GIS考试总结

一、名词解释
1.地理信息系统：以地理空间数据库为基础，在计算机软、硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、
管理、分析、模拟和显示；并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的
地理信息，为地理研究和地理决策而建立起来的计算机技术系统。

2.地理信息科学：地理信息科学是一门从信息流的角度研究地球表层人地关系系统的地理学
科。

其目的在于揭示地理信息发生、采集、传输、表达和应用的机理, 研制开发各
种地理信息技术系统, 为人地系统的认知、研究与调控提供科学依据和手段, 促进人
地系统的持续发展。

包括理论、技术以及应用地理技术科学。

3.地理信息：表征地理系统诸要素的数量、质量、状态、分布特征、相互关系和变化规律的
各类信息，其基本特征是具有空间定位信息，又叫空间信息。

4.分析空间：在空间数据处理中，用于分析实际应用问题的二维或三维空间范围，即研究范围。

5 地理空间：是人类赖以生存的地球表层具有一定厚度的连续空间域，又称地理圈（人地关系系统）
6.空间数据元数据：是描述地球表层一定范围（地理圈、地理空间）内地理事物（空间实体、地理现
象）数量、质量、分布特征、相互关系和变化规律的数据。

7.空间数据质量：空间数据质量指空间数据对特定用途的分析和操作适用的程度。

即数据质量是指数
据适用于不同应用的能力，其中包括不确定性、误差和精度。

8.矢量结构：用欧几里得几何学中的点、线、多边形及其组合表示地理实体空间位置、形态和分布
特征的一种数据组织形式。

矢量数据结构是通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、
线和多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。

9.拓扑关系：拓扑关系是空间对象空间关系的一种用结点、弧段和多边形所表示的实体之间的邻接、
关联和包含连通等的关系。

10.栅格数据模型：指将分析空间划分成多个规则的、互相相邻的网格单元（多为矩形区域,
也偶有表示为三角形或六边形的），然后给各个格网单元赋以相应空间对象的属性
值，用这多个格网单元组成的规则格网来表示地理现象的空间位置和属性特征。

11.TIN：使用彼此相邻而不重叠的三角形组成的三角网，每个三角形顶点的xyz坐标已知，
所以通过在一个三角形表面使用简单的线性插值和多项式插值，可以估计任何位置的表面
值，基本组成是由节点按一定规则相连形成的三角形。

12.扫描矢量化：用矢量扫描仪将数据矢量化，扫描数据的矢量化过程包括要素提取、符号识别、二
值化、细化、断线修复、属性赋值
13.投影转换：投影转换是指当系统使用来自不同地图投影的图形数据时，需要将该投影的数据转换为
所需要投影的坐标数据；投影转换的方法包括正解变换、反解变换和数值变换等14.坐标变换：利用控制点建立变换方程，将数字地图从一种坐标系转换为另一种坐标系的过程。

包括
等积、相似、仿射、投影、拓扑变换。

15.游程编码：用一个符号值或串长代替具有相同值的连续符号，使符号长度少于原始数据的长度。

该
编码属于无损压缩编码。

对于二值图有效。

16.空间分析：基于空间数据的分析，通过对空间对象的形态特征、空间分布、空间关系和空间行为
进行描述，解决地理理论的空间格局或空间关系问题，并进行空间现象的解释和预测，
空间分析的结果依赖于对象的位置。

17.叠置分析：根据同一地区两个图层间图元的空间对应关系，重新组合生成新的空间图元或计算出相
关参数，新空间图元的属性信息继承了输入图层对应图元的属性信息。

18.缓冲区分析：属于近邻分析的一种，缓冲区用于计算到图元（点、线、面）一定距离范围内的空
间所构成的面域，即生成围绕点、线或面的多边形。

19.动态分段：是在不改变弧段几何和属性结构的前提下，在定义分段和路径的基础上，通过
将动态事件和路径相关联，使事件表示的任意属性特征对应于线图元的任意
部分，从而实现事件在路径上动态定位和弧段的动态分段。

20.四杈树编码：是最有效的栅格数据压缩编码方法之一。

其基本思想是首先把一幅图象或一幅
栅格地图等分成四部分，如果检查到某个子区的所有格网都含有相同的值（灰度或属性值），那么这个子区域就不再往下分割；否则，把这个区域再分割成四个子区域，这样递归地分割，直至每个子块都只含有相同的灰度或属性值为止。

