GIS复习宝典.docx
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GIS复习宝典
GIS复习宝典
2000试题:
一、名词解释
数字地图 地理编码 拓扑叠加
答:
数字地图:
地理编码:
拓扑叠加:
二、简答
1.openGIS的特点
答:
OpenGIS是指在计算机和通信环境下,根据行业标准和接口所建立起来的地理信息系统,在这个系统中,不同厂商的地理信息系统软件以及异构分布数据库能相互通过借口交换数据,并将他们结合在一个集成式的操作环境中。
它具有以下特点:
✧互操作性不同地理信息系统软件之间连接方便,信息交换没有障碍
✧可扩展性硬件方面,可在不同软件不同档次的计算机上运行,起性能和硬件平台的性能成正比;软件方面,增加了新的地学空间数据和地学数据处理功能。
✧技术公开性开放的思想主要是对用户公开,公开源代码及规范说明是重要的途径之一。
✧可移植性独立于软件、硬件及网络环境,因此它不需要修改便可在不同的计算机上运行。
✧兼容性通过无逢集成技术保护用户在原有数据及软件上的投资,他将现有的信息技术和以有的地学处理软件熔为一炉;同时他对用户是透明的,应用程序稍加修改便能在不同的平台上运行。
✧可实现性随着操作系统、通讯技术及面向对象方法技术在分布处理系统中的应用,开放式地理信息系统的开发将变的易于实现。
✧协同性能够尽可能的兼容其他信息处理技术以及共享信息技术的标准。
2、GIS的基本功能
答:
基本功能:
1)数据采集、检验与编辑。
主要用于获取数据,保证GISDB中的数据在内容与空间上的完整性、数据逻辑一致、无错等。
2)数据格式化、转换、概化。
数据格式化是指不同数据结构的数据间变换;数据转换包括数据格式转化、数据比例尺的变换;数据概化包括数据平滑,特征集结等。
3)数据的存储与组织。
这是数据集成的过程,包括空间数据和属性数据的组织,其关键的问题是如何将空间数据与属性数据融为一体。
4)分析。
包括最基本的分析功能如查询、检索、统计、计算功能和高级功能如空间分析和模型分析功能。
5)显示。
GIS为用户提供了许多用于显示地理数据的工具,其表达形式既可以是计算机屏幕显示,也可以是诸如报告、表格、地图等硬拷贝图件。
3、空间坐标的转换方式和方法
答:
所有空间数据最终都要以平面坐标方式在显示器上显示,为了将数据从他们存在的坐标系统转化为GIS中的平面坐标系,需要对这些数据进行一系列的转换。
矢量转换
1)表格坐标到投影坐标的转换
a)投影类型已知,并且有为数不多的几个控制点被用来连接表格坐标和投影坐标。
此种情况,通过利用适合控制点的经验多项式函数来将表格坐标转换到输入地图的投影坐标。
在控制点,表格坐标(u,v)和输入数据的投影坐标(x,y)都是已知的,转换的仿射方程如下:
x=a+bu+cvy=d+eu+fv这里,系数a,b,c,d,e,f的确定至少需要三个控制点。
如多于三个,则上面一对方程的系数可由最小平方根求出。
b)投影类型未知,从表格坐标到已知投影类型的平面笛卡尔坐标的转换将需要知道更多的控制点和高阶多项式方程。
2)投影坐标到地理坐标的转换
通过使用逆转换方程使输入数据的投影坐标(x,y)转化为地理坐标经度和纬度(Φ,λ)。
3)地理坐标到工作投影坐标的转换
通过使用正转换方程将地理坐标的经度、纬度(Φ,λ)转化为工作投影坐标(x’,y’)。
栅格转换
包括栅格数据的重采样,重采样后的栅格数据的坐标轴和像元坐标与地理信息系统工作投影相一致。
如果输入栅格数据的地理投影类型已知,那么其数据转换将使用正转换方程;如栅格数据没有经过地学编码处理,那么将使用适合地面控制点的高阶多项式。
1998年试题
一、名词解释
GIS——是GeographicInformationSystem的缩写。
