地理信息系统考试复习题文档格式.docx
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都有地图输出、空间查询、分析和检索功能
ＣＡＭ侧重于数据查询、分类及自动符号化，具有地图辅助设计和产生高质量矢量地图的输出机制；
它强调数据显示而不是数据分析，地理数据往往缺乏拓扑关系；
matlab
它与数据库的联系通常是一些简单的查询。
CAM是GIS的重要组成部分；
综合图形和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策信息。
4、GIS的输入和输出设备有哪些
输入：
数字化、解析测图仪、扫描仪遥感处理设备等
输出：
打印机绘图仪显示终端
5、GIS的功能和应用（论述题）
GIS的功能：
、数据采集与输入、数据编辑与更新数据、存储与管理、数据显示与输出
应用：
GIS最初就是起源于资源调查，是GIS的最基本的职能，目前趋于成熟的主要应用领域。
资源调查包括土地资源，森林资源和矿产资源的调查、管理、土地利用规划，野生动物的保护等。
GIS的主要任务是将各种来源的数据和信息有机地汇集在一起，并通过统计，叠量分析等功能，按多种边界和属性条件，提供区域多种条件组合形式的资源统计和资源现状分析，从而为资源的合理开发、利用提供依据。
在进行区域和城镇规划的过程中，要处理许多不同性质和不同特点的问题，涉及多方面要素，如资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金融等，GIS将这些数据信息归算到城市的统一系统之中，最后进行城市和区域多目标的开发和规划，包括城镇总体规划，城市建设用地适宜性评价，城市环境选质量评价，道路交通规划，公共设施配置及城市环境动态监测等，这些功能的实现是以GIS的一些数据处理和分析算法加以保证的，如GIS的空间搜索方法，多信息叠加处理和一系列的分析软件，回归分析，投入产出计算，模糊加权评价等。
灾害监测：
GIS方法和多时相的遥感数据，可以有效地用于森林火灾的预测预报、洪水灾情监测和淹没损失估算，确定泄洪区内人员撤退、财产转移和救灾物资供应的最佳路线，为救灾抢险和防洪决策提供及时准确的信息。
宏观决策：
GIS利用地理数据库，通过一系列决策模型的构建和比较分析，可为国家宏观决策提供依据。
例如我国在三峡地区的研究中通过利用GIS和机助制图的方法，建立环境监测系统，为三峡工程的宏观决策提供了建库前后环境变化的数量，速度和演变趋势等可靠数据
此外还有环境评估、作战指挥、交通运输等应用
第二章
1、地理实体的概念
指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具有概括性，复杂性，相对性的概念
2、空间数据的特性及类型
空间特征、属性特征、时间特征
地理信息中的数据来源和数据类型很多，概括起来主要有以下五种：
几何图形数据。
来源于各种类型的地图和实测几何数据。
几何图形数据不仅反映空间实体的地理位置，还要反映实体间的空间关系。
影像数据。
主要来源于卫星遥感、航空遥感和摄影测量等。
属性数据。
来源于实测数据，文字报告，或地图中的各类符号说明，以及从遥感影像数据通过解释得到的信息等。
地形数据。
来源于地形等高线图中的数字化，已建立的格网状的数字化高程模型（DTM），或其他形式表示的地形表面（如TIN）等。
元数据。
对空间数据进行推理、分析和总结得到的关于数据的数据，如数据来源、数据权属、数据产生的时间、数据精度、数据分辨率、元数据比例尺、地理空间参考基准、数据转换方法等。
3、空间关系有哪些
顺序空间关系：
（方向空间关系）顺序空间关系是基于空间实体在地理空间的分布用上下左右、前后、东南西北等方向性名称来描述空间实体的顺序关系，算法复杂，至今没有很好的解决方法
度量空间关系：
用于描述空间实体之间的距离远近等关系。
即实体间的距离关系
拓扑关系：
图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质
4、拓扑空间关系的定义、种类、表达、意义
1）关联关系：
（不同类要素之间）结点与弧段
2）邻接关系：
（同类元素之间）多边形之间、结点之间
3）连通关系：
要素之间的通达关系
4）方向性：
一条弧段的起点、终点确定了弧段的方向。
用于表达现实中的有向弧段，如城市道路单向，河流的流向等。
5）包含关系：
指面状实体包含了哪些线、点或面状实体。
6）区域定义：
