地理信息系统考点整理.docx
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地理信息系统考点整理
第1章 绪论：
1. 基本概念
地理数据：
各种地理特征和现象间关系的数字化表示。
（地理数据是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的梳子、文字、图像和图形的总称。
）
地理信息：
有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，是对表达地理特征和地理现象之间关系的地理数据的解释（特征：
空间、时间、属性）
地理信息系统：
在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）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。
2. GIS的定义：
即地理信息系统（Geographic Information System或 Geo—Information system，
GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。
它是一种特定的十分重要的空间信息系统。
它是在计算机硬、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。
3. GIS由哪几部分组成?
①硬件系统：
输入设备、处理设备、存储设备和输出设备
②软件系统：
GIS支撑软件、GIS平台软件、GIS应用软件
③网络：
局域网、广域网、无线网络、Internet/Intranet/Extranet；主要作用信息传输
④空间数据：
是指地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文景观数据 ⑤人员
4. GIS的主要功能有哪些
①空间数据的采集和输入 ②空间数据的编辑与管理 ③空间数据的处理与转换
④空间查询与空间分析 ⑤空间数据的显示与输出
应用功能：
包括资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策
第二章
1.地理空间数据的描述有哪些坐标系？
相互的关系是什么？
2.我国常用地图投影，各种投影的适用性
1.高斯-克里格投影：
横轴切圆柱等角投影（1:
50万以上）
2.横轴墨卡托投影（UTM，横轴割圆柱等角投影）
3.兰勃特等角投影（正轴等角割圆锥投影）（1:
100万以下）
我国规定1:
1万、1:
2.5万、1:
5万、1:
10万、1:
25万、1:
50万比例尺地形图，均采用高斯投影。
1:
2.5至1:
50万比例尺地形图采用经差6˚分带，1:
1万比例尺地形图采用经差3˚分带。
3.GIS数据库建立是为何要选择地图投影？
如果要制作1：
10万的土地利用图，该选何种类型的地图投影？
GIS以地图方式显示地理信息。
地图是平面而地理信息则是在地球椭球上，因此地图投影在GIS中不可缺少。
GIS数据库中地理数据以地理坐标存储时，则以地图为数据源的空间数据必须通过投影变换转换成地理坐标；而输出或显示时，则要将地理坐标表示的空间数据通过投影变换变换成指定投影的平面坐标。
GIS中，地理数据的显示可根据用户的需要而指定投影方式，但当所显示的地图与国家基本地图系列的比例尺一致时，一般采用国家基本系列地图所用的投影。
1：
10万的土地利用图，选高斯-克里格地图投影
4.空间坐标变换的方法
1.空间直角坐标的转换
2.投影解析转换
3.数值拟合转换（多项式拟合变换）
5.国家基本比例尺地形图标准及其分幅编号。
我国基本比例尺地形图分幅与编号，以1：
100万地形图为基础，按规定的经差和纬差划分图幅。
1：
1000000地图编号采用国际1：
1000000地图编号标准。
从赤道起算，每纬差4°为一行，至88°，南北半球各分为22横列，依次编号A、B、...V；由精度180°西向东每6°一列，全球60列，以1-60表示，如海南所在1：
100万图在第5行，第49列，其编号为E49；北京为J50
图幅编号——“横行字母－纵列数字”
第三章空间数据模型
1.空间实体一般具有哪些主要的特征？
空间特征：
