GIS空间分析考试复习资料1.docx
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GIS空间分析考试复习资料1
GIS空间分析复习资料
GIS空间分析复习资料1
一、简答题2
1、什么是空间分析2
2、空间分析的本质特征是什么？
3
3、GIS环境下的空间分析方法分哪些？
3
4、地理空间数据分析？
3
5、地理系统数学模拟及一般过程？
3
6、地理空间数据挖掘典型方法？
3
7、地理空间数据挖掘的体系结构4
8、什么是地理空间数据立方体？
4
9、地理空间统计模型的分为几类，它们的定义分别是什么？
4
10、属性数据的量测尺度？
4
11、点模式的空间分布？
5
13、地理空间分类与聚类算法的差别是什么？
6
14、探索性空间数据分析的数学方法？
6
15、VRML的功能？
7
16、地理空间一般被被定义为哪两种形式？
7
17、坐标系统分为哪几种？
测量中用什么坐标系统？
7
18、常用椭球面上的坐标系统有哪些？
我国常用的基本比例尺有哪些？
7
20、空间动态与过程的研究内容是什么？
7
21、属性数据的量测尺度包括哪些？
8
22、点模式的空间分布的概念是什么？
线模式的空间分布和区域模式的空间分布？
8
23、地理空间表达的形式有哪些？
8
24、空间数据格式的类型有哪些？
8
25、什么是坐标转换？
地理空间坐标转换的意义是什么？
8
26、坐标系统转换的方法有哪两种？
8
27、地图投影的转换方法有哪些？
9
28、什么是尺度？
尺度变换的概念？
9
29、无级比例尺数据处理技术及流程是什么？
9
30、常见的图形表达方式有哪些？
9
31、什么是邻近度？
缓冲区分析的概念？
9
32、理解缓冲区多变形的重叠合并，对于矢量数据的常用算法有哪些？
10
33、缓冲区分析的应用？
10
34、泰森多边形的定义及特性？
Delaunay三角网是什么？
10
35、泰森多边形建立过程是什么？
10
36、叠加分析的概念？
11
37、空间要素属性数据叠加分析、矢量和栅格数据的叠加分析。
11
38、什么是网络分析？
其功能是什么？
11
39、什么是网络数据模型？
网络数据模型包括哪些组成部分？
11
40、什么是最佳路径分析？
什么是连通分析？
什么是资源分配？
什么是地址匹配？
12
41、地理编码存在的问题？
12
42、空间统计分析的概念？
12
43、空间自相关的概念？
13
44、空间局部插值是什么？
常见的克里格插值模型有哪些？
运用空间局部插值法进行插值的一般步骤？
13
45、影响半变异函数的主要因素是什么？
13
46、什么是确定性插值法？
确定性插值分为哪两种？
其概念分别是什么？
什么是反距离加权插值法？
13
47、探索性空间数据具体操作步骤？
基本内容？
数学方法？
14
步骤：
探索阶段和证实阶段。
14
48、三维GIS数据模型分类？
14
49、什么是三维栅格结构？
14
50、什么是DTM？
什么是DEM？
14
51、什么是OpenGL？
15
52、ARC/INFO中用什么命令求表面曲率？
15
53、影响坡度和坡向测算的因素是什么？
什么是等值线、栅格数据重分类？
15
54、流域分析需要哪些栅格数据？
15
55、网格计算的特点有哪些？
15
56、五层沙漏结构模型分为哪几个层？
16
57、网格计算与GIS空间分析的结合是什么意思？
（有可能设为论述题）16
58、什么是网格GIS？
它的特点是？
基于技术的网格GIS包括哪几个层次？
16
59、API.GSI中主要安全技术手段包括哪些？
17
60、什么是地理标识语言（GML）？
17
61、什么是不确定性？
不确定性分为哪两种类型、分别是什么由什么引起的？
17
62、空间数据的不确定性的研究内容和来源有哪些？
17
63、什么是智能化GIS？
18
64、智能计算技术的特点有哪些？
18
65、什么是人工神经网络（模型）？
