《3S技术基础》复习题简答题.docx

1、3S技术基础复习题简答题中国矿业大学3S技术复习重点（简答题）1.地理信息的特征作为信息的一种，地理信息具备信息的基本特征，即信息的客观性、信息的适用性、信息的可传输性和信息的共享性；但从其本身而言，地理信息还具有一些独特的特性，他们包括：（1）空间相关性：任何地理事物是相关的，并且在空间上相距越近则相关性越大，空间距离越远则相关性越小，同时地理信息的相关性具有区域性特点。（2）空间区域性：区域性是地理信息的天然特性，不仅体现在数据上的分区组织，而且在应用也是面向区域的，即一个部门或专题必然也是面向所管理或服务的区域的。（3）空间多样性：在不同地方或区域上，地理数据的变化趋势是不同的，地理信息

2、的多样性意味着地理信息的分析结果需要依赖于其位置，才能得出合乎逻辑的解释。地理信息的多样性也体现在不同区域对地理信息的需求也不一样，特别是对于地理信息服务，信息的生产、信息的存储和信息的使用安排需要考虑不同地方对信息的需求。（4）空间层次性：地理信息的层次性首先体现在同一区域上的地理对象具有多重属性，例如某区的土壤侵蚀研究，相关因素包括该地区的降雨、植被覆盖、土壤类型等；其次是空间尺度上的层次性，不同空间尺度数据具有不同的空间信息特征。2.GIS的基本功能:数据采集、数据编辑与处理、数据存储、组织与管理功能、空间查询与空间分析、数据输出3.什么是地图投影，它与GIS的关系如何？答：将地球面上的

3、点投影到平面上，而使其误差最小的各种投影方法称为地图投影。其实质就是建立地球椭球面上的点的坐标（,）与平面上对应的坐标（x,y）之间的函数关系。地图投影对GIS有较大的影响，其影响是渗透在地理信息系统建设的各个方面的，如数据输入，其数据包括地图投影数据；数据处理，需要对投影进行变换；数据应用中的检索、空间分析依据数据库投影数据；输出应有相应投影的地图。4.简述高斯平面直角坐标系是如何实现的？答：为了便于地形图的量测作业，在高斯克吕格投影带内布置了平面直角坐标系统。具体构成是：规定以中央经线为X轴，赤道为Y轴，中央经线与赤道交点为坐标原点。同时规定，x值在北半球为正，南半球为负；y值在中央经线以

4、东为正，中央经线以西为负。由于我国疆域均在北半球，x值皆为正值。为了在计算中方便，避免y值出现负值，还规定各投影带的坐标纵轴均西移500km，中央经线上原横坐标值由0变为500km在整个投影带内y值就不会出现负值了。由于用高斯克吕格投影每个投影带都有一个独立的高斯平面直角坐标系，则位于两个不同投影带的地图点会出现具有相同的高斯平面直角坐标，而实际上描述的却不是一个地理空间。为了避免这一情况和区别不同点的地理位置，高斯平面直角坐标系规定在横坐标Y值前标以投影带的编号。5.地图投影的变形包括哪些？答：地图投影的变形，通常可分为长度、面积和角度三种变形，其中长度变形是其它变形的基础。6.按地图投影的

5、构成方法，地图投影如何分类的？答：按照构成方法，可以把地图投影分为几何投影和非几何投影。几何投影：几何投影是把椭球面上的经纬线网投影到几何面上，然后将几何面展为平面而得到。在地图投影分类时是根据辅助投影面的类型及其与地球椭球的关系又可进一步划分。1）按辅助投影面的类型划分：方位投影：以平面作为投影面；圆柱投影：以圆柱面作为投影面；圆锥投影：以圆锥面作为投影面。2）按投影面与地球自转轴间的方位关系划分:正轴投影：投影面的中心轴与地轴重合；横轴投影：投影面中心轴与地轴相互垂直；斜轴投影3）按投影面与地球的位置关系划分:割投影、切投影非几何投影：伪方位投影、伪圆柱投影、伪圆锥投影、多圆锥投影7.我国