表示实体的空间位置或现在所处的地理位置。
空间特征又称定位特征或几何特征，一般用坐标数据表示。
属性特征：
表示实体的特征。
如名称、分类、质量特征和数量特征等。
时间特征：
描述实体随时间的变化，其变化的周期有超短周期的、短期的、中期的和长期的。
空间关系特征：
描述地理实体间的关系，空间关系包括拓扑关系、顺序关系和度量关系等
2.何为空间关系？
空间关系在描述空间实体特征中的意义何在？
空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系
（1）拓扑空间关系：
用来描述实体间的相邻、连通、包含和相交等关系；
（2）顺序空间关系：
用于描述实体在地理空间上的排列顺序，如实体之间前后、上下、左右和东、南、西、北等方位关系；
（3）度量空间关系：
用于描述空间实体之间的距离远近等关系。
3.空间数据的概念模型有哪些类型？
试分析他们的应用特点？
对象模型：
也称作要素模型。
一般适合于对具有明确边界的地理现象进行抽象建模，如道路、地块的征税和使用权等方面的建模。
场模型：
也称作域（field）模型，用于具有连续空间变化趋势的现象，如海拔、温度、土壤变化，以及现状不定的现象，例如火灾、洪水和危险物泄漏，应采用边界不固定的场模型进行建模。
网络模型：
描述不连续的地理现象，需要考虑通过路径相互连接多个地理现象之间的连通情况。
如公路、铁路、通讯线路、管道、自然界中的物质流、物量流和信息流等，都可以表示成相应的点之间的连线，由此构成现实世界中多种多样的地理网络。
4.试分析GIS的几种主要的逻辑数据模型各自的特点。
矢量数据模型：
适合于用对象模型抽象的地理空间对象。
在矢量数据模型中，可以明确地描述图形要素间的拓扑关系。
多边形边界被分割成一系列的弧段和结点。
相邻多边形间的公共边界仅需表达一次，减少了描述的数据量，且避免了双重边界不能精确重合的问题。
栅格数据模型：
适宜于用场模型抽象的的空间对象，采用面域或空域的枚举来直接描述空间实体。
栅格可以用数字矩阵来表示，地理空间坐标隐含在矩阵的行列上。
在栅格数据模型中，点实体是一个栅格单元（cell）或像元，线实体由一串彼此相连的像元构成，面实体则由一系列相邻的像元构成，像元的大小是一致的。
每个像元对应于一个表示该实体属性的值。
优点：
不同类型的空间数据层可以进行叠加操作，不需要经过复杂的几何计算。
缺点：
对于一些变换、运算，如比例尺变换、投影变换等则操作不太方便。
矢量－栅格一体化数据模型：
一方面保留了矢量数据模型的全部特性，空间实体具有明确的位置信息，并能建立和描述拓扑关系；另一方面又建立了栅格与实体的联系，即明确了栅格与实体的对应关系。
镶嵌数据模型：
采用规则或不规则的小面块集合来逼近自然界不规则的地理单元，适合于用场模型抽象的地理现象。
面向对象数据模型：
5.空间数据类型有哪些？
简述其特征。
几何图形数据：
各种类型的地图和实测几何数据。
不仅反映空间实体的地理位置，还要反映实体间的空间关系。
影像数据：
卫星遥感、航空遥感和摄影测量等
属性数据：
来源于实测数据，文字报告，图例，以及从遥感影像数据通过解释得到的信息等。
地形数据：
来源于地形等高线图中的数字化，数字化高程模型，或其他形式表示的地形表面（如TIN）等
元数据：
对空间数据进行推理、分析和总结得到的关于数据的数据，如数据来源、数据权属、数据产生的时间、数据精度、数据分辨率、元数据比例尺、地理空间参考基准、数据转换方法等。
6.Voronoi图、Delaunay三角网的构网方法及相互关系
Voronoi多边形构造方法：
组成多边形的边总是与两相邻样点的连线垂直，并且多边形内的任何位置总是离该多边形内样点的距离最近，离相邻多边形内样点的距离远，且每个多边形内包含且仅包含一个样点。
以Voronoi多边形内的样点属性作为整个多边形区域的属性。
Delaunary三角网构造方法：
可以按照最大空圆准则，根据离散点直接构造。
任一三角形的外接圆内不包含其它样点。
Delaunay三角网的特性：
1）三角网的网形是唯一的；2）每一个三角形的内角为可能的最大角度，符合“三角剖分最小内角为最大”的最优化条件。
相互关系：
在实际应用中，往往先构造Voronoi多边形或Delaunay三角网，再构造另一种模型。
