13地信地理信息系统复习题要点.docx
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13地信地理信息系统复习题要点
复习资料（A）
1、地理信息系统的定义、分类。
地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模、显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
对地理信息系统的分类可以根据其研究范围，分为全球系统、区域系统和国家系统；根据其研究内容可以分为专题系统、综合系统、GIS工具；根据其使用的数据类型可以分为矢量系统、栅格系统和矢栅（混合）系统。
2、地理信息系统的组成、研究内容。
一个实用的地理信息系统，要支持对空间数据的采集、管理、处理、分析、建模、显示等功能，其基本构成一般包括以下五个主要部分：
系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。
系统硬件用以存储、处理、传输和显示地理或空间数据。
数据处理设备与数据输入、输出设备连接构成地理信息系统的硬件环境。
地理信息系统的软件是整个系统的核心，用于执行地理信息系统功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和数据输出等。
一个完整的地理信息系统需要包括很多类的软件协同工作，这些软件按照功能可以分为：
地理信息系统功能软件、基础支撑软件和操作系统软件等。
地理信息系统的操作对象是地理数据，它具体描述地理现象的空间特征、属性特征和时间特征。
地理信息系统应用人员包括系统开发人员和地理信息系统的最终用户，他们的业务素质和专业知识是地理信息系统工程及其应用成败的关键。
应用模型是为某一特定的实际工作而建立以的运用地理信息系统的解决方案，其构建和选择也是系统应用成败至关重要的因素。
地理信息系统研究内容主要有以下三个方面：
.地理信息系统基本理论研究：
包括研究地理信息系统的概念、定义和内涵；地理信息系统的信息论研究；建立地理信息系统的理论体系；研究地理信息系统的构成、功能、特点和任务；总结地理信息系统的发展历史，探讨地理信息系统发展方向等理论问题。
.地理信息系统技术系统设计：
包括地理信息系统硬件设计与配置；地理空间数据结构及表示；输入与输出系统；空间数据库管理系统；用户界面与用户工具设计；地理信息系统工具软件研制；微机地理信息系统的开发等。
.地理信息系统应用方法论研究：
包括应用系统设计和实现方法；数据采集与校验；空间分析函数与专题分析模型；地理信息系统与遥感技术结合方法；地学专家系统研究等。
地理信息系统是在地理学研究和生产实践的需求中产生，地理信息系统的应用使技术系统不断完善，并逐渐发展了地理信息系统的理论；理论研究又指导开发新一代高效地理信息系统，并不断拓宽其应用领域，加深应用的深度；地理信息系统的应用，又对理论研究和技术方法提出了更高的要求。
因此上述三个方面的研究内容是相互联系相互促进的。
从目前状况看，对技术系统的研制和实现进行的工作较多，应用方法研究不足，而理论研究工作则很薄弱。
3、数据库结构的分类与特点。
、层次数据库结构
层次数据库结构将数据通过一对多或父结点对子结点的方式组织起来。
一个层次数据库中，根表或父表位于一个类似于树形结构的最上方，它的子表中包含相关数据。
层次数据库模型的结构就像是一棵倒转的树。
优点：
快速的数据查询，便于管理数据的完整性
缺点：
用户必须十分熟悉数据库结构，需要存储冗余数据
、网状数据库结构
网状数据库结构是用连接指令或指针来组织数据的方式。
数据间为多对多的关系。
矢量数据描述时多用这种数据结构。
优点：
快速的数据访问
用户可以从任何表开始访问其他表数据
便于开发更复杂的查询来检索数据
缺点：
不便于数据库结构的修改
数据库结构的修改将直接影响访问数据库的应用程序
用户必须掌握数据库结构
、关系数据库结构
这就目前最流行的数据库结构了。
数据存储的主要载体是表，或相关数据组。
有一对一、一对多、多对多三种表关系。
表关联是通过引用完整性定义的，这是通过主码和外码（主键或外键）约束条件实现的。
（1）数据量大。
图形、图像数据量大。
（2）空间数据与属性等数据的综合。
（3）数据应用广泛。
相关空间图形处理的领域。
4、数据、信息的定义、两者特点与关系。
数据是通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量描述事物的特征和状况。
信息是人们或机器提供关于现实事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，是事物或物质特性的表征。
数据的特点：
形式的多样性，数据类型间的可转换性
信息的特点：
客观性、适用性、传输性、共享性。
数据与信息的关系：
数据时信息的表达形式，是信息的载体；而信息则是数据中蕴含的事物的含义，是数据的内容。
数据只有通过解译才有意义，才成为信息。
5、数据的类型。
数字、字符、图形、图像、声音、表格
6、地理信息定义、地理信息特点。
地理信息是指表示地理环境要素或物质的数量、质量、分布特征和规律等的文字、数字、图像和图形的总称。
特点：
1.空间特征（空间定位）2.属性特征（多属性）3.时序特征（时间动态）
地理信息的最显著特点是其信息具有空间定位特性，地物的特征是与其地理位置联系在一起，这地理信息区别于其它类型的标志。
7、地理信息系统的基本功能。
1.数据采集与编辑2数据存储与管理3.数据处理与变换4.空间分析和统计5.产品制作与演示6.二次开发和编程.
