城市地理信息系统UGIS复习资料.docx
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城市地理信息系统UGIS复习资料
名词解释
1、缓冲区分析：
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，然后建立该图层与目标图层的叠加，进行分析而得到所需结果。
它是用来解决邻近度问题的空间分析工具之一。
2、地图数字化：
地图数字化：
将纸质地图经过计算机图形图像系统光——电转换量化为点阵数字图像，经图像处理和曲线矢量化，或者直接进行手扶跟踪数字化后，生成可以为地理信息系统显示、修改、标注、漫游、计算、管理和打印的矢量地图数据文件的过程。
3、空间分析：
空间分析：
空间分析是对分析空间数据有关技术的统称。
根据作用的数据性质不同，可以分为：
（1）基于空间图形数据的分析运算；
（2）基于非空间属性的数据运算；（3）空间和非空间数据的联合运算。
空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库，其运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析，代数运算等数学手段，最终的目的是解决人们所涉及到地理空间的实际问题，提取和传输地理空间信息，特别是隐含信息，以辅助决策。
4、主成分分析：
主成分分析 ：
主成分分析是将一些具有错综复杂关系的变量归结为少数几个综合变量（主成分）的一种多元统计分析方法。
它的基本思想是为了对所研究的对象进行多因子综合分析，采用降维的方法，找出能反映它们内在联系和起主导作用的少数因子的方法即为主成分分析方法。
5、空间参照系统：
空间参照系统是指确定空间目标平面位置和高程的平面坐标和高程系，这两系统均与地球椭球面有关。
一个国家或地区在建立大在坐标系时，为使地球椭球面更符合本国或本地区的自然地球表面，往往需选择合适的椭球参数，确定一个大地原点的起始数据，并进行椭球的定向和定位。
1949年以后，我国采用了两种不同的大地坐标系，即1954年北京坐标系和80国家大地坐标系，它们均属参心大地坐标系。
6、原型法：
把系统设计和开发过程作为一个迭代过程的系统设计方法。
其设计原则是先确定部分要求，制定初步方案，并在较短的时间内开发出一个能满足用户基本需求的示范性系统雏形（原型），然后经用户试用，找出原型的缺点和不足，进行修改补充，再向用户演示，听取意见和修改补充，如此反复，逐步形成一个完善的系统。
7、生命周期法:
：
指系统从立项开始，经过可行性论证、需求调查分析、设计和开发、使用和不断维护，直到最后被淘汰的整个过程。
一个系统的生命周期可分为若干个阶段，每个阶段的工作霰均以前一个阶段的工作结果为依据，并作为下一个阶段工作的前提。
8、线性八叉树模型：
它由二维表示方法四叉树法演化而来。
将一个立方体三维空间平分为八个卦限，如果每一个卦限内属于同一物体就不再细分，否则将再细分为八个卦限，直到每个体元内都属于同一物体或达到一定的限差为止。
它实质上是边长可对半细分的立方体填充模型可视为三维栅格模型的变体。
9、城市地理信息系统：
是指与所研究对象的城市空间地理分布有关的信息，是有关城市地理实体的性质、特征和运动状态表征的一切有用的知识，它表示地表物体及环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律。
城市地理信息可分为两类：
基础地理信息和专题地理信息，前者包括各种平面和高程控制点、建筑物、道路、水系、境界、地形、植被、地名及某些属性信息，用于表示城市基本面貌并作为各种专题信息空间位的载体；后者是指各种专题性城市地理信息，包括城市规划、土地利用、交通、综合管网、房地产、地籍、环境等，用于表示城市某一专业领域要素的空间分布及规律。
10、质底法：
