GIS复习重点

一、专业术语解释（4*5=20分）

1、地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）

地理信息系统（GIS）是在计算机软硬件支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题等为主要任务的计算机系统。

2. 数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）

数字高程模型是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，高程数据通常采用绝对高程。 

3、不规则三角网（Triangulated Irregular Network，简称TIN ）

   不规则三角网，是一种表示数字高程模型的方法。它由不规则分布的数据点连成的三角网组成，三角面的形状和大小取决于不规则分布的观测点或称点的密度和位置。

4、地图数字化：根据现有纸质地图，通贯手扶跟踪或扫描矢量化地方法，生产出可在技术机上进行存储、处理和分析的数字化数据。

1、信息是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理设备形式的改变而改变。

4、元数据（Metadata）

元数据是关于数据的描述性数据信息，它应尽可能多地反映数据集自身的特征规律，以便于用户对数据集的准确、高效与充分的开发与利用。元数据的内容包括对数据集的描述、对数据质量的描述、对数据处理信息的说明、对数据转换方法的描述、对数据库的更新、集成等的说明。

7、栅格数据结构

又称网格结构或像元结构，它是基于栅格模型的数据结构。是指将空间分割成有规则的网格，然后在各个网格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。

8、矢量数据结构

是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。它由表示位置的标量和表示方向的矢量两部分构成。

9、缓冲区分析

缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立其周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或者主体对邻近对象的辐射范围或者影响程度，是解决邻近度问题的空间分析工具之一。

二、填空（10）

1、地理信息系统作为一门科学，一般地认为是集  计算机科学、信息科学、现代地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、和管理科学  为一体的新兴边缘科学。  

2、栅格数据结构的显著特点是：属性明显，定位隐含。

3、矢量数据结构的显著特点是：位置明确，属性隐含

4、常见的GIS软件有      中国地质大学MAPGIS   、北京超图公司SUPERMAP 、北京大学CITYSTAR 、 武汉大学GEOSTAR、  北京灵图公司VRMAP    等。

5、 空间实体的四个基本特征：空间位置特征、属性特征、时间特征、空间关系特征。

6、 地理空间数据的概念模型分为：对象模型、场模型、网络模型。

7、 空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系。空间关系主要有头拓扑空间关系、顺序空间关系、度量空间关系。

8、 栅格数据模型的一个优点是不同类型的空间数据层可以进行叠加操作，不需要进行复杂的几何计算。

9、 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。

10、 矢栅一体化结构的理论基础是：多级网格方法、三个基本约定、线性四叉树编码。

11、 空间关系查询包括拓扑关系查询和缓冲区查询。

12、根据栅格数据叠加层面的不同，将栅格数据的叠置分析运算方法分为以下几类：布尔逻辑运算、重分类和数算复合法。

13、 地理空间分析的三大基本要素是空间位置、属性、时间。

14、 GIS运行环境的核心部分是计算机软硬件系统。

15、 GIS硬件系统包括输入设备、处理设备、存储设备、和输出设备四部分。

16、从数据结构上，GIS可分为矢量GIS、栅格GIS、矢量—栅格GIS。

17地理空间坐标系统分为球面坐标系统、平面坐标系统，其中平面坐标系统被称为投影坐标系统。

18、投影是指建立两个点集之间一一对应的映射关系。

19、从缓冲区对象方面来看，缓冲区最基本的可分为点缓冲区、线缓冲区和面缓冲区。

20、区域多边形的选择必须和国家现行管理制度相一致，才能发挥其应用效益，保证信息更新的连续性。

21、 根据空间数据的获取方式可分为：地图数据、遥感影像数据、实测数据、共享数据、其他数据。

22、地理信息系统的数据采集工作包括两个方面：空间数据的采集、属性数据的采集。

23、属性数据的来源：社会环境数据、自然环境、资源与能源。

24、数据重构主要包括 ： 数据结构的转换和数据格式的转换。

25、矢量数据的常用压缩方法：间隔取点法、垂距法和偏角法、法。

26、空间数据质量指标包括：完备性、逻辑一致性、位置准确度、时间准确度、专题准确度。

27、空间数据的误差：几何误差、属性误差、时间误差、逻辑误差。

28、数据库领域中最常用的数据模型有：层次模型、网状模型、关系模型、对象模型。

29、空间数据的基本特征：空间特征、非结构化特征、空间关系特征、多尺度与多态性、分类编码特征、海量数据特征。

30、空间数据的坐标变换的实质是建立两个平面点之间的一一对应关系。包括：几何纠正 和投影转换 。前者可利用仿射变换进行，根据图形变换原理得出含有6个参数的坐标变换公式，需要知道不在同一直线上的3对控制点的 数字化坐标 及其 理论值 才能求得上述参数。但在实际应用中通常利用4个以上的点来进行。

