2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库- 地球信息科学与技术专业地理信息系统应用技术

2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库——地球信息科学与技术专业地理信息系统应用技术考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、名词解释（每题3分，共15分）1.地理信息系统2.空间数据3.栅格数据模型4.叠置分析5.缓冲区分析二、填空题（每题2分，共20分）1.GIS通常由______、______、______和______四部分组成。2.常用的空间数据结构有______、______和______。3.矢量数据结构包括点、线、______三种基本要素。4.地图投影的主要目的是将地球表面的______转换为平面上的______。5.GIS的核心功能一般包括数据输入、数据存储与管理、______、空间分析和______。6.遥感数据获取的主要手段有光学遥感和______。7.空间查询主要包括点与点查询、点与线查询、点与面查询、______和______。8.网络分析是GIS的重要功能之一，它可以解决最短路径、______和资源分配等问题。9.GIS在土地管理中的应用主要包括土地调查、______和土地规划。10.常用的GIS软件平台有ArcGIS和______。三、简答题（每题5分，共30分）1.简述GIS与地图的区别与联系。2.简述地理坐标系统与投影坐标系统的区别。3.简述GIS数据输入的主要方式及其特点。4.简述缓冲区分析的基本原理及其主要应用。5.简述GIS在环境保护领域可能的应用方向。6.简述选择GIS软件时应考虑的主要因素。四、论述题（每题10分，共20分）1.论述GIS空间分析功能在现代城市规划中的重要作用。2.论述GIS技术在地球信息科学与技术专业中的地位和意义。五、操作与分析题（共15分）假设你正在参与一个区域性生态保护区规划项目，需要利用GIS进行分析。现有数据包括：（1）该区域的数字高程模型（DEM）（2）该区域的土地利用现状图（包括森林、农田、居民点等）（3）该区域的河流网络图（4）该区域的珍稀物种栖息地分布点数据请根据以上数据，设计至少三项GIS空间分析任务，说明每项任务的分析目的、采用的分析方法以及预期得到的结果，并简述如何利用这些结果辅助生态保护区规划。试卷答案一、名词解释1.地理信息系统（GIS）：地理信息系统是计算机系统，集成了硬件、软件、数据、人员和方法，用于采集、存储、管理、分析、显示和应用地理空间数据。*解析思路：考察对GIS基本定义的理解，包含核心组成要素（软硬件、数据、人、方法）。2.空间数据：空间数据是描述地理空间实体及其相互关系的数字化信息，包括几何数据（位置、形状、大小）和属性数据（特征描述）。*解析思路：考察对空间数据基本概念的理解，区分几何和属性两个核心组成部分。3.栅格数据模型：栅格数据模型使用规则的像素（或网格单元）阵列来表示空间数据，每个单元格（像元）存储一个值，表示该区域的属性或类。*解析思路：考察对栅格数据结构的基本认识，理解其基于像素阵列和单个像元存储值的特点。4.叠置分析：叠置分析是将两个或多个覆盖在相同地理区域上的数据层进行组合，产生一个新的数据层，从而获得更丰富、更精确的空间信息。*解析思路：考察对叠置分析基本概念的掌握，理解其组合数据层以产生新信息的核心作用。5.缓冲区分析：缓冲区分析是以点、线、面实体为中心，自动生成一定宽度的带状区域（缓冲区），用于分析该实体周围一定范围内的空间影响或可达性。*解析思路：考察对缓冲区分析基本原理的理解，掌握其围绕实体创建影响范围区的功能。二、填空题1.硬件、软件、数据、人员*解析思路：这是GIS的经典四要素，是基础概念题。2.矢量数据结构、栅格数据结构、拓扑关系（或TIN模型）*解析思路：考察对常用空间数据结构的掌握，包括两种主要模型和一种拓扑结构。3.面*解析思路：考察矢量数据结构的三种基本要素。4.三维球面、二维平面*解析思路：考察地图投影的核心目的，即坐标转换。5.空间查询、地图制图与可视化*解析思路：考察GIS的核心功能，属于基础知识点。6.雷达遥感*解析思路：考察遥感数据获取的主要手段分类。7.面与点查询、空间连接*解析思路：考察空间查询的主要类型。8.服务设施定位*解析思路：考察网络分析的主要应用之一。