地理信息工程復習題

1、 - 1 - 地理信息系統(tǒng)概論 1.地理信息系統(tǒng)的定義、分類、特點  （1）地理信息系統(tǒng)主要是以處理和分析地圖圖形、圖像數(shù)據(jù)為核心的計算機系統(tǒng)。 （2）分類：根據(jù)其研究范圍，分為全球系統(tǒng)、區(qū)域系統(tǒng)和國家系統(tǒng)。 根據(jù)研究內容，分為專題系統(tǒng)和綜合系統(tǒng)。 根據(jù)其使用的數(shù)據(jù)模型，分為矢量系統(tǒng)、柵格系統(tǒng)和矢柵混合系統(tǒng)。 （3）特點：1）具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力； 2）以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預測的能力；

2、并能產生高層次的地理信息； 3）由計算機系統(tǒng)支持進行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計算機程序模擬常規(guī)的或專門的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產生有用信息，完成人類難以完成的任務；計算機系統(tǒng)的支持是GIS的重要的特征，使GIS得到快速、精確、綜合地對復雜的地理系統(tǒng)進行空間定位和動態(tài)分析。 2.GIS的的基本組成：系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件、空間數(shù)據(jù)、應用人員、應用模型 3.地理信息系統(tǒng)硬件系統(tǒng)構成及其作用。 （1）數(shù)據(jù)輸入設備 （數(shù)字化儀、工程掃描儀、數(shù)字測量設備）將地理數(shù)據(jù)轉換成數(shù)字的形式存入計算機，以便進行處理和分析計算等工作。 （2）數(shù)據(jù)處理設備

3、 （圖形工作站、個人計算機、客戶機/服務器系統(tǒng)）用作數(shù)據(jù)的處理、管理與計算。 （3）數(shù)據(jù)輸出設備 （繪圖儀、打印機、計算機顯示器和大屏幕投影儀等）為地理信息系統(tǒng)軟件提供用戶操作的界面，并把地理信息系統(tǒng)的最終成果展現(xiàn)給用戶。 4.地理信息系統(tǒng)軟件系統(tǒng)的構成：GIS功能軟件（GIS應用軟件、GIS基礎軟件平臺）、基礎支撐軟件（數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)庫軟件）和操作系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)）。 5、地理信息系統(tǒng)的功能 1）基本功能：包括數(shù)據(jù)采集與編輯、數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)處理與變換、空間分析和統(tǒng)計、產品制作與顯示、二次開發(fā)和編程 2）應用功

4、能：包括資源管理、區(qū)域規(guī)劃、國土監(jiān)測、輔助決策 6.數(shù)據(jù)和信息的定義 兩者的特點及關系 （1） 數(shù)據(jù)：是通過數(shù)字化并記錄下來可以被識別的符號，用以定性或定量地描述事物的特征和狀況。不僅數(shù)字是數(shù)據(jù)，而且文字、符號、圖像和聲音等也可以是數(shù)據(jù)。 （2）信息：是人們或機器提供關于事實的知識，是數(shù)據(jù)、消息中所包含的意義，是事物或物質特性的表征。  （3） 數(shù)據(jù)的特點：形式的多樣性 數(shù)據(jù)類型間的可轉換性 信息的特點：信息的客觀性 信息的適用性 信息的傳輸性 信息的共享性

5、0;信息的不對稱性 （4）兩者間關系：信息與數(shù)據(jù)是不可分離的，數(shù)據(jù)是信息的表達形式，是信息的載體；而信息則是數(shù)據(jù)中蘊含的事物的含義，是數(shù)據(jù)的內容。只有理解了數(shù)據(jù)的含義，對數(shù)據(jù)作解釋才能得到數(shù)據(jù)中所包含的信息。人們從數(shù)據(jù)中獲得信息的速度、數(shù)量、質量與其知識水平和技術手段有關。 7.數(shù)據(jù)的類型：數(shù)字、字符、圖形、圖像、聲音、表格 8.地理數(shù)據(jù)與地理信息的定義 地理信息是有關地理實體的性質、特征和運動狀態(tài)的表征和一切有用的知識，它是地理數(shù)據(jù)所蘊含和表達的地理含義。 地理數(shù)據(jù)：是與地理環(huán)境要素有關的物質的數(shù)量、質量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律等的數(shù)字、文字、

