地科GIS复习题答案.docx
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地科GIS复习题答案
《地理信息系统》复习提纲
1、地理信息系统的定义、分类、特点。
一．定义：
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、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
二．分类：
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，可以分为专题系统和综合系统；
根据其使用的数据模型，可以分为矢量系统、栅格系统和矢栅混合系统。
三．特点：
具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性；
由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务；
计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征，因而使得地理信息系统能以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。
系统构成：
地理数据采集子系统、地理数据管理子系统、地理数据处理和分析子系统、地理数据可视化表达与输出子系统。
2、地理信息系统的基本组成。
基本构成：
系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。
3、地理信息系统硬件系统构成及其作用。
一．硬件系统构成：
数据输入设备、数据处理设备、数据输出设备。
二．作用：
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、输出设备是地理信息系统硬件的主体，作为系统硬件的核心，它包括从服务器到图形工作站、微机等各种形式的计算机，可用作数据的处理、管理与计算。
数据输入设备即数字化仪、扫描仪和数字测量设备等。
这些硬件组件协同工作，向计算机系统提供必要的信息，使其完成任务；保存数据以备现在或将来使用；将处理得到的结果或信息提供给用户。
4、地理信息系统软件系统构成。
GIS功能软件、基础支撑软件、操作系统软件。
5、地理信息系统功能。
一．数据采集与编辑：
对地图等地理数据的数据化采集与快速编辑、变更。
二．数据存储与管理：
对图像图像、文字、数字等数据的综合管理。
三．数据处理和变换：
包括数据变换、数据重构、数据抽取。
四．空间分析和统计：
包括叠合分析、缓冲区分析、数字地形分析。
五．产品制作与演示：
包括各种地图、图象、图表和文字说明。
六．二次开发和编程：
应用功能：
资源管理、区域规划、国土检测、辅助决策
6、数据、信息的定义，两者特点与关系。
一、定义：
数据：
是通过记录或数字化下来的可以被鉴别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。
信息：
是人们或机器提供关于现实的知识，是数据、消息中所包含的意义，是事物或物质的表征。
二、特点：
数据：
1、形式的多样性2、数据类型间的可转换性
信息：
客观性、适用性、传输性、共享性、不对称性
三、关系：
①数据与信息不可分离，数据时信息的载体，信息是数据的含义。
②数据只有被正确理解才能得到正确的信息，
③人们从数据中获得信息的速度、数量、质量与其知识水平和技术手段有关。
7、数据的类型。
数字、文字、符号、图形、图像、声音、表格等。
8、地理数据与地理信息定义。
地理数据：
是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。
地理信息：
是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，是地理数据所蕴含和表达的地理含义。
9、地理信息基本特征。
1、空间特征2、属性特征3、时序特征
10、空间数据种类。
按数据来源：
地图数据、影像数据、文本数据
按数据结构：
矢量数据、栅格数据
按数据特征：
空间数据、非空间属性数据
按几何特征：
点、线、面、曲面、体
按数据发布形式：
数字线画图、数字栅格图、数字高程模型、数字正射影像图
11、空间数据基本构成。
空间数据（Spatialdata）——构成地图的基本数据
空间数据是由点、线、面构成，是GIS系统的核心。
空间数据用来表达位置和地图要素的形状信息，如建筑物、街道和城市。