1）将相邻Voronoi多边形内包含的样点连接起来，即形成Delaunary三角网；
2）对Delaunary三角网的每个三角形计算其外心（各边垂直平分线的交点），将相邻三角形的几何中心两两相连，即可得到Voronoi多边形的边。
第4章空间数据结构
1.总结矢量数据和栅格数据在结构表达方面的特色。
矢量数据结构特点：
位置明显、属性隐含。
栅格数据结构特点：
属性明显、位置隐含；
2.简述栅格数据压缩编码的几种方式和各自优缺点。
A.游程长度编码结构：
只在各行（或列）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。
优点：
适宜于类型面积较大的专题要素、遥感图像的分类结构。
变化部分游程数越多，压缩效率越高；栅格加密时数据量无明显增加，易于检索、叠加、合并等。
缺点：
不适于类型连续变化或类型分散的分类图。
B.四叉树编码结构：
是根据栅格数据二维空间分布的特点，将空间区域按照4个象限进行递归分割（2n×2n，且n>1），直到子象限的数值单调为止，最后得到一棵四分叉的倒向树。
对不足的部分以0补足。
缺点：
指针不仅增加了数据贮存量，而且增加了操作的复杂性
C. 链码结构：
由起点位置和一系列在基本方向的单位矢量给出每个后续点相对其前继点的可能的8个基本方向之一表示。
优点：
有效压缩栅格数据，对计算面积、长度、转折方向和凹凸度运算方便。
缺点：
对边界做合并和插入等修改编辑困难，对区域空间分析运算比较困难。
D.二维行程编码特点：
二维行程编码采用了线性四叉树的地址码（Morton码），并按照码的顺序完成编码，但却是没有结构规律的四叉树。
二维行程编码比规则的四叉树更节省存贮空间，而且有利于以后的插入、删除和修改等操作。
它与线性四叉树之间的相互转换也非常容易和快速，因此可将它们视为相同的结构概念。
4.简述矢量数据编码的几种方式和各自优缺点。
① 实体式---优点：
编码容易，数字化操作简单，数据排版直观；缺点：
相邻多边形的公共边界被数字化两次和存储两次，造成数据冗余和不一致；缺少多边形的邻域信息和图形的拓扑关系；岛只作为一个单个图形，没有建立与外界多边形的联系。
②拓扑数据模型---优点：
拓扑分析容易； 缺点：
结构复杂、存取速度较慢。
⑥ 非拓扑数据模型---优点：
结构简单，存取速度快； 缺点：
拓扑分析困难。
③ 索引式---优点：
采用树状索引以减少数据冗余并间接增加邻域信息；缺点：
比较繁琐，给邻域函数运算、消除无用边、处理岛状信息及检查拓扑关系带来一定困难，工作量大且容易出错。
④ 双重独立式---优点：
是对图上网状或面状要素的任何一条线段，用顺序的两点以及相邻多边形来予以定义,最适合于城市信息系统。
缺点：
⑤ 链状双重独立编码---将若干直线段合为一个弧段，每个弧段可以有许多中间点。
第5章空间数据组织与管理
1、什么是空间数据库，具有什么特点？
空间数据库：
又称地理数据库，是描述与特定空间位置有关的真实世界对象的数据集合。
特点:
数据量特别大;属性数据和空间数据联合管理;数据应用范围广泛
2、矢量数据的管理方式有哪些，各有什么优缺点？
A. 文件--关系数据库的混合管理
缺点：
①属性数据和图形数据通过ID联系起来，使查询运算，模型操作运算速度慢；② 数据分布和共享困难；③属性数据和图形数据分开存储，数据的安全性、一致性、完整性、并发控制以及数据损坏后的恢复方面缺少基本的功能；④缺乏表示空间对象及其关系的能力。
B. 全关系数据库管理
优点：
空间数据和属性数据不必进行烦琐的连接，数据存取较快
缺点：
属于间接存取，效率比DBMS的直接存取慢，特别是涉及空间查询、对象嵌套等复杂的空间操作
C. 对象-关系数据库管理
优点：
对现有的关系数据库进行扩展，增加空间数据类型;解决了空间数据的变长记录的管理，由数据库软件商进行扩展，效率要比前面所述的二进制块的管理高得多。
缺点：
用户不能根据GIS要求进行空间对象的再定义，因而不能将设计的拓扑结构进行存储；
3. 栅格数据的管理方式有哪些，各有什么优缺点？
A. 文件管理 缺点：
无法保证数据的安全性、并发控制和数据共享。
B. 文件—数据库管理方式 优点：
影像数据索引的存在使影像数据的检索率得到提高。
C. 关系数据库管理
关系数据库系统提供了存储复杂数据类型的能力。
