地理信息系統(tǒng)期末考試.doc

1.什么是地理信息系統(tǒng)?與地圖數(shù)據(jù)庫有什么異同?與地理信息的關系是什么? 2.地理信息系統(tǒng)由哪些部分組成?與其他信息系統(tǒng)的主要區(qū)別有哪些? 3.地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)都包含哪些? 4.地理信息系統(tǒng)的基本功能有哪些?基本功能與應用功能是根據(jù)什么來區(qū)分的? 5.與其他信息系統(tǒng)相比，地理信息系統(tǒng)的哪些功能是比較獨特的? 6.地理信息系統(tǒng)的科學理論基礎有哪些?是否可以稱地理信息系統(tǒng)為一門科學? 7.試舉例說明地理信息系統(tǒng)的應用前景。 8.GIS近代發(fā)展有什么特點? 11 你認為地理信息系統(tǒng)在社會中最重要的幾個應用領域是什么？給出一些項目例子。 第二章 空間數(shù)據(jù)結構 1GIS的對象是什么? 地理實體有什么特點? 2地理實體數(shù)據(jù)的特征是什么？請列舉出某些類型的空間數(shù)據(jù). 3空間數(shù)據(jù)的結構與其它非空間數(shù)據(jù)的結構有什么特殊之處？試給出幾種空間數(shù)據(jù)的結構描述。 4矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)的區(qū)別是什么？它們有什么共同點嗎？ 5矢量數(shù)據(jù)在結構表達方面有什么特色？ 6矢量和柵格數(shù)據(jù)的結構都有通用標準嗎？請說明。 7柵格數(shù)據(jù)的運算具有什么特點？ 8柵格與矢量運算相比較各有什么特征？ 9矢量與柵格一體化的數(shù)據(jù)結構有什么好處？ 10請說明八叉樹表示三維數(shù)據(jù)的原理。 第三章 空間數(shù)據(jù)庫 1 數(shù)據(jù)庫主要有哪幾個主要的結構成分？ 2 數(shù)據(jù)庫是如何組織數(shù)據(jù)的？ 3 DBMS 的作用是什么？ 4 地理實體如何存放在數(shù)據(jù)庫里？ 5 請簡要說明層次模型、網(wǎng)狀模型、和關系模型的結構特點。 6 對象數(shù)據(jù)模型有什么特點？ 7 時間在地理信息系統(tǒng)內(nèi)有什么意義？如何保存時間信息？ 8 如何設計空間數(shù)據(jù)庫？ 9 對空間數(shù)據(jù)庫進行維護有什么意義？ 第四章 空間數(shù)據(jù)采集和質(zhì)量 1GIS 的數(shù)據(jù)源有哪些？ 2 請舉例說明 GIS對數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求。 3 各種來源的空間數(shù)據(jù)是如何準確匹配在一起的？ 4 地圖投影在 GIS中有什么作用？ 5 空間數(shù)據(jù)中的幾何數(shù)據(jù)是什么？請說明它與屬性數(shù)據(jù)的關系。 6 請說明分類分級對于屬性數(shù)據(jù)的意義。 7 屬性數(shù)據(jù)的編碼是必須的嗎？ 8 紙張上的地圖如何進入計算機系統(tǒng)？ 9 從地圖上能得到 GIS需要的所有數(shù)據(jù)嗎？請舉例說明。 10 如何發(fā)現(xiàn)進入 GIS中的數(shù)據(jù)有錯誤？ 11 空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題分哪幾類？ 12 空間數(shù)據(jù)中的錯誤是如何造成的？怎樣控制它們？ 13 空間數(shù)據(jù)交換標準的意義是什么？ 14 空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù) METADATA意義是什么？ 15 數(shù)據(jù)共享有哪些主要途徑？最基層的是什么，最理想的又是什么？困難在何處？ 第五章 空間數(shù)據(jù)處理 1請說明如何建立道路的拓撲的關系？ 2一般從掃描儀上直接得到的地圖有什么問題？如何改正？ 3如果兩個作業(yè)小組各自從數(shù)字化儀上得到兩張相鄰圖幅的地圖數(shù)據(jù)在GIS中不能準確對接該怎么辦？ 4如果你拿到東經(jīng)120度東西兩側(cè)的地圖，在數(shù)字化工作之后得到了兩張地圖的數(shù)據(jù)，這時能直接交給用戶使用嗎？ 5假設一條矢量等高線上的點太過于密集了，如何減少占用系統(tǒng)的存儲空間？你能給出多少方法？各有什么適用范圍？ 6柵格地圖數(shù)據(jù)如何減少硬盤存貯空間？ 7請簡要說明通過掃描儀得到矢量地圖數(shù)據(jù)的原理和過程。 8對于掃描儀輸出的結果一般需要做哪些處理？ 9二值圖像的處理對于GIS有什么意義？