GIS-地理信息系统复习题

地理信息系统复习题一、 选择题（20*1=20）二、 名词解释（6*4=24）1、 地理信息系统2、 地理信息3、 数据结构4、 数据模型5、 矢量数据结构6、 栅格数据结构7、 空间数据库的重组织、重构造8、 DTM、DEM、TIN、DIME9、 网络分析10、 空间叠置分析11、 空间分析12、 缓冲区分析13、 数据压缩14、 空间索引15、 电子地图16、 webGIS三、 简答题（5*6=30）1、 地理信息的特性2、 地理信息系统的构成3、 拓扑关系类型与拓扑关系在GIS中的作用4、 GIS数据质量、内容，误差产生原因5、 空间数据互操作对GIS的必要性6、 GIS中数据管理模式发展的主要阶段7、 关系、层次、网状数据模型的局限性8、 GIS中地图投影的原则、分层的主要目的9、 空间元数据在空间数据库管理中的作用10、 电子地图的主要特点和其与GIS的区别于联系11、 WebGIS与一般GIS比较其特点四、 分析题（1*12=12）数据压缩(游程编码)、栅格阵列五、 应用题网络分析（最短路径）、资源分配、选址应用地理信息系统复习题答案一、 选择题（无）二、 名词解释1、 地理信息系统：GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计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、 地理信息：是指与研究对象的空间地理分布有关的信息,它表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征，相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。3、 数据结构：是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构也就是指空间数据以什么形式在计算机中存储和处理。4、 数据模型：是指数据库系统中关于数据内容和数据间联系的逻辑组织形式，它以抽象的形式描述和反映地理实体构成及其相互关系。5、矢量数据结构：通过记录空间对象的坐标及其空间关系来表达地理实体的一种数据结构。6、 栅格数据结构：是指将地表区域划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元或象素由行、列定义，并包含一个代码表示该象素的属性类型或量值。7、 空间数据库的重组织、重构造：空间数据库的重组织：指在不改变空间数据库原来的逻辑结构和物理结构的前提下，改变数据的存储位置，将数据予以重新组织和存放。空间数据库的重构造：指局部改变空间数据库的逻辑结构和物理结构。数据库重构通过改写其概念模式 (逻辑模式)的内模式(存储模式)进行。8、 DTM、DEM、TIN、DIME： 数字地面模型(Digital Terrain Model, DTM)：是指地表形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)：是一定区域范围内地面高度连续变化的数字化表示方法，通常是指按照一定的格网间隔采集地面高程所建立的规则格网高程模型TIN：利用区域有限个点集将区域划分为互不交叉、互不重叠且相连的三角面网络来模拟地形表面的数据模型。双重独立式数据结构 (DIME， Dual Independent Map Encoding)，是对图上网状或面状要素的任何一条线段，用其两端的结点及相邻面域来予以定义。9、 网络分析：GIS的网络分析，是通过研究网络的状态以及模拟和分析资源在网络上的流动和分配情况，对网络结构及其资源的优化问题进行研究的一种空间分析方法。10、 空间叠置分析：又称叠加分析，是指在统一的空间参照系统条件下，将同一地区的两组或两组以上的图层要素进行叠置，产生新的数据层的分析方法。11、 空间分析：是集空问数据分析和空间模拟于一体的技术，通过地理计算和空间表达挖掘潜在空间信息，以解决实际问题的过程。12、 缓冲区分析：是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立它们周围一定距离的带状区域，用以识别这些实体对邻近对象的辐射范围或影响度，以便为某项分析或决策提供依据 13、 数据压缩：是指从所取得的数据集合中抽出一个子集，使得该子集在规定的精度范围内较好地逼近原集合，且尽可能降低其数据量的数据处理过程。14、 空间索引：是指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。它包含空间对象的概要信息，通过筛选作用，大量与特定空间操作无关的空间对象被排除，从而提高空间操作的速度和效率。15、电子地图：以地图数据库为基础，以数字形式存储在计算机外存储器上，并依托于空间信息可视化系统实时再现地理信息的数字化地图。16、WebGIS：是GIS与www（World Wide Web,Web网）的有机结合，GIS通过www功能得到了扩展，从www的任意一个节点，人们可以浏览和获取Web上的各种地理空间数据及属性数据、图像、文件，可以进行地理空间分析。三、 简答题1、 地理信息的特性（1）地域性：地理信息属于空间信息，位置的识别与数据相联系，它的这种定位特征是通过公共的地理基础来体现的。