《地理信息系统》期末复习精编.docx
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《地理信息系统》期末复习精编
复习资料
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、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
地理信息系统的分类
根据数据分类
（1）矢量数据格式GIS系统
（2）栅格数据格式GIS系统
（3）混合数据格式GIS系统
根据研究内容分类
（1）专题GIS
（2）综合GIS
（3）GIS工具
根据研究范围分类
（1）全球地理信息系统
（2）区域地理信息系统
（3）国家地理信息系统
2、地理信息系统的组成、研究内容。
地理信息系统的组成
系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。
地理信息系统的研究内容
（1）资源管理；
（2）区域规划；（3）国土监测；（4）辅助决策。
3、3S技术的定义
3S技术是遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。
4、数据库定义；数据库结构分类有哪些？
数据库：
是为了一定的目的，在计算机系统中以特定的结构组织，存储（存贮）和应用的相关数据的有序集合。
数据库结构分类
（1）层次式数据库；
（2）网络式数据库（3）关系式数据库
5、空间数据库设计有哪些基本步骤？
GIS空间数据库的设计需要经历一个由现实世界到信息世界，再到计算机世界的转化过程。
（1）需求分析。
（2）概念设计。
（3）逻辑设计。
（4）物理设计
6、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，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。
信息（狭义）:
两次不定性之差。
即指人们获得信息前后对事物认识的差别。
信息（广义）:
是指主体（人、生物和机器）与外部客体 （环境、其它人、生物和机器）之间相互联系的一种形式。
是主体和客体之间一切有用的消息和知识。
两者特点与关系
（1）数据与信息不可分离，数据是信息的载体，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、空间元数据的定义
空间元数据：
是指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方法、空间参考和管理方式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核心标准之一。
8、数据的类型
数字、字符、图形、图像、声音、表格
9、空间数据的基本特征。
空间数据具有三个基本特征：
空间特征，属性特征，时间特征
10、空间数据的种类有哪些？
（1）按数据来源分：
地图数据、影像数据、文本数据
（2）按结构分：
矢量数据、栅格数据
（3）按几何特征分：
点、线、面、曲面、立体
（4）按数据功能特征：
空间定位数据、关联属性数据
（5）按数据发布形式：
DLG、DRG、DEM、DOM
11、地理信息定义。
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。
12、地理信息特点。
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。
空间定位特征。
多属性特征。
时间动态征
13、地理信息系统的基本功能。
（1）数据的采集与编辑。
（2）数据的存储与管理
（3）数据处理和变换
（4）空间分析和统计
（5）产品制作与演示
（6）二次开发和编程
14、叙述mapinfo软件的基本概况、特点。
MapInfo软件基本概况
MapInfo是个功能强大，操作简便的桌面地理信息系统，它具有图形的输入与编辑、图形的查询与显示、数据库操作、空间分析和图形的输出等基本操作。
系统采用菜单驱动图形用户界面的方式，为用户提供了5种工具条（主工具条、绘图工具条、常用工具条、ODBC工具条和MapBasic工具条）。
用户通过菜单条上的命令或工具条上的铵钮进入到对话状态。
系统提供的查看表窗口为：
地图窗口、浏览窗口、统计窗口，及帮助输出设计的布局窗口，并可将输出结果方便地输出到打印机或绘图仪。
MapInfo软件特点
MapInfo作为一种功能强大的图形软件，利用点、线、区域等多种图形元素，以及丰富的地图符号、文本类型、线型、填充模式和颜色等表现形式，详尽直观、形象地完成电子地图数据的显示。
同时，MapInfo对位图文件（如GIF、TIF、PCX、BMP）和航片、照片等栅格图像，也可以进行屏幕显示，根据实际需要还可以对其进行矢量化。
在图形处理方面，MapInfo提供了强大的图形编辑工具箱，用户可以对各种图形元素任意进行增加、删除、修改等基本编辑操作。
15、叙述mapinfo文件系统的构成。
（1）属性数据的表结构文件（.tab）
（2）属性数据文件（.dat）
（3）交叉索引文件（.id）（4）空间数据文件（.map）（5）索引文件（.ind）
16、说明mapinfo的工作空间的用途及其与文件的关系。
工作空间是Mapinfo用于保存表、窗口和窗口位置的文件。
在使用Mapinfo工作过程中会用到许多表和窗口，在这些表和窗口使用前须一一打开，如果在退出Mapinfo以前将这些打开的表、窗口和窗口的位置保存为工作空间文件，以后使用相同的表和窗口课直接打开保存过的工作空间就可以了，Mapinfo将恢复到保存时的状态，不必逐个打开需要使用的文件，以提高工作效率。
工作空间文件记录的是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。