是把全制图区域按照专题现象的某种指标划分区域，在具有不同质量特征的各个区域内涂以颜色或绘以晕线来显示连续地布满全制图区域的各种现象质的差别，不强调数量特征。
质底法可分为精确分区法和概略分区法。
11、数据字典：
数据字典是数据库中各类数据描述的集合，或者说是元数据及相关数据操作的集合。
它的主要功能是存储和检索元数据。
数据字典的主要内容包括：
数据项、数据结构、数据流、数据存储、加工过程等。
数据字典在需求分析阶段建立，在数据库设计过程中不断修改充实和完善。
12、虚拟现实技术：
虚拟现实技术是近年来发展起来的一项先进技术，它采用计算机发展中的高科技手段构造也一个虚拟的境界，使参与者获得与现实世界一样的感觉。
一个能够真正意义上实现虚拟现实的系统应当具有以下三个基本要素：
1）能够提供给用户以三维的虚拟境界；2）能够提供给用户以第一人称的感觉，并有实时任意活动的自由；3）用户能够通过一些控制装置实时地操作纵和改变用户所进入的虚拟境界。
城市基础地理信息
城市基础地理信息包括各种平面和高程控制点、建筑物、道路、水系、境界、地形、植被、地名及某些属性信息等，用于表示城市基本面貌并作为各种专题信息空间定位的载体。
13、城市地理元数据：
城市地理元数据是关于城市地理相关数据和信息资源的描述信息。
它通过对城市地理空间数据的内容、质量、条件和其它特征进行描述与说明，帮助人们有效定地位、评价、获取和使用城市地理相关数据。
14、白盒测试：
白盒测试又被称为结构测试或逻辑驱动测试，指已知产品的内部工作过程，可以通过测试证明每种内部操作是否符合设计规格要求，所有内部成分是否已经过检查。
它是对系统的过程性细节做细致的检查，把测试对象看作一个打开的盒子，允许测试人员利用程序内部的逻辑结构和有关信息，涉及或选择测试用例，对程序所有逻辑路径进行测试，通过在不同点检查程序的状态，确定实际的状态是否与预期的状态一致。
15、数字城市：
数字城市有广义与狭义之分。
广义的是指综合运用GIS、遥感、遥测、网络、多媒体及虚拟仿真等技术，对城市的基础设施、功能机制进行自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的技术系统。
狭义的是指利用“数字地球”理论，基于3S（GIS、GPS、RS）技术等关键技术，建设服务于城市规划、建设、管理；服务于政府、企业、公众；服务于人口、资源环境、经济社会的可持续性发展的信息基础设施和信息系统。
16平面坐标系：
将椭球面上的点，通过投影的方法投影到平面上时，通常使用平面坐标系。
平面坐标系分为平面极坐标系和平面直角坐标系。
平面极坐标系采用极坐标法，即用某点至极点的距离和方向来表示该点的位置的方法，来表示地面点的坐标，主要用于地图投影理论的研究。
平面直角坐标系采用直角坐标（笛卡尔坐标）来确定地面点的平面位置，可以通过投影将地理坐标转换成平面坐标。
16、数字地形模型
数字地形模型是在空间数据库中存储并管理的空间地形数据集合的统称，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。
它是建立不同层次的资源与环境信息系统不可缺少的组成部分。
17、政务GIS
是指在电子政务中应用以GIS为核心的空间信息技术等，并为电子政务提供空间定位的平台、可视化的工具和空间辅助决策的功能等，从而使电子政力不断提升并更好地服务于社会的有机整体。
18、城市信息化管理
利用数字化、网络化、智能化、可视化等信息技术，对城市进行综合管理，提高管理的信息化水平，即对城市管理对象的地域特征、形象特征、属性特征进行数字化，并将这些数字化后的特征数据，采用计算机、网络等信息技术手段，进行存储、传输、整合、分析，最终以声音、图像图形、文字等形式输出，作为城市管理的重要技术依据，以提高城市管理效率、质量和管理水平，维护和拓展城市综合功能的整个过程。
简答题
1、简述时空模型的类型及各自特征。
（1）快照模型（SnapshotApproach）
