中山大学《地理信息概论》复习题及详细答案

1、熊小锋 中山大学地球科学系地质学专业2010级 10359038地理信息系统概论复习提纲 标注：理解熟悉掌握302008年 地理信息系统复习提纲第一章 概论1、 数据，信息，两者之间的关系；2、 地理数据，地理信息及其特征；3、 地理信息系统及其构成、基本功能；4、 研究内容，发展简史和研究前沿。第二章 地理基础1、 地理空间及其数学建构；2、 坐标系，地理坐标系，我国的坐标系；3、 地图投影及其分类；4、 投影变形，高斯-克吕格投影；第三章 数据结构1、 现实世界，概念世界，数字世界和地理空间世界2、 空间实体及其特征3、 空间数据及其类型、拓扑关系4、 空间数据结构及其类型5、 矢量、栅格

2、数据结构及两者的比较6、 空间数据的建立第四章 数据采集1、 数据源及其类型2、 空间数据采集方法3、 数据质量的基本内容4、 误差类型5、 元数据，空间元数据及其作用第五章 数据处理1、 数据处理及其主要内容2、 坐标变换的实质3、 结构转换，矢量化过程4、 数据融合的概念及其类型5、 数据压缩的概念及其意义第六章 空间数据库1、 空间数据库概念及其特点，空间数据库管理系统的概念2、 空间数据库的建立过程，设计原则与步骤3、 数据模型与空间数据模型的概念4、 三种数据模型的概念，特点，基本术语以及它们的比较5、 两种新型数据模型的概念，基本术语6、 时空数据的概念以及数据模型的类型第七章 空

3、间分析1、 空间分析的概念及其目的2、 缓冲区分析概念，要素，模型与实例3、 叠合分析概念4、 网络分析概念，图的概念，空间网络构成的元素5、 统计分析概念6、 DTM，DEM的概念，DEM的主要表示类型有哪些7、 基于DEM的坡度与坡向计算8、 空间查询的概念及其主要方法有哪些第八章 GIS应用1、 有哪些应用领域2、 什么是网络地理信息系统3、 GIS问题求解过程4、 应用模型实例地学模拟模型第九章 设计与评价1、 地理信息系统的设计的基本概念与方法2、 以作业内容为主第十章 产品输出1、 产品的表现形式2、 常用输出的几何变换3、 了解地形图与专题图的输出组织形式4、虚拟现实的概念及其意

4、义本学期作业第一章1，什么是信息和数据，他们的特点是什么，有什么样的关系？2，什么是地理信息，据有什么特点？3，什么是地理信息系统。它的组成是怎样的？4，请简述GIS的主要功能与应用。第二章1，什么是地理空间，地理空间基础？2，什么是北京54和国家80坐标系？3，什么是地图投影、它的目的是什么？4，什么是高斯-克吕格投影，我国基本比例尺地形图有哪些？5，什么是投影变形？第三章1，什么是地理实体（空间实体），你是怎样理解的？2，空间数据具有那几个基本特征？3，请简述实体间的空间关系，什么是拓扑关系，其种类有哪几个以及是如何表达的，意义有哪些？4，GIS的数据结构有哪些？请简述之。5，什么是四叉树

5、编码，它的基本思想和属性是怎样的，请举例说明。6，请简述矢量栅格数据的优缺点。第四章1，请简述GIS的数据源有哪些？2，请简述空间数据的组织方法。3，什么是分类码和标识码？4，请简述扫描矢量化的过程。5，请简述空间数据交换标准，以及常用的GIS平台的数据交换格式。6，什么是空间元数据，它的作用是什么？第五章1，请简述空间数据坐标变换的内容。2，什么叫图形编辑。3，请理解点的捕捉或线的捕捉的算法。4，请举例说明建立多边形的基本过程。5，什么是空间数据的内插和外推。6，请简述数据压缩的道格拉斯-佩克算法。7，请简述栅格矢量化的过程。第六章1，请简述空间信息查询的方式和种类有哪些？2，什么是距离，系

6、统分类法，其基本思想是什么？3，什么是DEM、DTM，它的表示法有哪些？4，什么是坡度和坡向？5，什么是通视分析，两点是否可视的方法有哪些？6，请简述地形三维图的绘制过程。7，什么是叠加分析、重分类？8，什么是缓冲区分析，其作用是什么？9，什么是空间网络分析，最小生成树？10，请举例GIS解决空间问题的一般步骤。第七章1，什么是空间信息可视化，它的表现形式有哪些？请讲述可视化的过程。2，什么是电子地图，与GIS的区别有哪些？3，什么是虚拟现实？第八章1，请简述3S的相互关系。2，什么是Web GIS，它的基本框架是怎样的？第一章1，什么是信息和数据，他们的特点是什么，有什么样的关系？ 信息是现