空间数据包括点、线、面
·点代表任何在地球表面上可以用XY定位的信息，比如：
购物中心、客户、电杆、银行和医务所。
·线代表任何具有长度的信息，比如街道、高速路和河流。
·面或多边形代表任何具有边界的信息，无论这些边界是自然形成还是行政划定。
如国家、州、城市、人口统计区、邮政区或是市场分区的边界。
以上描述的空间数据是GIS系统两种数据模型中的一种，矢量数据。
运用矢量数据，每个要素都可以用XY位置在空间中定义。
另外的一个数据模型是栅格数据模型。
运用栅格数据模型，要素被描述成在连续空间的像元矩阵。
一个点是一个像元，线是连续的像元行。
面被描述成一系列相邻的像元。
表示地理现象的空间数据可以细分为：
类型数据：
例如考古地点、道路线和土壤类型的分布等；
面域数据：
例如随机多边形的中心点、行政区域界线和行政单元等；
网络数据：
例如道路交点、街道和街区等；
样本数据：
例如气象站、航线和野外样方的分布区等；
曲面数据：
例如高程点、等高线和等值区域；
文本数据：
例如地名、河流名称和区域名称；
符号数据：
例如点状符号、线状符号和面状符号（晕线）等（如图5-2所示）。
空间数据（或图形数据）
空间数据是构成地图内容要素的几何图形，例如地图上的井、山峰、灯塔、河流、道路、等值线、湖泊、森林界线和土壤类型界线等。
为表示这些要素在二维平面上空间图形的定位特征，常用一对平面直角坐标（X,Y）来表示，这种地图数据称为矢量数据；或用其通过栅格单元的左下角坐标（行和列）来表示，称此为栅格数据。
地图要素图形大致可以分为点、线、面三种基本类型。
面——可由环绕它们的线表示；也可以由其区域内的点表示；
线——可离散化成为点的集合；
而点则能用一对平面坐标系中的坐标来确定。
12、拓扑关系的种类及其作用。
定义：
拓扑关系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。
种类：
拓扑邻接：
指存在于空间图形的相同类型元素之间的拓扑关系。
拓扑关联：
指存在于不同类型空间元素之间的拓扑关系。
拓扑包含：
指存在于空间图形的相同类型但不同等级的元素之间的拓扑关系。
作用：
1、根据拓扑关系，不需要利用坐标或者计算距离，就可以确定个地理实体相对于另一种地理实体的空间位置关系。
2、利用拓扑数据有利于空间要素的查询。
3、可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。
13、GIS空间数据的计算机表示方式有那几种？
1、空间分幅2、属性分层3、时间分段
14、获得矢量数据的方式有那些？
跟踪数字化、扫描矢量化、数字测图仪、数据结构转换
地图信息处理流程图：
15、获得栅格数据方式有那些？
栅格数据量与精度的关系如何？
如何解决栅格数据量与精度的关系？
一、方式：
图像扫描、遥感影像解译、数据结构转换
二、网格边长决定了栅格数据的精度，但是，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。
16、矢量数据的实体数据结构与拓扑数据结构有什么不同？
在实体数据结构中，空间数据按照基本的空间对象（点、线或多边形）为单元进行单独组织，其中不含拓扑关系的信息；每个多边形都以闭合线段存储；点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑关系，彼此并不关联；岛和洞只作为一个单个图形，没有与外界多边形的联系。
拓扑数据结构中，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，与左右多边形相邻接；弧段是数据结构的基本对象，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、简述mapinfo软件中输入属性数据的步骤。
1、打开mapinfo软件，建立新表，点击菜单栏“表”——“维护”——“表结构”，定义表结构。
2、在地理图层可以编辑的环境下，操作步骤为：
A点击“主”工具栏中的信息按钮i，将鼠标移动到地图窗口，鼠标变为十字形状；
B用鼠标点击需要输入信息的图形对象，弹出“信息工具”对话框。
对话框中列出了点击鼠标处存在的图层，选择图形对象所在的图层，点击鼠标左键，打开“信息工具”对话框；
C在“信息工具”对话框中，列出了地图对应的表所包含的字段，在字段后输入图形对象的信息。
D一个图形对象的信息输入完毕后，再点击另一个要输入信息的图形对象，继续输入图形对象的信息。
18、矢量数据与栅格数据的特点。
矢量数据：
