地理信息系统题库2012

1 名词解释1.1 数据与信息数据是指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能够转换成的数据等形式。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。1.2 地理信息是指与空间地理分布有关的信息，它表示地表物体和环境固有的数据、质量、分布特征，联系和规律的数字、文字、图形、图象的总称。1.3 大地坐标系与平面直角坐标系大地坐标系：即地理坐标系，是全球统一坐标系，它用经度和纬度来表示地面上各点平面直角坐标系：用平面上的长度表示地面点们置的直角坐标1.4 信息系统:信息系统是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用信息。1.5 地理信息系统在计算机计软硬件系统支持下，具有采集、存贮、管理、处理、分析、建模和显示空间数据与非空间数据的综合管理系统。1.6 WebGISWebGIS是利用网络技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术，由于HTTP协议采用基于客户机/服务器的请求/应答机制，可以传输并在浏览器上显示多媒体数据，用户通过交互操作，就可以通过网络来寻找其所需的空间数据。1.7 DTM与DEM数字地形模型是描述单元空间位置和地形属性分布的有序集合，是定义于二维区哉上的一个有限项的向量系列，它以离散的平面点来模似连续分布的地形。当地形属性为高程时就是数字高程模型（DEM）。1.8 空间数据编码在数据结构的指导下，把空间的图形数据和属性数据经过分类、量化和组织转换成计算机能接收的形式，以便进行各种处理分析。1.9 子午面与经线子午面：通过旋转轴NS的平面经线：子午面与椭球体表面相交所截的大环线。1.10 赤道面与纬线赤道面：通过O点垂直于旋转的面纬线：与赤道面平行的平面同椭连云港面相交所截的圈。1.11 栅格数据与矢量数据栅格数据是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。矢量数据结构是通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线和多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。1.12 泰森多边形采用了一种极端的边界内插方法，只用最近的单个点进行区域插值。泰森多边形按数据点位置将区域分割成子区域，每个子区域包含一个数据点，各子区域到其内数据点的距离小于任何到其它数据点的距离，并用其内数据点进行赋值。1.13 缓冲区分析根据分析对象的点、线、面实体，自动建立他们周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或主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。1.14 叠合分析指在统一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠合，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。1.15 空间分析基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，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、空间形成、空间演变等信息。1.16 网络分析运筹学模型中的一个基本模型，即对地理网络和城市基础设施网络进行地理分析和模型化。它的根本目的是研究、筹划一项网络工程如何安排，并使其运行效果最好。1.17 数字地面模型简称DTM，是定义于二维区域上的一个有限项的向量序列，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。1.18 数字高程模型当数字地面模型的地面属性为海拔高程时，则该模型即为数字高程模型。简称DEM。1.19 WebGISWebGIS是利用网络技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术，由于HTTP协议采用基于客户机/服务器的请求/应答机制，可以传输并在浏览器上显示多媒体数据，用户通过交互操作，就可以通过网络来寻找其所需的空间数据。