典型的人工神经网络包括哪些层次？
18
66、什么是遗传算法？
19
67、空间决策支持系统的概念？
19
68、GIS与专业模型的集成分析。
19
二、论述题19
1、GIS环境下空间分析框架？
19
3、数字地球中的关键技术？
23
一、简答题
1、什么是空间分析？
空间分析是集空间数据分析和空间模拟于一体的技术方法，通过地理计算和空间表达挖掘潜在空间信息，以解决实际问题。
2、空间分析的本质特征是什么？
（1）探测空间数据中的模式
（2）研究空间数据间的关系并建立相应的空间数据模型（3）提高适合于所有观察模式处理过程的理解（4）改进发生地理空间事件的预测能力和控制能力。
3、GIS环境下的空间分析方法分哪些？
（1）确定性空间分析
（2）探索性空间数据分析（3）时空数据分析（4）专业模型集成分析（5）智能化的空间分析（6）可视化空间分析。
4、地理空间数据分析？
它是通过研究地理空间数据及其相应分析理论、方法和技术，探索、证明地理要素之间的关系，揭示地理特征和过程的内在规律和机理，实现对地理空间信息的认知、解释、预测和调控。
5、地理系统数学模拟及一般过程？
建立地理系统数学模型的过程称为地理系统的数学模拟（简称地理模型）。
地理系统数学模拟的一般过程是：
从实际的地理系统或其要素出发，对空间状态、空间成分、空间相互作用进行分析，建立地理系统或要素的数学模型；
经验检查，若与实际情况不符，则要重新分析，修改模型；若大致相符，则选择计算方法，进行程序设计、程序调试和上机运算，从而输出模型解；
分析模型解，若模型解出错，则修改模型；若模型解正确，则对成果进行地理解释，提出切实可行的方案。
6、地理空间数据挖掘典型方法？
地理空间统计方法：
地理空间统计是指分析地理空间数据的统计方法，主要是基于空间中邻近的要素通常比相聚教员的要素具有较高的相似性这一原理。
地理空间统计模型可分为：
地统计、格网空间模型和空间点分布形态。
地理空间聚类方法：
地理空间聚类方法是按照某种距离量度准则，在大型、多维数据集中标识出聚类或稠密分布的区域，从而发现数据集的整体空间分布模式。
该方法把空间数据库中的对象分为与意义的子类，是同一子类内部成员有尽可能多的相同属性，而不同的子类之间差异较大。
其方法主要有：
分割法、层次法、基于密度的方法、基于网格的方法。
地理空间关联分析：
地理空间关联分析利用空间关联规则提取算法发现空间数据库中空间目标间的关联程度，其核心内容是挖掘空间关联规则。
地理空间分类与预测分析：
地理空间分类与预测是根据已知的分类模型把数据库中的数据映射到给定类别中，进行数据趋势预测分析的方法。
异常值分析：
若一个数据库包含的数据目标与通常的行为或数据模型不一致，则这些数据目标被称为异常值。
在很多情况下，异常值会导致重要隐含信息的丢失。
它是内在数据可变性的必然结果，对异常值进行检测和分析，具有很重要的价值，也是一项重要的数据挖掘技术。
7、地理空间数据挖掘的体系结构？
地理空间数据挖掘是数据挖掘的一个研究分支，其实质是从地理空间数据库中挖掘时空系统中潜在的、有价值的信息、规律和知识的过程，包括空间模式与特征、空间与非空间数据之间的概要关系等。
地理空间数据挖掘的体系结构由以下四部分组成：
（1）图形用户界面（交互式挖掘）；
（2）挖掘模块集合；
（3）数据库和知识库（空间、非空间数据库和相关概念）；
（4）空间数据库服务器（如ESRI/OracleSDE，ArcGIS以及其他空间数据库引擎）。
8、什么是地理空间数据立方体？
地理空间数据立方体是一个面向对象的、集成的、以时间为变量的、持续采集空间与非空间数据的多维数据集合，组织和汇总成一个由一组维度和度量值定义的多维结构，用以支持地理空间数据挖掘技术和决策支持过程。
9、地理空间统计模型的分为几类，它们的定义分别是什么？
地理空间统计模型大致可分为三类：
地统计、格网空间模型和空间点分布形态。
（1）地统计：
