土地信息系统思考题整理.docx

09级土地信息系统思考题整理第一章 土地信息系统概述1、简述土地信息的涵义、构成及特征?概念：指表征土地系统诸要素的数量、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。构成：（1）地理空间信息土地信息中最基本的信息首先是描述地块的地理空间位置、形状及其面积大小的信息。自然属性信息它是反映某一特定地理空间区域内地块的自然属性状况，包括地形、岩石、基础地质、水文、气候等自然属性的特点。社会经济属性信息这是反映某地理空间区域内的社会经济状况，包括交通运输能力、公共设施状况、人口总数、人口密度、商业与服务业网点的分布、工农业产值、国民经济总产值、人文特征、土地利用状况及其特点等。国家有关土地管理政策、法律等方面的信息它是指国家已出台的土地管理政策、机构设置、管理的方法及实施的技术规程、规范、土地法律与法规和每宗地的权利状况等。（2）刘家彬土地信息系统理论与方法特征：（1） 区域分布性：土地信息具有空间定位的特点。 （2） 数据量大：土地信息既有空间特征, 又有属性特征, 并包括一个较长的发展时段, 因此其数据量很大。如全国1:400万土地利用数据, 经过一定的综合后, 其Arc/Info的Coverage格式数据量为8.2G。 （3） 信息载体的多样性：描述土地实体可以用文字、数字、地图和影像等形式以及纸质、光盘等物理介质载体。 （4） 土地信息的动态特征：主要是指某些土地信息随时间的周期性变化、波动性变化。 2、什么叫土地信息系统?简述土地信息系统的构成及功能？概念：是以土地空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对土地相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用空间模型分析方法，适时提供多种空间和动态的土地信息，并应用和传播土地信息，为决策服务而建立起来的计算机技术系统。构成：（1）功能构成：（2）系统构成：（硬件、软件、数据、人） 硬件 数据：LIS的处理对象和结果 人: 系统管理人员或用户 输入、编辑、分析、开发、输出功能：（1） 数据采集、检验与编辑（2） 数据处理（数据格式化、数据转换及数据概化） （3） 数据的存储和组织（空间数据和属性数据的组织） （4） 查询、统计、计算 （5） 空间分析（揭示数据所包含的更深刻、更内在的规律和特征） （6） 显示 （计算机屏幕显示、地图输出） 第二章 土地信息技术基础1、 土地信息分类的基本方法是什么？（1）线分类法：又称层级分类法。是将初始的分类对象按选定的若干个属性或特征依次分成若干个层级目录，并编排成一个有层次的分类体系。对土地信息的分类一般是采用线分类法。（2）面分类法：将给定的分类对象按选定的若干个属性或特征分成互不相依、互不相干的若干方面，每个面中又分成许多彼此独立的若干个类目，由类目组合形成类的一种分类方法。2、 简述土地信息的分类与分级的区别与联系。 （1） 分类把研究对象划分为若干个类组，分级则是对同一类组对象再按某一方面量的差别进行分级；（2） 分类描述地物间的分类关系、隶属关系，而分级描述地物间的等级关系。 3、 土地信息的空间参考系有哪些？简述其各自的特点。（具体特点详细看课件归纳）空间参考系：主要指大地参考系。大地参考系的基础是地球椭球。常用的大地参考系有：地理坐标系、空间大地直角坐标系、平面直角坐标系。地理坐标系：以经纬和纬度表示地面点位置的球面坐标系。地理坐标根据参考基准不同可分为：大地经纬度、天文经纬度。大地经纬度以参考椭球面和法线作为基准面和基准线；天文经纬度是以水准面和铅垂线为基准面和基准线。大地经度：观测点大地子午面与起始大地子午面之间的两面角，大地纬度：观测点椭球垂直线（法线）与赤道面之间的夹角； 天文经度：观测点子午面与起始天文子午面之间的两面角;天文纬度：观测点铅垂线（重力线）与赤道面之间的夹角；经度向东量度为东经(正)，向西量度为西经(负) ，其值各为0180；纬度向北量度为北纬(正) ，向南量度为南纬(负) ，其值各为090。