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1、GIS期末考试资料地理信息系统复习题 -郑祥金（整）第一章 绪论 1. 你认为地理信息系统在社会中最重要的几个应用领域是什么？给出一些项目例子。资源管理；区域和城乡规划；灾害监测；环境评估；作战指挥；交通运输；宏观决策。例如，福州市城市地价动态监测系统建设与数据更新、福州市城市住宅用地集约利用潜力评价，基于GIS技术的福建省温泉查询系统。2. 什么是地理信息系统?与地图数据库有什么异同?与地理信息的关系是什么?地理信息系统:地理信息系统是在计算机软硬件支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题等为主要任务的计算机系统。GIS与地图数据库：

2、地图数据库是以地图数字化数据为基础的数据库，差别在于地图数据库是空间数据库，它有比例尺概念，GIS是为某一特定比例尺建立的一个地图成品仓库。它是GIS的下游产品，它的更新依赖于GIS，它提供的信息是GIS向人们提供服务的中间产品；GIS是在地理信息的基础上对真实世界进行数量化处理分析，但地图数据库存在的地理要素经人为修改，不完全是真实地理的反映。GIS与地理信息：地理信息：指与研究对象的空间地理分布有关的信息。它表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征，相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。地理信息属于空间信息，包含了地理信息系统所要处理的各种地理数据，GIS操作对象是空间数据，表达内容

3、是与时空有关的地理信息。认识地理信息的区域性、多层次性和动态变化等特征对建立地理信息系统具有重要意义。3. 地理信息系统由哪些部分组成?与其他信息系统的主要区别有哪些? GIS组成：GIS是由软件、硬件、空间数据和用户组成。GIS与其他信息系统的主要区别：其存储和处理的信息是经过地理编码的；地理位置及与该位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分；现实世界被表达成一系列的地理要素和地理现象；由空间位置参考信息和非位置信息两个组成部分；GIS能够对综合图形和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策信息；GIS主要强调空间数据的处理、显示和表达，具有功能强大、结构复杂的属性库，采用地理坐标系。

4、GIS和CAD的比较：GIS与CAD共同点GIS与CAD不同点1、都有空间坐标系统；2、都能将目标和参考系联系起来；3、都能描述图形数据的拓扑关系；4、都能处理属性和空间数据；CAD研究对象为人造对象规则几何图形及组合；GIS处理的数据大多来自于现实世界，较之人造对象更复杂，数据量更大；数据采集的方式多样化；图形功能特别是三维图形功能强，属性库功能相对较弱；GIS的属性库结构复杂，功能强大；CAD中的拓扑关系较为简单；GIS强调对空间数据的分析，图形属性交互使用频繁；一般采用几何坐标GIS采用地理坐标系GIS与CAM比较：GIS与CAM共同点GIS与CAM不同点都有地图输出、空间查询、分析和检

5、索功能CAM侧重于数据查询、分类及自动符号化，具有地图辅助设计和产生高质量矢量地图的输出机制；CAM是GIS的重要组成部分CAM强调数据显示而不是数据分析，地理数据往往缺乏拓扑关系；GIS综合图形和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策信息。CAM与数据库的联系通常是一些简单的查询。4. 地理信息系统中的数据都包含哪些? 总体上分为电子数据和非电子数据。有地图数据、遥感影像数据、地面测量数据、文本数据、统计数据、多媒体数据和已有系统的数据。5地理信息系统的基本功能有哪些?基本功能与应用功能是根据什么来区分的?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

6、和统计；5.产品制作与显示；6.计算各种地形属性信息；7.二次开发。应用功能（1）资源管理；（2）区域规划（3）国土检测；（4）辅助决策。区分：根据社会和用户的需求，GIS是依托基本功能利用空间分析技术模型分析技术，网络技术，数据库和数据集成技术二次开发环境等，演绎出众多的GIS应用系统。6. 与其他信息系统相比，地理信息系统的哪些功能是比较独特的? 空间分析功能是地理信息系统的一个独立研究领域，是地理信息系统中更深层次的应用，内容更加广泛，为建立和解决复杂的应用模型提供了基本工具。包括地形分析、土地适应性分析、网络分析、缓冲区分析、决策分析等，7. 地理信息系统的科学理论基础有哪些?是否可以