7、实世界在人们头脑中的反映。它以文字、数据、符号、声音、图象等形式记录下来，进行传递和处理,为人们的生产，建设，管理等提供依据。 信息的特性：客观性：任何信息都是与客观事实相联系的，这是信息的正确性和精确度的保证。适用性：问题不同，影响因素不同，需要的信息种类是不同的。信息系统将地理空间的巨大数据流收集，组织和管理起来，经过处理、转换和分析变为对生产、管理和决策具有重要意义的有用信息，这是由建立信息系统的明确目的性所决定的。 如股市信息，对于不会炒股的人来说，毫无用处，而股民们会根据它进行股票的购进或抛出，以达到股票增值的目的。传输性：信息可在信息发送者和接受者之间进行传输信息的传输网络，被形象

8、地称为“信息高速公路”。共享性：信息与实物不同，信息可传输给多个用户，为用户共享，而其本身并无损失，这为信息的并发应用提供可能性。 数据指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、符号、声音、图象等 符号。数据是对客观现象的表示，数据本身并没有意义。数据的格式往往和具体的计算机系统有关，随载荷它的物理设备的形式而改变。 两者关系：数据是信息的表达形式、载体，信息是数据的内涵，是形与质的关系。只有数据对实体行为产生影响才成为信息，数据只有经过解释才有意义，成为信息。例如“1、”“0”独立的1、0均无意义。 1）信息与数据是不可分离的。 2）信息由与物理介质有关的数据表达， 3）数据中所包含的

9、意义就是信息。 4）数据是记录下来的某种可以识别的符号，具有多种多样的形式，也可以加以转换，但其中包含的信息内容不会改变。 5）信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开信息系统的各个组成和阶段而独立存在； 6）而数据的格式往往与计算机系统有关，并随载荷它的物理设备的形式而改变。 7）数据是原始事实，而信息是数据处理的结果。 8）不同知识、经验的人，对于同一数据的理解，可得到不同信息。9）要从数据中得到信息，处理和解释是非常重要的环节2，什么是地理信息，具有什么特点？定义： 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

10、总称。特点： A、地域性：（是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志）。 地理信息属于空间信息，位置的识别与数据相联系，它的这种定位特征是通过公共的地理基础来体现的。B、多维结构：指在同一位置上可有多种专题的信息结构。C、时序特征：时空的动态变化引起地理信息的属性数据或空间数据的变化。因此，一实时的GIS系统要求能及时采集和更新地理信息，使得地理信息具有现势性。以免过时的信息造成决策的失误或因为缺少可靠的动态数据，不能对变化中的地理事件或现象作出合理的预测预报和科学论证。例如98年龙王庙特大洪水险情正是武汉勘测设计院利用先进的摇感、GPS技术测得实时数据为抗洪决策提供可靠依据。显然，如果用过时

11、数据，这将造成多大的损失，这就是地理信息的时序特征。3，什么是地理信息系统，它的组成是怎样的？ 地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。 基本构成包括系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。 4，请简述GIS的主要功能与应用。 基本功能有数据采集与编辑：把各层地理要素转化为空间坐标及属性对应的代码输入到计算机中。 数据存储与管理：数据库是数据存储与管理的主要技术。GIS数据库（空间数据库）是地理要素以一定的组织方式存储在一起的相关数据集合。 数据处理和变换：保证系统数据的规范和

12、统一，使数据满足用户需求。 空间分析和统计：帮助确定地理要素之间新的空间关系，包括叠合分析、缓冲区分析、数字地形分析等。 产品制作与演示 二次开发和编程：用户可以在自己的编程环境中调用地理信息系统数据库，或者系统将某些功能做成组件形式供用户开发语言调用等。 应用功能有资源管理区域规划国土检测辅助决策等。图表2 GIS应用5，GIS的基础软件主要模块有哪些？ 最基本的，有数据输入、数据输出、编辑、查询、空间分析、统计等模块 第二章1，什么是地理空间，地理空间基础？ 地理空间上至大气电离层，下至地幔莫霍面，有着广阔的范围。但一般地理空间指的是地球表层，其基准是陆地表面和大洋表面，它是人类活动频繁发

