gis考研题库及答案

gis考研题库及答案一、名词解释1.地理信息系统（GIS）答案：地理信息系统是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。它是一种特定的十分重要的空间信息系统，以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务。2.拓扑关系答案：拓扑关系是指图形在保持连续状态下的变形（缩放、旋转、拉伸等）但图形关系不变的性质。在GIS中，拓扑关系主要包括拓扑邻接、拓扑关联和拓扑包含。拓扑邻接指存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系，如多边形之间的邻接关系；拓扑关联指存在于空间图形的不同元素之间的拓扑关系，如线段与节点的关联关系；拓扑包含指存在于空间图形的同类但不同级的元素之间的拓扑关系，如多边形包含点或线。拓扑关系对数据处理和空间分析具有重要意义，它能增强空间数据的严密性和一致性，便于空间要素的查询和分析等。3.缓冲区分析答案：缓冲区分析是GIS空间分析的基本功能之一。它是指以点、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，然后将该图层与目标图层进行叠加分析，从而得到所需结果的一种空间分析方法。例如，在城市规划中，可以为医院建立一定半径的缓冲区，分析缓冲区范围内的人口分布情况，以评估医院的服务范围；在环境保护中，为污染源建立缓冲区，分析缓冲区范围内的生态环境状况等。4.空间数据挖掘答案：空间数据挖掘是指从大量的空间数据中提取隐含的、未知的、有潜在价值的信息和知识的过程。空间数据具有空间性、海量性、复杂性等特点，空间数据挖掘需要综合运用数据库技术、人工智能、机器学习、统计分析等多种方法。常见的空间数据挖掘方法包括空间聚类分析、空间关联规则挖掘、空间趋势分析等。其应用领域广泛，如城市规划、资源管理、环境保护、灾害预警等。5.数字高程模型（DEM）答案：数字高程模型是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟，它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。DEM通常以栅格数据形式存储，每个栅格单元对应一个高程值。它可以通过多种方式获取，如航空摄影测量、地面测量、雷达测量等。DEM在地形分析、水文分析、土地利用规划、军事等领域有广泛应用，例如可以利用DEM进行坡度、坡向计算，分析水流方向和流域划分等。二、简答题1.简述GIS的主要功能。答案：GIS具有以下主要功能：-数据采集与输入：将各种来源的地理数据（如地图、遥感影像、测量数据等）转换为数字形式，并输入到GIS系统中。常见的输入方式包括数字化仪输入、扫描矢量化输入、数据文件导入等。-数据存储与管理：GIS需要对大量的地理数据进行有效的存储和管理。它采用数据库管理系统（DBMS）来组织和存储数据，包括空间数据和属性数据。常见的GIS数据模型有矢量数据模型、栅格数据模型等，不同的数据模型适用于不同的应用场景。-数据处理与变换：对输入的地理数据进行处理和变换，以满足不同的分析和应用需求。例如，数据的编辑、修改、裁剪、拼接、投影变换、数据格式转换等。-空间分析：这是GIS的核心功能之一，包括缓冲区分析、叠加分析、网络分析、空间插值、空间统计分析等。通过空间分析，可以挖掘地理数据中隐含的信息和规律，为决策提供支持。-数据显示与输出：将处理和分析后的地理数据以直观的方式显示出来，如地图、图表、报表等。GIS可以提供多种显示方式，如二维地图显示、三维场景显示等。同时，还可以将结果输出为各种格式的文件，如图片文件、文本文件、数据库文件等。-二次开发与编程：GIS系统通常提供二次开发接口，允许用户根据自己的需求进行定制开发。用户可以使用编程语言（如Python、Java、C等）结合GIS的开发库，开发出具有特定功能的GIS应用程序。2.比较矢量数据模型和栅格数据模型的优缺点。答案：-矢量数据模型优点：-数据精度高：矢量数据以点、线、面等几何元素精确表示地理实体，能够准确地表达地理实体的位置、形状和拓扑关系，适合对精度要求较高的应用。-图形显示质量好：矢量图形在显示时可以根据需要进行任意缩放，不会出现模糊或失真现象，图形显示质量高。