多边形由一组封闭的线来定义。
7）层次关系：
相同元素之间的等级关系，淮南市有各个区组成
主要的拓扑关系：
拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含
表达
（1）
面--链关系：
面构成面的弧段
（2）
链--结点关系：
链链两端的结点
（3）
结点--链关系：
结点通过该结点的链\
（4）链—面关系：
链左面右面
意义：
1）拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何关系具有更大的稳定性，不随地图投影而变化。
2）有助于空间要素的查询，利用拓扑关系可以解决许多实际问题。
如某县的邻接县，--面面相邻问题。
又如供水管网系统中某段水管破裂找关闭它的阀门，就需要查询该线（管道）与哪些点（阀门）关联。
某条铁路通过哪些地区，某县与哪些县邻接。
又如分析某河流能为哪些地区的居民提供水源，某湖泊周围的土地类型及对生物、栖息环境作出评价等。
3）根据拓扑关系可重建地理实体。
例如根据弧段构建多边形，实现道路的选取，进行最佳路径的选择等。
5、空间数据结构的概念：
空间数据结构：
适合于计算机系统存储、管理和处理的地学图形的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述
6、如何建立栅格数据
（一）建立途径
1、手工获取，专题图上划分均匀网格，逐个决定其网格代码。
2、扫描仪扫描专题图的图像数据{行、列、颜色（灰度）}，定义颜色与属性对应表，用相应属性代替相应颜色，得到（行、列、属性）再进行栅格编码、存贮，即得该专题图的栅格数据。
3、由矢量数据转换而来
4、遥感影像数据，对地面景象的辐射和反射能量的扫描抽样，并按不同的光谱段量化后，以数字形式记录下来的象素值序列
5、格网DEM数据，当属性值为地面高程，则为格网DEM，通过DEM内插得到
（二）栅格系统的确定
1、坐标系统的确定：
表示具有空间分布特征的地理要素，不论采用什么编码系统，什么数据结构（矢、栅）都应在统一的坐标系统下，而坐标系的确定实质是坐标系原点和坐标轴的确定
2、
栅格单元尺寸的确定1）原则：
应能有效地逼近空间对象的分布特征，又减少数据的冗余度。
2）方法：
用保证最小多边形的精度标准来确定尺寸经验公式
（三）栅格代码（属性值）的确定
1、中心点法：
取位于栅格中心的属性值为该栅格的属性值
2、面积占优法：
栅格单元属性值为面积最大者，常用于分类较细，地理类别图斑较小时
3、长度占优法——每个栅格单元的值由该栅格中线段最长的实体的属性来确定
4、重要性法：
根据栅格内不同地物的重要性，选取最重要的地物类型的属性作为栅格单元的属性值
7、栅格数据编码方法、优缺点及相关压缩
1、直接栅格编码：
将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行记录代码数据（奇数行从左到右，偶数行从右到左）
特点：
最直观、最基本的网格存贮结构，没有进行任何压缩数据处理
优点：
编码简单，信息无压缩、无丢失。
缺点：
数据量大。
2、游程长度编码：
按行扫描，将相邻属性值相同的像元合并，记录代码的重复个数（属性码，长度）
对于游程长度编码，区域越大，数据的相关性越强，则压缩越大，适用于类型区域面积较大的专题图，而不适合于类型连续变化或类别区域分散的分类图（压缩比与图的复杂程度成反比）。
这种编码在栅格加密时，数据量不会明显增加，压缩率高，并最大限度地保留原始栅格结构，编码解码运算简单，且易于检索，叠加，合并等操作，这种编码应用广泛。
压缩效率高（保证原始信息不丢失）；
易于检索、叠加、合并操作。
缺点：
只顾及单行单列，没有考虑周围的其他方向的代码值是否相同。
压缩受到一定限制。
3、块码：
采用方形区域作为记录单元，每个记录单元包括相邻的若干栅格
数据对组成：
（初始行、初始列，半径，属性值）
具有可变分辨率，即当属性变化小时图块大，对于大块图斑记录单元大，分辨率低，压缩比高。
小块图斑记录单元小，分辨率高，压缩比低。
所以，与行程编码类似，随图形复杂程度的提高而降低分辩率。
4、链式编码、Freeman链码、边界链码
主要记录线状地物或面状地物的边界。
它把线状地物或面状地物的边界表示为：
由某一起始点开始并按某些基本方向确定的单位矢量链。
前两个数字表示起点的行列号，从第三个数字开始的每个数字表示单位矢量的方向
1）首先定义一个3x3窗口，中间栅格的走向有8种可能，并将这8种可能0~7进行编码。
