地信期末复习全.docx

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地信期末复习全

一、名词解释（2分*5个）

1.地理信息系统：

地理信息系统是由计算机硬、软件和不同的方法组成的系统，该系统用来支持空间数据的采集、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。

2.空间索引：

 依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构。

3.游程编码结构：

是在栅格数据矩阵中，逐行将相邻同值栅格合并，记录合并后栅格的值及合并栅格的数量的一种数据组织形式。

4.空间数据库：

空间数据库指的是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般以一系列特定结构的文件形式存储在硬盘、光盘等介质上的。

5.空间数据内插：

通过已知点或多边形分区的数据，推求任意点或多边形分区数据的方法称为空间数据的内插。

6.空间元数据：

空间元数据是指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方式、空间参考和管理方式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核心标准之一。

7.空间分析：

空间分析是基于空间数据的分析技术，它是以地球科学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间构成、空间演变等信息。

8.信息：

信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、现象等的内容、数量或特征，以便向人们提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理和决策的依据。

9.DTM：

即数字地形模型，是用数字化的形式表达的地形信息。

10.栅格数据结构:

基于栅格模型的数据结构简称栅格数据结构，是将空间分割成规则的网格，称栅格单元，在各个栅格单元上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。

11.游程编码结构：

是在栅格数据矩阵中，逐行将相邻同值栅格合并，记录合并后栅格的值及合并栅格的数量。

12.几何纠正：

为了实现对数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的纠正。

13.空间数据库：

为GIS提供空间数据的存储和管理方法。

14.空间叠合分析：

指在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。

15.地理坐标：

地面上任意一点的位置，用经、纬度表示。

16.拓扑关系：

是明确定义空间结构关系的一种数学方法，可描述点、线、面的空间关系，用于空间数据编辑、组织，在GIS空间分析中有重要意义。

17.空间数据的内插：

通过已知点或多边形分区的数据，推求任意点或多边形分区数据的方法称为空间数据的内插。

18.坡向：

最大高程变化率所在的方向。

二、填空题（1分*20个）

1.信息通常具有如下特点：

信息的客观性、信息的适用性、信息的传输性和信息的共享性。

2.空间数据的基本特征：

空间特征、属性特征、时间特征。

3.定义基本面的时候，如果没有北京54坐标系，那么可以用前苏联Polkovo1942代替。

4.地图投影按投影面与地球的相对位置关系分为：

正轴投影、斜轴投影和横轴投影等。

5.要将节点、弧段和多边形之间的拓扑关系表达出来，可用全显式、半隐式。

6.空间数据误差包括：

原始误差和处理误差。

7.使用夹角之和法判断时，若∑a

=0，则点在多边形之外；若∑a

＝2π，则点在多边形之内。

8.数字高程模型的英文缩写是DEM，它的英文全称为DigitalElevationModel。

9.地理信息系统主要由系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型等5个部分组成。

10.高斯投影中1：

2.5至1:

50万比例尺地形图采用经差6度分带，1:

1万比例尺地形图采用经差3度分带。

11.空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系。

空间关系主要有拓扑空间关系、顺序空间关系、度量空间关系。

12.空间数据的三个基本特征：

空间特征、属性特征、时间特征。

13.空间数据结构是表达空间数据的数据结构，即空间数据组织形式，包括矢量数据结构和栅格数据结构。

14.矢量数据结构按其是否明确地表示地理实体空间关系分为：

实体数据结构和拓扑数据结构两大类。

15.栅格数据结构的类型分为：

栅格矩阵结构、费尔曼链码、游程编码结构、四叉树数据结构。

16.空间数据查询功能分为：

空间关系查询、属性数据查询、空间属性联合查询。

9、空间数据的误差包括：

原始误差和处理误差。

10、地形因子包括：

坡度、坡向、曲面面积、地表粗糙度等。

1.与其他类型信息相比，地理信息具有区域性，多维性，动态变化三个主要的特性。

2.一个完整的GIS主要由五个部分构成，即系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型。

3.GIS中两种最基本的数据结构是栅格数据结构和矢量数据结构。

4.拓扑关系包括拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含三种类型。

5.栅格单元属性值的确定有多种方法：

中心点法、面积占优法、长度占优法、重要性法。

”

6.空间信息查询方式主要有空间关系查询、非空间关系查询、结合空间关系和非空间属性的查询三种方式。

7.地图投影变形包括长度变形、面积变形、角度变形三种变形方式。

1、地理信息系统主要由系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型等5个部分组成。

2、高斯投影中1：

2.5至1:

50万比例尺地形图采用经差6度分带，1:

1万比例尺地形图采用经差3度分带。

3、空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系。

空间关系主要有拓扑空间关系、顺序空间关系、度量空间关系。

4、空间数据的三个基本特征：

空间特征、属性特征、时间特征。

5、空间数据结构是表达空间数据的数据结构，即空间数据组织形式，包括矢量数据结构和栅格数据结构。

6、矢量数据结构按其是否明确地表示地理实体空间关系分为：

实体数据结构和拓扑数据结构两大类。

7、栅格数据结构的类型分为：

栅格矩阵结构、费尔曼链码、游程编码结构、四叉树数据结构。

8、空间数据查询功能分为：

空间关系查询、属性数据查询、空间属性联合查询。

9、空间数据的误差包括：

原始误差和处理误差。

10、地形因子包括：

坡度、坡向、曲面面积、地表粗糙度等。

1、对现实世界空间实体的两种数据表达方法：

矢量数据模型、栅格数据模型。

2、拓扑关系类型有：

拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。

3、地理空间分析的三大基本要素是空间位置、属性、时间。

4、一个完整的数据库系统应当包括三个组成部分：

数据库存储系统、数据库管理系统、数据库应用系统。

5、空间数据处理包括：

数据编辑、数据变换、数据提取、数据重构。

6、高斯投影中1：

2.5至1:

50万比例尺地形图采用经差6度分带，1:

