GIS考试范围及标准答案库.docx
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GIS考试范围及标准答案库
地理信息系统考试复习指南
主要考试题型：
名词解释、简答题、论述题
一、名词解释
1．地理信息
地理信息——是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联
系和规律的数字、文字、图象和图形等的总称。
2．地理信息系统
地理信息系统的任务是采集、存储、管理、分析和显示地球空间信息。
它是以数字化的
形式反映人类社会赖以生存的地球空间的现势和变迁的各种空间数据以及描述这些空间数
据特征的属性，以模型化的方法来模拟地球空间对象的行为，在计算机软、硬件的支持下，
以特定的格式支持输入/输出、存贮、显示以及进行地理空间信息查询、综合分析、辅助决
策的有效工具。
3．矢量数据
矢量数据结构：
用点、线、面表现地理实体，其空间位置由所在的坐标参考系中的坐标
定义。
4．拓扑关系
拓扑关系是明确定义物体之间的空间关系的一种数学方法。
在地理信息系统中，表示空
间关系的方法主要有区域定义、邻接性、连通性、方向性、包含性等关系。
5．元数据
元数据一般认为是“关于数据的数据”，空间元数据是对空间数据的说明。
在地理信息
系统中，空间元数据是说明数据内容、质量、状况和其他有关特征的背景信息。
6．栅格数据结构
将空间分割成各个规则的网格单元，然后在各个网格单元内赋以空间对象相应的属性值
的一种数据组织方式。
7．组件式GIS（ComGIS）
ComGIS把GIS的功能模块化分为几个控件，每个控件完成不同的功能,GIS控件之间通
过COM标准的“接口”进行通信,同时各个GIS控件之间、GIS控件与非GIS控件之间，可
以方便地进行集成。
通过“积木”般的搭建，可构成各种应用系统。
8．WebGIS
WebGIS是Internet和WWW技术应用于GIS开发的产物，是实现GIS互操作的一条最
佳解决途径。
从Internet的任意节点，用户都可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专
题图、进行各种空间信息检索和空间分析。
9．数字高程模型（DEM）
DEM——又称为数字高程模型,它是地表单元上的高程集合,通常用矩阵来表示。
DEM是
建立DTM的“基础数据”或称为单要素图;其它要素均可以从DEM数据直接或间接导出,这些
“派生数据”通常包括:
平均高程、坡度、坡向等。
10．不规则三角网（TIN）
TIN数据模型根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在
三角面的顶点、边上或三角形内。
如果点不在顶点上，该点的高程值通常通过线性插值的方
法得到，TIN是一个三维空间的分段线性模型，在整个区域内连续但不可微。
11．全球定位系统（GPS）
该系统是以卫星为基地的无线电导航定位系统，具有全能性（陆地、海洋、航空和航天）、
全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。
能为各类用户提供精密的三
维坐标、速度和时间。
12．四叉数编码
将空间区域按照四个象限进行递归分割，直到子象限的数值单调为止。
凡数值呈单调的
单元，不论单元大小，均作为最后存储单元。
这样，对同一种空间要素，其区域格网的大小，
随该要素分布特征而不同。
13．空间数据库
空间数据库指的是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空
间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上。
14．OpenGIS
即开放式地理信息系统，是指在计算机和通信环境下，根据行业标准和接口（Interface）
所建立起来的地理信息系统。