指由计算机系统、地理数据和用户组成的,通过对地理数据的集成、超出、检索、操作和分析,生成并输出各种地理信息,从而为土地利用、资源管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府各部门行政管理提供新的知识,为工程设计和规划管理提供决策服务。
数据词典——
空间拓扑叠加——即overlap,指针对多种类型输入数据层的某种函数的叠加运算,把分散在不同层上的空间、属性信息按相同的空间位置叠加到一起,合成新的一层,是GIS中最常见的模型分析方法。
叠合过程往往是对空间信息和对应的属性信息作集合的交、并、差、余运算,并可进一步对属性作其它的数学运算。
包括面与面、线与面、点与面的叠合。
也可分为简单的视觉信息叠合和较复杂的分类模型叠合。
数字地形模型——即DigitalTerrainModel,是地形表面形态属性信息的数字表达,是描述地面特性的空间分布的有序数值阵列。
节点匹配容差——
二、简答
1、GIS构成
答:
它由三个基本部分构成:
(1)计算机系统:
包括硬件系统和软件系统。
硬件部分包括数据输入设备(数字化仪等)、数据存储和处理设备(中央处理机CPU和磁盘驱动器)、输出设备(绘图仪、打印机等)。
软件系统包括计算机系统软件、GIS系统软件和应用分析软件。
(2)地理数据库系统:
由数据库实体(一般包括三方面内容,即空间位置坐标数据、地理实体间的拓扑关系以及相应的属性数据)和地理数据库管理系统组成
(3)地理信息系统的应用人员和组织机构:
地理信息系统专业人员是地理信息系统应用成功的关键,而强有力的组织是系统运行的保障。
另外,从系统的数据处理看,GIS由5个基本模块组成:
数据输入子系统、数据存储与检索子系统、数据处理与分析子系统和数据输出子系统组成。
1、关系数据库构成
答:
2、栅格与矢量结构优劣比较
答:
矢量结构是通过记录坐标的方式,用点、线、面等基本要素尽可能精确的来表示各种地理实体。
具有定位明显、属性隐含的特点。
栅格结构是将地面划分为均匀的网格,每个网格作为一个像元,像元的位置有所在行、列号确定,像元所含有的代码表示其属性类型或仅是与其属性记录相联系的指针。
矢量结构的优点是:
⏹显示图形的质量高,可视性好;
⏹存储数据量较小;
⏹应用网络分析可建立完整的拓扑关系;
⏹显示数据精度高
⏹可对图形及其属性进行检索、更新和概括。
其不足之处在于:
⏹数据结构较为复杂;
⏹多图叠加操作较困难;
⏹由于拓扑关系的不同,使得模拟操作较困难;
⏹数据输出的费用较高;
⏹难于进行某些空间分析运算。
栅格结构的优点是:
⏹数据结构简单;
⏹易于与遥感影象和数字测量影象等数据结合;
⏹易于进行各种空间操作和空间分析;
⏹易于进行模拟操作;
⏹有发展潜力。
其缺点为:
⏹图形数据量大;
⏹减少数据量要以牺牲精度为前提;
⏹图形显示的可视性不如矢量结构;
⏹网络分析较难;
⏹投影变换较为耗时。
三、问答
1、GIS发展简况与趋势
答:
(1)GIS发展简况
国际:
GIS的发展经历了以下几个阶段:
60年代的开拓期,注重于空间数据的地学处理,如美国人口调查局建立的DIME用于处理人口统计数据;70年代的巩固期,注重于空间地理信息的管理,充分利用了新的计算机技术,但数据分析能力仍然很弱,在地理信息技术方面未有新突破;80年代的技术大发展期,注重于空间决策支持分析,应用领域迅速扩大,商业化实用系统进入市场;90年代是地理信息系统的用户时代,以来微机的发展和数字化信息产品在全世界普及,GIS已经深入到各行各业,其应用领域从资源管理、环境规划到应急反应,从商业服务区域划分到政治选举分区等,涉及到许多学科和领域。
许多国家制定了本国的GIS发展规划,启动了若干科研项目,建立了一些政府性、学术性机构,如中国于1985年成立了资源与环境信息系统国家重点实验室,美国于1987年成立了国家地理信息与分析中心。
现在,GIS已成为许多机构必备的工作系统。
社会对GIS的认识也普遍提高,需求大幅度增加,从而导致GIS应用的扩大与深化。
