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1、1地理信息系统原理及应用课后习题答案第三章1什么是空间数据？它有哪些特征？空间数据是指用来表示空间实体的位置、形状、大小、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等诸多方面信息数据的总称。它包含三个基本特征，位置特征：又称空间特征，描述空间事物所处的位置。属性特征：反映了空间事物和现象的质量特征或数量特征。时间特征：反映了地理现象发生或存在的时刻或时段。2空间数据获取的方式有哪些？属性数据的采集：属性数据又称语义数据、非几何数据，是描述尸体数据的属性特征的数据，包括定性数据和定量数据。定性数据用来描述要素的分类或对要素进行标名，量较小时可以输入几何数据的同时用键盘输入，量大时一般与几何数据
2、分别输入，并检查无误后转入数据库。定量数据是说明要素的性质特征或强度的，如距离、面积、人口、产量、收入、流速以及温度和高程等。几何数据的采集：手扶跟踪数字化录入、地图扫描数字化。3简述 gis 空间数据模型的层次概念数据模型、逻辑数据模型、物理数据模型4简述空间数据质量问题的来源1)空间现象自身存在的不稳定性2)空间现象的表达3)空间数据处理中的误差(1)地图投影变换(2)地图数字化和扫描后的矢量化处理(3) 数据格式转换(4)数据抽象(5) 建立拓扑关系(6) 与主控数据层的匹配(7) 数据叠加操作与更新(8)数据集成处理(9)数据的可视化表达(10)数据处理过程中误差的传递与扩散5空间数据
3、质量控制常见的方法有哪些1. 传统的手工方法:质量控制的人工方法主要是将数字化数据和数据源进行比较。2. 地理相关法:用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量3.元数据方法: 关于数据的数据。元数据是信息共享和交换的基础和前提，用于描述数据集的内容、质量、表示方式、空间参考、管理方式以及数据集的其他特征。 6空间数据标准主要包括哪些方面数据交换：是将一种数据格式转换成为另外某种数据格式的技术数据质量：数据精度、精度类型、精度标准数据说明文件：元数据第四章1什么是空间对象？常见的空间对象有哪些？将空间现象进行抽象得到控件对象，又称空间实体、空间目标。常见空间对象：零维、一维、二维、三
4、维空间对象2空间对象有哪些基本拓扑关系？点与点关系、线与线的关系、面与面的关系点与线的关系、点与面的关系、线与面的关系3简述空间数据的计算机表示现实世界、模型：实物模型符号模型、学模型、数据建模：过程为首先选择一种数据模型2来对现实世界的数据进行组织然后选择一种数据结构来表达该数据模型最后选择一种合适于记录该数据结构的文件格式4空间数据的结构可分为哪几类矢量结构：用点、线、面表现地理实体，其空间位置由所在的坐标参考系中的坐标定义。栅格结构：空间被规则地划分为栅格（通常为正方形） ；地理实体的位置用它们占据的栅格行、列号来定义；栅格的值代表该位置的属性值；栅格的大小代表空间分解能力。5简述矢量结
5、构的含义、特点* 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；特征:数据按点、线、面为单元进行组织，数据结构直观简单；公共边重复存储，存在数据冗余，难以保证数据独立性和一致性；无拓扑关系，主要用于显示、输出及一般查询；岛或洞只作为一个简单图形，没有与外界多边形的联系；多边形分解和合并不易进行，邻域处理较复杂6简述栅格结构的含义、特点栅格数据结构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。特征：用离散的量化栅格值表示空间实体；属性明确，位置隐含；栅格边长决定了栅格数据的精度；数据结构简单，