9.土地评价*解析思路：考察GIS在土地管理中的主要应用。10.QGIS*解析思路：考察与ArcGIS并列的常用开源GIS软件平台。三、简答题1.GIS与地图的区别与联系：*联系：GIS的基础是地图，GIS可以表达地图所承载的空间信息，并能进行更复杂的分析；地图是GIS可视化的重要输出形式。*区别：地图是静态的、二维的（主要）视觉表现形式；GIS是动态的、数字化的系统，具有数据管理、空间分析和查询功能。GIS能处理更复杂、更大量的空间数据，并支持空间推理。*解析思路：要求对比两者的性质、表现形式和功能，指出GIS是地图的延伸和数字化实现。2.地理坐标系统与投影坐标系统的区别：*地理坐标系统：使用经度和纬度来定位地球表面任何一点，是三维球面坐标系统，无长度、面积、角度变形。*投影坐标系统：将地球椭球面上的地理坐标（经纬度）按一定数学法则投影到平面上，得到平面直角坐标（X,Y），由于投影变形，会产生长度、面积、角度的变形。*解析思路：要求区分两种坐标系统的定义、参照基准（球面vs平面）和主要特点（有无变形）。3.GIS数据输入的主要方式及其特点：*主要方式：地图数字化（手扶跟踪、扫描矢量化）、GPS数据采集、遥感影像解译、数据库导入、键盘录入等。*特点：*地图数字化：将模拟地图转为数字数据，有精度损失，成本较高，但数据源广泛。*GPS数据采集：实时获取定位信息，精度高，适用于外业数据采集，设备成本较高。*遥感影像解译：自动或半自动提取地物信息，数据量巨大，需要专业知识，更新快。*数据库导入：直接导入其他系统数据，方便快捷，但需注意数据格式和标准。*键盘录入：手动输入属性数据，简单易行，但易出错，效率相对较低。*解析思路：要求列举主要的数据输入方法，并简述其中几种方法的主要特点（优缺点）。4.缓冲区分析的基本原理及其主要应用：*基本原理：以点、线、面实体为中心，根据指定的距离（宽度）创建一个连续的区域范围，该范围内任何一点到中心实体的最短距离都不超过指定宽度。*主要应用：确定影响范围（如服务区）、保护区域（如水源保护带）、视线分析、适宜性评价（如坡度小于10度的区域）、生态敏感区划定等。*解析思路：要求解释缓冲区分析的数学概念（创建带状区域），并列举其在不同领域的典型应用场景。5.GIS技术在环境保护领域可能的应用方向：*环境监测：监测污染源分布、污染物扩散范围、环境质量变化。*资源管理：森林资源调查与规划、水资源评价与管理、土地资源动态监测。*生态系统保护：珍稀物种栖息地识别与保护规划、生物多样性热点区域分析、生态廊道构建。*灾害评估与预警：水土流失预测、洪水淹没分析、灾害风险评估与应急响应。*环境影响评价：评估项目建设对环境的影响范围和程度。*解析思路：要求结合环境保护需求，列举GIS在不同子领域（监测、管理、保护、灾害、评价）的具体应用。6.选择GIS软件时应考虑的主要因素：*功能需求：软件是否满足所需的分析功能、数据管理能力。*易用性：软件界面是否友好，学习曲线是否陡峭。*成本：软件的购买成本、维护成本、运行成本（包括硬件要求）。*可扩展性：软件是否能与其他系统或软件集成，是否能进行二次开发。*技术支持与服务：供应商提供的技术支持、用户社区、文档资料是否完善。*用户培训与学习资源：是否有足够的培训资源和教程。*解析思路：要求从用户角度出发，列出选择GIS软件时需要综合考虑的关键因素。四、论述题1.论述GIS空间分析功能在现代城市规划中的重要作用：*GIS为城市规划提供了强大的空间数据管理和分析能力，是现代城市规划不可或缺的工具。*土地适宜性评价：通过叠置分析，可以将交通可达性、人口密度、地形坡度、环境敏感区等图层进行综合评价，确定不同地块最适合的城市用地类型（居住、商业、工业、绿地等），为土地规划提供科学依据。*基础设施规划：利用网络分析，可以进行道路选线、公共交通站点布局优化、服务设施（学校、医院、消防站）合理配置，确保服务公平性和效率，并进行交通流量模拟和拥堵分析，优化交通管理。*城市扩张模拟与预测：结合人口增长、经济发展等数据，利用GIS进行城市增长模拟，预测未来城市空间格局变化，评估扩张带来的环境影响，为制定合理的城市增长边界和空间管制策略提供支持。*环境管理与监测：监测城市空气质量、水体污染、噪声污染等环境问题，识别污染源，分析扩散规律，评估环境风险，为环境治理和城市可持续发展提供决策支持。*公众参与：GIS平台可以直观展示规划方案，支持公众在线查询、评价和反馈，提高规划过程的透明度和公众参与度。