国内:
我国GIS的发展虽然较晚,经历了四个阶段,即起步(1970-1980)、准备(1980-1985)、发展(1985-1995)、产业化(1996以后)阶段。
我国地理信息系统方面的工作自80年代初开始。
以1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室为标志,在几年的起步发展阶段中,我国地理信息系统在理论探索、硬件配制、软件研制、规范制订、区域试验研究、局部系统建立、初步应用试验和技术队伍培养等方面都取得了进步,积累了经验,为在全国范围内展开地理信息系统的研究和应用奠定了基础。
地理信息系统进入发展阶段的标志是第七个五年计划开始。
地理信息系统研究作为政府行为,正式列入国家科技攻关计划,开始了有计划、有组织、有目标的科学研究、应用实验和工程建设工作。
自90年代起,地理信息系统步入快速发展阶段。
执行地理信息系统和遥感联合科技攻关计划,强调地理信息系统的实用化、集成化和工程化,力图使地理信息系统从初步发展时期的研究实验、局部实用走向实用化和生产化,为国民经济重大问题提供分析和决策依据。
总之,中国地理信息系统事业经过十年的发展,取得了重大的进展。
地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业,具备了走向产业化的条件。
地理信息系统的发展趋势表现为GIS系统技术和应用两方面。
(1)系统技术方面。
数据标准化使GIS市场从单纯的系统驱动转向数据驱动,意味着支持GIS工作的数据结构及数据交换格式的标准化,提供GIS工作基础数据接口的标准化。
包括建立OpenGIS的互操作标准,寻求驻网GIS数据和空间数据处理服务的标准方法等。
实现数据自动输入,包括对属性表格的扫描和识别,图形扫描和追踪,拓扑关系的自动生成,图例符号的自动标识等。
在空间数据结构与数据管理方面,将出现高效的栅格-矢量相互转换算法来支持栅格和矢量统一的系统,图形空间数据压缩技术将大大发展,面向对象的数据模型将可以实现对复杂的地理将可以直接操作,语言界面将更加实用,出现“真三维”、“时空四维”等数据结构。
系统集成化意味着GIS软件部件的对象化,使GIS软件具有不同功能、可实现互操作和自我管理的软件组件。
使数据不仅能在应用系统内流动,还能在系统间流动。
平台网络化意味着GIS的工作平台将逐步从单机转入网络工作环境,实现在互连网上发布、浏览和下载,实现基于Web的GIS查询和分析。
另外还将出现数据商业化、系统专门化、微机化、智能化等新的趋势。
(2)系统应用方面。
GIS的应用将出现社会化、企业化、全球化和大众化等特征,GIS将进一步与RS和GPS结合,进入更多宏观和微观领域形成新的产业,专业人员分离,GIS教育将得到大力发展和普及以推广和发展GIS的应用,使GIS真正转化为生产力,更有效地推动经济发展的社会进步。
GIS的前沿问题包括
(1)系统技术方面:
数据结构的标准化、数据采集自动化、空间数据和属性数据组织的一体化以及空间分析功能的多样化。
(2)应用方面:
各种专业应用模型的开发,3S的高度结合和集成化等。
结合你的专业谈GIS应用方法及前景
一九九七年GIS
一、名词解释
拓扑关系——建立在拓扑理论基础之上的,用来描述地理实体之间的相邻、包含和相交等空间关系,包括面-面、面-点、面-线、线-线、线-点、点-点等多种形式。
缓冲分析——是地理信息系统重要的空间分析功能之一,是针对点线面实体自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形。
关系数据模型——关系的具体实现是一个二维表结构,表结构中的行对应于元组,列对应于域。
这样满足一定条件的规范化关系的数据集合,就构成了关系数据模型。
空间叠加——将两层或多层地图要素进行叠加产生一个新要素层,其结果将原来要素分割生成新的要素,新要素综合了原来两层或多层要素所具有的属性。