1.20 拓扑结构为在点、线和多边形之间建立关联，以及彻底解决邻域和岛状信息处理问题而必须建立的数据结构。这种结构应包括以下内容：唯一标识，多边形标识，外包多边形指针，邻接多边形指针，边界链接，范围1.21 游程编码是逐行将相邻同值的网格合并，并记录合并后网格的值及合并网格的长度，其目的是压缩栅格数据量，消除数据间的冗余。1.22 空间数据结构是指适合于计算机系统存储、管理和处理的地学图形的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。1.23 DIME文件美国人口普查局在1980年的人口普查中提出了双重独立地图编码文件。它含有调查获得的地理统计数据代码及大城市地区的界线的坐标值，提供了关于城市街道，住址范围以及与人口普查局的列表统计数据相关的地理统计代码的纲要图。在1990年的人口普查中，TIGER取代了DIME文件。空间数据内插即通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的方法。1.24 空间数据压缩即从所取得的数据集合S中抽出一个子集A，这个自己作为一个新的信息源，在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。1.25 坐标变换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，他们是空间数据处理的基本内容之一1.26 仿射变换是GIS数据处理中使用最多的一种几何纠正方法。它的主要特性为：同时考虑到因地突变形而引起的实际比例尺在x和y方向上的变形，因此纠正后的坐标数据在不同方向上的长度比将发生变化。1.27 数据库管理系统是操作和管理数据库的软件系统，提供可被多个应用程序和用户调用的软件系统，支持可被多个应用程序和用户调用的数据库的建立、更新、查询和维护功能。1.28 空间数据库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，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。1.29 数字地面模型简称DTM，是定义于二维区域上的一个有限项的向量序列，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。1.30 数字高程模型当数字地面模型的地面属性为海拔高程时，则该模型即为数字高程模型。简称DEM。1.31 GIS应用模型是根据具体的应用目标和问题，借助于GIS自身的技术优势，使观念世界中形成的概念模型，具体化为信息世界中可操作的机理和过程。1.32 数字地球是把浩瀚复杂的地球数据加以数字化、网络化，变成一个地球信息模型计划。是一种可以嵌入海量地理数据、多种分辨率、三维的地球表达，是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现和认识。1.33 虚拟现实也称虚拟环境或人工现实，是一种由计算机生成的高级人机交互系统，即构成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉、嗅觉的可感知环境，演练者通过专门的设备可在这个环境中实现观察、触摸、操作、检测等试验，有身临其境之感。1.34 地图投影是建立平面上的点（用平面直角坐标或极坐标表示）和地球表面上的点（用纬度和精度表示）之间的函数关系。1.35 投影转换是从一种地图投影变换为另一种地图投影。其实质是建立两平面场之间及邻域双向连续点的一一对应的关系。1.36 虚拟地理环境简称VGE，是基于地学分析模型、地学工程等的虚拟现实，它是地学工作者根据观测实验、理论假设等建立起来的表达和描述地理系统的空间分布以及过程现象的虚拟信息地理世界，一个关于地理系统的虚拟实验室，它允许地学工作者按照个人的知识、假设和意愿去设计修改地学空间关系模型、地学分析模型、地学工程模型等，并直接观测交互后的结果，通过多次的循环反馈，最后获取地学规律。1.37 高斯-克吕格投影是一种横轴等角切椭圆柱投影。它是将一椭圆柱横切于地球椭球体上，该椭圆柱面与椭球体表面的切线为一经线，投影中将其称为中央经线，然后根据一定的约束条件即投影条件，将中央经线两侧规定范围内的点投影到椭圆柱面上从而得到点的高斯投影。1.38 utm投影全球横轴墨卡托投影的简称。是美国编制世界各地军用地图和地球资源卫星象片所采用的横轴墨卡托投影的一种变型投影。