6、地理信息系统中为什么要采用高斯投影和正轴等角圆锥投影？答：主要原因有：1.我国基本比例尺地形图(15千，11万，12.5万，15万，110万，125万，150万和1100万)中大于等于150万的图均采用高斯克吕格投影为地理数学基础；2.我国1100万地形图采用正轴等角割圆锥投影，其分幅与国际百万分之一所采用的分幅一致；3.我国大部分省区图多采用正轴等角割圆锥投影和属于同一投影系统的正轴等面积割圆锥投影；4.正轴等角圆锥投影中，地球表面上两点间的最短距离(即大圆航线)表现为近于直线，这有利于地理信息系统中空间分析和信息量度的正确实施。因此，我国地理信息系统中采用高斯投影和正轴等角圆锥投影既适合我

7、国的国情，也符合国际上通行的标准。8.何为高斯投影？其投影的基本条件是什么？答：高斯投影从几何概念上分析，它是一种等角横切椭圆柱投影。我们把地球看成是地球椭球体，假想用一个椭圆筒横套在其上，使筒与地球椭球体的某一经线相切，椭圆筒的中心轴位于赤道上，按等角条件将地球表面投影到椭圆筒上，然后将椭圆筒展开成平面，这就是高斯投影。高斯投影的基本条件(性质)为：（1）中央经线(椭圆筒和地球椭球体的切线)和赤道投影成垂直相交的直线；（2）投影后没有角度变形(即经纬线投影后仍正交)； （3）中央经线上没有长度变形。9.栅格数据存储压缩编码方法主要有哪几种？每种方法是如何进行压缩的？答：栅格数据存储压缩编码方

8、法主要有：（1）链式编码（2）行程编码（3）块式编码（4）四叉树编码（1）链式编码：由某一原点开始并按某些基本方向确定的单位矢量链。（2）行程编码：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或发生变化的位置，即按（属性值，重复个数）或（属性值，位置）编码。（3）块式编码：块式编码是将行程编码扩大到二维的情况，把多边形范围划分成由像元组成的正方形，然后对各个正方形进行编码。（4）四叉树编码用四叉树来描述，将图像区域按四个大小相同的象限四等分，每个象限又可根据一定规则判断是否继续等分为次一层的四个象限，无论分割到哪一层象限，只要子象限上仅含一种属性代码或符合既定要求的

9、少数几种属性时，则停止继续分割。否则就一直分割到单个像元为止。而块状结构则用四叉树来描述。按照象限递归分割的原则所分图像区域的栅格阵列应为2n2n（n为分割的层数）的形式。10.简述栅格单元值选取的常用方法。答：（1）中心点法。用位于栅格中心处的地物类型决定其取值。这种方法常用于有连续分布特性的地理现象。（2）面积占优法。以占矩形区域面积最大的地物类型作为栅格单元的代码。（3）重要性法。根据栅格内不同地物的重要性，选取最重要的地物类型作为相应的栅格单元代码。这种方法常用于有特殊意义而面积较小的地理要素，特别是点状和线状地理要素。如城镇、交通线、水系等。在栅格代码中应尽量表示这些重要地物。（4）

10、百分比法。根据矩形区域内各地理要素所占面积的百分比数确定栅格单元的取值。11.什么叫矢量数据？点、线、面实体数据编码的基本内容是什么？答：矢量数据就是代表地图图形的各离散点平面坐标（x，y）的有序集合，矢量数据结构是一种最常见的图形数据结构，主要用于表示地图图形元素几何数据之间及其与属性数据之间的相互关系。点实体：在矢量数据结构中，除点实体的（x,y）坐标外还应存储其它一些与点实体有关的数据来描述点实体的类型、制图符号和显示要求等。线实体：线实体可以定义为直线元素组成的各种线性要素，直线元素由两对x，y坐标定义。最简单的线实体只存储它的起止点坐标、属性、显示符等有关数据。面实体：多边形（也就是

11、面实体）矢量编码，不但要表示位置和属性，更重要的是能表达区域的拓扑特征，如形状、邻域和层次结构等，以便恢复这些基本的空间单元可以作为专题图的资料进行显示和操作，由于要表示的信息十分丰富，基于多边形的运算多而复杂，因此多边形矢量编码比点和线实体的矢量编码要复杂得多，也更为重要。12.栅格、矢量数据结构各有什么优缺点？矢量数据结构: 优点- 1. 数据结构严密，冗余度小，数据量小；2. 空间拓扑关系清晰，易于网络分析；3. 面向对象目标的，不仅能表达属性编码，而且能方便地记录每个目标的具体的属性描述信息；4. 能够实现图形数据的恢复、更新和综合；图形显示质量好、精度高。缺点-数据结构处理算法复杂;