将影像数据存储在二进制变长字段中，通过数据访问接口来访问数据库中的影像数据。
影像数据的元数据信息也存放在关系数据库的表中，二者可以进行无缝管理
4.数据库中空间数据是如何进行分幅分层组织的？
纵向分层：
根据地图的某些特征,把空间数据分为若干个专题层,将不同类不同级的图元要素进行分层存放,每一层存放一种专题或一类信息。
横向分幅：
分块组织是将某一区域的空间信息按照某种分块方式，分割成多个数据块；将一幅地图划分为多个图幅，以文件或表的形式存放在不同的目录或数据库中。
5、空间数据的索引方式有哪些，比较各种方法的优缺点。
对象范围索引；
格网索引；
四叉树索引；
R树和R+树索引：
建立虚拟的矩形；包含尽可能多的空间实体；矩形间的重叠率尽可能少；允许在每个矩形内再划分小矩形。
对这些虚拟的矩形建立空间索引，它含有指向所包围的空间实体的指针。
在进行空间数据检索时，首先判断哪些虚拟矩形落入查询窗口内，再进一步判别哪些实体是被检索的内容，从而提高数据检索的速度。
第六章空间数据采集与处理
1.GIS的数据源有哪些？
简述其特征并叙述通过何种途径来获取这些数据源。
2.对于扫描仪输出的结果一般需要做哪些处理？
3.从地图上能得到GIS需要的所有数据吗？
请举例说明。
gis的数据包括空间数据和属性数据，空间数据一般可以得到，但是很多属性数据是不能从地图上直接得到的。
例如：
宗地的权属，必须经过实际调查才可以。
还有高程
4.数据格式转换的途径有哪些？
1）外部数据交换方式
（2）标准空间数据交换标准方式。
（3）空间数据的互操作方式
5.地图数字化生产空间数据过程中的质量控制应注意那些问题？
（1）数据源的选择
（2）数字化过程的数据质量控制
①数据预处理
②数字化设备的选用
③数字化对点精度（准确性）
④数字化限差
⑤数据的精度检查
6.元数据的定义及作用。
Metadata，关于数据的数据。
在地理空间信息中用于描述地理数据集的内容、质量、表示方式、空间参考、管理方式以及数据集的其他特征，是实现地理空间信息共享的核心标准之一
作用：
（1）帮助用户了解和分析数据
（2）空间数据质量控制（3）在数据集成中的应用
（4）数据存贮和功能实现
第7章空间数据查询与空间度量
1.简述空间数据查询的类型与查询内容
3.说明空间数据查询的一般过程及查询结果的显示方式
一般过程：
①直接复原数据库中的数据及所含信息，来回答人们提出的一些比较“简单”的问题；②通过一些逻辑运算完成一定约束条件下的查询；③根据数据库中现有的数据模型，进行有机的组合构造出复合模型，模拟现实世界的一些系统和现象的结构、功能，来回答一些“复杂”的问题，预测一些事务的发生、发展的动态趋势。
查询的结果可以通过多种方式显示给用户，如高亮度显示，属性列表和统计图标等
2.熟悉selesctionbylocation和selec的方法和内容
4.举例（根据有关内容实习内容）说明查询分析的应用和分析过程。
查询距河流1000米以内，高程为Lowland的区域对River03exp（WaterProject.mdb）做1000米的缓冲区。
ArcToolbox/analysis>Tools/Proximity/Buffer>River04buf与Lowland叠置（overlay/intersect）
第8章GIS基本空间分析
1.叠置分析的概念
提取空间隐含信息的方法之一，
将各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面，其结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性；
不仅生成了新的空间关系，而且还将输入的多个数据层的属性联系起来产生新的属性关系。
2.叠置分析的操作有哪些？
了解各种操作的含义。
根据操作要素的不同，叠置分析可以分成点与多边形叠加、线与多边形叠加、多边形与多边形叠加；根据操作形式的不同，叠置分析可以分为图层擦除、识别叠加、交集操作、均匀差值、图层合并和修正更新，
一 图层擦除（Erase） :
是指输入层根据擦除图层的范围大小，将擦除参照图层所覆盖的输入图层内的要素去除，最后得到剩余的输入图层的结果。
二 识别叠加（Identity） :
输入图层和另外一个图层进行识别叠加，在图形交迭的区域，识别图层的属
