地理信息系统复习题

第一章
1.什么是GIS？它具有什么特点？
答：地理信息系统（GIS , Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统特点有：1）具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；2）以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力；并能产生高层次的地理信息。

3）具有公共的地理定位基础，所有的地理要素，要按经纬度或者特有的坐标系统进行严格的空间定位。

4）由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。

5）地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软硬件系统；而其内涵确是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。

信息的流动及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的交换来仿真
2.GIS与其它信息系统有什么区别？
答：第一，GIS有别于DBMS（数据库管理系统），GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。

第二，GIS有别于MIS（管理信息系统），GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备要复杂、系统功能要强；MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。

管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。

第三，GIS有别于地图数据库，地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来，不注重分析和查询，不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息，它只是GIS的一个数据源。

第四，GIS 有别于CAD系统，二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只处理规则的几何图形，属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。

3.简述GIS的构成。

答：GIS构成：硬件平台、软件平台、空间数据、应用人员、GIS模型。

应用人员是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；软系统件是支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统；硬件系统是各种设备、物质的基础；空间数据是系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础；GIS模型是解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术产生社会经济效益的关键所在。

4.举例说明GIS可应用的行业。

答：测绘与地图制图资源调查与管理城乡规划灾害监测环境保护国防宏观决策支持。

如：防火信息系统、水质管理、城市土地利用信息系统、电信资源管理、铁路地理信息系统、公安警用地理信息系统、医疗机构信息查询等。

5.简述GIS的研究内容。

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第二章
1.GIS中为什么要考虑地图投影？
答：GIS以地图方式显示地理信息。

地图是平面而地理信息则是在地球椭球上，因此地图投影在GIS中不可缺少。

GIS数据库中地理数据以地理坐标存储时，则以地图为数据源的空间数据必须通过投影变换转换成地理坐标；而输出或显示时，则要将地理坐标表示的空间数据通过投影变换变换成指定投影的平面坐标。

GIS中，地理数据的显示可根据用户的需要而指定投影方式，但当所显示的地图与国家基本地图系列的比例尺一致时，一般采用国家基本系列地图所用的投影。

2.地理空间实体的三要素是什么？它们之间的关系是怎样的？
答：地理空间实体三要素是点、线、面三种要素，分别用点状、线状、面状符号表示。

其中，点要素是有位置，无宽度和长度的抽象的点；线要素是有长度，但无宽度和高度用来描述线状实体的，通常在网络分析中使用较多，度量实体距离。

面要素则具有长和宽的目标，通常用来表示自然或人工的封闭多边形，一般分为连续面和不连续面。

3.地理信息的数字化描述方法有哪些？
答：地理信息的数字化描述方法有：显性描述和隐性描述。

计算机对空间实体的显性描述也称栅格数据结构，对地理实体的隐性描述也成矢量数据结构。

所以有栅格法和矢量法可以表示空间信息。

4.空间实体可抽象为哪几种基本类型？它们在矢量数据结构和栅格数据结构分别是如何表示的？
答：分为点实体，线实体，面实体三种类型。

在矢量数据结构是通过记录空间对象的坐标及空间关系来表达空间对象的位置。

即点是空间的一个坐标点；线是多个点组成的弧段；面是多个弧段组成的封闭多边形。

在栅格数据结构中点为一个像元；线是在一定方向上连接成串的相邻像元集合；面是聚集在一起的相邻像元集合。

5.叙述四种栅格数据存储的压缩编码方法。

答：即链式编码、游程长度编码、块状编码和四叉树。

四种栅格数据的编码方法：直接栅格编码，就是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码；压缩编码，包括链码（弗里曼链码）比较适合存储图形数据；游程长度编码通过记录行或列上相邻若干属性相同点的代码来实现；块码是有成长度编码扩展到二维的情况，采用方形区域为记录单元；四叉树编码是最有效的栅格数据压缩编码方法之一，还能提高图形操作效率，具有可变的分辨率。