12、叠置分析与栅格图组合比较难；数学模拟比较困难；空间分析技术上比较复杂，需要更复杂的软、硬件条件；显示与绘图成本比较高。栅格数据结构:优点-数据结构简单，易于算法实现；空间数据的叠置和组合容易，有利于与遥感数据的匹配应用和分析；各类空间分析，地理现象模拟均较为容易；输出方法快速建议，成本低廉。缺点-图形数据量大，用大像元减小数据量时，精度和信息量受损失；难以建立空间网络连接关系；投影变化实现困难；图形数据质量低，地图输出不精美。13.在实际工作中应如何对矢量和栅格数据结构进行有效的选择？答：在GIS建立过程中，应根据应用目的要求、实际应用特点、可能获得的数据精度以及地理信息系统软件和硬件配制情况

13、，在矢量和栅格数据结构中选择合适的数据结构。矢量数据结构是人们最熟悉的图形表达形式，对于线划地图来说，用矢量数据来记录往往比用栅格数据节省存贮空间。相互连接的线网络或多边形网络则只有矢量数据结构模式才能做到，因此矢量结构更有利于网络分析（交通网，供、排水网，煤气管道，电缆等）和制图应用。矢量数据表示的数据精度高，并易于附加上对制图物体的属性所作的分门别类的描述。矢量数据只能在矢量式数据绘图机上输出。目前解析几何被频繁地应用于矢量数据的处理中，对于一些直接与点位有关的处理以及有现成数学公式可循的针对个别符号的操作计算，用矢量数据有其独到的便利之处。矢量数据便于产生各个独立的制图物体，并便于存贮各

14、图形元素间的关系信息。栅格数据结构是一种影像数据结构，适用于遥感图像的处理。它与制图物体的空间分布特征有着简单、直观而严格的对应关系，对于制图物体空间位置的可探性强，并为应用机器视觉提供了可能性，对于探测物体之间的位置关系,栅格数据最为便捷。多边形数据结构的计算方法中常常采用栅格选择方案，而且在许多情况下，栅格方案还更有效。例如，多边形周长、面积、总和、平均值的计算、从一点出发的半径等在栅格数据结构中都减化为简单的计数操作。又因为栅格坐标是规则的，删除和提取数据都可按位置确定窗口来实现，比矢量数据结构方便得多。最近以矢量数据结构为基础发展起来的栅格算法表明存在着一种比以前想象中更为有效的方法去

15、解决某些栅格结构曾经存在的问题。栅格结构和矢量结构都有一定的局限性。一般来说,大范围小比例的自然资源、环境、农业、林业、地质等区域问题的研究,城市总体规划阶段的战略性布局研究等,使用栅格模型比较合适。城市分区或详细规划、土地管理、公用事业管理等方面的应用，矢量模型比较合适。当然，也可以把两种模型混合起来使用，在同一屏幕上同时显示两种方式的地图。14.简述栅格数据的叠置分析的基本方法。答：同矢量数据多边形叠置分析相比，栅格数据的更易处理，简单而有效，不存在破碎多边形的问题等优点，使得栅格数据的叠置分析在各类领域应用极为广泛。根据栅格数据叠加层面来将栅格数据的叠置分析运算方法分为以下几类：布尔逻辑

16、运算：栅格数据一般可以按属性数据的布尔逻辑运算来检索，即这是一个逻辑选择的过程。重分类：重分类是将属性数据的类别合并或转换成新类。即对原来数据中的多种属性类型，按照一定的原则进行重新分类，以利于分析。数学运算复合法：指不同层面的栅格数据逐网格按一定的数学法则进行运算，从而得到新的栅格数据系统的方法。其主要类型有以下几种：算术运算；函数运算：指两个以上层面的栅格数据系统以某种函数关系作为复合分析的依据进行逐网格运算，从而得到新的栅格数据系统的过程。这种复合叠置分析方法被广泛地应用到地学综合分析、环境质量评价、遥感数字图像处理等领域中。15.简述栅格数据窗口分析的三要素。答：窗口分析中的三个要素：