*应急响应与管理：在突发事件（如地震、洪水）发生时，利用GIS进行灾害影响评估、资源（救援队伍、避难场所）定位、疏散路径规划，提高城市应急管理水平。*总结：GIS的空间分析功能贯穿于城市规划的各个阶段，从数据收集、分析、决策支持到成果表达，都发挥着关键作用，有助于实现更科学、更合理、更可持续的城市发展。*解析思路：要求全面阐述GIS在土地评价、基础设施、扩张模拟、环境管理、公众参与、应急响应等城市规划关键环节的具体应用和作用，体现GIS分析功能的价值。2.论述GIS技术在地球信息科学与技术专业中的地位和意义：*GIS技术在地球信息科学与技术（Geomatics）专业中处于核心地位，是连接空间数据、遥感、测量、地图学等关键技术，并实现空间信息获取、处理、分析、管理和应用的关键技术环节。*核心基础：GIS提供了处理和管理地理空间数据的核心框架和方法。地球信息科学涉及的各类数据（遥感影像、GPS测量数据、地形图、地籍数据等）最终都需要在GIS平台中进行整合、管理和分析。*技术整合平台：GIS是集成遥感（数据输入源）、全球定位系统（定位数据源）、工程测量（地面数据源）、地图学（可视化表达）等技术的核心平台。它使得从不同来源获取的空间数据能够得到统一处理和应用。*分析与决策支持引擎：GIS强大的空间分析功能是地球信息科学区别于其他信息科学的关键特征。它能够对地理空间数据进行深层次挖掘，揭示空间模式、关系和过程，为资源管理、环境监测、城市规划、灾害防治、交通导航等领域的科学决策提供强有力的支持。*空间信息可视化窗口：地球信息科学的研究成果最终往往需要以地图或可视化图形的形式展现。GIS提供了专业的地图制图和可视化工具，能够将复杂的空间数据和分析结果以直观、易懂的方式呈现给用户。*支撑应用领域发展：地球信息科学与技术专业旨在培养能在国民经济各部门从事测绘、规划、管理、评价、决策等工作的专业人才。GIS是这些人才必备的核心技能，是其在各自领域从事专业工作的基础工具。*推动学科交叉与创新：GIS的发展融合了计算机科学、地理学、测绘学、cartography、遥感科学等多个学科的知识。它也促进了与人工智能、大数据、物联网等新兴技术的结合，推动地球信息科学与技术专业的持续发展和创新。*总结：GIS技术不仅是地球信息科学与技术专业的核心组成部分，也是该专业人才培养的关键内容，更是实现地球空间信息获取、处理、分析、应用和共享，服务于社会经济发展和可持续发展的关键技术支撑。*解析思路：要求从GIS在地球信息科学体系中的位置、作用、与其他技术的联系、对人才培养的意义以及对学科发展的推动作用等多个维度，论述其核心地位和重要意义。五、操作与分析题设计三项GIS空间分析任务如下：1.任务一：生成指定坡度区的DEM分析图*分析目的：识别研究区域内坡度陡峭（例如，坡度大于25%）的区域，这些区域通常不适合进行大规模建筑开发，但可能适合林业或作为生态屏障。*采用的分析方法：从DEM数据中计算坡度。使用坡度图层，通过设置分类阈值（例如，选择“大于25”的类别），创建一个坡度陡峭区图层。可以进一步进行重分类或添加属性字段说明坡度等级。*预期结果：一个新的栅格图层，显示研究区域内坡度大于25%的像元位置。结果图可以直观展示陡坡区的范围和分布。*解析思路：考察利用DEM数据进行衍生数据（坡度）计算的基本能力，以及基于计算结果进行分类和可视化的能力。2.任务二：识别河流网络缓冲区内的土地利用适宜性*分析目的：保护河流生态系统，识别河流两岸一定范围内（例如，100米）的土地利用类型，特别是判断这些区域是否适合进行可能影响河流水质或洪水的开发活动（如建设居民点、工厂）。*采用的分析方法：对河流网络图创建宽度为100米的缓冲区。然后将缓冲区图层与土地利用现状图进行叠置分析（例如，使用“擦除”操作或“相交”操作，取决于具体需求和分析工具），或者使用“在……范围内”的空间查询，提取出位于缓冲区内的土地利用类型信息。*预期结果：一份列表或地图，列出河流100米缓冲区内存在的各种土地利用类型（如农田、林地、建设用地等）及其面积或位置。或者，得到一个新图层，仅包含位于缓冲区内的土地单元。*解析思路：考察缓冲区分析的基本应用，以及将缓冲区结果与另一类数据（土地利用）进行空间关系操作（叠置或查询）的能力，以获取特定空间单元的信息。3.任务三：分析珍稀物种栖息地与主要栖息地障碍物（如道路）的空间关系*分析目的：了解珍稀物种现有栖息地与其主要连接通道（或障碍物）的关系，评估栖息地的连通性，为制