（是为了使不同的地理信息系统软件之间具有良好的互操作性，
以及在异构分布数据库中实现信息共享的途径。
）
15．多边形覆盖分析（Overlay）
也称为Polygon-on-polygon叠加分析，它是指同一地区、同一比例尺的两组或两组以上
的多边形要素的数据文件进行叠加从而产生新要素的一种分析方法。
16．国家空间数据基础设施（NSDI）
一种国家空间数据基础设施的重要组成部分。
是地理信息存储、数据管理、地图生产和
数据应用的系统，是重要的基础地理信息数据源。
17．关系数据模型
关系数据模型是一种数学化的模型，它把数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表
中的元素，这种表就称为关系。
关系的集合就构成为关系模型。
18．GIS互操作
一般的，地理信息系统互操作是指在不同的应用软硬件之间能动态地相互调用，并且不
同数据之间有一个稳定的接口。
强调将不同数据结构和数据格式的软件系统集成在一起共同
工作。
19．空间索引
依据空间实体的位置和形状或空间实体之间的某种空间关系，按一定顺序排列的一种数
据结构，其中包括空间实体的概要信息，如对象的标识，外接矩形及指向空间实体的指针。
20．空间数据质量
是指空间数据在表达空间位置、专题特征以及时间这三者的基本要素时，所能够达到的
准确性、一致性、完整性，以及它们之间统一性的程度。
21．地址匹配
根据一个地理名字来定位相关实体并获得其属性信息的过程。
其基础是路径分析和地理
编码两者的结合使用。
22、虚拟现实
试图综合利用各种空间信息技术及计算机科学技术（包括数据的获取、表达、组织、空
间分析、可视化等）在计算机中真实再现或更加直观地表现我们所生存的地理空间中的各种
信息，使得使用者能够方便地浏览和操作各种空间信息。
23．数字地球
“数字地球”是以信息高速公路和国家空间数据基础设施（NSDI）为依托的整体性﹑导向
性的战略思想,“数字地球”概念的提出,是第二次世界大战以来,特别是本世纪70年代以来
“新技术革命”的一个自然发展,地球信息的集成和整体化发展都是信息技术进步的一个重
要趋势。
24．全球定位系统（GPS）
该系统是以卫星为基地的无线电导航定位系统，具有全能性（陆地、海洋、航空和航天）、
全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。
能为各类用户提供精密的三
维坐标、速度和时间。
25．数据探查
以原始数据为中心的数据探查可使用用户查验数据中的总趋势，细察数据子集并关注其
间可能存在的关系。
数据探查的目的是更好地理解数据，为系统地阐明研究问题和设想提供
一个起点。
26．元胞自动机
元胞自动机（CellularAutomata）是一种时间、空间、状态都离散的模型，具有强大的
空间建模和计算能力，能够模拟具有时空特征的复杂动态系统。
元胞自动机的基础就在于
“如果让计算机反复地计算极其简单的运算法则，那么就可以使之发展成为异常复杂的模
型，并可以解释自然界中的所有现象”的观点。
27.Geodatabase
Geodatabase是一种采用标准关系数据库技术来表现地理信息的数据模型。
Geodatabase
支持在标准的数据库管理系统（DBMS）表中存储和管理地理信息。
Geodatabase支持多种
DBMS结构和多用户访问，且大小可伸缩。
从基于MicrosoftJetEngine的小型单用户数据库，
到工作组，部门和企业级的多用户数据库，Geodatabase都支持。
28．反距离加权插值（IDW）
反距离加权插值InverseDistancetoaPower,也可以称为距离倒数乘方法。
距离倒数乘方格网化方法是一个加权平均插值法，可以进行确切的或者圆滑的方式插值。
方
次参数控制着权系数如何随着离开一个格网结点距离的增加而下降。
对于一个较大的方次，