二、简答题
1、GIS的主要功能(略)
2、企业GIS系统的特色
答:
(1)企业GIS应用于一个机构的多个部门,他以建立一个长期稳定运行的分布式系统实现资源共享为目标,同时各部门又各具功能、各负其责和相对独立。
(2)企业化GIS具有多个应用层次:
低层次的具体工作人员主要应用地理信息系统数据库技术处理各自的日常事务;较高层次的部门管理人员则主要应用部分地理信息系统数据库技术完成其日常事务,利用确定性模型解决结构化决策问题;最高层次的决策人员则主要应用地理信息系统模型库和模型库管理系统、知识库及少量地理信息系统数据库技术处理半结构化和非结构化的决策问题。
高一层次向低一层次析取数据,低一层次的信息流向高一层次。
(3)为具体工作人员开发的信息系统可称之为事务处理系统,为部门管理人员开发的信息系统可称之为空间管理信息系统,为决策人员开发的信息系统称为空间决策支持系统。
空间管理信息系统建立在空间事务处理系统基础上,决策支持系统建立在空间事务处理系统和空间管理信息系统之上。
三、问答题(选2)
1、GIS基本组成与主要应用领域
2、地理科学数据集成与管理
3、结合你的专业,谈GIS应用发展前景
答:
应用现状:
GIS已经深入到各行各业,目前已进入GIS的用户时代,其应用领域从资源管理、环境规划到应急反应,从商业服务区域划分到政治选举分区等,涉及到许多学科和领域。
许多国家制定了本国的GIS发展规划,启动了若干科研项目,建立了一些政府性、学术性机构,如中国于1985年成立了资源与环境信息系统国家重点实验室,美国于1987年成立了国家地理信息与分析中心。
同时,商业性的咨询公司、软件制造商大量涌现,商业化实用GIS系统进入市场。
现在,GIS已成为许多机构必备的工作系统。
社会对GIS的认识也普遍提高,需求大幅度增加,从而导致GIS应用的扩大与深化。
应用前景:
GIS的应用将出现社会化、企业化、全球化和大众化等特征,GIS将进一步与RS和GPS结合,进入更多宏观和微观领域形成新的产业,专业人员分离,GIS教育将得到大力发展和普及以推广和发展GIS的应用,使GIS真正转化为生产力,更有效地推动经济发展的社会进步。
一九九六年博士生地理信息系统概论入学试题
一、简述题(40分)
1、地理信息系统的基本功能
2、地理信息输入方法及其特点
答:
地理信息是对地理数据的解释。
地理数据包括空间数据、属性数据和时域特征,其输入方法各有特点。
空间数据的输入:
主要是对图形的数字化处理过程。
方法可采用数字化仪、扫描仪、摄影测量仪以及测量全站型速测仪、GPS接收机等能以数字形式自动记录测量数据的测量仪器。
数字化仪进行数据输入常见的有两中基本方式,既流方式与点方式。
前者速度快效率高,但特殊部分误差较大;后者精度高但速度慢效率低。
此方法的精度受数字化仪本身的分辨率大小、数字化方式和操作员的经验和技术水平等多因素影响。
用扫描仪进行数据输入,按其方式可分成以栅格数据形式扫描的栅格扫描仪和直接沿线划扫描的矢量扫描仪。
用前者进行数字化工作,数据量十分巨大,还存在噪声和中间色调像元的处理问题。
后者能够即时完成对扫描对象的扫描工作,并且得到的数据直接变成符合比例尺要求的矢量数据。
缺点是在扫描过程中操作员必须进行大量的引导工作,此外还要事先制作数字化材料的透明膜片,而且要保持清洁。
属性数据的输入:
当数据量较小时,可与空间数据一起用键盘输入,并把两者组织在数据文件的同一记录中。
但当数据量很大时,这种记录方式在数据管理过程中很不灵活,又造成很大数据冗余,降低系统效率。
当数据量很大时,采用的方法是首先将属性数据输入一个顺序文件,经编辑、检查无误后,再转存数据库的相应文件和表格中。
3、地理信息数据结构的类型
答:
数据结构指数据的组织形式。
在GIS中,属性数据一般是通过相应的图素,如点(像元)、弧段、多边形的编号与图形建立联系。