它规定中央经线长度比为0.9996。1.39 电子地图当纸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，这种与纸地图相对应的计算机数据文件称为矢量化电子地图。1.40 开放式地理信息系统（OpenGIS）OpenGIS(Open Geodata Interoperation Specification,OGIS-开放的地理数据互操作规范)由美国OGC提出。其目标是，制定一个规范，使得应用系统开发者可以在单一的环境和单一的工作流中，使用分布于网上的任何地理数据和地理处理。它致力于消除地理信息应用之间以及地理应用与其它信息技术应用之间的藩篱，建立一个无“边界”的、分布的、基于构件的地理数据互操作环境，与传统的地理信息处理技术相比，基于该规范的GIS软件将具有很好的可扩展性、可升级性、可移植性、开放性、互操作性和易用性。1.41 组件式GIS是采用了面向对象技术和组件式软件的GIS 系统（包括基础平台和应用系统）。其基本思想是把GIS 的各大功能模块划分为几个组件，每个组件完成不同的功能。各个GIS 组件之间，以及GIS 组件与其它非GIS 组件之间，都可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS 基础平台以及应用系统。1.42 客户机/服务器结构即C/S结构，是一种分布式系统结构，在该体系中，客户端通常是同最终用户交互的应用软件系统，而服务器由一组协作的过程构成，为客户端提供服务。客户机和服务器通常运行相同的微内核，一个客户机/服务器机制可以有多个客户端，或者多个服务器，或者兼而有之。客户机/服务器模式基于简单的请求/应答协议，即客户端向服务器提出信息处理的请求，服务器端接收到请求并将请求解译后，根据请求的内容执行相应操作，并将操作结果传递回客户端。1.43 国家信息基础设施简称NII，是一个能够给用户随时提供大容量信息的，由通信网络、计算机、数据库以及日用电子产品组成的完备的网络系统。目前全球被广泛采用的信息基础设施就是因特网。1.44 3S技术是GPS（全球定位系统）、GIS（地理信息系统）、RS（遥感）的集成应用，构成为整体的、实时的和动态的对地观测、分析和应用的运行系统。1.45 GML即地理标识语言，它由OGC于1999年提出，并得到了许多公司的大力支持。GML是XML在地理空间信息领域的应用。利用GML能够表示地理空间对象的空间数据和非空间属性数据,可以存储和发布各种特征的地理信息，并控制地理信息在Web浏览器中的显示。1.46 LBS移动位置服务（简称LBS），是利用一定的技术手段通过移动网络获取移动终端用户的位置信息（经纬度坐标），在电子地图平台的支持下，为用户提供相应服务的一种增值业务。它是移动互联网和定位服务的融合业务。1.47 网格GIS是利用现有的网格技术、空间信息基础设施、空间信息网络协议规范，形成一个虚拟的空间信息管理与处理环境，将空间地理分布的、异构的各种设备与系统进行集成，为用户提供一体化的空间信息应用服务的智能化信息平台。1.48 空间信息格网简称SIG，是一种汇集和共享地理上分布的海量空间信息资源，对其进行一体化组织与处理，从而具有按需服务能力的、强大的空间数据管理和信息处理能力的空间信息基础设施。1.49 嵌入式GIS是新一代地理信息系统发展的代表方向之一，它是运行在嵌入式计算机系统（PDA、手机、机顶盒等）上高度浓缩、高度精简的GIS软件系统。1.50 4D产品数字高程模型（简称DEM）是在高斯投影平面上规则格网点平面坐标（x,y）及其高程（z）的数据集。数字正射影像图（简称DOM）是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空相片 / 遥感相片（单色 / 彩色），经逐象元进行纠正，再按影像镶嵌，根据图幅范围剪裁生成的影像数据。数字线划地图（简称DLG）是现有地形图上基础地理要素的矢量数据集，且保存要素间空间关系和相关的属性信息。数字栅格地图（简称DRG）是纸质地形图的数字化产品。每幅图经扫描、纠正、图幅处理及数据压缩处理后，形成在内容、几何精度和色彩上与地形图保持一致的栅格文件。1.51 地理编码是为识别点、线、面的位置和属性而设置的编码，它将全部实体按照预先拟定的分类系统，选择最适宜的量化方法，按实体的属性特征和几何坐标的数据结构记录在计算机的存储设备上。1.52 扫描矢量化在扫描后处理中，需要进行栅格转矢量的运算，一般称为扫描矢量化过程。