地理信息系统习题

地理信息系统作业地理信息系统作业 1 1 1 你是如何理解地理信息系统概念的 你是如何理解地理信息系统概念的 答 地理信息系统简称 GIS 有时又简称 地学信息系统 或 资源与环境 信息系统 它是在计算机软硬件系统支持下 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征的属性进行采集 储存 管 理 运算 分析 显示和描述的技术系统 2 2 地理信息系统的构成 功能是什么 地理信息系统的构成 功能是什么 答 1 构成 地理信息系统由计算机系统 用户 空间数据和属性数据 三项构成 其中计算机系统又包括硬件系统和软件系统 硬件系统又包含一般 硬件系统和 GIS 硬件系统 软件系统又包含操作系统和 GIS 软件系统 2 功能 数据采集功能 数据编辑与更新功能 数据存储 组织 与管理功能 空间查询与空间分析功能 数据显示与输出功能 GISGIS 作业作业 2 2 1 1 地理空间实体的三要素是什么 它们之间的关系是怎样的 地理空间实体的三要素是什么 它们之间的关系是怎样的 三要素 点 线 面 2 2 空间数据的基本特征是什么 地理信息的数字化描述方法有哪些 空间数据的基本特征是什么 地理信息的数字化描述方法有哪些 基本特征 1 属性特征 描述空间对象的特性 即是什么 如对象的类别 等级 名 称 数量等 2 空间特征 描述空间对象的地理位置以及相互关系 又称几何特征和拓 扑特征 前者用经纬度 坐标表示 后者如交通学院与电力学院相邻等 3 时间特征 描述空间对象随时间的变化 描述方法 1 绝对关系 坐标 角度 方位 距离等 2 相对关系 相邻 包含 关联 3 3 空间实体可抽象为哪几种类型 它们在矢量数据结构和栅格数据结构分别是 空间实体可抽象为哪几种类型 它们在矢量数据结构和栅格数据结构分别是 如何表示如何表示的 可抽象为点 线 面三种基本类型 在矢量结构中 现实世界的物体或状态用点 线 面表达 每一个实体的位 置用它们在坐标参考系统中的空间位置定义 在栅格结构中 地理位置的实体和状态用它们占据的栅格行列号来定义 栅 格的值为栅格所表达内容的属性值 4 4 叙述四种栅格数据存储的压缩编码方法 叙述四种栅格数据存储的压缩编码方法 1 链式编码 ChainCodes 又称为弗里曼链码 Freeman 或边界链码 链式 编码将线状地物或区域边界表示为 由某一起始点和在某些基本方向上的单位 矢量链组成 单位矢量的长度为一个栅格单元 每个后续点可能位于其前继点 的八个基本方向之一 基本方向可定义为 东 东南 南 西南 西 西北 北 东北等八个基本方向 2 游程长度编码 Run Length Codeds 游程长度编码的编码方案是 只 在各行 或列 数据的代码发生变化时一次记录该代码以及相同代码重复的个数 从而实现数据压缩 实质也可以按行帧序存储多边形内的各个像元的列号 即在某行上从左至右存 储属该多边形的始末像元的列号 3 块状编码 Block Codes 块状编码是将游程长度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 四叉树编码又称为四分树 四元树编码 它是一种更有效 的压编数据的方法 它将 2n 2n 像元阵列连续进行 4 等分 一直分到正方形的 大小正好与象元的大小相等为止 而块状结构则用四叉树描述 习惯上称为四 叉树编码 5 5 试写出矢量和栅格数据结构的模式 并列表比较其优缺点 试写出矢量和栅格数据结构的模式 并列表比较其优缺点 矢量数据结构是对矢量数据模型进行数据的组织 栅格数据结构是以规则栅 格阵列表示空间对象的数据结构 矢量数据 优点 表示地理数据的精度较高 数据结构严密 数据量小 完整的描述空 间关系 图形输出精确美观 图形数据和属性数据的恢复 更新 综合都能实 现 面向目标 不仅能表达属性 而且能方便的记录每个目标的具体属性信息 缺点 数据结构复杂 矢量叠置较为复杂 数学模拟比较困难 技术复杂 