地理信息系统复习资料

地理信息系统真题答案一、名词解释：（前25个为考过的，但前45都比较重要）.地理信息系统：简称GIS,是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用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。.数据结构:是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，也就是指空间数据以什么形式在计算机中存储和处理。空间数据结构分为基于矢量的数据结构和基于栅格的数据结构两种基本类型。.元数据：来源于各类纯数据通过调查、推理、分析和总结得到的有关数据的数据，它反映了某项数据自身的一些特征。.空间元数据：地理的数据和信息资源的描述性信息。是通过对地理空间数据的内容、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、获取和使用与地理相关数据的数据。.专家系统：是研究模拟人类专家的推理思维过程，将领域专家的知识和经验，以知识库的形式存入计算机，系统可以根据这些知识对输入的原始事实进行复杂的推理，并作出判断和决策，从而起到专门领域专家的作用。具有这种功能的系统称为专家系统。.虚拟现实：是一种最有效地模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术，使人有一种置身于现实世界的感觉，是当代信息技术高速发展和集成的产物。.拓扑关系：是指网结构元素结点、弧段、面域之间的空间关系，是明确定义空间结构关系的一种数学方法。主要表现为拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。.栅格数据：是将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示空间实体的一种数据组织形式。.空间数据质量：是指空间数据在表达空间位置、空间关系、专题特征以及时间等要素时，所能达到的准确性、一致性、完整性和它们之间统一性的程度，以及数据适用于不同应用的能力。一般描述为空间数据的可靠性和精度，用误差来表示。.缓冲区分析：是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立它们周围一定距离的带状区域，用以识别这些实体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据。.数字地球：是一个以地球坐标为依据的，具有多分辨率的海量数据和多维显示的地球虚拟系统，是地球的三维表达。其核心思想有两点：一是用数字化手段统一处理地球问题；二是最大限度地利用信息资源。12.图层：是地理信息系统中由地图数字化形成的矢量数据存储的基本单元。图层存储了主要地理要素（如弧段、节点、多变形、标识点等）和次要要素，是一组与主题相关的数据单元。.游程长度压缩编码：是栅格数据压缩的重要编码方法，它的基本思路是：对于一幅栅格图像，常常有行或列方向上相邻的若干点具有相同的属性代码，因而可采用某种方法压缩那些重复的记录内容。其编码方案是，只在各行或列的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，从而实现数据的压缩。.游程编码结构：游程指栅格矩阵一行内相邻同值栅格的数量。游程编码结构是逐行将相邻同值的网格合并，并记录合并后网格的值及合并网格的长度，其目的是压缩栅格数据量，消除数据间的冗余。.矢量数据：是用欧式空间的点、线、面等几何元素来表达空间实体的几何特征的数据。.信息：是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事物、事件、现象等的内容、数量或特征，以便向人们提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理或决策的依据。是对数据的解释、运用与解算，它不随数据形式的改变而改变。.高斯--克吕格投影：是一种横轴等角切椭圆柱投影。它是将一椭圆柱横切于地球椭球体上，并与某一子午线相切（此子午线称为中央经线），其椭圆柱的中心轴与赤道平面重合，然后根据一定的约束条件即投影条件，将中央经线两侧规定范围内的点投影到椭圆柱面上从而得到点的高斯投影。.四叉树数据编码：是将空间区域按照四个象限进行递归分割（2nX2n，且nN1），直到子象限的数值单调为止。凡数值（特征码或类型值）呈单调的单元，不论单元大小，均作为最后的存储单元。这样，对同一种空间要素，其区域网格的大小，随该要素分布特征而不同。.数据的拓扑性质：指几何对象在弯曲或拉伸等变换下仍保持不变的性质。.DEM：即数字高程模型，是一定区域范围内地面高度连续变化的数字化表示方法，通常是指按照一定的格网间隔采集地面高程所建立的规则格网高程模型。当数字地面模型的地面属性为海拔高程时，则该模型即为数字高程模型。.WebGIS：是GIS与www的有机结合，GIS通过www功能得到了扩展，从www的任意一个节点，人们可以浏览和获取Web上的各种地理空间数据及属性数据、图像、文件，可以进行地理空间分析。.组件式GIS：是采用了面向对象技术和组件式软件的GIS系统（包括基础平台和应用系统）。