地理信息系统概论学必过版

1、名词解释1,地理信息系统（GIS）:它是在计算机硬、软件系统支持下，以一定的格式输入、存储、检索、显示和综合分析应用的技术系统。2.平面控制网：用以确定物体在地球上的平面位置，通常是地理经纬度坐标。3,地理空间：是自然地理过程和生命及人类活动最活跃的场所。4,大地水准面：是假设静止的平均海水面穿过大陆、岛屿形成包围整个地球的一个闭合曲面5.旋转椭球体：是一个椭圆围绕其短轴旋转形成的形体，其赤道半径a大于极半径bo6,矢量数据结构：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。7,栅格数据结构：是将空间分割成规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示地理

2、实体的一种数据组织形式。8.不规则三角网（TIN）:是将离散分布的实测数据点连成三角网，网中的每个三角形要求尽量接近等边形状，并保证由最近邻的点构成三角形，即三角形的边长之和最小。9,规则格网：即二维区域的一个矩阵，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。10 .几何纠正：是为实现对数字化的坐标系转换和图纸变形误差的纠正。11 .地图投影：是依据一定的数学法则，将地表曲面映射到平面或可展开成平面的曲面上，最终在地表面点和平面点之间建立一一对应关系。12 .空间数据的内插：通过已知点或多边形分区的数据，推求任意点或多边形分区数据的方法称为13 .空间元数据：是指在空间数据库中用于描述空间数据的

3、内容、质量、表示方式、空间参考和管理方式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核心标准之一。（作用：帮助空间数据的使用者查询所需的空间信息，进行空间数据的共享，并进一步处理空间数据）14 .空间分析：是以地球科学原理为依托，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、空间构成、空间演变等信息。15 .空间叠合分析：是指在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加，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。16 .网络：是一个由点、线的二元关系构成的系统，通常用来描述某种资源或物质沿着路经在空间上运动。17 .

4、经验模型：基于变量之间的统计关系或启发式关系的模型。是通过理化统计方法和大量观测实验建立的模型。18 .GIS的产品：主要指经过空间数据处理和空间分析产生的可以供各专业人员或决策人员使用的各种地图、图表、图像、数据报表或文字说明等。19 .DTM与DEMDTM为数字地形模型，是用数字化的形式表达地形信息。数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型，简称DEM填空O砒择1,地理信息系统的基本构成：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型：其常见的功能软件有：Arcview,ArcGIS,MapInfo,SuperMap,2,地理信息系统的功能包括数据处理和变换，其内容有：数据变换、数

5、据重构、数据樨取;常见的空间分析有：叠合分析、缓冲区分析、数字地形分析。3,地理信息系统的交叉学科包括：地理学、地图学、测量学、数学、计算机科学。4 .我国现存的三大大地坐标系为：北京54坐标系（坐标原点是前苏联玻尔可夫天文台）、国家80坐标系（坐标原点在陕西省泾阳县永乐镇）、地心坐标系（坐标原点是地球的质心）5 .我国现在规定的高程基准面为85高程基准,它是采用青岛验潮站1953年至1979年验潮资料计算确定的，比原来使用的“黄海平均海平面”高29mmq按数据来源按数据结构按数据特征按几何特征按数据发布形式（4D数据）地图数据影像数据文本数据矢量数据栅格数据空间定位数据非空间属性数据点线面，

6、曲面体数字线回图DLG数字栅格图DRG数字高程模型DEM数字正射影像图DOM7.GIS中空间数据计算机表示的基本方法是：空间分幅、属性分层、时间分段。8 .常见的地图投影包括：高斯-克吕格投影、墨卡托投影、UTM投影、兰勃特投影；高斯投影是等角横切椭圆柱投影；墨卡托投影是等角正切圆柱投影，常用作航海图和航空图；UTM投影是横轴等角割圆柱投影，用在遥感9 .地图投影转换的方式包括：正解转换、反解转换10 .地理数据的特征有：多语意性、多时空性、多尺度性、获取手段的多样性、存储格式的不同以及数据模型与数据结构的差异；为了实现空间数据的共享，多元数据的融合是必须。11 .借助遥感技术获得的信息具有周