是以区域化变量理论为基础，以变差函数为主要工具，研究空间分布上既具有随机性又具有结构性的自然现象的科学。
它可以根据离散数据生成连续表面，通过空间自相关进行空间预测。
（2）格网空间模型：
用以描述分布于有限（或无穷离散）空间点（或区域）上数据的空间关系。
（3）空间点分布形态：
在自然科学研究中，许多资料是由点（或小区域）所构成的集合，比如，地震发生地点分布、树木在森林中的分布、某种鸟类鸟巢的分布、生物组织中细胞核的分布，太空中星球的分布等，称之为空间点分布形态，其中点的位置为事件。
10、属性数据的量测尺度？
命名量：
命名量是空间属性量测中的的一个重要尺度，描述事物名义上的差别，起到区分不同本质空间目标的作用。
命名式的量测尺度也成为类型量测尺度，只对特定现象进行标示，赋予一定相知而不定量描述，对命名数据的逻辑运算只有“等于”或“不等于”两种形式而其近似均值只能使用众数。
次序量：
次序量是通过对空间目标进行排列来标示的一种量测尺度面对空间目标的描述不按值得的大小，而是按顺序排列，对次序逻辑运算除了“等于”或“不等于”之外，还可以比较它们的大小，即“大于”或“小于”，但是它们之间不能进行加、减、乘、除运算。
间隔量：
间隔量是指不参照某个固定点，按间隔表示相对位置的数。
间隔尺度可以定量描述事物间的差异，按间隔量测的值可以比较大小。
比率量：
比率量是指那些有真零值而且量测单位间隔相等的数据，它可以明确描述事物间的比率关系。
比率量尺度与使用的量测单位无关，它是通过与某一固定点的壁纸计算得到的，咫尺多重计算操作，如加、减、乘、除等。
11、点模式的空间分布？
分布密度：
分布密度是最简单、最常用的点模式空间分布描述方法，也可以描述线、面目标的空间分布。
它是单位分布区域内分布对象的数量，是两个比率尺度数据的比值，其分子为分布对象的计量，分母为分布区域的计量。
从分布密度中可以了解到点状空间对象的分布稀疏程度。
样方分析：
如果每个均已的样方半酣相同数量的点对象，则这个研究区域分布具有军一行，这种检验分布性的标准型方法称为样方分析，即假设每个子区域存在的对象数量大致相等，那么可以计算所有数据点个数与子区域个数的比值，得到每个子区域内平均对象的个数，只要它均被均已分布的特征，这个数值就是期望分布值。
最近邻分析：
最近邻分析是一种分析点位置关系的点模式分析法，通常分为顺序阀和区域法两种方法。
无论哪种方法，分析过程的中心思想都是先测出每点与其最近点间的距离，然后将两侧置与锁车距离的均值进行比较。
这种统计方法仅涉及计算没对最近点间距离的平均值，平均最近邻距离提供了空间分布中点之间距离的亮度或点之间的距离指数。
分布中心：
分布中心可以概略表示点状分布对此昂的总体分布特征、中心位置、聚集程度等信息。
分布轴线和离散度：
离散点群在空间的分布趋势走向可以用分布轴线来确定。
分布轴线是一条拟合直线，描述了离散点群得总体走向，而点群相对于轴线的距离则反映了离散点群在点群走向上的离散程度。
12、影响半变异函数的主要因素？
（1）样点间的距离和支撑的大小：
样点间的距离对实际办变异函数有重要的影响。
随着样点间的距离增大，样点间的半变异函数值得随机成分也在不断增加，小尺度结构特征将被掩盖为了使建立的半变异函数模型能准确反映各种尺度上的变化特征，要确定采样的最小尺度，即样点间的最小距离，但这样会增加工作强度及分析样本的成品。
（2）样本数量大小：
样本数量在地统计雪中主要指计算实际半变异函数值时的点对数目。
点对数目愈多愈好，每一距离上计算出的实际半变异函数值随着点对数目的增加而精确。
（3）异常值的影响：
异常值也称特异值，对半变异函数的影响很重要在变程a范围内影响的主要是块金值C0.如果异常值比较多，块金值会增大。
（4）比例效应的影响：
判断比例效应是否存在主要是分析平均值和方差或标准差之间的关系。
如果平均值和标准差之间存在明显的线性关系，则比例效应存在，如果平均值和标准差之间的线性关系不存在或不明显，则比例效应不存在。