其基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个组件，每个组件完成不同的功能。各个GIS组件之间，以及GIS组件与其它非GIS组件之间，都可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS基础平台以及应用系统。.DTM，即数字地形模型，简单地说就是用数字化的形式表达的地理信息。是定义于二维区域上的一个有限项的向量序列，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。.空间数据库：是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。.主成分分析：是以取样点作为坐标轴，以变量作为矢量，通过以相似系数建立相关矩阵，研究变量之间的亲疏关系。.TIN：即不规则三角网模型，利用区域有限个点集将区域划分为互不交叉、互不重叠且相连的三角面网络来模拟地形表面的数据模型。它根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。如果点不在顶点上，该点的高程值通常通过线性插值的方法得到。.地理信息：是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、像等的总称..矢量数据结构：是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。这种数据组织方式能最好地逼近地理实体的空间分布特征，数据精度高，数据存储的冗余度低，便于进行地理实体的网络分析，但对于多层空间数据的叠合分析比较困难。29:栅格数据结构：基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构，指将空间分割成有规则的网格，在各个网格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。.空间数据编码：是指将数据分类的结果，用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程。编码的目的是用来提供空间数据的地理分类和特征描述，同时为了便于地理要素的输入、存储、管理，以及系统之间数据交换和共享的需要。.空间数据内插：即通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的方法。.空间数据压缩：即从所取得的数据集合中抽出一个子集，这个自己作为一个新的信息源，在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。.GIS空间数据互操作:指异构环境下两个或两个以上的实体可以互相通信和协作，以完成某一特定任务，这些实体包括程序、对象、系统运行环境等。.空间索引:是指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系,按一定的顺序排列的一种数据结构。它包含空间对象的概要信息，通过筛选作用，大量与特定空间操作无关的空间对象被排除，从而提高空间操作的速度和效率。.缓冲区分析：是根据分析对象的点、线、面实体，自动建立他们周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据。.叠合分析：是指在统一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠合，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。.空间分析：是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，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、空间形成、空间演变等信息。.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在空间上的运动。.变量筛选分析：是通过寻找一组相互独立的变量，使相互关联的复杂的多变量数据得到简化的空间统计分析方法。常用的有主成分分析法、主因子分析法、关键变量分析法等。.变量聚类分析：是将一组数据点或变量，按照其在性质上亲疏远近的程度进行分类的空间统计分析方法。两个数据点在m为空间的相似性可以用这些点在变量空间的距离来度量。.GIS应用模型：是根据具体的应用目标和问题，借助于GIS自身的技术优势，使观念世界中形成的概念模型，具体化为信息世界中可操作的机理和过程。.数据结构：是地理实体的数据组织形式及其相互关系的抽象描述。.投影转换：是从一种地图投影变换为另一种地图投影。其实质是建立两平面场之间及邻域双向连续点的一一对应的关系。.空间数据标准:是指空间数据的名称、代码、分类编码、数据类型、精度、单位、格式等的标准形式。每个地理信息系统都必须具有相应的空间数据标准。.数据模型：是指数据库系统中关于数据内容和数据间联系的逻辑组织形式，它以抽象的形式描述和反映地理实体构成及其相互关系。.