比如，我国地处东半球，又处于北半球，所以我国地域内各点的地理坐标都是东经和北纬。如北京某地点的地理坐标为东经11628，北纬3954。空间大地直角坐标系：以椭球中心O为笛卡尔坐标系原点，OZ轴与椭球的旋转轴一致，OX轴位于起始子午面和赤道面的交线上，在赤道方向上与X轴正交的方向为Y轴，OXYZ构成右手坐标系。平面直角坐标系：运用地图投影的方法，建立地球表面和平面上点的函数关系，使地球表面上任意一个由地理坐标确定的点，在平面上必有一个与其相对应的点，平面上任一点的位置可以用极坐标或直角坐标表示。我国目前采用高斯-克吕格投影来建立地球表面和平面上点的函数关系。高程参考系统：空间点的高程是以大地水准面为基准建立的，由于地球重力场的复杂性，大地水准面不能惟一确定，各国或地区均是选择一个平均水平面来代替它，以建立高程基准。我国有1956年黄海高程系和1985年国家高程基准。转换关系为：H85=H56-0.029 ，式中 : H85、H56一一新旧高程基准原点的正常高程。在建立LIS时，若采用不同高程基准的地形图或工程图做基础数据时，应将高程基准全部统一到1985年国家高程基准。4、基本比例尺与大比例尺地图如何分幅？（1）基本比例尺地图分幅u 70-80 年代我国基本比例尺地形图的分幅编号在国际规定 1100 万地形图基础上，按经纬度进行分幅编号。 u 90 年代我国基本比例尺地形图的分幅编号方法：按1991年制订的国家标准国家基本比例尺地形图分幅和编号进行分幅和编号。特点：（1） 15000被列入我国基本比例尺地形图系列；（2） 分幅全部由1100万地图逐次加密划分而成；（3） 1100万地形图的编号与前面所示方法基本相同，只是行和列的称呼相反；（4） 所有150万-15000地形图的编号仍以1100万地形图的编号为基础，增加了比例尺代码(表2-2 )，比例尺代码后表示图幅编号的行、列代码均采用三位数字表示(不足三位时前面补0)，加在1100万图幅的图号之后(表2-3) 。（2）大比例尺（比例尺大于1:5000地图）地图分幅l 分幅 大比例尺地图分幅大多采用矩形分幅，图幅大小一般为50cm50cm或40cm50cm，按统一的直角坐标格网划分的，坐标值取整公里或500m坐标值。其它比例尺分幅均在1:5000地图的基础上进行。5、基本比例尺地图的分幅与编号中，J50C003003 代表什么含义？（如上红框）6、 大比例尺地图编号方法有哪些？哪种最常用？ （1）采用图廓西南角坐标法时x坐标在前，y坐标在后，1:500地图取至0.01km(如10.40-21.75)，1:1000、1:2000地图取至0.1km(如10.0-21.0)；（此法最常用）（2）流水编号法：带状测区或小面积测区，可按测区统一顺序进行编号，一般从左到右，从上到下用数字1、2、3、4、编定；（3）行列编号法：一般以代号(如A、B、C、D)为横行，由上到下排列，以数字1、2、3、为代号的纵列，从左到右排列来编定，先行后列。第三章 数据输入与输出技术1、 土地数据的基本特征有哪些？（1） 空间特征：表示地块的空间位置、形状和大小及其与相邻地块的拓扑关系。位置和拓扑特征是空间信息系统所独有的。 （2） 专题特征：是土地实体所具有的各种性质，如地面的坡度、坡向、某地的年降雨量等。通常以数字、符号、文本和图像等形式来表示。 （3） 时间特征：指土地实体的时间变化或数据采集的时间等。即空间数据总是在某一特定时间或时段内得到或计算的。2、土地数据的获取的途径有哪些？3、试述采用手扶跟踪数字化仪进行数据输入的工作过程。手扶跟踪数字化：把地图放置于数字化桌上，用手持设备（定位装置游标）跟踪地图上的各种地理特征，数字化设备精确量测游标的位置，产生数据形式的坐标数据。 