常用哪些方法？ 10如何用GIS技術提取航空相片上的地理信息？ 11RS與GPS的原理各是什么？與GIS有什么關系？ 第六章 空間查詢與空間分析 1什么是空間數(shù)據(jù)的查詢？ 2 SQL對GIS有什么作用？ 3對空間數(shù)據(jù)的查詢有哪些形式和手段？ 4如何表達查詢得到的結果？ 5對空間數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析的意義是什么？ 6通過什么方法可以對空間數(shù)據(jù)進行類別劃分？ 7矢量數(shù)據(jù)的疊加有什么作用？ 8柵格數(shù)據(jù)的疊加與矢量數(shù)據(jù)的疊加有什么不同？ 9什么是緩沖區(qū)分析？請舉例說明它有什么用途。 10泰森多邊形有什么特點？如何建立？ 11圖論與GIS有什么關系？ 12常用的網(wǎng)絡的分析有什么？對GIS應用有何價值？請舉幾個例子說明。 13 GIS常用的空間分析模型有哪些？ 14 DEM有哪幾種常用的生成方法, 它的主要優(yōu)缺點是什么? 15地形分析有哪些主要內(nèi)容及其運算模型? 16 GIS空間分析的準確度是怎樣評價的? 17空間分析的模型庫有什么作用？ 18鄰近關系屬于什么空間關系？ 19 GIS中應有哪些空間關系？ 20空間數(shù)據(jù)的插值算法有什么用途？請舉例說明有幾種方法？ 21DEM有什么用途？如何建立？ 22 DEM 的誤差存在什么不當之處 ? 應如何改進 ? 第七章 空間信息的可視化 1什么是空間信息的可視化？ 2科學計算可視化的意義是什么? 3地圖語言有哪些內(nèi)容？ 4 GIS中數(shù)據(jù)符號化的作用是什么？ 5矢量點, 線符號庫應如何制作? 6矢量點, 線, 面符號是怎樣繪制的? 7柵格點, 線符號庫應如何制作? 8柵格點, 線, 面符號是怎樣繪制的? 9一個矢量的帶填充線的多邊形如何在柵格圖上畫出？請說明原理。 10試比較矢量與柵格繪制線狀符號方法。 11繪圖中是怎樣解決可視化的顏色問題? 12請說明電子地圖與GIS的關系？它們的聯(lián)系和主要差別是什么? 13如何開發(fā)一個電子地圖集？它應該有哪些主要功能？ 14地圖動畫在GIS中的意義是什么？ 15動態(tài)地圖是如何實現(xiàn)的？ 16VR是什么？與GIS有什么關系？ 17VR有哪幾種主要類型和主要功能? VR 的實際應用應在哪些領域重點推廣？ 比較內(nèi)容 矢量格式 柵格格式 數(shù)據(jù)量 小 大 圖形精度 高 低 圖形運算 復雜、高效 簡單、低效 遙感影像格式 不一致 一致或接近 輸出表示 抽象、昂貴 直觀、便宜 數(shù)據(jù)共享 不易實現(xiàn) 容易實現(xiàn) 拓撲和網(wǎng)絡分析 容易實現(xiàn) 不易實現(xiàn)1.數(shù)據(jù)是客觀事物（包括概念）的數(shù)量、時空位置及相互關系的抽象表示，是未加工的原始材料信息是有用和有意義的數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋，是現(xiàn)實世界在人們頭腦中的反映。它以文字、數(shù)據(jù)、符號、聲音、圖像等形式記錄下來，進行傳遞和處理,為人們的生產(chǎn)，建設，管理等提供依據(jù)。信息的特點:客觀性，適用性，傳輸性，共享性。二者關系：數(shù)據(jù)是信息的表達、載體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵數(shù)據(jù)經(jīng)過加工才能變成有效的信息，同樣的數(shù)據(jù)經(jīng)過不同的處理過程，可變成不同的信息。由于數(shù)據(jù)和信息之間的緊密聯(lián)系，通常并不嚴格區(qū)分數(shù)據(jù)和信息。地理信息的概念：表征地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、相互聯(lián)系和變化規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。地理信息的特點、意義：屬于空間信息，其位置的識別是與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起的，這是地理信息區(qū)別于其它類型信息的最顯著的標志。具有多維結構的特征，即在二維空間的基礎上實現(xiàn)多專題的第三維結構，而各個專題型實體之間的聯(lián)系是通過屬性碼進行的，這就為地理系統(tǒng)各圈層之間的綜合研究提供了可能。時序特征十分明顯，因此可以按照時間尺度將地理信息劃分為超短期的(如臺風、地震)、短期的(如江河洪水、秋季低溫)、中期的(如土地利用、作物估產(chǎn))、長期的(如城市化、水土流失)、超長期的(如地殼變動、氣候變化)等。