数据库设计：就是把现实世界中一定范围内存在着的应用处理和数据抽象成一个数据库的具体结构的过程。.空间数据库的设计：是指在现在数据库管理系统的基础上建立空间数据库的整个过程。主要包括需求分析、结构设计和数据层设计三部分。.空间查询：是指基于给定的属性和空间约束条件从地理数据库中查找指定地理对象及其属性的过程.GIS的网络分析：是通过研究网络的状态以及模拟和分析资源在网络上的流动和分配情况，对网络结构及其资源的优化问题进行研究的一种方法。.空间信息可视化：是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，并结合图表、文字、表格、视频等可视化形式在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。.地图符号：是指在地图上用以表示各种空间对象的图形记号，或者还包括与之配合使用的注记。.电子地图：即屏幕地图或瞬时地图，以地图数据库为基础，以数字形式存储在计算机外存储器上，并依托于空间信息可视化系统实时再现地理信息的数字化地图。.拓扑结构：为在点、线和多边形之间建立关联，以及彻底解决邻域和岛状信息处理问题而必须建立的数据结构。这种结构应包括以下内容：唯一标识，多边形标识，外包多边形指针，邻接多边形指针，边界链接，范围（最大和最小x、y坐标值）。.坐标变换：实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换，他们是空间数据处理的基本内容之一。.仿射变换：是GIS数据处理中使用最多的一种几何纠正方法。它的主要特性为：同时考虑到因地突变形而引起的实际比例尺在x和y方向上的变形，因此纠正后的坐标数据在不同方向上的长度比将发生变化。57.空间数据引擎：是一种空间数据库管理系统的实现方法，即在常规数据库管理系统之上添加一层空间数据库引擎，以获得常规数据库管理系统功能之外的空间数据存储和管理的能力。代表性的是ESRI的SDE。.地理信息流：即地理信息从现实世界到概念世界，再到数字世界（GIS），最后到应用领域。.Delaunay三角网：即由狄洛尼三角形组成的三角网，它是在地形拟合方面表现最出色的三角网，因此常被用于TIN的生成。狄洛尼三角形有三个最邻近的点连接而成，这三个相邻点对应的Voronoi多边形有一个公共的顶点，此顶点同时也是狄洛尼三角形外接圆的圆心。.地学可视化：是科学计算可视化与地理科学结合而成的概念，是关于地学数据的视觉表达与分析，包括地图可视化、地理可视化和GIS可视化。二、简述题：.简述最常用的遥感与GIS数据的融合方法。答：遥感与GIS数据的融合，目前最常用的方法具体表现为：（1）遥感影像与数字线画图（DLG）的融合：经过正射纠正后的遥感影像，与数字线画图信息融合，可产生影像地图。这种影像直接提高了用户的可视化效果。（2）遥感影像与数字地形模型（DEM）的融合：数字地形模型与遥感数据的融合，有助于实施遥感影像的几何校正与配准，消除遥感影像中因地形起伏所造成的像元位移，提高遥感影像的位移精度，同时数字地形可参与遥感影像的分类，改善分类精度。（3）遥感影像与数字栅格图（DRG）的融合：将数字栅格地图与遥感图像配准叠合，可以从遥感图像中快速发现已经发生变化的区域，进而实现空间数据库的自动/半自动更新。.简述地图投影的基本原理。答：地图投影就是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，最终在地表面点和平面点之间建立一一对应的关系。在实践中是采用经度、纬度表示的地球表面上的点位与平面直角坐标系或极坐标表示的平面上的点位，通过一定的数学关系式建立起对应的联系。如图所示：用数学表达式概略的表示地图投影关系为：-x=f1（山，人）1y=f2（2,人）式中：（山，人）为地球表面纬度和经度坐标，（x,y）为地图平面坐标，F1和f2是对应的数学法则。.简述矢量数据结构和栅格数据结构的优缺点。答：（1）矢量数据结构：优点：a.便于面向现象（土壤类、土地利用单元等）的数据表示；b.图形显示质量好；c.有利于网络分析；d.数据结构紧凑，冗余度低。缺点：a.数据结构复杂；b.软件与硬件的技术要求比较高；c.多边形叠合分析比较困难；d.显示与绘图成本比较高。（2）栅格数据结构：优点：a.属性明显，定位隐含；b.数据结构相对简单；c.空间分析和地理现象的模拟均比较容易；d.有利于遥感数据的匹配应用和分析；e.输出方法快速，成本比较低廉。缺点：a.图形数据量大，冗余度高，需要压缩处理；b.投影转换比较困难；c.栅格地图的图形质量比较低些；d.现象识别的效果不如矢量方法；e.定位精度比矢量低，拓扑关系难以表达。.简述地理信息系统的主要组成和基本特征。答：A：组成：（1）系统软件：支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统，是系统的核心，按其功能分为GIS专业软件，数据库软件和系统管理软件等；（2）系统硬件：各种设备-物质基础，用以存储、处理、传输和显示地理信息或空间数据，主要包括：GIS主机，GIS外部设备，GIS网络设备等；（3）空间数据：系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础，它具体描述实体的空间特征、属性特征和时间特征；（4）应用人员：是地理信息系统成功应用的关键，而强有力的组织是系统运行的保障；（5）应用模型：GIS应用模型的构建和选择也是系统应用成败至关重要的因素。