21.空间分配模型：根据网路上某些特定位置（中心）的供应以及网络弧段和节点的需求和阻抗，按
照需求平衡和最小费用的原则，将网络的某些弧段分配给资源中心。

22数字高程模型(DEM)：表示区域D上地形三维向量的有限序列{Vi= (Xi, Yi, Zi)}，其中（Xi, Yi∈D）
是平面坐标，Zi是（Xi, Yi）对应的高程，对于规则格网{Vi= Zi}；
23.空间自相关：如果某个地理变量与其自身通过空间相关联，如果这个变量的空间分布存在规律性，
则称这个变量是空间自相关的。

24.全局Moran’s I 指数的计算公式：
25.空间插值：通过填补样本点之间的数据空白，将空间上离散的测量数据转换为连续的曲面数据，以
获取区域上任何一点变量的属性值。

二、简答
（一）绪论
1．GIS的结构及功能
答：GIS的构成包括硬件环境、软件系统、空间数据（空间数据库）应用模型以及人员和用户界面。

GIS 的功能主要有：A.数据的输入与编辑；B.数据转换；C.数据存储与数据库管理；D.空间信息的处理与变换；E.信息的浏览与查询；F.信息的显示与输出；G.空间分析与空间模拟；H.GIS二次开发功能。

1.地理信息系统的发展及趋势
答：（1）国际GIS的发展：A．60年代GIS处于起步阶段；B．70年代GIS处于发展阶段；C．80年代GIS普及和推广；D．90年代GIS产业化，理论体系逐步形成；E．本世纪地理信息科学产生。

（2）中国GIS的发展：GIS在我国的起步比较晚，从70年代末开始引进，80年代逐步赶上。

GIS在我国虽然发展较晚，但发展很快。

分为以下几个阶段：A. 1978-1980年的准备阶段
B. 1981-1985年为起步阶段
C. 1985-1995年为初步发展阶段
D. 90年代大发展
E. 本世纪GIS成为一个专门的研究领域
（3）发展趋势：
A.多维空间数据模型的研究：二维的矢量数据模型，虽然还没有公认为“高效”的数据模型，基
本上能满足二维GIS的要求。

但是，三维、时态维GIS的数据模型的研究和运用情况则不同，
目前还没有一个成熟的GIS系统能管理真三维、四维的空间数据。

因此多维数据模型的研究
是个重要热点。

B.多源空间数据的集成——OPEN GIS：A.将矢量数据、属性数据、图像数据和DEM数据有机
结合起来，使系统的功能更加全面；B.OPEN GIS要求不同GIS系统之间的数据无须转换而
可以互操作，要求数据的标准化。

C. Internet GIS。

D.高度集成化的GIS——从专业应用融入IT 潮流。

E.数字地球与GIS。

F.GIS大众化。

G.地理信息科学的产生。

1.简述地理信息系统和遥感能够结合起来相辅相成的原因。

答：
2.试述GIS、RS和GPS集成的定义、理论与关键技术
答：（1）GIS：是Geographic Information System 的缩写指由计算机系统、地理数据和用户组成的，通过对地理数据的集成、超出、检索、操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为土地
利用、资源管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府各部门行政管理
提供新的知识，为工程设计和规划管理提供决策服务。

（2）RS：是利用探测仪器，不与探测目标接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示物体的特性及其变化的综合性探测技术。

（3）GPS：是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。

2．GIS的地理基础
1. 地图投影与地理信息系统的关系答：
2. GIS中，为什么不使用地理参考坐标系（经纬度坐标系统）而使用平面直角坐标系统存储空间数据。

答：
3.空间数据模型
1.简述地理事物与地理观象在GIS中表达方法。

答：（1）单一实体：A.点实体用一组x、y坐标表示；B.线实体用一组有序的x、y坐标表示；
C.面实体用一组首尾相同的坐标表示。

（2）多种实体的表示：如果具有多种实体，就需要对每一实体给定一个识别码。

对每一实体用其识别码和相应的坐标列表有关的序号来描述。

（3）带有属性的空间实体的表示：带有属性的空间实体的表示
（4）多层信息的表示：空间数据的分类，是指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组织为不同的信息层。

（5）实体类型组合：空间实体实际上是点、线、面、体多种要素的复杂组合，即空间实体常常被认为由一些基本的空间单元（指那些基本的、实际存在的、不可再分的元素）组合生成；这种组合既表示了不同类型的空间关系，也同时组合成不同的实体类型：
A.复杂实体有可能由不同延展度和类型的空间单元组合而成；
B.某一类型的空间单元组合形成一个新的类型或一个复合实例；
C.某一类型的空间实体可以转换为另一类型；
D.某些空间实体具有二重性，也就是说，由不同的维数组合而成。

2.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结构中分别是如何表示的？
答：空间实体可抽象为点状实体、线状实体、面状实体、体状实体以及实体类型组合。

