟通要求高；UGIS服务层次多；与国际接轨实现信息交换的需求；
6.UGIS标准化内容: A城市地理空间信息的分类和编码标准B城市地理空间信息的质量控制标准C标准术语和数据词典D数据记录格式和交换格式标准E城市地理信息空间定位公共基础标准F UGIS开发建设的技术流程规范G元数据
7.元数据：是描述数据的数据，或关于数据的数据，是描述数据内容、质量、状况和其它特征的数据。数据字典：是数据库中各类数据描述的集合，或者说是元数据及相关数据操作的集合。数据字典主要包括一下内容：数据项、数据结构、数据流、数据存储、加工过程。 8.元数据与数据字典的区别和联系：1）元数据与数据字典不同。后者主要从数据存储的角度描述数据，元数据描述范围更广泛，可以从数据、数据集和数据集系列三个层次上实施。2）元数据也是一种数据，也有数据存在的各种形式。3）地理空间元数据一般包括如下内容：数据集标识信息、数据来源、数据质量、处理说明、内容摘要、空间参考系统、分发信息以及其他有关信息。4）元数据标准通过定义共同的术语、定义、元素、子集和扩充方法，规范各种数据集的描述数据内容。5）在城市地理信息中应按照标准建立元数据库及其检索系统。
9.UGIS的数据包括：空间数据和非空间数据。A.空间数据包括：矢量数据(图形)：是通过记录地理实体坐标的方式精确的表示点、线、面等实体空间位置和形状的结构。B.栅格数据(图像)：将制图区域的平面表象按一定的分解力作行和列的规则划分,以一个阵列表示的数据结构,其中每个栅格也称”像元”或”像素”.
10.如果一个图像的灰度值只有两种,通常用”1”表示前景元素,用”0”表示背景元素,则这个图像也称”二值图像”.
11.数据采集可分为空间数据和属性数据（非空间数据）的采集。其中空间数据采集方法包括了：野外实地测量、地图数字化、遥感数据获取、以GPS为数据源。属性数据采集方法包括了：遥感数据获取、现场调查、社会调查、已有的各类统计资料。
12.地图数字化的步骤：1.确定数字化技术路线；2.地图预处理；3.数字化地图
其中，确定数字化技术路线包括了：确定数字化方式、数字化精度要求、选取数字化底图、选取数字化要素、要素分层、分幅数字化。地图预处理包括了：复制、外扩、分段、分格。数字化地图有两种方式：数字化仪的手扶跟踪数字化、扫描矢量化。
13.空间数据的处理包括了：空间数据的坐标变换、空间数据结构的转换、多源空间数据的
融合、空间数据的压缩与综合、空间数据的内插方法、图幅数据边沿匹配处理。
14.多源空间数据的融合包括了遥感与GIS数据的融合和不同格式数据的融合。遥感与GIS数据的融合又包括了遥感图像与数字地图数据的融合；遥感图像与DEM数据的融合；遥感图像与地图扫描数据的融合。不同格式数据的融合方式有：通过外部数据交换文件进行数据转换、通过交换标准转换、通过Open GIS的空间数据交换。通过外部交换文件，一般经过2~3次转换；依据空间数据交换标准，则只需进行两次转换即可；OPEN GIS设想制定一套读写空间数据的标准函数每个系统软件都按这一标准提供读写自己系统空间数据的驱动程序，其它软件就可以通过调用这一程序，直接读到对方的内部数据。一般只需一次转换即可。 15.矢量数据的压缩主要是指对线状目标采样点的压缩。方法有：间隔取点法；垂距法和偏角法；道格拉斯-普克法。间隔取点法是通过从下到上隔一点取点或者从下到上依次按距离临界值选取，达到压缩的目的。垂距法以当前采样点到其它两个相邻采样点连线的距离作为判断该点去留的标准。当距离大于规定限差时，保留该点，当距离小于规定限差时，舍去该点。偏角法以当前点的上一个采样点与当前点以及当前点下一点的连线的夹角作为判断当前点取留的标准。当角度大于规定限差时，保留该点，当角度小于规定限差时，舍去该点。道格拉斯—普克算法：首先，设置一个合适的距离限差阈值Dmax；其次连接曲线的起点和终点构成一条直线；再次，计算其它各中间采样点到当前所连接直线的距离，并找出距离最大的点，设其距离为dmax。若dmax>Dmax，保留该点并以该点为界限将曲线分为两部分，将每部分作为独立曲线看待进行递归抽样；否则，删除全部中间点，当前曲线抽样结束；最后，将曲线最初的首末点和递归抽样过程中产生的各级分界点作为最终抽样后的保留数据点。 16.面域栅格数据的压缩方法有游程编码法和四叉树编码压缩法。游程编码法特别适合二值图像数据的压缩，它是逐行将相邻同值的格网合并，并记录合并后格网的值以及合并格网的长度。四叉树编码压缩法是将空间区域按照四个象限进行递归分割，直到子象限的数值单调为止，凡是数值（特征码或者类型值）呈单调的单元，不论单元大小，均作为最后的存储单元。
17.空间数据质量指空间数据在表达空间位置、专题特征以及时间信息时能够达到的准确性、一致性、完整性以及他们三者之间同一性的程度。
18.空间数据质量包括了以下几个概念：a准确度：测量值与真实值之间的接近程度，可用误差衡量。b精度：即对现象描述的详细程度。c不确定性：指某现象不能精确测得，当真值不可测或无法知道时，无法确定误差，而用不确定性取代误差。d相容性：指两个来源的数据在同一个应用中使用的难易程度。e一致性：指对同一现象或同类现象表达的一致程度。f完整性：指具有同一准确度和精度的数据在特定空间范围内完整的程度。g可得性：指获取或使用数据的容易程度。h现势性：指数据反映客观现象目前状况的程度。 19.影响数据质量的因素: UGIS数据源误差;数字化误差;数据转换误差.
