地理信息系统教程课后习题.docx
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地理信息系统教程课后习题
第一章绪论
1.什么是数据和信息？
它们有何联系和差异？
定义：
数据是指某一目标定性、定量描绘的原始资料，包含数字、文字、符号、图形、图像以及它们能够变换成的数据等形式。
信息是向人们或机器供给对于现实世界新的事实的知识，是数据、信息中所包含的意义。
联系和差异：
信息与数据是不行分其余。
信息由与物理介质有关的数据表达，数据中所包含的意义就是信息。
信息是对数据解说、运用与解算，数据即便是经过办理此后的数据，只有经过解说才有
意义，才成为信息；就本质而言，数据是客观对象的表示，而信息则是数据内涵的意义，只有数据对实体行为产生影响时才成为信息。
数据是记录下来的某种能够识其余符号，拥有多种多样的形式，也能够加以变换，但此中包含的信息内容不会改变。
即不随载体的物理设备形式的改变而改变。
信息能够走开信息系统而独立存在，也能够走开信息系统的各个构成和阶段而独立存在；而数据的格式常常与计算机系统有关，并随载荷它的物理设备的形式而改变。
数据是原始事实，而信息是数据办理的结果。
不一样知识、经验的人，对于同一数据的理解，可获取不一样信息。
2.什么是地理信息系统（GIS）?
与地图数据库有什么异同?
与地理信息的关系是什么?
GIS定义：
GIS是一个发展的观点。
不一样领域、不一样专业对
GIS的理解不一样，目前没有完好一致的被普
遍接受的定义。
定义①：
是对地理环境有关问题进行剖析和研究的一门学科，
它将地理环境的各样因素，
包
括它们的空间地点形状及散布特色和与之有关的社会、
经济等专题信息以及这些信息之间的
联系等进行获取、组织、储存、检索、剖析，并在管理、规划与决议中应用。
定义②：
是在计算机软硬件支持下，以收集、储存、管理、检索、剖析和描绘空间物体的定
位散布及与之有关的属性数据，并回答用户问题为主要任务的计算机系统。
定义③：
是为了获取、储存、检索、
剖析和显示空间定位数据而成立的计算机化的数据库管
理系统。
定义④：
地理信息系统是一种决议支持系统。
它的定义由双方面构成，
一方面，地理信息系
统是一门学科，是描绘、储存、剖析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴交错学科；另
一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以空间数据库为基础，采纳地理模型剖析方法，
合时供给多种空间和动向的地理信息，为地理研究和地理决议服务的计算机技术系统。
定义⑤：
目前有人以为“GIS”从本来重申空间信息技术系统
（SYESTEM），发展到地球信息科
学系统形成（SCIENCE），此刻已重申空间信息服务
（SERVICE）。
GIS与地图数据库的异同：
地图数据库有比率尺观点，
GIS是为某一特定比率尺成立的一个地图成品库房，它可由
GIS
管理，此中的地图拥有图形表现属性
一般数据库不需具备这些属性；
它是GIS的下游产品，
它的更新依靠于GIS，它供给的信息是GIS向人们供给服务的中间产品；
GIS是在地理信息
的基础上对真切世界进行数目化办理剖析，
但地图数据库存在的地理因素经人为改正，
不完
所有是真切地理的反应；
GIS与地理信息的关系：
GIS操作对象是空间数据，表达内容是与时空有关的地理信息。
地理信息是指与研究对象的
空间地理散布有关的信息。
它表示地理系统诸因素的数目、质量、
散布特色，相互联系和变
化规律的图、文、声、像等的总称。
地理信息拥有地区性、多维结构性、时序性等特色。
2.地理信息系统由哪些部分构成?
与其余信息系统的主要差异有哪些?