这是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志；（2）多维结构：在二维空间编码基础上，实现多专题的第三维信息结构的组合，为地理系统多层次的分析和信息的传输与筛选提供方便。（3）时序特征：时空的动态变化引起地理信息的属性数据或空间数据的变化。可以按时间尺度将地理信息划分为超短期的（如台风、地震）、短期的（如江河洪水、秋季低温）中期的（如土地利用、作物估产）长期的（如城市化、水土流失）超长期的（如地壳变动、气候变化）实时的GIS系统要求能及时采集和更新地理信息，使得地理信息具有现势性。2、地理信息系统的构成一个实用的GIS系统，要支持对空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能，其基本组成一般包括以下五个主要部分：（1）应用人员，GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户（2）软系统件，支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统（3）硬件系统，各种设备-物质基础（4）数 据，系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础（5）应用模型，解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术产生社会经济效益的关键所在 3什么叫拓扑关系？拓扑关系类型，拓扑关系类型与拓扑关系在GIS中的作用概念：指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。类型：最基本拓扑关系 包括拓扑关联与拓扑邻接。 拓扑关联：指存在于空间图形中的不同拓扑元素之间的关系。 拓扑邻接：指存在于空间图形中的相同拓扑元素之间的关系。 拓扑包含：指存在于空间图形中的面与其它元素之间的关系。 层次关系：指存在于空间图形中的相同拓扑元素之间的等级关系。 拓扑连通：拓扑元素之间的通达关系。作用（意义）： （1）拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系不需要利用坐标或距离就可以确定一个地理实体相对于另一个地理实体的空间位置关系并且这种拓扑数据较之几何数据具有更大的稳定性，即它不随地图投影而变化 （2）有助于空间要素的查询，利用拓扑关系可以解决许多实际问题 （3）根据拓扑关系可重建地理实体。 4、 GIS数据质量内容，误差产生原因GIS数据质量包含如下五个方面：（1）位置精度：如数学基础、平面精度、高程精度等，用以描述几何数据的质量。（2）属性精度：如要素分类的正确性、属性编码的正确性、注记的正确性等，用以反映属性的质量。（3）逻辑一致性：如多边形的闭合精度、结点匹配精度、拓扑关系的正确性等。（4）完备性：如数据分类的完备性、实体类型的完备性、属性数据的完备性、注记的完整性等（5）现势性：如数据的采集时间、数据的更新时间等 误差产生原因：（1）空间现象自身存在的不稳定性 （2）空间现象的表达 （如由椭球体到平面必然产生误差）（3）空间数据处理中的误差 （4）空间数据使用中的误差5、 空间数据互操作对GIS的必要性（1）解决基础数据的共享问题的需要各部门对建立的GIS应用系统，在有限的经济条件下，更着眼于本部门专业信息及模型的开发，而对基础数据及其他专业数据通过有偿共享而获得（2）GIS应用趋向多学科综合和集成化GIS的应用部门对综合和集成有较强的要求，特别是社会发展、经济发展走向一体化，以及可持续发展的要求，需要多学科、多部门的协作（3）GIS走向社会化的需要GIS正走向社会化，融于主流的信息技术，成为信息社会和信息基础设施的重要组成部分。如果GIS缺乏互操作性，这些就不可能实现 （4）是Internet GIS发展的需要6、 GIS中数据管理模式发展的主要阶段（1） 基于文件管理的方式：各个GIS应用程序对应各自的空间和属性数据文件，当两个GIS应用程序需要相同的数据时，需要提出来作为公共数据文件。 缺点是： a程序依赖于数据文件的存储结构，数据文件修改时，应用程序也随之需要改变。b当多个程序共享同一数据文件时，文件的修改需得到所有应用程序的许可，不能达到真正的共享。（2） 文件与关系数据库混合管理系统双元模式：文件系统管理几何图形数据与RDBMS管理属性数据两者通过目标标识码建立联系。缺点是：空间数据与属性数据分开存储，在表现地理空间数据方面缺乏完整的语义表达和存储机制；难以保证数据的存储和操作的统一。（3） 全关系型空间数据库管理系统分层模式：图形数据与属性数据统一用RDBMS管理，GIS软件商在标准DBMS顶层开发一个能容纳、管理空间数据的功能模块。 两种模式： a基于关系模型的方式，图形数据按关系数据模型组织。因涉及一系列关系连接运算，因而费时。b将图形数据的变长部分处理成Binary Block字段。该方式省去大量关系连接操作，但Binary Block的读写效率比定长的属性字段慢得多，特别涉及对象的嵌套时，更慢。（4） 对象关系数据库管理系统：DBMS软件商在RDBMS中进行扩展，使之能直接存储和管理非结构化的空间数据。 该扩展的空间对象管理模块主要解决空间数据的变长记录的管理。但是由于是由数据库软件商扩展的，效率比二进制块的管理高得多，但仍没有解决对象的嵌套问题，空间数据结构不能由用户定义，使用上受一定限制。