地理信息系统试题总结.doc

地理信息系统试题1、 名词解释1.地理信息系统：是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。2.操作尺度：对空间实体、现象的数据进行处理操作时应采用最佳尺度，不同操作尺度影响处理结果的可靠程度或准确度3.地理网格：是指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的网格。数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。4.数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。5.对象模型 ：将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。6.地图数字化：根据现有纸质地图，通贯手扶跟踪或扫描矢量化地方法，生产出可在技术机上进行存储、处理和分析的数字化数据。7.拓扑关系：图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质。8.空间数据结构：对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式。9.影像金字塔结构：在同一的空间参照下，根据用户需要以不同分辨率进行存储与显示，形成分辨率由粗到细，数据量由小到大的金字塔结构。10.空间索引：依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构。11.空间数据查询：其属于空间数据库的范畴，一般定义为从空间数据库中找出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。 12.空间分析：以地理事物的空间位置和形态特征为基础，异空间数据运算、空间数与属性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。13.栅格数据的追踪分析：对于特定的栅格数据系统，有某一个或多个起点，按照一定的追种法则进行追踪目标或者追踪的空间分析方法。 14.数字高程模型：是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，高程数据通常采用绝对高程。 15.数字地形分析：是指在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术。 1.数据是客观事物（包括概念）的数量、时空位置及相互关系的抽象表示，是未加工的原始材料信息是有用和有意义的数据，是数据的内容和解释，是现实世界在人们头脑中的反映。它以文字、数据、符号、声音、图像等形式记录下来，进行传递和处理,为人们的生产，建设，管理等提供依据。信息的特点:客观性，适用性，传输性，共享性。二者关系：数据是信息的表达、载体，信息是数据的内涵数据经过加工才能变成有效的信息，同样的数据经过不同的处理过程，可变成不同的信息。由于数据和信息之间的紧密联系，通常并不严格区分数据和信息。地理信息的概念：表征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数字、文字、图像和图形等的总称。地理信息的特点、意义：属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的，这是地理信息区别于其它类型信息的最显著的标志。具有多维结构的特征，即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构，而各个专题型实体之间的联系是通过属性码进行的，这就为地理系统各圈层之间的综合研究提供了可能。时序特征十分明显，因此可以按照时间尺度将地理信息划分为超短期的(如台风、地震)、短期的(如江河洪水、秋季低温)、中期的(如土地利用、作物估产)、长期的(如城市化、水土流失)、超长期的(如地壳变动、气候变化)等。这对地理事物的预测、预报，从而为科学决策提供依据很重要。认识地理信息的区域性、多层次性和动态变化的特征对建立地理信息系统，实现人口、资源、环境等的综合分析、管理、规划和决策具有重要意义。2.地理信息系统简称为GIS， Geographical Information System。是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为资源环境研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。