从计算机系统的角度来看，GIS是由软件、硬件、数据和用户构成。
用户（GIS服务的对象，分为一般用户和从事成立、保护、管理和更新的高级用户）
软件（支持数据收集、储存、加工、回答用户问题的计算机程序系统，是系统的中心，按其功能分为GIS专业软件，数据库软件和系统管理软件等）
硬件（各样设备-物质基础，用以储存、办理、传输和显示地理信息或空间数据，主要包含：
GIS主机，GIS外面设备，GIS网络设备等）。
数据（系统剖析与办理的对象、构成系统的应用基础，它详细描绘实体的空间特色、属性特色和时间特色）
也有人以为GIS是由硬件、软件、数据、应用模型、开发者和一般用户构成。
信息系统是拥有数据收集、管理、剖析和表达数据能力的系统，它能够为单调的或有组织的决议过程供给实用信息。
GIS与其余信息系统的主要差异：
GIS与一般MIS比较
GIS离不开数据库技术。
数据库中的一些基本技术，如数据模型、数据储存、数据检索等都
是GIS宽泛使用的中心技术。
但GIS是对空间数据和属性数据共同管理、剖析和应用，而一
般MIS（数据库系统）重视于非图形数据（属性数据）的优化储存与查问，即便储存了图形，也是以文件的形式储存，不可以对空间数据进行查问、检索、剖析，没有拓扑关系，其图形显
示功能也很有限。
GIS与CAD和CAM比较
管理图形数据和非空间属性数据的系统不必定是
GIS，如CAD或AutoCAD，CAM（Computer
AidedMap计算机地图系统计算机辅助制图）等。
GIS和CAD的比较：
GIS与CAD共同点
GIS与CAD不一样点
CAD研究对象为人造对象―规
GIS办理的数据大多来自于现
则几何图形及组合；
实世界，较之人造对象更复杂，
l
都有空间
数据量更大；数据收集的方式
坐标系统；
多样化；
l
都能将目
标和参照系联系起来；
图形功能特别是三维图形功能
GIS的属性库结构复杂，功能
l
都能描绘强，属性库功能相对较弱；
强盛；
图形数据的拓扑关系；
l
都能办理CAD中的拓扑关系较为简单；
GIS重申对空间数据的剖析，
属性和空间数据
图形属性交互使用屡次；
一般采纳几何坐标GIS采纳地理坐标系
GIS与
CAM比较：
GIS与
CAM共同点
GIS与
CAM不一样点
CAM重视于数据查问、分类及CAM是GIS的重要构成部分
自动符号化，拥有地图辅助设
都有地图输出、空间查问、分计和产生高质量矢量地图的输
析和检索功能出体制；
CAM重申数据显示而不是数据
GIS
综合图形和属性数据进行
剖析，地理数据常常缺乏拓扑
关系；
深层次的空间剖析，供给辅助决议信息。
CAM与数据库的联系往常是一
些简单的查问。
3.地理信息系统中的数据都包含哪些
?
GIS数据包含电子数据和非电子数据。
或：
GIS数据源自地图数据、遥感数据、
GPS数据、
文本数据、统计数据、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据。
4.地理信息系统的基本功能有哪些
?
基本功能与应用功能是依据什么来区分的?
地理信息系统基本功能概括：
数据收集、监测与编写；数据办理与变换（矢栅变换、制图综
合）；数据储存与组织（矢量和栅格模型）
；空间查问与剖析（空间检索、空间拓扑、叠加分
析、缓冲剖析、网络剖析等）；图形交互与显示（各样成就表现方式）
。
依据社会和用户的需求，GIS是依靠基本功能利用空间剖析技术模型剖析技术，网络技术，
数据库和数据集成技术二次开发环境等，演绎出众多的
GIS应用系统。
5.与其余信息系统对比，地理信息系统的哪些功能是比较独到的
?
与其余信息系统对比，GIS空间剖析作为中心功能是比较独到的。
6.地理信息系统的科学理论基础有哪些
?
能否能够称地理信息系统为一门科学
?
地理信息系统的科学理论基础是地球信息科学理论，包含地理学、地图学、丈量学、数学、
统计学、计算机科学等交错学科以及全部与获取、
办理和剖析空间数占有关的科学技术的支
撑。
地理信息的研究和方法应当是科学，
因它已经具备成为科学的条件，
有明确的研究对象和研
究手段，有自己的理论系统，有必定数目的研究队伍，有明确的研究领域和宽泛的服务对象，
已由技术发展为科学。
即：
GeographicInformationSystem向GeographicInformation
Science
7.试举例说明地理信息系统的应用远景。
目前，GIS正向着集成化、家产化和社会化发展规律方向迈进，表现以下主要发展态势：
①GIS已成为一门综合性技术；即GIS集成技术，3S技术等名词的出现。
②GIS家产化的发展势头强烈；
③GIS网络化已构成此刻社会的热门；④地理信息科学的产生和发展。
目前GIS在各行各业都获取应用，如资源规划管理、全世界变化、灾祸展望等，用远景。
拥有宽泛的应
近代发展有什么特色?
