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地理信息系统基础与实验教程课后答案第1章 绪论GIS的认识和理解：GIS定义：在计算机硬、软件系统支持下，对空间数据进行采集、操作、储存与管理、分析、输出的技术系统。简言之：综合处理和分析空间数据的一种技术系统。GIS的三种理解:GIS-Geographic information system./ science./service. GIS的组成：硬件系统/软件系统/地理数据/GIS人员哪些学科对GIS关系密切:测量学/地图学/地理科学/摄影测量/遥感学/计算机科学/数学GIS可以在哪些领域发挥作用:测绘与地图制图/灾害监测与环境保护/城乡规划/资源管理/国防/农业/商业与经济/城市管理GIS技术怎样应用于抗震救灾之中：依托GIS建立的三维仿真系统在抗震救灾工作中发挥巨大作用。常用的GIS软件有哪些国外：ArcGIS / MapInfo / GeoMedia.国内：SuperMap GIS/ Map GIS / GeoStar第2章 地理空间与空间数据基础矢量数据与栅格数据各有何特点？试比较它们的优缺点：矢量数据：定位明显，属性隐含；形象直观；特别适合模拟离散的空间数据；精度高。栅格数据：属性明显，定位隐含 ；像元的大小直接影响空间数据表达的精度以及数据的存储时间和存储空间；像元大小对精度的影响主要表现为位置的移动、形状的畸变以及属性的偏差。优缺点（失/栅）：数据结构（严密/简单）；数据量（小/大）；图形精度（高/低）；图形运算（复杂/简单）；与遥感影像格式匹配性（不一致/一致）；输出表示（抽象、昂贵/直观、便宜）；数据共享（不易实现/容易实现）；拓扑与网络分析（容易实现/不易实现）；叠加与组合（不容易/容易）；技术（复杂、高费用/简单、低费用）；数字模拟（不方便/方便）；投影变换（快/慢）什么是拓扑？它有什么重要意义？拓扑（Topology）：原意为“形状的研究”。几何学的一个分支学科。它研究在拓扑变换下能够保持不变的几何属性，即拓扑属性。这些变换包括拉伸、压缩等。意义：拓扑关系清晰地反映了地理实体之间的逻辑关系；利用拓扑关系有利于空间要素的查询；可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体；为数据错误检查、空间数据编辑、属性数据输入、空间分析功能的实现提供方便。什么是空间数据质量？空间数据质量指标主要有哪些？空间数据质量就是指空间数据在表达空间位置、专题特征以及时间信息这三个基本要素时，能够达到的准确性、一致性、完整性，以及它们三者之间统一性的程度。指标：数据情况说明、位置精度（定位精度）、属性精度、时间精度、逻辑一致性、数据的完整性、数据的相容性、数据的可得性、表达形式的合理性。什么是空间数据的元数据？其主要内容是什么？空间数据的元数据有何作用？：元数据是关于空间数据的数据，即关于空间数据及其信息资源的描述性信息。内容：它通过对空间数据的内容、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、获取和使用与地理空间相关的数据。作用：查询空间信息/组织和管理空间信息/组织和维护一个机构对数据的投资/提供数据转换方面的信息/建立数据目录和数据交换中心，实现信息共享。第3章 空间数据的输入与处理常用的图形数据输入方法有哪些？它们各有什么优缺点？手扶跟踪数字化：（优）直接获取矢量数据，数据量较小，数据结构简单；（缺）速度慢、精度低，作业劳动强度大，自动化程度低，精度易受控制点的数量和精度、操作者的技术及认真程度、原始地图的质量等因素的影响；一般适用于小规模数据的采集。扫描矢量化：输入速度相对较快，可大大减轻人工劳动强度，提高工作效率；适用于数据量大、数据类型单一的情况。属性数据的输入方法主要有哪些？逐要素输入法、计算法、条件输入法、外部表格连接法。空间数据的处理主要包括哪些内容？在ArcGIS中如何建立拓扑关系？1、空间数据的坐标转换：是空间数据处理的基本内容之一，其实质是建立两个空间中点之间的一一对应关系。包括几个纠正和投影变换。2、空间数据的格式转换：格式转换是GIS获取空间数据、实现数据共享的常用手段，一般的GIS平台软件，都提供了数据格式转换工具。 四种模式：外部数据交换模式、直接数据访问模式、数据互操作模式、空间数据共享平台模式。3、空间数据的结构转换：矢量数据和栅格数据的相互转换。主要目的是为了能将自动扫描仪获取的栅格数据加入矢量形式的数据库。在ArcGIS中，栅格数据向矢量多边形数据的转换过程为： Conversion Tools From Raster Raster to Polygon 。