13、生的区域，是人地关系最为复杂、紧密的区域。 在空间信息系统中，地理空间被定义为绝对空间和相对空间两种形式。绝对空间是具有属性描述的空间位置的集合，由一系列不同位置的空间坐标值组成；相对空间是具有空 间属性特征的实体的集合，是由不同实体之间的空间关系构成。 地理空间的定位框架就是大地测量控制系统，用以建立地球的几何模型来精确的测量地球上任一点的坐标，包括平面位置和高度值。大地测量系统由平面控制网和高程控制网组成，为建立地理空间数据的坐标位置提供了一个通用参考系。2，我国有哪些坐标系？ 1954年前 南京坐标系 1954-1980 北京54坐标系 1980-现在 国家80坐标系 现在 GPS坐标系

14、3，什么是地图投影、它的目的是什么？ 地图投影：依据一定的数学法则，将不可展开的地表曲面映射到平面上或可展开成平面的曲面（如圆锥面、圆柱面、椭圆柱面等）上，最终在地表面和平面点之间建立一一对应的关系。 目的：保证空间信息在地域上的连续性、完整性和可测度性。4，什么是高斯-克吕格投影，我国基本比例尺地形图有哪些？ 高斯克吕格投影是横轴等角切椭圆柱投影。是由高斯于19世纪20年代拟定，后经克吕格补充而形成的一种地图投影方式。它以椭圆柱作为投影面，使地球椭球体的某一条经线与椭圆柱相切，然后按照等角条件，将中央经线东西两侧各一定范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将其展成平面而得。1：50万、1：25万、

15、1：10万、1：5万、1：2.5万、1:1万、1：5000采用高斯克吕格投影（横轴等角切椭圆柱投影）1：100万：兰勃特Lambert投影（正轴等积割圆锥投影）大部分省区图、大多数同级比例尺也采用兰勃特投影5，什么是投影变形？ 经过投影的地图，不能与地球表面上相应的距离或面积同时保持图形的完全相似，也就是说，经过投影后，会产生长度、面积、形状的变化，这就叫投影变形。它包括长度变形，面积变形，角度变形。第三章1，什么是地理实体（空间实体），你是怎样理解的？ 空间实体指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具体有概括性，复杂性，相对意义的概念。 地理实体类别及实体内容的确定是从具体需

16、要出发的，例如，在全国地图上由于比例尺很小，武汉就是一个点，这个点不能再分割，可以把武汉定为一个空间实体，而在大比例尺的武汉市地图上，武汉的许多房屋，街道都要表达出来，所以武汉必须再分割，不能作为一个空间实体，应将房屋，街道等作为研究的地理实体，由此可见，GIS中的空间实体是一个概括，复杂，相对的概念。2，空间数据具有那几个基本特征？ 空间特征：空间特征指地理现象和过程所在的位置，以及与相邻地理现象和过程的空间关系，包括方位关系、拓扑关系、相似关系等。空间数据可以通过坐标数据来描述，称为定为特征或定位数据；空间关系称为拓扑特征或拓扑数据。 属性特征：属性特征是指地理现象和过程所具有的专属性质，

17、通常包括名称、数量、质量和性质等，称为属性数据。 时间特征：时间特征是指一定区域内的地理现象和过程随时间的变化状态，称为时态数据。 3，请简述实体间的空间关系，什么是拓扑关系，其种类有哪几个以及是如何表达的，意义有哪些？ 实体间的空间关系有 拓扑空间关系、顺序空间关系、度量空间关系和距离类别 拓扑关系是明确定义空间结构关系的一种数学方法。空间数据的拓扑关系包括以下几个类型： 拓扑邻接：指存在于空间图形的相同类型元素之间的拓扑关系。 多边形之间、结点之间。邻接矩阵 重叠：- 邻接：1 不邻接：0 拓扑关联：指存在不同类型空间元素之间的拓扑关系。 结点与弧段：如V9与L5,L6,L3多边形与弧段：

18、P2与L3,L5,L2 拓扑包含：指存在于空间图形的相同类型但不同等级元素之间的拓扑关系。 拓扑关系的表达：（1） 面-链关系： 面与构成该面的弧段 （2） 链-结点关系：链和其两端的节点 （3）结点-链关系：节点与通过该节点的弧段 （4） 链面关系： 链左右关联的面 拓扑关系的意义：拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何关系具有更大的稳定性，不随地图投影而变化。有助于空间要素的查询，利用拓扑关系可以解决许多实际问题。如某县的邻接县，-面面相邻问题。又如供水管网系统中某段水管破裂找关闭它的阀门，就需要查询该线（管道）与哪些点（阀门）关联。根据拓扑关系可重建地理实体。 4，GIS的