這對地理事物的預測、預報，從而為科學決策提供依據(jù)很重要。認識地理信息的區(qū)域性、多層次性和動態(tài)變化的特征對建立地理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)人口、資源、環(huán)境等的綜合分析、管理、規(guī)劃和決策具有重要意義。2.地理信息系統(tǒng)簡稱為GIS， Geographical Information System。是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，對空間相關數(shù)據(jù)進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態(tài)的地理信息，為資源環(huán)境研究和地理決策服務而建立起來的計算機技術系統(tǒng)。3.GIS構成：硬件平臺、軟件平臺、空間數(shù)據(jù)、應用人員、GIS模型。4.GIS功能：基本功能：1.數(shù)據(jù)采集與編輯。2.數(shù)據(jù)存儲與管理。3.數(shù)據(jù)處理和變換4.空間分析和統(tǒng)計5.產(chǎn)品制作與顯示6.二次開發(fā)和編程。應用功能：1.資源管理。2.區(qū)域規(guī)劃。3.國土監(jiān)測。4.輔助決策。5.世界上第一個地理信息系統(tǒng)加拿大地理信息系統(tǒng)CGIS6.國際GIS發(fā)展狀況：探索時期、發(fā)展時期、成熟階段和全面應用階段(a模擬地理信息系統(tǒng)b學術探索階段c飛速發(fā)展和推廣應用階段d地理信息產(chǎn)業(yè)的形成和社會化地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn))。我國：準備階段、試驗階段、發(fā)展階段和產(chǎn)業(yè)化階段。7.空間數(shù)據(jù)特征：空間、屬性和時間特征。類型：屬性數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)、關系數(shù)據(jù)。8.空間數(shù)據(jù)（拓撲）結構的類型：柵格數(shù)據(jù)結構（指將空間分割成各個規(guī)則的網(wǎng)格單元，然后在各個格網(wǎng)單元內(nèi)賦以空間對象相應的屬性值的一種數(shù)據(jù)組織方式）和矢量數(shù)據(jù)結構（是利用歐幾里得幾何學中的點、線、面及其組合體來表示地理實體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式）。優(yōu)點缺點矢量數(shù)據(jù)結構1.便于面向現(xiàn)象(土壤類、土地利用單元等)；2.數(shù)據(jù)結構緊湊、冗余度低便于描述線性或邊界；3.有利于網(wǎng)絡、檢索、分析，提供有效的拓撲編碼對需要拓撲信息的操作更有效；4.圖形顯示質(zhì)量好、精度高。1.數(shù)據(jù)結構復雜，各自定義，不便于數(shù)據(jù)標準化和規(guī)范化，數(shù)據(jù)交換困難；2.不像數(shù)字圖像那樣做增強處理；3.多邊形疊合等分析比較困難，沒有柵格有效，表達空間變化性能力差；4.軟硬件技術要求高，顯示與繪圖成本比較高。柵格數(shù)據(jù)結構1.數(shù)據(jù)結構簡單，易于數(shù)據(jù)交換；2.空間分析和地理現(xiàn)象的模擬均比較容易；3.有利于與遙感數(shù)據(jù)的匹配應用和分析，便于圖像處理；4.輸出方法快速，成本比較低廉。1.圖形數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)結構不嚴密不緊湊，需用壓縮即使解決該問題；2.投影轉(zhuǎn)換比較困難；3.柵格地圖的圖形質(zhì)量相對較低，圖形輸出不美觀，線條有鋸齒，需用增加柵格數(shù)量來克服，但會增加數(shù)據(jù)文件；4.現(xiàn)象識別的效果不如矢量方法，難以表達拓撲。9.拓撲關系：指圖形保持連續(xù)狀態(tài)下變形，但圖形關系不變的性質(zhì)。類型：拓撲鄰接、拓撲關聯(lián)和拓撲包含。10.空間結構模型：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型（層次模型、網(wǎng)狀和關系模型）、面向?qū)ο蟮乩頂?shù)據(jù)模型（幾何數(shù)據(jù)模型、屬性數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)）。11.