31、空间统计分析可包括空间数据的统计分析及数据的空间统计分析，前者着重于空间物体和现象的非空间特性的统计分析。

32、分布形态可从两个角度考虑，一是数据分布对称程度，另一个是数据分布集中程度。前者测定参数称为偏度，后者测定参数为峰度。

33、DEM的生成  人工网格法、三角网法、立体像对法 、等值线插法  四种方法。 

34、 与其他类型信息相比，地理信息具有__地域性，结构，时序特征____三个主要的特性。

35、 GIS中两种最基本的数据结构是__矢量、栅格__。其中__栅格_是基于场模型，而__矢量__是基于要素模型的。

36、图幅接边中的几何接边是为了处理  几何裂缝   问题，逻辑接边是为了解决  逻辑裂缝  问题。

37、 矢量结构向栅格结构的转换中，面实体的转换包括__________和面域的充填，面充填的方法有__中心点法，面积占优法，重要性法___等三种。

38、 矢量数据编码的方法有：___实体式_,__索引式___,__双重式（DIME）___, ___链状双重式__等四种。

39、我国的国家基本比例尺地形图均采用                  投影。

40、地理信息系统，按其功能和内容，可以分为                和               。

41、地理空间实体主要类型包括        、            和            等。

42、空间数据查询的类型包括            、            和          等。

43、传统数据库结构主要有       、            和           三种类型。

44、矢量数据结构主要包括            、            和             等

45、按内容地理信息系统可分为           、          和          三种类型。

三、选择题（10）

A.实用性；    B.一致性；    C.移植性；          D.安全性

A.数据格式转换； B.投影转换；    C.图幅拼接；     D.数据分发

A.系统设计；     B.系统维护；    C.系统测试；     D.系统安装

A.60年代初；     B.70年代初；   C.80年代初；     D.90年代初

A.扫描仪；       B.绘图仪；      C.数字化仪；     D.键盘

A.地形分析     B.缓冲区分析     C.逻辑运算     D.叠置分析

A.不规则三角网   B.地理坐标  C.栅格模型    D.矢量模型

A.点方式   B.开关流方式   C.增量方式    D.跳跃方式

A.路径分析   B.地址匹配   C.周长量算    D.资源分配

A.中国    B.美国     C.加拿大      D.澳大利亚

     A、GIS平面软件  B、GIS平台软件   C、GIS支撑软件           D、GIS应用软件 

13、下面属于空间拓扑关系的是（B）

     A、相接关系               B、关联关系 C、半包括关系      D、分层关系 

14、块码的特点（）

     A、增加图纸变化的影响    B、选取控制点    C、减少图纸性质的变化      D、选取操作点 

A、图形      B、文字     C、表格      D、PC机

A、索引式结构         B、双重编码结构     C、链状双重编码结构          D、编码结构 

A、采用地理坐标系B、处理数据大多来自于现实世界C、都能描述图形数据拓扑关系  D、属性库结构复杂 

19、下面选项中属于GIS的三维结构的是（C）  

     A、知识维       B、逻辑性        C、空间维                D、时间维

A、分层       B、概况     C、聚合     D、连接 

21、数据库领域中最常用的数据模型有（B） 

四、简答题

1、GIS数据的主要误差来源包括：

1）数据采集误差：如实测误差，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）；

2）数据输入误差：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）

3）数据存贮误差：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）；

4）数据操作误差：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；

5）数据输出误差：比例尺误差、输出设备误差、媒质不稳定（如图纸伸缩）；

6）成果使用误差：用户错误理解信息、不正确使用信息。

2、简述地理信息系统的构成

一个完整的 GIS 主要由五个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据、应用分析模型、系统管理操作人员。其核心部分是计算机系统（软件和硬件），空间数据反映 GIS 的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。

（1）计算机硬件系统：是计算机系统中的实际物理装置的总称，是 GIS 的物理外壳。包括输入/输出设备、处理单元、存储器等，向提供信息、保存数据、返回信息给用户。 

（2）计算机软件系统：计算机软件系统是指必需的各种程序。对于 GIS 应用而言，通常包括：计算机系统软件、地理信息系统软件和其他支持软件、应用分析程序。

（3）地理空间数据：它是由系统的建立者输入 GIS ，是系统程序作用的对象，是 GIS 所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。主要包括空间位置、空间关系、属性等。

（4）应用分析模型：是客观世界中相应系统经由概念世界到信息世界的映射，反映了人类对对客观世界利用改造的能动作用，并且是GIS技术产生社会经济效益的关键所在，也是GIS生命力的重要保证。

（5）系统开发、管理和使用人员：完善的地理信息系统项目应包括负责系统设计和执行的项目经理、信息管理的技术人员、系统用户化的应用工程师以及最终运行系统的用户。地理信息系统专业人员是地理信息系统应用的关键。