2）记下地物属性码和起点行、列后，进行追踪，得到矢量链
链码可有效地存贮压缩栅格数据，便于面积、长度、转折方向和边界、线段凹凸度的计算。
不易做边界合并，插入操作、编辑较困难（对局部修改将改变整体结构）。
区域空间分析困难，相邻区域边界被重复存储
5、四叉树编码
常规四叉树
8、矢量数据获取方式及编码方法
1）由外业测量获得2）由栅格数据转换获得3）跟踪数字化
一、实体式（面条模型）二、索引式（树状）三、双重独立地图编码
四、链状双重独立地图编码
9、矢量数据和栅格数据的比较
10、矢量栅格数据的一体化的概念
将矢量面对目标的方法和栅格单元填充的方法结合起来，具体采用填满线状目标路径和充填面状目标空间的方法作为一体化数据结构的基础
第三章
1、空间数据库的概念
2、空间数据特征
1）空间特征：
一般需要建立空间索引。
2）非结构化特征：
结构化的，即满足第一范式:
每条记录定长，且数据项是原子数据.而空间数据数据项变长，对象包含一个或多个对象，需要嵌套记录。
3）空间关系特征：
拓扑数据给空间数据的一致性和完整性维护增加了复杂性。
4）分类编码特征：
一种地物类型对应一个属性数据表文件。
多种地物类型共用一个属性数据表文件。
5）海量数据特征
3、空间索引的方法有哪些
对象范围索引，格网索引，四叉树索引，R树索引
4、空间数据库的建库步骤
一、需求分析是整个空间数据库设计与建立的基础
二、结构设计指空间数据结构设计，结果是得到一个合理的空间数据模型，是空间数据库设计的关键
1、概念模型：
是通过对错综复杂的现实世界的认识与抽象，最终形成空间数据库系统及其应用系统所需的模型。
2、逻辑模型：
是将概念模型结构转换为具体DBMS可处理的地理数据库的逻辑结构（或外模式）
3、物理设计是指有效地将空间数据库的逻辑结构在物理存储器上实现，确定数据在介质上的物理存储结构，其结果是导出地理数据库的存储模式（内模式）。
三、数据层设计
GIS的数据可以按照空间数据的逻辑关系或专业属性分为各种逻辑数据层或专业数据层，原理上类似于图片的叠置
四、数据字典设计
数据字典用于描述数据库的整体结构、数据内容和定义等。
一个好的数据字典可以说是一个数据的标准规范，它可使数据库的开发者依此来实施数据库的建立、维护和更新。
第四章
1、GIS的数据源：
地图数据、遥感数据、实测数据、文本数据、统计数据、多媒体数据：
声音、图片、视频、已有系统的数据：
2、如何将纸质数据导入电脑中
地图数字化是指把传统的纸质或其他材料上的地图转换为计算机可识别的图形数据的过程，以便进一步在计算机中进行存贮、分析和输出
几何图形数据的采集：
（1）地图跟踪数字化：
将需要数字化的（地图、航片）固定在数字化板上，然后设定数字化范围，输入有关参数，设置特征码清单，选择数字化方式（点方式和流方式），就可以按地图要素的类别分别实施图形数字化了
（2）地图扫描数字化：
首先通过扫描将地图转换为栅格数据，然后采用栅格数据矢量化的技术追踪出线和面，采用模式识别技术识别出点和注记，并根据地图内容和地图符号的关系，自动给矢量数据赋以属性值
属性数据的录入主要采用键盘输入的方法，有时也可以辅助于字符识别软件
当属性数据的数据量较小时，可以在输入几何数据的同时，用键盘输入：
当数据量比较大时，一般与几何数据分别输入，并检查无误后转入到数据库中
3、图层的概念、分层的方法和目的
空间数据可按某种属性特征形成一个数据层，通常称为图层。
空间数据分层方法：
1）专题分层
每个图层对应一个专题，包含某一种或某一类数据。
如地貌层、水系层、道路层、居民地层等。
2）时间序列分层
把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。
3）地面垂直高度分层
把距离地面不同高度的数据作为一个数据层。
目的：
便于空间数据的管理、查询、显示、分析等
1）空间数据分为若干数据层后，对所有空间数据的管理就简化为对各数据层的管理，而一个数据层的数据结构往往比较单一，数据量也相对较小，管理起来就相对简单；
2）对分层的空间数据进行查询时，不需要对所有空间数据进行查询，只需要对某一层空间数据进行查询即可，因而可加快查询速度；
3）分层后的空间数据，由于便于任意选择需要显示的图层，因而增加了图形显示的灵活性；
4）对不同数据层进行叠加，可进行各种目的的空间分析。
4、多元数据如何放入同一系统
各种GIS的数据源、服务目的和各自特征可以不同，但均有统一的地理基础。
