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1、1地理信息系统基础期末复习提纲1. 简述地理信息的特征。答：作为信息的一种，地理信息具备信息的基本特征，即信息的客观性、信息的适用性、信息的可传输性和信息的共享性；但从其本身而言，地理信息还具有一些独特的特性，他们包括： （1）空间相关性：任何地理事物是相关的，并且在空间上相距越近则相关性越大，空间距离越远则相关性越小，同时地理信息的相关性具有区域性特点。（2）空间区域性：区域性是地理信息的天然特性，不仅体现在数据上的分区组织，而且在应用也是面向区域的，即一个部门或专题必然也是面向所管理或服务的区域的。（3）空间多样性：在不同地方或区域上，地理数据的变化趋势是不同的，地理信息的多样性意味着地理
2、信息的分析结果需要依赖于其位置，才能得出合乎逻辑的解释。地理信息的多样性也体现在不同区域对地理信息的需求也不一样，特别是对于地理信息服务，信息的生产、信息的存储和信息的使用安排需要考虑不同地方对信息的需求。（4）空间层次性：地理信息的层次性首先体现在同一区域上的地理对象具有多重属性，例如某区的土壤侵蚀研究，相关因素包括该地区的降雨、植被覆盖、土壤类型等；其次是空间尺度上的层次性，不同空间尺度数据具有不同的空间信息特征。2. 简述 GIS 的基本功能。答：基本功能主要有：（1） 数据采集（2） 数据编辑与处理（3） 数据存储、组织与管理功能（4） 空间查询与空间分析（5） 数据输出3. 什么是地
3、图投影，它与 GIS 的关系如何？答：将地球面上的点投影到平面上，而使其误差最小的各种投影方法称为地图投影。其实质就是建立地球椭球面上的点的坐标（，）与平面上对应的坐标（x,y）之间的函数关系。地图投影对 GIS 有较大的影响，其影响是渗透在地理信息系统建设的各个方面的，如数据输入，其数据包括地图投影数据；数据处理，需要对投影进行变换；数据应用中的检索、空间分析依据数据库投影数据；输出应有相应投影的地图。4. 简述高斯平面直角坐标系是如何实现的？答：为了便于地形图的量测作业，在高斯克吕格投影带内布置了平面直角坐标系统。具体构成是：规定以中央经线为 X 轴，赤道为 Y 轴，中央经线与赤道交点为坐
4、标原点。同时规定，x 值在北半球为正，南半球为负；y 值在中央经线以东为正，中央经线以西为负。由于我国疆域均在北半球，x 值皆为正值。为了在计算中方便，避免 y 值出现负值，还规定各投影带的坐标纵轴均西移 500km，中央经线上原横坐标值由 0 变为 500km 在整个投影带内 y 值就不会出现负值了。由于用高斯克吕格投影每个投影带都有一个独立的高斯平面直角坐标系，则位于两2个不同投影带的地图点会出现具有相同的高斯平面直角坐标，而实际上描述的却不是一个地理空间。为了避免这一情况和区别不同点的地理位置，高斯平面直角坐标系规定在横坐标 Y 值前标以投影带的编号。5. 地图投影的变形包括哪些？答：地
5、图投影的变形，通常可分为长度、面积和角度三种变形，其中长度变形是其它变形的基础。6. 按地图投影的构成方法，地图投影如何分类的？答：按照构成方法，可以把地图投影分为几何投影和非几何投影。（1） 几何投影几何投影是把椭球面上的经纬线网投影到几何面上，然后将几何面展为平面而得到。在地图投影分类时是根据辅助投影面的类型及其与地球椭球的关系又可进一步划分。1）按辅助投影面的类型划分： 方位投影：以平面作为投影面； 圆柱投影：以圆柱面作为投影面； 圆锥投影：以圆锥面作为投影面。2）按投影面与地球自转轴间的方位关系划分 正轴投影：投影面的中心轴与地轴重合； 横轴投影：投影面中心轴与地轴相互垂直； 斜轴投影