-便于进行拓扑分析：矢量数据模型能够方便地表达地理实体之间的拓扑关系，如邻接、关联、包含等，有利于进行空间分析和查询。-数据量小：相对于栅格数据，矢量数据只记录地理实体的几何特征和属性信息，数据量较小，便于存储和传输。缺点：-数据结构复杂：矢量数据的存储和处理需要考虑几何元素的拓扑关系，数据结构相对复杂，增加了数据处理和分析的难度。-数据获取和处理成本高：矢量数据的获取通常需要进行实地测量或数字化处理，成本较高。同时，矢量数据的处理需要专业的软件和技术，对操作人员的要求较高。-不适合大规模数据处理：在处理大规模的地理数据时，矢量数据的处理效率较低，容易出现性能问题。-栅格数据模型优点：-数据结构简单：栅格数据以规则的栅格单元表示地理空间，每个栅格单元对应一个属性值，数据结构简单，易于理解和处理。-数据获取容易：栅格数据可以通过遥感影像、扫描地图等方式快速获取，数据获取成本较低。-适合大规模数据处理：栅格数据的处理可以采用并行计算等技术，适合处理大规模的地理数据，处理效率较高。-便于进行空间分析：栅格数据在进行空间分析时，如叠加分析、缓冲区分析等，操作相对简单，易于实现。缺点：-数据精度低：栅格数据的精度取决于栅格单元的大小，栅格单元越大，数据精度越低，可能会丢失一些细节信息。-图形显示质量差：在进行图形显示时，栅格数据可能会出现锯齿现象，图形显示质量不如矢量数据。-数据量大：栅格数据需要存储每个栅格单元的属性值，数据量较大，对存储和传输要求较高。-不便于进行拓扑分析：栅格数据难以直接表达地理实体之间的拓扑关系，进行拓扑分析时需要进行复杂的处理。3.简述空间数据质量的主要内容。答案：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、完整性以及它们之间统一性的程度。其主要内容包括：-位置精度：指空间实体的坐标数据与真实位置的接近程度，常表现为空间三维坐标数据的精度。例如，在地图数字化过程中，由于人工操作或仪器误差，可能会导致数字化后的点、线、面的位置与实际位置存在偏差。-属性精度：指空间实体的属性值与其真实值的符合程度。属性数据可能会因为数据录入错误、数据采集方法不准确等原因导致属性精度问题。例如，在土地利用调查中，对土地类型的分类可能存在错误，或者对土地面积的测量存在误差。-逻辑一致性：指数据在逻辑上的合理性，包括数据结构、数据关系等方面的一致性。例如，在一个拓扑关系正确的矢量数据集中，多边形应该是封闭的，线段之间的连接关系应该符合拓扑规则。如果出现多边形不封闭、线段交叉等情况，则说明数据存在逻辑不一致问题。-完整性：指数据集中包含的空间实体和属性信息的完整程度。完整性问题可能表现为数据缺失，例如在一幅地图中，某些区域的地理要素没有被记录，或者某些实体的属性信息不完整。-现势性：指数据反映地理现象当前状况的程度。地理现象是不断变化的，如城市的建设、土地利用的变化等。如果数据更新不及时，就会导致数据的现势性较差，不能准确反映当前的地理情况。-数据的可得性：指数据获取的难易程度和成本。包括数据的获取途径、数据的格式是否便于使用、数据的获取是否需要支付费用等方面。4.简述GIS在城市规划中的应用。答案：GIS在城市规划中具有广泛的应用，主要体现在以下几个方面：-现状分析：通过GIS可以整合城市的地形、土地利用、建筑分布、交通网络等多源数据，对城市的现状进行全面、直观的分析。例如，利用GIS的空间分析功能，可以分析城市不同区域的土地利用类型、密度和强度，了解城市的空间结构和布局；通过叠加分析，可以找出土地利用冲突的区域，为城市规划提供基础数据。-规划选址：在进行城市公共设施（如学校、医院、公园等）的选址时，GIS可以综合考虑多种因素，如人口分布、交通条件、服务半径等。通过缓冲区分析、网络分析等方法，确定最佳的选址方案。例如，为新建医院选址时，可以分析医院周边一定范围内的人口数量、交通可达性等因素，选择最适合的位置，以提高医院的服务效率。-交通规划：GIS可以用于分析城市的交通流量、道路网络布局等情况。通过建立交通模型，模拟不同交通方案下的交通运行状况，为交通规划提供决策支持。例如，利用GIS可以分析道路的拥堵情况，预测交通流量的变化趋势，从而合理规划道路的拓宽、新建和交通设施的布局。