特别是软硬件 栅格数据 优点 数据结构简单 空间数据的叠置和组合方便 各类空间分析很易于进 行 数学模拟方便 缺点 图形数据量大 用大像元减少数据量时 精度和信息量受损 地图输 出不美观 难以建立网络连接关系 投影变换比较费时 6 6 试述栅格结构数据获取的主要途径以及栅格数据结构的编码步骤 试述栅格结构数据获取的主要途径以及栅格数据结构的编码步骤 栅格结构数据的获取方法栅格数据结构主要可有四个途径得到 即 a 目读 法 b 矢量数字化法 c 扫描数字化法 d 分类影像输入 7 7 试述矢量结构的编码方式及其编码主要步骤 试述矢量结构的编码方式及其编码主要步骤 1 实体式 多边形矢量编码 编码方法 只记录空间对象的位置坐标和属性信息 不记录拓扑关系存储方式 独立存储 空间对象位置直接跟随空间对象 点位字典 点坐标独立存储 线 面由点号组成特征 无拓扑关系 主要用于显示 输出及一般查询公共边重复存储 存在数据冗余 难以保证数据独立性和一致性多边形分解和合并不易进行 邻域处理较复杂 处理嵌套多边形比较麻烦适用范围制图及一般查询 不适合复杂的空间分析 2 索引式编码 索引式编码采用树状索引以减少数据冗余并间接增加邻域信息 具体方法是对所有边界点进行数字化 将坐标对依顺序方式存储 由点索引与 边界线号相联系 以线索引与各多边形相联系 形成树状索引结构 3 双重独立式编码简称 DIME Dual Independent Map Encoding 是美国人 口统计系统采用的一种编码方式 是一种拓扑编码结构 既存储面又存储点 4 链状双重独立式编码是 DIME 数据结构的一种改进 在 DIME 中 一条边只能 用直线两端点的序号及相邻的面域来表示 而在链状数据结构中 将若干直线 段合为一个弧段 或链段 每个弧段可以有许多中间点 在链状双重独立数 据结构中 主要有四个文件 多边形文件 弧段文件 弧段节点文件 结点坐 标文件 GISGIS 作业作业 3 3 1 1 图像纠正的变换方法 图像纠正的变换方法 精确方法 仿射变换 双线性变换 平方变换 立方变换等 近似方法 橡皮板变换 2 2 元数据方法 元数据在质量控制中的作用 元数据方法 元数据在质量控制中的作用 元数据是关于数据的数据 他在地理空间信息中用于描述地理数据集的内容 质量 表示方式 空间参考 管理方式以及数据集的其他特征 他是实现地理 空间信息共享的核心标准之一 元数据的主要作用是 1 帮助用户了解和分析数据 元数据提供丰富的引导信息 以及由纯数据得 到的分析 综合和索引等 2 空间数据质量控制 不论是统计数据还是空间数据都存在数据精度问题 影响空间数据精度的原因主要有两个方面 一是源数据的精度 一是数据加工 处理工程中精度质量的控制情况 3 在数据集成中的应用 元数据记录了数据格式 空间坐标体系 数据的表 达形式 数据类型 数据使用软硬件环境 数据使用规范 数据标准等信息 4 数据存储和功能实现 元数据系统用于数据库的管理 可以实现数据库设 计和系统资源利用方面开支的合理分配 3 3 地理相关法的实现策略 地理相关法的实现策略 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 例如 用地表 自然特征的空间分布着手分析 山区河流应位于微地形的最低点 因此叠加河 流和等高线两层数据时 若河流的位置不在等高线的汇水线上且不垂直相交 则说明两层数据中必有一层数据有质量问题 如不能确定那层数据有问题 可 以通过将他们分别与其他质量可靠的数据层叠加来进一步分析 因此可以建立 一个有关地理一 特征要素相关关系的知识库 以备各空间数据层之间地理空 间要素的相关分析之用 4 4 遥感图像的解译方法 遥感图像的解译方法 遥感图像解译是根据图像的几何特征和物理性质 进行综合分析 从而揭示 出物体或现象的质量和数量特征 以及它们之间的相互关系 进而研究其发生 发展过程和分布规律 从数据类型来看 数字遥感图像是标准的栅格数据结构 因此 遥感图像的 