扫描数字化采用高精度扫描仪将图形、图象等扫描并形成栅格数据文件，再利用扫描矢量化软件对栅格数据文件进行处理，将它转换为矢量图形数据。1.53 屏幕跟踪矢量化扫描矢量化可以自动进行，但是扫描地图中包含多种信息，系统难以自动识别分辨，所以在实际应用中，常常采用交互跟踪矢量化，或者称为半自动矢量化。2 简答题2.1 矢量数据和栅格数据的比较矢量数据的优缺点：优点为数据结构紧凑、冗余度低，有利于网络和检索分析，图形显示质量好、精度高；缺点为数据结构复杂，多边形叠加分析比较困难。栅格数据的优缺点：优点为数据结构简单，便于空间分析和地表模拟，现势性较强；缺点为数据量大，投影转换比较复杂。两者比较：栅格数据操作总的来说容易实现，矢量数据操作则比较复杂；栅格结构是矢量结构在某种程度上的一种近似，对于同一地物达到于矢量数据相同的精度需要更大量的数据；在坐标位置搜索、计算多边形形状面积等方面栅格结构更为有效，而且易于遥感相结合，易于信息共享；矢量结构对于拓扑关系的搜索则更为高效，网络信息只有用矢量才能完全描述，而且精度较高。对于地理信息系统软件来说，两者共存，各自发挥优势是十分有效的。2.2 矢量数据的特点（1）数据结构紧凑、冗余度低；（2）有利于网络和检索分析；（3）图形显示质量好、精度高；（4）数据结构复杂；（5）多边形叠加分析比较困难。2.3 栅格数据的特点1. 数据结构简单2. 以离散的点表达空间地域的位置3. 易与遥感图象结合4. 易于表示地物空间位置和地物模型模拟5. 数据量大6. 图象显示质量差7. 图形转换困难8. 难以表示拓朴关系2.4 高斯克吕格投影是一种横轴等角切椭圆柱投影。它是将一椭圆柱横切于地球椭球体上，该椭圆柱面与椭球体表面的切线为一经线，投影中将其称为中央经线，然后根据一定的约束条件即投影条件，将中央经线两侧规定范围内的点投影到椭圆柱面上从而得到点的高斯投影。2.5 空间数据的基本特点1. 数据的空间性，反映数据的空间位置及空间位置的关系；2. 数据的属性，描述现象的特征；3. 数据的时间性，空间特征和属性特征随时间而变化。2.6 地图的基本功能1）认知功能 形成整体、全局的概念 获得制图对象定性与定量特征 建立制图对象之间的空间关系 建立制图对象正确的空间图像2）模拟功能模型可以有物质模型与概念模型之分。概念模型是对实体的一种概括与抽象，它又可分为形象模型与符号模型。3）信息的负载与传递2.7 高斯克吕格投影它假设一个椭圆柱面横切在椭圆球面的一条子午线（中央经线）上，椭圆柱的中心轴通过地球椭球的中心，然后按等角条件将中央经线两侧一定正负经差范围内的区域投影到椭圆柱面上，再圆柱面展平而得到的投影。2.8 地理信息系统的组成地理信息系统由以下四个部分组成：（1）计算机硬件系统，计算机硬件是计算机系统中的实际物理装置的总称，可以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件或装置，是GIS的物理外壳；（2）计算机软件系统，包括计算机操作系统软件和应用系统及支撐系统软件；（3）地理空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等，由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他通讯系统输入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；（4）地理信息系统开发、管理和使用人员。2.9 求出M(四进制的线性四叉编码)码为103的单元对应的行和列号因M=2*Iyb+Ixb故当M=103时Iyb=001Ixb=1012.10 求出M(四进制的线性四叉编码)码为333的单元对应的行和列号M=2*Iyb+Ixb故当M=333时Iyb=111Ixb=1112.11 空间数据分析的基本内容 （1）空间数据的查询检索，不同于一般数据库查询检索，它既包含属性查询功能，还必须有图形查询功能，图形和属性的交叉查询功能，以及空间目标之间拓扑关系查询功能等。 （2）形态分析，主要分析空间物体的形态特征，主要是对其几何特征进行分析。在形态分析中，将空间物体作为独立个体进行分析，不涉及物体之间关系，如距离计算、面积计算、体积计算、质心计算、曲线长度及多边形周长的计算等。 （3）地形分析，主要是通过数字高程模型进行如等高线分析、坡度坡向分析、剖面分析、视域分析、淹没分析及透视图分析等。 （4）叠置分析，是一种信息复合模型。