较近的数据点被给定一个较高的权重份额，对于一个较小的方次，权重比较均匀地分配给各
数据点。
29.UTM
UTM（UniversalTransverseMercator）是通用横轴墨卡托投影，以横轴椭圆柱面割
于地球椭球体的两条等高圈，按等角条件，将中央经线两侧各一定范围内的地区投影到椭圆
柱面上，再将其展成平面而得。
30.DTM
DTM为数字地形模型（DigitalTerrainModel）是在数据库中存储并管理的空间地形
数据集合的统称。
是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。
如地面高程、地面坡度、
坡向、重力、土地利用、土壤类型等其他地面特征。
31.游程编码
栅格数据的一种压缩编码方式，是将行或列中重复的元素进行合并，以达到减少存储和
数据冗余的目的，包括一维行游程和二维游程。
32.几何变换
是利用一系列控制点和转换方程式在投影坐标上配准数字化地图、卫星影像或航空照片
的过程。
33.视域分析
即可视域分析（通视分析），是运用计算几何原理和计算机图形学技术解决地形上监控
点集合的可视性问题的方法和技术。
通过视线运算（视觉瞄准线），从确定观察点是否可看
见给定目标的运算。
沿视觉瞄准线上点与点之间可视性的分析或整个表面上的视线范围内的
可视情况分析。
34.地理配准
扫描得到的地图数据通常不包含空间参考信息，航片和卫片的位置精度也往往较低，这
就需要通过具有较高位置精度的控制点将这些数据匹配到用户指定的地理坐标系中，这个过
程称为地理配准。
35．地图投影
地图投影的基本问题乃是如何将地球表面（椭球面或圆球面）表示在地图平面上。
投影，
数学上的含义是两个面之间点与，或线与线的对应。
因此，地图投影的定义是：
地球椭球表
面（或地球球体表面）与地图平面之间点与点（或线与线）的对应。
36.投影变形
将地球表面连续和完整地表示在平面上时，就必然会产生这种或那种歪曲，在地图投影
中我们称它为变形。
虽然可以通过投影选择的方法使所采用的投影尽可能地适合于某种地图
的要求；但是变形总是客观地存在于每个地图投影中，因而也存在于所有的地图上。
二、简答题
1．简要说明弧段及多边形之间的拓扑关系。
拓扑关系：
所谓拓扑关系是指明确定义物体之间的空间关系的一种数学方法，在地理信
息系统中,表示空间关系的方法主要有以下5种:
1）区域定义：
多边形由一组封闭的线来定义。
2）临接性:
用多边形--弧段结构来确定多边形相互之间的邻接关系。
3）连通性：
以弧段—节点结构来确定弧段与弧段之间的连通性,多用于路径分析、最佳
路径计算、网络流程分析等。
4）方向性：
由起点至终点即确定了一个方向。
5）包含性：
指面状物体包含哪些线状物体和点状物体.如一个省内有多少个城市，城
区内分布哪些小学、一个居住小区内配套设施如何等等。
2．分别说明栅格数据和矢量数据的特点，并对二者的数据格式进行
比较。
矢量数据优点：
提供更严密的数据结构；提供更有效的拓扑编码，因而对需要拓扑信息
的操作更有效，如网络分析；图形输出美观，接近于手绘。
矢量数据缺点：
比栅格数据结构复杂；叠加操作没有栅格有效；表达空间变化能力差；
不能像数字图象那样做增强处理。
栅格数据优点：
数据结构简单；叠加操作易实现，更有效；能有效表达空间可变性；便
于做图象的有效增加。
栅格数据缺点：
数据结构不严密不紧凑，需用压缩技术解决；难以表达拓扑关系；图形
输出不美观，线条有锯齿。
3．基于GIS进行空间数据管理的主要模式。
空间信息库的构建是和空间信息的存储模式相对应的，经历了以下四个阶段：
文件管理模式
混合管理模式
数据库中间件管理模式
纯数据库管理模式
4．地图投影基本原理及GIS中的作用。
地图投影，就是按照一定数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，使地面点
位的地理坐标（θ,λ）与地图上相对应的点位的平面直角坐标（x，y）或平面极坐标（δ,