4、空间数据的裁切：矢量数据的裁切、栅格数据的裁切：（在ArcGIS中，栅格数据的裁切过程为： Spatial Analyst Tools Extraction Extract by Mask）5、空间数据的拼接：矢量数据的拼接：（在ArcGIS中，矢量数据的拼接过程为：Data Management Tools General Append）；栅格数据的拼接：（在ArcGIS中，栅格数据的拼接过程为： Data Management ToolsRaster Dataset Mosaic To New Raster）6、空间数据的提取：数据提取是根据一定的属性条件（一般采用SQL表达式），从已有的数据中选取部分要素，输出为一个新的数据。它相当于在原数据中提取符合条件的子集。 常用的空间查询方法有哪些？试举例说明：空间查询：指按一定的要求对空间数据库中的空间实体及其空间信息进行访问，从众多的空间实体中挑选出满足用户要求的空间实体及其相应的属性。最常用的方法：1、基于空间特征的查询； 2、基于属性特征的查询；3、基于空间位置的查询；4、基于空间关系的查询；5、复合查询。 第4章 空间分析空间分析在GIS中的地位与作用：空间分析是空间数据分析技术，是地理信息系统的核心功能 。空间分析使地理信息系统不仅体现在地图制图功能上，而且用户还可以通过与系统交互而将地理数据经过分析转换为对自己有用的信息。一个地理信息系统如果不提供空间数据的分析处理功能，实际上它就蜕化为一个地理数据库；相反，一个地理数据库如果加强了空间数据的分析处理功能，它就升格为一个地理信息系统。空间分析的基本过程 ：1、明确分析目标与方法、2、准备空间数据、3、进行空间分析操作、4、分析结果的解释与评价、5、结果输出。矢量数据的空间统计分析方法：1、特征数统计方法（单项属性的常规统计、频数统计、多元统计）；2、常用的数理统计方法（相关分析与回归分析、主成分分析、层次分析、聚类分析、判别分析）邻近性分析：包括缓冲区分析、泰森多边形分析。缓冲区分析：指以点、线、面实体为基础，在其周围建立一定宽度范围内的缓冲区多边形，用以分析实体的邻近性或对周围的影响，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的空间分析方法。矢量数据叠加分析的几种类型：1、点与多边形叠加：实质是计算包含关系；2、线与多边形叠加：确定每条弧段落在哪个多边形内；3、多边形叠加空间网络分析方法在物流中的作用：物流公司要将货物从A城市运到B城市，最短路径可能是时间花费最少的路径，但是最佳路径可能是还要考虑客户对货物的时间要求紧迫程度、各种道路的收费情况、道路拥挤程度、道路对车辆及货物的耗损情况等因素之后所得出的综合成本最低的路径。DEM概念：数字高程模型是地表属性特征为高程时的数字地面模型（即Z值表示高程）。DEM获取的数据源和采集方法有哪些？各自的优缺点如何？1、地面测量：（优）可以建立精度很高的DEM；（缺）工作量较大、耗时多、效率低，且成本较高，只适用于小范围内大比例尺DEM的建立。2、地形图：更新慢，周期较长；物美价廉的数据源。3、数字摄影测量和遥感摄影：数据更新较快，获取高精度大范围的DEM数据；价格昂贵，成本较高。DEM有哪几种常用的表示模型？比较几种方法的优缺点。1、规则格网模型：（优）高程矩阵数据排列规则，结构简单，容易被计算机处理和存储；便于计算等高线、坡度、坡向、山地阴影，描绘流域轮廓等；易与遥感影像数据结合。（缺）数据存储量大，为数据管理带来不便；数据点的密度对于整个分析区域来说都是一样的，从而造成在地形简单地区容易出现大量的数据冗余，而在地形复杂地区的分辨率则较低的现象。2、不规则三角网模型（TIN模型）：是将离散采样点按照一定的优化组合原则连接成为相互连续的三角面，进而用这些连续三角面来逼近真实的地形曲面。可能存在大量的狭长三角形，不便于后续处理，其几何结构并不强。TIN能随地形的起伏变化而改变采样点的密度和调整采样点的位置，克服地形起伏不大的地区产生冗余数据的问题，节省存储空间。3、等高线模型：适合表达一个连续曲面，不适合数学分析或模拟。空间插值的概念？请列举出几种常用的空间插值方法并简述其基本原理。空间插值是一种由点数据生成面数据的表面创建方法。它利用离散的已知点数据来估算其他未知点数据以生成连续表面。1、反距离权重插值：基于相近相关原理，认为距离越近的点对插值点具有越大的影响，而距离越远的点对插值点的影响越小。2、样条函数插值：本质是利用数学方法产生通过一组已知采样点的整体曲率最小的平滑曲线或曲面，并依据这个曲线或曲面来估计每个待插点上的属性数据。其基本思想是采用分段多项式逼近已知数据点，同时又保证在各段交接的地方有一定的光滑性。3、克里格插值：是地统计学方法的一种，是建立在统计模型基础上包含空间自相关等理论的一种插值方法。三维可视化的概念、原理和一般实现过程。三维可视化是指在计算机上对数字地面模型中的地面特征数据（如地形）进行逼真的三维显示、模拟仿真、简化、多分辨率表达和网络传输等内容的一种技术，涉及计算机图形学、地理信息系统、遥感、虚拟现实技术等众多学科领域，在军事、娱乐、道路选址、土地规划等领域有着广泛的应用。5个步骤：数据准备、数据简化与处理、可视化映射、三维图形绘制、场景显示与交互。空间建模的概念及基本过程。空间分析建模是指将空间问题的分析与处理采用模型的方式来表达的过程。过