7、期动态性、信息丰富、获取效率高等优势，GIS具有高效的空间数据管理和灵活的空间数据综合分析能力。目前常见的融合方法为：遥感影像与数字线画图（DLG）、数字地形模型（DEM）、数字栅格图（DRG）的融合。12 .不同格式数据的融合主要方法有：基于转换器的数据融合（数据转换过程复杂系统内部的数据格式需要公开）、基于数据标准的数据融合（包括几何坐标,投影，拓扑关系，属性数据等）、基于公共接口的数据融合（直接读取,OGC）、基于直接访问的数据融合13 .基干矢量的压缩通常是对线状实体上点的娄量的压缩,最常用的是道格折斯-佩克算法。14 .空间数据库的存储和管理方式有：空间数据文件存储管理和空间数据库存

8、储和管理。15 .DTM在形式上可以分为：规则格网、不规则三角网、数字等高线：根据属性内容可以分为:数字高程模型、派生的地形模型。16 .地形因子包括地形的坡度、坡向、曲面面积、地表粗糙度、高程变异、谷脊特征等与地形有关的信息。17 .DEM的通视分析分为两类：视线通视分析和视域通视分析18 .顶点的无序队叫做边边组成的图称作无向图二页点的有序对叫做弧，由弧组成的图称为有向图;边或弧上带有权重的图就称为网络。19 .GIS应用模型根据所表达的空间对象的不同分为三类：理论模型、经验模型、混合模型20 .各类专题地图表示方法：定点符号法、线状符号法、质别底色法、等值线法、定位图表简答题1 .简述数

9、据和信息的关系；答：数据是信息的表达形式，是信息的载体；而信息则是数据中蕴含的事物的含义，是数据的内容。数据只有通过解释才有意义，才成为信息。2 .简述GIS的发展过程和发展态势；答：（1）GIS是20世纪60年代中期逐渐发展起来的一门新的技术；Tomlinson创建世界上第一个地理信息系统即加拿大地理信息系统；（2） 20世纪70年代是GIS的巩固发展期；美国地质调查局建成50多个地理信息系统；（3） 80年代是GIS的突破性发展阶段；GIS进入发展中国家一一中国；（4） 90年代是GIS应用的大发展阶段；美国前副总统戈尔提出“数字地球”；当前，GIS正向着集成化、产业化和社会化发展方向迈进

10、。a） GIS已成为一门综合性技术b） GIS的产业化发展势头强劲3,简述地理信息的功能答：,基本功能：数据采集与编辑1空间分析和统计c） GIS网络化已构成当今社会的热点d）地理信息科学的产生和发展数据存储与管理产品制作与演示数据处理和变换二次开发和编程,应用功能：资源管理、区域规划、国土检测、辅助决策。4,简述空间数据的基本特征答：1）空间特征：表示空间对象的地理位置及其空间相互关系；类型、等级、数量等;2）属性特征：表示实体特征，用来说明是什么。如事物的名称、3）时间特征：描述实体随时间的变化。5,矢量与栅格数据的比较优点缺点矢量数据1 ,便丁面向实体的数据表达2 .数据结构紧凑、冗余度

11、低3,拓扑结构有利于网络分析（试验中的线要素和点面要素）1,数据结构较复杂2,软件实现的数据要求比较局3,多边形叠合等分析相对困难栅格数据1,数据结构相对简单2.空间分析较容易实现3,有利于遥感数据的匹配应用和分析1,数据量较大，冗余度高，需要压缩处理2,定位精度比矢量低3,拓扑关系难以表达6,简述地图投影的类型1）按变形性质分类：等角、等面积、任意投影；2）按投影面和地球的相对位置分类：正轴、斜轴、横轴投影；3）按投影面的形状分类：圆锥、圆柱、方位投影；4）按投影面和地球的空间逻辑关系分为相切和相割两类投影。7.简述高斯-克吕格投影所规定条件及其为什么要分带和分哪几个带答：（1）中央经线和赤