GIS发源于人口普查，土地检查和自动制图，1960年，加拿大丈量学家提出了把地图变为
数字形式的地图，1963年，又提出GIS这一术语，并成立了第一个GIS――加拿大GIS，随
后GIS在全世界快速发展起来。
国际
GIS的发展状况
l60年月，探究期间（GIS思想和技术方法的探究）。
当时，人们关注的
主题“什么是GIS？
，GIS能干什么？
”；
l70年月，稳固期间，（这时因为计算机技术及其在自然资源和环境数据
办理的应用，促使GIS快速发展）。
这期间，发展研究的要点是空间数据办理的算法，数据
结构和数据库管理等方面；
l80年月，实验阶段（也是GIS广泛发展和推行应用阶段）。
此时，人们
把GIS与
l
RS联合，解决全世界性问题，如全世界荒漠化，全世界可居住地评论，核扩散问题等；
90年月，全面应用（家产化阶段）。
对GIS进一步研究，研究的内容集
中在“空间信息剖析的新模式和新方法，空间关系和数据模型，人工智能引入等方面；
l现代，普及发展阶段。
跟着信息网络化发展和深入，GIS
与世界接轨
特别在发展中国家获取重视和发展。
我国GIS的发展
我国GIS起步虽较晚，但发展较快，可分为以下几个阶段：
l
70年月，准备阶段：
一些著名人士GIS前驱看到GIS的广阔远景和GIS
的重要性，进行极积号召，为GIS在我国的发展确立了与论准备基础并做了一些可行性实验。
l
80年月，试验起步阶段
:
这期间，我国在GIS理论探究，规范商讨，
软件开发，系统成立等方面获得了打破和进展，
进行了一些典型，试验专题试验软件开发工
作。
l
90年月，我国GIS发展阶段：
我国改革开放以来，沿海，治江经济开
发区的发展土地的有偿使用和外资的引进，
急需GIS为之服务，这也推进GIS在我国的全面
发展。
l
96年以来，是我国
GIS家产化阶段：
l
近几年来，我国经济信息化的基础设备和重要信息工程已纳入国家计
划，一批国家级和地方级的
GIS接踵成立并投入运转，
一批专业遥感基地已成立，
并进入了
家产化运转，一批综合运用“3S”技术的要点项目已实行，
并在自然灾祸监测和图土资源调
查中发挥效益，一批高等院校开设了与
GIS有关的新专业，培育了一大量从事GIS研究与开
发的高层次人材，拥有我国自主版权的
GIS基础软件的研制逐渐进入了家产化轨道，
等等这
些都标记我国
GIS家产已进入新的发展阶段。
第二章空间数据结构和数据模型
1．GIS的研究对象是什么
?
地理实体有什么特色
?
GIS的研究对象是地理实体，即指自然界现象和社会经济事件中不可以再切割的单元。
地理实体类型及实体内容确实定是从详细需要出发的，
比如，在全国地图上因为比率尺很小，
福州就是一个点，这个点不可以再切割，
能够把福州定为一个空间实体，
而在大比率尺的福州
市地图上，福州的很多房子，街道都要表达出来，
所以福州一定再切割，不可以作为一个空间
实体，应将房子，街道等作为研究的地理实体，因而可知，
GIS中的地理实体是一个归纳，
复杂，相对的观点。
地理实体以什么形式储存和办理反应了实体的三个特色。
l
属性特色：
对空间实体的属性定义和说明信息。
l
空间特色：
对空间实体的散布地点、几何特色和空间关系的定义。
l
时间特色：
空间实体的时间尺度。
2．地理实体数据的特色是什么？
请列举出某些种类的空间数据
地理实体以什么形式储存和办理反应了实体的不一样的特色和和不一样的数据种类。
同物理、化学等学科使用的数据种类对比，地理数据是一种较复杂的数据种类，波及到空间特色、属性特色及它们之间关系的描绘，人们常把地理数据称为空间数据。
地理实体数据的特色：
l
空间特色：
表示现象的空间地点或此刻所处的地理地点。
包含定位数据
和拓扑数据；
l
属性特色：
表示专题属性（名称、分类、数目等）
；
l
时间特色：
指现象或物体随时间的变化。
其变化的周期有超短期的，短
期的，中期的，长久的。
依照空间数据根源的不一样分为：
