武汉大学地理信息系统原理复习题目共50页

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1、GIS 原理-复习提纲主要参考书： 地理信息系统教程-胡鹏等，武汉大学出版社第一章：绪论1、 信息与信息技术信息，是用文字等介质来表示事物的内容数量和特征，作为生产建设管理的依据。特点:客观性、适用性、可传输性、共享性数据，是一种未加工的原始资料。信息来源于数据。地理信息，是有关地理实体空间分布，性质特征和运动状态的信息，它是对表达地理特征和现象之间关系的地理环境，数据的解释。空间分布性、数据量大、信息载体的多样性。信息系统，数据采集，管理，分析，表达2、 地理信息科学侧重将地理信息视为一门科学，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理分析过程中提出的一系列基本问题。1)

2、分布式计算 2地理信息的认知 3)地理信息的互操作 4)比例尺 5)空间信息基础设施的未来 6)地理数据的不确定和GIS分析 7)GIS和社会 8)GIS空间分析 9)空间数据3、 GIS发展历史20世纪60年代：起步(我国晚十年)20世纪80年代：Arc/Info等软件的发展4、 数字地球的概念（真正的理解在P26的导图）数字是指：数据库、虚拟技术，计算机网络 地球是指：遥感、遥测加在一起是地理信息技术在此基础上，我们需要明白计算科学，海量存储，卫星图像，宽带网络，互操作、元数据play what role in this concept5、 地理信息系统的含义，GIS与其它IS之间的关系和

3、区别。（1）含义：a 综上，GIS具有数据采集、管理、分析和表达的功能 b GIS的处理对象是有关的地理。分布数据，也就是空间数据，为了能对这些空间数据进行定位，定性和定量的描述，决定了GIS要对空间数据按统一地理坐标进行编码，这是GIS与其他信息系统不同的根本所在。 （2）区别：a. GIS与一般MIS ：GIS对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用，而一般MIS（数据库系统）侧重于非图形数据（属性数据）的优化存储与查询，即使存储了图形，也是以文件的形式存储，不能对空间数据进行查询、检索、分析，没有拓扑关系，其图形显示功能也很有限。b. GIS与CAD1）研究对象为人造对象规则几何图形及组

4、合；处理的数据大多来自于现实世界，较之人造对象更复杂，数据量更大；数据采集的方式多样化；2）CAD图形功能特别是三维图形功能强，属性库功能相对较弱；GIS的属性库结构复杂，功能强大；3）中的拓扑关系较为简单；GIS强调对空间数据的分析，图形属性交互使用频繁；4）CAD一般采用几何坐标系 。GIS采用地理坐标系 。c. GIS与CAM1）侧重于数据查询、分类及自动符号化，具有地图辅助设计和产生高质量矢量地图的输出机制；它强调数据显示而不是数据分析，地理数据往往缺乏拓扑关系；它与数据库的联系通常是一些简单的查询。 2)CAM是GIS的重要组成部分；GIS综合图形和属性数据进行深层次的空间分析，提供

5、辅助决策信息。 6、 结合GIS软件，掌握GIS的基本功能和应用功能。 (1)功能：数据采集与输入数据编辑于更新数据存储与管理空间查询与分析（空间查询、叠加分析、缓冲区分析、网络分析、地形分析）数据显示与输出 (2)应用领域：资源管理区域和城乡规划灾害监测环境评估作战指挥交通运输宏观决策商业金融、通讯邮电、日常生活等各领域7、 GIS 的组成部分有哪些？了解GIS的硬件配置和软件配置。一、GIS组成用户(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)软件(支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统)硬件(各种设备-物质基础)(地理空间)数据(系统分析与处理的

6、对象、构成系统的应用基础)二、硬件配置输入：数字化、解析测图仪、扫描仪、遥感处理设备等存贮处理：计算机、硬盘、光盘等存储设备输出：打印机、绘图仪、显示终端等网络：服务器，网络适配器、传输介质、调制解调器等网络设备三、软件配置GIS硬件操作系统GIS数据库、GIS专业平台软件GIS用户界面、GIS应用软件8、 第二章：GIS数据结构1、 空间实体的概念、及其描述内容，空间数据的基本特征；概念：指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具体有概括性，复杂性，相对意义的概念。 描述空间实体就要描述其空间信息位置和空间特征，同时描述其属性信息名称和各种属性属性特征（非定位数据）：表示实际现

7、象或特征。例如变量、级别、数量特征。空间特征（定位数据）：表示现象的空间位置或现在所处的地理位置。空间特征又称几何特征或定位特征，一般以坐标数据表示，如笛卡尔坐标等。时间特征（时间尺度）：指现象或物体随时间的变化，其变化的周期有超短期的、短期的、中期的、长期的等。2、 空间实体分哪几类？空间关系类型有哪些？A.点状实体、线状实体、面状实体和体状实体B.1、拓扑空间关系： 2、顺序空间关系： （方向空间关系）用上下左右、前后、东南西北等方向性名称来描述空间实体的顺序关系，算法复杂，至今没有很好的解决方法。3、度量空间关系，主要指实体间的距离关系，远近。1）在地理空间中两点间的距离有两种度量方法。

8、a、沿真实的地球表面进行,除与两点的地理坐标有关外，还与所通过路径的地形起伏有关，复杂,引入第二种。b、沿地球旋转椭球体的距离量算。2）距离类别：欧氏距离（笛卡尔坐标系）、曼哈顿（出租车）距离、时间距离（纬度差）、大地测量距离（大地线）（沿地球大圆经过两个城市中心的距离）。 3、 主要拓扑空间关系有哪些，如何表达，拓扑空间关系的意义。（1） 主要的拓扑关系：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。（2） 拓扑表达：拓扑关系具体可由个关系表来表示：（1）面-链关系：面-构成面的弧段（2）链-结点关系：链-链两端的结点（3）结点-链关系：结点-通过该结点的链（4）链-面关系：链-左面-右面（3） 拓扑空间关

