地理信息系统复习题

第一章

1、什么是地理信息系统?与地图数据库有什么异同?与地理信息的关系是什么？

地理信息系统简称为GIS,GIS是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计用来支

持空间数据采集、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。

GIS与地理信息的关系：

GIS与地图数据库的异同：

地图数据库有比例尺概念，G1S是为某一特定比例尺建立的一个地图成品仓库，它可由GIS管理，

其中的地图具有图形表现属性，一般数据库不需具备这些属性；它是GIS的下游产品，它的更新依赖

于GIS.它提供的信息是GIS向人们提供服务的中间产品：CIS是在地理信息的基础I•对直实世界

进行数量化处理分析，但地图数据库存在的地理要素经人为修改，不完全是真实地理的反映；

GIS操作对象是空间数据，表达内容是与时空有关的地理信息。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。地理信息具有地域性、多维结构性、时序性等特征。

2、地理信息系统由哪些部分组成？

应用人员、系统硬件、系统软件、空间数据、应用模型

3、与其他信息系统相比，地理信息系统的哪些功能是比较独特的？

空间分析功能是地理信息系统的一个独立研究领域，它的主要功能特地你是帮助确定地理要素之间

新的空间关系，它不仅已成为区别于其他类型的一个重要标志，而且为用户提供了灵活解决各类专

门问题的有效工具。

（1）.叠加分析通过将同一地区两个不同图层的特性相叠加，不仅建立新的空间特征，而且能将输

入的特征属性予以合并，易于多条件的查询检索、地图裁剪、地图更新和应用模型分析等.

（2）缓冲区分析：研究根据数据库的点、线、面的实体，自动建立各种类型要素的缓冲多边形，用

于确定不同的地理要素的空间接近度或邻近性。它是地理信息系统重要的和基本的空间分析功能之

BO

（3）数字地形分析•：地理信息系统提供了构造数字工程模型及有关地形分析的功能模块，包括坡度、

坡向、地表粗糙度、山谷线、山脊线、日照强度、库容量、表面积、立体图、剖面图和通视分析等,

为地学研究、工程设“、和辅助决策提供重要的基础性数据。

4、GIS近代发展有什么特点？

60年代,探索时期:人们关注什么是GIS,GIS能干什么。

70年代，巩固时期：研究的重点是空间数据处理的算法，数据结构和数据库管理。

80年代，实破阶段：把GIS与RS结合来解决全球性问题。

90年代，全面应用，产业化阶段：对GIS进一步研究，研究的内容集中在：空间信息分析的新模式

和新方法，空间关系和数据模型，人工智能引入等。

第二章

1、空间数据具有哪三个基本特征？

空间特征：地埋位置和空间关系

属性特征一名称、等级、类别等

时间特征

2、什么是拓扑关系？对于数据处理和GIS空间分析具有何意义？

拓扑关系：指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。

对于数据处理和GIS空间分析具有重要的意义，因为：

1）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。

2）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。

3）根据拓扑关系可重建地理实体。

3、栅格与矢量数据结构相比较各有什么优缺点？

栅格数据优点：

1、结构简单，易数据交换。

2、叠置分析和地理（能有效表达空可变性）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,成本低廉差

栅格数据的缺点

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。

矢量数据的优点

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。

矢量数据的缺点

1、数据结构更杂，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，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。