6、3）按投影面与地球的位置关系划分 割投影 切投影（2） 非几何投影 伪方位投影 伪圆柱投影 伪圆锥投影 多圆锥投影7. 我国地理信息系统中为什么要采用高斯投影和正轴等角圆锥投影？答：主要原因有：（1） 我国基本比例尺地形图(15 千，11 万，12.5 万，15 万，110 万，125 万，150 万和 1100 万)中大于等于 150 万的图均采用高斯克吕格投影为地理数学基础（2） 我国 1100 万地形图采用正轴等角割圆锥投影，其分幅与国际百万分之一所采用的分幅一致；（3） 我国大部分省区图多采用正轴等角割圆锥投影和属于同一投影系统的正轴等面积割圆锥投影；（4） 正轴等角圆锥投影中，地球表
7、面上两点间的最短距离(即大圆航线) 表现为近于直线，这有利于地理信息系统中空间分析和信息量度的正确实施。因此，我国地理信息系统中采用高斯投影和正轴等角圆锥投影既适合我国的国情，也符合国际上通行的标准。8. 何为高斯投影？其投影的基本条件是什么？答：高斯投影从几何概念上分析，它是一种等角横切椭圆柱投影。我们把地球看成是地球3椭球体，假想用一个椭圆筒横套在其上，使筒与地球椭球体的某一经线相切，椭圆筒的中心轴位于赤道上，按等角条件将地球表面投影到椭圆筒上，然后将椭圆筒展开成平面，这就是高斯投影。高斯投影的基本条件(性质) 为：（1）中央经线(椭圆筒和地球椭球体的切线 )和赤道投影成垂直相交的直线；（
8、2）投影后没有角度变形(即经纬线投影后仍正交 )；（3）中央经线上没有长度变形。9. 栅格数据存储压缩编码方法主要有哪几种？每种方法是如何进行压缩的？答：栅格数据存储压缩编码方法主要有：（1）链式编码 （2）行程编码 （3）块式编码 （4）四叉树编码（1）链式编码：由某一原点开始并按某些基本方向确定的单位矢量链。（2）行程编码：只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数或发生变化的位置，即按（属性值，重复个数）或（属性值，位置）编码（3）块式编码：块式编码是将行程编码扩大到二维的情况，把多边形范围划分成由像元组成的正方形，然后对各个正方形进行编码。（4）四叉树编码
9、而块状结构则用四叉树来描述，将图像区域按四个大小相同的象限四等分，每个象限又可根据一定规则判断是否继续等分为次一层的四个象限，无论分割到哪一层象限，只要子象限上仅含一种属性代码或符合既定要求的少数几种属性时，则停止继续分割。否则就一直分割到单个像元为止。而块状结构则用四叉树来描述。按照象限递归分割的原则所分图像区域的栅格阵列应为 2n2n（n 为分割的层数）的形式。10. 简述栅格单元值选取的常用方法。答：（1）中心点法。用位于栅格中心处的地物类型决定其取值。这种方法常用于有连续分布特性的地理现象。（2）面积占优法。以占矩形区域面积最大的地物类型作为栅格单元的代码。（3）重要性法。根据栅格内不
10、同地物的重要性，选取最重要的地物类型作为相应的栅格单元代码。这种方法常用于有特殊意义而面积较小的地理要素，特别是点状和线状地理要素。如城镇、交通线、水系等。在栅格代码中应尽量表示这些重要地物。（4）百分比法。根据矩形区域内各地理要素所占面积的百分比数确定栅格单元的取值。11. 什么叫矢量数据？点、线、面实体数据编码的基本内容是什么？答：矢量数据就是代表地图图形的各离散点平面坐标（x，y）的有序集合，矢量数据结构是一种最常见的图形数据结构，主要用于表示地图图形元素几何数据之间及其与属性数据之间的相互关系。点实体：在矢量数据结构中，除点实体的（x,y）坐标外还应存储其它一些与点实体有关的数据来描述
11、点实体的类型、制图符号和显示要求等。线实体：线实体可以定义为直线元素组成的各种线性要素，直线元素由两对 x，y 坐标定义。最简单的线实体只存储它的起止点坐标、属性、显示符等有关数据。面实体：多边形（也就是面实体）矢量编码，不但要表示位置和属性，更重要的是能表达区域的拓扑特征，如形状、邻域和层次结构等，以便恢复这些基本的空间单元可以作为专题图的资料进行显示和操作，由于要表示的信息十分丰富，基于多边形的运算多而复杂，因此多边形矢量编码比点和线实体的矢量编码要复杂得多，也更为重要。412. 栅格、矢量数据结构各有什么优缺点？答：优点 缺点矢量数据结构1. 数据结构严密，冗余度小，数据量小；2. 空间