17、中心点，在单个窗口中的中心点可能就是一个栅格点，或者是分析窗口的最中间的栅格点，窗口分析运算后的数值赋予它。分析窗口大小与类型，依据的单个窗口中的栅格分布状况，如平滑运算的33矩形窗口，扇形窗口等。运算方式，图层根据窗口分析类型运算，依据不同的运算方式获得新的图层，如DEM提取坡度、坡向运算。16.基于ArcView的栅格数据任意多边形裁剪的基本步骤。1.点击【View】下的【NewTheme】命令，选择建立一个Polygon主题A；2.激活多边形主题A，点击绘制多边形的工具按钮，用鼠标绘制一个要裁剪的多边形，单击增加多边形的节点，双击则结束绘制多边形。点击打开表的按钮或点击【Theme】下的

18、【Table】命令，把这个多边形的ID值设为1；如果在其它主题中已经有绘制好的边界，则只需激活边界所在的主题，选择边界所在的多边形，点击【Edit】下的【CopyFeatures】命令。重新激活多边形主题A，选择【Edit】下的【Paste】（粘贴）命令，也可完成主题A中裁剪框的生成。同样，进行表编辑，把这个多边形的ID改为1；3.点击【Analysis】下的【Properties】，输入分析范围为“SameasA”，栅格单元的大小为“Sameas栅格主题”。同样，也对分析范围的Left、Right、Bottom、Top值进行修正，把其改为分析栅格单元尺寸的整数倍。4.选择【Theme】下的【

19、ConverttoGrid】命令，把多边形主题A转为栅格数据。在转换的过程中，需要确定生成的栅格主题所在的路径和文件名（在此文件名记为B），选择ID字段作为栅格单元的值。5.点击【Analysis】下的【MapCalculator】命令，公式为“栅格主题*B”，则可得到裁剪后的新的栅格主题，编辑新主题的图例，把NoData的颜色设为白色。17.ArcView表间的连接问题。答：建立表和表之间的连接，使空间要素的属性、多个属性表的查询功能得到扩展。需要建立连接的两个表都必须一个相同的关键字段(字段类型相同、字段取值对应)。进行连接的两个表中的记录，可存在“1:1”“M:1”或“1:M”的关系。A

20、rcView中有两种连接的方式：Join（合并）和Link（关联）：对ArcView来说，表格的Join（合并）就是将外来表格的字段及记录加载于当前活动项目的“主题属性表”中，从而使外来数据作为“图形要素”属性的一部分而在主题属性表中得到反映，从而进一步完善要素的属性类型，丰富要素属性信息。两个表之间通过关键字段进行连接在ArcView中，表格的合并（Join）与表格的关联（Link）完全不同。合并可以处理诸如“一对一”或“多对一”的数据关系，而关联则只适合处理“一对多”的关系。关联(Link)仅简单地定义了两表之间的相关性，两表的本来结构和内容并不改变。源表内的所有字段并不会象“连接”一样出

21、现在目的属性表之中。关联（Link）只是单向性的，Link的内涵仅存在于目的表之中。也就是说：当您选中目的属性表中的某项记录时，源表将会自动打开，并立即将与之相关的多个记录以高亮度方式显示出来。相反，如果您对源表进行类似操作，则目的表并不会打开，而且其内部的任何记录也不会有任何的显示动作。两表关联（Link）成功后，被建立了链接关系的源字段（实际上依然存在于源表内，而不会出现于目的表之中）均不能用于主题外表的符号化、加标注、查询等基本操作。18.空间数据处理中的合并（Union）操作作为矢量数据叠置分析的方法之一，操作的结果在几何和属性数据上有什么变化？并举例说明其用途。答：几何上，新图层中为

22、输入图层叠加了叠置多边形图层的分划信息；全部要素均得到保留。属性上，新图层中要素属性值包含了其原始值以及多边形值。示例：给你乡镇界线图和自然保护区界线图，请你计算各个乡镇中涉及各个自然保护区的面积和位置，以及没有涉及自然保护区的面积。19.在ArcView中进行网络分析时如何定义道路的行进方向？答：在网络线段要素属性表中增加一个取名为ONEWAY的字段，属性赋值时必须考虑线状要素的数字化方向，取值为FT时，表示交通行驶方向和要素数字化方向一致，取值为TF时，表示交通行驶方向和要素数字化方向相反，取值为N时，表示该线段（即路段）禁止通行，为空值表示该线段（即路段）双向通行。20.GIS有哪些数据