6.试述栅格结构数据获取的主要途径以及栅格数据结构的编码步骤。

答：主要有四个途径即目读法；矢量数字化法；扫描数字化法；分类影像输入。

步骤：1.将已知地图和已知坐标方式的透明纸叠合在一起，确定地图的输出范围，坐标方式和栅格地图的行列数；2.为已知地图中各类地物编码，地图的背景值设为0，并在Microsoft Excel中进行编辑；3.将Excel2000中编辑好的栅格数据复制到记事本里面，以.txt文件的形式进行保存，并将TAB键替换为空格；4.再将TXT文件中的内容复制到word文档中，并用回车符替换空格键，之后保存；
5.将txt文件的扩展名(.txt)改为.rst；
6.打开IDRISI32软件，并打开File 菜单下的metadata命令，编辑元数据文件，并以rdc为扩展名，与rst文件同名进行保存注意参数的设置，并设置其坐标与参照系统等；
7.利用Reformat菜单下的Convert命令将.rst文件进行转换，将整形数转化为二进制数据；
8.完
成栅格编码。

7.试述矢量结构的编码方式及其编码的主要步骤
答：实体式、索引式、双重独立式、链状双重独立式。

步骤： 1在记事本中利用坐标序列法建立点、线、面实体的编码；2并以VXP 为扩展名进行保存文件；3在IDRISI32软件中建立元数据文件，注意参数的设置，以vdc 为扩展名进行保存；4在IDRISI32软件中进行文件格式的转换。

file/import/software-specific formats/idrisi vector export format 下转化，将vxp 文件转化为vct 文件。

5.完成矢量编码。

8.利用关系表来表达下图的空间拓扑关系。

第三章
1.简述空间数据采集的任务
答：将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感图片数据、文本资料等转换成GIS 可以接受的数字形式。

2.简述GIS 数据的内容。

答：数字线化数据：地形测图思想：点、线、面；影像数据：数据源丰富、生产效率高、直观详细记录地表自然现象；数字高程模型；属性数据：是什么，判读和考察、详细描述信息。

3.简述常用的图形数据采集设备。

答：数字化设备：数字化仪、扫描仪、摄影测量设备。

特点：范围大，速度快使用范围：大面积GIS 数据采集、资源普查等；野外测量：大平板、全站仪、GPS 、移动测绘系统。

特点：精度高、效率较低。

适合范围：小范围GIS 数据采集或局部数据更新。

4.简述空间数据采集的手段。

答：全站仪测量；GPS 测量；摄影测量：解析摄影测量、数字摄影测量；遥感图像处理：栅格影像与矢量GIS 的线划图叠加、用GIS 的数据作为辅助信息，进行多光谱遥感的地物分类、辅助目标识别、GIS 数据采集与更新、GIS 与遥感两者
7 a d a: 结点号 1: 弧段弧段数字化方向
之间的联合分析与制图。

5.简述地图数字化的目的及常见的地图数字化方法。

答：地图数字化的目的是为了让图形数据更好的在计算机中进行存贮、分析和输出。

常见地图数字化的方法主要包括手工数字化、数字化仪数字化、扫描跟踪数字化等。

6.简述地图数字化的流程。

见课件
7.简述数字化数据采集方案。

见课件
8.简述三种数字化方法及其操作过程。

见课件
9.简述空间数据质量的内容、误差来源及质量控制方法。

答：数据质量的基本内容：1、位置精度；2、属性精度；3、逻辑一致性；4、完备性；5、现势性；数据质量的误差来源：a空间现象自身存在的不稳定性 b空间现象的表达 c空间数据处理中的误差d空间数据使用中的误差；数据质量控制方法有：1.传统的手工方法2.元数据方法3.地理相关法。

第四章
1.MapGIS文件组织见课件
2.MapGIS中上下标与分式编排方法见课件
第五章
1.空间数据库模型包含哪些内容？
答：空间数据库模型是指数据库系统中关于数据内容和数据间联系的逻辑组织形式，它以抽象的形式描述和反映地理实体构成及其相互关系。