（2）基态修正模型（BaseStateWithOverlayApproach）
（3） 时空复合模型（Space-TimeCompositeApproach）
（4）时空立方体模型（Space-TimeCubeApproach）
（5）基于事件的方法（Event-basedApproach）
（6）面向对象的方法（Object-orientedapproach）
2、简述用空间缓冲分析、空间叠置分析和空间查询等进行选址的思路。
1）数据准备；
2）对选址图层侯选目标进行属性查询，将符合条件的地块作为新的图层存放；
3）对第二步进行属性提取后的地块图层做缓冲区；
4）将缓冲区域与其他约束图层进行叠加分析，提取候选目标。
3、综述空间数据管理的几种模式及实现方法（10分）
1）对不同的应用模型开发独立的空间数据和属性数据管理服务，这是一种基于文件管理的处理方法。
（独立系统）
2）在传统的商用DBMS的基础上开发附加系统。
开发一个附加的软件用于存储和管理空间数据和空间分析，使用DBMS管理数据性数据。
（附加系统）
3）使用现有的DBMS，通常是以现有的DBMS为核心，对系统的功能进行必要的扩充，空间和属性数据在同一个DBMS管理之下。
需要增加足够的软件和功能来提供空间功能和图形显示功能。
（扩展系统）
4）重新设计一个具有空间数据和属性数据管理和分析能力的数据库管理系统。
这从理论上是最好的模式，但开发周期太长而对一般团体而言是不现实的。
（完整系统）
4、简述基础地理信息城市数据库建设规范引用文件
GB/T9361-1988计算机场地安全要求
GB/T12923基础地理信息要素分类与代码
GB/T17798地理空间数据交换格式
GB17859-1999计算机信息系统安全保护等级划分准则
GB/T18521-2001地名分类与类别代码编制规则
GB/T20258（所有部分）基础地理信息要素数据字典
GB50174-1993电子计算机机房设计规范
CH/T1005-2000基础地理信息数字产品数据文件命名规则
5、简述城市地下管线的数据分析
答：
采用面向对象的方法进行数据分析，为了有效地认定系统中的类和类层次结构，首先需明确地下管线信息系统的数据组成。
1）地下管线信息系统的数据组成分析
通过调查分析，地下管线数据库由地下管线数据和辅助数据组成。
地下管线数据包括管线的线和管线点。
辅助数据包括道路、规划拨地、基础地形（道路除外）。
各种管线点的颜色同管线线的颜色一样，依管线类型分为：
给水——天蓝；排水——褐；煤气——橙；电力——朱红；电信——草绿；工业——粉红。
（4分）
2）一条管线的定义：
按管线连接关系以下列管线点为管线的起点和终点：
特征点（三通、四通、入孔）、附属物（阀门、消防栓、窨井、接线箱、手孔、上杆）、变径点、变材点、埋设年代变化点、权属单位变化点、报建案号变化点
3）地下管线的类层次结构分析
按照面向对象技术，在确定类与类层次结构的同时，必须确定类的操作，因此，首先必须明确地下管线信息系统的应用功能要求，再细化出类的操作集合。
6、简述城市地理信息的基本特征？
答：
城市地理信息是数字城市最重要的应用方向，也是建立数字城市的最关键部分。
城市地理信息具有以下一些基本特征：
1）数据量大。
城市地理信息既有空间特征，又有属性特征，在时态地理信息系统中还有不同时间的版本，因此数据量很大。
2）数据分布不均匀。
城市地理现象在空间分布上是不均匀的，有的区域分布密集，有的区域分布稀疏。
3）拓扑关系复杂。
城市地理现象之间有复杂的空间关系，比如建筑物紧邻街道分布的相邻对象关系，公路穿越城市的关系，这些拓扑关系是城市空间查询和分析的重要依据，因此数据更新和概括处理中必须维护拓扑关系的一致性，避免拓扑关系的错误。
4）多重属性结构。
同一城市地理现象往往具有多方面的属性特征。
5）多尺度特征。
尺度是指地理数据集所表示的空间范围的相对大小和时间范围的相对长短。
就城市空间尺度而言，常用的地理数据尺度有市域尺度、城区尺度、街区尺度等。