矢量数据是用欧氏空间的点、线、面等几何元素来表达空间实体的几何特征的数据。
栅格数据：
栅格数据是将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示空间实体的一种数据组织形式。
栅格结构和矢量结构是模拟地理信息的两种不同的方法。
（1）栅格数据结构类型具有“属性明显、位置隐含”的特点，它易于实现，且操作简单，有利于基于栅格的空间信息模型的分析，而采用矢量数据结构则麻烦的多；
（2）但栅格数据表达精度不高，数据存储量大，工作效率较低。
因此，对于基于栅格数据结构的应用来说，需要根据应用项目的自身特点及其精度要求来恰当地平衡栅格数据的表达精度和工作效率两者之间的关系。
（3）另外，因为栅格数据格式的简单性（不经过压缩编码），其数据格式容易为大多数程序设计人员和用户所理解，基于栅格数据基础之上的信息共享也较矢量数据容易。
矢量数据结构：
优点：
1）表示地理数据的精度较高；2）严密的数据结构，数据量小；3）用网络连接法能完整地描述拓扑关系；4）图形输出精确美观；5）图形数据和属性数据的恢复、更新、综合都能实现。
缺点：
1）数据结构复杂；2）矢量多边形地图或多边形网很难用叠置方法与栅格图进行组合；3）显示和绘图费用高，特别是高质量绘图、彩色绘图和晕线图等；4）数学模拟比较困难；5）技术复杂，多边形内的空间分析不容易实现。
栅格数据结构：
优点：
1）数据结构简单；2）空间数据的叠置和组合十分容易方便；3）各类空间分析都很易于进行；4）数学模拟方便；5）技术开发费用低。
缺点：
1）图形数据量大；2）用大像元减少数据量时，可识别的现象结构将损失大量信息；（3）地图输出不精美；4）难以建立网络连接关系；5）投影变换花的时间多。
19、游程码、四叉树码的编码方法。
游程指栅格矩阵一行内相邻同值栅格的数量，也称为行程。
游程编码结构是逐行将相邻同值的栅格合并，记录合并后栅格的值及合并栅格的数量（即游程），其目的是压缩栅格数据量，消除数据间的冗余。
四叉树结构：
将空间区域按照四个象限进行递归分割n次，每次分割成2n×2n个子象限，直到子象限中的属性数值都相同为止，该子象限就不再分割。
凡属性值都相同的子象限，不论大小，均作为最后的存储单元。
20、地理信息系统发展史。
第一代
第二代
第三代
时间
20世纪60年代中期到80年代的中后期
20世纪80年代末到90年代中期
20世纪90年代中期开始至今
主要特征
是gis软件从无到有、从原型到产品的阶段。
由于条件的限制，这一阶段的gis软件存在许多不足。
由于网络技术已经成熟并广泛应用，gis软件成熟和应用快速发展的时期，但仍然没有发生根本的变化。
gis应用已逐渐渗透到人类生活的各个方面，开始具备作为应用集成平台的能力。
21、GIS的基础理论包括哪些相关学科？
它们有什么相互关系？
一、包括：
地理学、地图学、测量学、数学、计算机科学以及一切与获取、处理和分析空间数据有关的学科。
二、关系：
地理学以地域为单元研究人类环境的结构、功能、演化以及人地关系，其研究领域涉及地理空间，这与地理信息系统的研究对象是一致的。
地理学中的空间分析方法历史悠久。
而空间分析正是地理信息系统的核心。
地理学作为地理信息系统的理论依托，为地理信息系统提供引导空间分析的方法和观点。
因此，美国学者把地理学成为地理信息系统之父。
测绘学及其分科，不但为地理信息系统提供高精度的空间数据，而且其中的相关理论可直接用于地理信息系统空间数据的处理，保证空间数据的精度和质量，以及地理信息系统产品的开发等。
计算机图形学原理是地理信息系统图形输出的理论依据。
22、GIS空间数据的误差如何产生的？
GIS空间数据的误差可分为源误差和处理误差。
一、源误差：
源误差是指数据采集和录入中产生的误差，包括：
遥感数据：
摄影平台、传感器的结构及稳定性、分辨率等。
测量数据：
人差（对中误差、读数误差等）、仪差（仪器不完善、缺乏校验、未作改正等）、环境（气候、信号干扰等）。
GPS数据：
信号的精度、接收机精度、定位方法、处理算法等。
地图：
控制点精度，编绘、清绘、制图综合等的精度。
地图数字化精度：
纸张变形、数字化仪精度、操作员的技能等。
二、处理误差：
是指GIS对空间数据进行处理时产生的误差，例如在下列处理中产生的误差就是处理误差。
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（如多边形叠置等）；图形化简（如数据压缩）；数据格式转换；计算机截断误差；空间内插；矢量栅格数据的相互转换。
误差的产生：
1）遗漏某些实体；