3.GIS构成：硬件平台、软件平台、空间数据、应用人员、GIS模型。4.GIS功能：基本功能：1.数据采集与编辑。2.数据存储与管理。3.数据处理和变换4.空间分析和统计5.产品制作与显示6.二次开发和编程。应用功能：1.资源管理。2.区域规划。3.国土监测。4.辅助决策。5.世界上第一个地理信息系统加拿大地理信息系统CGIS6.国际GIS发展状况：探索时期、发展时期、成熟阶段和全面应用阶段(a模拟地理信息系统b学术探索阶段c飞速发展和推广应用阶段d地理信息产业的形成和社会化地理信息系统的出现)。我国：准备阶段、试验阶段、发展阶段和产业化阶段。7.空间数据特征：空间、属性和时间特征。类型：属性数据、几何数据、关系数据。8.空间数据（拓扑）结构的类型：栅格数据结构（指将空间分割成各个规则的网格单元，然后在各个格网单元内赋以空间对象相应的属性值的一种数据组织方式）和矢量数据结构（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）。矢量数据结构的优点：1.便于面向现象(土壤类、土地利用单元等)；2.数据结构紧凑、冗余度低便于描述线性或边界；3.有利于网络、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。缺点：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.不像数字图像那样做增强处理；3.多边形叠合等分析比较困难，没有栅格有效，表达空间变化性能力差；4.软硬件技术要求高，显示与绘图成本比较高。栅格数据结构的优点：1.数据结构简单，易于数据交换；2.空间分析和地理现象的模拟均比较容易；3.有利于与遥感数据的匹配应用和分析，便于图像处理；4.输出方法快速，成本比较低廉。缺点：1.图形数据量大，数据结构不严密不紧凑，需用压缩即使解决该问题；2.投影转换比较困难；3.栅格地图的图形质量相对较低，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；4.现象识别的效果不如矢量方法，难以表达拓扑。9.拓扑关系：指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。类型：拓扑邻接、拓扑关联和拓扑包含。意义：不需要利用坐标或计算距离，就可以确定一种地理实体相对于另一地理实体的空间位置关系；有利于空间要素的查询；重建地理实体。10.空间结构模型：传统数据模型（层次模型、网状和关系模型）、面向对象地理数据模型（几何数据模型、属性数据模型和面向对象数据库系统）。11.数据的处理基本内容：数据变换（几何纠正、投影转换、辐射纠正）、数据重构（结构转换、格式变换、类型替换）、数据提取（类型提取、窗口提取、空间内插）。12.数据变换实质：几何纠正和投影转换。13.GIS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。14.地理空间定义：指物质、能量、信息的存在形式在形态、结构过程功能关系上的分布方式和格局及其在时间上的延续。15.空间数据采集实际上就是将图形进行数字化以输入计算机的过程。采集方法：在GIS中，采集的数据包括空间数据和非空间数据，也就是图形数据和属性数据，前者图形数据是进行数据采集的主体。图形数据的采集实际上就是将图形进行数字化以输入计算机的过程，有两种方式，即地图跟踪数字化（跟踪数字化仪）和地图扫描数字化（扫描仪）。属性数据是空间实体的定性、定量描述，一般采用键盘输入。16. GIS数据质量包含如下五个方面:位置精度、属性精度、逻辑一致性、完备性、现势性。空间数据的误差类型包括源误差、处理误差。17.元数据（Metadate）：数据的数据，是关于数据和信息资源的描述性信息。空间元数据（Geospatial Metadata）：地理的数据和信息资源的描述性信息。它通过对地理空间数据的内容、质量、条件和其他特征进行描述与说明，以便人们有效地定位、评价、比较、获取和使用与地理相关的数据。空间元数据是一个由若干复杂或简单的元数据项组成的集合。空间元数据作用：（1）用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源。（2）帮助数据使用者查询所需空间信息。（3）组织和维护一个机构对数据的投资。（4）用来建立空间信息的数据目录和数据交换中心。（5）提供数据转换方面的信息18.数据融合： 由于地理数据的多语义性、多时空性、多尺度性、获取手段的多样性、存储格式的不同以主数据模型与数据结构的差异等，导致多源数据的产生，为了实现数据的集成与信息的共享，就必须进行数据融合。