ρ）间，建立起一一对应的函数关系。
基本原理：
在两个点集之间建立一一映射关系；因为地球是一个不规则的球体，地图投
影即是将地球表面的地理坐标转换为平面坐标的过程。
空间信息系统不能仅依靠地理坐标，
必须要有平面坐标，地图投影对空间信息系统来说是不可缺少的。
地图投影的使用保证了空
间信息从地理坐标变换为平面坐标后能够保持在地域上的联系和完整性。
在GIS中的作用：
空间信息系统的处理对象——空间信息需要有共同的地理坐标和平面系统；对于不同来源的
地理信息，需要统一在同一个地理定位框架内。
要确定真实的地理坐标、面积、周长等空间
特征，需要进行投影。
5．栅格数据的数据组织方法。
_
（1）以像元为记录的序列，可节省存贮空间；
_
（2）以层为基础，每层以像元为记录序列，形式简单；
_（3）以层为主，每层以多边形为序列，可节省用于存贮属性的空间。
6．地理信息系统的主要软硬件组成及主要功能。
GIS软件是系统的核心，用于执行GIS功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管
理、空间分析和图形用户界面等。
按照其功能分为：
1、GIS专业软件：
指具有丰富功能的通用GIS软件，它包括了处理地理信息的各种高级
功能，，可作为其他应用系统建设的平台。
代表产品有ARC/INFO、MAPINFO、SUPERMAP、MAPGIS
等等。
2、数据库软件：
用于支持复杂空间数据的管理，具有快速检索、满足多用户并发和数
据安全保障等功能。
如ORACLE、SQLServer、SDE等等。
3、系统管理软件：
指计算机操作系统，关系到GIS软件和开发语言使用的有效性，因
此也是GIS软硬件环境的重要组成部分。
GIS的硬件组成包括计算机主机、GIS外部设备、GIS网络设备。
GIS的主机包括各类型工作站/服务器和微机。
GIS的外部设备包括输入设备（数字化仪、扫描仪、测量仪等）、数据存储和传输设备（硬
盘、光盘、磁带等）、输出设备（绘图仪、显示装置、打印机等）。
GIS网络设备包括布线系统、网桥、路由器和交换机等。
7．地理信息系统软件开发的三层结构体系。
（1）计算机各种硬件。
包括计算机、数据输入输出设备、存储设备。
（2）GIS的软件配置。
包括操作系统软件、数据输入、查询分析软件、图像处理、网络管理软件、信息输出软件。
（3）GIS的人员配置。
包括项目经理、技术组、数据库经理、数字化操作员、系统操作员、
应用分析软件经理、程序编写员等。
8．简述地理信息系统空间数据的误差来源。
（1）数据采集阶段：
实地测量误差，地图的误差，航测遥感数据分析误差；
（2）数据输入阶段：
在数字化过程中由操作员和设备造成的误差，某些地理属性没有明显
边界如地类界引起的误差。
（3）数据存贮阶段：
数字存贮有效位不能满足，空间精度不能满足。
（4）数据操作阶段：
类别间的不明确，边界误差，多层数据叠加误差，多层数据叠加所产
生的裂缝。
（5）数据输出阶段：
比例尺误差；输出设备误差，媒质不稳定误差，如图纸的伸缩。
（6）成果使用阶段：
用户错误理解信息造成的误差，不正确地使用信息造成的误差。
9．地理信息系统空间数据与属性数据的关系。
空间数据以图斑等元素表达，属性数据以记录形式表达，每条记录对应每个图斑，表达
空间数据的属性，两者共同构成地理要素。
其中属性数据是地理信息系统区别于CAD等制图
软件的重要方面。
10．地理信息系统的组成及其功能。
一个典型的地理信息系统应包括三个基本部分：
计算机系统（硬件、软件）、地理数据
库系统、应用人员与组织机构。
（1）计算机系统。
包括硬件系统（各种实际物理装置的总称，如测绘仪、扫描仪、数字化
仪、打印机等等）和软件系统（必须的各种程序，包括系统软件、地理信息系统软件和应用
分析程序）；
（2）地理数据库系统。
由数据库实体和地理数据库管理系统组成。
（3）地理信息系统的系统开发、应用管理人员与组织机构。