23、来源？GIS的主要数据源有：地图数据、遥感数据、数字资料、文字报告。21.举例说明网络分析的三大主要功能。答：网络分析主要有以下三种主要功能：1.寻找最佳行进路线，如：找出两地通达的最佳路径。2.确定最近的公共设施，如：引导最近的救护车到事故地点。3.创建服务区域，如：确定某配送中心的服务区域，从而查明区域内的顾客数等等。22.GIS中数据源的选择应考虑哪些因素？答：应注意从以下几个方面考虑：1.是否能够满足系统功能的要求；2.所选数据源是否已有使用经验。如果传统的数据源可用的话，就应避免使用其他它的陌生数据源。一般情况下，当两种数据源的数据精度差别不大时，宜采用有使用经验的传统数据源；3.系

24、统成本。因为数据成本占GIS工程成本的70%甚至更多，所以数据源的选择对于系统整体的成本控制来说至关重要。23.什么是属性数据的层次分类编码法？有什么优点？答：层次分类编码法是按照分类对象的从属和层次关系为排列顺序的一种代码，它的优点是能明确表示出分类对象的类别，代码结构有严格的隶属关系。24.手扶跟踪数字化与扫描数字化主要有哪些区别？答：手扶跟踪数字化方法，速度慢、精度低、作业劳动强度大，利用扫描仪进行数据输入比手工数字化约快5倍10倍。数字化仪在处理少量地图时比使用扫描仪合算些，但扫描仪在快速、经济地处理山区地形图时比手工数字化有效。25.非空间数据如何输入？如何实现空间数据和非空间数据的

25、连接？答：非空间属性数据的输入，少量数据可在图形的适当位置键入，大量输入时的常用方法是，将属性数据首先输入一个顺序文件，经编辑、检查无误后转存数据库的相应文件或表格。空间和非空间数据连接的较好方法是用特殊程序把非空间属性数据与已数字化的点、线、面空间实体连接在一起。26.为何要对扫描得到的地图数据和遥感数据进行几何纠正？答：由于如下原因，使扫描得到的地形图数据和遥感数据存在变形，必须加以纠正:（1）地形图的实际尺寸发生变形；（2）在扫描过程中，工作人员的操作会产生一定的误差，如扫描时地形图或遥感影像没被压紧、产生斜置或扫描参数的设置不恰当等，都会使被扫入的地形图或遥感影像产生变形，直接影响扫描

26、质量和精度；（3）遥感影像本身就存在着几何变形；（4）地图图幅的投影与其它资料的投影不同，或需将遥感影像的中心投影或多中心投影转换为正射投影等。（5）扫描时受扫描仪幅面大小的影响，有时需将一幅地形图或遥感影像分成几块扫描，这样会使地形图或遥感影像在拼接时难以保证精度。27.简述地形图几何纠正的基本方法。答：对地形图的纠正，一般采用四点纠正法或逐网格纠正法。四点纠正法，一般是根据选定的数学变换函数，输入需纠正地形图的图幅行、列号、地形图的比例尺、图幅名称等，生成标准图廓，分别采集四个图廓控制点坐标来完成。逐网格纠正法，是在四点纠正法不能满足精度要求的情况下采用的。这种方法和四点纠正法的不同点就在

27、于采样点数目的不同，它是逐方里网进行的，也就是说，对每一个方里网，都要采点。具体采点时，一般要先采源点（需纠正的地形图），后采目标点（标准图廓），先采图廓点和控制点，后采方里网点。28.如何实现遥感影像的纠正？答：遥感影像的纠正，一般选用和遥感影像比例尺相近的地形图或正射影像图作为变换标准，选用合适的变换函数，分别在要纠正的遥感影像和标准地形图或正射影像图上采集同名地物点。具体采点时，要先采源点（影像），后采目标点（地形图）。选点时，要注意选点的均匀分布，点不能太多。如果在选点时没有注意点位的分布或点太多，这样不但不能保证精度，反而会使影像产生变形。另外选点时，点位应选由人工建筑构成的并且不会