7、称地理信息系统为一门科学? 地理信息系统的科学理论基础是地球信息科学理论，包括地理学、地图学、测量学、数学、统计学、计算机科学等交叉学科以及一切与获取、处理和分析空间数据有关的科学技术的支撑。可以。地理信息的研究和方法应该是科学，因它已经具备成为科学的条件，有明确的研究对象和研究手段，有自己的理论体系，有一定数量的研究队伍，有明确的研究领域和广泛的服务对象，已由技术发展为科学。8. 试举例说明地理信息系统的应用前景。当前，GIS正向着集成化、产业化和社会化发展规律方向迈进，其发展主要有以下几个方面：GIS产业化及市场化。网络GIS的发展。三维GIS与虚拟现实技术的结合；无线通讯技术与GIS的结

8、合等。GIS与专家系统、神经网络的结合。目前GIS在各行各业都得到应用，如资源规划管理、全球变化、灾害预测等，具有广泛的应用前景。9. GIS近代发展有什么特点? 60年代，探索时期，该阶段关注的是空间数据的地学处理；70年代，巩固时期，该阶段研究的重点是空间数据处理的算法；80年代，实验阶段，注重于空间决策分析支持；90年代至今，全面应用（产业化阶段）。空间关系和数据模型，人工智能，应用普及化、多元数据信息共享。10.城市发展规划中应用GIS的意义有哪些? 1）、为城市建设提供了技术支持，为城市规划提供了一个直观和理性的规划工具。2）、GIS的空间分析决策功能在城市与区域规划工作中有重大作用

9、，分析结果能够可视化地表达在地图上。3）、对城市规划的动态调整提供了良好的技术支撑。4）、利用三维GIS技术，就可以对规划方案、布局进行三维仿真，更加真实、直观、立体的进行决策分析。11城市公用事业管理中应用GIS的迫切性有哪些?12地理信息系统在社会中最重要的几个应用领域是什么？给出一些项目例子。GIS 的应用已经涵盖了国土、地矿、环保、城建、能源、国防、军事、 航天等应用领域，在与普通大众息息相关的公共设施管理、道路交通、电力供应、资源管理、城市规划、政府决策、大众服务等方面。总之，地理信息系统正越来越成为国民经济各有关领域必不可少的应用工具，相信它的不断成熟与完善将为社会的进步与发张做出

10、更大的贡献。13地理信息系统与自己的生活有关系吗？请举例说明。经过不断的发展与完善，GIS已经逐渐融入了我们的生活中，涉及的应用领域之广几乎覆盖了生活的方方面面，包括资源管理、灾害监测、环境保护、农业布局、电子商务、交通运输、人口管理、医疗卫生等。例如：城市规划管理信息系统、交通管理信息系统、通信资源管理系统、应急指挥系统。14地理信息系统在政府决策中应该起什么作用？GIS应该具备什么条件？（1）GIS是电子政务信息资源的空间定位平台。（2）GIS 可以为电子政务提供空间辅助决策平台。（3）GIS 可以为电子政务提供可视化工具。具备条件：地理模拟、数据综合、空间分析是地理信息系统的主要优势，地

11、理信息系统能够将空间数据的获取、分析、处理、管理、建模等融为一体。主要包括输出模拟地图、提供成果展示、检索查询、业务管理系统、对分析决策的支持等。第二章 空间数据结构 1GIS的对象是什么? 地理实体有什么特点? GIS的研究对象是地理实体，即指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，地理实体类别及实体内容的确定是从具体需要出发的。GIS中的地理实体是一个概括，复杂，相对的概念。地理实体具有三个基本特征: 属性特征：对空间实体的属性定义和说明信息。空间特征：对空间实体的分布位置、几何特征和空间关系的定义。时间特征：空间实体的时间尺度，指空间实体随时间变化而变化的特性。2地理实体数据的特征是

12、什么？请列举出某些类型的空间数据。地理实体以什么形式存储和处理反映了实体的不同的特征和和不同的数据类型。涉及到空间特征、属性特征及它们之间关系的描述，人们常把地理数据称为空间数据。地理实体数据的特征：属性特征：对空间实体的属性定义和说明信息。空间特征：对空间实体的分布位置、几何特征和空间关系的定义。时间特征：空间实体的时间尺度，指空间实体随时间变化而变化的特性。依据空间数据来源的不同分为：地图数据、地形数据、属性数据、元数据、影象数据等； 依据表示对象的不同分为：点，线，面、体数据。3空间数据的结构与其它非空间数据的结构有什么特殊之处？试给出几种空间数据的结构描述。数据结构是指数据的组织形式，

13、在计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。空间数据涉及到空间特征、属性特征及它们之间关系的描述。空间数据的结构主要有矢量数据结构和栅格数据结构。非空间数据主要涉及属性数据。矢量数据结构是通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线和多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。矢量结构的显著特点：定位明显，结构简单、直观，属性隐含。栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。栅格结构的显著特点：属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性的指针或数据本身，而所在位置则根据行列号转换为相应的坐标给出。4矢量数据与栅格数据