2）某些实体重复录入，由于地图信息是二维分布的，并且信息量一般很大，所以要准确记录哪些实体已经录入，哪些实体尚未录入是困难的，这就容易造成重复录入和遗漏；
3）定位的不准确，数字化仪分辨率可以造成定位误差，但是人的因素是位置不准确的主要原因，如手扶跟踪数字化过程中手的抖动，两次录入之间图纸的移动都可以使位置不准确；更重要的，在手扶跟踪数字化过程中，难以实现完全精确的定位，
通过矢量数字化或扫描数字化所获取的原始空间数据，都不可避免的存在着错误或误差，属性数据在建库输入时，也难免会存在错误，所以，对图形数据和属性数据进行一定的检查、编辑是很有必要的。
图形数据和属性数据的误差主要包括以下几个方面：
1）空间数据的不完整或重复：
主要包括空间点、线、面数据的丢失或重复、区域中心点的遗漏、栅格数据矢量化时引起的断线等；
2）空间数据位置的不准确：
主要包括空间点位的不准确、线段过长或过短、线段的断裂、相邻多边形结点的不重合等；
3）空间数据的比例尺不准确；4）空间数据的变形；
5）空间属性和数据连接有误；6）属性数据不完整；
23、Mapinfo中配准扫描地图的步骤。
打开Mapinfo软件——打开文件菜单栏——选择栅格图像——单击配准——选择四个点配准坐标——再选择投影类型，确定——再确定
24、缓冲区的定义与分类，举例说明其用途。
一、定义：
空间缓冲区就是地理空间实体的一种影响范围或服务范围。
二、分类：
基于点特征的缓冲区、基于线特征的缓冲区、基于面特征的缓冲区
三、举例：
基于点特征的缓冲区是在点特征（如地震的震源，以及独立地物等）的周围以点为圆心、按照设定的距离为半径作的圆，相互靠近的圆可以相互重叠，以此表示点特征的影响范围或服务区域，如地震波及的范围和城市里的超市服务的区域。
25、矢量数据数叠置的基本条件。
叠置分析是地理信息系统最常用的提取空间隐含信息的手段之一，它将有关主题层组成的数据层面，进行叠加产生一个新数据层面的操作，其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。
26、叙述土壤侵蚀模型的实施过程。
利用GIS的数值分析方法来估算土壤侵蚀量，首先确定土壤侵蚀的数值分析模型，根据模型确定影响土壤侵蚀的因子，这些因子必须能够反映不同的土壤性质，不同的坡面形态，以及不同的植被条件等；然后选择格网尺寸，建立各个影响因子的栅格数据；最后将多种信息加以复合，确定研究地区土壤侵蚀量的各种不同的等级，为制订区域的水土保持规划提供依据。
27、图1为一地区的DEM，图2为该区的地物类图，求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
28、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）
29、用mapinfo提取给定条件的信息的操作步骤。
30、叙述用DTM进行洪水淹没面积提取的思路。
数字地形模型最初是为了高速公路的自动设计提出来的。
此后，它被用于各种线路选线（铁路、公路、输电线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面图绘制。
在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及地图的修测。
在遥感应用中可作为分类的辅助数据。
它还是地理信息系统的基础数据，可用于土地利用现状的分析、合理规划及洪水险情预报等。
在军事上可用于导航及导弹制导、作战电子沙盘等。
31、说明移动平均和距离加权平均内插法原理的差异。
移动平均法往往需要求复杂的误差方程组来求取曲面函数的特定解数。
在实际应用中，更为常用的是加权平均法，它可以看做是移动平均法的特例。
加权平均法在使用搜索圆寻找附近数据点的方法上和移动平均法相同，但加权平均法在计算待插值点的高程时，使用加权平均值代替误差方程求解出的曲面函数。
32、GIS设计主要阶段与内容。
1.系统分析：
（对用户进行需求调查和可行性分析，最后提出新系统的目标和结构方案）
2.系统设计：
即分为总体设计和详细设计。
总体设计内容包括用户需求，系统目标，总体结构，系统配置，数据库设计，系统功能及经费和管理。
详细设计内容包括子系统设计，数据库设计，功能模块设计和用户界面设计。
3.系统实施：
系统硬件和软件的引进及调试，系统数据库的建立，应用管理系统的开发，系统测试和联调及系统验收和鉴定。
4.系统运行和维护：
指系统经过调试和验收后，交付用户使用。
33、用户需求分析的内容。