手扶跟踪数字化的步骤： （1）手扶跟踪数字化仪的连接和参数设置 通过RS-232(串口)接口与计算机进行连接的，进行通讯参数（包括波特率、数据位、校验位、停止位等）以及坐标原点、分辨率、采点方式、数据格式等参数的设置。为了保证数据录入的正确，必须设置数字化软件的参数与数字化仪相一致。 （2）地图的预处理 首先要确定需要数字化哪些信息，输入哪些图层，以及每个图层包含的具体内容。（3）确定定位点 定位点用于确定数字化文件相对于数字化板的位置。由于数字化过程不可能一次完成，在两次输入之间地图的位置可能相对于数字化板发生错动，这样前后两次录入的坐标就会偏移。解决该问题的办法就是在每次录人之前，先输人至少3个定位点(TickMarks)，这些点相对于地图的位置是固定的，这样两次输入的内容就可以根据定位点坐标之间的关系进行匹配。 （4）确定控制点 控制点的作用是进行地图配准，用来将数字化后的数据校准（配准）到一个指定的地图坐标系，以便这些数据与其它的数据集成。控制点的选择对于空间实体地理位置的确定具有至关重要的意义。 （5）选择数字化方式 通常，数字化仪采用两种数字化方式，即点方式（Point Mode）和流方式（Stream Mode）。 点方式：由数字化作业员自行选择采样点和确定采样密度，逐点地对目标进行数字化的方法。 流方式：作业员只需仔细保持使游标的十字丝沿待数字化的线段连续移动，而由计算机自动地按等时间间隔或等距间隔来控制点位的数据录入。 (a)距离流方式是当前接收的点与上一点距离超过一定阈值，才记录该点； (b)时间流方式是按照一定时间间隔对接收的点进行采样。 （6）曲线离散化（对点方式数字化而言） 在数字化过程中，需要对曲线进行采样简化，即在曲线上取有限个点，将其变为折线，并且能够在一定程度上保持原有的形状。下面介绍Douglas-Peucker(道格拉斯-派克尔)算法：在曲线首尾两点A、B之间连接一条直线段AB，该直线称为曲线的弦；找到曲线上离该直线段距离最大的点C，并计算其与AB的距离d；比较该距离与预先给定阈值的大小，如果小于，则将该直线段作为曲线的近似，该段曲线处理完毕；如果距离大于阈值，则用C将曲线分为两段AC和BC，并分别对两段曲线进行-步的处理；当所有曲线都处理完毕后，依次连接各个分割点形成的折线，即可以作为曲线的近似。4、 空间数据的误差来源及分析。（分析要看课件）P46P64（1） 空间现象自身存在复杂性、不稳定性和模糊性；（2） 空间数据源误差及获取过程中产生的误差； （3） 空间数据处理过程中产生的误差；（4） 空间数据应用中产生的误差。5、 空间数据质量控制常见的方法有哪些？（1）传统的手工方法 主要是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、绘制到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或其它比较方法；（2）元数据方法 元数据中包涵了大量的有关数据质量的信息，通过跟踪元数据可以了解数据质量的状况和变化；（3）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。6、什么叫元数据？LIS中元数据有何作用？元数据：是关于数据的描述性数据信息。作用：（1）帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据、建立数据文档，并保证即使其主要工作人员离退时，也不会失去对数据情况的了解；（2）提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换网络及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索空间数据；（3）帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求作出正确的判断；（4）提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。