属性数据结构记录的是与图形数据相关联的专题信息数据,通常采用数据库管理系统进行管理。
空间数据结构包括栅格数据结构和矢量数据结构。
前者包括完全栅格结构、游程编码、Morton顺序结构和区域四叉树和八叉树结构。
后者包括Spaghetti结构、拓扑数据结构、及表面格网数据结构等类型。
4、空间拓扑叠加
答:
将两层或多层地图要素进行叠加产生一个新要素层,其结果将原来要素分割生成新的要素,新要素综合了原来两层或多层要素所具有的属性。
包括:
1)多边形叠加(多边形之和,输出保留了两个输入的所有多边形;多边形之积,输出保留了两个输入的共同覆盖区域;多边形叠合,以一个输入的边界为准,而将另一个多边形与之相匹配,输出内容是第一个多边形区域内两个输入层所有多边形。
);2)点与多边形叠加,实质是计算包含关系,其结果是为每点产生一个新的属性。
3)线与多边形叠加,将多边形要素层叠加到一个弧段层上,以确定每条弧段落在哪个多边形内。
二、问答题(任选二题,60分)
5、综述地理信息系统空间分析功能
答:
◆空间信息量算质心量算、几何量算和形状量算等;
◆空间信息分类主成分分析法、层次分析法、系统聚类分析和判别分析等;
◆叠加分析
◆网络分析对地理网络、城市基础设施网络等进行分析和模型化,是网络分析功能的主要目的。
包括路径分析(静态求最佳路径、动态分段技术、n条最佳路径分析、最短路径和动态最佳路径分析等),地址匹配(实质是对地理位置的查询),资源分配网络模型(可计算中心地的等时区,等交通距离区、等费用距离区;可计算中心地的吸引范围分析等);
◆缓冲区分析基于点要素的缓冲区,通常以点为圆心,以一定距离为半径的圆;基于线要素的缓冲区,通常以线为中心轴线,距中心轴线一定距离的平行条带多边形;基于面要素的多边形边界的缓冲区,向外或向内扩展一定距离以生成新的多边形。
该功能在交通、林业、资源管理、城市规划中有广泛应用,如保护区的定界等;
◆空间统计分析常规统计分析,分析数据集合的均值、总和、方差、频数等;空间自相关分析;回归分析;趋势分析、专家大分模型等。
6、论地理信息系统与遥感、全球定位系统、信息网络的关系及其综合应用。
答:
在3S系统中GIS相当中枢神经,RS相当传感器,GPS相当定位器。
GIS具有较强的空间查询、分析和综合处理能力,但获取数据困难;RS能高效地获取大面积的区域信息,但受光谱波段的限制,且数据定位及分类精度差;GPS能快速地给出目标的位置,但无法给出目标点的地理属性。
GIS—RS—GPS之间相互关系简单地表示为下图。
而在实际应用中,很多空间领域所要解决的问题,常常需要3个系统联合使用。
如在森林资源管理中,对森林资源防火、动态监测等需要从遥感技术中获取信息,由GPS进行定位定向及导航,由GIS进行分析处理,并提供各种图件,最终提出决策实施方案。
3S高度结合形成有机的一体化系统,将能快速准确地获取定位的现势信息,对数据进行动态更新,实现实时实地的现场查询和分析判断,使其在资源环境和区域管理等众多领域中发挥巨大作用。
3S的集成将使测绘、遥感、制图、地理和管理决策科学相融合,成为快速实时空间信息分析和决策支持的强有力的技术工具。
3S的结合和集成是空间信息系统的发展方向,也是空间科学发展的必然趋势。
3S结合的途径可以概括为以下几方面。
(1)GIS和RS的结合
1.遥感数据作为地理信息数据。
一种形式是通过目视判读航空航天影像后编制各种专题地图,经过数字化仪后将需要的信息输入GIS中。
另外最理想的方式是将遥感数据输入计算机中经自动识别分类,编辑处理成专题地图,然后进入GIS。
整个过程在“全数字化”环境下进行。
2.地理信息系统为遥感提供空间数据管理和分析的技术手段。
即借助GIS数据库中空间数据如DTM,解决遥感的“异物同谱”问题,提高对遥感数据的识别精度和效率。
3.地理信息系统和遥感图象的结合方式。
通常有三种途径:
①采用软件结合实现数据的转换、传送和配准,可能通过将GIS作为RS技术的一个子系统或在GIS扩充遥感图象处理功能;②发展一种标准的数据交换格式;③设计更有效的数据结构模型和空间数据的管理系统,将GIS和RS结合志一个完整系统。
(2)RS和GPS的结合
1.GPS的精确定位功能克服了RS定位困难的问题。
借助于GPS使RS迅速进入GIS分析系统,保证了RS数据及地面同步监测数据获取的动态配准、动态进入GIS数据库。
2.利用RS数据实现GPS定位遥感信息查询。
3.GPS和RS结合形成GPS气象遥感等新技术。
结合全球GPS观测网将为天气预报尤其是短期天气预报提供大气参数及其变化情况。
(3)GPS和GIS的结合
通过GIS系统可使GPS的定位信息在电子地图上获得实时的、准确的、形象的反映及漫游查询。
将GPS的接收机同电子地图相配合,利用实时差分定位技术,加上相应的通信手段组成各种电子导航和监控系统,可广泛应用于交通、公安侦破、车船自动驾驶、银行运钞车监视、抢险救灾中最佳路径选择等方面。
下图为GPS接收机、电子地图及通讯装置组成的定位导航系统,整个系统包括一个基地台和多个移动台,其间可进行实时联系;若加入空间分析模型还可以进一步拓宽其应用范围。
7、结合你的经验,谈GIS应用前景
1995年博士生(GIS概论)入学试题
一、简述题(40分)
1.地理信息系统的主要功能。
2.图形数据输入的主要方法及特点。
3.地理信息系统的主要数据源及其特征。
4.空间数据库主要特征。
答:
传统的空间数据库主要特征有:
1)数据模型提供一组模拟信息实体的数据结构,一组操纵信息实体的方法和一组定义数据一致性状态的约束条件;
2)永久性
3)并发性
4)事务管理监视数据库的交互过程,确保数据的一致性和稳定性;
5)恢复功能
6)查询语言
7)辅存管理提供一组用于改善访问性能的高效结构和算法
8)安全性
另外,面向对象数据库系统还具有下列面向对象的特性
9)数据抽象能开发和使用灵活的、逻辑上复杂的抽象数据类型
10)较强的信息模拟能力
11)对象标识系统为对象定义并维护唯一的标识符,这一标识符独立于对象本身的内容和地址,并支持对象的共享
12)封装性和数据隐藏
13)主动数据
14)继承性
15)多态性
16)复合性
17)消息传递
18)计算完整性
19)可扩充性
二、问答题(任选二题,60分)
1.地理信息系统的基本组成与应用。
2.土地管理信息系统与城市管理信息系统的比较。
3.地理信息系统与相关学科的相互关系。
答:
1)与地理学与地学数据处理系统地理学是一门研究人们赖以生存的空间的科学,他为GIS提供了有关空间分析的基本观点和方法,成为GIS的基础理论依托;而GIS的发展为地理问题的解决提供了全新的技术手段,并使地理学研究的数学传统得到充分发挥。
地学数据处理系统以地学数据的收集、存储、加工、集成、再生成等数据处理为目标,为GIS提供符合一定标准和格式的数据。
2)与地图学与电子地图GIS脱胎于地图,并成为地图信息的又一种新的载体形式,同时作为GIS发展的根源之一,地图仍是目前GIS的重点数据源之一。
两者的差别是地图强调的是数据的载体、符号化与显示,而GIS则注重与信息分析。
3)与计算机科学计算机科学的发展对GIS有着深刻的影响,DBMS是GIS的不可缺少的重要组成部分之一,他所具有的功能是GIS有关数据操作功能的重要组成部分;CAD提供了数据输入、显示与表达的软件与方法;计算机图形理论是现代地理信息系统的技术理论之一,计算机图形学提供图形处理、显示的软硬件及技术方法;人工智能的发展为GIS提供了智能化技术系统的设计技术与方法;计算机网络技术的发展为GIS的构件化技术的形成提供了新的机遇,为GIS发展成为社会信息基础设施的重要组成部分奠定了基础。
4)与遥感遥感是地理信息系统的重要数据源与更新手段,同时地理信息系统的应用又进一步支持遥感信息的综合开发和利用。
5)与管理信息系统传统的管理信息系统处理的数据不包括空间特征,而另一