阐明系统的用户构成、不同用户对系统的要求、系统应具备的功能等。
34、地理信息系统评价的内容。
1.系统效率——GIS的各种智能指标，技术指标和经济指标均是系统效率的反映。
2.系统可靠性——即指系统运行时的稳定性，一般很少发生事故，即便发生也很快恢复。
3.可扩展性——GIS常常是从清查和汇集空间数据开始，然后逐步演化到从管理到决策的高级阶段
4.可移植性。
5.系统效益——系统效益包括经济效益和社会效益。
补充资料：
1、Mapinfo中进行缓冲区分析的基本步骤。
（1）打开已绘制好的县区图——选中一个点——对象——缓冲区；
（2）选中缓冲区——文件——另存副本为——选择“selection”，取名buffer——关闭所有文件；
（3）打开县区图和buffer——县区图可编辑，选中县区图所有多边形——对象——设置为目标；
（4）选中buffer——擦除外部——选中切下来的多边形——存副本selection为result——关闭所有图层；
（5）打开result图——增加“影响面积”、“影响人口”字段——更新列——影响面积＝area（obj,“sqkm”），影响人口=人口密度*影响面积——确定
2、将栅格图像转换为矢量地图一般需要以下一系列步骤：
1）图像二值化（Threshold）：
图像二值化用于从原始扫描图像计算得到黑白二值图像（BinaryImage），通常将图像上的白色区域的栅格点赋值为0；而黑色区域为1，黑色区域对应了要矢量化提取的地物，又称为前景。
2）平滑（Smooth）：
图像平滑用于去除图像中的随机噪声，通常表现为斑点。
3）细化：
将一条线细化为只有一个像素宽，细化是矢量化过程中的重要步骤，也是矢量化的基础。
4）链式编码：
链式编码将细化后的图像转换成为点链的集合，其中每个点链对应于一条弧段。
5）矢量线提取：
3、将每个点链转化成为一条矢量线。
每条线由一系列点组成，点的数目取决于线的弯曲程度和要求的精度。
在数字化后的地图上，错误的具体表现形式有：
1）伪节点（PseudoNode）：
伪节点使一条完整的线变成两段（图15），造成伪节点的原因常常是没有一次录入完毕一条线。
2）悬挂节点（DanglingNode），如果一个节点只与一条线相连接，那么该节点称为悬挂节点，悬挂节点有多边形不封闭（图6-16-a）、不及和过头（图6-14-b，图6-14-c），节点不重合（图6-16-b）等几种情形。
（a）多边形不封闭（b）节点不重合
3）“碎屑”多边形或“条带”多边形（SliverPolygon）
条带多边形（图6-17）一般由于重复录入引
起，由于前后两次录入同一条线的位置不可能完全一致，造成了“碎屑”多边形。
另外，由于用不同比例尺的地图进行数据更新，也可能产生“碎屑”多边形。
图6-17：
碎屑多边形
4）不正规的多边形（WeirdPolygon）
不正规的多边形（图6-18）是由于输入线时，点的次序倒置或者位置不准确引起的。
在进行拓扑生成时，同样会产生“碎屑”多边形。
图6-18：
不正规的多边形
上述的错误，一般会在建立拓扑的过程中发现，需要进行编辑修改。
一些错误，如悬挂节点，可以在编辑的同时，由软件自动修改，通常的实现办法是设置一个“捕获距离”，当节点之间、或者节点与线之间的距离小于此数值后，即自动连接；而另外的错误需要进行手工编辑修改。
4、一般从扫描仪上直接得到的地图有什么问题？
如何改正？
存在图形的变形、坐标系不一致等问题。
可以通过几何纠正和投影变换来纠正。
5、RS与GPS的原理各是什么？
与GIS有什么关系？
遥感（RS）是一种远离目标，通过非直接接触而判定、测量并分析目标性质的技术。
是对目标进行信息采集主要是利用了目标反射或辐射的电磁波。
接收从目标中反射或辐射的电磁波的装置叫做遥感器（remotesensor），照相机及扫描仪等即属于此类。
此外，搭载这些遥感器的移动体叫做遥感平台（platform），
根据遥感平台的不同，遥感可分为地面遥感、航空遥感、航天遥感三种类型。
航空遥感是以飞机或气球作为工作平台进行成像或扫描的一种遥感方式。
航空遥感具有成像比例尺大、分辨率高、几何纠正准确等优点，在GIS中也有重要的应用。
现在的航空遥感，除以感光胶片作为传统记录外，还可进行磁带记录，把获取的紫外、红外、微波等信息，转换成图像和数字信息，以便于计算机对遥感信息的进一步处理。
航天遥感是利用人造卫星给多种传感器提供了离地面更高的工作平台，使传感器具有更广阔的视野，居高临下，俯视一切。
卫星遥感还可不受国界和地形的限制，可对全球作连续的观测。
遥感卫星根据其轨道及搭载的遥感器不同而有不同的特征。
遥感卫星的
升级会员 