地理基础是地理信息数据表示格式与规范的重要组成部分
统一的地图投影系统，统一的地理格网坐标系统（地理参照系），统一的地理编码系统
5、我国常用的地图的投影方式有哪些
1）、我国基本比例尺地形图（1：
100万、1：
50万、1：
25万、1：
10万、1：
5万、1：
2.5、1：
1万、1：
5000）,除1：
100万外均采用高斯—克吕格投影为地理基础；
2）、我国1：
100万地形图采用了Lambert投影，其分幅原则与国际地理学会规定的全球统一使用的国际百万分之一地图投影保持一致。
3）、我国大部分省区图以及大多数这一比例尺的地图多采用Lambert投影和属于同一投影系统的Albers投影（正轴等面积割圆锥投影）；
6、代码和编码的区别
编码：
是指确定属性数据的代码的方法和过程。
代码：
是一个或一组有序的易于被计算机或人识别与处理的符号，是计算机鉴别和查找信息的主要依据和手段。
编码的直接产物就是代码，而分类分级则是编码的基础。
7、分类的概念及原则
分类是将具有共同的属性或特征的事物或现象归并在一起，而把不同属性或特征的事物或现象分开的过程。
分类是人类思维所固有的一种活动，是认识事物的一种方法
分类的基本原则是：
科学性、系统性、可扩性、实用性、兼容性、稳定性、不受比例尺限制、灵活性
8、空间元数据的概念、作用
1）定义：
地理的数据和信息资源的描述性信息。
它通过对地理空间数据的内容、质量、条件和其他特征进行描述与说明，以便人们有效地定位、评价、比较、获取和使用与地理相关的数据。
2）作用：
（a）用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源。
（b）帮助数据使用者查询所需空间信息。
（c）组织和维护一个机构对数据的投资。
（d）用来建立空间信息的数据目录和数据交换中心。
（e）提供数据转换方面的信息。
9、互操作的概念
指异构环境下两个或两个以上的实体，尽管它们实现的语言、执行的环境和基于的模型不同，但它们可以互相通信和协作，以完成某一特定任务，这些实体包括程序、对象、系统运行环境等
10、OpenGIS的含义，目的，特点
OGIS，也叫开放式地理数据互操作规范，它是由开放地理信息系统协会（OpenGISConsortium）制定的一系列开放标准和接口。
OpenGIS规范是OGC规范的最高层次，是利用软件统一地表示地理数据和地理处理的规范系统
在传统GIS软件与高带宽的异构地学处理环境中架起一座桥梁，具体通过信息基础设施，把地理空间数据和地理处理资源集成到主流的计算机技术中，促使可互操作的商业地理信息处理软件的广泛应用
1）是一种统一的规范，使用户和开发者能进行互操作；
2）能克服烦琐的批处理及导入、导出障碍，在分布操作系统异构数据库环境下获取数据及数据处理功能资源；
3）由于OpenGIS独立于具体平台，它只能是抽象层的概念描述，而不是具体的实现。
11、几何数据的采集方式
地图数字化是指把传统的纸质或其他材料上的地图转换为计算机可识别的图形数据的过程，以便进一步在计算机中进行存贮、分析和输出。
包括三种方法
（一）手工数字化：
是指不借用任何数字化设备对地图进行数字化，即手工读取并录入地图的地理坐标数据
（二）数字化仪数字化
（三）扫描矢量化
12、GIS数据质量的内容
1）位置（几何）精度：
如数学基础、平面精度、高程精度等，用以描述几何数据的误差。
2）属性精度：
如要素分类的正确性、属性编码的正确性、注记的正确性等，用以反映属性数据的质量。
3）逻辑一致性：
如多边形的闭合精度、结点匹配精度、拓扑关系的正确性等，由几何或属性误差也会引起逻辑误差。
4）完备性：
如数据分类的完备性、实体类型的完备性、属性数据的完备性、注记的完整性，数据层完整性，检验完整性等。
5）现势性：
如数据的采集时间、数据的更新时间等。
13、GIS误差来源
（一）源误差：
遥感数据、测量数据、属性数据、GPS数据、地图、地图数字化
（二）处理误差：
几何纠正，坐标变换，几何数据的编辑，属性数据的编辑，空间分析。
图形化简，数据格式转换，计算机截断误差，空间内插
第五章
1、空间数据处理的目的、包含哪些内容
空间数据处理的目的：
消除数字化错误；
解决比例尺不统一，投影不统一，数据格式不统一，数据冗余，数据表达不连续和图形接边等问题，为空间数据入库及应用创造条件。
包含：
坐标变换，图形编辑，拓扑关系的自动建立，图形的剪裁、合并与图幅接边
空间插值，数据压缩与光滑，空间数据格式转换