B：基本特征：（1）数据的空间定位特征；（2）空间关系处理的复杂性；（3）海量数据管理能力。.简述空间数据的三个基本特征。答：（1）空间特征：用以描述事物或现象的地理位置以及空间相互关系，故又称几何特征和拓扑特征，如中国与印度之间边界界桩的经纬度，中国与印度之间的邻接关系；（2）属性特征：用以描述事物或现象的特性，即用来说明“是什么”，如事物或现象的类别、等级、数量、名称等；（3）时间特征：用以描述事物或现象随时间的变化，如学生人数的逐年变化。.简述数字地图的优点。答：数字地图的核心是以数字形式记录和存储地图数据。与常规地图相比，数字地图有以下几个优点：（1）数字地图的存储介质是计算机磁盘、光盘等，与纸张印刷的常规地图相比，其信息存储量大，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级缩放、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。.简述地理信息系统有哪些数据来源及数据类型。答（1）地图数据：地图数据来源于各种类型的普通地图和专题地图。这些地图的内容丰富，图上空间实体间的空间关系直观，实体的类别或属性清晰，实测地形图还具有很高的定位精度。（2）影像地图：影像数据主要来源于卫星遥感和航空遥感，包括多平台、多层面、多种传感器、多时相、多光谱、多角度和多种分辨率的遥感影像数据，也是GIS最有效的数据源之一。（3）地形数据：来源于地形等高线图的数字化，已建立的数字高程模型（DEM）和其他实测的地形数据等。（4）属性数据：来源于各类调查报告、实测数据、文献资料、解译信息等。（5）元数据：来源于各类纯数据通过调查、推理、分析和总结得到的有关数据的数据，例如数据来源、数据权属数据精度等。.不规则三角网模型。答：TIN曲面数据结构通常用于数字地形的三维建模和显示。它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。利用这种数据结构，可方便地进行地形分析，如坡度和坡向信息的提取，填挖方计算，阴影和地形通视分析，等高线自动生成和三维显示等。因此，TIN被广泛应用于各种GIS。.简述空间数据库的组成部分。答：空间数据库系统由三部分所组成，其中：（1）空间数据库储存系统：指的是GIS在计算机储存介质上储存的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式储存在硬盘、光盘等储存介质中。（2）空间数据库管理系统：则是指能够对介质上储存的地理空间数据进行语义和逻辑上的定义，提供必须的空间数据查询检索和存取功能，以及能够对空间数据进行有效的维护和更新的一套软件系统。（3）空间数据库应用系统：则是为了满足特定用户数据处理需求而建立起来的，具有数据库访问功能的应用软件，它提供给用户一个访问和操作特定数据库的用户界面。.四叉树编码的基本思想。答：栅格数据可用四叉树结构储存，这种数据结构的原理可以表述为：将空间区域按照四个象限进行递归分割n次，每次分割形成2nx2n个子象限，直到子象限中的属性数值都相同为止，该子象限就不再分割。凡属性值都相同的子象限，不论大小，均作为最后的储存单元。.空间数据库的数据模型有哪几种？答：（1）层次数据模型：描述了各类客体及客体间的联系。（2）网状数据模型：以系结构为基础，每一个系中只包含一个属于首客体类的客体，以及包含若干的属于属客体类的客体。（3）关系数据模型：是一种数字化的模型，它把数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表中的元素，这种表就称为关系。关系的集合就构成关系模型。（4）语义数据模型：是有若干种抽象所组成，用这些抽象来描述客体的基本语义特性，再根据语义模型结构规则把这些抽象有机地组织起来。（5）面向对象的数据模型：对象与实体一样是客观世界中客体的一种抽象的描述，它由客体的数据和对数据的操作组合而成。.你从K45B001002得到什么信息。答:K45B001002为地形图分幅编号。其中：K代表1:100万比例尺的行；45代表1:100万比例尺的列；B代表1:50万比例尺，001代表行，002代表列。且在我国1：100万图幅中，其四角点上的经纬度为：2n=44度N,2s=40度N,入e=90度E,入w=84度E。.如何建立空间属性库，属性库在GIS中有什么作用。答：（1）作用：属性库是地理信息系统最重要的特征之一，它为大量地理信息数据的存储与管理提供了有效的途径，并有强大的查阅与统计功能。（2）建立：在制图软件“智绘”中，图形存放在图形库内，一个工程是一个图形库，它由多个图层组成，每个图层都有自己的图元对象链表，其标识号ID是唯一的。地理属性存放在属性库中，属性库是一个MDB数据库，它由多个数据表组成，每个表都有自己的表结构，数据表之间可以建立各种联系。系统采用唯一标识号ID将工程的图层中图元与对应的属性表中的记录进行连接，建立一一对应的关系。其具体操作为：选择菜单命令——创建属性库，程序弹出一个文件对话框，输入属性文件名后按：确定，在出现的对话框中选择要创建属性表的图层，再次按确定键，即完成创建属性库的操作。.