空间信息系统期末复习

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1、作业参考答案第一章（教材第 1 章 概论和 第 2 章 从现实世界到数字世界）一、名词解释 1. 数据数据是指那些未经加工的事实或是着重对一种特定现象的客观描述，也就是人们为了反映客观世界而记录下来的可以鉴别的符号，它是客观事物的性质、属性、位置，以及相互关系的抽象表示，是构成信息和知识的原始材料。2. 信息英文信息（information）一词的含义是情报、资料、消息、报道、知识的意思，所以长期以来人们就把信息看做是消息的同义语，简单地把信息定义为能够带来新内容、新知识的消息。3. 空间数据（信息）空间数据（地理空间数据）指以地球表面空间位置为参照的自然、社会、人文、经济数据，可以是图形、图

2、像、文字表格和数字等。它所表达的信息就是空间信息，反映了空间实体的位置以及与该实体相关联的各种附加属性的性质、关系、变化趋势和传播特性等的总和。二、问答题（或填空题）1. 信息有哪些重要性质？（1 ）普遍性；（2）无限性；（3）相对性；（4 ）传递性；（5）变换性；（6 ）有序性；（7 ）动态性；（8）无损耗性。2. 什么是空间数据? 它有什么特征?空间数据（地理空间数据）指以地球表面空间位置为参照的自然、社会、人文、经济数据，可以是图形、图像、文字表格和数字等。它所表达的信息就是空间信息，反映了空间实体的位置以及与该实体相关联的各种附加属性的性质、关系、变化趋势和传播特性等的总和。其基本特征

3、可从空间性、时间性、非语义性 3 个方面进行描述。3. 空间数据的来源是多种多样的，但是大部分的空间数据主要来源于哪 8 个方面？（1 ）地图数字化；（2）实测数据；（3）试验数据；（4）遥感与 GPS 数据；（5）理论推测与估算数据；（6）历史数据；（7 ）统计普查数据；（ 8）集成数据。4. 现实世界向数字世界转换过程中使用了哪些模型?（1 ）场模型；（2）要素模型；（3）层次模型。第二章（教材第 3 章 空间数据的地理基础）一、名词解释 1. 大地水准面（大地水准面：与静止的平均海水面重合并延伸到大陆内部的包围整个地球的封闭的重力位水准面。 ）PPT为了用几何方法表示以及实际量测定位的需

4、要，必须找一个规则的曲面代替地球的自然表面。我们将海洋静止时的自由水面称为水准面。由于潮汐等的影响，这样的水准面有很多，与静止的平均海水面相重合的面称为大地水准面。教材2. 参考椭球同某一地区大地水准面最佳拟合的地球椭球。PPT为了准确表达空间信息，常选用一个与大地球体相近的，可以用数学方法表达的旋转椭球来代替大地球体，通常称之为地球椭球体，简称椭球体。凡是能与局部地区的大地水准面拟合最好的旋转椭球就称为参考椭球。教材3. 总地球椭球在全球范围内与大地体最密合的地球椭球。4. 经线（子午线）经过地轴所在的平面同地球表面相割的大圆叫经线圈，经线圈被南北两极分成的半圆叫做经线，也叫子午线。5. 纬

5、线（纬线圈）垂直于地轴的平面同地球表面相交所成的圆叫纬线圈，也叫纬线。6. 经度（地理经度）经度即地理经度，是本地子午面同本初子午面之间的二面角。7. 纬度（地理纬度）纬度即地理纬度，是本地法线同地球赤道平面的线面角。8. 高程基准是指推算国家统一高程控制网中所有水准高程的起算依据，它包括一个水准基面和一个永久性水准原点。9. 高程基准面地面高程的统一起算面，通常采用大地水准面作为高程基准面。(PPT)10.水准原点是全国水准测量的起算点。11.高程地面点沿铅垂线方向到高程基准面的距离。12.地图数学投影把椭球面上的元素(坐标、方位和距离 )按一定的数学法则投影到平面上，叫地图数学投影。13.