就时间尺度而言，不同的城市地理现象有不同的城市划分，例如城市发展规划可分为远期规划和近期规划。
6）数据来源多样化。
目前，城市地理信息中的地理数据来源渠道有地图数字化、实测数据、试验数据、遥感与GPS数据、统计普查数据、理论推测与估计数据、历史纪录数据等。
7）地图表现形象性。
地图是城市信息可视化的一种重要工具，它通过图形的形状、方向、颜色、纹理、数量、大小、注记、图例、标尺、图饰等表现手法形象直观反映城市地理现象。
7、简要说明数字化过程中的数据质量控制
答：
1）数据预处理工作——主要包括对原始地图、表格等的整理和重新清绘地图。
对于质量不高的数据源，如散乱的文档和图面不清的地图，通过预处理工作不但可减少数字化误差，还可提高数字化工作效率。
对于扫描数字化的原始图形或图像，还可以采用分版扫描的方法，来减少量化误差。
2）数字化设备的选用——主要指手扶跟踪数字化仪、扫描仪等设备的分辨率和精度等有关参数进行挑选，这些参数应不低于设计数据的精度要求。
3）数字化对点精度——是数字化时数据采集点与原始点重合的精度。
一般要求数字化对点误差应小于0.1mm。
4）数字化限差——包括采点精度、采点密度、接边误差、接合距离、悬挂距离、细化距离以及纹理距离等。
5）数据的精度检查——主要检查输出图原始图之间的点位误差。
一般要求，对直线地物和独立地物，这一误差应小于0.2mm；对曲线地物和水系，这一误差应小于0.3mm；对边界模糊的要素应小于0.5mm。
8、简述UGIS空间地理信息自动综合的基本步骤
答：
1）UGIS空间地理信息自动综合是基于某一特定存储模型的，如无缝、无比例尺的地理数据库储存结构、等级数据结构、时态数据模型等。
2）UGIS空间地理信息自动综合的基本步骤是：
I、提供综合的理论基础，可通过回答一些问题：
如综合什么？
为什么综合？
何时综合以及怎样综合等进行。
至此就产生了综合的理论框架，包括一引起基本的应用和计算。
II、选择实用的综合工具来谋求预期的综合效果，不同的工具使用与特定的综合目的，因为不同的工具在对不同的实体、目的的综合中的操作能力是不同的，例如简化就包含了不同的算法，有删除、合并、压缩、平滑、折叠等选择。
III、根据综合时的合理顺序和设计方案，采用具体的综合模型来达到综合目的。
9、数字城市的关键技术有哪些？
请加以简要说明
答：
数字城市的关键技术有如下几个方面：
1）地球空间信息技术包括GIS、GPS、RS等。
就GIS而言，真三维地理信息系统（3D-GIS）和虚拟地理信息系统（VR-GIS）技术是数字城市首先要解决的问题。
目前GPS采用差分技术，其精度已经可以达到厘米级，同时其小型化技术也取得了突破性进展，可以集成在手机等移动通迅设备之中，为城市空间定位提供了极大的便利。
2）仿真与虚拟现实技术已成为公认的数字城市的关键技术。
它是解决数字城市可视化内容的关键技术。
3）数字城市的信息模型与体系结构研究，如城市建筑设施、交通设施等的信息模型及体系结构和信息组织与管理研究。
4）数字城市的运行管理技术，如通信网络系统及其管理、资料组织及资料转换、决策模型管理、城市信息安全保障机制的研究。
5）数字城市的功能系统研究，包括资料交换中心、公用信息平、专业信息平台等。
6）分布式数据库管理技术，指通过分布式数据库系统进行空间、属性及其多媒体等的数据管理。
7）专家系统技术。
通过专家系统技术可以利用各个领域的专家经验支持决策。
同时在海量数据里进行数据挖掘和知识发现，以获得人们所需的信息。
10、我国城市地理信息系统采用哪三种地理格网系统，并加以简要说明？
答：
1）按照一定的数学规则对地球表面进行划分形成地理格网，可以用于表示呈面状分布、以格网作为统计单元的地理信息，通过对地理格网划分及编码规则的深入研究，规定我国城市地理信息系统采用三种地理格网系统。
2）三种地理格网系统：
I、4°×6°格网系统——以纬度4°和经度6°进行划分而构成的多级地理格网系统，主要适用于表示陆地与近海地区全国或省（区）范围内各种地理信息等。