6、圖像和圖形等的總稱。 9.地理信息的基本特征：（1）空間特征 （2）屬性特征 （3）時序特征   - 2 - 10.空間數(shù)據(jù)的種類 GIS中的數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)類型繁多，概括起來主要有以下幾種類型： 地圖數(shù)據(jù)：來源于各種類型的普通地圖和專題地圖，這些地圖的內容豐富，圖上實體間的空間關系直觀，實體的類別或屬性清晰，實測地形圖還具有很高的精度。 影像數(shù)據(jù)：主要來源于衛(wèi)星遙感和影像遙感，包括多平臺、多層面、多種傳感器、多時相、多光譜、多角度和多種分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)，構成多元海量數(shù)據(jù)，

7、也是GIS最有效的數(shù)據(jù)源之一。 地形數(shù)據(jù)：來源于地形等高線圖的數(shù)字化，已建立的數(shù)字高程模型（DEM）和其它實測的地形數(shù)據(jù)等。 屬性數(shù)據(jù)：來源于各類調查報告、實測數(shù)據(jù)、文獻資料和解譯信息等。 元數(shù)據(jù)：來源于由各類純數(shù)據(jù)通過調查、推理、分析和總結得到的有關數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，例如，數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)權屬、數(shù)據(jù)產生的時間、數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)分辨率、元數(shù)據(jù)比例尺、數(shù)據(jù)站、數(shù)據(jù)轉換方法等。  空間數(shù)據(jù)根據(jù)表示對象的不同，又具體分為七種類型，它們各表示的具體內容如下：     (1)類型數(shù)據(jù)，例如考古地點、道路線、土壤類型

8、的分布等。     (2)面域數(shù)據(jù)，例如隨機多邊形的中心點，行政區(qū)域界線、行政單元等。     (3)網絡數(shù)據(jù)，例如道路交點、街道、街區(qū)等。     (4)樣本數(shù)據(jù)，例如氣象站、航線、野外樣方分布區(qū)等。     (5)曲面數(shù)據(jù)，例如高程點、等高線、等值區(qū)域等。     (6)文本數(shù)據(jù)，例如地名、河流名稱、區(qū)域名稱等。  

9、0;  (7)符號數(shù)據(jù)，例如點狀符號、線狀符號、向狀符號(暈線)等。 所有這些不同類性的數(shù)據(jù)都可以分為點、線、面三種不同的圖形，并可以分別采用、平面坐標，地理經緯度、，或者格網法表示。 11.空間數(shù)據(jù)基本構成：點、線、面 12.拓撲關系的種類及其作用。 種類:拓撲鄰接、拓撲關聯(lián)、拓撲包含。 作用：1）根據(jù)拓撲關系，不需要利用坐標或者計算距離，就可以確定一種地理實體相對于另一種地理實體的空間位置關系。2）利用拓撲數(shù)據(jù)有利于空間要素的查詢。3）可以利用拓撲數(shù)據(jù)作為工具，重建地理實體。 13.GIS空間數(shù)據(jù)的計算機表示方

10、式有哪幾種？ 1）空間分幅：將整個地理空間劃分為許多子空間，再選擇要表達的子空間。 2）屬性分層：將要表達的空間數(shù)據(jù)抽象成不同類型屬性的數(shù)據(jù)層來表達。 3）時間分段：將有時間特征的地理數(shù)據(jù)按其變化規(guī)律劃分為不同的時間段數(shù)據(jù)，再逐一表示。 14.獲得矢量數(shù)據(jù)的方式有那些？跟蹤數(shù)字化、掃描矢量化、數(shù)字測圖儀、數(shù)據(jù)結構轉換 1)數(shù)字化儀獲取數(shù)據(jù)； 2)掃描數(shù)據(jù)矢量化； 3)數(shù)字攝影測量獲取數(shù)據(jù)； 4)全球定位儀(GPS)獲取數(shù)據(jù)； 5)其他柵格數(shù)據(jù)轉換成矢量數(shù)據(jù)。 15.獲得柵格數(shù)據(jù)方式有那些？柵格數(shù)