它以叠置运算为基础对多种地学信息进行综合分析，以帮助用户判断信息间相互关系，并从中获取更丰富的信息。 （5）邻域分析，主要是根据指定的目标信息检查邻近区域内的目标信息，或从邻近区域的目标信息中进一步分析特定的目标信息。如缓冲区分析，泰森多边形分析及曲线曲面的插值和拟合等等。 （6）网络分析，是基于图数据结构的一种分析方法。这里所说的网络同计算机通信中采用的计算机网络技术完全是两个不同的概念。网络分析最典型的问题是最短或最佳路径分析，用于寻找两点之间的一条最优通道。 （7）模型分析，是随着地理信息系统技术的发展而产生，用于进一步的加强系统的分析功能。因此可以看作是空间分析功能的一个重要分支。它直接面向应用，具有很强专业性，是当前GIS应用领域研究热点之一。2.12 空间数据处理的基本内容 空间数据处理的基本内容有：(1) 编辑处理-图形数据的编辑，属性数据的编辑图形的拼接与分割等；(2) 变换处理-投影 变换，坐标变换，比例变换、几何变换等；(3) 编码和压缩处理-栅格数据的编码、矢量数据的编码、栅格数据压缩等(4) 数据的插值-点的内插、区域的内插等(5) 数据类型的转换2.13 简述游程长度编码和游程终止编码方法 一维游程编码方式为：(gk，lk)。在游程长度编码中，gk表示栅格元素的属性值，lk表示游程的连续长度；在游程终止编码中，gk表示栅格元素属性值，lk表示游程终止点列号，其中k=1，2，3，m(mn)。2.14 简述复合分析的数学方法有哪些？1逻辑关系分析。用逻辑表达式来分析处理重合点的非几何特性之间逻辑关系，实现对空间数据复合、提取、删除等操作。2算术关系分析。通过对重合点的非几何特性间算术运算，求得新的复合层。3统计关系分析。用统计分析方法来获取各重合点之间非几何特性值，从而得到新的复合层，以表示不同属性之间关系或按统计值划分区域。2.15 已知某地区X方向为100km，y方向为200km，要把该地区的地块图转成栅格数据，要求栅格数据分辨率为20m*20m，计算栅格数据的总行列数。 行数 I =100km/20m=5000 列数 J=200km/20m=100002.16 简述迪杰斯特拉算法步骤1)求从V出发到图上各顶点Vi(终点)，可能达到的最短路径长度的初值，disti。2)选择Vj，使得Vj为当前的一条从V出发的最短路径的终点。3)修改V出发到集合V-S上的所有顶点Vk可能达到的最短路径长度。如果distj+costj，kdistk则修改distk为distk=distj+costj，k4)重复2)，3)步，直到求得V到图上的各个顶点的最短路径长度递增序列为止。3 大题3.1 试用游程终止编码和游程长度编码对如下表格所示的栅格数据对进编码。（本题12分）0042217744444777444488770048877700888777888877756665555566555555游程编码是以行为单位，对栅格阵列中相同属性的栅格进行合并。其基本形式是（Gk,Lk）。在游程终止编码中Gk表示属性值，Lk表示终止列号；在游程长度编码中，Gk为属性值，Lk为长度值。（1）游程终止编码(0,2),(4,3),(2,5),(1,6),(7,8)(4,5),(7,8)(4,4),(8,6),(7,8)(0,2),(4,3),(8,5),(7,8)(8,4),(7,7),(5,8)(6,3),(5,8)(6,2),(5,8)（2）游程长度编码(0,2),(4,1),(2,2),(1,1),(7,2)(4,5),(7,3)(4,4),(8,2),(7,2)(0,2),(4,1),(8,2),(7,3)(0,2),(8,3),(7,3)(8,4),(7,3),(5,1)(6,3),(5,5)(6,2),(5,6)3.2 试用十进制线性四叉树编码（MD）对如下表格所示的栅格数据进编码。（本题16分）00000000112200001122000011222222112222221122222211222222答：1、位置编码：已知栅格阵列的行列号转换成四叉树的十进制码的方法，如上所述，首先将栅格阵列的行列号，分别以二进制形式表示，得到二进制的行号到四叉树叶结点的二进制地址码，进而将二进制码转成十进制码得四叉树的十进制编码MD。 例如求图3-17(a)中第3(011)行，第2(010)列所对应的MD码为：位置编码如下图所示：2、自底向上合并：依次检查四个相邻叶结点的属性代码是否相同，若相同归并成一个父结点，记下地址及代码，否则不予归并。然后，再归并更高一层的父结点，如此循环，直到最后。结果如下：0002212212