14、的区别是什么？它们有什么共同点吗？区别：栅格数据：属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性的指针或属性本身，而所在位置则根据行列号转换为相应的坐标。矢量数据：定位明显，属性隐含，其定位是根据坐标直接存储的，而属性则一般存于文件头或数据结构中某些特定的位置上。矢量是面向目标组织数据的，而栅格数据时面向空间分布组织数据的。共同点：1）都是同属于空间数据结构的类型；2）它们表示的影像数据不能直接运算，交互时必须进行矢量和栅格转换；3）都是为了处理空间数据，处理大容量的数据的方法。5栅格与矢量运算相比较各有什么特征？栅格数据特征：属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性本身，而所在位置则根据行列号转换为相

15、应的坐标给出。这种结构容易实现，算法简单，且易于扩充、修改，也很直观。栅格结构表示的地表是不连续的，是量化和近似离散的数据。优点缺点矢量1、便于面向现象。2、结构紧凑，冗余度低，便于描述线或边界。3、利于网络、检索分析，提供有效的拓扑编码，对需要拓扑信息的操作更有效。 4、图形显示质量好，精度高。1、数据结构复杂，各自定义，不便于数据标准化和规范化，数据交换困难。2、多边形叠置分析困难，没有栅格有效，表达空间变化性能力差。 3、不能像数字图像那样做增强处理 4、软硬件技术要求高，显示与绘图成本较高。 栅 格1、 结构简单，易数据交换。2、叠置分析和地理（能有效表达空间可变性）现象模拟较易。3、

16、利于与感遥数据的匹配应用和分析，便于图像处理。4、 输出快速，成本低廉。 1、现象识别效果不如矢量方法，难以表达拓扑。2、图形数据量大，数据结构不严密不紧凑，需用压缩技术解决该问题。3、投影转换困难。4、图形质量转低，图形输出不美观，线条有锯齿，需用增加栅格数量来克服，但会增加数据文件。6矢量与栅格一体化的数据结构有什么好处？优势：矢量：（1）便于面向实体的数据表达；（2）数据结构紧凑，冗余度低；（3）拓扑结构有利于网络分析，空间查询等栅格：（1）数据结构比较简单；（2）空间分析较容易实现；（3）有利于的遥感数据匹配应用与分析。一体化好处：1）、一体化的数据结构保留了矢量的全部性质，以目标为单

17、元直接聚集所有的位置信息，并能建立拓扑关系；2）、建立了栅格与地物的关系，即路径上的任意点都直接与目标建立了联系。7八叉树表示三维数据的原理。八叉树是四叉树在三维空间的推广。将要表示的形体V放在一个充分大的正方体C内，C的边长为2n，不断用两个与XOY、XOZ的平面均分C为8个子体，并判断属性单一性。8. 行程编码、链码、块码、四叉树等编码方法。行程编码：将原图表示的数据矩阵变为数据对，1）属性码，长度，行号（可不要）长度：连续相同码值的栅格个数。2）属性码，点位；块码：采用方形区域作为记录单元，每个记录单元包括相邻的若干栅格，数据对组成：（初始行、列，半径，属性值），依次扫描，编过的不重复；

18、链码：1）首先定义一个3x3窗口，中间栅格的走向有8种可能，并将这8种可能07进行编码；2）记下地物属性码和起点行、列后，进行追踪，得到矢量链。第三章 空间数据采集和质量1GIS的数据源有哪些？GIS的数据源，是指建立的地理数据库所需的各种数据的来源，主要包括地图、遥感图像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等。2请举例说明GIS对数据的质量要求。 数据质量包括：准确性、精度、空间分辨率、比例尺、不确定性。GIS数据质量包含如下五个方面： 位置精度：用以描述几何数据的质量。 属性精度：用以反映属性数据的质量。逻辑一致性：多边形的闭合精度、结点匹配精度、拓扑关系的正确性等。

19、完备性：如数据分类、实体类型、属性数据、注记的完整性等。现势性：数据的采集时间、更新时间等。3各种来源的空间数据是如何准确匹配在一起的？空间数据的地理参照系的不同，引起空间数据来源不同时，图幅不能匹配。为此需要将一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据，即进行投影转换。投影转换的方法有：解析变换(正解变换、反解变换)、数值变换、解析和数值变换。目前，大多数GIS软件是采用正解变换法来完成不同投影之间的转换，并直接在GIS软件中提供常见投影之间的转换。4地图投影在GIS中的作用？GIS以地图方式显示地理信息。地图是平面，而地理信息则是在地球椭球上，因此地图投影在GIS中不可缺少。GIS数据