6、易与遥感结合；多层数据叠合操作简单；图形质量低且数据量巨大；难以建立地物间的拓扑关系，网络分析比较困难。7试述矢量结构的主要编码方法点线面实体坐标编码；拓扑关系：指网结构元素节点弧段面域之间的空间关系（拓扑邻接：指存在与空间图形的同类元素之间的拓扑关系、拓扑关联：不同元素之间、拓扑包含：同类但不同级）第五章1什么是空间数据的坐标变换？为什么要进行空间数据的坐标变换？实质就是建立两个平面点之间的一一对应的关系，包括几何纠正和投影变换2试总结栅格数据结构和矢量数据结构的优缺点矢量数据的优点：表示地理数据的精度高，严密的数据结构，数据量小，完整的描述空间关系，图形输出精确美观，图形数据和属性数据的恢
7、复、更新、综合都能实现，面向目标，不仅能能表达属性，而且能方便的记录每个目标的具体属性信息；缺点：数据结构复杂，矢量叠置较为复杂，数学模拟比较困难，技术复杂，特别是软硬件。栅格数据的优点：数据结构简单，空间数据的叠置和组合方便，各类空间分析很容易进行，数学模拟方便；缺点：图形数据量大，用大像元减少数据量时精度和信息量受损，地图输出不美观，难以建立网络连接关系，投影变换比较费时。3请简要说明通过扫描仪得到矢量地图数据的原理和过程在数字图像中，二值图像占有非常重要的地位。在对地图、文字的扫描数字化和识别时，通常都是当作二值图像来处理的。（1）二值化：由于扫描后的图像是以不同灰度级存储的，为了进行栅
8、格数据矢量化的转换，需压缩为两级(0 和 1)，这就称为二值化。二值化的关键是在灰度级的最大和最小值之间选取一个阈值，当灰度级小于阈值时，取值为 0，当灰度级大于阈值时，取值为 1。（2）二值图像的预处理：对于扫描输入的图幅，由于原稿不干净等原因，总是会出现一些飞白、污点、线划边缘凹凸不平等。除了依靠图像编辑功能进行人机交互处理外，还可以3通过一些算法来进行处理。除了上述方法外，还可用其它许多方法。例如，对于飞白和污点，给定其最小尺寸，不足的消除；对于断线，采取先加粗后减细的方法进行断线相连；用低通型滤波进行破碎地物的合并，用高通滤波提取区域范围等等。（3）细化：所谓细化就是将二值图像象元阵列
9、逐步剥除轮廓边缘的点，使之成为线划宽度只有一个像元的骨架图形。细化后的图形骨架既保留了原图形的绝大部分特征，又便于下一步的跟踪处理。细化的基本过程是：(1)确定需细化的像元集合； (2)移去不是骨架的像元；(3)重复，直到仅剩骨架象元。（4）追踪：细化后的二值图像形成了骨架图，追踪就是把骨架转换为矢量图形的坐标序列。（5）拓扑化：为了进行拓扑化，需找出线的端点和结点，以及孤立点。在追踪时加上这些信息后，就可形成结点和孤段，就可用矢量数据的自动拓扑方法进行拓扑化了4试述常用的矢量数据压缩方法的基本思想极其优点1、 DouglasPeucker 基本思想：对每一条曲线的首末点虚连一条直线，求所有点
10、与直线的距离，并找出最大距离值，用最大值与限差比较，小于则中间点全部舍去，大于或等于则保留最大值点并以该点为界把曲线分为两部分，重复使用该方法，优点：压缩效果好，但必须在对整条曲线数字化完成后才能进行，且计算量较大；2、垂距法：每次顺序取曲线上的三个点，计算中间点与其它两点连线的垂线距离 d，并与限差 D 比较。若 dD，则中间点去掉；若 dD，则中间点保留。然后顺序取下三个点继续处理，直到这条线结束。算法简单速度快但有时会将曲线的弯曲极值点舍去；3、光栏法（偏角法）：定义一个扇形区域，通过判断曲线上的点在扇形外还是在扇形内确定保留还是舍去，压缩算法好，可在数字化时实时处理，每次判断下一个数字
11、化的点，且计算量较小 4、间隔取点法，在曲线上每 n 个点取一个点,首末点一定保留.这种方法可大量压缩数据,但在曲线的图形保持上往往偏差较大5为什么要进行空间数据插值？试举例说明各种方法采集的空间数据往往是按用户自己的要求获取的采样观测值，即数据集合是由感兴趣的区域内的随机点或规则网点上的观测值组成的。但有时用户却需要获取未观测点的数据，而已观测点上的数据的空间分布使我们有可能从已知点的数据推算出未知点的数据值，所以要进行空间数据插值。如边界内插法、趋势面分析、局部内插移动平均法6Dem 有什么用途？试举例说明DEM 有许多用途：在民用和军用的工程项目(如道路设计 )中计算挖填土石方量； 为武