12、道投影后为互相垂直的直线，且为投影的对称轴；（2）投影具有等角性质；（3）中央经线投影后保持长度不变。高投影的最大变形处为各投影带在赤道边缘处，为了控制变形，我国地形图采用分带方法。1:2.5万至1:50万的地形图均采用6o分带方案；1:1万及更大比例尺地形图采用3o分带方案8,简述空间数据的类型及各自的特点一.矢量数据结构（1）实体数据结构第一种是每个点、线、面目标直接跟随着它的空间坐标，也就是说每个实体的坐标都是独立存储的。第二种是点坐标作为一个文件，线和多边形由点号组成（2）拓扑数据结构a）包才DIME（对偶独立地图编码法），POLYVRT（多边形转换器），TIGER（地理编码和参照系统

13、的拓扑集成）b）共同特点：点是相互独立的，点连成线，线连成面。每条线始于起始节点，止于中止节点，并与左右多边形项相邻接c）弧段是数据结构的基本对象拓扑数据结构的优点是：消除了重复线，减少数据冗余，不易产生裂隙或重叠建立了地物之间的拓扑关系，有利于相邻、包含等空间查询操作。另外，编辑或插入线条也非常简单。拓扑数据结构的不足之处是：拓扑表必须在一开始就创建，需要一定的时间和存储空间二.栅格数据1.栅格数据结构的类型(1)栅格矩阵结构全栅格阵列将栅格数据看作是一个数据矩阵，逐行或逐列逐个记录代码(2)游程(行程)编码结构一一是对栅格数据的压缩是一种无损压缩编码，压缩效率较高，而且易于检索、叠加合并等

14、操作，运算简单，适用于机器存储容量小，数据需大量压缩，而又要避免复杂的编码解码运算增加处理和操作时间的情况。(3)四叉树结构生成四叉树的方法：自上而下方式(top-down)自下而上方式(bottom-up)四叉树存储方法：常规四叉树和线性四叉树常规四叉树每个节点通常存储6个量：4个子节点指针、1个父节点指针和1个节点值。线性四叉树每个节点只存储3个量：Morton码、深度(节点大小)和节点值，比常规四叉树节省存储空间9.简述空间数据的转换I由矢量向栅格的转换点的栅格化栅格化技术线的栅格化扫描线算法面的栅格化基于弧段的栅格化扫描线算法基于多边形的栅格化内点填充法边界代数法包含检验法检验夹角之和

15、法铅垂线法(交点个数法)n由栅格向矢量的转换(一)基于图像数据的矢量化方法1).二值化0和12).细化：是消除线画横断面栅格数的差异，使每一条线只保留代表其轴线或周围轮廓线位置的单个栅格的宽度。(剥皮法，骨架法，扫描算法)3).跟踪：拓扑关系生成4).去除多余点及曲线光滑(二)栅格数据的矢量化方法10 .简述空间数据的内插方法.点的内插点的分块内插法线性内插法(适用随机分布的点的高程)双线性多项式内插法(适用于正方形网格数据的加密)空间二元样条函数内插法内插移动拟合法逐点内插法加权平均法：P=1/d2或P=(R-d/d)2克里金法整体内插法N次多项式拟合法数字高程模型的建立一般包括：数据取样、

16、数据内插和数据精度分析.区域的内插1.叠置法2.比重法11 .简述空间数据的拓扑关系1.拓扑关系的类型节点：线的起始点和终止点弧段：有2个端点多边形拓扑邻接一一相同类型元素拓扑关联一一不同类型空间元素拓扑包含一一相同类型但不同等级的元素2.空间拓扑关系的意义：a.清楚地反映实体之间的逻辑结构关系b.有利于空间要素的查询c.重新建立实体12 .简述空间数据库的设计步骤需求分析：用系统的观念分析与某一特定的空间数据库应用有关的数据集合概念设计：把用户的需求加以解释，并用概念模型表达出来逻辑设计：把概念模型映射为数据库管理系统所支持的数据模型，物理设计：将数据库的逻辑模型在实际的物理存储设备上加以实