19、数据结构有哪些？请简述之。 栅格数据结构：栅格结构用密集正方形（或三角形，多边形）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。 栅格数据表示的是二维表面上的地理数据的离散化数值。在栅格数据中，地表被分割为相互邻接、规则排列的地块，每个地块与一个象元相对应。因此，栅格数据的比例尺就是栅格(象元)的大小与地表相应单元的大小之比，当象元所表示的面积较大时，对长度、面积等的量测有较大影响。每个象元的属性是地表相应区域内地理数据的近似值，因而有可能产生属性方面的偏差。矢

20、量数据结构：基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据结构。在GIS图形中，相邻两点间的弧段长度表示矢量的大小，弧段两点的顺序表示矢量的方向。矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点线面体及其组合来表示地理实体空间分布的一种数据组织形式。有实体数据结构和拓扑数据结构两种类型。曲面数据结构：曲面是指连续分布现象的覆盖表面，具有这种覆盖表面的要素有地形、降水量、温度和磁场等。通常有两种方法来表达曲面，一种是不规则三角网（TIN），另一种是规则格网(Grid)。5，什么是四叉树编码，它的基本思想和属性是怎样的，请举例说明。 四叉树编码一种可变分率的非均匀网格系统，是最有效的栅格数据压缩编码方法之一。基本思想

21、为：将2n2n象元组成的图像(不足的用背景补上) 按四个象限进行递归分割，并判断属性是否单一。 单一：不分。 不单一：递归分割。最后得到一颗四分叉的倒向树。 根：整个区域高：深度、分几级，几次分割叶：不能再分割的块树叉：还需分割的块6，什么是栅格数据结构（了解如何建立的）。 基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构，是指将空间分割成有规则的网格，称为栅格单元，在各个栅格单元上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。 栅格数据数据结构表示的是二维表面上地理要素的离散化数值，每个网格对应一种属性。其空间位置用行和列来标示。网格通常是正方形，有时也采用矩形、等边三角形和正六边形。 （表示方

22、法参照4） 栅格数据的建立： 手工获取，专题图上划分均匀网格，逐个决定其网格代码。扫描仪扫描专题图的图像数据行、列、颜色（灰度），定义颜色与属性对应表，用相应属性代替相应颜色，得到（行、列、属性）再进行栅格编码、存贮，即得该专题图的栅格数据。（1）建立途径 由矢量数据转换而来。遥感影像数据，对地面景象的辐射和反射能量的扫描抽样，并按不同的光谱段量化后，以数字形式记录下来的象素值序列。格网DEM数据，当属性值为地面高程，则为格网DEM，通过DEM内插得到。 栅格坐标系的确定：表示具有空间分布特征的地理要素，不论采用什么编码系统，什么数据结构(矢、栅)都应在统一的（2）栅格系统的确定 坐标系统下，

23、坐标系的确定实质是坐标系原点和坐标轴的确定。 栅格单元的尺寸：用保证最小多边形的精度标准来确定尺寸经验公式：H =12minAi1/2 （3）栅格代码（属性值）的确定：当一个栅格单元内有多个可选属性值时，按一定方法来确定栅格属性值。（中心点法，面积占优法，重要性法，长度占优法）7，请简述矢量栅格数据的优缺点。 优点缺点矢量1、便于面向现象（土壤类，土地利用单元等）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，

24、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、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。8，什么是矢量数据结构，和矢量数据的链状双重式独立编码 矢量数据结构：基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据

25、结构。在GIS图形中，相邻两点间的弧段长度表示矢量的大小，弧段两点的顺序表示矢量的方向。矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点线面体及其组合来表示地理实体空间分布的一种数据组织形式。 链状双重式独立编码（针对拓扑数据结构）： （1）、弧段坐标文件 （2）、弧段文件：链面，链结点关系（3）、面文件（4）、点拓扑文件： 结点链关系第四章1，请简述GIS的数据源有哪些？ 地图数据 ，遥感数据， 文本数据，统计数据 GIS的数据源 实测数据，多媒体数据，已有系统的数据2，请简述空间数据的组织方法。 （1）栅格数据的组织方法：方法a：以象元为记录序列，不同层上同一象元位置上的各属性值表示为一个列数组。N