1万比例尺地形图采用经差3度分带。

7、地图投影变形性质的分类：

等面积投影、等角投影和任意投影。

8、GIS空间查询分三类：

空间关系查询、非空间关系查询（属性数据查询）、结合空间关系和非空间属性的查询。

四、简答题（5分*4个+10分*1个）

1简述地理信息系统的基本特征（5分）

a）数据的空间定位特征

b）空间关系处理的复杂性

c）海量数据管理能力

2.简述高斯-克吕格投影的特点（5分）

特点：

1）中央经线上没有任何变形，满足中央经线投影后保持长度不变的条件

2）除中央经线上的长度比为1外，其他任何点上的长度比均大于1

3）在同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大，最大值位于投影带的边缘

4）在同一条经线上，纬度越低，变形越大，变形最大值位于赤道上

5）投影属于等角性质，故没有角度变形，面积比为长度比的平方

6）长度比的等变形线平行于中央子午线

3.简述空间关系的类型及其概念（5分）

1空间拓扑关系：

拓扑变换下保持不变的关系；

2空间顺序关系：

描述实体在地理空间上的排列顺序的关系；

3空间量度关系：

描述空间实体的距离远近关系，一般用欧式距离表示。

4.什么是空间数据库？

其主要特点是什么？

（5分）

空间数据库：

是指地理信息系统中用于储存和管理空间数据的场所。

特点：

（a）数据量特别大；

（b）不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系；

（c）数据应用广泛。

5.地理信息系统有哪几个主要组成部分组成？

它的基本功能有哪些？

（10分）

地理信息系统的主要组成部分有：

系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型；

其基本功能有：

数据采集与编辑、数据储存与管理、数据处理和变换、空间分析和统计、产品制作与显示、二次开发和编程等。

1.地理信息系统有哪些应用功能？

答：

地理信息系统的应用功能有：

2资源管理：

分布、利用、动态；

3区域规划：

综合分析资源、环境、人口、、经济等多因素

4国土监测：

森林火灾、洪灾、旱灾监测评估

5辅助决策：

市场时空分析

2.简述地图投影的分类，并说出右图所示地图投影的名次。

答：

地图投影的分类：

1按变形性质分：

等面积投影：

投影前后面积不变；

等角投影：

投影前后形状不变；

任意投影：

在投影前后同时存在着长度、角度和面积的变形，它既不等角又不等面积。

2按构成方法分：

几何投影（包括圆锥投影：

投影面为圆锥、横圆柱投影：

投影面为横圆柱、方位投影：

投影面为平面，等）

非几何投影（包括伪方位投影、伪圆柱投影、伪圆锥投影、多圆锥投影等）

右图所示的是高斯-克吕格投影。

3.栅格数据结构与矢量数据结构的比较。

优点

缺点

矢量数据结构

1.便于面向对象的数据表示；

2.数据结构紧凑，冗余度低；

3.便于网络分析；

4.图形显示质量好，精度高。

1.数据结构复杂；

2.软硬件技术要求高；

3.多边形叠合分析比较困难；

4.显示与绘图成本比较高。

栅格数据结构

1.数据结构简单；

2.空间分析及地理现象的模拟比较容易；

3.有利于与遥感数据的匹配应用和分析；

4.输出方法快速，成本比较低。

1.图形数据量大；

2.投影转换比较难；

3.栅格地图的图形质量差；

4.不易表示空间拓扑关系。

4.为什么说拓扑关系对地理信息系统的数据处理和空间分析有重要的意义？

答：

拓扑关系对GIS数据处理和空间分析有三点重意义：

1拓扑关系不需要坐标或计算距离，就可以确定地理实体之间的空间位置关系。

拓扑数据比几何数据具有更大的稳定性。

不受比例尺限制，也不随投影关系变化。

几何形状不同，拓扑关系可能相同。

2利用拓扑数据有利于空间要素的查询。

3可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。

5.地理信息系统的研究与应用中，数据与信息的概念及其关系？

数据是通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况，包括数字、文字、符号、图形、图像多种形式。

信息是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、现象等的内容、数量或特征，以便向人们提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、管理和决策的依据。

关系：

数据是信息的载体或表达，信息是数据的意义或内容；数据的记录形式或格式多样，但其中包含的信息内容不会改变；对数据进行处理（即数据处理，包括数据收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算，以及分析、模拟和预测等操作）的目的是数据解释获得数据中包含的信息。

6.什么是地图投影变形，类型有哪几种？

地图投影时，把球面上的经纬网转换到投影平面上，必然产生变形，这种变形称为地图投影变形。

包括：

长度变形、面积变形和角度变形

7.什么是缓冲区分析？

请举例说明它有什么用途。

缓冲区是指在点、线、面实体的周围，自动建立的一定宽度的多边形。

缓冲区分析是GIS的基本空间操作功能之一。

例如：

1）某地区有危险品仓库，要分析一旦仓库爆炸所涉及的范围，这就需要进行点缓冲区分析；2）要分析因道路拓宽而需拆除的建筑物和需搬迁的居民，则需进行线缓冲区分析；3）对野生动物栖息地的评价中，动物的活动区域往往是在距它们生存所需的水源或栖息地一定距离的范围内，为此可用面缓冲区进行分析。

8.空间数据的误差有哪些种类？

及具体原因。

（1）原始误差：

数据采集和录入中产生的误差。

主要原因：

地图纸张的变形、数据采样密度、录入人员技能水平等引入的误差；传感器稳定性、摄影平台、分辨率等产生的误差；环境影响（如天气干扰等）、仪器质量、读入误差等引入的误差；

（2）处理误差：

数据处理过程中产生误差。

原因：

数据编辑误差；数据模型如数据插值、拟合时引入误差；数据坐标变换、投影变换及几何校正等引入误差；数据格式转换如矢量、栅格相互转换产生的误差。

空间分析方法本身引入的误差，坡度分析、坡向分析

1.地理信息系统基本组成部分？

系统硬件、系统软件、应用人员、应用模型、空间数据

2.兰伯特投影的分布规律？

（1）角度没有变形。

（2）两条标准纬线上没有任何变形。

（3）等变形线和纬线一致，即同一条纬线上的变形处处相等。

（4）在同一条经线上，两标准纬线外侧为正变形（长度比大于1），而两标准纬线间为负变形（长度比小于1）。

变形比较均匀，变形绝对值也比较小。

（5）同一纬线上等经差的线段长度相等，两条纬线间的经纬线长度也处处相等。

4.什么是空间叠合分析？

它有哪些类型？

空间叠合分析是指在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间的对应关系。

常用于搜索同时具有集中地理属性的分布区域。

类型：

1.基于矢量数据的叠合分析2.基于栅格数据的叠合分析

五、论述题（15分*2个）

1、试述地理信息系统的发展阶段与发展趋势

（一）发展阶段：

1.20世纪60年代，摇篮（开拓）时期

2.70年代，蓬勃（巩固）发展时期

3.80年代，普及和推广应用（大发展）阶段

4.90年代，广泛应用阶段

5.进入21世纪后，应用普及阶段

（二）发展趋势：

集成化、产业化、网络化、地理信息科学产生、

1.地理信息系统已成为一门综合性技术

2.地理信息系统产业化的发展势头强劲

3.地理信息系统网络化已成为当今社会的热点

4.地理信息科学的产生和发展

2、地理信息系统中空间数据有两种主要数据结构，请分别比较并描述这两种数据结构和它们的优缺点。

两种数据结构主要包括矢量数据结构和栅格数据结构。

1）矢量数据结构:

利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地里实体空间分布的一种数据组织方式。

是通过记录坐标的方式来表示点、线、面及其组合体等地理实体。

特点：

定位明显，属性隐含。

2）栅格数据结构:

指基于栅格模型的数据结构，将空间分割成有规则的网格，然后在各个网格单元内赋予空间对象相应的属性值的一种数据组织方式。

特点：

属性明显，定位隐含。

1.简述地理信息系统的发展阶段与发展趋势。

一、地理信息系统的发展阶段：

20世纪60年代，摇篮（开拓）时期：

主要是地图数字化——数字地图。

1963，CGIS为标志。

美国1966，城市和区域信息系统协会（URISA）。

1968，国际地理联合会（IGU）设立地理数据收集和处理委员会（CGDSP）。

1967，美国提出DIME（双重独立制图编码）。

1969，美国成立环境系统研究所（ESRI）。

70年代，蓬勃（巩固）发展时期：

计算硬件和软件飞速发展。

算法、数据结构和数据库管理。

西方国家关注资源和环境问题。

美、日、瑞典、法等国建立国土信息系统、城市信息系统等。

美国纽约州立大学招GIS专业学生。

1972，Landsat卫星发射。

1978，ERDAS成立。

80年代，普及和推广应用（大发展）阶段：

注重空间决策支持分析、区域开发、全球问题（沙漠化、酸雨）。

复杂数学模型应用。

推出软件ARC/INFO、MapInfo、IGDS/MRS、TIGRIS、SICAD、GENAMAP、MGE、SYSTEM9。

90年代，广泛应用：

Windows版MapInfo，ArcView，ArcGIS。

深入各行业。

进入21世纪，千家万户，应用普及阶段：

网络GIS、移动GIS。

二、地理信息系统的发展趋势：

①集成化（综合性技术）：

GIS已成为IT的重要组成部分；

GIS与GPS、RS相结合，构成3S集成系统；

与CAD、多媒体、通信、因特网、办公自动化、虚拟现实等多种技术相结合，构成综合信息技术。

互联网+物联网=智慧地球。

实现智能识别和管理。

②产业化：

硬件；

软件；

数据采集与转换；

电子数据；

遥感数据获取与处理；

系统开发与集成；

咨询与技术服务；

③网络化：

工作平台从单机转入网络环境。

GIS可实现网上发布、浏览、下载，实现基于Web的GIS查询和分析。

④地理信息科学的产生和发展

1992年，Goodchild（美国加州大学）提出地理信息科学（GeographicInformationScience）的概念。

地理信息科学主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题，如数据的获取和集成、分布式计算、地理信息的认知和表达、空间分析、地理信息基础设施建设、地理数据的不确定性及其对于地理信息系统操作的影响、地理信息系统的社会实践等。

2.简述空间坐标的转换方式和方法

所有空间数据最终都要以平面坐标方式在显示器上显示，为了将数据从他们存在的坐标系统转化为GIS中的平面坐标系，需要对这些数据进行一系列的转换。

①矢量转换

（1）表格坐标到投影坐标的转换

a）投影类型已知，并且有为数不多的几个控制点被用来连接表格坐标和投影坐标此种情况，通过利用适合控制点的经验多项式函数来将表格坐标转换到输入地图的投影坐标在控制点，表格坐标

，

和输入数据的投影坐标

，

都是已知的，转换的仿射方程如下

，这里，系数

，

，

，

，

，

的确定至少需要三个控制点。

如多于三个，则上面一对方程的系数可由最小平方根求出。

b）投影类型未知，从表格坐标到已知投影类型的平面笛卡尔坐标的转换将需要知道更多的控制点和高阶多项式方程。

（2）投影坐标到地理坐标的转换

通过使用逆转换方程使输入数据的投影坐标

，

转化为地理坐标经度和纬度

，

。

（3）地理坐标到工作投影坐标的转换

通过使用正转换方程将地理坐标的经度、纬度

，

转化为工作投影坐标

，

②栅格转换

包括栅格数据的重采样，重采样后的栅格数据的坐标轴和像元坐标与地理信息系统工作投影相一致如果输入栅格数据的地理投影类型已知，那么其数据转换将使用正转换方程；如栅格数据没有经过地学编码处理，那么将使用适合地面控制点的高阶多项式

1、试述地理信息系统的发展阶段与发展趋势

（一）发展阶段：

1.20世纪60年代，摇篮（开拓）时期

2.70年代，蓬勃（巩固）发展时期

3.80年代，普及和推广应用（大发展）阶段

4.90年代，广泛应用阶段

5.进入21世纪后，应用普及阶段

（二）发展趋势：

集成化、产业化、网络化、地理信息科学产生、

1.地理信息系统已成为一门综合性技术

2.地理信息系统产业化的发展势头强劲

3.地理信息系统网络化已成为当今社会的热点

4.地理信息科学的产生和发展

2、地理信息系统中空间数据有两种主要数据结构，请分别比较并描述这两种数据结构和它们的优缺点。

两种数据结构主要包括矢量数据结构和栅格数据结构。

1）矢量数据结构:

利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地里实体空间分布的一种数据组织方式。

是通过记录坐标的方式来表示点、线、面及其组合体等地理实体。

特点：

定位明显，属性隐含。

2）

栅格数据结构:

指基于栅格模型的数据结构，将空间分割成有规则的网格，然后在各个网格单元内赋予空间对象相应的属性值的一种数据组织方式。

特点：

属性明显，定位隐含。

1）栅格数据结构优点：

1、数据结构简单

2、叠加操作易实现

3、能有效表达空间可变性

4、栅格图象便于做图象的有效增强

缺点：

1、数据结构不严密不紧凑，需要用压缩技术解决这个问题

2、难以表达拓扑关系

3、图形输出不美观，线条有锯齿，需要增加栅格数量来克服，但会增加数据量

2）矢量数据结构优点：

1、提供更严密的数据结构

2、提供更有效的拓扑编码，因而对需要拓扑信息的操作更有效，如网络分析

3、图形输出美观，接近于手绘

缺点：

1、比栅格数据结构复杂

2、叠加操作没有栅格有效

3、表达空间变化性能力差

4、不能象数字图形那样做增强处理

1、矢量数据结构、栅格数据结构的优缺点。

矢量数据结构优点

1便于面向对象的数据表示2.数据结构紧凑，冗余度低3.便于网络分析4.图形显示质量好，精度高

矢量数据结构缺点

1数据结构复杂 2.软硬件技术要求高3.多边形叠合分析比较困难4.显示与绘图成本比较高

栅格数据结构优点

1数据结构简单2.空间分析及地理现象的模拟比较容易3.有利于与遥感数据的匹配应用和分析4.输出方法快速，成本比较低

栅格数据结构缺点

1图形数据量大2.投影转换比较难3.栅格地图的图形质量差4.不易表示空间拓扑关系

2、介绍兰勃特投影

投影方式：

用一个圆锥正割于球面两条标准纬线，应用等角条件将地球面投影到圆锥面上，然后沿圆锥一条母线剪开，展即为兰勃特投影平面。

兰勃特等角投影后，纬线为同心圆弧，经线为同心圆半径。

兰勃特投影的变形特点：

（1）角度没有变形；

（2）两条标准纬线上没有任何变形；

（3）等变形线和纬线一致，即同一条纬线上的变形处处相等；

（4）同一经线上，两标准纬线外侧为正变形（长度比大于1），两标准纬线之间为负变形（长度比小于1）；

（5）同一纬线上等经差的线段长度相等，两条纬线间的经线长度处处相等。

我国1：

100万地形图采用兰勃特投影。

1.写出下图的拓扑数据结构的弧段文件构成，写出编辑此多边形的算法，使得P2成为右多边形

线号起点终点左多边形右多边形

a1N2N4P1Φ

a2N2N1ΦP3

a3N3N4P2P1

a4N1N3P2P3

a5N3N2P1P3

a6N1N4ΦP2

（1）找出弧段中有关P2的弧段

弧段号起节点终节点左多边形右多边形

a3N3N4P2P1

a4N1N3P2P3

a6N1N4ΦP2

（2）调整弧段方向

弧段号起节点终节点左多边形右多边形

a3N4N3P1P2

a4N3N1P3P2

a6N1N4ΦP2

（3）调整弧段顺序

弧段号起节点终节点左多边形右多边形

a6N1N4ΦP2

a3N4N3P1P2

a4N3N1P3P2

2.如何使用MapInfo数字化jpg格式的等高线地形图？

请写出步骤。

（假设文件名为A.jpg，已知四个控制点坐标，新建表字段自定，步骤写到转出为止）

（1）打开MapInfo软件，取消上次任务，在文件菜单中选择打开文件，找到目标A.jpg，选择A.jpg，把文件类型改为栅格图像，打开。

（2）单击打开后，选择配准。

（3）在弹出的图像配准对话框中，找到相应点，并输入坐标。

输入完毕后，按“确定”键。

（4）在文件菜单中选择新建表，去掉“打开新的地图敞口”，选择“添加到当前地图窗口”，单击创建。

（5）设定字段，一个字段为“id”，另一个为“elevation”，id的类型为整型，elevation的类型为十进制，小数位为0。

之后取名为A2，保