17、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。
（1）需求分析：
用系统的观点分析与完整土地空间数据库应用有关的数据集合
（2）概念设计：
把完整土地加以解释，并用概念模型表达出来。
（3）逻辑设计：
把信息世界中的概念模型利用数据库管理系统所提供的工具映射为计算机世界中为数据库管理系统所支持的数据模型，并用数据描述语言表达出来。
（4）物理设计：
数据库的物理设计指数据库存储结构和存储路径的设计，即将数据库的逻辑模型在实际的物理存储设备上加以实现，从而建立一个具有较好性能的物理数据库。
（5）建立实际的空间数据库结构
18、Mapinfo中扫描地图进行座标配准的基本操作步骤。
（1）启动Mapinfo，打开表，选择栅格类型打开。
（2）选择投影、坐标体系。
（3）读取坐标点，进行配准。
（4）输入4个控制点后，继续输入控制点，纠正误差。
（5）配准完成，保存工作空间
19、列举3种国内GIS软件工具名称及其基本概况。
Supermap（中国科学院地理所）
北京超图软件股份有限公司是亚洲领先的地理信息系统平台软件企业，从事地理信息系统软件的研究、开发、推广和服务。
依托中国科学院强大的科研实力，超图软件立足技术创新，研制了新一代地理信息系统软件——SuperMapGIS，形成了全系列GIS软件产品。
MapGIS（中地公司,中国地质大学）
MapGIS是中地数码集团的产品名称，是中国具有完全自主知识版权的地理信息系统，是全球唯一的搭建式GIS数据中心集成开发平台，实现遥感处理与GIS完全融合，支持空中、地上、地表、地下全空间真三维一体化的GIS开发平台。
Geostar（吉奥公司,武汉测绘科技大学）
GeoStar是大型国产自主知识产权的地理信息系统基础软件平台，是吉奥之星系列软件的核心，在吉奥之星系列软件中负责矢量、影像、数字高程模型等空间数据的建库、管理、应用和维护。
20、列举3种国外GIS软件工具名称及其基本概况。
ArcGIS
ArcGIS产品线为用户提供一个可伸缩的，全面的GIS平台。
ArcObjects包含了大量的可编程组件，从细粒度的对象（例如单个的几何对象）到粗粒度的对象（例如与现有ArcMap文档交互的地图对象）涉及面极广，这些对象为开发者集成了全面的GIS功能。
每一个使用ArcObjects建成的ArcGIS产品都为开发者提供了一个应用开发的容器，包括桌面GIS（ArcGISDesktop），嵌入式GIS（ArcGISEngine）以及服务GIS（ArcGISServer）。
GeoMedia
GeoMedia是INTERGRAPH公司推出的应用空间数据仓库技术的GIS平台。
GeoMedia利用空间数据仓库形象化地展示了空间数据的全方位关系，这种关系是分布式GIS计算的基础，基于这些关系的算法便于建立地理空间目标的自动综合。
空间数据仓库通过工业标准数据库对空间数据和属性数据统一动态的管理，还可以实现多进程、多线程、内存缓冲、快速索引、数据的完整性、一致性、分布性、并发控制、安全与恢复等特性。
Mapinfo
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。
MapInfo含义是“Mapping+Information（地图+信息）”即：
地图对象+属性数据。
21、GIS发展历史阶段及主要标志。
（1）GIS萌芽阶段（60年代）
主要标志：
许多有关的组织和机构纷纷建立。
（2）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。
（3）地理信息系统的大发展阶段（80年代）
主要标志：
微机GIS大发展；GIS功能大大增强；GIS产业的形成。
（4）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。
22、说明游程长度码、四叉树的编码原理。
游程编码基本原理：
用一个记录代替具有相同值的连续网格（这些连续网格称“游程”）。
其属于线式压缩编码。
四叉树编码基本原理：
用一个记录代替栅格数据中值相同的区域。
其属于块式压缩编码。
23、拓扑结构的定义、拓扑结构有哪些类型？
举例说明这些拓扑结构类型在GIS中有哪些实际应用或意义。
拓扑结构定义
满足拓扑几何学原理的各空间数据间的相互关系。
即用节点、弧段、多边形所表示的实体之间的邻接、关联、包含和连通的关系。
类型：
拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含
实际应用
应答某些区域与哪些区域邻接：
某条河流能为哪些政区的居民提供水源：
与某一湖泊邻接的土地利用类型有哪些：
建立封闭多边形，实现道路的选取，进行最佳路径的计算。
意义
（1）跟据拓扑关系，不需要利用坐标或者计算距离，就可以确定一种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
24、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。
节点文件由节点记录组成，包括每个节点的节点标识码、节点坐标及与该节点连接的弧段标识码等。
多边形文件由多边形记录组成，包括多边形标识码、组成该多边形的弧段标识码以及相关属性等。
（或在这种数据结构中，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）
25、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
26、矢量数据结构、栅格数据结构定义。
矢量也称向量，数学上称“具有大小和方向的的量”为向量。