26、层中只记录一层的象元位置，节约大量存储空间，栅格个数很多。方法b：每层每个象元的位置、属性一一记录，结构最简单，但浪费存储。方法c：以层为基础，每层内以多边形为序记录多边形的属性值和多边形内各象元的坐标。节约用于存储属性的空间。将同一属性的制图单元的n个象元的属性只记录一次，便于地图分析和制图处理。（2）矢量数据组织： 矢量数据表示时应考虑以下问题：矢量数据自身的存贮和处理。与属性数据的联系。矢量数据之间的空间关系(拓扑关系)。具体结构流程如下 空间数据的组织方法总结如下图（适当文字描述） 3，什么是分类码和标识码？ 4，空间数据的采集方法有哪些？请简述扫描矢量化的过程。 几何数据采集： 手工

27、数字化 （1）地图数字化 数字化仪数字化 扫描矢量化 （2）解析测图法 （3）已有数据转入 属性数据采集：包括各类调查报告、文件、统计数据、实验报告与野外调查的原始记录等。方式有：键盘，人机对话方式程序批量输入。 空间数据采集方法主要有：手扶跟踪数字化仪采集 摄影测量数字化采集 扫描跟踪数字化采集 外业实地数字化采集 扫描矢量化的流程图如下（适当文字描述） 5，请简述空间数据交换标准，以及常用的GIS平台的数据交换格式。 （1）外部数据交换标准：这类标准通常是ASCJI码文件，用户可以通过阅读说明书来直接读取这种外部数据格式，包括矢量数据交换格式、栅格数据交换格式和数字高程模型交换格式。 （2

28、）空间数据互操作协议：制定一套各方都能接受的标准空间数据操作函数，通过调用这些函数以互相操作对方的数据。 （3）空间数据共享平台：采用客户机/服务器体系结构，各种GIS通过一个公共的平台在服务器上存取所有数据，以避免数据的不一致性。 （4）统一数据库接口：在对空间数据有共同理解的基础上，个系统开发专门的双向转换程序，将本系统内部的数据结构转换成统一数据库接口。 我国已发布了GIS的外部数据交换格式，包括矢量数据交换格式、栅格数据交换格式和数字高程模型交换格式标准。6，什么是空间元数据，它的作用是什么？ 定义：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

29、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。 作用：（a）用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源。（b）帮助数据使用者查询所需空间信息。（c）组织和维护一个机构对数据的投资。 （d）用来建立空间信息的数据目录和数据交换中心。 （e）提供数据转换方面的信息。 7，GIS的数据质量的基本内容（类型）有哪些？ 位置（几何）精度：如数学基础、平面精度、高程精度等，用以描述几何数据的误差。 属性精度：如要素分类的正确性、属性编码的正确性、注记的正确性等，用以反映属性数据的质量。 逻辑一致性：如多边形的闭合精度、结点匹配精度、拓扑关系的正确性等，由几何或属性误差也会引起逻辑

30、误差。 完备性：如数据分类的完备性、实体类型的完备性、属性数据的完备性、注记的完整性，数据层完整性，检验完整性等。 现势性：如数据的采集时间、数据的更新时间等。 第五章1，请讲述空间数据坐标变换的内容。 （1）图幅数据的坐标变换 （2）几何纠正 （3）投影变换：假定原图点的坐标为x,y(称为旧坐标)，新图点的坐标为X，Y(称为新坐标)，则由旧坐标变换为新坐标的基本方程式为： 包括解析变换、数值变换法和数值解析变换法。 解析变换：数值变换法：利用若干同名数字化点（对同一点在两种投影中均已知其坐标的点），采用插值法、有限差分法或多项式逼近的方法，即用数值变换法来建立两投影间的变换关系式。 解析数值

31、变换法：当已知新投影的公式，但不知原投影的公式时，可先通过数值变换求出原投影点的地理坐标，然后代入新投影公式中，求出新投影点的坐标。即： 2，什么叫图形编辑。 图形编辑又叫数据编辑、数字化编辑，是指对地图资料数字化后的数据进行编辑加工，其主要的目的是在改正数据差错的同时，相应地改正数字化资料的图形。包括用鼠标增加或删除一个点、线、面实体，移动、旋转一个点、线、面实体。3，请理解点的捕捉或线的捕捉的算法。（1）点的捕捉 设光标点为S(x,y)，某一点状要素的坐标为A(X，Y)，可设一捕捉半径D(通常为35个象素，这主要由屏幕的分辩率和屏幕的尺寸决定)。若S和A的距离d小于D则认为捕捉成功，即认为