12、拓扑关系清晰，易于网络分析；3. 面向对象目标的，不仅能表达属性编码，而 且能方便地记录每个目标的具体的属性描述 信息；4. 能够实现图形数据的恢复、更新和综合；图形显示质量好、精度高。1. 数据结构处理算法复杂2. 叠置分析与栅格图组合比较难；3. 数学模拟比较困难；4. 空间分析技术上比较复杂，需要更复杂的软、硬件条件；5. 显示与绘图成本比较高。栅格数据结构1. 数据结构简单，易于算法实现；2. 空间数据的叠置和组合容易，有利于与遥感数据的匹配应用和分析；3. 各类空间分析，地理现象模拟均较为容易；4. 输出方法快速建议，成本低廉。5. 图形数据量大，用大像元减小数据量时，精度和信息量受
13、损失；6. 难以建立空间网络连接关系；7. 投影变化实现困难；8. 图形数据质量低，地图输出不精美。13. 在实际工作中应如何对矢量和栅格数据结构进行有效的选择？答：在 GIS 建立过程中，应根据应用目的要求、实际应用特点、可能获得的数据精度以及地理信息系统软件和硬件配制情况，在矢量和栅格数据结构中选择合适的数据结构。矢量数据结构是人们最熟悉的图形表达形式，对于线划地图来说，用矢量数据来记录往往比用栅格数据节省存贮空间。相互连接的线网络或多边形网络则只有矢量数据结构模式才能做到，因此矢量结构更有利于网络分析（交通网，供、排水网，煤气管道，电缆等）和制图应用。矢量数据表示的数据精度高，并易于附加
14、上对制图物体的属性所作的分门别类的描述。矢量数据只能在矢量式数据绘图机上输出。目前解析几何被频繁地应用于矢量数据的处理中，对于一些直接与点位有关的处理以及有现成数学公式可循的针对个别符号的操作计算，用矢量数据有其独到的便利之处。矢量数据便于产生各个独立的制图物体，并便于存贮各图形元素间的关系信息。栅格数据结构是一种影像数据结构，适用于遥感图像的处理。它与制图物体的空间分布特征有着简单、直观而严格的对应关系，对于制图物体空间位置的可探性强，并为应用机器视觉提供了可能性，对于探测物体之间的位置关系,栅格数据最为便捷。多边形数据结构的计算方法中常常采用栅格选择方案，而且在许多情况下，栅格方案还更有效
15、。例如，多边形周长、面积、总和、平均值的计算、从一点出发的半径等在栅格数据结构中都减化为简单的计数操作。又因为栅格坐标是规则的，删除和提取数据都可按位置确定窗口来实现，比矢量数据结构方便得多。最近以矢量数据结构为基础发展起来的栅格算法表明存在着一种比以前想象中更为有效的方法去解决某些栅格结构曾经存在的问题。栅格结构和矢量结构都有一定的局限性。一般来说,大范围小比例的自然资源、环境、农业、林业、地质等区域问题的研究,城市总体规划阶段的战略性布局研究等,使用栅格模型比较合适。城市分区或详细规划、土地管理、公用事业管理等方面的应用，矢量模型比较合适。当然，也可以把两种模型混合起来使用，在同一屏幕上同
16、时显示两种方式的地图。14. 简述栅格数据的叠置分析的基本方法。答：5同矢量数据多边形叠置分析相比，栅格数据的更易处理，简单而有效，不存在破碎多边形的问题等优点，使得栅格数据的叠置分析在各类领域应用极为广泛。根据栅格数据叠加层面来将栅格数据的叠置分析运算方法分为以下几类：（1） 布尔逻辑运算栅格数据一般可以按属性数据的布尔逻辑运算来检索，即这是一个逻辑选择的过程。（2） 重分类重分类是将属性数据的类别合并或转换成新类。即对原来数据中的多种属性类型，按照一定的原则进行重新分类，以利于分析。（3） 数学运算复合法指不同层面的栅格数据逐网格按一定的数学法则进行运算，从而得到新的栅格数据系统的方法。其主要类型有以下几种： 算术运算 函数运算：指两个以上层面的栅格数据系统以某种函数关系作为复合分析的依据进行逐网格运算，从而得到新的栅格数据系统的过程。这种复合叠置分析方法被广泛地应用到地学综合分析、环境质量评价、遥感数字图像处理等领域中。15. 简述栅格数据窗口分析的三要素。答：窗口分析中的三