GIS的功能主要包括：
_空间数据采集
_空间数据处理（包括编辑）
_空间数据存储
_分析模型建立
_空间信息分析
_空间信息输出
_各种地图制作
11．空间数据的内插方法。
是指通过已知点或分区的数据推求任意点或分区数据的方法就称为空间数据的内插方
法。
根据已知点和已知分区数据的不同,将空间数据内插分为点的内插和区域的内插。
点的内插是研究具有连续变化特征现象（例如地面高程等）的数值内插方法。
根据内插
精度的不同，可以将点的内插法分为精确和概略的两类。
但是，不论采用何种内插方法，建
立按一定网络（例如三角网、格网等）形式排列的地面点高程数据，一般需要经过数据取样，
数据处理和数据记录三个过程。
数据取样是指数据点的选取和坐标的确定；数据处理是以数
据点作为控制基础，用某一数学模型来模拟地表面，进行内插加密计算，确定三角网或格网
节点处的特征值；数据记录是将建立的节点特征值记录于存储器内，以供分析应用。
区域的内插是研究根据彝族分区的已知数据来推求同一地区另一组分区未知数据的内
插方法。
区的数据来推求目标的数据，可以采用以下两种方法。
1、叠置法
2、比重法
比重法是根据平滑密度函数的原理，将源区的统计数据从同质性改变为非同质性，而非
同质性代表着一般社会经济现象的普遍特点。
12．简述地理信息的基本特征。
①定位特征，一般用公共的定位坐标系统来实现，如精纬网；
②多维结构特征，指在二维结构基础上，将一些相关属性信息形成多为结构；
③时序特征。
即地理信息具有动态性，因此不同时期的同一地区的地理信息存在较大差
别。
可以讲地理信息分为不同时段的数据集合。
13．简述地理信息空间几何对象的主要类型。
主要包括点、节点、线、面、弧线、
点是指用一对X、Y坐标表示空间要素的几何对象。
线是指x和y坐标对点集的有序集合。
面是指具有相同起点和终点坐标的x和y坐标对点集的有序集合。
14．数字地形模型的构建与应用。
数字地形模型（DTM）是定义于二维区域上的一个有限项的向量序列，它以离散分布的
平面点来模拟连续分布的地形。
按平面上等间距规则采样，或内插所建立的数字地面模型，
称为基于栅格的数字地面模型，可以写成以下形式：
DTM={Zi,j},i=1,2,3,…,m-1,m;j=1,2,3,…,n-1,n。
式中，Z为栅格结点（i，j）上的地面属性数据，包括土地权属、土壤类型、土地利用等。
当该属性为海拔高程时，则该模型即为数字高程模型（DEM），它是各种地学分析、工程设计
和辅助决策的重要基础性数据，有着广泛的应用领域，例如在地学分析中，用于自动提取各
种因子，制作地形剖面图和划分地表形态类型；在工程勘测和设计中，可用于各种线路的自
动选线、库坝的选址，以及土方、库容和淹没损失的自动估算等；通过与各专业部门数据的
匹配分析，还可进行遥感影像地形畸变的自动校正，以及进行土地利用规划的研究等等。
15．简述地理信息专题图制作的主要方法。
地理信息专题制作是地理信息进行空间可视化的一个重要工具和主要空间数据表现形
式，基专题图制作方法包括单一符号制图、点密度图、单值符号图、渐进符号图、数值统计
图等专题图方法。
16．地理信息系统与计算机制图（CAD）关系剖析。
相同：
GIS与CAD系统都有坐标参考系统，都能描述和处理图形数据及其空间关系，也都能
处理非图形属性数据。
区别:
CAD处理的多为规则几何图形及其组合，图形编辑及处理极强，属性功能相对较弱。
而GIS处理的多为地理空间范围内的各种自然目标和人工目标，图形关系复杂，需要有丰富
的符号库和属性库。
GIS需要有较强的空间分析功能，图形与属性的相互操作十分频繁，且
多具有专业化特征。
此外，CAD一般仅在单幅图上操作，海量数据的图库管理能力比GIS要
弱。
17．GIS产生、发展过程及主要技术发展趋势。
GIS产生：
GIS的发展依赖于计算机技术的发展，尤其是计算机图形学的发展。
GIS萌芽于
20世纪60年代初，是由加拿大的RogerF.Tomlinson和美国的DuaneF.Marble在不同地