32、找到的点是A，否则失败，继续搜索其它点。d=(X-x)2+(Y-y)2乘方运算影响了搜索的速度，因此，把距离d的计算改为：d=max(X-x, |Y-y|) （2）线的捕捉 设光标点坐标为S(x,y)，D为捕捉半径，线的坐标为(x1,y1),(x2,y2),(xn,yn)。通过计算S到该线的每个直线段的距离d。. 若min(d1,d2,dn-1)D，则认为光标S捕捉到了该条线，否则为未捕捉到。 加快线捕捉的速度的方法：1）在实际的捕捉中，可每计算一个距离di就进行一次比较，若diD，则捕捉成功，不需再进行下面直线段到点S的距离计算了。2）把不可能被光标捕捉到的线，用简单算 法去除。3）对于线段

33、也采用类似的方法处理。4）简化距离公式： 点S(x,y)到直线段(x1,y1),(x2,y2)的距 离d的计算公式为： 简化为 4，请举例说明建立多边形的基本过程。 当多边形由顺时针方向构成时，面积为正；反之，面积为负。 建立多边形的过程： 1 顺序取一个结点为起始结点，取完为止；取过该结点的任一条链作为起始链。2 取这条链的另一结点，找这个结点上，靠这条链最右边的链，作为下一条链。3 是否回到起点：是，已形成一多边形，记录之，并转4；否，转2。4取起始点上开始的，刚才所形成多边形的最后一条边作为新的起始链，转2；若这条链已用过两次，即已成为两个多边形的边，则转1。 例：1从P1开始，起始链定

34、为P1P2,从P2点算起，P1P2最右边的链为P2P5；从P5算起，P2P5最右边 的链为P5P1,.形成的多边形为P1P2P5P1。2从P1开始，以P1P5为起始链，形成的多边形为P1P5P4P1。3从P1开始，以P1P4为起始链,形成的多边形为P1P4P3P2P1。4 这时P1为结点的所有链均被使用了两次，因而转向下一个结点P2，继续进行多边形追踪，直至所有的结点取完。共可追踪出五个多边形，即A1、A2、A3、A4、A5。5，什么是空间数据的内插和外推。 内插：在已观测点的区域内估算未观测点的数据的过程。 外推：在已观测点的区域外估算未观测点的数据的过程.-预测。 边界内插 首先假定任何重

35、要的变化都发生在区域的边界上，边界内的变化则是均匀的、同质的。 边界内插的方法之一是泰森多边形法。泰森多边形法的基本原理是，未知点的最佳值由最 邻近的观测值产生。 趋势面分析 是一种多项式回归分析技术。多项式回归的基本思想 是用多项式表示线或面，按最小二乘法原理对数据点进行拟合，拟合时假定数据点的空间坐 标X、Y为独立变量，而表示特征值的Z坐标为因变量。 1）当数据为一维时 线性回归 二次或高次多项式 2）当数据为二维时二元二次或高次多项式 局部内插 利用局部范围内的已知采样点的数据内插出未知点的数据。 移动平均法 6，请讲述数据压缩的道格拉斯-佩克算法。 该算法的原理及方法是：现拟定一个阈值

36、，然后生成一条连接折线首尾节点的直线段，并计算原始折线段上的点到直线段的垂直距离。如果所有折线上的点到直线段的距离都小于预先设定的阈值，这条直线段就用来代替原来的那条折线；假如有些点的距离大于阈值，距离最远的那点保留，并将原折线段分为两段。对两段折线重复上述过程，最后保留的点就是经过数据压缩的折线。7，请讲述栅格矢量化的过程。 方法：实际应用中大多数采用人工矢量化法，如扫描矢量化，该法工作量大，成为GIS数据输入、更新的瓶颈问题之一。方法二：程序转化转换（全自动或半自动）。过程如下1、边界提取2、二值化 3、二值图像的预处理 4、细化：剥皮法 、骨架法5、跟踪 6、拓扑化第六章（特别重要）1，