II、直角坐标格网系统——将地球表面按数学法则投影到平面上，再按一定的纵横坐标间距和统一的坐标原点对其进行划分而构成的多级地理格网系统。
主要适用于表示陆地和近海地区为工作规划、设计、施工等应用需要的地理信息。
III、在城市地理信息系统中，还需要用到1：
2000、1：
1000和1：
500的地形图，在国家标准中未规定它们的格网等级和格网单元边长，可根据实际需要自行设计（一般为2.5m、1m、0.5m的格网）。
11、如何确定在UGIS中的数字化技术路线？
答：
1）数字化底图的选择是进行城市空间数据采集前的首要工作，城市底图的选择主要考虑底图的精度和要素的繁简以及现势性等。
2）在进行地图数字化前，还必须确定哪些要素数字化，并对这些要素进行分层和确定层名，如要数字化一幅城市行政区划图，就需要将该城市内不同区、市（县）以及更小等级行政边界、街道街区、交通体系、河流湖泊体系、地形地貌等分别作为单独图层数字化。
UGIS以图层方式管理地图的点、线、面等地理实体按其性质的不同分别归入不同的图层进行分层管理。
其目的在于：
I、有利于空间数据和属性数据的连接；II、有利于组织所需要的各种城市专题地图；III、有利于提高图形的显示速度。
3）当所要数字化的地图的图幅比数字化板大时，或者对多幅标准相邻的某城市分幅地形图进行数字化时，就涉及到对数字化地图的分幅和拼接问题。
这需要将地图按图幅进行组织，建立各图幅的索引图，然后通过索引图进行动态调出各具体图幅，并完成各相邻地图的动态拼接任务。
12、简述UGIS中软件测试的策略
答：
1）模块测试：
又称单元测试，是对一个模块进行测试，根据模块的功能说明，检验模块是否有错误。
这种测试在各模块编程后进行。
2）联合测试：
可以发现总体设计中的错误，例如模块界面的问题。
各个模块单独执行可能无误，但组合起来相互产生影响，可能会出现意想不到的错误。
因此要将整个系统作为一个整体进行联调。
联合测试方法有两种，即根据模块结构图由上到下或由下到上进行测试。
3）确认测试：
指验证软件的功能和性能及其他特性是否与用户的要求一致，用户要求的依据是系统需求规格说明书对系统功能和性能的规定。
它包括如下具体测试内容：
I、进行有效性测试（黑盒测试）
II、软件配置复查。
III、α测试和β测试。
IV、验收测试。
4）系统测试：
是对整个系统的测试，将硬件、软件、操作人员看一个整体，检验它是否有不符合系统说明书的地方。
这种测试可以发现系统分析和设计中的错误。
13、简述专家打分模型
答：
专家打分模型将相关的影响因素按其相对重要性排队，给出各因素所占的权重值；对每一要素内部进行进一步分析，按其内部的分类进行排队，按各类对结果的影响给分，从而得到该要素内各类别对结果的影响量，最后进行复合，得出排序结果，以表示对结果影响的优劣程度，作为决策的依据。
专家打分模型可分二步实现。
第一步，打分：
用户首先在每个feature的属性表里增加一个数据项，填入专家赋给的相应的分值；（3分）第二步，复合：
调用加权复合程序，根据用户对各个feature所给定的要重值进行叠加，得到最后的结果。
14、简述在城市GIS中应用模型建模的一般步骤
答：
（1）数据处理：
通过实地调查或测量，采用必要的数据，输入计算机，建立数据库。
（2）图形显示：
利用某些绘图软件，或根据实际经验，调用已知的数据，作曲线图。
（3）曲线拟合：
采用统计、回归分析的方法，用已知曲线拟合实际曲线，为了达到较好的拟合结果，采用某些数据处理方法，如插值、外推等方法。
（4）模型建立：
简化实际问题，提出恰当的假设，并利用适当的数学工具，表达变量之间的关系。
建立相应的数学结构，并求得相应的解。
（5）分析并检验：
用模型所得的结果与实际相比较，如果计算结果与事实不相符合，说明在建模过程中，可能忽略了某些重要的因素，缺乏关键的数据。
这时必须回到第一步，加强对实际问题的调研，重新开始建模过程。