在矢量数据结构中分别以点拓扑、弧拓扑面拓扑表示。

在栅格数据结构中，点使用离散分布的单个单元格来表示，单元格的值表示某个地理现象的属性，不同的值表示不同的地理对象或同一地理现象的不同属性；
单条线通过一系列有序相连的具有相同值单元格来表示，不同的值表示不同的地理对象或同一地理现象的不同属性；单个面表示为一簇具有相同值的相邻单元格，不同的值表示不同的地理对象或同一地理现象的不同属性；表示曲面，这时单元格的值并不代表整个单元格范围地理形象的取值，而代表单元格中心点的取值，其它点的值要靠插值得到。

在ArcGIS中，Lattice 是用规则分布的样本点表示曲面类型地理现象的数据模型，每一样本点表示表示面上该位置的xyz。

3.面数据模型、拓扑数据模型在空间数据存储方面有何不同？各支持何种数据类型的空间应用？答：4．举例说明拓扑数据结构，arcgis对拓朴数据的处理方法及其意义。

答：A.点拓扑：表示弧段的连通性，即弧段在节点相连；
B．弧拓扑：Arc-Node 拓扑结构，表示弧段的方向；
C．弧拓扑：Left-Right多边形拓扑结构，通过弧段的左右多边形，定义了相临性；
D．面拓扑：Polygon-Arc 拓扑结构，定义了区域，即多边形由弧段组成；
E．面拓扑：检查多边形的包含关系。

5.简述栅格网表示地理现象的原理和栅格赋值方法。

答：（1）原理：栅格数据结构指将分析空间划分成多个规则的、互相相邻的网格单元（多为矩形区域,也偶有表示为三角形或六边形的），然后给各个格网单元赋以相应空间对象的属性值，用这多个格网单元组成的规则格网（GRID）来表示地理现象的空间位置和属性特征。

（2）赋值方法：
A．中心点法(Centroid Type) ：用处于单元格中心的地物属性值，决定单元格的取值。

主要用于连续变化的地理现象，即曲面类型地物的取值。

B.优势类型法(Predominant Type) ：(I)面积：对于面状地物，以占单元格面积最大的地物类型决
定单元格的取值。

适合分类较细、图斑较小的情况。

(II)长度：对于线状地物，以占单元格长度最大的地物类型决定单元格的取值。

C.重要性法(Most Important Type) ：根据单元格内不同地物的重要性，选取最重要的地物来决定
单元格的取值，适当突出特别重要的地物，这些地物或者其面积较小，或不经过单元格的中心，如稀有金属矿点的表示；
D.分层结构法（Hierarchical Method）：赋值之前需要建立决策树。

6.解释栅格空间数据模型的几个基本构成成分。

答：（1）栅格单元的尺寸：单元格的大小表示栅格数据的分辨率，单元格尺寸越小，分辨率越高；
（2）栅格单元的取值：每个单元格都有一定的尺寸和取值，尺寸对应一定的地理空间范围，取值可能表示不同的地物类别或同一类地物的不同属性；
（3）栅格取值的数据类型：整形、字符型、浮点型、逻辑型；
（4）栅格数据模型的坐标系统：坐标系统由单元格尺寸、行列序号和栅格的原点坐标所决定，坐标轴平行于栅格的行和列，栅格系统的原点选为栅格的左上角；栅格系统的原点坐标通常与国家基本比例尺公里网的交点相一致，多采用公里网的纵横坐标轴作为栅格系统的纵横坐标；但也有以经纬网来作为栅格方位的参考轴，这样为栅格系统的隐含位置编码提供了方便。

7.简述栅格数据结构的三种数据组织方法。

答：（1）基于空间变量的数据组织：针对单个空间变量，每个实体变量构成一个栅格数据文件，矩阵中的每个元素表示相应变量的属性。

这种数据结构的主要特点是坐标隐含，但属性数据冗余较大，而且空间数据的操作需要按顺序进行，影响数据处理的效率；
（2）基于栅格单元的数据组织：基于栅格单元的数据组织，针对一组空间变量，按同一栅格单元为基点，进行属性数据的组织。