比例效应的存在会使实际半变异函数值产生畸变，使基台值和块金值增大，并使估计精度降低。
（5）漂移的影响：
有区域化变量理论可知，实际半变异函数值是理论半变异函数的无偏估计值，当漂移存在时，半变异函数值就不在是半变异函数的无偏估计，随着漂移形式的不同，对半变异函数的影响也不同。
13、地理空间分类与聚类算法的差别是什么？
（1）地理空间数据聚类是按照某种距离度量准则，在大型、多维数据集中标识出聚类或稠密分布的区域，从而发现数据集的整体空间分布模式。
地理空间分类与预测是根据已知的分类模型把数据库中的数据映射到给定类别中，进行数据趋势预测分析的方法。
（2）分类是将数据库中的对象根据一定的意义划分为若干个子集。
它和聚类算法的差别在于：
聚类算法是根据一定要求将对象聚为一个集合，最后得到的分布模式是聚类之前未确知的；分类算法则是根据已知分布模式的属性要求，将数据库对象归入相应的分类中。
在机器学习中，数据分类一般称为监督学习，而数据聚类则称为非监督学习。
分类目的是通过学习确定一个分类模型（或分类器），该模型能把数据库中的数据项映射到给定类别中。
14、探索性空间数据分析的数学方法？
（1）直方图：
直方图是一种适用于对大量样点数据进行整理加工，找出其统计规律，即分析数据的形态，以便对其总体分布特征进行推断的方法。
主要图形为直角坐标系中若干顺序排列的矩形，各矩形底边相等且作为数据的区间，矩形的高位数据落入各相应区间的频数。
直方图可以很方便地描述数据中单变量的特征并可得到感兴趣数据集的频率分布特征以及一些概括性的统计指标。
直方图有两个重要参数：
频率分布和概括性统计指标。
（2）Q-Q概率图：
Q-Q概率图是根据变量分布的分位数对所指定的理论分布分维数绘制的图形，是一种用来检验样点数据分布的统计图，如果被检验的样点数据符合所指定的分布，则代表样点的点簇在同一直线上。
（3）趋势分析：
样点的位置可以再X、Y平面上表示，对于感兴趣的属性值，则可通过垂直方向上的Z轴来表示，构成三维视图。
在进行趋势分析时，将Z轴数据值分别投影到X、Z平面和Y、Z平面做散点图这也可以被看做是三维is护具的测试图，然后用多项式来拟合投影平面上的离散点图。
如果经过投影后的曲线是平直的，表明没有趋势；若果多项式有确定的形式，则表明数据中存在全局趋势。
（4）半变异/协方差云图：
半变异/.协方差函数表示的是数据集中所有样点对的理论班变异值和协方差把它们用两点间距离函数来表示，并以此函数作图，称半变异/协方差函数云图。
引入其的目的是探索和量化空间相关性，也叫做空间自相关。
（5）这叫协方差函数图：
正交协方差函数随时表示的是两个数据集中所有样点对的理论正交协方差，把它们用两点间距离的函数来表示，并以此函数做图，称正交协方差函数云图。
其课用来检验两个数据集的空间关联性的局部特征，并可查找两个数据集间关联性的空间变化情况。
15、VRML的功能？
（1）建模功能；
（2）真实感的渲染功能；
（3）观察及交互手段；
（4）动画控制方式。
16、地理空间一般被被定义为哪两种形式？
GIS中地理空间一般被定义为绝对空间和相对空间两种形式。
绝对空间是具有属性描述的空间几何位置的集合，由一系列不同位置的空间坐标组成；相对空间是具有空间属性特征的实体集合，由不同实体之间的空间关系构成。
17、坐标系统分为哪几种？
测量中用什么坐标系统？
坐标系统可以分为天文地理坐标系统和大地地理坐标系统。
测量中一般采用两类坐标系：
天球坐标系和地球坐标系。
18、常用椭球面上的坐标系统有哪些？
我国常用的基本比例尺有哪些？
①国家大地坐标系②高斯平面直角坐标系统与UTM坐标系③WGS-84世界大地坐标系④独立坐标系
我国基本比例尺地图有：
1：
100万、1：
50万、1：
25万、1：
10万、1：
5万、1：
2.5万、1：
1万和1：
5000
19、什么是地理网格（系统）？