8、叙述mapinfo软件的基本概况、特点。
MapInfo是美国MapInfo公司的桌面地理信息系统软件，是一种数据可视化、信息地图化的桌面解决方案。
它依据地图及其应用的概念、采用办公自动化的操作、集成多种数据库数据、融合计算机地图方法、使用地理数据库技术、加入了地理信息系统分析功能，形成了极具实用价值的、可以为各行各业所用的大众化小型软件系统。
特点：
.多平台运作环境、支持桌面系统、内联网及互联网
.全面支持Java技术
.拥有多种信息可视化模式及多变化的图形设定
.快速数据查询，高速屏幕刷新，是的用户界面具有良好的图形显示效果
.数据可视化和数据分析能力较强，可以直接访问多种数据可的数据。
9、叙述mapinfo文件系统的构成。
.TAB-----属性数据的表结构文件。
文本格式。
.DAT-----属性数据文件。
DbaseⅣ格式。
.MAP----空间数据文件。
二进制文件。
.ID-----交叉索引文件。
用于连接属性数据和图形数据。
.IND---索引文件。
用于对某些字段建立索引。
.TAB文件和.DAT文件是MapInfo表中必须的两个文件。
10、说明mapinfo的工作空间的用途及其与文件的关系。
.记录该工作空间所有使用的文件、打开的窗口及位置、Mapinfo环境设置等信息
.记录前段的工作；在继续未完成的工作时无须从头再来
用于保存表、窗口和窗口位置的文件
11、叙述用mapinfo软件构建一个主题的完整土地空间数据库的基本步骤。
创建一个图层绘制土地多边形
打开图层“表”――“维护”――“表结构”
表结构的定义：
字段名类型宽度小数点
属性输入：
输入数据
12、Mapinfo中扫描地图进行座标配准的基本操作步骤。
1、打开图像
2、扫描地图的地理配准：
选择投影类型类别：
longitude/latitude类别项：
longitude/latitude
配准四个坐标点。
-----------扫描图x、y--→经纬度投影，转换函数f（x,y）--→经度、纬度坐标
3、调整图像式样：
（选择白色）“表”---“栅格图像”—“调整图像样式”
4、验证经纬度座标
“地图”—“选项”菜单中，坐标单位“度”、选中“光标位置”选项。
5、地图投影类型查看与修改
投影类型查看：
“地图”—“选项”—“投影”或“表”—“栅格图像维护”—“修改图像配准”—“投影”
投影类型修改：
“表”—“栅格图像维护”—“修改图像配准”—“投影”
13、列举3种GIS工具名称。
ArcGISMapinfoSuperMap
14、GIS发展历史阶段及主要标志。
GIS萌芽阶段（60年代）：
主要标志：
1963年首次提出“GeographicInformationSystem”（Tomlinson,Canada）
GIS发展的巩固阶段（70年代）：
主要标志：
GIS工具大量出现，大量GIS应用系统出现
地理信息系统的大发展阶段（80年代）：
主要标志：
①微机GIS大发展。
②GIS功能大大增强。
③GIS产业的形成。
地理信息系统的普及应用阶段（80年代后）：
主要标志：
网络GIS大量出现，“数字地球”促进GIS应用
游程长度码、四叉树的编码过程。
游程长度编码是栅格数据压缩的重要编码方法，它的基本思路是：
对于一幅栅格图像，常常有行（或列）方向上相邻的若干点具有相同的属性代码，因而可采取某种方法压缩那些重复的记录内容。
其编码方案是，只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数，从而实现数据的压缩。
建立方法是将栅格矩阵的一行数据序列X1X2````Xn，映射为相应的二元组序列（Ai,Pi），i=1,2,···，K，且K<=n。
其中Ai为属性值，Pi为游程，i为游程序号
对图所示的栅格数据，可沿行方向进行如下游程长度编码：
（9,4）,（0,4）,（9,3）,（0,5）,（0,1）（9,2）,（0,1）,（7,2）,（0,2）,（0,4）,（7,2）,（0,2）,（0,4）,（7,4）,（0,4）,（7,4）,（0,4）,（7,4）,（0,4）,（7,4）
四叉树结构过程：
①对2nx2n大小的栅格图像分割，分为四个象限。
②若某象限的地物属性值一致，则该象限所有网格作为一个整体记录。
③否则继续划分为四个子象限，直到单一属性为止