3、简述地理信息系统的功能

地理信息系统具有如下基本功能

1、数据采集与输入 3、数据存储与管理

4、空间查询与分析 6、数据显示与输出

4、地理信息系统的应用

 2、3、灾害监测  4、土地调查  5、环境管理  6、城市管网  7、作战指挥  8、宏观决策  9、城市公共服务  10、交通  11、导航  12、电子政务。

3、矢量和栅格数据结构的优缺点。

（1）栅格数据结构的优缺点

   优点：“属性明显，定位隐含”，数据结构简单、数据模拟方便。

   缺点：数据量大、难以建立实体间的拓扑关系、通过改变分辨率而减少数据量时精度和信息量同时受损等。

(2)简述矢量数据结构的优缺点

   优点：数据按照点、线或多边形为单元进行组织，编码容易、数字化操作简单、数据编排直观。

缺点：

1.存储方式造成相邻多边形的公共边界重复记录，造成数据冗余，导致公共边界出现间隙或重叠；

2.缺少多边形的邻域信息和图形的拓扑关系； 

3.“岛”的问题。（岛只作为一个单个图形，没有建立与外界多边形的联系。）

 2. 在什么情况下需要用矢量与栅格的互换，如何实现？

    当进行空间线性拓扑关系分析以及网络分析，单个实体的定义和操作和对成图精度质量要求高时，具体当进行城市分区规划、详细规划、土地管理等时用矢量数据格式，这时需把栅格数据转换为矢量数据。

    当进行缓冲区分析、与遥感影像或其它图像匹配处理、数据共享时，具体当进行大范围小比例尺的环境、农林等区域问题研究时，以及建立地理实体模型和进行DEM地形分析时，需把矢量转换为栅格。

    矢量转换为栅格的实现方法有：（1）内部点扩散算法；（2）复数积分法；（3）扫描法；（4）射线法；（5）边界代数算法。

     具体步骤是：（1）选择合理的栅格尺寸；（2）点的栅格化；（3）线的栅格化；（4）面的填充。

    多边形栅格格式向矢量格式转换就是提取以相同的编号的栅格集合表示的多边形区域的边界和边界的拓扑关系，并表示由多个小直线段组成的矢量格式边界线的过程。

栅格转换为矢量的过程：（1）边界提取；（2）二值化；（3）细化；（4）边界跟踪；（5）拓扑关系生成；（6）去除多余点和边界光滑处理。

五、论述

2.栅格数据及其主要编码方式。 

 。 

（2）压缩编码方法：目的是用尽可能少的数据量记录尽可能多的信息，类型：信息无损编码；信息有损编码①链式编码：链码可以有效地压缩栅格数据，而且对于估算面积、长度、转折方向的凹凸度等运算十分方便，比较适合于存储图形数据。缺点是对边界做合并和插入等修改，编辑比较困难，对区域空间分析运算比较困难。 

②游程长度编码：也称行程编码。最适宜于类型面积较大的专题要素、遥感图像的分类结构，而不适合于类型连续变化或类型分散的分类图。在栅格加密时，数据量没有明显增加，压缩效率较高且易于检索、叠加合并等操作，运算简单，适用于机器存贮容量小、数据需大量压缩而又要避免复杂的编码解码运算增加处理和操作时间的情况。

③块式编码：是游程长度编码扩展到二维的情况，把多边形范围划分成由象元组成的正方形，然后对各正方形编码。特点：具有可变分辨率，既当属性变化小时图块大，分辨率低压缩比高。

  ④四叉树编码：一种可变分辨率的非均匀网格系统，是最有效的栅格数据压缩编码之一。按其编码的方法分为指针四叉树和线性四叉树。

优点：a)容易而有效的计算多边形的数量特征；b)各部分的分辨率是可变的；c)栅格到四叉树及四叉树到简单栅格结构的转换更容易；d)多边形中嵌套异类多边形的表示比较方便。

缺点：由于转换的不定性导致不利于形状分析和模式识别。

六、分析（15分）

已知一伐木公司，获准在某林区采伐，为防止水土流失，规定不得在河流周围 1 km 内采伐林木。另外，为便于运输，决定将采伐区定在道路周围 5km 之内。试论述：找出符合上述条件的采伐区需要那些空间数据，并描述在GIS支持下的操作步骤。

答：所需数据：区域的道路分布图、河流分布图、森林分布图；（3分）

解题步骤：

1、将该地区具有相同比例尺且进行配准的道路分布图、河流分布图、森林分布图，进行预处理和数字化；（3分）

2、利用河流分布图生成1km的等距缓冲区；（3分）

3、利用道路分布图生成5km的等距缓冲区；（3分）

4、森林分布图中可采伐林地、道路缓冲区及河流缓冲区图进行叠加，叠加条件表达式为:

     采伐区＝森林分布图中可伐林地 ∩ 道路周围5km缓冲区∩非河流周围1 km缓冲区（3分）

将上述3张图进行两两叠加，所得结果即为森林采伐图。（1分）