20.城市空间数据库模型有：层次模型、网络模型、关系模型、面向对象模型
层次模型优点：存取方便、容易理解等；缺点：结构呆板、要保留大量的索引文件、数据冗余。网络模型优点：明确而方便的表示数据间的复杂关系，数据冗余小；缺点：指针数据增加数据量，指针的建立和维护是非常大的任务。关系模型优点：结构特别灵活，可以满足所有用布尔运算和数学运算规则形成的询问要求；能搜索、组合、比较不同类型的数据；缺点：许多操作都要求在文件中顺序查找满足特定关系的数据，可能花费很多时间。关系模型优点：将表中的信息作为联结项,将不同表通过关键字段联结起来，减少了数据冗余性。SQL优点：独立于数据库.可以进行独立的、分散的连接。 SQL使用者不需要特别注意所使用的数据库软件包，SQL提供了数据库查询的标准方法。
21.空间数据库设计过程:规划-系统需求分析-概念设计-逻辑设计-物理设计-数据字典设计-实现和运行维护
20.城市专题地图（城市专门地图）：突出而完善地表示一种或几种城市自然和社会现象，是内容专题化的地图。
21.城市专题地图内容的表示方法:点数法、符号法、等值线法、运动线法、线状符号法、区域法、质地法、定位图表法、分级统计图法、分区统计图表法。符号法是采用各种不同形状、颜色和大小的图形，表示各自独立的、并以其整体概念显示的各个物体的数量和质量特征的方法，图上符号的位置应与物体的实地分布位置相适应。
22.符号化技术就是将空间数据通过分类、简化、夸张等方法所获得的记号，根据其基本特征、相对重要性和相关位置制定成各种图形。符号化和分类、简化、夸张统称为地图概括的四个步骤。
23.空间分析模型分类：地学模型、数据统计模型、数学模型
24.空间信息查询包括：图形和属性互查；基于空间关系查询；基于空间关系和属性特征查询（地址匹配查询）。其内容有：临近空间对象与属性、空间对象分布、空间关系、空间对象与属性。
25.空间信息量算类型：几何量算、形状量算、重心量算 26.空间分析类型：矢量数据空间分析和栅格数据空间分析。
27.栅格数据的聚类是根据设定的聚类条件对原有数据系统进行有选择的信息提取而建立新的栅格数据系统的方法；空间聚合是根据空间分辨力和分类表，进行数据类别的合并或转换，以实现空间地域的兼并。
28.空间聚类特点：在空间聚类中常用的是逻辑运算。其逻辑设定条件可以按照需要的属性条件设定，也可按照空间要素的几何条件设定。空间聚合特点：其结果是将较复杂的类别转换为较简单的类别，大多数以小比例尺图形输出。当从地点—地区—大区域的转换时，常要使用这种方法。由数字高程模型转换为数字高程分级模型便是空间数据的聚合，而从遥感数字图象信息中提取其一地物的方法则是栅格数据的聚类。
29.矢量数据叠置分析定义：将两层或多层地图要素进行叠置产生一个新要素层的操作，其结果将原来要素分割成新的要素，新要素综合了原来两层或多层要素所具有的属性。类型有：点与多边形的叠置、线与多边形的叠置、多边形与多边形的叠置。
30.栅格叠置分析：与多边形叠置分析一样，是求两组或两组以上空间图形的交集，栅格叠置分析得到的是合成数据串，这些合成的数据文件是进一步进行空间聚类或聚合的依据。类型有：类型叠置、统计叠置、动态分析
31.逻辑判断运算法：对多层栅格数据的同一空间位置的网格单元进行逻辑或（OR）、逻辑与（AND）、逻辑非（NOT）和逻辑异或(XOR)等操作。