2、坐标变换的和投影变换常用的方法
1、坐标变换----旋转、平移和缩放（狭义）：
旋转和平移利用仿射变换进行缩放采用乘以系数进行
2、几何纠正：
通过控制点利用高次变换、二次变换和仿射变换加以改正
3、投影变换：
（1）解析变换法
（2）数值变换法（3）数值解析变换法
3、图形编辑的概念
图形编辑又叫数据编辑、数字化编辑，是指对地图资料数字化后的数据进行编辑加工，其主要的目的是在改正数据差错的同时，相应地改正数字化资料的图形。
4、什么叫空间插值（内插外推）
内插:
在已观测点的区域内估算未观测点的数据的过程；
外推:
在已观测点的区域外估算未观测点的数据的过程.—--预测。
5、什么叫趋势面分析
是一种多项式回归分析技术。
多项式回归的基本思想是用多项式表示线或面，按最小二乘法原理对数据点进行拟合，拟合时假定数据点的空间坐标X、Y为独立变量，而表示特征值的Z坐标为因变量。
6、栅格数据向矢量数据转换的步骤
方法一，实际应用中大多数采用人工矢量化法，如扫描矢量化，该法工作量大，成为GIS数据输入、更新的瓶颈问题之一。
方法二1、边界提取2、二值化3、二值图像的预处理4、细化:
1）剥皮法2）骨架法5、跟踪6、拓扑化
第六章
1、空间分析的概念
空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在提取和传输空间信息。
空间分析早已成为地理信息系统的核心功能之一，它特有的对地理信息（特别是隐含信息）的提取、表现和传输功能，是地理信息系统区别于一般信息系统的主要功能特征。
2、空间分析有哪些
包括空间查询与量算，缓冲区分析、叠加分析、路径分析、空间统计分类分析等。
3、什么叫空间数据的查询及查询方式
空间数据的查询一般定义为从空间数据库中找出所有满足属性条件和空间约束条件的地理对象。
即根据用户的要求，从空间数据库中找出符合用户需求的空间数据子集，提供用户做进一步的处理工作。
查询方式
1、基于属性（非空间）特征的查询
2、基于空间特性的查询
3、结合空间特性和非空间（属性）特征的查询
4空间查询语言
5、其它查询方法1）可视化空间查询2）超文本查询
4、什么叫叠置分析、缓冲区分析、DEM、DTM、网络分析
空间叠置分析（SpatialOverlayAnalysis）是指在统一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠置，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系
SpatialBufferAnalysis：
是根据分析对象点、线、面实体自动建立他们周围一定距离的带状区域，用以识别这些实体对邻近对象的辐射范围或影响，以便为某项分析或决策提供依据。
DTM：
是描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列，是描述地表单元空间位置和地形属性分布的有序集合
数字高程模型（DigitalElevationModel）,简称DEM。
它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型（DigitalTerrainModel，简称DTM）的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。
一般认为，DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布，其中DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在DEM的基础上派生。
网络分析:
是运筹学模型中的一个基本模型，即对地理网络和城市基础设施网络进行地理分析和模型化
5、GIS中常用的网络分析有哪些
（一）GIS中常用的网络分析问题1．路径分析2．资源分配3．连通分析4．流分析
路径分析是GIS中最基本的功能，其核心是对最佳路径的求解。
从网络模型的角度看，最佳路径的求解就是在指定网络的两结点间找一条阻抗强度最小的路径。
其求解方法有几十种，而Dijkstra算法被GIS广泛采用
资源分配也称定位与分配问题，它包括了目标选址和将需求按最近（这里的远近是按加权距离来确定的）原则寻找的供应中心（资源发散或汇集地）两个问题。
常用的算法是P中心模型
人们常常需要知道从某一结点或边出发能够到达的全部结点或边。
这一类问题称为连通
升级会员 