地理网格系统是一种以平面子集的规则分级剖分为基础的空间数据结构，具有较高的标准化程度，有利于开发面向空间数据库和几何操作的更有效的算法。
它能由粗到细、逐级地分割地球表面，将地球曲面用一定大小的多边形网格进行近似模拟，再现地球表面，其目的是将地理空间的定位和地理特征的描述一体化，并将误差控制在网格单元的大小范围内。
20、空间动态与过程的研究内容是什么？
空间动态与过程分析的内容主要包括：
时空数据的分类、时间量测、基于时间的平滑和综合、变化的统计分析、时空叠加、时间序列分析以及预测分析等。
21、属性数据的量测尺度包括哪些？
属性数据的量测尺度或标准与几何数据不同，由粗略至详细大致可分为命名量、次序量、间隔量及比率量等四个层次。
22、点模式的空间分布的概念是什么？
线模式的空间分布和区域模式的空间分布？
A．点模式的空间分布是一种比较常见的状态，如不同区域内的人口、房屋、城市分布，油田区的油井分布等。
通常，点模式的描述参数有分布密度、分布中心、分布轴线、离散度等。
B．线划要素同点要素一样在地面上占有一定的空间，并表现出一定的结构和模式。
线划要素在空间中的分布，有些是具体分布，有些是抽象分布，由于线划要素本身属于一维空间体，与点要素相比增加了长度和方向，因此其空间分布也较点状空间分布复杂。
C．区域模式和点模式具有相似性，因此可利用点模式的一些研究方法来研究区域模式。
区域模式是一个二维空间分布，它具有零维和一维空间分布所不具有的信息，其分布模式主要包括离散区域分布和连续区域分布两种模式。
23、地理空间表达的形式有哪些？
（1）数据结构模型
（2）空间参考系统（3）时空尺度与比例尺（4）图形表达
24、空间数据格式的类型有哪些？
（1）矢量数据结构
（2）栅格数据结构
25、什么是坐标转换？
地理空间坐标转换的意义是什么？
坐标转换是指用一定的数学方法将一种坐标系的坐标转换为另一种坐标系的坐标的过程。
包括两方面的内容：
即不同坐标系统之间的转换和不同投影系统之间的转换。
意义：
空间数据的坐标转换是保证空间数据一致性、兼容性和可转换性的前提，是GIS实现多源数据无缝集成和正确进行空间分析及成果显示的基础。
26、坐标系统转换的方法有哪两种？
（1）仿射变换
（2）相似变换
27、地图投影的转换方法有哪些？
（1）解析变换法
（2）数值变换法（3）数值-解析变换法
28、什么是尺度？
尺度变换的概念？
从广义来讲，尺度是实体、模式或过程在空间或时间上的基准尺寸。
从研究者和被研究对象特征的角度，尺度是指研究某一现象或事件时采用的空间或时间单位，或某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的范围和发生的频率。
信息在不同尺度范围（相邻尺度或多个尺度）之间的变换称为尺度变换，也称尺度推绎。
尺度变换将某一尺度上所获得的信息和知识扩展到其他尺度上，实现跨越不同尺度的辨识、推断、预测或推绎，包括尺度上推和尺度下推。
29、无级比例尺数据处理技术及流程是什么？
GIS中的无级比例尺数据处理技术是指以一个大比例尺单精度空间数据库为基础数据源，在一定空间区域内，空间对象的信息量随比例尺变化而自动增减，使GIS空间数据压缩和复现与比例尺自适应的信息处理技术。
流程：
建立空间数据库
确定地理范围
计算新图比例尺
确定地物要素选取数量
确定地物要素选取内容
地物要素的图形概括
地物要素的图形修饰
30、常见的图形表达方式有哪些？
（1）剖面图
（2）图解分布图（3）玫瑰图表（4）块状图
31、什么是邻近度？
缓冲区分析的概念？
邻近度：
是定性描述空间目标距离关系的重要物理量之一，表示地理空间中两个目标地物距离相近的程度。
缓冲区：
是指为了识别某一地理实体或空间物体对其周围地物的影响度而在其周围建立的具有一定宽度的带状区域。
缓冲区分析：
则是对一组或一类地物按缓冲的距离条件，建立缓冲区多边形，然后将这一图层与需要进行缓冲区分析的图层进行叠加分析，得到所需结果的一种空间分析方法。