类型：基于转换器的数据融合；基于数据标准的数据融合；基于公共接口的数据融合；基于直接访问的数据融合。19.数据压缩：从所取得的数据集合s中抽出一个子集A，这个子集作为一个新的的信息源，在规定的范围内更好得逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。压缩比表示曲线信息载量减少的程度。曲线上点的压缩方法：道格拉斯-普克法(Douglas-Peucker)；Li-openshaw的自然综合法则法；垂距法。面域栅格数据的压缩方法：游程编码法；四叉树编码压缩法。20.面向对象数据模型的含义： 为了有效地描述复杂的事物或现象，需要在更高层次上综合利用和管理多种数据结构和数据模型，并用面向对象的方法进行统一的抽象。基本概念：（1）对象：含有数据和操作方法的独立模块，可以认为是数据和行为的统一体。（2）类：共享同一属性和方法集的所有对象的集合构成类。（3）消息：对对象进行操作的请求，是连接对象与外部世界的唯一通道。（4）方法：对对象的所有操作。（5）封装：是指将方法与数据放于一对象中，以使对数据的操作只可通过该对象本身的方法来进行。（6）多态：指同一消息被不同对象接收时可解释为不同的含义。两种语言工具：继承和传播。21.空间数据库概念：指的是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。类型：层次、网状、关系数据模型。22.空间分析是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成和空间演变等信息。分类：产生式分析（数字地面模型分析、空间叠合分析、缓冲区分析、空间网络分析、空间统计分析）；咨询式分析（空间集合分析、空间数据分析）。目的：通过对空间数据的深加工或分析，获取新的信息。23.空间叠合分析是指在统一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠合，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；24.缓冲区是指地理空间目标的一种影响范围或服务范围。空间缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立它们周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据。模型：线性模型；二次模型；指数模型。三大要素，即主体、邻近对象和作用条件。25.空间网络分析是指依据网络拓扑关系（线性实体之间线性实体与结点之间结点与结点之间的邻接关联关系）通过考察网络元素的空间数据与属性数据，对网络的性能特征进行多方面的分析计算。网络要素：链或弧段，结点、障碍、拐角、中心、站点。图是由点集合v和点与点之间的连线的集合E所组成的集合对（V，E），用G（V，E）表示。26空间统计分析：空间统计分析是GIS中的一项重要的特色工作，主要基于空间数据进行空间和非空间数据的分类、统计、分析和综合评价。空间统计分析的方法很多，除一般的统计图表分析之外，还有多变量统计分析，空间分类分析以及层次分析等。27. 数字地形模型（Digital Terrain Model，简称DTM），是在空间数据库中存储并管理的空间地形数据集合的统称。是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。它是建立不同层次的资源与环境信息系统不可缺少的组成部分。DTM中地形属性为高程的要素叫数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）。在地理信息系统中，DEM最主要的三种表示模型是：规则格网模型，等高线模型和不规则三角网模型。28.不规则三角网（TIN）模型：由不规则分布的数据点，按照优化组合的原则，将这些离散点连接成一连续三角面，采用此不规则三角面来逼近地形表面，三角面的形状和大小取决于不规则分布的观测点或地形特征点的密度和位置。29. 坡向是地表单元的法向量在OXY平面上的投影与X轴之间的夹角。坡向通常要换算成正北方向起算的角度。其计算公式为：。地表单元的坡度就是其切平面的法线方向与Z轴的夹角。公式30.地图投影分类：按地图投影的构成方法：几何、非几何投影按变形性质：等角、等积、任意投影。31.地理坐标：用经纬度表示地面点位的球面坐标。32.泰森多边形法：通过数学方法定义平分点间的空间并与直线相连在点状实体间形成多边形的方法。33.道路拓宽改建过程中的拆迁指标计算（1）明确分析的目的和标准。