第四章 土地信息系统空间数据结构与空间数据库1、土地空间数据库的特点是什么？它在土地信息系统中有何作用？特点：（1）数据量特别大。地理系统是一个复杂的综合体，要用数据来描述各种土地要素，尤其是要素的空间位置，其数据量往往很大。（2）不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据，且这两种数据之间具有不可分割的联系。（3）数据应用广泛。例如地理研究、环境保护、土地利用与规划、资源开发、生态环境、市政管理、道路建设等。 作用：（1） 空间数据库花费的时间要占整个系统建设所花时间的85%以上。（2） 空间数据库的布局和存取能力对LIS功能的实现和工作的效率影响极大。（3） 贮存于空间数据库中的空间数据和属性数据是土地信息系统的基础。2、空间数据库的概念及其组成部分有哪些?概念：土地信息系统中的土地数据库就是为了帮助人们去管理和控制与这些土地数据相关联的土地，由于这类数据库具有明显的空间特征，一般把它称为空间数据库。组成部分： 通常，数据库是数据库系统的简称。一个完整的数据库系统应该包括数据库、数据库管理系统(DBMS)和数据库应用系统三个组成部分。3、空间数据库设计包括哪些主要步骤?概念设计、逻辑设计和物理设计。 4、传统的数据库模型有哪三种?它们各自的优缺点是什么？（具体的在课件P72P83）层次模型、网络模型、关系模型（1）层次模型树结构：优点是容易理解，单码查找速度快，易于更新和扩充；但会产生数据冗余，且不能直接表示实体之间多对多（m:n）的联系。 （2）网络模型网络结构：较层次模型扩充了实体之间联系的限制，可以较灵活地表示实体之间的多种关系，对确定的数据表示效率较高，数据冗余也较小，适合于表示关系较复杂的地理数据和具有网络状特征的地理实体，但网状模型的数据指针比较复杂，数据更新也较为繁琐。 （3）关系模型二维表结构：优点是可利用数据本身的公共值隐含地表达实体之间的联系，结构简单灵活、数据修改和更新方便、容易维护和理解，是当前数据库中最常用的数据模型。不足之处是难以处理空间数据库涉及的复杂目标，管理较为复杂，查找速度与网状和层次模型相比也要慢一些。5、用-模型建立概念模型的具体步骤有哪些?下面以土地面积量算信息系统为例，说明用-R来建立概念模型的具体步骤。第一步：确定-模型应含的实体。如前面所指出的，每一实体可用来代表一类数据的集合。所以在本例中，可以暂定量算过的3种表格为模型的第一批实体，并分别取名为“图幅”、“图幅分划值计算表”、“线状地物”。第二步：建立系统单项应用的局部-模型。这一步的目标是在实体之间建立所需的联系。通常的作法是，根据对系统的功能分析首先选出一至数项有代表性的单项应用，建立起相应的局部-模型。然后在此基础上逐渐扩充，所有实体之间均建立起应有的联系。第三步：将局部-模型综合为系统的总体-模型。方法为：先将具有相同实体的两个局部-模型以该相同实体为基准进行集成；若还有相同实体的局部-模型，则再次集成；这样一直继续下去，直到所有相同实体的局部E-R模型都被集成，便可得到全局E-R模型。第四步：改进总体-模型。通过综合得到的初始模型常常存在不完善的地方，需要进行改进。一个完善模型应该具有最小的数据冗余。所以这一步的主要目的就是减少冗余，尽可能避免数据的重复存贮。6、 矢量数据和栅格数据如何表示?矢量和栅格数据的显著特点？矢量数据的表示：通过记录坐标的方式来精确表示点、线、面等地理实体。 点(point)：用一对（x, y)表示；线(line, polyline)：用一串(x1 , y1), (x2 ,y2),(xn , yn)表示；面(polygon) ：由一串或几串有序的且首尾坐标相同的x、y坐标对表示。栅格数据的表示：栅格结构用密集的网格基本单元将地理区域划分为网格阵列。位置由行、列号定义，属性为栅格单元的值。