15、拓扑结构的定义、类型。
举例说明这些拓扑结构类型在GIS中有哪些实际应用。
拓扑结构：
是明确定义空间结构关系的一种数学方法，在GIS中，它不但用于空间数据的编辑和组织，而且在空间分析和应用中都具有非常重要的意义。
类型：
节点数据文件、弧段数据文件和多边形文件文件
16、理解课本51页的拓扑关系表。
在这种数据结构中，弧段是数据结构的基本对象。
弧段文件由弧段记录组成，每个弧段记录包括弧段标识码、起始节点、终止节点、左多边形和右多边形
17、空间数据模型、空间数据结构的定义。
空间数据模型：
指对空间要素认知、抽象和表达方式以及不同空间关系的定义模式。
空间数据结构：
不同空间数据模型在计算机内的存储和表达方式。
18、矢量数据简单编码法与拓扑结构编码法的利弊。
实体数据结构，边界坐标数据和多边形单元实体一一对应，各个多边形边界点都单独编码并记录坐标。
而拓扑数据结构的点是相互独立的，点连成线，线构成面。
每条线始于起始节点，止于终止节点，并与左右多边形相邻接。
实体数据结构点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑关系。
所以存储时，多边形的公共边界被数字化两次和存储两次，造成数据冗余和产生不一致。
而且没有存储多边形之间的关系，或者相邻多边形的公共边不完全重复时，易产生伪多边形。
拓扑数据结构因共享公共边界减少了坐标点数据，减少了数据的冗余。
19、如何获得矢量数据，控制矢量数据精度的原理是什么？
1、数字化仪矢量化（纸质地图）
2、地图扫描矢量化（纸质地图）
（1）屏幕手工矢量化
（2）半自动矢量化
（3）全自动矢量化
3、矢量数据其他获取方式（电子图形数据）
（1）数字测量
（2）栅格数据转换
20、如何获得栅格数据，栅格数据量与精度的关系是什么？
如何解决数据量与精度的关系？
（1）从扫描仪获取栅格数据；
（2）从遥感获取栅格数据；（3）矢量数据转换成栅格数据；（4）手工网格法。
栅格数据对地物表达的精度取决于网格大小。
网格边长决定了栅格数据的精度，当网格边长缩小时，网格单元的数量将呈几何级数递增，造成栅格数据的冗余度大；当用栅格数据来表示地理实体时，不论网格边长变小，与原实体特征相比较，信息都有丢失，这是由于复杂的实体采用统一的格网所造成的。
一般的，可以通过保证最小多边形的精度标准来确定网格尺寸，使形成的栅格数据既有效地逼近地理实体，又能最大限度地减少数据量。
21、GIS中硬件的主要构成。
GIS数据处理设备---GIS主机类型:
大型计算机中型计算机小型计算机图形工作站/服务器微型计算机。
数据输入设备数字化仪、扫描仪、GPS系统、数字测量系统
数据输出设备绘图仪、显示器、投影仪
22、GIS中可涉及的软件类型有哪些？
GIS工具软件GIS应用软件、GIS基础软件
ARCGIS:
ESRI,USA
MGE:
Intergraph,USA
Mapinfo:
mapinfocorporation,USA
Supermap中国科学院地理所
MapGIS:
中地公司,中国地质大学
Geostar:
吉奥公司,武汉测绘科技大学
Citystar:
北京大学
基础支撑软件数据库软件、编程语言
操作系统操作系统软件（Windowsunix）
23、GIS的主要相关学科。
地理学、摄影测量学、遥感技术、计算机科学、数学和统计学、制图技术
24、设有一幅土地利用图层，基本属性有面积、土地类型、坡度、平均气温、权属等，有另交通线图层，求该地区中靠近公路的耕地的平均坡度。
写出操作过程。
25、在数字化过程中，由于技术原因输入了许多细小的多边形，如何用mapinfo去除这些细小多边形？
该图层为编辑状态，选中细小多边形旁的一个多边形，点整形按钮，然后，移动点，将细小多边形覆盖，单击对象——设为目标，选中另一个多边形，点击对象——分割
26、栅格图中多边形边界与节点的判断方法。
构成多边形的线称为弧段，也是多边行的边界，两条以上的弧段相交的点成为节点
27、说明算术平均和距离加权平均内插法的差异，对插值结果有什么影响？
算术平均内插法：
即以待定为圆心，取n个点。
窗口的大小对内插的结果有决定性的影响。
小窗口将增强近距离数据的影响；大窗口将增强远距离数据的影响，减小近距离数据的影响。