17、现。13 .简述空间数据的查询a.针对空间关系查询一一查询一条公路途径的所有城镇b.针对非空间属性的查询查询一个城市的人口数量c.结合空间关系和非空间属性一查询距某条河流的距离大于500米（空间关系）、种植玉米（属性）、且面积大于800hm2（即可空间，也可属性）的土地利用单元。14 .简述DEM勺应用a.用于自动提取各种地形因子，制作地形剖面图和划分地表形态类型等b.用于工程勘测和设计中各种线路的自动选线、水库堤坝的选址，及土方、库容的自动估算c.可进行遥感影像地形畸变的自动校正，以及进行土地利用规划的研究等15 .简述空间叠合分析一、基于矢量数据的叠合分析1）点与多边形的叠合2）线与多边形

18、的叠合3）多边形与多边形的叠合：Union（保留原所有多边形卜Intersect（保留共有多边形卜Identity（保留控制区内的共有多边形卜Erase（保留控制区外的多边形卜Update（一个经删除处理后的多边形与一个新特征多边形）。二、基于栅格数据的叠合分析：数学运算、函数运算、统计运算条件：要具备两个或多个相同地区的相同行列数的栅格数据，栅格单元的大小也相同。16 .简述空间缓冲区的分析类型答：空间缓冲区（Buffering）分析是围绕空间的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的多边形。它是地理信息系统重要的和基本的空间操作功能之一。类型：基于点特征的缓冲区；基于线，；基于面，1

19、7 .简述Voronoi多边形的特征1） .所有的Voronoi多边形都是凸多边形2）.Voronoi多边形的顶点是相邻已知点构成的三角形外接圆的圆心3）.所有这些外接圆的内部不包含已知点。18 .简述GIS产品类型及数字地图的优点一、按输出的载体类型分类：1.常规地图；2.数字地图二、按输出的内容和形式分类：1.全要素地图；2.各类专题地图；3.遥感影像地图；4.统计图表与数据报表数字地图白优点：1）数字地图的存储介质是计算机磁盘、光盘等，其信息储存量大、体积小，易于携带和通过网络进行传输；2）数字地图是以空间数据反映各类地理特征，可以在计算机软件的支持下借助高分辨率的显示器实现地图的无极缩

20、放、漫游等显示和信息的动态选择、查询、量算等功能；3）数字地图便于与遥感信息和GIS空间数据相结合，实现地图的快速更新，同时也便于多层次信息的综合表现与分析。论述题1,设有5个顶点VI、V2、V3、V4和V5,相互间通路如网络图所示。图中各边上所标的数Vi到V5的最短路径。答：第1步：初始化X=viM=V2,V3,V4,V5DIST=(0,10,8,30,100)PRED=(1,1,1,1,1)第2步：在M中，最小距离DIST2=10,X=X+V2=v1,V2M=M-V2=V3,V4,V5DIST=(0,10,60,30,100)PRED=(1,1,2,1,1)第3步：在M中，最小距离DIST

21、4=30X=X+V4=V1,V2,V4DIST=(0,10,50,30,90)PRED=(1,1,4,1,4)第4步：在M中，最小距离DIST3=50X=X+V3=V1,V2,V3,V4M=M-v3=v5DIST=(0,10,50,30,60)PRED=(1,1,4,1,3)第5步：在M中，最小距离DIST5=60X=X+V5=V1,V2,V4,V3,V5M=M-v5=()DIST=(0,10,50,30,60)PRED=(1,1,4,1,3)字为该边的距离（km），请用“Dijkstra算法”计算出从M=M-v4=v3,V5所以，V1到v5的最短路径是V1一v4v3一v5;距离：602,结合你的兴趣领域（水土保持、洪水防灾、土地分等定级等），叙述基于GIS的地球科学应用模型的建模步骤和方法。利用GIS的数值分析方法来估算土壤水土流失程度，首先确定土壤流失的数字分析模型，根据模型确定影响土壤流失的因子，这些因子必须能够反映不同的土壤的性质，不同的坡面形态，以及不同的植被条件；然后选择格网尺寸，建立各个影响因子的栅格数据；最后将多种信息加