不同格式的GIS数据融合一般是基于转换器的数据融合，举出2种数据用这种方法进行融合的例子。答：例1：要转换MapInfo的Tab文件到ARC/INFO的Coverage.（1）首先需要使用MapInfo软件将Tab文件输出为DXF文件；（2）然后运行ARC/INFO将DXF文件转换为ARC/INFOCoverage.例2：利用ARC/INFO的arcatlas命令，将sh_dsit文件转换为atlasBNA格式文件。.什么是关系型数据库？答：关系数据模型是一种数字化的模型，它把数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表中的元素，这种表就称为关系。一系列关系的集合就构成关系数据库。关系数据库有型、值之分。型即数据库的描述，它包括若干域的定义以及在这些域上定义的若干关系模式。值是这些关系模式在某一时刻的关系的集合。16.简述数字高程模型DEM的主要应用。答：DEM是各种地球科学分析，工程设计和辅助决策的重要基础性数据，有着广泛的应用领域。例如：（1）在地球科学分析中，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；（2）在工程勘探和设计中，可用于各种线路的自动选线，水库堤坝的选址，以及土方，库容和淹没损失的自动估算等；（3）DEM通过与各专业部门数据的匹配分析，还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。17.常说的“3S”指的是什么？简述其相互关系。答：3s是全球定位系统GPS、遥感RS和地理信息系统GIS的简称。3s的相互关系：（1）GIS为RS、GPS数据提供了良好的工作环境，RS、GPS是GIS的数据源。GIS相当于中枢神经，用于存储、查询、分析、模拟、输出地理空间数据，为遥感技术的应用提供强有力的工具；RS能够及时更新GIS数据库的高程数据。RS相当于传感器，具有强大的信息采集与获取能力，是GIS的重要数据源和更新手段；GPS能够为RS提供几何纠正控制点数据。GPS相当于定位器，其全球性、全天候、高精度的实时导航功能为GIS、RS提供精确的空间定位信息。.分别指出GIS与MIS和CAD的区别。答：（1）GIS与MIS的区别：MIS一般指商用关系型数据库管理系统，侧重对属性数据的管理。GIS与MIS的区别除了处理对象不同外，还需要具有图形数据的采集，空间数据的可视化和空间分析等功能。因此，GIS在硬件和软件方面均比一般事务数据库管理系统复杂，功能更强大。（2）GIS与CAD的区别：CAD处理多为规则的几何图形及其组合，图形功能极强，属性功能相对较弱。而GIS处理的多为地理空间的自然目标和人工目标，图形关系复杂，需要丰富的符号库和属性库，GIS需要有较强的空间分析功能，图形与属性的相互操作十分频繁，而多具有专业化特征。此外，CAD一般仅在单幅图操作，海量数据的图库管理能力比GIS弱。.请说明在我国使用高斯——克吕格投影的一般条件。答：（1）在中央经线和赤道投影后为互相垂直的经线，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。.关系数据库的3个基本范式。答：（1）第一范式（1NF）：第一范式是一个关系模式所要遵循的最基本的条件，即关系中的每个属性必须是原子的，不可分割的数据项。在关系数据库中，若一个关系式满足1NF，它就是合法的。同时，1NF也是其他范式成立的前提条件；（2）第二范式（2NF）：第二范式是指关系在满足1NF的基础上，每一个非主属性完全函数依赖于该函数的关键字。即当一个非关键字段部分地函数依赖于关键字时，就违反了2NF；（3）第三范式（3NF）：第三范式是指关系在满足第二范式的基础上，其非关键字属性（即非主属性）既非函数依赖，也不传递依赖于关键字，即属于3NF的关系，其非关键字属性之间都是独立的，不存在函数依赖关系。29.空间缓冲区分析、叠合分析，并举例说明二者的用途。答：（1）空间缓冲区分析：是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立它们周围一定距离的带状区域，用以识别这些实体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据。（2）空间叠合分析：是指在统一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠合，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。（3）用途：缓冲区分析应用于某一主题对象对邻近对象在一定辐射强度或影响强度的区域分析。例如：分析地震破坏程度从震源扩散影响的范围；分析沿道路噪声污染影响范围；确定围绕湖泊的生态保护区的范围等。叠合分析一般用于搜索同时具有几种地理属性的分布区域，或对叠合后产生的多重性进行新的分类，也可用于提取某个区域范围内某些专题内容的数量特征。如：利用城市点位数据与行政区多边形数据相叠合，可以用来确定城市所在的省份。30.简述栅格数据的游程编码长度编码方法。试举例说明，例如将下图的栅格矩阵结构转换成游程编码结构。