數(shù)據(jù)的處理基本內(nèi)容：數(shù)據(jù)變換（幾何糾正、投影轉(zhuǎn)換、輻射糾正）、數(shù)據(jù)重構（結構轉(zhuǎn)換、格式變換、類型替換）、數(shù)據(jù)提?。愋吞崛　⒋翱谔崛?、空間內(nèi)插）。12.數(shù)據(jù)變換實質(zhì)：幾何糾正和投影轉(zhuǎn)換。13.GIS數(shù)據(jù)源是指建立的地理數(shù)據(jù)庫所需的各種數(shù)據(jù)的來源，主要包括地圖、遙感圖像、文本資料、統(tǒng)計資料、實測數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)、已有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)等。14.地理空間定義：指物質(zhì)、能量、信息的存在形式在形態(tài)、結構過程功能關系上的分布方式和格局及其在時間上的延續(xù)。15.空間數(shù)據(jù)采集實際上就是將圖形進行數(shù)字化以輸入計算機的過程。采集方法：在GIS中，采集的數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)，也就是圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，前者圖形數(shù)據(jù)是進行數(shù)據(jù)采集的主體。圖形數(shù)據(jù)的采集實際上就是將圖形進行數(shù)字化以輸入計算機的過程，有兩種方式，即地圖跟蹤數(shù)字化（跟蹤數(shù)字化儀）和地圖掃描數(shù)字化（掃描儀）。屬性數(shù)據(jù)是空間實體的定性、定量描述，一般采用鍵盤輸入。16. GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量包含如下五個方面:位置精度、屬性精度、邏輯一致性、完備性、現(xiàn)勢性?？臻g數(shù)據(jù)的誤差類型包括源誤差、處理誤差。17.元數(shù)據(jù)（Metadate）：數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是關于數(shù)據(jù)和信息資源的描述性信息?？臻g元數(shù)據(jù)（Geospatial Metadata）：地理的數(shù)據(jù)和信息資源的描述性信息。它通過對地理空間數(shù)據(jù)的內(nèi)容、質(zhì)量、條件和其他特征進行描述與說明，以便人們有效地定位、評價、比較、獲取和使用與地理相關的數(shù)據(jù)?？臻g元數(shù)據(jù)是一個由若干復雜或簡單的元數(shù)據(jù)項組成的集合?？臻g元數(shù)據(jù)作用：（1）用來組織和管理空間信息，并挖掘空間信息資源。（2）幫助數(shù)據(jù)使用者查詢所需空間信息。（3）組織和維護一個機構對數(shù)據(jù)的投資。（4）用來建立空間信息的數(shù)據(jù)目錄和數(shù)據(jù)交換中心。（5）提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方面的信息18.數(shù)據(jù)融合： 由于地理數(shù)據(jù)的多語義性、多時空性、多尺度性、獲取手段的多樣性、存儲格式的不同以主數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結構的差異等，導致多源數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成與信息的共享，就必須進行數(shù)據(jù)融合。類型：基于轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)融合；基于數(shù)據(jù)標準的數(shù)據(jù)融合；基于公共接口的數(shù)據(jù)融合；基于直接訪問的數(shù)據(jù)融合。19.數(shù)據(jù)壓縮：從所取得的數(shù)據(jù)集合s中抽出一個子集A，這個子集作為一個新的的信息源，在規(guī)定的范圍內(nèi)更好得逼近原集合，而又取得盡可能大的壓縮比。壓縮比表示曲線信息載量減少的程度。曲線上點的壓縮方法：道格拉斯-普克法(Douglas-Peucker)；Li-openshaw的自然綜合法則法；垂距法。面域柵格數(shù)據(jù)的壓縮方法：游程編碼法；四叉樹編碼壓縮法。20.面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的含義： 為了有效地描述復雜的事物或現(xiàn)象，需要在更高層次上綜合利用和管理多種數(shù)據(jù)結構和數(shù)據(jù)模型，并用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM行統(tǒng)一的抽象?