三 交集操作（Intersect） :
得到两个图层的交集部分，并且原图层的所有属性将同时在得到的新的图层上显示出来。
性将赋给 输入图层在该区域内的地图要素，同时也有部分的图形的变化在其中，
四 均匀差值（Symmetrical difference） 在矢量的叠置分析中也有为了获得两个图层去掉它们之间的公共部分，而只需要剩下的部分， 同时对原有图层的空间上的分布也进行一定区域 内的调整，新生成的图层的属性也是综合两者的属性而产生的。
五 图层合并（Union） 通过把两个图层的区域范围联合起来而保持来自输入地图和叠加地图的所有地图 要素。
六 修正更新（Update） 首先对输入的图层和修正图层进行几何相交的计算，然后输入的图层被修正图层覆盖的那一部分的属性将被修正图层而代替。
而且如果两个图层均是多边形要素的话，那么两者将进行合并，并且重叠部分将被修正图层所代替，而输入图层的那一部分将被擦去。
3.栅格数据叠置分析的概念，简述叠置操作的输出可能的结果。
概念：
在栅格数据内部，叠加运算是通过像元之间的各种运算来实现的。
设x1，x2，……xn分别表示第1层至第n层上同一坐标属性值：
f函数表示各层上属性与用户需求之间的关系，E为叠置后属性输出层的属性值。
叠加操作的输出结果可能是：
①各层属性数据的算术运算结果；
②各层属性数据的极值；
③逻辑条件组合；
④其他模型运算结果
4.栅格数据与矢量数据在多层面叠置方法与结果上有什么差异？
同矢量数据多边形叠置分析相比，栅格数据的更易处理，简单而有效，不存在破碎多边形的问题等，使得栅格数据的叠置分析在各类领域应用极为广泛
5.举例说明叠置分析和缓冲区分析在地学分析中的应用（可结合实习内容归纳）。
6.比较缓冲区查询与缓冲区分析的概念。
缓冲区查询是不破坏原有空间目标的关系，只检索缓冲区范围内涉及到的空间目标。
缓冲区分析是研究根据数据库的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法。
7.比较多层数据叠加与叠置分析的概念。
第11章地理信息可视化
1.简述空间信息可视化的概念与形式。
定义:
是将科学计算中产生的大量非直观的、抽象的或者不可见的数据，借助计算机图形学和图像处理等技术，以图形图像信息的形式，直观、形象地表达出来，并进行交互处理。
空间信息可视化从表现内容上来分:
有地图（图形）、多媒体、虚拟现实等；
从空间维数上来分:
有二维可视化、三维可视化、多维动态可视化等
2.GIS输出产品有哪些，各自有什么优缺点。
地图：
地图是空间实体的符号化模型，是地理信息系统产品的主要表现形式
图像：
图像也是空间实体的一种模型，它不采用符号化的方法，而是采用人的直观视觉变量（如灰度、颜色、模式）表示各空间位置实体的质量特征。
它一般将空间范围划分为规则的单元，然后再根据几何规则确定的图像平面的相应位置，用直观视觉变量表示该单元的特征
统计图表：
非空间信息可采用统计图表表示。
统计图将实体的特征和实体间与空间无关的相互关系采用图形表示，它将与空间无关的信息传递给使用者，使得使用者对这些信息有全面、直观的了解。
统计图常用的形式有柱状图、扇形图、直方图、折线图和散点图等。
统计表格将数据直接表示在表格中，使读者可直接看到具体数据值。
3.简述地图图面配置的内容与要求。
图面内容包括图廓、图名、图例、比例尺、指北针、制图时间、坐标系统、主图、副图、符号、注记、颜色、背景等内容。
要求：
主题突出、图面平衡、图形-背景、视觉层次
4.专题地图的概念及特点
是在地理底图上，按照地图主题的要求，突出而完善地表示与主题相关的一种或几种要素，使地图内容专题化、形式各异、用途专门化的地图。
特点：
（1）专题地图只将一种或几种与主题相关联的要素特别完备而详细地显示，而其他要素的显示则较为概略，甚至不予显示。
（2）专题地图的内容广泛，主题多样，在自然界与人类社会中，除了那些在地表上能见到的和能进行测量的自然现象或人文现象外，还有那些往往不能见到的或不能直接测量的自然现象或人文现象均可以作为专题地图的内容。
（3）专题地图不仅可以表示现象的现状及其分布，而且能表示现象的动态变化和发展规律。
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