基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据结构，是利用欧几里得几何学中的点线面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。
基于栅格模型的数据结构称为栅格数据结构，是指将空间分割成有规则的网格，称为栅格单元，在各个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。
27、如何获得矢量数据，控制矢量数据精度的原理是什么？
（1）.由外业测量获得数字测图。
（2）由栅格形式的空间数据转换获得矢量数据，如卫星测地、扫描数字化仪扫描、航摄像片等。
可以用此类数据转化为矢量数据。
（3）对现有地图跟踪数字化获得将现有的地图图形离散化为数据。
矢量数据精度取决于坐标点的密度。
坐标点越多，精度越大，同时数据量越大。
28、如何获得栅格数据，栅格数据的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？
获得栅格数据的方式：
（1）栅格法：
在待输入的图形上均匀划分栅格单元，逐个栅格地决定其属性代码，最后形成栅格数字地图文件。
这是人工编码，当数据量太大时，该法费工费时，工作量相当大。
（2）转换法：
用手扶跟踪数字化或自动跟踪数字化得到矢量结构数据，在转换为栅格结构。
栅格数据由矢量数据向栅格数据转换是理想的方法。
（3）扫描数字化：
逐点扫描待输入的专题地图，对扫描数据重新采样与再编码，从而得到栅格数据文件。
（4）分类影像输入：
将经过分类解译的遥感影像数据直接或重新采样后输入系统，这是高效获取数据的方法。
栅格数据对地物表达的精度取决于网格边长大小。
栅格数据精度提高一倍，数据量增加3倍，网格越小精度越高。
一般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，有能最大限度地减少数据量。
29、GIS中硬件的主要构成。
（1）数据处理设备
用作数据的处理、管理与计算，包括图形工作站、个人计算机、客户机/服务器系统。
（2）数据输入设备
将地理数据转换成数字的形式存入计算机，以便进行处理和分析计算等工作。
包括数字化仪、工程扫描仪、数字测量设备。
（3）数据输出设备
为地理信息系统软件提供用户操作的界面，并把地理信息系统的最终成果展现给用户。
包括绘图仪、显示器、投影仪。
30、GIS中可涉及的软件类型有哪些？
按功能可分为
（1）GIS功能软件——GIS应用软件、GIS基础软件平台。
（2）基础支撑软件——数据库系统软件、系统库软件。
（3）操作系统软件——操作系统。
31、GIS的主要相关学科有哪些？
地理学，制图技术，数学和统计学，摄影测量学，遥感技术，计算机科学。
32、矢量数据、栅格数据的定义。
矢量数据：
是用欧式空间的点、线、面灯几何元素来表达空间实体的几何特征的数据。
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。
33、什么叫矢量数据输入、栅格数据输入？
矢量数据输入：
产生和矢量数据结构想适应的GIS空间数据的过程。
把经过分类和编码的地理要素的空间位置，转换为一系列坐标，然后将这些坐标按照确定的数据格式存入到计算机中去。
栅格数据的输入：
过程也是产生和栅格数据结构想适应的GIS数据的过程
34、栅格数据如何表达点、线、面地理物体？
（1）点。
表示为单个像元
（2）线。
表示为在一定方位上连接成串的相邻像元的集合。
（3）面。
表示为聚集在一起的相邻像元的集合
35、栅格数据网格单元有几种基本类型？
正方形、等边三角形、矩形、正六边形
36、栅格数据如何表达地理物体的基本信息？
栅格数据是按网格单元的行与列排列、具有不同灰度或颜色的阵列数据。
栅格结构是大小相等分布均匀、紧密相连的像元（网格单元）阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织。
是最简单、最直观的空间数据结构，它将地球表面划分为大小、均匀、紧密相邻的网格阵列。
每一个单元（象素）的位置由它的行列号定义，所表示的实体位置隐含在栅格行列位置中，数据组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性或指向其属性的指针。
37、矢量数据与栅格数据特点的比较。
矢量数据优点：
（1）便于面向实体的数据表达
（2）数据结构紧凑、冗余度低
（3）拓扑关系有利于网络分析、空间查询等
缺点：
（1）数据结构复杂
（2）软件实现要求技术较高
（3）多边形叠合等分析相对困难
栅格数据优点：
（1）数据结构较简单
（2）空间分析较容易实现
（3）有利于遥感数据的匹配应用和分析
缺点：
（1）数据量大，
（2）冗余度高，需要压缩
（3）定位精度比矢量低
（4）拓扑关系难以表达
38、数据变换、数据重构、数据提取的定义。
数据变换：
指从一种数学状态到另一种数学状态的转换。
包括几何纠正和地图投影变换等，以实现空间数据的几何配准。
数据重构：
指数据从一种格式到另一种格式的转换。
包括结构转换格、式转换、类型替换等，以实现空间数据在结构、格式和类型上的统一，多源和异构数据的联接和融合。
数据提取：
指对数据进行某种有条件的提取，包括类型提取、窗口提取、空间内插等，以适应不同用户对数据的特定要求。
39、空间数据分类、空间数据编码的定义。
空间数据分类即第10题的空间数据种类
空间数据的编码：
也称为特征码，是将数据分类结果用一种易于被计算机和人识别的符号系统表现出来的过程。
40、空间数据融合的定义。
空间数据融合：
是指一个多记多侧面的加工过程，包括对多个数据源数据和信息的自动化检测、互联、相关、估计和组合处理。
41、空间数据融合有哪些基本形式？
（1）矢量空间数据融合。
指将同一地区不同来源的空间数据，采用不同的方法，重新组合专题数据，统一物体的分类分级和属性，进一步改善空间实体的几何精度.