算术平均内插法算法简单，易于实现，但没有考虑数据的空间相关性，内插结果可能存在较大误差。
反距离权（IDWInverseDistanceWeighted）插值法是基于相近相似的原理：
即两个物体离得近，它们的性质就越相似，反之，离得越远则相似性越小。
它以插值点与样本点间的距离为权重进行加权平均,离插值点越近的样本点赋予的权重越大。
适用于样点数据分布比较均匀的情况。
缺点：
（1）对权重函数非常敏感。
（2）受样点数据不均匀分布影响较大。
28、矢量数据与栅格数据特点的比较。
矢量数据具有数据结构紧凑，冗余度低，表达精度高，图形显示质量好，有利于网络和检索分析等优点，适合面向对象，在GIS中得到广泛的应用，是GIS系统中使用的主要数据类型。
栅格数据可以极大的提高GIS数据分析能力,在图像的代数运算,空间统计分析等具有优势,更容易建立GIS应用模型。
栅格数据更容易实现三维可视化。
矢量数据更容易表达离散的地理现象，而栅格数据更容易表达连续的地理现象。
29、叙述图形坐标平移、缩放的原理。
空间数据坐标变换的实质是建立两个平面之间的坐标的一一对应关系。
包括几何纠正和投影转换。
图形坐标平移、缩放是几何纠正的其中两种，其原理是对坐标数据在X和Y方向进行变换
30、基于直线判断的矢量数据压缩数学原理是什么。
先拟定一个阈值，然后生成一条连接折线首尾节点的直线段，并计算原始折线上的点到直线段的垂直距离。
31、DTM与DEM的定义。
DTM-----数字地形模型（DigitalTerrainModel）是定义于二维区域上的一个有限的向量序列，它用离散分布的平面点来模拟连续分布的地形的一种数据模型。
DEM-----数据高程模型（DigitalElevationModel），第三维高度属性为高程的数字地面模型。
32、DTM的主要应用有哪些？
在地球科学分析中，用于自动提取各种地形因子，制作地形剖面图和划分地表形态类型等；在工程勘测和设计中，可用于各种线路的自动选线、水库堤坝的选址，以及土方、库容和淹没损失的自动估算等。
33、叙述用DTM进行洪水淹没面积提取的思路。
假设某地区洪水水位为20m
为了估算淹没损失，首先，将数字地形的数据和土地利用数据进行匹配；其次，根据高程，确定淹没边界；最后，统计淹没边界内的被淹对象的类别和面积，就能精确地算出研究对象的淹没损失。
为确定淹没边界，如图，设格网边长为△x，洪水的实际淹没高程为H，该高程附近的平均坡度为a，于是
H1=H－1/2*tga和H2=H＋1/2*tga
显然，由高程H1确定的网招正好在淹没边界之内，面由H2确定的网格，则正好超过实际淹没高程H一个网格。
由于在数字地形模型中，相邻网格的高程总是存在于H1至H2的高程范围内，因此，凡高程以H2为临界值，将数字地形的数据按照下式进行重新分类，即
1当Zi,j≤H2
Zi,j=
0当Zi,j＞H2
得到数字地形的二值图，将该二值图与土地利用数据进行布尔逻辑操作，就能统计出各类土地利用的淹没面积。
34、空间数据索引的概念与用途。
依据空间实体的位置、形状或空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构。
作为一种辅助的空间数据结构，空间索引介于空间操作算法和空间实体之间，它通过筛选把大量与特定空间操作无关的空间实体排除，从而提高空间操作的速度和效率。
35、空间数据内插的定义是什么？
列举并说明两种空间数据内插方法的内插原理。
空间数据内插------通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的方法。
原理：
（已知的数据→数学关系（函数）→未知数据；）
线性内插法：
线性内插法是先将所有的已知数据点连接成三角网的形式，使用靠近内插点的三个已知数据点，来确定三角网中的一个三角形形成的空间平面，继而求出该内插点在平面中的高程值
双线性多项式内插法：
双线性多项式内插法常常是在规则分布的已知数据点时，只用最靠近内插点的四个已知数据点组成一个四边形，确定一个双线性多项式来内插其中点的高程。
36、矢量数据空间叠加分析的类型。
1、点与多边形的叠合
点与多边形的叠合是通过确定一个点状空间特征中的点落在另一个多边形空间特征的哪一个多边形内，以便为每个点赋予新的多边形属性