解译实际上就是把栅格形式的遥感数据转化成矢量数据的过程 图像解译的主 要方法有目视解译和计算机解译两种 1 目视解译 目视解译是用肉眼或借助简单的设备 通过观察和分析图像的影像特征和差 异 识别并提取空间地理信息的一种解译方法 目前 遥感制图已经全面实现 了数字化操作 目视解译也从过去手工蒙片解译发展为数字环境下的人机交互 式图像解译 所谓人机交互式图像解译 是一种以计算机制图系统为基础 以 数字遥感图像为信息源 以目视解译为主要方法并充分利用专业图像处理软件 实现对图像的各种操作 目视解译一般包括以下几个阶段 解译准备 建立解译标志 解译 最后在 解译工作完成过后 为保证解译结果的准确性 必须通过野外抽样调查 对解 译中的疑点进行核实 并对成果进行修改和完善 2 计算机解译 计算机解译是利用专业图像处理软件 实现对图像的自动识别和分类 从而 提取专题信息的方法 它包括计算机自动识别和计算机自动分类 计算机自动识别 模式识别 是将经过精处理的遥感图像数据根据计算机 所研究的图像特征进行的处理 计算机自动分类分为监督分类和非监督分类 监督分类是根据已知试验样本提出的特征参数建立解译函数 对各待分类点进 行分类的方法 非监督分类是事先并不知道待分类点的特征 仅仅根据各待分 类点特征参数的统计特征 建立决策规划并进行分类的一种方法 目前 主要 通过 ERDAS ER Mapper PCI 等图像处理软件进行遥感图像解译 解译得到的 栅格数据 可以转换成矢量数据 以备进一步的处理使用 计算机解译能够克服肉眼分辨率的局限性 提高解译速度 而且随着技术的 日趋成熟 还能从根本上提高解译精度 面对海量遥感数据 深入研究图像的 自动解译 对地理信息系统和数字地球的建设具有重要的意义 GISGIS 作业作业 4 4 1 1 什么是数据库 空间数据库 空间数据库管理系统 空间数据库应用系统 什么是数据库 空间数据库 空间数据库管理系统 空间数据库应用系统 1 数据库是具有特定联系的数据的集合 也可以看成是具有特定联系的多种 类型的记录的集合 数据库的内部构造是文件的集合 这些文件之间存在某种 联系 不能孤立存在 2 空间数据库是存取 管理空间信息的数据库 地理信息系统中的数据库就 是一种专门化的数据库 由于这类数据库具有明显的空间特征 所以有人把它 称为空间数据库 3 空间数据库管理系统 是指能够对物理介质上存储的地理空间数据进行语 义和逻辑上的定义 4 空间数据库应用系统 提供给用户访问和操作空间数据库的用户界面 是 应用户数据处理需求而建立的具有数据库访问功能的应用软件 2 2 需求分析阶段应解决的主要问题 需求分析阶段应解决的主要问题 需求分析是整个空间数据库设计与建立的基础 也是软件研发是否成功的 直接前提条件 需求分析阶段主要应解决进行以下三项问题 1 调查用户需求 了解用户特点和要求 取得设计者与用户对需求的一致看 法 2 需求数据的收集和分析 包括信息需求 信息内容 特征 需要存储的数 据 信息加工处理要求 如响应时间 完整性与安全性要求等 3 编制用户需求说明书 包括需求分析的目标 任务 具体需求说明 系统 功能与性能 运行环境等 是需求分析的最终成果 3 3 结构设计包括哪些内容 结构设计包括哪些内容 空间数据结构设计 结果是得到一个合理的空间数据模型 是空间数据库设 计的关键 空间数据模型越能反映现实世界 在此基础上生成的应用系统就越 能较好地满足用户对数据处理的要求 空间数据库设计的实质是将地理空间实 体以一定的组织形式在数据库系统中加以表达的过程 也就是地理信息系统中 空间实体的模型化问题 1 概念设计 概念设计是通过对错综复杂的现实世界的认识与抽象 最终形 成空间数据库系统及其应用系统所需的模型 具体是对需求分析阶段所收集的信息和数据进行分析 整理 确定地理实体 属性及它们之间的联系 将各用户的局部视图合并成一个总的全局视图 形成 独立于计算机的反映用户观点的概念模式 概念模式与具体的 DBMS 无关 结构 稳定 能较好地反映用户的信息需求 