答：（1）栅格数据压缩：是指为了删除冗余数据，减少数据存储量，节省存储空间，加快后继处理速度，对栅格数据所做得处理方法。（2）游程编码结构的建立方法：将栅格矩阵的一行数据序列X1,X2 Xn，映射为相应的二元组序列（Ai,Pi）,i=1,...,k,且kWn。其中Ai为属性值，Pi为游程序号。例如，将上图栅格矩阵结构转换为游程编码结构：三、论述题：.建立矢量—栅格一体化数据结构的基本思想，试举例说明。答：矢量与栅格数据，按照传统的观念，认为是两种完全不同性质的数据结构，当利用它们来表达空间目标时，对于线状实体，人们习惯使用矢量数据结构。对于面状实体，在基于矢量的GIS中，主要使用边界表达法，而在基于栅格的GIS中，一般使用元子空间填充表达法。由此，人们联想到对用矢量方法表示的线状实体，是不是也可以采用元子空间填充法来表示，即在数字化一个线状实体时，除记录原始采样点外，还记录所通过的栅格。同样，每个面状地物除记录它的多边形边界外，还记录中间包含的栅格。这样，既保持了矢量特性，又具有栅格的性质，就能将矢量与栅格统一起来，这就是矢量与栅格一体化的基本思想。例如：对于面状目标的数据结构，根据基本约定，面状目标应包含边界和边界所包围的整个区域。边界由弧段组成，关联弧段构成多边形区域，通过关联弧段与弧段数据结构的连接，可以建立多边形与弧段之间的拓扑关系。面状目标中间包含的栅格采用线性四叉树或二维行程数据结构表示。.试述地理信息系统中主要空间分析方法。答：空间分析：是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，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、空间形成、空间演变等信息。(1)数字地形模型分析：简称DTM，是定义于二维区域上的一个有限项的向量序列，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。在形式上它可以分为a.规则格网；b.不规则三角网；c.数字等高线等深线等。(2)空间叠合分析：是指在统一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠合，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。空间叠合分析根据叠合对象图形特征的不同，分为点与多边形的叠合、线与多边形的叠合、多边形与多边形的叠合。(3)空间缓冲区分析：是根据分析对象的点、线、面实体，自动建立他们周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据。(4)空间网络分析：是通过研究网络的状态以及模拟和分析资源在网络上的流动和分配情况，对网络结构及其资源的优化问题进行研究的一种方法。网络分析的用途很广，如公共交通运营线路选择和紧急救援行动线路的选择等与网络最佳路径选择有关。(5)空间统计分析：该方法主要用于数据分类通常首先是将大量未经分类的数据输入信息系统的数据库，然后要求用户建立具体的分类算法，以获得所需要的信息。如常用的变量筛选法有主成分分析法、主因子分析法、关键变量分析法等，还有变量聚类分析等。(6)空间数据的集合与查询：这是按照给定的条件，从空间数据库中检索满足条件的数据，以回答用户提出的问题，通常包括空间集合分析和空间数据的查询。.试述GIS的发展趋势和应用。答：GIS在地学上应用广泛，如进行土地定级评价、土地开发的适宜性分析、对事物发展进行预测、位址选择、交通规划、地学模拟等。发展趋势：(1)GIS已成为一门综合性技术：GIS已经成为IT产业的重要组成部分；GIS与GPS、RS即“3S”集成系统，而且与CAD、多媒体、通信、因特网、OA、VR等多种技术相结合，构成综合的信息技术。GIS成为一门综合技术的另一显著标志是其自身和支持功能的不断完善，体现在：GIS信息规范共享措施的建立；多源数据无缝集成和融合技术；开放式GIS的构建；GIS空间模型及体系的建立等。(2)GIS产业化、集成化、智能化的发展势头强劲：由于GIS是一项21世纪信息时代，关系国家综合竞争实力的高新技术，因此GIS及其产业化的发展日益受到各国普遍关注。90年代全球GIS产业以每年15%-40%的速度增长，成为信息产业中市场前景十分广阔又相对独立的新兴产业。(3)GIS网络化、标准化已成为社会热点：因特网的迅速发展为GIS技术发展提供一次良机，Web以HTTP(超文本传输协议)为信息通信协议，采用B/S结构，采用先进网络技术。方便在网上进行地理空间分析、查询、预测、推理等。极大拓展GIS的功能。(4)GIS数据商业化：当今由于信息技术的不断发展，信息已成为国民经济中的支柱产业之一，地理信息的应用，如数字农业、数字城市、数字地球等，将形成大的产业，推动社会经济的发展，地理信息将作为一种商品，将以市场为导向，在市场上流通。(5)全球化、社会化、大众化：许多大型GIS产品开发公司对GIS软件方面的开发竞争使得许多GIS软件具有廉价、实用和易推广等特点，并且，随着经济全球化的大发展，地理信息系统的经济、科学和技术统一的发展趋势是肯定无疑的。