20、库中地理数据以地理坐标存储时，则以地图为数据源的空间数据必须通过投影变换转换成地理坐标；而输出或显示时，则要将地理坐标表示的空间数据通过投影变换变换成指定投影的平面坐标。GIS中，地理数据的显示可根据用户的需要而指定投影方式，但当所显示的地图与国家基本地图系列的比例尺一致时，一般采用国家基本系列地图所用的投影。5空间数据中的几何数据是什么？它与属性数据的关系。几何数据是指实体或现象的空间位置或现在所处的地理位置，一般以坐标数据表示。属性数据即空间实体的特征数据，几何数据和属性数据相对于时间来说，常常呈相互独立的变化，即在不同的时间，空间位置不变，但是属性类型可能已经发生变化，或者相反。因此可以

21、不断更新属性数据来体现实体或现象的时时特征，同时也可反映实体或现象的变化规律和变化特征。而几何数据又说明了属性数据发生的地理位置及其存在的意义。6请说明分类分级对于属性数据的意义。在属性数据中，有一部分是与几何数据的表示密切有关的，例如，道路的等级、类型等，在GIS中，通常把这部分属性数据用编码的形式表示，并与几何数据一起管理起来。编码的过程是将信息转换成数据的过程，前提是首先要对需表示的信息进行分类分级。7属性数据的编码是必须的吗？属性数据即空间实体的特征数据，一般包括名称、等级、数量、代码等多种形式，属性数据的内容有时直接记录在栅格或矢量数据文件中，有时则单独输入数据库存储为属性文件，通过

22、关键码与图形数据相联系。对于要输入属性库的属性数据，通过键盘则可直接键入。对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中的属性数据，则必须先对其进行编码，将各种属性数据变为计算机可以接受的数字或字符形式，便于GIS存储管理。8纸张上的地图如何进入计算机系统？图形数据的输入实际上就是图形的数字化过程。一般有两种方法：（1） 扶跟踪数字化仪输入手扶跟踪数字化是目前最为广泛使用的将已有地图数字化的手段，利用手扶跟踪数字化仪可以输入点地物、线地物以及多边形边界的坐标，通常采用两种方式，即点方式和流方式，流方式又分为距离流方式和时间流方式。（2） 扫描仪输入扫描仪直接把图形和图像扫描输入到计算机中，以象素信息进行

23、存储表示的设备。扫描输入因其输入速度快、不受人为因素的影响、操作简单而越来越受到大家的欢迎，再加之计算机运算速度、存储容量的提高和矢量化软件的踊跃出现，使得扫描输入已成为图形数据输入的主要方法。9空间数据的质量问题分哪几类？GIS空间数据的误差可分为源误差和处理误差：1)源误差源误差是指数据采集和录入中产生的误差，包括：1) 地面测量数字数据的误差；2) 地图数字化数据的误差；3)遥感数据误差；4）属性数据误差；2)处理误差处理误差是指GIS对空间数据进行处理时产生的误差包括：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；空间内插；矢量栅格数据的相互转换。3）GIS中的误差传播

24、误差传播是指对有误差的数据，经过处理生成的GIS产品也存在着误差。归结为三种方式：代数关系下的误差传播；逻辑关系下的误差传播；推理关系下的误差传播。10空间数据中的错误是如何造成的？怎样控制它们？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。空间数据的误差包括：1）几何数据的不完整或重复；2）几何数据的位置不正确；3）比例尺不正确；4）变形；5）几何数据与属性数据的连接有误；6）属性数据错误、不完整。控制误差方法：1）尽可能使用可靠的数据源；2）数据的预处理；3）提高数字化操作人员的专业素养；4）选用精度高的数字化设备；5

25、）数据精度检查；6）人工检查，逐一比较检查。11空间数据交换标准的意义是什么？随着地理信息系统的发展，数据共享已越来越重要。由于空间数据模型的不同，空间数据的定义、表达和存储方式也不同，因而数据交换就不那么简单。空间数据交换的主要方式有：(1)外部数据交换标准；(2)空间数据互操作协议。(3)空间数据共享平台。（4）统一数据库接口。目前外部数据交换标准仍然是实现数据共享的主流方式。利用恰当的工具和技术、 将地理空间数据进行交换和转化，以便用户能够尽量发挥所使用的地理信息系统软件的功能。12空间数据的元数据及其作用意义。即“空间数据的数据”，是关于空间数据和相关资源的描述性信息。其目的是促进数据