12、器精确制导进行地形匹配；为军事目的显示地形景观；进行越野通视情况分析；道路设计的路线选择、地址选择；不同地形的比较和统计分析；计算坡度和坡向，绘制坡度图、晕渲图等；用于地貌分析，计算浸蚀和径流等；与专题数据，如土壤等，进行组合分析；当用其它特征(如气温等)代替高程后，还可进行人口、地下水位等的分析。7请简要说明数字图像处理的作用改变图像显示效果，以便进行响应分析和处理，满足用户需要8简述二值图像处理的原理及过程二值化是为了从图像中分离出对象物即把图形和背景做为二值图像对待。其主要用下列阈值处理方法进行 fi（i,j）=1,当 f（i，j ） =t 时，=0，当 f（i，j） t 时阈值的确定方
13、法：状态法、微分直方图法、可变阈值法4第六章1试述数据库系统内部的三级模式结构、二级映像以及它们各自的作用三级模式结构（模式、内模式、外模式）减少数据冗余，实现数据共享；为了提高存取效率，改善性能。二级映像：外模式/模式影响、模式/ 内模式，保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性2简述地理信息系统与一般管理信息系统的异同点从操作、管理的信息种类的不同，管理信息系统又可分为企业、事业管理信息系统、财务管 理信息系统等一般管理信息系统 (Management Information System,MIS)和空间信息系统(Spatial Information System,S
14、IS)。空间信息系统采集、管理和分析的对象是空间信息，而地理信息系统就是一种十分重要的空间信息系统，GIS 的物理外壳是计算机化的技术系统。GIS 的对象是地理实体。地理实体数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性、定量和拓扑关系的描述。GIS 以地理实体数据作为处理和操作的主要对象，这是它区别于其他类型信息系统的根本标志，也是其技术难点之所在。GIS 的技术优势在于它的混合数据结构和有效的数据集成、独特的地理空间分 析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形创造和可视化表达手段，以及地理过程的演化模拟和空间决策支持功能等。其中，通过地理空间分析可
15、 以产生常规方法难以获得的重要信息，实现在系统支持下的地理过程动态模拟和决策支持，这既是 GIS 的研究核心，也是 GIS 的重要贡献。3什么是空间数据库？他有什么特点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。空间数据库与一般数据库相比，具有以下特点：1）数据量特别大，地理系统是一个复杂的综合体，要用数据来描述各种地理要素，尤其是要素的空间位置，其数据量往往很大。2）不仅有地理要素的属性数据（与一般数据库中的数据性质相似） ，还有大量的空间数据，即描述地理要素空间分布位置的数据，并且这两种数据
16、之间具有不可分割的联系。3）数据应用广泛，例如地理研究、环境保护、土地利用与规划、资源开发、生态环境、市政管理、道路建设等。4空间数据库设计有哪些步骤和内容需求分析、结构设计（概念设计、逻辑设计） 、物理设计、数据层设计5空间数据库维护主要有哪几方面的工作空间数据的重组织、重构造、完整性安全性控制6Rs 和 gps 的原理各是什么？他们与 gis 有什么关系？GPS：即全球定位系统。简单地说，这是一个由覆盖全球的 24 颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到 4 颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。RS：遥感是以航空摄影技术为基础，遥感是利用遥感器从空中来探测地面物体性质的，它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物，具有遥远感知事物的意思。rs 和 gps 用于 gis 空间数据的更新，gis 还可为 gis 实时定位信息， 3s 逐渐一体化第七章1什么是空间索引？他有什么作用？