37、请讲述空间信息查询的方式和种类有哪些？ 空间查询的方式： （1）、给出图形信息：如鼠标点取，拉框等方式。检索其相应属性；检索其空间拓扑关系 （2）、给出属性特征条件检索对应的空间实体 查询属性空间数据查询种类： （1）、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：查询属性库或空间计算（2）、空间定位查询：给定一个点或一个几何图形，检索该图形范围内的空间对象及其属性。按点查询：给定一个鼠标点，查询离它最近的对象及属性-点的捕捉。开窗查询-按矩形、圆、多边形查询：分为该窗口包含和穿过的区别。（3）、空间关系查询： 点-点查询：查询距离某个

38、点实体一定范围内的其他点实体。如查询距离水井1km范围内的所有乡镇 线-点查询：查询距离某个线实体一定范围内的点实体。例如查询距离河流1km范围内的所有乡镇。 面-点查询：查询某个面实体范围内的点实体。例如查询某行政区内所有乡镇。 点-线查询：查询某个点实体一定范围内的线实体。例如查询距离某乡镇500m范围内的河流。 线-线查询：查询与某个线实体相连的其他线实体。例如查询与某河流的干流联结的支流。 面-线查询：查询经过某个面实体的线实体。例如查询经过某行政区的河流。 点-面查询：查询某点实体被包含在哪个面实体的内部。例如查询某乡镇所在的行政区。 线-面查询：查询某线实体经过的面实体。例如查询某

39、河流经过的行政区。 面-面查询：查询与某面实体相邻的其他面实体。（4）、属性查询：仅选择一个属性表，给定一个属性值，找出对应的属性记录或图形。 在屏幕上已有一个属性表，用户任意点取记录，对应的图形以高亮显示。 2，什么是距离，系统分类法，其基本思想是什么？ 距离：表示相似程度，可以欧氏距离，绝对值距离、相似系数距离等。 系统聚类法：根据距离，将相似的样本归为一类，把差异大的样本区分开来。 基本思想：首先是n个样本各自成一类，然后计算类与类之间的距离，选择距离最小的两类合并成一个新类，计算新类与其它类的距离，再将距离最小的两类进行合并，这样每次减少一类，直到达到所需的分类数或所有的样本都归为一类

40、为止。3，什么是DEM、DTM，它的表示法有哪些？ DEM，（Digital Elevation Models），是国家基础空间数据的重要组成部分，它表示地表区域上地形的三维向量的有限序列，即地表单元上高程的集合，数学表达为：z = f（x，y）。 DTM：当z为其他二维表面上连续变化的地理特征，如地面温度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤类型等其他地面诸特征，此时的DEM成为DTM（Digital Terrain Models）。 DEM的表示方法： （1）等高线法：等高线通常被存储成一个有序的坐标点序列，可以认为是一条带有高程值属性的简单多边形或多边形弧段。由于等高线模型只是表达了区域

41、的部分高程值，往往需要一种插值方法来计算落在等高线以外的其他点的高程，又因为这些点是落在两条等高线包围的区域内，所以，通常只要使用外包的两条等高线的高程进行插值。 （2）TIN法：TIN（Triangulated Irregular Network)表示法利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这些离散点（各三角形的顶点）连接成相互连续的三角面（在连接时，尽可能地确保每个三角形都是锐角三角形或是三边的长度近似相等-Delaunay）。 因为TIN可根据地形的复杂程度来确定采样点的密度和位置，能充分表示地形特征点和线，从而减少了地形较平坦地区的数据冗余。 （3）规则格网法（Grid）

42、：规则格网法是把DEM表示成高程矩阵，此时，DEM来源于直接规则矩形格网采样点或由不规则离散数据点内插产生。 结构简单，计算机对矩阵的处理比较方便，高程矩阵已成为DEM最通用的形式。高程矩阵特别有利于各种应用。 4，什么是坡度和坡向？ 坡度：定义为地表单元的法向与Z轴的夹角，即切平面与水平面的夹角。在计算出各地表单元的坡度后，可对不同的坡度设定不同的灰度级，可得到坡度图坡向：坡向是地表单元的法向量在水平面上的投影与X轴之间的夹角， 在计算出每个地表单元的坡向后，可制作坡向图，通常把坡向分为东、南、西、北、东北、西北、东南、西南8类，再加上平地，共9类，用不同的色彩显示，即可得到坡向图。5，什么