即分别对每个单元格记录各个变量在这个单元格上的属性值，多个变量构成一个数据文件。

这种数据结构存取容易，但数据量大，数据处理的效率较低；
（3）基于同质图斑的数据组织：按照制图单元（同质图斑）组织数据的方法。

这种数据结构对每个同质图斑只需存储一个属性值，但（以游程编码的方式）保存同质图斑中各个单元格的位置。

这种数据结构便于采用各种数据压缩方法，减少存储量，同时可以大大加快数据处理的效率，是一种比较优化的栅格数据结构形式。

8.试写出矢量和栅格数据结构的模式，并列表比较其优缺点。

答：A.出发点：矢量数据模型侧重于地理实体的空间和属性特征，即某个空间实体所具备的空间和属性特征；栅格数据模型侧重于位置信息，侧重于表达某个位置上存在什么地理形象（实体）；
B.位置表示：矢量数据模型以X,Y坐标表示地理现象的位置和形状；而栅格数据模型用行或列来表
示地理现象的位置；
C.边界和精度：矢量数据模型能明确定义地理现象的边界，而栅格数据模型则不能精确表示地理现
象的边界。

矢量数据模型表现地理实体比较精确；而栅格数据模型则比较概括；
D .曲面类型的表示：栅格数据模型可以更好地表示连续变化的地理现象――如降水量的变化；并可
进行特定类型的空间分析，如流域模型；污染扩散模型等；
E.运算：复合运算(Overlay) 中栅格数据模型由于运算简单而速度较快；矢量数据模型则运算复杂且
速度较慢。

但是栅格数据要比矢量数据占更多的存储空间；
F.拓扑关系和空间关系的空间建模。

4．空间数据
1．论述地理空间数据区别于一般计算机数据的本质特征。

答：（1）空间性：空间性是空间数据的最主要特性。

它是指空间物体的位置、形态以及由此产生的系列特性，如空间相互关系；
（2）专题性：专题特征指的是空间特征以外的非几何属性特征，专题之间的联系过包括从属、聚类与相关；
（3）时间性：数据是静态的，而地理事物本身则可能是动态的不断变化的，某一数据只能反映地理事物的某一特定时刻或特定时间段内的情况，包括阶段性、周期性和不可逆性；
（4）多态性：同样地物在不同情形下的形态差异和不同地物占据同样的空间位置；
（5）多尺度性：地球系统是有各种不同级别子系统组成的复杂巨系统，各级别的子系统在时间规模和时间长短方面存在着巨大差别，而且由于空间认知水平、精度和比例尺的差别，地理实体的表现形式和详细程度也不相同，因此多尺度性是空间数据的基本特征；
（6）可靠性：如果不是直接获取的第一手资料，那数据就存在可靠性的问题。

有些数据不是通过直接量测得到的，而是分析估算出来的，则更存在可靠性的问题；
（7）不确定性：数据的不确定性指数据“真实值”不能被肯定的程度，具体包括随机性、模糊性、灰性、未确知性；
（8）选择性：数据只是从某一（些）侧面或角度描述地理事物的属性特征，反映了地理数据的选择性特征
（9）抽样性：空间物体以连续的方式存在于地理空间，为了能以数字方式对其进行描述，必须将其离散化，即以有限的抽样数据表述无限的连续物体；
（10）完备性完备性指数据是否系统，是否有缺失。

不完备的数据往往对分析造成困难。

尤其是数据的数值分析，没有完备的数据是不可能进行的；
（11）海量性：数据量大；
（12）自相关性：时间与空间自相关。

2．掌握空间信息的基本来源，不同来源空间数据所具有的特征。

答：
3．简述空间数据质量的要素和内容。

答：（1）要素：准确度、精度与不确定性。

（2）内容：
A．位置精度：或称定位精度，为地理实体的坐标数据与实体的位置间的接近程度，常以空间三维坐标数据精度来表示，包括数学基础精度、平面坐标精度、高程精度、接边精
度、形状再现精度、像元定位精度（分辨率）等；
B.属性精度：为地理实体的属性值与其真实值相符的程度。

属性精度通常取决于数据的类型，
而且常常与位置精度有关；
C.时间精度即现势性（Timeliness）：主要指数据的现势性，表示数据反映客观现象目前状况的程
度。

可以通过数据采集的时间和数据更新的时间和频度来表示。

D.一致性（Consistency）:指对同一现象或同类现象在表达上一致程度, 包括数据内容、数据结
构、属性和拓扑结构上的一致性；
E.数据完整性（Completeness）：指具有同一准确度和精度的空间数据在范围、内容及结构等方
面的完整程度；
F.相容性（Compatibility）：指不同来源的数据在同一个应用中匹配的程度；
G.数据档案：即数据情况说明，要求对数据的来源、内容及其处理过程等进行准确、全面和详尽
的说明——元数据；
H.可得性（Accessibility）：指获取或使用数据的容易程度；
I.适用性。