6、地图投影地球椭球体表面是一个曲面，而地图通常是一个平面，一般不允许出现裂隙和重叠。因此，在制作地图时，需要把曲面展为平面。这就需要采用某种方法使曲面展开成平面时，不发生破裂或褶皱。这种将地球椭球面上的点映射到平面上的方法就称为地图投影。教材地图投影是建立椭球面和平面之间点与点之间的“一一对应”关系。(PPT)14.等角(正形)投影任何点上二微分线段组成的角度投影前后保持不变。教材（投影前后的角度不变形，又称为正形投影。) (PPT)15.等积投影某一微分面积投影前后保持相等，即其面积比为 1。教材（投影前后的面积不变形。) (PPT)16.任意投影长度、面积和角度都有变形。17.等距投影沿某一

7、特定方向的距离，投影前后保持不变，即沿着该特定方向长度比为 1。18.几何投影(PPT)源于透视几何学原理，以几何特征为依据，将地球椭球面上的经纬网投影到几何面上，然后将几何面展为平面。19.非几何投影(PPT)根据制图要求，选用合适的投影条件，用数学解析方法确定平面点与球面点的函数关系。 20.6(3) 投影分带自 0子午线（格林尼治零度经线）起每隔经差 6自西向东分带，依次编号1， 2，3，60 ，带号用 n 表示，中央子午线的经度用 0 表示。（自东经 1.5子午线起，每隔 3设立一个投影带， 依次编号为 1，2，3， ， 120带；中央子午线经度依次为 3, 6, 9, , 360。

8、）21.国家统一坐标每个投影带是一个独立的高斯平面直角坐标系，为了避免出现负的横坐标，规定在横坐标上加上 500 000m (即纵轴西移 500km)。此外还应在坐标前面再冠以带号。这种坐标称为国家统一坐标。Y=500km+y22.兰勃脱投影假想一个圆锥套在椭球上，其轴与地球椭球旋转轴重合，按等角的条件把地球椭球上经纬线投影到该圆锥面上，然后沿一条母线（经线）将圆锥面切开展成平面，就是正轴等角圆锥投影。23.(地图 )比例尺按照 ICA（International Cartographic Association,国际制图学协会，国际地图制图学协会，1973）的定义，地图比例尺就是地图上的尺寸

9、与它所表达的实际尺寸之间的比率。 教材(PPT)地图上某线段的长度与实地的水平长度之比，称为地图比例尺，即1 / M = l / L式中，M 比例尺分母，l图上线段长度，L实地的水平长度。(PPT)24.数字（式）比例尺(PPT)可以用比的形式如 1:10000， 1:1 万，也可以用分数式如 1/10000，1/5000 等。25.文字（式）比例尺(PPT)用文字注释的方法表示。如：十万分之一，图上 1 厘米等于实地 1km。26.图解比例尺(PPT)用图形加注记的形式表示。（图解比例尺中最常用的是直线比例尺。小比例尺地图上,往往根据不同经纬度的不同变形, 绘制复式比例尺, 又称经纬线比例尺

10、,用于不同地区的长度量算。 ）27.解析变换解析变换包括正解变换和反解变换。正解变换也称直接变换，是通过建立两种投影之间的严密数学解析关系，直接由一种投影的数字化坐标（ x， y）精确变换为另一种投影的坐标（ X， Y） 。其变换表达式为),(f1yxY2反解变换是先将一种投影坐标（ x， y）反解出其地理坐标（ ， ） ，然后将其代人另一种投影坐标计算公式中，计算出新的投影坐标（ X， Y） 。若原投影与地理坐标的解析式为， ，其反算关系式为： ， ；新投影与),(f1x),(f2y ),(1yxg),(2yxg地理坐标的解析式为： ， ，则其变换表达式为),(F1X),(21yx),(),

11、(F212yxgY28.正解变换（直接变换）正解变换也称直接变换，是通过建立两种投影之间的严密数学解析关系，直接由一种投影的数字化坐标（ x， y）精确变换为另一种投影的坐标（ X， Y） 。其变换表达式为),(f1yxY229.反解变换反解变换是先将一种投影坐标（ x， y）反解出其地理坐标（ ， ） ，然后将其代人另一种投影坐标计算公式中，计算出新的投影坐标（ X， Y） 。若原投影与地理坐标的解析式为， ，其反算关系式为： ， ；新投影与),(f1x),(f2y ),(1yxg),(2yxg地理坐标的解析式为： ， ，则其变换表达式为),(F1X),(21yx),(),(22gY30.数