43、是通视分析，两点是否可视的方法有哪些？ 通视分析是指以某一点为观察点，研究某一区域通视情况的地形分析。 两点是否可通视的算法： a 倾角法格网DEM为例，O(xo，yo，zo)为观察点，P(xp,yp,zp)为某一格网点，OP与格网的交点为A、B、C。 OP的倾角为 观察点与各交点的倾角为i (iA,B,C)若tgmax(tgi , iA、B、C)，则OP通视 否则，不通视。 b 剖面图：两点连线是否与剖面相交6，请讲述地形三维图的绘制过程。（适当文字描述） 7，什么是叠置分析、重分类？ 叠置分析是将同一地区的两组或两组以上的要素（地图）进行叠置，产生新的特征（新的空间图形或空间位置上的新属性

44、的过程）的分析方法。 重分类（栅格数据的叠置分析）是将属性数据的类别合并或转换成新类。即对原来数据中的多种属性类型，按照一定的原则进行重新分类，以利于分析。 叠置分析示意图： 8，什么是缓冲区分析，其作用是什么？ 缓冲区分析是指以点、线、面实体为基础，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形图层，然后建立该图层与目标图层的叠加，进行分析而得到所需结果。它是用来解决邻近度问题的空间分析工具之一。邻近度描述了地理空间中两个地物距离相近的程度。 如道路噪声影响范围就是沿道路建一定宽度的缓冲区，车流量决定缓冲区半径。如某地区有危险品仓库，要分析一旦仓库爆炸所涉及的范围，这就需要进行点缓冲区分析等等。

45、9，什么是空间网络分析，最小生成树？ 网络是用于实现资源运输和信息交流的一系列相互连接的线性特征组合。是一个有点、线二元关系构成的系统，通常用来描述某种资源或物质在空间上的运动。 在GIS中，网络分析是指依据网络拓扑关系，通过考察网络元素的空间及属性数据，以数学理论模型为基础，对网络的性能特征进行多方面研究的一种分析计算。是研究一项网络工程如何安排，并使其运行效果最好，如一定资源的最佳分配，从一地到另一地的运输费用最低等，其基本思想则在于人类活动总是趋于按一定目标选择达到最佳效果的空间位置。 连通分析-最小生成树：连通图：如果一个图中，任意两个节点之间都存在一条路。树：若一个连通图中不存在任何

46、回路，则称为树。最小生成树：生成树是图的极小连通子图。生成树T的权数：设T为图G的一个生成树，若把T中各边的权数相加，则这个和数称为生成树T的权数。在G的所有生成树中，权数最小的生成树称为G的最小生成树。（1）构造最小生成树有两条依据：1）在网中选择n1条边连接网的n个顶点；2）尽可能选取权值为最小的边。 （2）算法（Kruskal，克罗斯克尔算法，也叫“避圈”法） 设图G是由m个节点构成的连通赋权图，则构造最小生成树的步骤如下：1）先把图G中的各边按权数从小到大重新排列，并取权数最小的一条边为T中的边。2）在剩下的边中，按顺序取下一条边。若该边与T中已有的边构成回路，则舍去该边，否则选进T

47、中。3）重复2），直到有m-1条边被选进T中，这m-1条边就是G的。 10，什么是空间分析模型，有什么意义？请举例GIS解决空间问题的一般步骤。 空间分析模型是指用于GIS空间分析的数学模型，是在GIS空间数据基础上建立起来的模型，是通过作用于原始数据和派生数据的一组顺序的、交互的空间分析操作命令，对一个空间决策过程进行的模拟。如国家森林公园选址需要建立相应选址模型。数据源已知，包括公路铁路分布图（线状地物），森林类型分布图（面状），城镇区划图（面状），需要得到国家森林公园候选地址信息提取的模型。 空间分析模型的意义： （1）空间分析模型是联系GIS应用系统与专业领域的纽带，必须以广泛、深入的

48、专业研究为基础；（2）空间分析模型是综合利用GIS中大量数据的工具，数据的综合分析和应用主要通过模型来实现；（3）空间分析模型是分析型和辅助决策型GIS区别于管理型GIS的一个重要特征，是解决空间分析和辅助决策问题的核心。 GIS中常用空间分析模型： （1）相关分析模型-用来分析研究各种地理要素数据之间相互关系的一种有效手段。（2）趋势面分析模型-用来将现象的空间分布特征及其区域变化趋势模拟出来。（3）预测模型-反映地理要素的动态发展规律，并用于预测分析。-常用回归模型。（4）聚类模型描述各种地理要素数据之间的近似程度，相似的可合并。 GIS建模步骤： 第七章1，什么是空间信息可视化，它的表现形式有哪些？请讲