目的：计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的面积和房产价值。道路拓宽改建的标准是：a.道路从原有的20m拓宽至60m 。b.拓宽道路应尽量保持直线。C.部分位于拆迁区内的10层以上的建筑不拆除。（2）准备进行分析的数据。设计两类信息：一类是现状道路图。另一类是分析区域内建筑物分布图及相关的信息。（3）进行空间操作。A.选择拟拓宽的道路，根据拓宽半径，建立道路的缓冲区。 B.将此缓冲区与建筑物层数据进行拓扑叠加，产生一幅新图，此图包括所有部分或全部位于缓冲区内的建筑物信息（4）进行统计分析 a.对全部或部分位于拆迁区内的建筑物进行选择，凡部分落入拆迁区且楼层高于10层以上的建筑物，将其从选择组中取出并对道路的拓宽边界进行局部调整。 b.对所有需拆迁的建筑物进行拆迁指标计算。我国现有的三种大地坐标系：a.1954年北京坐标系（局部平差） b.1980国家大地坐标系（整体平差）c.地心坐标系。我国采用的大地坐标系为1980年中国国家大地坐标系，大地原点设在陕西省泾阳县永乐镇，现在规定的高程起算基准面为1985国家高程基准。现实世界是所有事物（Fact）的集合，无论人们是否知道这些事物。根据事物的本质，人们可以认识理解现实世界中的事物。概念世界是人类自然语言的世界，人类了解且认识其所命名的事物，因此这些事物构成了“语言的世界”。地理空间世界 ：在概念层次的世界充满了复杂的形状、样式、细节，在地理空间世界中被消除，并用简单的、浅显的抽象来代替，这些抽象通常在时间以及空间上都是静态的。通过地理空间世界的抽象，河流是被看作线，地形被看作等高线多边形的简化，而森林被看作多边形。二、填空题1、 空间实体的四个基本特征：空间位置特征、属性特征、时间特征、空间关系特征。2、 地理空间数据的概念模型分为：对象模型、场模型、网络模型。3、 空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系。空间关系主要有头拓扑空间关系、顺序空间关系、度量空间关系。4、 栅格数据模型的一个优点是不同类型的空间数据层可以进行叠加操作，不需要进行复杂的几何计算。5、 矢量数据结构按其是否明确地表示地理实体空间关系分为：实体数据结构和拓扑数据结构两大类。6、 栅格数据结构的显著特点是：属性明显，定位隐含。7、 矢栅一体化结构的理论基础是：多级网格方法、三个基本约定、线性四叉树编码。8、 属性查询是一种较常用的空间数据查询，属性查询又分为简单的属性查询和基于SQL语言的属性查询。9、 空间关系查询包括拓扑关系查询和缓冲区查询。10、根据栅格数据叠加层面的不同，将栅格数据的叠置分析运算方法分为以下几类：布尔逻辑运算、重分类和数学运算复合法。11、从缓冲区对象方面来看，缓冲区最基本的可分为点缓冲区、线缓冲区和面缓冲区。12、窗口分析的类型包括：统计运算、测度运算、函数运算和追踪分析。13、 地理空间分析的三大基本要素是空间位置、属性、时间。14、 GIS运行环境的核心部分是计算机软硬件系统。15、 GIS硬件系统包括输入设备、处理设备、存储设备、和输出设备四部分。16、从数据结构上，GIS可分为矢量GIS、栅格GIS、矢量栅格GIS。17地理空间坐标系统分为球面坐标系统、平面坐标系统，其中平面坐标系统被称为投影坐标系统。18、投影是指建立两个点集之间一一对应的映射关系。19、高斯投影中1：2.5至1:50万比例尺地形图采用经差6度分带，1:1万比例尺地形图采用经差3度分带。20、区域多边形的选择必须和国家现行管理制度相一致，才能发挥其应用效益，保证信息更新的连续性。21、根据空间数据的获取方式可分为：地图数据、遥感影像数据、实测数据、共享数据、其他数据。22、地理信息系统的数据采集工作包括两个方面：空间数据的采集、属性数据的采集。23、属性数据的来源：社会环境数据、自然环境、资源与能源。24、数据重构主要包括 ： 数据结构的转换和数据格式的转换。25、矢量数据的常用压缩方法：间隔取点法、垂距法和偏角法、分裂法。26、空间数据质量指标包括：完备性、逻辑一致性、位置准确度、时间准确度、专题准确度。27、空间数据的误差：几何误差、属性误差、时间误差、逻辑误差。28、数据库领域中最常用的数据模型有：层次模型、网状模型、关系模型、对象模型。29、空间数据的基本特征：空间特征、非结构化特征、空间关系特征、多尺度与多态性、分类编码特征、海量数据特征。30、地形特征点主要包括山顶点，凹陷点，脊点，谷点，鞍点，平地点等。31、空间统计分析可包括空间数据的统计分析及数据的空间统计分析，前者着重于空间物体和现象的非空间特性的统计分析。