12、值变换数值变换是根据两种投影在变换区域内的若干同名数字化点，采用多项式逼近的方法来建立两者之间的关系，从而实现两者之间的坐标变换。理论证明，并不是多项式的次数越高，精度就越高。一般选择多项式的次数为 3 次。31.数值 -解析变换数值-解析变换是先采用多项式逼近方法确定原投影的地理坐标，然后将所确定的地理坐标代入新投影与地理坐标之间的解析式中，求得新投影坐标，从而实现两种投影坐标之间的变换。二、问答题（或填空题）1. WGS-84 地心坐标系有何特点？目前，我国采用 3 维地心坐标系统，其定义和国际通用地面参考系（ITRS）的定义一致，即 1984 年世界大地坐标系统，又叫 WGS-84 坐标

13、系。它所采用的椭球参数为：a=6 378 138m；f=1/298.257 223 563。它定义的原则是：坐标系原点为包括海洋和大气在内的整个地球质量的质心；坐标系的尺度为在引力相对论意义下的局部地球框架的尺度； z 轴从原点指向 BIH 1984.0 定义的协议地球极方向，x 轴指向 BIH 1984.0 的起始子午面和赤道的交点，y 轴与 x 轴和 z 轴构成右手坐标系；由于极移的影响，在确定不同时期的实际地球旋转轴相对于 BIH 1984.0 的指向时，要确保地壳不会产生残余的全球性旋转。2. 坐标投影方程的表达式是什么？试述之？(PPT),(21BLFyx原面：椭球面；投影面：平面。

14、F1，F2：投影函数，表示一一对应关系。确定了 F1，F2 具体表达式，可进行坐标换算；不同投影方法，投影函数不同。换言之，可以根据投影要求选择投影函数。3. 地图投影变形主要有哪 3 个方面？投影的变形主要包括长度变形、面积变形、角度变形 3 个方面。4. 地图投影按变形性质分类。可以分为哪 3 类？等角投影、等积投影和任意投影5. 按构成方法主要是依据透视面的特征进行分类，有哪 3 类？（按经纬网投影形状，几何投影分为哪 3 类？）方位投影、圆柱投影和圆锥投影。6. 按投影面与地轴的关系，几何投影分为哪 3 类？正轴投影、斜轴投影和横轴投影。7. 如下图，(a)正轴(割) 圆锥投影，(b)

15、(i)各为什么投影？(a)正轴(割)圆锥投影；(b)斜轴(切)圆锥投影；（c）横轴(切) 圆锥投影；(d)正轴切圆柱投影 ；（e）斜轴切圆柱投影；（e ）横轴切圆柱投影；(9)正轴切方位投影 ；（h ）斜轴切方位投影；（ i）横轴切方位投影；8. 高斯投影的思想是什么？高斯-克吕格投影是一种等角横切椭圆柱投影，如图 3.10 所示。我们把地球看成(a) (b) (c)(d) (e) (f)(g) (h) (i)是地球椭球体，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面上，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。这种方法就称为高斯-克吕

16、格拉影，以下简称高斯投影。9. 高斯投影有何特点？高斯投影具有以下特点：中央经线（椭圆筒和地球椭球体的切线）与赤道投影呈垂直相交的直线；投影后没有角度变形（即经纬线投影后仍正交） ；中央经线上没有长度变形，等变形线为平行于中央经线的直线。10. 高斯投影的变形規律有哪些？高斯投影没有角度变形，面积变形是通过长度变形来表达的。其变形规律是：中央经线上没有长度变形；在同一条纬线上，离中央经线越远变形越大；在同一条经线上，纬度越低，变形越大。11. 高斯-克吕格投影的分带原则是什么？ (PPT)（1 ）限制长度变形使其不大于测图误差；（2 ）带数不应过多以减少换带计算工作。12. 6(3)进行投影分带有何关系？(PPT)6带：从 0子午线起划分，带宽 6 ，用于中小比例尺（1：10000 以下）测图；3带：从 1.5子午线起划分，带宽 3，用于大比例尺（如 1：10000 以上）测