（5）面向对象GIS数据库管理系统：面向对象的模型最适应于空间数据的表达和管理： a支持变长记录和对象的嵌套以及信息的继承和聚集 b允许用户定义对象和对象的数据结构以及它的操作 c数据结构可以带拓扑关系面向对象数据库系统所具有的优势 a缩小了语义差距：传统数据库设计往往是：在问题空间采用某种语义模型(如ER模型)，在求解空间采用关系模型，需要在这两个空间的表示之间作一个转换，容易丢失语义。OODB的优势在于：两个空间中采用了相同/近似的模型，从而使它们之间的语义差距缩小了。 b减轻了“阻抗失配”问题:传统数据库应用要求将数据库语句嵌入到程序设计语言中，而数据库语言和程序设计语言的类型系统和计算模型不同，因此其结合是不自然的，这个现象被称为“阻抗失配”。在OODB中，把需要程序设计语言编写的操作都封装在对象的内部，从本质上讲，OODB的问题求解过程只表现为一个消息表达式的集合。 c适应非传统应用的需要：这种适应性主要表现在能够定义和操纵复杂对象、具备引用共享和并发共享机制以及灵活的事务模型、支持大量对象的存储和获取等等。7、 关系、层次、网状数据模型的局限性（1）层次数据模型用于GIS地理数据库的局限性 a难以描述复杂实体之间的联系，描述多对多关系时导致物理存储冗余； b对象查询必须从根结点开始，低层次对象查询效率很低，反向查询难； c数据独立性差，数据更新涉及许多指针，插入和删除操作比较复杂，父结点的删除意味着其下层所有子结点均被删除； d层次命令具有过程式性质，要求用户了解数据的物理结构，并在数据操纵命令中显式地给出数据的存取路径； e基本不具备演绎功能和操作代数基础。（2）网状数据模型用于GIS地理数据库的局限性 a网状结构复杂，用户查询时定位困难，要求用户熟悉数据的逻辑结构，知道自己所处的位置； b网状数据操作命令具有过程式性质； c不直接支持对于层次结构的表达； d基本不具备演绎功能和操作代数基础。（3）关系数据模型的局限性： a无法用递归和嵌套的方式来描述复杂的层次和网状结构，模拟和操作复杂地理对象的能力较弱； b对复杂结构地理对象的描述，需对实体进行不自然的分解，导致存储模式、查询途径及操作等方面均显得语义不甚合理； c概念模式和存储模式的相互独立性，导致关系之间的联系需要执行联接操作，系统开销较大，运行效率不够高； d难于存储和维护变长的空间数据及其拓扑关系； e不能支持GIS需要的一些复杂图形功能及包含、叠加等操作。8、 GIS中地图投影的原则、分层的主要目的原则：（1）与相应比例尺的国家基本图投影系统一致。 （2）系统一般只考虑至多采用两种投影系统，一种应用于大比例尺的数据处理与输出、输入，另一种服务于小比例尺。 （3）所用投影以等角投影为宜。 （4）所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统在投影带中应保持完整。分层主要目的：是为了便于空间数据的管理、查询、显示、分析。（1）管理对所有地理目标的管理就简化为对各数据层的管理。（2）查询对地理目标数据进行查询，只需要对某一层地理目标数据进行查询即可，因而可加快查询速度。（3）显示不需要分层后的地理目标数据由于任意选择需要显示的图层，因而增加了图形显示的灵活性（4）分析对不同数据层进行叠加，可进行各种目的的空间分析9、空间元数据在空间数据库管理中的作用（1）确定一套地理空间数据的存在性及其位置和其对于某种应用的适宜性，确定空间数据的存储方法、表达方法和使用方法（2） 用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源通过它可以在Intranet或Internet上准确地识别、定位和访问空间信息。 （3）帮助数据使用者查询所需空间信息 如可以按照不同的地理区间、指定的语言以及具体的时间段来查找空间信息资源。 （4）用来建立空间信息的数据目录和数据交换中心通过数据目录和数据交换中心等提供的空间元数据内容，用户可以共享空间信息、维护数据结果，以及对它们进行优化等。 （5）提供数据转换方面的信息通过空间元数据，人们便可以接受并理解数据集，并可以与自己的空间信息集成在一起，进行不同方面的分析决策，使地理空间信息实现真正意义上的共享，发挥其最大的潜力。10、 电子地图的主要特点和其与GIS的区别与联系主要特点：（1）能够全面继承并发展了地图科学中对地学信息进行多层次智能综合加工、提炼的优点；（2）很强的空间信息可视化性能，具有严密的数学基础、科学而系统的符号系统、强有力的可视化界面，支持地图的动态显示，并可采用闪烁、变色等手段增强读图效果；（3）支持空间信息的多种形式的查询、检索和阅读；（4）支持基本的统计、计算和分析；（5）大多数电子地图支持“所见即所得”地编辑和输出硬拷贝，支持电子出版；（6）大多数电子地图支持多媒体信息技术。电子地图与GIS的区别：（1）电子地图包含了GIS的主要功能，但不是全部功能（2）侧重于可见实体的显示（3）不同来源的电子地图数据，难以赋予统一的空间数学基础，空间分析薄弱。联系： 电子地图(集)是一种新型的、内容广泛的GIS产品，电子地图(集)系统则是一些内容广泛、功能各异的新型GIS系统。11、 WebGIS与一般GIS比较其特点（1）基于C/S模式 ，传统的GIS大多数为独立的单机系统（2）利用因特网来进行客户端和服务器之间的信息交换，信息传输是全球性的（3）是一分布式系统，用户、服务器可分布在不同地点和计算机平台上。