环境地理信息系统

《环境地理信息系统》复习题第一章概述1、数据——是事实或图形的载体和表达，围绕着一个或多个具体目标，系统采集的数字、文字、符号和图像等。

2、信息——借助数据表示实体内容、数量和特征，展示实体，为生产、管理决策提供依据。

3、信息特征：客观性、实用性、共享性、可传输性4、地图：是按照一定的法则，有选择地以二维或多维的形式与手段在平面或球面上表示地球（或其他星球）若干现象的图形或图像。

5、地理信息：指与空间地理分布有关的信息，它表示地表物体和环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图形和图像等的总称。

6、地理信息的特征（1）区域性。

指地理信息的定位特征，且这种定位特征是通过公共的地理基础来体现的。

（2）数据量大。

地理信息既有空间特征，又有属性特征，并包括一个较长的发展时段。

（3）多样性。

描述地理实体可以用文字、数字、地图和影像等形式以及纸质、光盘等物理介质载体。

（4）动态性。

是指地理信息的动态变化特征，即时序特性，从而使地理信息常以时间尺度划分成不同时间段信息。

7、地理信息系统的概念和内涵（1）地理信息系统的概念：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、操作、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服务而建立起来的计算机技术系统。

（2）GIS的内涵：①结构上，GIS由计算机硬件、软件、地理数据、数据处理模型和相关人员共同构成。

②功能上，GIS是采集、存储、处理、显示地理数据，通过网络分布地理数据的计算机系统。

③GIS的目标是辅助空间决策。

8、GIS的分类（1）按体系结构分：桌面GIS、嵌入式GIS、移动GIS（2）按集成类型分：项目GIS、部门GIS、企业GIS、社会GIS（3）按应用类型分：城市管理GIS、资源与环境管理GIS、办公、服务GIS9、GIS结构：计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据、用户、分析模型10、地理空间数据：是指以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文经济景观的数据10、环境科学中GIS的作用（1）计算机制图：快速、准确地更新地图和重新绘制整个区域，而且地图数据格式也由纸张上的墨迹变成了在磁盘上存储的数字数据。

（2）空间数据库管理：空间数据库管理系统将计算机制图能力与传统数据库管理能力联系起来。

用户能够在地图上点击查询任何位置，回复给定位置的信息。

（3）GIS模拟：模拟地图光桌功能，具有距离、方向计算能力，逐步模拟用户地图分析的日常工作。

（4）空间推理：在GIS基础上，建立环境领域知识库，模拟人类推理机制，进行环境空间推理，消解人类利益冲突，实现环境管理智能化。

12、GIS在环境科学中应用的4个发展方面：①环境空间数据挖掘②环境数值预报模型③环境过程动态监测④环境信息服务第二章空间数据结构1、地理实体：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。

2、空间数据基本特征（1）属性特征：表示实际现象或特征。

如变量、级别、数量特征和名称等；（2）空间特征：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；（3）时间特征：指现象或物体随时间的变化，其变化的周期有超短期、短期、中期和长期等。

3、图层：地理目标数据可按某种属性特征形成一个数据层。

4、空间数据结构：是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构。

5、矢量数据结构：是通过坐标值来精确表示点、线、面等地理实体的。

6、拓扑邻接：指存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系。

7、拓扑关联：指存在于空间图形的不同元素之间的拓扑关系。

8、拓扑包含：指存在于空间图形的同类，但不同级的元素之间的拓扑关系。

包含关系分简单包含、多层包含和等价包含三种形式。

9、空间数据采用拓扑数据结构的意义（1）根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体的空间位置关系。

（2）利用拓扑数据有利于空间要素的查询。

（3）可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。

10、拓扑结构的优缺点（1）优点1)描述点、线、面的空间关系不完全依赖于具体坐标位置。

2)用拓扑表所表达的空间关系信息丰富、简洁。

3)便于作多边形和多边形的叠合。

4)便于检查数据输入过程中的错误。

（2）缺点1)拓扑关系的建立比较复杂。

2)数据结构本身比较复杂。

11、栅格(Raster)/网格数据结构：是以规则的像元阵列来表示空间地物或现象的分布的数据结构。

其阵列中的每个数据表示地物或现象的属性特征。

12、栅格数据的获取（1）遥感数据：通过遥感手段获得的数字图像就是一种栅格数据。

（2）对图片的扫描：通过扫描仪对地图或其它图件的扫描，可把资料转换为栅格形式的数据。

（3）由矢量数据转换而来：通过运用矢量数据栅格化技术，把矢量数据转换成栅格数据。

（4）由手工方法获取：在专题图上均匀划分网格,逐网格地确定其属性代码的值，最后形成栅格数据文件。

第三章 GIS空间表达基础1、环境空间要素（1）地理位置：精确的表达地理位置是GIS管理、分析和表达的基础。

（2）方向：需确定一个参照点，然后通过方位角确认方向。

（3）尺度：地图比例尺，是GIS项目的空间精度。

（4）距离：是空间上两个位置之间的度量。

（5）空间实体：环境实体的表达就是对实体空间特征和属性进行描述。

（6）环境空间制图：地图是建立环境空间联系的基本工具，应包括图名、方向、比例尺、图例、轮廓线和边缘空白等。

2、GIS参照系：时间参照系、空间参照系3、空间参照系包括确定环境空间实体平面位置的平面坐标系和确定高程的高程系。

4、地图投影：就是按照一定的数学法则，将地球椭球面上的经纬网转化到平面上，使地理点的地理坐标（φ，λ）与地图上相对应的平面坐标（x，y）或者极坐标（δ，ρ）间，建立一一对应的函数关系。