-环境分析：GIS可以整合环境监测数据、地形数据、土地利用数据等，对城市的环境质量进行评估和分析。例如，分析城市的空气质量、水质状况、噪声污染等分布情况，找出环境问题较为严重的区域，并制定相应的环境保护措施。同时，GIS还可以用于模拟城市建设对环境的影响，为城市的可持续发展提供决策依据。-规划方案评估：GIS可以对不同的城市规划方案进行模拟和评估。通过将规划方案与现状数据进行叠加分析，比较不同方案在土地利用、交通、环境等方面的优劣。例如，评估一个新的城市开发区规划方案时，可以分析其对周边交通、生态环境的影响，以及是否符合城市的整体发展战略。-规划管理：GIS可以实现城市规划数据的信息化管理，提高规划管理的效率和科学性。通过建立城市规划数据库，对规划项目的审批、实施和监督进行全过程管理。同时，GIS还可以为公众提供规划信息查询和反馈的平台，增强公众参与城市规划的程度。5.简述地理信息系统与遥感、全球定位系统的关系。答案：地理信息系统（GIS）、遥感（RS）和全球定位系统（GPS）通常被合称为3S技术，它们之间相互联系、相互补充，共同构成了一个完整的空间信息技术体系。-GIS与RS的关系遥感是GIS重要的数据来源之一。遥感技术可以快速、大面积地获取地表的地理信息，如土地利用类型、植被覆盖、地形地貌等。这些遥感数据经过处理和分析后，可以作为GIS的基础数据，用于更新和完善GIS数据库。例如，通过定期获取卫星遥感影像，可以及时掌握城市土地利用的变化情况，并将这些变化信息更新到GIS的土地利用数据库中。GIS为遥感数据的处理和分析提供了有力的工具。GIS可以对遥感影像进行几何校正、配准、分类等处理，提高遥感数据的质量和精度。同时，GIS的空间分析功能可以与遥感数据相结合，进行更深入的地学分析。例如，利用GIS的叠加分析功能，可以将遥感影像与地形数据、土地利用数据等进行叠加，分析不同地形和土地利用条件下的植被分布情况。-GIS与GPS的关系GPS为GIS提供了精确的空间定位数据。GPS可以实时、准确地获取地面点的三维坐标，这些坐标数据可以用于GIS的数据采集和更新。例如，在野外进行地理数据采集时，可以使用GPS接收机获取采样点的坐标，然后将这些坐标数据与相应的属性数据一起输入到GIS系统中，建立地理数据库。GIS可以对GPS数据进行管理和分析。GIS可以将GPS采集到的大量定位数据进行存储、管理和分析，实现对移动目标的跟踪和监控。例如，在车辆导航系统中，GIS可以结合GPS实时获取车辆的位置信息，并为车辆提供导航路线规划和交通信息服务。-RS与GPS的关系GPS为遥感数据采集提供了精确的定位和定向信息。在遥感数据采集过程中，GPS可以用于确定遥感传感器的位置和姿态，提高遥感影像的定位精度和几何校正的准确性。例如，在航空摄影测量中，GPS可以实时记录飞机的位置和姿态信息，为后续的影像处理和地图制作提供重要的基础数据。RS可以为GPS定位提供辅助信息。遥感影像可以提供大范围的地形、地貌等信息，这些信息可以用于GPS定位的辅助解算和误差修正。例如，在山区等地形复杂的地区，GPS信号可能会受到遮挡和干扰，利用遥感影像提供的地形信息可以提高GPS定位的精度和可靠性。三、论述题1.论述GIS在智慧城市建设中的应用及发展趋势。答案：应用-城市规划与管理：GIS可以整合城市的地形、土地利用、建筑分布、基础设施等多源数据，为城市规划提供全面、准确的基础信息。通过GIS的空间分析功能，如缓冲区分析、叠加分析等，可以对城市的空间布局进行优化，合理规划城市的功能分区、交通网络和公共设施。例如，在城市新区规划中，利用GIS可以分析不同区域的土地适宜性、交通可达性等因素，确定最佳的开发方案。同时，GIS还可以实现城市规划数据的信息化管理，提高规划管理的效率和科学性，方便对规划项目的审批、实施和监督进行全过程管理。-智能交通管理：GIS与交通信息系统相结合，可以实时监测城市的交通流量、道路状况等信息。通过建立交通模型，对交通流量进行预测和分析，为交通管理部门提供决策支持。例如，利用GIS的网络分析功能，可以为车辆提供最佳的行驶路线规划，缓解交通拥堵。同时，GIS还可以实现对交通设施的管理和维护，如路灯、交通标志等的定位和监控，提高交通设施的管理效率。-公共安全与应急管理：在公共安全方面，GIS可以用于犯罪分析和预警。