（6）预测和决策：
一个成功的GIS数学模型，不仅能够解释系统的已知现象，而且还可以预测系统的某些未知现象，把已知的数据代入模型内，预测系统的发展趋势，并为系统的合理利用与开发提供最优决策。
15、简述城市GIS项目可行性报告主要包括哪些内容（
答：
GIS项目可行性报告主要包括以下内容：
1）GIS项目背景：
问题的描述，实现环境，限制条件，重要的研究结构（基础）。
2）候选方案：
各候选GIS方案的系统配置，选择最终方案的准则。
3）GIS系统描述：
简略的功能描述，分配元素的可行性。
4）经济可行性：
经费概算，预期的经济效益。
5）技术可行性：
技术实力，已有工作基础，设备条件。
6）法律可行性：
系统开发可能导致的侵权、违法和责任。
7）GIS用户使用可行性：
用户单位的行政管理，工作制度；使用人员的素质与项目有关的其他问题，如其他方案介绍，未来可能的变化等。
三、分析绘图题
1、常见空间数据的逻辑误差分析，绘出修正结果图
2、请绘制出某个地理要素属性结构表（如线状地物）
序号
字段名称
字段
字段
字段
小数
值域
约束
备注
代码
类型
长度
点位
条件
1
标识码
BSM
Int
10
＞0
M
2
要素代码
YSDM
Char
12
见附表
M
3
线状地物名称
XZDWMC
Char
30
非空
O
线状地物实体的名称
4
线状地物长度
XZDWCD
Float
10
2
≥0
O
5
线状地物宽度
XZDWKD
Float
10
2
≥0
O
6
线状地貌符号代码
XZDWFHDM
Char
4
非空
O
符号化方向规定为数据采集前进的方向
3、请绘制用数字化仪数字化地图流程图
4、简要绘制三维UGIS数据采集流程图
5、简要绘制三维城市抽象模型框架图
6、请绘制出城市地理信息系统的设计常采用的原型法的基本模型
7、绘图表示由等高线地形图生成格网DEM的方法
8、根据下面多边形的不同叠加方式绘出叠加结果图
联合
层叠置
相交
9、绘制通用空间决策支持系统的结构体系图
四、综述题
1、综述空间数据的索引有哪些方式，比较各种方法的优缺点。
1）对象范围索引：
记录每一个空间对象的最大最小坐标。
这样在检索空间对象时，根据空间对象的最大最小范围，作预先判断，提高检索速度。
2）格网型空间索引：
其基本思想是将研究区域用横竖线条划分大小相等和不等的格网，记录每一个格网所包含的空间实体。
当用户进行空间查询时，首先计算出用户查询对象所在格网，然后再在该网格中快速查询所选空间实体，这样一来就大大地加速了空间索引的查询速度。
3）BSP树空间索引：
BSP树是一种二叉树，它将空间逐级进行一分为二的划分。
BSP树能很好地与空间数据库中空间对象的分布情况相适应，但对一般情况而言，BSP树深度较大，对各种操作均有不利影响。
4）KDB树空间索引：
KDB树是B树向多维空间的一种发展。
它对于多维空间中的点进行索引具有较好的动态特性，删除和增加空间点对象也可以很方便地实现；其缺点是不直接支持占据一定空间范围的地物要素。
5）R树和R+树：
由于R树兄弟结点对应的空间区域可以重叠，因此，R树可以较容易地进行插入和删除操作；但正因为区域之间有重叠，空间索引可能要对多条路径进行搜索后才能得到最后的结果，因此，其空间搜索的效率较低。
在R+树中，兄弟结点对应的空间区域没有重叠，而没有重叠的区域划分可以使空间索引搜索的速度大大提高；但由于在插入和删除空间对象时要保证兄弟结点对应的空间区域不重叠，而使插入和删除操作的效率降低。
6）CELL树：
在空间划分时不再采用矩形作为划分的基本单位，而是采用凸多边形来作为划分的基本单位，具体划分方法与BSP树有类似之处，子空间不再相互覆盖。
CELL树的磁盘访问次数比R树和R+树少，由于磁盘访问次数是影响空间索引性能的关键指标，故CELL树是比较优秀的空间索
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