28、移动的地物点，如渠或道路交叉点、桥梁等，尽量不要选河床易变动的河流交叉点，以免点的移位影响配准精度。29.GIS系统中，为什么需做栅格数据和矢量数据之间的转换？答：在地理信息系统领域里，栅格数据与矢量数据各有千秋，它们互为补充，必要时互相转换，这是由地理信息系统处理方式以及这两种数据格式各自的特点所决定的。30.空间分析的一般步骤是怎样的？答：空间分析大致有以下步骤：（1）建立分析的目的和标准：分析的目的定义了你打算利用地理数据库回答什么问题，而标准则具体规定了你将如何利用GIS回答你所提出的问题。（2）准备空间操作的数据：数据准备在信息系统的建立过程中是一个非常重要的阶段，在这个阶段，GIS

29、用户需要做大量耐心细致的工作，需要投入大量的资金和人力来建立地理数据库。在做空间分析之前，地理数据库还可能要作一些修改，如转换单位、略去数据库中的某些部分等。这个阶段往往要生成新的属性数据库或在原有数据库中增加新的属性项。对于数据准备的要求随研究对象而异。在进行分析之前，对数据准备进行全面的考虑，将有助于更有效地完成工作。（3）进行空间分析操作：为了得到所需数据，可能需要进行许多操作（检索提取、缓冲、叠置等），每一步的空间操作都用来满足步骤一中所提出的一项标准。（4）准备表格分析的数据：大多数分析都要求利用空间操作得到一个（或一组）最终的数据层，然后就必须准备用于分析的数据，包括空间和属性数据

30、。所生成的层的属性表包括了利用逻辑表达式和算术表达式进行表格分析的信息。通常必须将进行分析时所需要的数据项加到属性表中。（5）进行表格分析：利用逻辑表达式和算术表达式，可以对在步骤三中进行的空间操作所获得的新的属性关系进行分析。在本步骤中，将利用步骤一中所确定的标准，定义一系列逻辑运算和算术运算，来对所得到的地理数据库进行操作。（6）结果的评价和解释：当你通过表格分析获得了一个答案，你就必须对结果进行评价，以确定其有效性，该结果是否提供了可靠而又有意义的答案？这是一个重要的验证步骤，必要时可能还需要请一些有关专家来帮助你解译和验证结果。（7）如有必要，改进分析：如果感到你的分析还有局限性和缺点

31、，你可以进一步改善，返回适当的步骤重新分析。（8）产生最终的结果图和表格报告：空间分析的成果往往表现为图件或报表。图件对于凸显地理关系是最好不过的，而报表则用于概括表格数据并记录计算结果。31.什么叫不规则三角网（TIN）模型？它是如何建立的？有何优点？答：不规则三角网由不规则分布的数据点连成的三角网组成，三角面的形状和大小取决于不规则分布的观测点的密度和位置。不规则三角网有人工和自动两种建立方法。前者在测量资料的基础上，人工构成三角形时，以可能最短的边来构成三角形，并保证每条边位于地面上而不是悬空通过或贯穿地球表面。三角网的自动建立，首先在所有可能的线段中寻找最短的一条，用它作为第一个三角形

32、的基线。选出到这条基线两端的距离之和为最小的那一点作为三角形的顶点。接着，搜索次最短线段作为下一个三角形的基线。这样可使作为先前生成的三角形的一部分而被存贮起来的诸边不再被选取为基线。再寻找一个顶点，把新发现的各边存贮起来，这个过程反复进行，直到所有的数据点被三角形的各边都连接起来为止。在决定新三角形任何一条边（包括基线）以前，要检查它是否不与已存贮的任何一条边或任何一条地性线相交，如果发生这种情况，正在予以考虑的那条边就被放弃而去搜索另一条。优点：不规则三角网与高程矩阵不同之处是能随地形起伏变化的复杂性而改变采样点的密度和决定采样点的位置，因而能克服地形起伏不大的地区产生数据冗余的问题。对于某些类型运算比建立在数字等高线基础上的系统更有效。同时还能按地形特征点如山脊、山谷及其它重要地形特征获得DEM数据。32.试述DEM主要用途。答：数字高程模型有许多用途，其中最重要的一些用途是：1.在国家数据库中存储数字地形图的高程数据；2.计算道路设计、其它民用和军事工程中挖填土石方量；3.为军事目的（武器导向系