2、线与多边形的叠合
线与多边形的叠合是通过一个线性空间特征中的线经过另一多边形空间特征中的那个多边形，以便为线赋予新的多边形属性
3、多边形与多边形
多边形与多边形的叠合是指将两个不同的多边形空间特征数据相重叠，产生新的多边形特征数据，用以解决地理变量的多准则分析、区域多重合性的分析、地理特征的动态变化分析，以及图幅要素更新、区域信息提取。
37、mapinfo中进行缓冲区分析的基本步骤。
1、在图层中绘制目标。
2、生成污染影响范围缓冲区：
“对象”――“缓冲区”。
选中生成的缓冲区，“文件”――“另存副本为”――“selection”，取名为buffer。
关闭所有文件。
38、给定某县土地利用图，现需要把面积小于1公顷的水田合并到相邻的任一旱地地块中去（如果没有相邻的旱地地类，则保留该水田），叙述用mapinfo完成上述工作的操作步骤（有信息提取表达式的地方请写出表达式）。
1.打开某县土地利用图
2.“查询”-----“SQL选择”
3.输入条件：
objIntersectsany（selectobjfrom某县土地利用图where地名=”水田”and面积<0.01）and地名=”旱地”
4.选中目标，“对象”-----“合并”
39、已有某县2010年土地利用现状图，现需要通过遥感图像获得该县2011土地利用变更图，制作该县2011年土地利用现状图，试述用mapinfo完成的工作过程。
40、叙述游程编码的基本思路，计算下图游程编码数据压缩率（P55）
基本思路是：
对于一幅栅格图像，常常有行（或列）方向上相邻的若干点具有相同的属性代码，因而可采取某种方法压缩那些重复的记录内容。
A
A
C
C
C
D
D
D
A
A
A
C
C
C
D
D
B
B
A
A
C
C
C
D
B
B
B
B
C
C
C
C
B
B
B
B
B
D
D
D
C
C
C
B
B
D
D
D
D
C
C
B
B
D
D
D
D
C
C
C
B
D
D
D
压缩比S=m*n/k
m为行数
n为列数
k为游程总数
S=8*8/25=2.56
例：
沿行方向进行如下游程长度编码（游程总数）：
（9,4）,（0,4）,（9,3）,（0,5）,（0,1）（9,2）,（0,1）,（7,2）,（0,2）,（0,4）,（7,2）,（0,2）,（0,4）,（7,4）,（0,4）,（7,4）,（0,4）,（7,4）,（0,4）,（7,4）20个编码记录
41、图1为一地区的DEM，图2为该区的地物类图，求网格（4，5）的坡度（网格间距为3），C类地物区的平均高程。
（单位：
米）
10
13
13.3
14
15
15
13
12
11
12
14
15
16
16.2
15
13
12
12
15.6
17
17.5
17
15
13
13.5
14.5
17.5
20
17
17
15.2
13
15
15
16
18
18.5
18.8
16
12.5
13
14
16.2
17
18
17.5
15
12
13
15.5
16
17
18.2
16.8
15
11
15
16.8
17
17.5
18.2
17
14
12
A
A
C
C
C
D
D
D
A
A
A
C
C
C
D
D
B
B
A
A
C
C
C
D
B
B
B
B
C
C
C
C
B
B
B
B
B
D
D
D
C
C
C
B
B
D
D
D
D
C
C
B
B
D
D
D
D
C
C
C
B
D
D
D
图1图2
42、列表表示下图中的拓扑关系。
（图中A、B、C、D、E为多边形号；1、2、3…..为弧段号；
（1）、
（2）…..为结点号）
D
43、缓冲区基本类型有哪些。
矢量缓冲区、栅格缓冲区、多重缓冲区
44、某城市需要进行某一道路拓宽改建，需要其分析占土地用面积、房屋拆迁面积情况（注：
10层以上建筑物不允许拆除）。
叙述需要哪些空间数据，并描述在 GIS 支持下的分析流程。
房屋的高度以及分布情况、道路两旁的土地情况
45、用mapinfo提取给定条件的信息的操作步骤。
假设需要查询并显示出人口大于3000万的省份
进入mapinfo后，打开要查询的表，该表为基础表。
点击“查询—>SQL选择”,弹出“SQL选择”对话框。
在对
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