（2）栅格空间数据融合。
多遥感数据的融合，是将同一地区的多源遥感数据加以智能化合成，产生比单一信源更精确、更完全、更可靠的估计和判断。
（3）矢量栅格数据的融合。
42、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）：
是DTM的一种表示属性为海拔高程数值的模型，可经过计算得到地形因子数据，如坡度、坡向、曲面面积。
43、DTM的主要应用有哪些？
（1）坡度和坡向计算
（2）曲面面积的计算
（3）地表粗糙糙度计算（4）高程及变异分析（5）谷脊特性分析
44、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，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
Zi,j=1当Zi,j≤H2Zi,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。
45、空间数据内插的定义是什么？
以数据类型分类，内插有哪些类型？
空间数据内插：
是通过已知点或多边形分区的数据，推求任意点或多边形分区数据的方法。
点的内插原理：
建立具有连续变化的特征现象的数值方法，理论基础在于对空间相关性的认知。
即对地理上连续分布的现象。
临近点之间关联性强，较远的点之间关联性弱或者无关。
通常采用分块内插法、逐点内插法、整体内插法。
区域的内插原理：
是根据一组多边形分区的已知数据来推求同一地区另一组多边形分区未知数据的内插方法。
46、说明反距离加权内插法（IDW）的内插原理。
反距离权（IDW）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。
47、分块内插法、逐点内插法、移动拟合内插法的定义。
分块内插法：
是把整个内插空间划成若干块，并对各分块求出各自的曲面函数来刻画曲面形态。
逐点内插法：
是以插值点为中心，定义一个局部函数去拟合周围的数据点，数据点的范围随待插值点的位置的变化而变化，又称移动曲面法。
移动拟合内插法：
是指对每一个待值点P用一个多项式曲面拟合该点附近的表面，从而计算出该点的高程值。
48、空间分析的定义。
根据数据类型，空间分析的两种基本类型是什么？
空间分析：
是为了解决地理空间问题而进行的数据分析与数据挖掘，是从GIS目标之间的空间关系中获取派生的信息和新的知识，是一个或多个空间数据图层中获得信息的过程。
根据数据类型划分：
（1）基于矢量数据的空间分析，
（2）基于栅格数据的空间分析
49、空间叠加分析的定义。
空间叠加分析：
是指在相同的空间坐标系统条件下，将同一个地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。
50、空间叠加分析的基本条件是什么？
有统一的空间参照系统：
相同的投影，相同的坐标系，相同的比例尺，同一区域
51、什么叫空间邻近度分析？
说明在mapinfo中进行缓冲区分析的基本步骤。
空间邻近度：
描述了地理空间两个地物距离相近的程度，邻近度分析是空间分析的一种重要手段。
实现方法：
（1）空间缓冲区分析
（2）Voronoi多边形分析
52、游程编码和四叉树编码的基本思路有什么不同，写出下图的游程编码和四叉树编码。
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
53、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
弧段号
起始节点
终止节点
左多边形
右多边形
1
（5）
（1）
B
D
2
（5）
（6）
E
B
3
（1）
（4）
B
A
4
（6）
（4）
C
B
5
（6）
（3）
E
C
6
（2）
（4）
A
C
7
（2）
（3）
C
D
8
（1）
（2）
A
D
9
（3）
（5）
E
D
54、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
55、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。
叙述需要哪些空间数据，并描述在 GIS 支持下的分析流程。
需要数据：
（1）道路图
（2）建筑物图（需有楼层数量属性）
分析流程操作：
（1）生成拆迁范围缓冲区：
取道路边线，各向外生成20米缓冲区。
（2）裁剪拆迁范
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