32、分布形态可从两个角度考虑，一是数据分布对称程度，另一个是数据分布集中程度。前者测定参数称为偏度，后者测定参数为峰度。33、透视分析是探测全属趋势常用方法，准确判定趋势特征关键在于选择合适透视角度。34、数据分析的原则：科学性原则，完整性原则，实用性原则，美观性原则。35、模式分级分为等间距分级，分位数分级，等面积分级，标准差分级，自然裂点法分级。四、简答题1. 简述地理信息系统的基本特征a) 数据的空间定位特征b) 空间关系处理的复杂性c) 海量数据管理能力2. 什么是GIS空间分析？其方法是什么？ GIS空间分析是以地理事物的空间位置和形态特征为基础，以空间数据运算、空间数据与属性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。方法：叠置分析、缓冲区分析、窗口分析、网络分析3. 什么是空间数据库？其主要特点是什么？空间数据库是地理信息系统中用于储存和管理空间数据的场所。特点：（a）数据量特别大；（b）不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系；（c）数据应用广泛。4. 网络分析的基本思想是什么？ 人类的活动总是趋向于按一定的目标选择达到最佳效果的空间位置，根本目的是研究、筹划如何安排一项基于网络数据的工程，并使其运行效果最好。5. 简述空间数据的基本特征。空间特征、非结构化特征、空间关系特征、多尺度与多态性、分类编码特征、海量数据特征6. 地理表达和地理模型的关系a) 二者有重叠；b) 地理表达用于描述地理概念和地理事物；c) 地理模型则多用于地理时间和空间数据库环境下。7. 简述栅格数据结构的优缺点 优点：“属性明显，定位隐含”，数据结构简单、数据模拟方便。 缺点：数据量大、难以建立实体间的拓扑关系、通过改变分辨率而减少数据量时精度和信息量同时受损等。8. 简述矢量数据结构的优缺点 优点：数据按照点、线或多边形为单元进行组织，编码容易、数字化操作简单、数据编排直观。缺点：a) 独立存储方式造成相邻多边形的公共边界重复记录，造成数据冗余，导致公共边界出现间隙或重叠；b) 缺少多边形的邻域信息和图形的拓扑关系； c) “岛”的问题。（岛只作为一个单个图形，没有建立与外界多边形的联系。）9. 简述空间数据质量的主要控制方法。a) 传统的手工方法：将数字化数据与数据源进行比较，图形部分的检查包括目视方法、会知道透明图上与原图叠加比较，属性部分的检查采用与原属性逐个对比；b) 源数据方法：数据集的源数据中包含大量有关数据质量的信息，通过它可检查数据质量，同时通过跟踪源数据可以了解数据质量的状况和变化；c) 地理相关法：用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量。10. 简述空间数据查询过程的类型和查询内容类型：a) 直接复原数据库中的数据及所含信息，回答人们提出的一些比较“简单”的问题；b) 通过一些逻辑运算完成一定约束条件下的查询；c) 更具数据库中现有的数据模型，进行有机的组合构造，模拟现实世界中的一些系统和现象的结构功能，回答一些“复杂”的问题。 内容：查询空间对象的属性、空间位置、空间分布、几何特征以及其他空间对象的空间关系。11. 简述空间关系的类型a) 空间拓扑关系：拓扑变换下保持不变的关系；b) 空间顺序关系：描述实体在地理空间上的排列顺序；c) 空间量度关系：描述空间实体的距离远近关系，一般用欧式距离表示。12. 在主图的图面配置中，应注意哪些问题？a) 在区域空间上，要突出主区与临区是图形与背景的关系，增强主图区域的视觉对比度；b) 主图的方向一般是上北下南；c) 移图；d) 重要区域扩大图。五、论述题1、gis尚待解决的问题及当前的发展趋势（一）问题：(1)数据结构方面存在的问题：目前通用的GIS主要有矢量、栅格或两者相加的混合系统，。在矢量结构方面，其缺点是处理位置关系(包括相交、通过、包含等)相当费时，且缺乏与DEM和RS直接结合的能力。在栅格结构方面，存在着栅格数据分辨率低，精度差;立地物等问题。 (2)GIS模型存在的问题；传统GIS模型难以表达复杂的地理实体，更难满足客观世界的整体特征要求。其对空间数据模型和空间数据结构方面力不从心，逐渐暴露其弊端。（二），发展趋势 随着地理信息系统产业的建立和数字化住处产品在全世界的普及,GIS将深人到各行各业以至千家万户，成为人们生产、工作、学习和生活中不可缺少的工具和助手。数据管理方面：(1)多比例尺、多尺度和多维空间数据的表达；三库一体化的数据结构方向；利用数据挖掘技术进行知识发现（2）技术集成方面:：“3S”集成即将遥感、空间定位系统和地理信息系统这三种对地观测技术