通过对犯罪事件的空间分布进行分析，找出犯罪高发区域，并结合人口密度、地形地貌等因素，预测犯罪的发生趋势，为警方的巡逻和防控提供指导。在应急管理方面，GIS可以在灾害发生时快速提供受灾区域的地理信息，如地形、建筑物分布、人口密度等，为应急救援提供决策支持。例如，在火灾发生时，GIS可以帮助消防部门快速确定火灾的位置、周边的消防设施分布和疏散路线，提高应急救援的效率。-环境监测与保护：GIS可以整合环境监测数据，如空气质量、水质、噪声等，对城市的环境质量进行实时监测和评估。通过空间分析功能，分析环境污染物的扩散趋势和影响范围，找出污染源的位置和分布规律。例如，利用GIS可以建立大气污染扩散模型，预测污染物的扩散范围和浓度变化，为环境管理部门制定污染防治措施提供科学依据。同时，GIS还可以用于生态环境的保护和规划，如自然保护区的规划、生态廊道的建设等。-智能能源管理：GIS可以用于城市能源系统的规划和管理。通过对城市的能源需求、能源供应设施（如变电站、加油站等）的空间分布进行分析，优化能源供应网络的布局。例如，利用GIS可以分析不同区域的能源消耗情况，合理规划分布式能源的接入点，提高能源利用效率。同时，GIS还可以对能源设施进行实时监测和管理，及时发现和处理能源设施的故障和安全隐患。发展趋势-云GIS与大数据融合：随着云计算和大数据技术的发展，云GIS将成为未来GIS发展的重要方向。云GIS可以将GIS软件和数据存储在云端，用户可以通过互联网随时随地访问和使用GIS服务。同时，大数据技术可以处理和分析海量的地理数据，挖掘地理数据中隐含的信息和规律。例如，通过对社交媒体数据、传感器数据等大数据的分析，可以实时了解城市居民的活动规律和需求，为城市规划和管理提供更精准的决策支持。-三维GIS与虚拟现实（VR）/增强现实（AR）结合：三维GIS可以更真实地表达地理空间信息，为用户提供沉浸式的地理体验。未来，三维GIS将与VR/AR技术相结合，进一步拓展GIS的应用领域。例如，在城市规划中，通过VR技术可以让规划人员和公众身临其境地感受规划方案的效果，提高规划方案的决策科学性和公众参与度。在旅游领域，AR技术可以将虚拟的旅游信息与现实的地理环境相结合，为游客提供更加丰富的旅游体验。-人工智能与GIS融合：人工智能技术如机器学习、深度学习等将与GIS深度融合，提高GIS的智能化水平。例如，利用机器学习算法可以对地理数据进行分类和预测，实现对地理现象的自动识别和分析。在土地利用分类中，深度学习算法可以对遥感影像进行自动分类，提高分类的精度和效率。同时，人工智能还可以用于GIS的空间分析和决策支持，为用户提供更加智能的解决方案。-移动GIS与物联网集成：移动GIS的普及使得用户可以通过移动设备随时随地获取和使用GIS服务。未来，移动GIS将与物联网技术集成，实现对地理信息的实时感知和交互。例如，通过在城市中部署大量的传感器（如环境传感器、交通传感器等），可以实时获取城市的环境、交通等信息，并将这些信息传输到移动GIS设备上，为用户提供实时的地理信息服务。同时，用户也可以通过移动GIS设备对物联网设备进行控制和管理，实现城市的智能化管理。2.论述空间数据不确定性的来源及处理方法。答案：来源-数据采集过程中的不确定性测量误差：在使用测量仪器（如全站仪、GPS等）进行地理数据采集时，由于仪器的精度限制、测量环境的影响以及操作人员的技能水平等因素，会导致测量数据存在误差。例如，GPS测量可能会受到卫星信号遮挡、多路径效应等影响，导致测量的坐标位置存在偏差。数据录入误差：在将采集到的地理数据录入到GIS系统中时，可能会出现数据录入错误，如数字输入错误、属性值选择错误等。这些误差会直接影响数据的准确性。遥感数据误差：遥感影像在获取过程中会受到大气条件、传感器性能等因素的影响，导致影像存在几何畸变、辐射误差等问题。例如，大气中的水汽、气溶胶等会对遥感信号产生散射和吸收作用，影响影像的辐射质量。-数据处理过程中的不确定性数据转换误差：在进行数据格式转换、投影变换等处理时，可能会导致数据的精度损失。例如，不同的地图投影方式会对地理数据的形状、面积和距离产生不同的变形，在进行投影变换时，如果选择的投影方式不合适，会导致数据的空间位置和几何形状发生改变。数据插值误差：在进行空间插值时，如对离散的高程点进行插值提供数字高程模型（DEM），由于插值方法的局限性和样本数据的分布不均匀性，会导致插值结果存在误差。