地理信息系统习题.docx

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地理信息系统习题

地理信息系统作业1

1：

你是如何理解地理信息系统概念？

答：

地理信息系统简称GIS，有时又简称“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。

它是在计算机软硬件系统支持下，对现实世界（资源与环境）研究和变迁各类空间数据及描述这些空间数据特征属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述技术系统。

2：

地理信息系统构成、功能是什么？

答：

（1）构成：

地理信息系统由计算机系统、用户、空间数据和属性数据三项构成，其中计算机系统又包括硬件系统和软件系统，硬件系统又包含一般硬件系统和GIS硬件系统，软件系统又包含操作系统和GIS软件系统。

（2）功能：

①数据采集功能；②数据编辑与更新功能；③数据存储、组织与管理功能；④空间查询与空间分析功能；⑤数据显示与输出功能。

GIS作业2

1、地理空间实体三要素是什么？

它们之间关系是怎样？

三要素：

点、线、面

2、空间数据基本特征是什么？

地理信息数字化描述方法有哪些？

基本特征：

（1）属性特征：

描述空间对象特性，即是什么，如对象类别、等级、名称、数量等；

（2）空间特征：

描述空间对象地理位置以及相互关系，又称几何特征和拓扑特征，前者用经纬度、坐标表示，后者如交通学院与电力学院相邻等；

（3）时间特征：

描述空间对象随时间变化。

描述方法：

（1）绝对关系:

坐标、角度、方位、距离等；

（2）相对关系：

相邻、包含、关联。

3、空间实体可抽象为哪几种类型？

它们在矢量数据结构和栅格数据结构分别是如何表示？

可抽象为点、线、面三种基本类型。

在矢量结构中，现实世界物体或状态用点、线、面表达，每一个实体位置用它们在坐标参考系统中空间位置定义。

在栅格结构中，地理位置实体和状态用它们占据栅格行列号来定义，栅格值为栅格所表达内容属性值。

4、叙述四种栅格数据存储压缩编码方法？

（1）链式编码（ChainCodes）又称为弗里曼链码（Freeman）或边界链码。

链式编码将线状地物或区域边界表示为：

由某一起始点和在某些基本方向上单位矢量链组成，单位矢量长度为一个栅格单元，每个后续点可能位于其前继点八个基本方向之一。

基本方向可定义为：

东、东南、南、西南、西、西北、北、东北等八个基本方向。

（2）游程长度编码（Run-LengthCodeds）：

游程长度编码编码方案是，只在各行（或列）数据代码发生变化时一次记录该代码以及相同代码重复个数，从而实现数据压缩。

 实质也可以按行帧序存储多边形内各个像元列号，即在某行上从左至右存储属该多边形始末像元列号。

（3）块状编码（BlockCodes）：

块状编码是将游程长度编码扩大到二维情况，把多边形范围划分成由像元组成正方形，然后对各个正方形进行编码。

（4）四叉树编码：

四叉树编码又称为四分树、四元树编码。

它是一种更有效压编数据方法。

它将2n×2n像元阵列连续进行4等分，一直分到正方形大小正好与象元大小相等为止，而块状结构则用四叉树描述，习惯上称为四叉树编码

5、试写出矢量和栅格数据结构模式，并列表比较其优缺点。

矢量数据结构是对矢量数据模型进行数据组织，栅格数据结构是以规则栅格阵列表示空间对象数据结构。

矢量数据：

优点：

表示地理数据精度较高；数据结构严密，数据量小；完整描述空间关系；图形输出精确美观；图形数据和属性数据恢复、更新、综合都能实现；面向目标，不仅能表达属性，而且能方便记录每个目标具体属性信息。