；靖拍睿海?）對象：含有數(shù)據(jù)和操作方法的獨立模塊，可以認為是數(shù)據(jù)和行為的統(tǒng)一體。（2）類：共享同一屬性和方法集的所有對象的集合構成類。（3）消息：對對象進行操作的請求，是連接對象與外部世界的唯一通道。（4）方法：對對象的所有操作。（5）封裝：是指將方法與數(shù)據(jù)放于一對象中，以使對數(shù)據(jù)的操作只可通過該對象本身的方法來進行。（6）多態(tài)：指同一消息被不同對象接收時可解釋為不同的含義。兩種語言工具：繼承和傳播。21.空間數(shù)據(jù)庫概念：指的是地理信息系統(tǒng)在計算機物理存儲介質(zhì)上存儲的與應用相關的地理空間數(shù)據(jù)的總和，一般是以一系列特定結構的文件的形式組織在存儲介質(zhì)之上的。類型：層次、網(wǎng)狀、關系數(shù)據(jù)模型。22.空間分析是基于空間數(shù)據(jù)的分析技術，它以地學原理為依托，通過分析算法，從空間數(shù)據(jù)中獲取有關地理對象的空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間形成和空間演變等信息。分類：產(chǎn)生式分析（數(shù)字地面模型分析、空間疊合分析、緩沖區(qū)分析、空間網(wǎng)絡分析、空間統(tǒng)計分析）；咨詢式分析（空間集合分析、空間數(shù)據(jù)分析）。目的：通過對空間數(shù)據(jù)的深加工或分析，獲取新的信息。23.空間疊合分析是指在統(tǒng)一空間參照系統(tǒng)條件下，每次將同一地區(qū)兩個地理對象的圖層進行疊合，以產(chǎn)生空間區(qū)域的多重屬性特征，或建立地理對象之間的空間對應關系；24.緩沖區(qū)是指地理空間目標的一種影響范圍或服務范圍?？臻g緩沖區(qū)分析是指根據(jù)分析對象的點、線、面實體，自動建立它們周圍一定距離的帶狀區(qū)，用以識別這些實體或主體對鄰近對象的輻射范圍或影響度，以便為某項分析或決策提供依據(jù)。模型：線性模型；二次模型；指數(shù)模型。三大要素，即主體、鄰近對象和作用條件。25.空間網(wǎng)絡分析是指依據(jù)網(wǎng)絡拓撲關系（線性實體之間線性實體與結點之間結點與結點之間的鄰接關聯(lián)關系）通過考察網(wǎng)絡元素的空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)，對網(wǎng)絡的性能特征進行多方面的分析計算。網(wǎng)絡要素：鏈或弧段，結點、障礙、拐角、中心、站點。圖是由點集合v和點與點之間的連線的集合E所組成的集合對（V，E），用G（V，E）表示。26空間統(tǒng)計分析：空間統(tǒng)計分析是GIS中的一項重要的特色工作，主要基于空間數(shù)據(jù)進行空間和非空間數(shù)據(jù)的分類、統(tǒng)計、分析和綜合評價?？臻g統(tǒng)計分析的方法很多，除一般的統(tǒng)計圖表分析之外，還有多變量統(tǒng)計分析，空間分類分析以及層次分析等。27. 數(shù)字地形模型（Digital Terrain Model，簡稱DTM），是在空間數(shù)據(jù)庫中存儲并管理的空間地形數(shù)據(jù)集合的統(tǒng)稱。是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字描述。它是建立不同層次的資源與環(huán)境信息系統(tǒng)不可缺少的組成部分。DTM中地形屬性為高程的要素叫數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，簡稱DEM）。在地理信息系統(tǒng)中，DEM最主要的三種表示模型是：規(guī)則格網(wǎng)模型，等高線模型和不規(guī)則三角網(wǎng)模型。28.不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）模型：由不規(guī)則分布的數(shù)據(jù)點，按照優(yōu)化組合的原則，將這些離散點連接成一連續(xù)三角面，采用此不規(guī)則三角面來逼近地形表面，三角面的形狀和大小取決于不規(guī)則分布的觀測點或地形特征點的密度和位置。29. 坡向是地表單元的法向量在OXY平面上的投影與X軸之間的夾角。坡向通常要換算成正北方向起算的角度。其計算公式為：。地表單元的坡度就是其切平面的法線方向與Z軸的夾角。公式30.地圖投影分類：按地圖投影的構成方法：幾何、非幾何投影按變形性質(zhì)：等角、等積、任意投影。31.地理坐標：用經(jīng)緯度表示地面點位的球面坐標。32.泰森多邊形法：通過數(shù)學方法定義平分點