表示概念模型最有力的工具是 E R 模型 即实体 联系模型 包括实体 联系 和属性三个基本成分 用它来描述现实地理世界 不必考虑信息的存储结构 存取路径及存取效率等与计算机有关的问题 比一般的数据模型更接近于现实 地理世界 具有直观 自然 语义较丰富等特点 在地理数据库设计中得到了 广泛应用 2 逻辑设计 在概念设计的基础上 按照不同的转换规则将概念模型转换为具体 DBMS 支 持的数据模型的过程 即导出具体 DBMS 可处理的地理数据库的逻辑结构 或外 模式 包括确定数据项 记录及记录间的联系 安全性 完整性和一致性约束 等 导出的逻辑结构是否与概念模式一致 能否满足用户要求 还要对其功能 和性能进行评价 并予以优化 3 物理设计 物理设计是指有效地将空间数据库的逻辑结构在物理存储器上 实现 确定数据在介质上的物理存储结构 其结果是导出地理数据库的存储模 式 内模式 主要内容包括确定记录存储格式 选择文件存储结构 决定存取 路径 分配存储空间 物理设计的好坏将对地理数据库的性能影响很大 一个好的物理存储结构必 须满足两个条件 一是地理数据占有较小的存储空间 二是对数据库的操作具 有尽可能高的处理速度 在完成物理设计后 要进行性能分析和测试 数据的物理表示分两类 数值数据和字符数据 数值数据可用十进制或二进 制形式表示 通常二进制形式所占用的存贮空间较少 字符数据可以用字符串 的方式表示 有时也可利用代码值的存贮代替字符串的存储 为了节约存贮空 间 常常采用数据压缩技术 物理设计在很大程度上与选用的数据库管理系统有关 设计中应根据需要 选用系统所提供的功能 1 简述空间数据采集的任务 简述空间数据采集的任务 空间数据采集的任务包括对地图数据 野外实测数据 空间定位数据 摄影测 量与遥感图像 多媒体数据等进行采集 将现有的地图 外业观测成果 航空 像片 遥感图片数据 文本资料等转换成 GIS 可以接受的数字形式 文字数据数据库入库之前进行验证 修改 编辑等处理 保证数据在内容和逻 辑上的一致性 配置不同的设备和仪器 不同的数据来源要用到不同的设备和方法 数据处理 几何纠正 图幅拼接 拓扑生成 2 简述简述 GIS 数据的内容 数据的内容 1 地图数据 最常见的数据来源 2 野外实测数据 指各种野外实验 实地测量所得数据 他们通过转换可直接 进入空间数据库 3 数遥感图像 遥感数据也是也是一个极其重要的信息源 4 统计数据 许多部门和机构拥有不同领域的数据如人口 自然资源 国民经 济等方面诸多统计数据 5 共享数据 随着各种 GIS 专题图件的建立和各种 GIS 系统的建立直接获取的 数字图像数据和属性数据 6 多媒体数据 文本资料数据在 GIS 数据中也占有很重要的地位 3 简述常用的图形数据采集设备 简述常用的图形数据采集设备 全站仪 遥感卫星 GPS 平板仪 手扶跟踪数字化仪 扫描仪 移动测绘系 统 4 简述空间数据采集的手段 简述空间数据采集的手段 平板测量 获取的是非数字化数据 全野外数字测图 空间 GPS 定位系统 地 图数字化是指根据现有纸质地图 通过手扶跟踪或扫描数字化的方法可在计算 机上进行存储 处理和分析的数字化数据 摄影测量 利用摄影测量仪器对空 间地理信息进行拍摄 从而得到有益的的空间数据 遥感图像 利用遥感卫星 及遥感航空获取空间地理信息 经过处理分析得到空间数据 5 简述地图数字化的目的及常见的地图数字化方法 简述地图数字化的目的及常见的地图数字化方法 地图数字化的目的是为了让图形数据更好的在计算机中进行存贮 分析和输出 常见的地图数字化方法有手工数字化 数字化仪数字化 扫描跟踪数字化等 6 简述地图数字化的流程 简述地图数字化的流程 首先用扫描仪对地图进行扫描处理获得栅格数据 然后利用 GIS 软件对栅格数 据进行转换使之成为矢量数据 最后对矢量数据进行编辑和处理 7 简述三种数字化方法及其操作过程 简述三种数字化方法及其操作过程 1 手工数字化 对地理实体进行编码 量取地理实体的坐标 录入坐标数据 手工栅格数据化 将图面