数据库领域采用的数据模型有1)、传统数据模型：层次模型、网状模型和关系模型，其中应用最广泛的是关系模型；2）、面向对象的数据模型。

2.需求分析阶段应解决的主要问题。

答：1)调查用户需求：了解用户特点和要求，取得设计者与用户对需求的一致看法。

2)需求数据的收集和分析：包括信息需求，信息加工处理要求，完整性与安全性要求等。

3)编制用户需求说明书：包括需求分析的目标、任务、具体需求说明、系统功能与性能、运行环境等，是需求分析的最终果。

3.结构设计包括哪些内容？
答：空间数据结构设计是指在现在数据库管理系统的基础上建立空间数据库的整个过程。

主要包括需求分析、结构设计和数据层设计三部分。

第六章
1.简述空间查询的方式。

答：空间查询是指基于给定的属性和空间约束条件从地理数据库中查找指定地理对象及其属性的过程。

包括 1.由图形查询属性：1）检索其相应属性；2）检索其空间拓扑关系。

2.由属性查图形：1）检索对应的空间实体；2）查询属性。

2.简述空间查询的种类。

答：几何参数查询；空间定位查询：按点查询、开窗查询；空间关系查询；属性查询；和其它查询方法：可视化空间查询、超文本查询、自然语言空间查询等。

3.简述网络的组成。

见课件
4.如何求解最佳路径。

答：最佳路径分析：由用户确定权限值关系后，即给定每条弧段的属性，当需求最佳路径时，读出路径的相关属性，但必须按照指定的顺序访问网络中的所有节点。

5.如何进行资源分配。

答
6.如何确定最近设施(地址匹配)。

答
7.举例说明网络分析的实际应用。

答：最短路径的分析与应用
数据：城市交通网络、商业中心及家庭住址、网络节点等。

要求：根据不同要求，获得到达指定目的地的最佳路径，并给出路径的长度。

1) 在网络中指定一个商业中心，分别求出在不同距离、时间的限制下从家到商业中心的最佳路径。

2) 给定访问顺序，按要求找出从家出发，逐个经过访问点，最终达到目的地的最佳路径。

3) 研究阻强的设置对最佳路径选择的影响。

求解：1) 无权重最佳路径的生成；2) 加权最佳路径的生成；3) 按顺序逐个通过访问点的路径生成；4) 阻强(障碍)问题。

8.举例说明缓冲区分析的实际应用。

答：缓冲区分析是指以点、线、面等实体为基础，自动建立其周围一定宽度范围内的多边形实体，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的分析方法。

例子略9.简述叠加分析的实际应用。

答：叠置分析是将同一地区的两组或两组以上的要素进行叠置，产生新的特征的分析方法。

应用：基于矢量数据的叠置分析即寻求和确定同时具有几种属性的分布区域。

例如，土壤类型与城市功能分区叠置，可得出土壤与分区合成图，也可得出新属性统计表。

实施步骤：a对原始数据形成拓扑关系。

b多层多边形数据的空间叠置，形成新层。

c对新层中的多边形重建拓扑。

d删除多余多边形提取感兴趣的部分。

10.简述DEM的实际应用。

答：一)基于DEM的信息提取：1.坡度；2.坡向；3.地表粗造度（破碎度）；4.高程变异分析：包括平均高程、相对高程、高程标准差，高程变异。

5.地貌形态的自动分类。

二)等高线绘制：1.等高线追踪；2.等高线光滑。

三) 基于DEM的可视化分析：1.剖面分析；2.通视性分析；3.地形三维显示；4.地貌晕渲图绘制；
5.飞行模拟。

四) 流域水文特征及土木工程：用于工程项目中的开挖填方、线路勘测设计、水利建设工程等。

11.简述GIS解决空间问题的一般步骤。

答：GIS解决空间问题的一般步骤：1）明确目的、要求；2）收集（准备）数据并建库;3）确定GIS空间分析步骤；4）输出结果。

应用型题目
一、道路拓宽改建过程中的拆迁指标计算
具体要求： a)道路从原有的20m拓宽至60m；b)拓宽道路应尽量保持直线；c)部分位于拆迁区内的10层以上的建筑不拆除。