5、地图投影的选择因素（1）制图区域的地理位置、形状和范围（2）制图比例尺（3）地图内容:如交通图、航空图、军用地图等要求方向正确，应选择等角投影；自然地图和社会经济地图等要求保持面积对比关系的正确，应选择等积投影（4）出版方式:地图在出版方式上分为单幅图、系列图和地图集。

单幅图的投影选择只需按上述原则选取，系列图由于性质相近，也可选择同一变形性质的投影，而地图集应该结合具体情况分析。

6、地图的特征（1）有位置和属性两个要素（2）具有比例尺（3）具有一定数学基础，即坐标系统和投影（4）人为选择地图内容和制图区域（5）是地表的模拟表达7、地图类型：普通地图：较全面反映自然地理要素和社会经济要素的基本特征、分布规律及其相互关系。

专题地图：显示特定要素的空间分布，可以从中发现特定要素的分布模式。

8、地图坐标转换：是将一个坐标系统转换为另一个新坐标系统。

9、进行坐标转换的原因（1）在GIS数据库中，对多种来源的GIS数据，将不同地图投影转换为一个统一地图投影；（2）在地图数字化过程中，校准地图收缩或扭曲变形引起的地图测量误差；（3）对具有几何误差和变形的遥感图像进行几何校正，产生地理编码图像。

第四章 地理空间数据采集及处理1、 GIS 的数据源：地图数据、遥感数据、文本数据、统计数据、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据2、 环境数据及其来源：模拟地图、航空照片、遥感影像、测量数据、已有的数字数据文件3、 地图数字化： 把传统的纸质或其他材料上的地图转换为计算机可识别的图形数据的过程，以便进一步在计算机中进行存贮、分析和输出。

4、 阐述扫描矢量化处理流程其中屏幕跟踪矢量化流程：（1） 准备扫描图像选择要数字化的地图，识别该图的投影和坐标系统，在图上选取至少4个控制点并获取控制点的实际地理坐标，然后将地图扫描成GIS 软件可识别的栅格图像格式保存。

如果没有现成的坐标系统，也可以在图上建立自己的坐标系统并读取相应的控制点的坐标。

（2） 栅格图像配准：选择投影和单位、输入控制点、编辑控制点（3） 新建数字化图层（4） 屏幕跟踪矢量化地图5、 地理数据的误差来源（1） 空间现象自身存在的不稳定性：空间现象在空间位置分布上的不确定性变化；在发生时间段上的游移性；属性类型划分的多样性；非数值型属性值表达的不精确性（2） 空间现象的表达：投影变换误差；仪器误差与操作误差（3） 数据处理中的误差：底图数字化处理和扫描时的矢量化处理中产生的误差；数据格式转换；数据抽象；建立拓扑关系；与主控数据层匹配；数据叠加操作和更新；数据集成处理；数据的可视化表达 矢量图合成、接边 矢量图编辑 纸质地图（4）空间数据使用中的误差：对数据的解释过程中产生的误差；在缺乏对空间数据说明的情况下，对数据的随意使用而产生的误差6、地理数据质量控制：设计过程的质量控制、对基础资料的质量控制、对数据采集手段的选择、对软、硬件配置的要求、数据采集前的准备工作、数据采集中的监控、结果控制。

第五章地理数据库1、数据库：是允许不同应用系统共享的无冗余数据集合。

2、数据库的四个标准要素：表格、报告、窗体、查询3、空间数据库的概念和特征（1）概念：是某区域内关于一定地理要素特征的数据集合。

（2）特征：1)数据量特别大。

2)不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据。

3)数据应用广泛。

例如地理研究、环境保护、土地利用与规划、资源开发、生态环境、市政管理、道路建设等。

4、地理数据模型有四种：层次模型、网络模型、关系模型和面向对象模型。

5、空间数据库设计过程:（1）规划：进行建立地理数据库的必要性和可行性分析,确定地理数据库之间的关系（2）需求分析：需求分析是整个地理数据库设计与建立的基础，主要进行以下工作：调查用户需求、需求数据的收集和分析、编制用户需求说明书。

（3）概念设计：将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型的过程就是概念设计。

（4）逻辑设计：逻辑设计的主要任务是将空间数据分析阶段所得到的地理数据重新进行分类、组织。

包括图块结构设计（分块）和图层信息组织（分层）。

（5）物理设计：确定数据库的存储结构。

（6）数据字典设计：用于描述数据库的整体结构、数据内容和定义等。

第六章空间分析1、空间分析的定义与内容（1）空间分析：是研究和提取不同位置上、具有相互关联的空间对象之间关系，是空间数据转换、操作和分析方法的应用。

（2）GIS空间分析的内容1)选择：包括制图、数据库和度量功能2)操作：包括空间拓扑、叠加、插值和空间权重，涉及数据聚合、分散、地图提取、质心和网格3)预测：即空间插值2、环境空间分析：假定环境事件或现象之间存在特定空间关联，探索和理解具有空间、时间、多属性和多尺度特征的环境数据及其组合的各种空间结构。

3、空间分析包括4个层次：（1）空间数据操作：如空间查询、度量、缓冲区和叠加分析（2）空间数据分析：包括描述和解释，地图制图和数据操作可视化过程（3）空间统计分析：是假设检验过程（4）空间模拟和预测：建立过程模型，预测空间模式4、空间分析的步骤（1）建立分析的目的和标准（2）准备空间操作的数据（3）进行空间分析操作（4）进行表格分析（5）结果评价和验证修改（6）产生结果图和表格报告5、空间查询：是按一定的要求对空间实体及其空间信息进行访问，从众多的空间实体中挑选出满足用户要求的空间实体及其相应的属性。