32.栅格数据缓冲区分析方法有点阵法和种子扩散算法。采用点阵法，即通过像元矩阵的加粗变换，得到扩张的像元块．再进行边界提取，即得到原目标的缓冲区。将栅格数据表示为一个二值(0，1)矩阵(M×N)，其中“0”像元为空白位置，“1”元素为空间物体所占据的位置。经过距离变换，计算出每个“0”元素与最近的“1”元素的距离，即背景像元与空间物体的最小距离。假设缓冲距离为d．则缓冲区边界就是距离为d的各个背景像元的集合。 种子扩散算法是将缓冲区看做是对网格单元（象元）向其周围8个方向进行一定距离的扩展。栅格数据中的每一个网格单元，其周围8个方向都有邻接象元，这8个方向分别为东、南、西、北、东南、西南、西北、东北 ，设前四个方向的最近邻接网格单元的距离为网格单元的边长，后四个方向的最近邻接单元的距离为21/2 倍边长，分别根据缓冲距离建立缓冲区。 33.网络分析：是指依据网络拓扑关系（结点与弧段拓扑、弧段的连通性），通过考察网络元素的空间数据及属性数据，以数学理论模型为基础，对网络的性能特征进行多方面研究的一种分析计算。网络组成要素：链、结点、中心、站点、障碍、拐角点
34.网络分析功能：追踪分析、路径分析、资源分配、地址匹配。网络分析的应用：网络跟
踪、路径分析、资源分配、服务范围的划分、地址匹配
35.最佳路径求解Dijkstra算法基本思路是：假设每个点都有一对标号 (dj, pj)，其中dj是从起源点s到点j的最短路径的长度 (从顶点到其本身的最短路径是零路(没有弧的路)，其长度等于零)； pj则是从s到j的最短路径中j点的前一点。
基本过程 ：1) 初始化。起源点设置为：① ds=0, ps为空;② 所有其他点: di=∞, pi=?;③ 标记起源点s，记k=s,其他所有点设为未标记的；2) 检验从所有已标记的点k到其直接连接的未标记的点j的距离，并设置： dj=min［dj, dk+lkj］式中，lkj是从点k到j的直接连接距离；3) 选取下一个点,从所有未标记的结点中，选取dj 中最小的一个i，di=min［dj, 所有未标记的点j］，点i就被选为最短路径中的一点，并设为已标记的；4) 找到点i的前一点。从已标记的点中找到直接连接到点i的点j*，作为前一点,设置：i=j；5) 标记点i。如果所有点已标记，则算法完全推出，否则，记k=i，转到2) 再继续
36.中心点选址问题中，最佳选址位置的判定标准：使其所在的顶点与图中其它顶点之间的最大距离达到最小。
37.数字地面模型(DTM)是对地理空间起伏变化的连续表面的数字表示形式。一般情况下，被描述的连续表面是地形面，即高程值在地理空间上的变化，称为数字高程模型(DEM) 38.DEM的主要表示模型：等高线模型、规则格网模型、不规则三角网（TIN）模型、层次模型。等高线法优点：只要使用外包的两条等高线的高程进行插值
规则格网法优点：结构简单，计算机对矩阵的处理比较方便；缺点：a) 地形简单的地区存在大量冗余数据；b) 如不改变格网大小,则无法适用于起伏程度不同的地区；c) 对于某些特殊计算如视线计算时，格网的轴线方向被夸大；d) 不能精确表示地形的关键特征,如山峰、洼坑、山脊等
TIN法优点：不规则三角网数字高程由连续的三角面组成，三角面的形状和大小取决于不规则分布的测点，或节点的位置和密度。 TIN可根据地形的复杂程度来确定采样点的密度和位置，能充分表示地形特征点线，从而减少了地形较平坦地区的数据冗余 39.DEM数据获取方法：摄影测量法、地形图数字化法、地面测量法
40.DEM数据的内插就是在一个由平面坐标（x,y）构成的二维空间中，由已知若干离散点Pi的高程，估算待内插点的高程值。DTM内插按插点分布范围，可分为分块内插、剖分内插和单点移面内插三类。
41.分块内插的优点是可以得到光滑连续的空间曲面。剖分内插法只在剖分间边界端点处重合，通常没有严格重合的边界，所以既不连续，也不光滑。剖分多边形的顶点都是数据点，最常见的数据点个数为3，与TIN结构相同。
42.DEM的生成流程包括：原始数据获取、DEM模型构造、数据插值、在所定数据结构支持下的数据存储和模型输出 43．DEM 的应用：a基本地形因子计算【1. 坡度和坡向计算 2. 地表粗造度（破碎度）3. 高程变异分析 4. 表面积的计算 5. 投影面积的计算6. 体积的计算 7. 剖面积的计算】b地貌形态的自动分类c剖面分析d通视分析e地形可视化[根据DEM制作等高线图、根据DEM制作透视立体图、根据DEM制作晕渲图] f流域水文特征分析g淹没损失估算