点：由单个栅格表达；线：由沿线走向有相同属性取值的一组相邻栅格表达； 面：由沿线走向有相同属性取值的一片栅格表达。7、 什么是游程长度编码的数据结构? 根据压缩栅格数据存贮量的编码方式的不同，介绍三类基本的栅格数据结构：直接栅格编码、游程长度编码、四叉树结构。游程长度编码法：方案1：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；方案2：逐个记录各行（或列）代码发生变化的位置和相应代码。例如：A A A B B B B B 沿行方向进行编码：按方案1表示为(A,3),(B,5)；按方案2表示为(1,A), (4, B)8、四分树编码的基本思想?先把地图看成是一个正方形的单元，如果该单元内有不同性质的多边形，则将单元分成四个大小相同的二级单元，然后再分别判断这四个二级单元中是否还有不同性质的多边形； 若其中某个二级单元中有不同性质的多边形，则再划分成四个大小相同的三级单元;这种逐级一分为四的方法，一直分到单元内无不同性质的多边形为止。第五章 土地信息处理与分析技术1、 常用坐标系一般有哪三种？（1） 用户坐标系（2） 规格化数据库坐标系（3） 设备坐标系2、 怎样理解顺时针方向构多边形和最靠右边的链。（P34P35）3、 什么是缓冲区分析？请举例说明它有什么用途。概念：是指对点、线或面实体，按指定的条件，在其周围建立一定宽度范围的空间区域作为分析对象，这个区域称为缓冲区。举例：点缓冲区分析的应用：（1）某地区有危险品仓库，要分析一旦仓库爆炸所涉及的范围；（2）公共设施（商场，邮局，银行，医院，车站，学校等）的服务半径;（3）城市的噪音污染源所影响的一定空间范围；线缓冲区分析的应用：（1）修造一条铁路，要知道铁路两边30m所涉及的房屋及桥梁；（2）铁路，公路以及航运河道对其所穿过区域经济发展的重要性等；（3）交通线两侧所划定的绿化带；面缓冲区分析的应用：（1）修建一个飞机场需要定出周围一定范围内居民搬迁数等；（2）大型水库建设引起的搬迁；（3）制定自然保护区时，要求在距保护区一定范围内规定出禁止砍伐树木。4、常用的网络分析功能有什么？（1）最短路径分析 最短路径是在网络中从起点经一系列特定的结点至终点的资源运移的最佳路线，即阻力最小的路径。 在最短路径选择中，两点之间的距离可以定义为实际的距离，也可定义为两点间的时间、运费、流量等，还可定义为使用这条边所需付出的代价。（2）地址匹配 地址匹配实质是对地理位置的查询，它涉及到地址的编码。地址匹配与其它网络分析功能结合起来，可以满足实际工作中非常复杂的分析要求。如物流配送，需要将货物送到多家单位。此时需将路径分析和地理编码结合起来使用，可先通过地理编码进行地址查询，获得各单位的地理位置，再利用最短路径方法确定最短送货线路。（3）资源分配 资源分配模型中的网络主要由中心点（分配中心）组成，有两种分配方式：一是由分配中心向四周输出资源；另一种是从四周向分配中心集中资源。这种分配功能可以解决资源的有效流动和合理分配。 资源分配模型可用来计算中心地的等时区、等交通距离区、等费用距离区等。可用来进行城镇中心、商业中心或港口等地的吸引范围分析，以用来寻找区域中最近的商业中心，进行各种区划和港口腹地的模拟等。 5、什么是合成叠置与统计叠置？两者有何区别？（1）合成叠置：是根据两组多边形边界的交点来建立具有多重属性的多边形。 合成叠置得到一张新的叠置图，产生了许多新的多边形，每个多边形内都具有两种以上的属性，通过区域多重属性的模拟，寻找和确定同时具有几种地理属性的分布区域。（2）统计叠置：是进行多边形范围的属性特征的统计分析。 统计叠置的目的是精确地计算一种要素（例如，土壤类型）在另一种要素（例如，行政区域）的某个区域多边形内的分布状况和数量特征（包括拥有的类型数、各类型的面积及其所占总面积的百分比等等），或提取某个区域范围内某种专题内容的数据。统计叠置的结果为统计报表或列表输出。6、什么是缓冲区查询？ 缓冲