5.空间数据输入
1．纸质地图如何转为矢量电子地图？
答：(1)准备数字化用地图
(2)数字化图形数据：A.空间图形数据的采集方式 B. ArcGIS下的输入步骤
(3)识别和纠正数字化错误
(4)建立拓扑关系
(5)识别和纠正拓扑错误
(6)赋予图层特征属性
(7)检查和纠正属性代码错误
6.空间数据处理
1．简述在栅格数据中提取多边形边界的一般方法。

答：
2．简述栅格到矢量数据转换细化处理的两种基本方法。

答：（1）剥皮法：A.是从曲线的边沿开始，每次剥掉等于一个栅格宽的一层，直到最后留下彼此相连的
一个栅格点组成的图形；
B.由于每条线在不同位置的宽度可能不同，故不能剥去导致曲线不连通的栅格，也不
能在图形中形成孔。

C.方法是用一个3*3栅格窗口，逐个检查每个栅格单元，被查栅格是否删去，由以该
栅格为中心的组合图决定。

（2）骨架法：A.即确定图形的骨架，而将非骨架上的多余栅格删除。

B.扫描全图，凡是像元值为1的栅格都用V值取代，V值是该栅格与北、东和北东三
个相邻栅格像元值之和；在V值图上保留最大V值的栅格，删除其它栅格，但必
须保证连通。

V值只能分布在图形的中心线（骨架）上。

（二）空间分析
1.简述地理信息系统的主要分析方法。

答：
2.简述GIS的空间分析功能，并试以实例说明其在地理学中的应用。

答：
3.空间分布密度、空间分布中心、空间离散度的计算方法。

答：
4.缓冲区分析，叠置分析，最佳路径分析，解释并举实例说明用途。

答：
5.简述GIS最佳路线选择的原理和ArcGIS下的处理过程。

答：（1）可以使用站点文件来定义要到达的站点，也可以交互地选择要到达的站点；
（2）根据站点的访问顺序路径选择分为是由用户确定还是由计算机优化选择，分为路径（PATH）和漫游（TOUR）；
（3）计算出的最短路径保存为路径系统。

（4）具体过程包括：A．PATH和TOUR的数据准备 B．设置路径选择的运行环境
C．执行PATH命令 D．运行结果
6.请画出一下两个多边形图层的OVERLAY结果图层的示意图，说明GIS中多层面信息叠置分析的基本方法及地学意义。

答：
7.简述网络元素的含义及相关属性。

1连接（链）（network links）
（1）网络节点（network nodes）
（2）转向（turns）
（3）站点（stops）
（4）中心（centers）
（5）障碍
8.什么是网络分析？有哪几种主要类型。

答：GIS中，相互连接的线段定义了网络，其上有物质、能量、信息，对它的分析称为网络分析。

线状要素之间连接所构成网络的结构，即网络结构分析；物质、能量、信息通过通过网络的移动，即最佳路线选择和资源配准模型。

（三）DEM
1.试述建立数字高程模型的基本方法。

答：（1）DEM的来源：
A.直接定位测量：测距仪、GPS接收仪、普通测量设备（如经纬仪）；
B.地形图：数字化或由等高线自动生成；
C.影像：航空影像测量方法可直接得到DEM；
D.遥感卫星：卫星扫描系统（如SPOT卫星上的立体扫描仪）获取的图像也能提供DEM；SAR：
E．雷达干涉波可直接得到DEM；
F.机载激光扫描仪也可直接获取DEM。

（2）DEM的生成方法：
A.人工网格法：将地形图蒙上格网，逐格读取中心或交叉点的高程值、构成数字高程模型；
B.立体像对分析：利用遥感立体像对，根据视差模型，通过选配左右影像的同名点，可建立数
字高程模型；
C.等值线插值：根据各局部等值线上的高程点，通过插值公式计算各点的高程，得到DEM；
D.三角网转换法：有限个离散点，每三个邻近点联接成三角形，构成三角网。

每个三角形代表
一个局部平面，再根据每个平面的拟合方程，可计算各格网点高程，生成DEM；
E.高程点插值方法：以不规则点图元组织的Z变量的数据，并不适合于图形显示，也不适于进
行分析。

高级曲面分析要求将Z值转换成一个规则间距空间格网，或者转换成不规则三角形
网。

栅格法可用来将不规则的空间数据转化为规则格网的空间模式。

F.掌握利用DEM计算基本地形参数的方法（坡度、坡向、地表曲率、山体阴影、计算表面积、
平面几何学面积、表面长度、体积和挖方填方计算）
答：
（四）栅格分析
1.明确局部函数、焦点操作、带状操作和全局处理的差别
答：（1）局部函数：局部功能是以单个栅格单元为基础对一个栅格进行处理。

即，每个单元的处理过程都是只以其本身的值为基础，并不参考其它相邻单元的值，局部函数既可进行单层。