(6)地理信息科学的产生和发展：随着研究的深入，地理信息科学概念逐渐形成，地理信息科学主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题，如数据的获取和集成、分布计算、地理信息的认知和表达、空间分析、地理信息基础设施建设、GIS的社会实践等。地理信息科学的提出是GIS技术及其应用发展到一个相当水平后的必然要求，但它作为一个新兴的分支学科，其科学理论和方法还处于初级阶段，学科体系尚未健全。.试述数字高程模型通常有几种形式？他们在实际中有什么用途？如何获取和存储这些数据。答：(1)DEM表现形式多样化，主要包括：a.高程矩阵(规则矩形格网)；b.不规则三角网；c.数字等高线、等深线、地形特征线等。在等高线模型中，三维信息是以一个矩阵的形式存储高程数据(或其他属性数据)，而该高程点的平面坐标值(x,y)隐含在一个矩阵的行列值(i,j)中，可以通过计算得到。不规则三角网TIN是利用有限离散点，每三个最邻近点联结成三角形，每个三角形代表一个局部平面，再根据每个平面方程，可以计算各网格点高程，生成DEM。(2)用途：DEM是各种地球科学分析、工程设计和辅助决策的重要基础性数据，有着广泛的应用领域。例如，在地球科学分析中，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；在工程勘探和设计中，可用于各种线路的自动选线，水库堤坝的选址，以及土方、库容和淹没损失的自动估算等；DEM通过与各专业部门数据的匹配分析，还可进行遥感影像地形畸变的自动校正，以及自动进行土地利用规划的研究等。(3)数据的获取和存储：a.建立DEM，首先必须量测一些点的三维坐标，这就是DEM数据采集或数据获取，这些具有三维坐标的点称为数据点或参考点。按采集的方式分为选点采集、随机采集、沿等高线采集、沿断面采集等。b.用各种方法采集到的数据需要经过必须的处理才能存储提供应用。数据处理一般包括数据格式转换、坐标系变换、数据编辑、数据分块、数据内插等。.在实际工作中要用到国家基本比例尺地图，请问有哪几种？各采用什么样的投影？答：我国国家基本比例尺有1:100万、1:50万、1:25万、1:10万、1:5万、1:2.5万、1:1万和1：5000这八种。其中只有1:100万地形图采用勃兰特(正轴等角割圆锥)投影，而其余的则全部采用的是高斯—克吕格(等角横切椭圆柱)投影。并采取分类投影方式。我国1:2.5万至1:50万地形图采用经差6度带投影，而1:1万及更大比例尺的地形图，则采用经差3度分带投影。.为什么要对地图进行图幅数据边缘匹配处理？答：基于通常要将图幅的数字化数据连接在一起，组成连续统一的图幅数据，以便加入大型数据库或输出拼接后的图形，这时，在相邻图幅的边沿部分，由于原图本身的数字化的误差，使得同一实体的线段或弧的坐标数据不能相互衔接，而且由于图幅的数字化数据，不仅坐标系统不一致，编辑方法也不统一。因此，要将这些分幅数据联系在一起，组成统一的数据文件，需要进行图幅数据边缘匹配处理。边缘匹配处理的任务包括以下几个方面：(1)识别和检索相邻图幅的数据；(2)相邻图幅边界点坐标数据的匹配；(3)相同属性多边形公共界限的删除。.试述空间数据库设计典型过程与步骤。答：空间数据库的设计要经历一个由现实世界到信息世界，再到计算机世界的转化过程。具体步骤为：(1)需求分析：即用系统的观点分析与某一特定的数据库应用有关的数据集合。(2)概念设计：把用户的需求加以解释，并用概念模型表达出来。(3)逻辑设计：数据库逻辑设计的任务是：把信息世界中的概念模型利用数据库管理系统所提供的工具映射为计算机世界中为数据库管理系统所支持的数据模型，并用数据描述语言表达出来。(4)物理设计：数据库的物理设计指数据库存储结构和存储路径的设计，即将数据库的逻辑模型在实际的物理存储设备上加以实现，从而建立一个具有较好性能的物理数据库。.叙述一种有代表性的GIS商业化软件的基本情况和主要功能。答：ArcGIS9是ESIR发布的功能强大的完善的版本。ArcGIS9的一个主要目标是使得最终用户和开发商可以很方便地对系统进行升级。同时，在软件稳定性，测试空间数据库伸缩性和栅格处理的性能作了改进，提供强大的跨平台支持能力，包括Windows、UNIX、和Linux平台，为用户提供了更加灵活的配置选择。ArcGIS9的特点：（1）可伸缩的体系结构； （2）系统功能强大；（3）可兼容、高品质和便捷升级；（4）开发的空间数据库格式；（5）系统的海量数据管理功能：a.支持海量多元数据的统一存储和管理功能；b.支持拓扑关系的表达和管理机制；c.便捷的元数据管理；d.支持事务管理和版本管理。（6）支持通用标准，技术先进； （7）平台支持功能强大；（8）灵活的定制和开发。.简述GIS基础软件平台功能。答：（1）空间数据输入和编辑：支持手扶跟踪数字化输入、图形扫描及矢量化输入，以及对空间数据提供修改和更新等数据编辑操作；（2）空间数据管理：具有对分布式、多用户的空间数据库进行有效的存储、检索、查询、更新和维护等功能；（3）空间数据的处理和分析：具有相互转换各种矢量格式和栅格格式的空间数据，完成地图投影转换，支持各类空间分析和建立应用模型等的功能；（4）空间数据输出：提供各种地图制作、统计报表生成、地图符号和字体定制、地图打印输出等功能；（5）图形用户界面：通过计算机屏幕上显示的窗口、菜单、图标、光标等图形元素，为用户提供友好的、所见及所得的软件操作环境；（6）系统二次开发功能：利用系统提供的具有地理信息系统功能的应用程序开发语言，可以开发各种应用型GIS软件系统。.