4、矢量与栅格一体化的数据结构有什么好处？

矢量：

（1）便于面向实体的数据表达（2）数据结构紧凑，冗余度低

（3）拓扑结构有利于网络分析，空间查询等

栅格：

（1）数据结构比较简单（2）空间分析较容易实现

（3）有利于的遥感数据匹配应用与分析

5、栅格数据编码方法有哪些？矢量数据编码方法有哪些？

栅格数据

1、直接栅格编码

2、行程编码

3、块码

4、链式编码

5、四又树编码

矢量数据

I、实体式

2、索引式（树状）

3、双重独立式编码

4、链状双重独立式编码--拓扑数据结构

第三章

1、简述空间数据库的概念及其特征。

空间数据库是空间数据库系统的简称。是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储和应用的相关

的地理空间数据的总合。

1）空间特征：一般需要建立空间索引。

2）非结构化特征：

结构化的，即满足第一范式:每条记录定长，且数据项是原子数据。而空间数据数据项变长，对

象包含一个或多个对象，需要嵌套记录。

3）空间关系特征：拓扑数据给空间数据的一致性和完整性群护增加了宜杂件°

4）分类编码特征：

一种地物类型对应一个属性数据表文件。多种地物类型共用一个属性数据表文件。

5）海量数据特征。

2、简述传统模型存储空间数据的局限。

1、层次模型用于GIS地理数据库的局限性

1）很难描述复杂的地理实体之间的联系，描述多对多的关系时导致物理存储上的冗余；

2）对任何对象的查询都必须从层次结构的根结点开始，低层次对象的查询效率很低，很难进行反向

查询；

3）数据独立性较差，数据更新涉及许多指针，插入和删除操作比较复杂，父结点的删除意味着其下

层所有子结点均被删除；

4）层次命令具有过程式性质，要求用户了解数据的物理结构，并在数据操纵命令中显式地给出数据

的存取路径；

5）基本不具备演绎功能和操作代数基础。

2、网状模型用于GIS地理数据库的局限性

I）由于网状结构的复杂性，增加了用户查询的定位困难，要求用户熟悉数据的逻辑结构，知道自己

所处的位置；

2）网状数据操作命令具有过程式性质，存在与层次模型相同的问题；

3）不直接支持对于层次结构的表达；

4）基本不具备演绎功能和操作代数基础。

3、关系模型用于GIS地理数据库的局限性

1）无法用递归和嵌套的方式来描述复杂关系的层次和网状结构，模拟和操作复杂地理对象的能力较

弱；

2）用关系模型描述本身具有复杂结构和涵义的地理对象时，需对地理实体进行不自然的分解，导致

存储模式、查询途径及操作等方面均显得语义不甚合理；

3）由于概念模式和存储模式的相互独立性，及实现关系之间的联系需要执行系统开销较大的联接操

作，运行效率不够高。

4）空间数据通常是变长的，而一般RDBMS只允许记录的长度设定为固定长度，此外，通用DBMS

难于存储和维护空间数据的拓扑关系。

5）一般RDBMS都难以实现对空间数据的关联、连通、包含、叠加等基本操作。

6）一般DBMS不能支持GIS需要的一些复杂图形功能。

7）一般RDBMS难以支持复杂的地理信息，因为单个地理实体的表达需要多个文件、多条记录，包

括大地网、特征坐标、拓扑关系、属性数据和非空间专题属性等方面信息。

8）GIS管理的是具有高度内剖联系的数据，为了保证地理数据库的完整性，需要更杂的安全维护系

统，而这些完整性约束条件必须与空间数据一起存储，由地理数据库来维护系统数据的完整性。否

则，一条记录的改变会导致错误、相互矛盾的数据存在，而一般RDBMS难以实现这一功能。

3、对象数据模型有什么特点？

1、抽象：是对现'卖世界的简明表示。形成对象的关键是抽象，对象是抽象思维的结果。

2、封装：一般讲，包起来，将方法与数据放于一对象中，以使对数据的操作只可通过该对象本身的

方法来进行。在这，指把对象的状态及其操作集成化，使之不受外界影响。

3、多态：是指同一消息被不同对象接收时，可解释为不同的含义。同一消息，对不同对象，功能不

同。

4、GIS空间数据库类型有哪些？

1、基于文件管理的方式

2、文件与关系数据库混合管理系统一一双元模型

I）图形与属性结合的各自分开处理模式——早期系统

2）图形与属性结合的混合处理模式

3、全关系型空间数据库管理系统一分层模型

4、对象-关系数据库管理系统

5、面向对象空间数据库管理系统

5、如何设计空间数据库？