缺点：

数据结构复杂；矢量叠置较为复杂；数学模拟比较困难；技术复杂，特别是软硬件。

栅格数据：

优点：

数据结构简单；空间数据叠置和组合方便；各类空间分析很易于进行；数学模拟方便。

缺点：

图形数据量大；用大像元减少数据量时，精度和信息量受损；地图输出不美观；难以建立网络连接关系；投影变换比较费时。

6、试述栅格结构数据获取主要途径以及栅格数据结构编码步骤。

栅格结构数据获取方法栅格数据结构主要可有四个途径得到，即：

a.目读法；b.矢量数字化法；c.扫描数字化法；d.分类影像输入。

7、试述矢量结构编码方式及其编码主要步骤。

（1）实体式（多边形矢量编码）

编码方法：

只记录空间对象位置坐标和属性信息，不记录拓扑关系存储方式独立存储：

空间对象位置直接跟随空间对象；点位字典：

点坐标独立存储，线、面由点号组成特征

无拓扑关系，主要用于显示、输出及一般查询公共边重复存储，存在数据冗余，难以保证数据独立性和一致性多边形分解和合并不易进行，邻域处理较复杂；处理嵌套多边形比较麻烦适用范围制图及一般查询，不适合复杂空间分析。

（2）索引式编码：

索引式编码采用树状索引以减少数据冗余并间接增加邻域信息。

具体方法是对所有边界点进行数字化，将坐标对依顺序方式存储，由点索引与边界线号相联系，以线索引与各多边形相联系，形成树状索引结构。

（3）双重独立式编码简称DIME（DualIndependentMapEncoding），是美国人口统计系统采用一种编码方式，是一种拓扑编码结构， 既存储面又存储点。

（4）链状双重独立式编码是DIME数据结构一种改进。

在DIME中，一条边只能用直线两端点序号及相邻面域来表示，而在链状数据结构中，将若干直线段合为一个弧段（或链段），每个弧段可以有许多中间点。

在链状双重独立数据结构中，主要有四个文件：

多边形文件、弧段文件、弧段节点文件、结点坐标文件

GIS作业3

1、图像纠正变换方法

精确方法：

仿射变换、双线性变换、平方变换、立方变换等

近似方法：

橡皮板变换

2、元数据方法？

元数据在质量控制中作用？

元数据是关于数据数据，他在地理空间信息中用于描述地理数据集内容，质量，表示方式，空间参考，管理方式以及数据集其他特征，他是实现地理空间信息共享核心标准之一。

元数据主要作用是：

（1）帮助用户了解和分析数据：

元数据提供丰富引导信息，以及由纯数据得到分析，综合和索引等；

（2）空间数据质量控制：

不论是统计数据还是空间数据都存在数据精度问题，影响空间数据精度原因主要有两个方面：

一是源数据精度，一是数据加工处理工程中精度质量控制情况；

（3）在数据集成中应用：

元数据记录了数据格式，空间坐标体系，数据表达形式，数据类型，数据使用软硬件环境，数据使用规范，数据标准等信息；

（4）数据存储和功能实现：

元数据系统用于数据库管理，可以实现数据库设计和系统资源利用方面开支合理分配。

3、地理相关法实现策略

用空间数据地理特征要素自身相关性来分析数据质量。

例如，用地表自然特征空间分布着手分析，山区河流应位于微地形最低点，因此叠加河流和等高线两层数据时，若河流位置不在等高线汇水线上且不垂直相交，则说明两层数据中必有一层数据有质量问题，如不能确定那层数据有问题，可以通过将他们分别与其他质量可靠数据层叠加来进一步分析。

因此可以建立一个有关地理一、特征要素相关关系知识库，以备各空间数据层之间地理空间要素相关分析之用。

4、遥感图像解译方法。

遥感图像解译是根据图像几何特征和物理性质，进行综合分析，从而揭示出物体或现象质量和数量特征，以及它们之间相互关系，进而研究其发生发展过程和分布规律。

从数据类型来看，数字遥感图像是标准栅格数据结构，因此，遥感图像解译实际上就是把栅格形式遥感数据转化成矢量数据过程。

图像解译主要方法有目视解译和计算机解译两种。

（1）目视解译

目视解译是用肉眼或借助简单设备，通过观察和分析图像影像特征和差异，识别并提取空间地理信息一种解译方法。

目前，遥感制图已经全面实现了数字化操作，目视解译也从过去手工蒙片解译发展为数字环境下人机交互式图像解译。

所谓人机交互式图像解译，是一种以计算机制图系统为基础，以数字遥感图像为信息源，以目视解译为主要方法并充分利用专业图像处理软件实现对图像各种操作。

目视解译一般包括以下几个阶段：

解译准备、建立解译标志、解译，最后在解译工作完成过后，为保证解译结果准确性，必须通过野外抽样调查，对解译中疑点进行核实，并对成果进行修改和完善。

（2）计算机解译

计算机解译是利用专业图像处理软件，实现对图像自动识别和分类，从而提取专题信息方法，它包括计算机自动识别和计算机自动分类。

计算机自动识别（模式识别），是将经过精处理遥感图像数据根据计算机所研究图像特征进行处理。

计算机自动分类分为监督分类和非监督分类。

监督分类是根据已知试验样本提出特征参数建立解译函数，对各待分类点进行分类方法；非监督分类是事先并不知道待分类点特征，仅仅根据各待分类点特征参数统计特征，建立决策规划并进行分类一种方法。