方不同角度提出的。
发展过程：
20世纪60年代：
开拓发展阶段，机助制图、量算分析
_70年代：
巩固阶段，大容量、图形化人机交互
_80年代：
突破阶段，微机GIS软件产品、应用扩展
_90年代：
社会化阶段，空间信息产业、WebGIS
_新世纪：
空间信息基础设施、数字城市、数字地球
主要技术发展趋势：
由传统的模块式GIS包式GIS核心式GIS，组件GIS、WebGIS、嵌入式
GIS的方向发展。
组件化：
构件技术是一种二进制标准，即EXE和DLL程序标准。
它使得其它的DLL或EXE
程序能够操纵、共享和访问由某个EXE或DLL程序（即构件）所提供的方法和数据。
构件技
术极大地推动了软件业的发展，这是因为：
构件的开发和使用完全独立。
提供了一种必要的机制，使得一个构件可以在它自己的过程中，透明地访问和操纵其它
过程的方法和数据。
构件技术体现了面向对象的设计思想，具有独立性、封装性，隐蔽实现的细节，支持互
操作的规范化界面；具有关联性、继承性、聚合性和类库机制，以支持复用。
构件是双向和语言无关的，这意味着我们可以使用不同的语言来开发构件，而构件也可
以被不同的语言来使用。
网络化分布式：
分布式GIS的发展是以分布式计算技术的发展为依托的。
分布式计算技术的
发展经历了“文件共享_分布式对象技术_Agent技术”，前两者主要以客户/服务器结构为
核心，后者是目前倍受软件界关注的分布式技术，它突破了客户/服务器结构，试图实现分
散对等的协同计算的理想模式。
当前分布式GIS平台广泛采用的就是分布式对象技术。
由于受传统的客户/服务器结构
的限制，基于分布式对象技术的GIS应用难以满意地解决GIS研究中存在的问题以及面临的
挑战。
而Agent技术将极大地推动分布式计算技术的发展，同时也将对GIS的发展产生深刻
的影响。
在社会经济发展方面，GIS技术已经渗透到国民经济的各个领域，从国土资源规划、设施管
理、环境保护、水利资源利用、商业空间分析等，成为国民经济发展不可缺少的一个重要
IT技术。
18．简述地理信息专题图制作的主要方法。
地理信息专题制作是地理信息进行空间可视化的一个重要工具和主要空间数据表现形
式，基专题图制作方法包括单一符号制图、点密度图、单值符号图、渐进符号图、数值统计
图等专题图方法。
19．简述空间分析的原理及空间分析的各种方法（至少说明三种）。
（1）空间信息量算法。
是空间信息分析的定量化基础。
包括：
质心量算、几何量算、形状
量算。
（2）空间信息分类法。
包括：
主成分分析、层次分析法、系统聚类分析、判别分析。
（3）叠加分析法。
包括：
多边形叠加、点与多边形叠加、线与多边形叠加。
（4）网络分析
法。
包括：
路径分析、地址匹配、资源分配。
（5）缓冲区分析法。
（6）空间统计分析法。
包
括：
常规统计分析、空间自相关分析、回归分析、趋势分析、专家打分模型。
20．简述地理信息系统的主要应用领域（至少在三个方面的应用）。
政府部门：
城市规划、土地管理、环境与资源、旅游、军事、税务交通；
企业应用：
管网、电信、自来水、商业/广告、物流、电力、银行；
公众服务：
社区管理、LBS（LocationBasedService）、旅游、咨询、医疗、咨询、位置查
询。
21．简述地理信息可视化的方式。
答题要点：
1）地理信息可视化的方式一般有三种：
矢量地图方式、栅格图像方式、统计图表
方式。
2）分别对三种方式作简单的解释和描述。
22．简述数字地球的关键技术。
（1）计算科学技术:
随着高速计算机的使用,才能模拟那些不容易观察到的现象,并能更好
地理解已经观察到的数据。
（2）大规模存储技术:
数字化地球将要求存储1015字节的信息。
（3）高分辨率卫星图象技术:
卫星图象分辨率达1米的商业卫星系已
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