结构设计、数据层设计、数据字典设计

第四章

1、CIS的数据源有哪些？

GIS的数据源，是指建立的地理数据库所需的各种数据的来源，主要包括地图、遥感图像、文本资

料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等。

①地图数据地图是GIS的主要数据源，因为地图包含着丰富的内容，不仅含有实体的类别和属性,

而且含有实体间的空间关系。地图数据主要通过对地图的跟踪数字化和扫描数字化获取。地图数据

通常用点、线、面及注记来表示地理实体及实体间的关系，如：点一一居民点、采样点、高程点、

控制点等。线一一河流、道路、构造线等。面一一湖泊、海洋、植被等。注记一一地名注记、高

程注记等。

②遥感数据遥感数据是GIS的重要数据源。遥感数据含有丰富的资源与环境信息，在GIS支持下，

可以与地质、地球物理、地球化学、地球生物、军事应用等方面的信息进行信息复合和综合分析。

遥感数据是一种大面枳的、动态的、近实时的数据源，遥感技术是G1S数据更新的重要手段。

③文本资料文本资料是指各行业、各部门的有关法律文档、行业规范、技术标准、条文条例等，

如边界条约等。这些也属于GIS的数据。

④统计资料国家和军队的许多部门和机构都拥有不同领域（如人口、基础设施建设、兵要地志等）

的大量统计资料，这些都是GIS的数据源，尤其是GIS属性数据的重要来源。

⑤实测数据野外试验、实地测显等获取的数据可以通过转换直接进入GIS的地理数据库，以便于

进行实时的分析和进一步的应用。GPS（全球定位系统）所获取的数据也是GIS的重要数据源。

⑥多媒体数据多媒体数据（包括声音、录像等）通常可通过通讯口传入G1S的地理数据库中，目前

其主要功能是辅助GIS的分析和食询。

⑦己有系统的数据GIS还可以从其它已建成的信息系统和数据库中获取相应的数据。由于规范化、

标准化的推广，不同系统间的数据共享和可交换性越来越强。这样就拓展了数据的可用性，增加了

数据的潜在价值。

2、简述GIS中地图投影设计与配置的一般原则。

1）所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图（基本比例尺地形图，基本省区图或国家大地图

集）投影系统一致。

2）系统一般只考虑至多采用两种投影系统，一种应用于大比例尺的数据处理与输出、输入，另一种

服务于小比例尺。

3）所用投影以等角投影为宜。

4）所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统（特别是一级网格）在投影带中应保

持完整。

3、请说明分类分级对于属性数据的意义。

在属性数据中，有一部分是与几何数据的表示密切有关的，例如，道路的等级、类型等，决定着道

路符号的形状、色彩、尺寸等。在GIS中，通常把这部分属性数据用编码的形式表示，并与几何数

据一起管理起来。编码的过程是将信息转换成数据的过程，前提是首先要对需表示的信息进行分类

分级。

4、GIS数据误差来源有哪些？

阶段误差来源

数据采集实测误差，地图制图误差（制作地图的每一过程都有误差），航测遥感数据

分析误差（获取、判读、转换、人工判读（识别要素）误差）

数据输入数字化过程中操作员和设备造成的误差，某些地理属性没有明显边界引起

的误差（地类界）

数据存贮数字存贮有效位不能满足（由计算机字长引起，单精度、双精度类型）

空间精度不能满足

数据操作类别间的不明确、边界误差（不规则数据分类方法引起）

多层数据叠加误差

多边形叠加产生的裂缝（无意义多边形）

各种内插引起的误差

数据输出比例尺误差、输出设备误差、媒质不稳定（如图纸伸缩）

成果使用用户错误理解信息、不正确使用信息

5、简述空间元数据的定义和作用。

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。

第五章

1、空间数据几何纠正的常用方法有哪些？

1、高次变换

2、二次变换

3、仿射变换

2、如何自动建立多边形拓扑关系？

1、链的组织

I）找出在链的中间相交的情况，自动切成新链；

2）把链按一定顺序存储，并托链按顺序编号。

2、结点匹配

1）把一定限差内的链的端点作为一个结点，其坐标值取多个端点的平均值。

2）对结点顺序编号。

3、检查多边形是否闭合

通过判断一条链的端点是否有与之匹配的端点来进行.