44.淹没损失估算步骤：首先将数字高程的数据与土地利用数据进行匹配；其次是根据淹没高程，在DEM上确定淹没范围；最后统计淹没范围内的土地类型和面积，就能精确估算出淹没损失。
45.UGIS工程特点：1)多学科边缘体系，系统复杂度大；2)以空间数据为主，数据类型多样，结构复杂，数据在系统中具有特别的地位；3) 表达的内容复杂；表达的对象具有时空特性；4）以空间分析为主；
46.软件开发流程：系统分析、系统设计、系统开发与实施。
47.系统分析的任务：对用户进行需求调查；对用户机构设置、业务关系、数据流程等方面做深入的研究和分析；提出系统的结构方案和逻辑模型。系统设计目标：进行数据设计、系统结构设计、界面设计和过程设计。系统开发实施主要任务：分模块编制程序、程序的调试和试运行，数据的采集和数据库的建立、人员的技术培训及系统测试。
48.软件开发模型：瀑布模型、演化模型、螺旋模型、喷泉模型、构件组装模型、并发开发模型
49.各个模型的表达及各自的优缺点 ：
瀑布模型即生存周期模型，其核心思想是按工序将问题化简，将功能的实现与设计分开，便于分工协作，即采用结构化的分析与设计方法将逻辑实现与物理实现分开。瀑布模型有利于大型软件开发过程中人员的组织及管理，有利于软件开发方法和工具的研究与使用，从而提高了大型软件项目开发的质量和效率。瀑布模型存在严重的缺陷：① 由于开发模型呈线性，所以当开发成果尚未经过测试时，用户无法看到软件的效果。这样软件与用户见面的时间间隔较长，也增加了一定的风险。② 在软件开发前期末发现的错误传到后面的开发活动中时，可能会扩散，进而可能会造成整个软件项目开发失败。③ 在软件需求分析阶段，完全确定用户的所有需求是比较困难的，甚至可以说是不太可能的。
螺旋模型基本做法是在“瀑布模型”的每一个开发阶段前引入一个非常严格的风险识别、风险分析和风险控制，它把软件项目分解成一个个小项目。每个小项目都标识一个或多个主要风险，直到所有的主要风险因素都被确定。与瀑布模型相比，螺旋模型支持用户需求的动态变化，为用户参与软件开发的所有关键决策提供了方便，有助于提高目标软件的适应能力。并且为项目管理人员及时调整管理决策提供了便利，从而降低了软件开发风险。
但是螺旋模型也有如下缺点：① 采用螺旋模型需要具有相当丰富的风险评估经验和专门知识，在风险较大的项目开发中，如果未能够及时标识风险，势必造成重大损失。② 过多的迭代次数会增加开发成本，延迟提交时间。 喷泉模型主要用于面向对象的软件项目，软件的某个部分通常被重复多次，相关对象在每次迭代中随之加入渐进的软件成分。其优点是可以提高软件项目开发效率，节省开发时间，适应于面向对象的软件开发过程。由于喷泉模型在各个开发阶段是重叠的，因此在开发过程中需要大量的开发人员，因此不利于项目的管理。此外这种模型要求严格管理文档，使得审核的难度加大，尤其是面对可能随时加入各种信息、需求与资料的情况。
50.计算机信息系统集成主要指将计算机信息系统的各个不同组成部分,在不同的层次采用不同的技术手段实现整合，以获得协同效益，从而形成一个完整的针对用户的应用。 51.计算机信息系统集成组成内容：集成技术、功能集成、数据集成
52．地理信息系统集成的必要性：数据差异大、数据整合性强、功能的多样性和模块化思想
53．UGIS数据集成内容：多源数据集成、数据质量、数据标准化、空间数据融合、其他内容
54.UGIS数据集成原则：以用户视角组织数据、保证数据的一致性、信息低损耗、统一数据库管理
55.UGIS功能集成内容：数据管理、视图、图文查询、制图输出、专业分析、其它 56.UGIS功能集成原则：以用户视角组织功能、系统功能“小而精”、尽量避免多基础平台及商业化软件复用、与信息化环境协调
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