26、集的高效利用和充分共享。元数据的作用和意义： 帮助数据生产单位有效的维护和管理数据； 提供有关数据生产单位的各种有关信息供用户查询； 帮助用户了解数据； 提供有关信息，以便用户处理和转换有用数据。 采用元数据可以便于数据共享。第四章 空间数据处理 1如何建立道路的拓扑的关系？道路属于线状矢量要素，其拓扑关系的建立也遵循矢量数据自动拓扑的步骤。其步骤可分为以下几步：（1）链的组织。找出在链的中间相交，而不是在端点相交的情况，自动切成新链；把链按一定顺序存储，这样查找和检索都比较方便，然后把链按顺序编号。（2）结点匹配。结点匹配是指把一定限差内的链的端点作为一个结点，其坐标值取多个端点的平均值，如

27、图。然后，对结点顺序编号。2一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。几何纠正用以纠正图纸变形产生的误差。常用的有高次变换、二次变换和仿射变换。当系统所使用的数据是来自不同地图投影的图幅时，需要从一种投影的几何数据转换成所需投影的几何数据，这就需要进行地图投影变换。方法通常分为三类：解析 变换法、数值变换法、数值解析变换法。3说明通过扫描仪得到矢量地图数据的原理和过程。在数字图像中，二值图像占有非常重要的地位。在对地图、文字的扫描数字化和识别时，通常都是当作二值图像来处理的。（1）二值化：把扫描后的图像进行栅格数据

28、矢量化的转换，需压缩为两级(0和1)，这就称为二值化。关键是在灰度级的最大和最小值之间选取一个阈值，当灰度级小于阈值时，取值为0，当灰度级大于阈值时，取值为1。（2）二值图像的预处理：包括对原始地图、表格数据的整理或者清绘等。（3）细化：细化就是将二值图像象元阵列逐步剥除轮廓边缘的点，使之成为线划宽度只有一个像元的骨架图形。（4）追踪：追踪就是把骨架转换为矢量图形的坐标序列。（5）拓扑化：4对于扫描仪输出的结果一般需要做哪些处理？ 扫描仪输出的结果需要经过图像增强、数据编码和传输、平滑、边缘锐化、分割、特征抽取、图像识别与理解等内容。经过这些处理后，输出图像的质量得到相当程度的改善，既改善了图

29、像的视觉效果，又便于计算机对图像进行分析、处理和识别。第五章 空间查询与空间分析 1什么是空间数据的查询？空间数据的查询一般定义为从空间数据库中找出所有满足属性条件和空间约束条件的地理对象。空间查询是作用在库体上的函数，返回用户请求的内容，也属于咨询式分析。属性约束条件一般用带比较运算符的逻辑表达式描述，空间约束条件用带空间谓词的逻辑表达式描述。2对空间数据的查询有哪些形式和手段？ 查询种类及实现方式：几何参数查询，包括点的位置坐标，两点间的距离，一个或一段线目标的长度，一个面目标的周长或面积等。实现方式：空间定位查询；空间关系查询；属性查询；其它查询方法。3如何表达查询得到的结果？ 使要素、

30、对应的记录同步进入选择集，同时改变显示颜色。进入选择集的记录可以用统计图表达。如果选择集是空的，统计图就包括该表的全体记录。进入选择集的记录可以分类汇总统计。4对空间数据进行统计分析的意义是什么？GIS中空间数据的统计分析是指对GIS地理数据库中的专题数据进行统计分析，针对不同领域的运用提取相关的地理信息，去除一些冗余信息使其便于分析利用。5矢量数据的叠加有什么作用？ 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。6栅格数据的叠加与矢量数据的叠加有什么不同？ 栅格数据叠置的直

31、观概念就是将两幅或多幅地图重迭在一起，产生新多边形和新多边形范围内的属性。其结果虽然数据存储量小，但是运算过程复杂。矢量数据在叠置地图的相应位置上产生新的属性的分析方法。其结果虽然数据存储量大，但是运算过程较简单。7什么是缓冲区分析？请举例说明它有什么用途。 缓冲区分析是GIS的基本空间操作功能之一，缓冲区分析是研究根据数据库的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体。从而实现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法。例如：选址分析。8常用的网络的分析有什么？对GIS应用有何价值？请举几个例子说明。网络分析的主要用途是：选择最佳路径；选择最佳布局中心的位置。(1) 路径分析： a、静态求最佳路径；b、动态分段技术；c、N条最佳路径分析；d、最短路径；e、动态最佳路径分析。网络分析是运筹学模型中的一个基本模型，它的根本目的是研究、筹划一项网络工程如何安排，并使其运行效果最好。例如：如公交运营路线选择和紧急救援行动路线的