地图数据、地形数据、属性数据、元数据、影象数据等；
依照表示对象的不一样分为：
点，线，面、体数据。
3．空间数据的结构与其余非空间数据的结构有什么特别之处？
常有的数据的结构有哪些？
数据结构是指数据的组织形式，
在计算机储存、管理和办理的数据逻辑结构。
空间数据是一
种较复杂的数据种类，波及到空间特色、属性特色及它们之间关系的描绘。
空间数据的结构
主要有矢量数据结构和栅格数据结构。
非空间数据主要波及属性数据。
矢量数据结构是经过记录坐标的方式尽可能精准地表示点、
线和多边形等地理实体，坐标空
间设为连续，赞同随意地点、长度和面积的精准定义。
矢量结构的明显特色：
定位显然，属
性隐含。
栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象散布的数据组织，
组织中的每个数据表示地
物或现象的非几何属性特色。
栅格结构的明显特色：
属性显然，定位隐含，即数据直接记录
属性的指针或数据自己，而所在地点则依据队列号变换为相应的坐标。
常有的数据结构有层状数据、网络数据、关系数据、语义数据、面向对象的数据结构。
4．矢量数据与栅格数据的差异是什么？
它们有什么共同点吗？
长处
弊端
1、便于面向现象（土壤类，土地利
1、数据结构复杂，各自定义，不便于数
矢量
用单元等）
据标准化和规范化，数据互换困难。
2、结构紧凑，冗余度低，便于描绘
2、多边形叠置剖析困难，
没有栅格有效，
线或界限。
表达空间变化性能力差。
3、利于网络、检索剖析，供给有效
3、不可以像数字图像那样做增强处
的拓扑编码，对需要拓扑信息的操作
理
4、软硬件技术要求高，显示与
更有效。
画图成本较高。
4、图形显示质量好，精度高。
1、结构简单，易于数据互换。
1、现象辨别成效不如矢量方法，难以表
栅格2、叠置剖析和地理（能有效表达空
达拓扑。
间可变性）现象模拟较易。
2、图形数据量大，数据结构不严实不紧
3、利于与遥感数据的般配应用和分
凑，需用压缩技术解决该问题。
析，便于图像办理。
3、投影变换困难。
4、输出快速，成本便宜。
4、图形质量转低，图形输出不雅观，线
条有锯齿，需用增添栅格数目来战胜，但
会增添数据文件。
5．空间数据模型观点和主要种类及比较
空间数据模型是对于现实世界中空间实体及其相互间联系的描绘。
空间数据模型的主要种类：
鉴于对象（因素）的模型；网络模型；场模型。
因素模型：
点对象，由特定地点、维数为零的物体；线对象，维度为一的空间构成部分；多边形对象，
即面状实体，往常用关闭曲线加内点来表示。
矢量模型即是鉴于因素的，将现象当作原型实体的会合，矢量模型的表达源于空间实体的自己，往常以坐标来定义。
网络模型：
地物被抽象为链、节点等对象，同时要注意其连通关系。
场模型：
用于模拟必定空间内连续散布的现象，常用栅格数据模型描绘。
栅格数据模型是鉴于连续铺
盖的，它是将连续空间隔散化，以规则或不规则的铺盖覆盖整个空间。
鉴于对象的模型重申了失散对象，网络模型表示了特别对象之间的交互，场模型表示了二维
或三维空间中连续变化的数据。
因素模型和场模型的不一样在于一个是先选摘因素，再回答"它在哪里"的问题；场模型实现选
择一个地点，在回答"哪里怎么样"的问题，最后都获取数据。
网络模型的基本特色是：
节点
数据之间没有明确的附属关系，一个节点能够与其余多个节点成立联系，将数据组织成有向图结构，它反应了现实世界中常有的多对多关系，在必定程度上支持数据的重构。
6.栅格数据结构的编码方法如何？
栅格数据的编码方法：
直接栅格编码，就是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐一记录代码；
压缩编码，包含链码、游程长度编码、块码、四叉树编码、八叉树编码、十六叉树编码等。
链码（弗里曼链码）比较适合储存图形数据；
游程长度编码经过记录行或列上相邻若干属性相同点的代码来实现；块码是游程长度编码扩展到二维的状况，采纳方形地区为记录单元；