4、建立多边形

5、岛的判断

6、确定多边形的属性

多边形以内点标识。内点与多边形匹配后,内点的属性常赋于多边形.

3、空间数据的插值算法有什么用途？请举例说明。有几种方法？

一、边界内插

泰森多边形法

二、趋势面分析

三、局部内插

四、移动平均法

第六章

1、什么是空间数据的查询？什么是空间分析？

空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。

2、对空间数据进行统计分析的意义是什么？

3、矢量数据的叠加有什么作用？

可以通过区域多重属性的模拟，寻找和确定同时具有几种地理属性的分布区域。可以按照确定的地

理指标，对叠加后产生的具有不同属性的多边形进行重新分类或分级。可以准确的计算一种要素在

另•种要素的某个区域多边形范围内的分布状况和数量特征，或提取某个区域范围内某种专题内容

的数据，根据新图层的属性表可以查询原图层的属性信息，新生成的图层和其他图层一样可以进行

各种空间分析和查询操作。

4、什么是缓冲区分析？请举例说明它有什么用途。

5、GIS常用的空间分析模型有哪些？

第七章

1、什么是空间信息的可视化？

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、视频等可视化形式显示，并进

行交互处理的理论、方法和技术。

2、空间信息可视化的形式有哪些？

1、地图：

硬拷贝：纸质或其它介质地图；

软拷贝：屏幕上的电子地图。

2、多媒体地学信息

综合、形象地表现空间信息所使用的文本、表格、声音、图像、图形、动画、音频、视频各

种形式逻辑地联接并集成为一个整体概念，是空间信息可视化的重要形式。

3、三维仿真地图

三维仿真地图是基于三维仿真和计算机三维真实图形技术而产生的三维地图，经具有仿真的

形状、光照、纹理……，也可以进行各种三维的量测和分析。

4、虚拟现实

它是由计算机和其它设备如头盔、数据手套等组成的高级人机交互系统，以视觉为主，也结

合听、触、嗅甚至味觉来感知的环境，使人们有如进入真实的地理空间环境之中并与之交互作用。

3、请说明电子地图与GIS的关系？它们的联系和主要差别是什么？

电子地图包含了GIS的主要功能，但不是全部功能。侧重于可见实体的显示，其中较完善的空间信

息可视化功能和地图量算功能是一般GIS所欠缺的。但是相对而言，一些电子地图（集）难予使其可

视子空间均具有统一的空间数学基础，因而空间分析相对GIS薄弱，这也是两者的分水岭。

电子地图（集）是一种新型的、内容广泛的GIS产品，而电子地图（集）系统则是一些内

容广泛、功能各异的新型G【S系统.