32、理解缓冲区多变形的重叠合并，对于矢量数据的常用算法有哪些？
空间物体不可能都是孤立存在的，会出现多个空间物体缓冲区相互重叠。
重叠的情况包括多个要素缓冲区之间的重叠和同一要素缓冲区的重叠，必须对重叠缓冲区进行合并。
对于栅格数据，对缓冲区内的栅格赋上一个与其影响度惟一对应的值，如果发生重叠的区域具有相同的影响度，则取任一值；如果发生重叠的区域具有不同影响度等级，则影响度小的服从于影响度大的。
对于矢量数据，有以下几种常用的算法：
数学运算法
矢量—栅格转换法
矢量—栅格混合法
33、缓冲区分析的应用？
缓冲区作为一个独立的数据层可以参与叠加分析，常应用到道路、河流、居民点、工厂（污染源）等生产生活设施的空间分析，为不同工作需要（如道路修整、河道改建、居民区拆迁、污染范围确定等）提供科学依据。
结合不同的专业模型，缓冲区分析能够在景观生态、规划、军事应用等领域发挥更大的作用。
例如，利用缓冲区分析和相邻缓冲区的景观结构总体变异系数方法对自然保护区进行自然景观和人为影响景观的分割研究。
在虚拟军事演练系统中，缓冲区分析方法是对雷达群的合成探测范围和干扰效果进行研究的一种非常有效的手段。
34、泰森多边形的定义及特性？
Delaunay三角网是什么？
为了能根据离散分布的气象站降雨量数据来计算某地平均的降雨量，荷兰气候学家A.H.Thiessen提出了一种新的计算方法，即将所有相邻气象站连成三角形，作三角形各边的垂直平分线，每个气象站周围的若干垂直平分线便围成一个多边形，用这个多边形内所包含的惟一一个气象站的降雨强度来表示这个多边形区域内的降雨强度，该多边形称为泰森多边形
泰森多边形因其生成过程的特殊性，具有以下一些特性：
每个泰森多边形内仅含有一个控制点数据；
泰森多边形内的点到相应控制点的距离最近；
位于泰森多边形边上的点到其两边控制点的距离相等；
在判断一个控制点与其他哪些控制点相邻时，可直接根据泰森多边形得出结论，即若泰森多边形是n边形，则与n个离散点相邻。
Delaunay三角网是由与相邻泰森多边形共享一条边的相关点连接而成的三角网，它与泰森多边形是对偶关系。
35、泰森多边形建立过程是什么？
建立Delaunay三角网，对离散点和形成的三角形进行编号，并记录每个三角形是由哪三个离散点构成的；
找出与每个离散点相邻的所有三角形的编号，并记录下来；
将与每个离散点相邻的所有三角形按顺时针或逆时针方向进行排序；
计算出每个三角形的外接圆圆心，并记录下来；
连接相邻三角形的外接圆圆心，即可得到泰森多边形。
对于三角网边缘的泰森多边形，可作垂直平分线与图廓相交，与图廓一起构成泰森多边形。
36、叠加分析的概念？
叠加分析是指将同一地区、同一比例尺、同一数学基础，不同信息表达的两组或多组专题要素的图形或数据文件进行叠加，根据各类要素与多边形边界的交点或多边形属性建立具有多重属性组合的新图层，并对那些在结构和属性上既相互重叠，又相互联系的多种现象要素进行综合分析和评价；或者对反映不同时期同一地理现象的多边形图形进行多时相系列分析，从而深入揭示各种现象要素的内在联系及其发展规律的一种空间分析方法。
37、空间要素属性数据叠加分析、矢量和栅格数据的叠加分析。
A.按照叠加的方式，空间要素属性叠加可分为代数叠加与逻辑叠加。
B.矢量数据属性叠加处理更多地使用逻辑叠加运算，即布尔逻辑运算中的包含、交、并、差等。
以线与多边形叠加为例，判断线段与多边形的位置关系之后，建立叠加后线段的新属性表，由于原有线段被分割成多个线段，该属性表与原属性表不能一一对应，但它包含原来线段的属性和被叠加的多边形的属性，表示逻辑并的结果，既包含多边形的属性也包含线段的属性。
当要求逻辑差和逻辑交时，只需要从表中进行逻辑差和逻辑交运算。
多边形与多边形叠加的图形运算比较复
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