目前，主要通过ERDAS、ERMapper、PCI等图像处理软件进行遥感图像解译。

解译得到栅格数据，可以转换成矢量数据，以备进一步处理使用。

计算机解译能够克服肉眼分辨率局限性，提高解译速度，而且随着技术日趋成熟，还能从根本上提高解译精度。

面对海量遥感数据，深入研究图像自动解译，对地理信息系统和数字地球建设具有重要意义.

GIS作业4

1.什么是数据库、空间数据库、空间数据库管理系统、空间数据库应用系统？

（1）数据库是具有特定联系数据集合，也可以看成是具有特定联系多种类型记录集合。

数据库内部构造是文件集合，这些文件之间存在某种联系，不能孤立存在。

（2）空间数据库是存取、管理空间信息数据库。

地理信息系统中数据库就是一种专门化数据库，由于这类数据库具有明显空间特征，所以有人把它称为空间数据库。

（3）空间数据库管理系统：

是指能够对物理介质上存储地理空间数据进行语义和逻辑上定义。

（4）空间数据库应用系统：

提供给用户访问和操作空间数据库用户界面，是应用户数据处理需求而建立具有数据库访问功能应用软件。

2.需求分析阶段应解决主要问题？

需求分析是整个空间数据库设计与建立基础，也是软件研发是否成功直接前提条件，需求分析阶段主要应解决进行以下三项问题：

（1）调查用户需求：

了解用户特点和要求，取得设计者与用户对需求一致看法。

（2）需求数据收集和分析：

包括信息需求（信息内容、特征、需要存储数据）、信息加工处理要求（如响应时间）、完整性与安全性要求等。

（3）编制用户需求说明书：

包括需求分析目标、任务、具体需求说明、系统功能与性能、运行环境等，是需求分析最终成果。

3.结构设计包括哪些内容？

空间数据结构设计，结果是得到一个合理空间数据模型，是空间数据库设计关键。

空间数据模型越能反映现实世界，在此基础上生成应用系统就越能较好地满足用户对数据处理要求。

空间数据库设计实质是将地理空间实体以一定组织形式在数据库系统中加以表达过程，也就是地理信息系统中空间实体模型化问题。

（1）概念设计：

概念设计是通过对错综复杂现实世界认识与抽象，最终形成空间数据库系统及其应用系统所需模型。

具体是对需求分析阶段所收集信息和数据进行分析、整理，确定地理实体、属性及它们之间联系，将各用户局部视图合并成一个总全局视图，形成独立于计算机反映用户观点概念模式。

概念模式与具体DBMS无关，结构稳定，能较好地反映用户信息需求。

表示概念模型最有力工具是E-R模型，即实体-联系模型，包括实体、联系和属性三个基本成分。

用它来描述现实地理世界，不必考虑信息存储结构、存取路径及存取效率等与计算机有关问题，比一般数据模型更接近于现实地理世界，具有直观、自然、语义较丰富等特点，在地理数据库设计中得到了广泛应用。

（2）逻辑设计：

　在概念设计基础上，按照不同转换规则将概念模型转换为具体DBMS支持数据模型过程，即导出具体DBMS可处理地理数据库逻辑结构（或外模式），包括确定数据项、记录及记录间联系、安全性、完整性和一致性约束等。

导出逻辑结构是否与概念模式一致，能否满足用户要求，还要对其功能和性能进行评价，并予以优化。

（3）物理设计：

物理设计是指有效地将空间数据库逻辑结构在物理存储器上实现，确定数据在介质上物理存储结构，其结果是导出地理数据库存储模式（内模式）。

主要内容包括确定记录存储格式，选择文件存储