第八章

1、GIS与RS怎样结合起来？请举例说明。

全球定位系统（GPS）是在整个地球环境中准确的信息空间定位的技术，遥感（RS）是资源和环境

领域大范围、高效率，收集现时空间信息的有效手段，而GIS是对大量空间信息进行整理加工，分

析的有力武器，只有把收集、定位，综合分析各部分集成起来，空间信息才具有广泛性，完整性、

现时性，才能显示充分的物化力量。

2、GPS得到的信息有哪些？请举例说明GPS与GIS的结合使用方式。

GPS与GIS的结合使用方式

1、单台移动式

在用户设备上直接配备GIS工具软件，把接收机天线接收的定位数字信号直接嵌入GIS系

统，由GIS系统对接收机定位信息进行处理并与其数字地图匹配，这样即可全世界实时显示接收机

天线位置；

2、集中监控式

当定位精度要求高，移动区域广，需要集中显示流动目标的运行状况时，便需要采取本方式。

1）控制中心，由大屏幕计算机、无线电台、通讯适配器、电源和天线系统组成，并配备GIS。

2）基站，由电台、通讯适配器、电源和天线系统组成。

3）移动站（即车载系统），由电台、天线、通讯适配器和GPS接收机组成。

GIS与GPS结合实例（一〉-黄冈地区运金车GPS实时监控系统

GIS与GPS结合实例（二）-中国大通汽车自动导航系统

3、人工智能对于GIS有什么意义？

4、结合自己专业谈谈地理信息系统的应用。

5、简述WEB-GIS的原理、特点及其意义。

1、WebGIS的特点

目前Web-GlS具备下述一些基本特点：

建立首次远程访问的传输协议采用HTTP,建立联系以后也可用其它协议传输信息。

远程地理信息的首次访问或服务启动，需要利用WWW服务器上的HTML文档。

用户端一般使用能解释HTML的通用浏览器。

远程服务器端提供地理信息服务时，把WWW服务器作为信息进出的重要关口。

WWW使用的通用标记语言在浏览器与服务器之间的GIS信息通讯中占有重要地位。

3、WebGIS的意义

从本质上看，WebGIS的兴起，反映了网络时代的GIS要求，反映了信息的静态存储与动

态迁移的需要。无论是GIS佗数据，还是GIS的功能，都存在这种静态存储、动态迁移的需要。在

便于管理、更新的服务端，可以提供GIS信息的管理和存储，提供高效率的功能服务单元代码的存

储，而用户端不需要存储任何数据和功能，却能通过WebGIS让GIS数据和功能单元迁移到本地后

自动执行。这是一种思想的进步，也是技术文明的进步。

第九章

1、GIS有哪些开发方法？它们各有什么特点？

1、结构化生命周期法

2、由底而上法

它是从现行的业务现状出发，先实现一个具体的初级功能，然后由低到高，增加计划，控制、

决策等功能，实现总目标。这样各项目独立进行，很少考虑相互配合，出现“只见树木，不见森林”

的现象c

此方法缺乏系统性，缺点很大，只能进行个别的独立应用，应避免用此方法进行地理信息系统的开

发。

3、快速原型方法

所谓“原型”是一个系统的工作模型，此模型强调系统的某些特定方面。

此方法主要特点是：开发人只在初步了解用户需求基础上构造一个应用模型系统，即原型。

用户和开发人员在此基础上共同反复探讨和完善原型，直到用户满意。

此方法自始至终，强调用户直接参加，不断进行评价原型，提出要求。因此可以尽早获得更

完整、更确切的需求和设计。但是这一方法必须要有“原型”。

4、面向对象的软件开发方法；

这一方法是随着“面向对•象的程序设计（OOP）”而发展起来的。面向对•象建模技术采用对象

模型、动态模型和功能模型来描述一个系统。

对象模型描述的是系统的对象结构，它用含有对象类的对象图（一种实体一一关系（E-R）

模型的扩充）来表示；动态模型描述与时间和操作有关的系统属性，它用状态图来表示。而功能模

型则描述与值的变化有关的系统属性，其描述工具是数据流程图（DFD）。

5、“演示和讨论”方法：

DADM是英文DemonstrationAndDiscussionMethod的缩写，中文释义”演示讨论法:它要

求在软件开发过程的各个阶段，在所有相关人员之间进行有效的沟通与交流。

这种交流是建立在直观演示的基础，的，演示内容主要包拈直观的图表工具和输入、输出界

面等。

2、一般地理信息系统的开发过程有哪些阶段？

系统分析、系统设计、系统实施、系统维护及评价

3、GIS评价的目的是什么？GIS评价有哪些主要性能指标？

1、开发的GIS系统是否达到了预期目标

这主要通过书面的和实