9、系的意义：对于数据处理和GIS空间分析具有重要的意义，因为：1）拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何关系具有更大的稳定性，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。如某县的邻接县，-面面相邻问题。又如供水管网系统中某段水管破裂找关闭它的阀门，就需要查询该线（管道）与哪些点（阀门）关联。3）根据拓扑关系可重建地理实体。4、 空间数据模型有哪些？空间数据模型与数据结构的关系，GIS常用的数据结构。A.在GIS中与空间信息有关的信息模型有三个，即基于对象（要素）（Feature）的模型、场（Field）模型以及网络（Network）模型。基于对象

10、（要素）的模型强调了离散对象，根据它们的边界线以及组成它们或者与它们相关的其它对象，可以详细地描述离散对象。场模型表示了在二维或者三维空间中被看作是连续变化的数据。网络模型表示了特殊对象之间的交互，如水或者交通流。B.？C.常用数据结构：栅格、矢量5、 矢量数据的获取方式。1) 由外业测量获得 可利用测量仪器自动记录测量成果(常称为电子手薄)，然后转到地理数据库中。2)由栅格数据转换获得 利用栅格数据矢量化技术，把栅格数据转换为矢量数据。3)跟踪数字化 用跟踪数字化的方法，把地图变成离散的矢量数据。6、 矢量数据的组织。7、 矢量数据各种编码方式（实体式、索引式、双重独立式、链状双重独立式），

11、大致了解各种方式的特点。矢量数据编码方式主要有以下几种：1、实体式编码2、索引式(树状)编码3、双重独立式编码4、链状双重独立式编码拓扑数据结构2.索引式编码：优点：用建索引的方法消除多边形数据的冗余和不一致，邻接信息、岛信息可在多边形文件中通过是否公共弧段号的方式查询。缺点：表达拓扑关系较繁琐，给相邻运算、消除无用边、处理岛信息、检索拓扑关系等带来困难，以人工方式建立编码表，工作量大，易出错。3.？Maple双重独立式编码结构尤其适应于城市地籍宗地的管理，在宗地管理中，界址点对应于点、界址对应于线段，面对应于多边形，各种要素都有唯一的标识符。4. 拓扑关系明确，也能表达岛信息，而且以弧段为记

12、录单位，满足实际应用需要。因为一般数字化一条街道时，必然有许多中间点，但我们在做空间分析时却没有必要以这些中间点所组成的折线为研究对象，而应以整条弧段（某条街道）为研究对象.8、 栅格数据图形表示方法栅格结构用密集正方形（或三角形，多边形）将地理区域划分为网格阵列。位置由行，列号定义，属性为栅格单元的值。点：由单个栅格表达。线：由沿线走向有相同属性取值的一组相邻栅格表达。面：由沿线走向有相同属性取值的一片栅格表达。9、 建立栅格结构的方法有哪些？如何确定栅格单元的尺寸、栅格代码（属性值）？1、 手工获取，专题图上划分均匀网格，逐个决定其网格代码。2、扫描仪扫描专题图的图像数据行、列、颜色（灰度

13、），定义颜色与属性对应表，用相应属性代替相应颜色，得到（行、列、属性）再进行栅格编码、存贮，即得该专题图的栅格数据。3、 由矢量数据转换而来。4、 遥感影像数据，对地面景象的辐射和反射能量的扫描抽样，并按不同的光谱段量化后，以数字形式记录下来的象素值序列。5、 格网DEM数据，当属性值为地面高程，则为格网DEM，通过DEM内插得到。10、 栅格数据的各种编码方法（行程、块码、链式编码、四叉树编码），了解各种编码方法的优缺点。？四叉树编码11、 四叉树编码的基本思想及其表示方法（树形表示，常规四叉树、线性四叉树的表示），四进制和十进制Morton码的计算，计算机将一幅图象压缩为线性四叉树（或二维

14、行程编码）的具体过程。？Maple讲解和图示不匹配！Morton码扫面顺序：12、 矢栅数据的比较。 栅格结构和矢量结构是模拟地理信息的两种不同的方法。 栅格数据结构具有“属性明显、位置隐含”的特点，它易于实现，操作简单，有利于栅格的空间信息模型的分析，但栅格数据表达精度不高，数据存储量大，工作效率低。因此基于栅格结构的应用来说，需要根据应用项目的自身特及其精度要求来恰当地平衡栅格数据结构的表达精度和工作效率两者之间的关系。 矢量数据结构具有“位置明显、信息隐含”的特点，它操作起来比较复杂，许多分析操作（如叠置分析）用矢量数据结构难于实现；但它的数据表达精度高，数据存储量小，输出图形美观却工作效率高。 13、 矢量、栅格形式的三维数据结构有哪些？八叉树的存储结构有哪些，三维边界法的具体如何表示？栅格：将地理实体的三维空间分成细小单元-体元。普遍用八叉树矢量：x,y,z，抽象为点、线、面、体，面构成体。方法多种，常用三维边界表示法。 第三章 空间数据库1. 空间数据库概念和特点是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储和应用相关的地理空间数据的总合。特点：1）数据量特别大；2）数据种类多，复杂；3）数据应用面相当广。2. 空间数据特征.1）空间特征：一般需要建立空间索引。2）非结构化特征： 结构化的，即满足第一范式:每条记录定长，且数据项是原子数据.而空间数据的数