不同的插值方法对同一组数据的插值结果可能会有所不同，而且插值结果的精度也会受到样本数据数量和分布的影响。数据综合误差：在对地理数据进行综合处理时，如地图概括、数据压缩等，为了减少数据量和突出主要特征，会对数据进行简化和概括。这种处理可能会导致一些细节信息的丢失，从而产生数据综合误差。例如，在地图概括过程中，对河流、道路等线状要素进行化简时，可能会改变其原有的形状和长度。-数据本身的不确定性地理现象的复杂性和模糊性：地理现象往往具有复杂性和模糊性，很难用精确的数学模型和数据来描述。例如，土地利用类型的划分可能存在一定的模糊性，有些区域可能同时具有多种土地利用特征，难以明确地归为某一种土地利用类型。数据的时效性：地理现象是不断变化的，如城市的建设、土地利用的变化等。如果数据更新不及时，就会导致数据的时效性较差，不能准确反映当前的地理情况。例如，一幅多年前的土地利用图可能已经不能反映当前的土地利用现状。处理方法-误差控制与校正在数据采集阶段，采用高精度的测量仪器和先进的测量方法，提高测量数据的精度。例如，使用差分GPS技术可以提高GPS测量的精度。同时，加强数据采集过程的质量控制，对采集到的数据进行严格的检查和验证，及时发现和纠正测量误差和数据录入错误。对于遥感影像，进行几何校正和辐射校正处理，消除影像的几何畸变和辐射误差。几何校正可以通过选择合适的控制点和校正模型，将影像的坐标系统转换为统一的地理坐标系统；辐射校正可以通过对影像的辐射值进行调整，消除大气等因素对影像辐射质量的影响。在数据处理过程中，选择合适的数据转换方法和插值方法，减少数据转换误差和插值误差。例如，在进行投影变换时，根据研究区域的特点和需求选择合适的投影方式；在进行空间插值时，根据数据的分布特征和插值精度要求选择合适的插值方法。-不确定性建模与分析采用概率统计方法对空间数据的不确定性进行建模和分析。例如，通过建立误差传播模型，分析数据处理过程中误差的传播和累积情况，评估最终结果的不确定性。可以使用蒙特卡罗模拟方法，通过多次随机抽样和模拟计算，得到结果的概率分布，从而对结果的不确定性进行评估。利用模糊数学方法处理地理现象的模糊性和不确定性。模糊数学可以将模糊的地理概念和现象用模糊集合和隶属度函数来表示，从而对模糊信息进行定量分析和处理。例如，在土地利用分类中，可以使用模糊分类方法，根据土地的多种特征和属性，计算土地属于不同土地利用类型的隶属度，从而实现更准确的土地利用分类。-数据质量评估与管理建立数据质量评估指标体系，对空间数据的质量进行全面、客观的评估。评估指标可以包括位置精度、属性精度、逻辑一致性、完整性、现势性等方面。通过对数据质量的评估，可以了解数据的可靠性和可用性，为数据的使用和处理提供依据。加强数据质量管理，建立数据质量控制机制和数据更新机制。对数据的采集、处理、存储和使用等各个环节进行严格的质量控制，确保数据的质量。同时，定期对数据进行更新和维护，保证数据的时效性和准确性。3.论述地理信息系统在自然资源管理中的应用及面临的挑战。答案：应用-资源调查与监测：GIS可以整合多种数据源，如遥感影像、地面调查数据等，对自然资源进行全面、准确的调查和监测。例如，在土地资源调查中，利用GIS可以对土地的类型、面积、分布等进行详细的统计和分析；在森林资源监测中，通过定期获取卫星遥感影像，结合GIS的变化检测功能，可以实时掌握森林面积、森林覆盖率、森林健康状况等的变化情况。-资源规划与管理：GIS可以为自然资源的规划和管理提供科学的决策支持。在土地利用规划中，通过GIS的空间分析功能，如叠加分析、缓冲区分析等，可以综合考虑土地的自然条件、社会经济需求等因素，合理规划土地的用途和布局。在水资源管理中，GIS可以用于分析水资源的分布、水量变化等情况，制定水资源的调配方案和保护措施。-生态环境评价：GIS可以整合生态环境相关的数据，如地形、植被、土壤、气候等，对生态环境质量进行评价。通过建立生态环境评价模型，利用GIS的空间分析功能，可以计算生态环境的各项指标，如生物多样性指数、生态系统服务价值等，从而对生态环境的现状和变化趋势进行评估。例如，在自然保护区的规划和管理中，利用GIS可以分析保护区的生态功能和生态敏感性，为保护区的划定和管理提供依据。-灾害预警与应急响应：GIS可以实时监测自然灾害的发生和发展情况，如地震、洪水、森林火灾等。通过与气象、地质