写出所需数据及解决问题的思路。

二、辅助建筑项目选址
具体要求：确定一些具体的地块，作为一个轻度污染工厂的可能建设位置。

工厂选址的标准包括：a）地块建设用地面积不小于10000平方米；b）地块的地价不超过1万元/平方米；c）地块周围不能有幼儿园、学校等公共设施，以免受到工厂生产的影响。

其中二的解题思路如下
第一步，从数据库中提取用于选址的数据。

一类为全市所有地块信息的数据层；另一类为全市公共设施（包括幼儿园、学校）的分布图。

第二步，进行特征提取和空间拓扑叠加从地块图中提取满足条件a)、b)的地块，并与公共设施层数据进行叠加。

第三步，进行邻域分析。

对叠加结果进行邻域分析和特征提取，去掉周围有幼儿园、学校等公共设施的地块，选择满足要求的地块。

第四步，将选择的地块及相关信息以地图和表格的形式打印输出。

第七章
1.格网的创建方法。

答：1）等高线法；2）规划格网法；3）不规划三角网法。

2.如何求解空间地物的要素临近区与服务区。

见课件
答：临近区：也即缓冲区，是空间地理要素的影响范围或者辐射范围。

服务区：是指空间地理要素的服务范围。

3.如何生成密度图与距离图。

见课件
4.如何求解坡度坡向图。

答：1）坡向主要应用：①在一个区域内提取所有朝北的坡面，为房地产建设提供最佳位置；②计算研究区域内的每一点的太阳光照值，从而测定每一点的生物量。

选择菜单Surface/Derive Aspect命令，建立坡向图；2）坡度主要应用：①根据坡度起伏变化，确定崩塌、泥石流区域或严重的土壤侵蚀区，作为灾害防止与水土保持工作的基础；②提取平坦区域，为大型商业中心或房屋建筑选址。

选择菜单Surface/Derive Slope命令，建立坡度图。

5.如何解决中学选址问题。

6.如何计算工程填挖方。

见课件
7.简述可视性分析的主要应用。

见课件
答：可视性分析实质上是对地形的一个最优化处理问题。

主要应用有：设置雷达站、电视台的发射站、道路选择、航海导航、军事上的布设阵地、设置观察哨所、铺架通信线路等。

第八章
1.地图与地理信息系统的区别与联系。

答：地图是记录地理信息的一种图形语言形式，强调地图数据分析、符号化与显示。

地理信息系统侧重于信息分析，具有存储、分析、显示和传输地图信息的功能。

且地图表达应注意比例尺和地图投影。

2.地图符号的分类。

答：1）根据事物分布的特点，地图符号有面状、线状和点状之分。

2）按照符号的定位情况分定位符号和说明符号。

其中定位符号是指图上有确定位置，一般不能任意移动的符号，如河流、居民地及边界等；说明符号是指为了说明事物的质量和数量特征而附加的一类符号，它通常是依附于定位符号而存在的，如说明森林树种的符号等。

3.专题地图的内容包括哪些内容。

答：专题地图是突出地表示一种或几种自然现象和社会经济现象的地图。

包括地理基础和专题内容两部分。

其中地理基础即普通地图上的一部分内容要素，作为编绘专题内容的骨架，并表示专题内容的地理位置和说明专题内容与地理环境的关系。

如经纬网、水系、居民点、地势等；专题内容：一是将普通地图内容中一种或几种要素显示得比较完备和详细，而将其他要素放到次要地位或省略，如交通图等；二是包括在普通地图上没有的和地面上看不见的或不能直接测量的专题要素，如人口密度图。

4.地图基本组成包括哪些内容。

答：有地图主体,比例尺,图例,方向标识,经纬线,等高线,说明等。

5.地图输出的三种类型。

答：屏幕输出、矢量绘图、。

打印输出
6.简述GIS输出产品的类型。

答：地图、图像、统计表、三维多媒体虚拟现实。