简述地理信息系统的功能。答：A.基本功能：（1）数据采集与编辑；（2）数据存储与管理；（3）数据处理和变换；（4）空间分析和统计；（5）产品制作与演示；（6）二次开发和编程。B.应用功能：（1）资源管理；（2）区域规划；（3）国土监测；（4）辅助决策。.空间拓扑关系的类型及意义。答：（1）拓扑关系是指网结构元素结点、弧段、面域之间的空间关系，是明确定义空间结构关系的一种数学方法。主要表现为：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）；拓扑关联（指存在于不同类型空间元素之间的拓扑关系）；拓扑包含（指存在于空间图形的相同类型但不同等级的元素之间的拓扑关系）。（2）意义：A.根据拓扑关系，不需要利用坐标或者计算距离，就可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体的空间位置关系。因为拓扑数据已经清楚地反映出地理实体之间的逻辑结构关系，而且这种拓扑数据较之几何数据有更大的稳定性，即它不随地图变换而变化。B.利用拓扑数据有利于空间要素的查询。例如，应答某些区域与哪些区域邻接；某条河流能为哪些政区的居民提供水源等，都需要利用拓扑数据。C.可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。例如，建立封闭多边形，实现道路的选取，进行最佳路径的计算等。.空间数据的计算机表示及方法。答：基本方法：（1）空间分幅；（2）属性分层；（3）时间分段。计算机表示：（1）首先，从逻辑上将空间数据抽象为不同的专题或层，如土地利用、地形、道路、居民区、土壤单元、森林分布等，一个专题层包含指定区域内地理要素的位置数据和属性数据。（2）其次，将一个专题层的地理要素或实体分解为点、线或面状目标，其中地理实体相邻两个结点间的一个弧段是基本的存储目标，每个目标的数据由定位数据、属性数据和拓扑数据组成。（3）最后，对目标进行数字表示，其中对每个弧段或目标分配一个用户标识码，弧段的位置和形状由一系列x,y坐标定义，弧段的拓扑关系由始结点、终结点、左多边形和右多边形四个数据项组成弧段的属性数据存储在相应的属性表中。每个弧段的空间特征和属性特征通过用户标识码进行联接。.使用手扶跟踪数字化的操作过程。答：（1）原图准备。即准备数字化原图，并将原图内容转绘到不易引起变形的薄膜上；（2）输入初始化参数。包括数字化的阀值、图幅长度和宽度等；（3）输入数字化图幅四角点的坐标和经标识的控制点坐标；（4）输入数字化图幅内的图形，直到形成一个数字化信息存储层；（5）检查和修改数字化错误。通过荧屏或绘图显示检查，并予以纠正；（6）建立拓扑关系和输入属性。（7）检查和修改拓扑错误。（8）检查和修改属性表错误。.关系数据模型及其相关概念的含义。答：关系数据模型是一种数字化的模型，它把数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表中的元素，这种表就称为关系。一系列关系的集合就构成关系数据库。关系数据库有型、值之分。型即数据库的描述，它包括若干域的定义以及在这些域上定义的若干关系模式。值是这些关系模式在某一时刻的关系的集合。（1）关系：关系是一个二维表，表的每行对应一个元组，表的每列对应一个域。由于域可以相同，为了加以区分，对每一列起一个名字，称为属性。（2）关键字：关系中的某一属性组，若它的值唯一地标识了一个元组，则称该属性组为候选关键组。若一个关系中有多个候选关键字，则选定一个为主关键字。（3）关系模式：关系的描述称为关系模式。它包括关系名、属性名、属性向域的映射及属性间的依赖关系等。（4）关系数据库：一系列关系的集合构成一个关系数据库。关系数据库有型、值之分。型即数据库的描述，它包括若干域的定义以及在这些域上定义的若干关系模式。值是这些关系模式在某一时刻的关系的集合。（5）关系完整性：即指关系的正确性、相容性和有效性。它是给定的关系模型中数据及其联系的所有制约和依存规则，用以限定数据库状态及状态变化，从而保证数据的正确、相容和有效。.描述拓扑数据结构组织方式，并说明有何特点。答：拓扑数据结构中，点是互相独立的，弧段是数据组织的基本对象，每条弧段始于起始节点，止于终止节点。（1）拓扑数据结构的组织：A.结点文件：由结点记录组成。包括每个结点的结点号、结点坐标及与该结点联接的弧段标识码等。B.弧段文件：由弧段记录组成。包括每个弧段记录包括弧段标识码、FN、TN、LP、RPC.多边形文件：由多边形记录组成。包括多边形标识码、组成多边形的弧段标识码以及相关属性等。（2））主要特点：具有拓扑编辑功能，能保证数字化原始数据的自动查错编辑；可以自动形成封闭的多边形边界。16.（1）设某影像数据中研究区域最小图斑的面积为36平方米，若用边长为H的正方形网格构建栅格数据结构，则H取何值能使最小图斑得到恰当的表达?

(2)在基于十进制Morton码的线性四叉树编码中，某研究区域中第5行，第7列的十进制Mortom码的值是多少？17.假定进行土地调查的区域为：从东经83°40’00〃到东经84°20’00〃，从北纬42°10’00〃到北纬43