四叉树编码是最有效的栅格数据压缩编码方法之一，还可以提升图形操作效率，拥有可变的分辨率。
7.矢量数据结构的编码方法如何？
矢量数据的编码方法：
对于点实体和线实体，直接记录空间信息和属性信息；
对于多边形地物，有坐标序列法、树状索引编码法和拓扑结构编码法。
坐标序列法是由多边形界限的x,y坐标对会合及说明信息构成，是最简单的一种多边形矢量编码法，文件结构简单，但多边形界限被储存两次产生数据冗余，并且缺乏邻域信息；
树状索引编码法是将所有界限点进行数字化，次序储存坐标对，由点索引与界限线号相联系，以线索引与各多边形相联系，形成树状索引结构，除去了相邻多边形界限数据冗余问题；
拓扑结构编码法是经过成立一个完好的拓扑关系结构，完全解决邻域和岛状信息办理问题的方法，但增添了算法的复杂性和数据库的大小。
8.矢量与栅格数据如何互为转变？
矢量转栅格：
l
内部点扩散法，即由多边形内部种子点向四周邻点扩散，
直至抵达各边
界
l
为止；
l
复数积分算法，即由待鉴别点对多边形的关闭界限计算复数积分，
来判
断二者关
l
系；
l
射线算法和扫描算法，
即由图外某点向待判点引射线，
经过射线与多边
形界限交点
l
数来判断内外关系；
l
界限代数算法，是一种鉴于积分思想的矢量转栅格算法，
适合于记录拓
扑关系的多边形矢量数据变换，
方法是由多边形界限上某点开始，
顺时针搜寻界限线，上行
时界限左边拥有相同行坐标的栅格减去某值，
下行时界限左边所有栅格点加上该值，
界限搜
索完以后即达成多边形的变换。
栅格转矢量：
即是提取拥有相同编号的栅格会合表示的多边形地区的界限和界限的拓扑
关系，并表示成矢量格式界限线的过程。
步骤包含：
多边形界限提取，即便用高通滤波
将栅格图像二值化；界限线追踪，即对每个弧段由一个节点向另一个节点搜寻；拓扑关
系生成和去向剩余点及曲线圆滑。
第三章
GIS数据获取和质量控制
1．GIS的数据源有哪些？
GIS的数据源，是指成立的地理数据库所需的各样数据的根源，主要包含地图、遥感图像、
文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等。
点――居民点、采样点、高程点、控制点等。
线――河流、道路、结构线等。
面――湖泊、大海、植被等。
注记――地名注记、高程注记等。
②遥感数据
遥感数据是GIS的重要数据源。
遥感数据含有丰富的资源与环境信息，
在GIS
支持下，能够与地质、地球物理、地球化学、地球生物、军事应用等方面的信息进行信息复
合和综合剖析。
遥感数据是一种大面积的、动向的、近及时的数据源，
遥感技术是GIS数据
更新的重要手段。
③文本资料
文本资料是指各行业、各部门的有关法律文档、行业规范、技术标准、条则
条例等，如界限合约等。
这些也属于
GIS的数据。
④统计资料
国家和军队的很多部门和机构都拥有不一样领域
（如人口、基础设备建设、兵要
地志等）的大量统计资料，这些都是
GIS的数据源，特别是
GIS属性数据的重要根源。
⑤实测数据野外试验、实地丈量等获取的数据能够经过变换直接进入
GIS的地理数据库，
以便于进行及时的剖析和进一步的应用。
GPS（全世界定位系统）所获取的数据也是GIS的重要
数据源。
⑥多媒体数据
多媒体数据（包含声音、录像等）往常可经过通信口授入
GIS的地理数据库
中，目前其主要功能是辅助
GIS的剖析和查问。
⑦已有系统的数据GIS
还可以够从其余已建成的信息系统和数据库中获取相应的数据。
由
于规范化、标准化的推行，不一样系统间的数据共享和可互换性愈来愈强。
这样就拓展了数据
的可用性，增添了数据的潜伏价值。
2．数据质量包含那些方面？
请举例说明
GIS对数据的质量要求。
数据质量包含
l
正确性，即一个记录值与它的真切值之间的靠近程度；
l
精度，即对现象描绘的详尽程度；
l
空间分辨率，即两个可丈量数值之间最小的可辨别的差异；
l
比率尺，即地图上
升级会员 