11、據(jù)與精度的關系如何？如何解決柵格數(shù)據(jù)量與精度的關系？ 獲得柵格數(shù)據(jù)的方式：（1）從掃描儀獲取柵格數(shù)據(jù)；（2）從遙感獲取柵格數(shù)據(jù)；（3）矢量數(shù)據(jù)轉換成柵格數(shù)據(jù)；（4）手工網格法。 柵格數(shù)據(jù)對地物表達的精度取決于網格大小。網格邊長決定了柵格數(shù)據(jù)的精度，當網格邊長縮小時你，網格單元的數(shù)量將呈幾何級數(shù)遞增，造成柵格數(shù)據(jù)的冗余度大；當用柵格數(shù)據(jù)來表示地理實體時，不論網格邊長變小，與原實體特征相比較，信息都有丟失，這是由于復雜的實體采用統(tǒng)一的格網所造成的。 一般的，可以通過保證最小多邊形的精度標準來確定網格尺寸，使形成的柵格數(shù)據(jù)既有效地逼近地理實體，又能最大限度地減少數(shù)據(jù)量。

12、合理的網格尺寸為：    - 3 - 16.矢量數(shù)據(jù)的實體數(shù)據(jù)結構與拓撲數(shù)據(jù)結構有什么不同？ 實體數(shù)據(jù)結構，邊界坐標數(shù)據(jù)和多邊形單元實體一一對應，各個多邊形邊界點都單獨編碼并記錄坐標。而拓撲數(shù)據(jù)結構的點是相互獨立的，點連成線，線構成面。每條線始于起始節(jié)點，止于終止節(jié)點，并與左右多邊形相鄰接。實體數(shù)據(jù)結構點、線和多邊形有各自的坐標數(shù)據(jù)，但沒有拓撲關系。所以存儲時，多邊形的公共邊界被數(shù)字化兩次和存儲兩次，造成數(shù)據(jù)冗余和產生不一致。而且沒有存儲多邊形之間的關系，或者相鄰多邊形的公共邊不完全重復時，易產生偽多邊形。拓撲數(shù)據(jù)

13、結構因共享公共邊界減少了坐標點數(shù)據(jù)，減少了數(shù)據(jù)的冗余。 17.簡述mapinfo軟件中輸入屬性數(shù)據(jù)的步驟。 1）進入mapinfo后，運行“表維護表結構”命令，打開“修改表結構”對話框。 2）在”修改表結構”對話框中，可以調整數(shù)據(jù)項在表中的位置、添加數(shù)據(jù)項、刪除該數(shù)據(jù)項，以及修改修改數(shù)據(jù)項名、類型和寬度。 3)錄入屬性數(shù)據(jù)。使用工具進行錄入。單擊主工具箱上的信息工具，然后在選中對象上任意一點單擊，則彈出”信息工具”對話框。然后在文本欄中輸入相應的屬性值?；蛘咴跒g覽窗口中直接手工錄入。 18.矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)的特點。 矢量數(shù)據(jù)的特點：

14、用離散的點、線、面織成的邊界或表向來表達空間實體，用標識符表達的內容描述空間實體的屬性。描述的空間對象位置明確，屬性隱含。矢量數(shù)據(jù)之間的關系表示丁空間數(shù)據(jù)的拓撲關系。 柵格數(shù)據(jù)的特點：用離散的量化的網格值來表示和描述空間目標；具有屬性明顯、位置隱含的特點；數(shù)據(jù)結構簡單，易于遙感數(shù)據(jù)結合，但數(shù)據(jù)量大；幾何和屬性偏差；面向位置的數(shù)據(jù)結構，難以建立空間對象之間的關系。 19.游程碼、四叉樹碼的編碼方法。 游程編碼結構是逐行將相鄰同值的柵格合并，記錄合并后柵格的值及合并柵格的數(shù)量（即游程），其目的是壓縮柵格數(shù)據(jù)量，消除數(shù)據(jù)間的冗余。 四叉樹結構：將空間區(qū)域按照四

15、個象限進行遞歸分割n次，每次分割成2n×2n個子象限，直到子象限中的屬性數(shù)值都相同為止，該子象限就不再分割。凡屬性值都相同的子象限，不論大小，均作為最后的存儲單元。 20.地理信息系統(tǒng)發(fā)展史。 縱觀GIS發(fā)展，可將地理信息系統(tǒng)發(fā)展分為以下幾個階段： 1）. 20世紀60年代地理信息系統(tǒng)的開拓期  2）. 20世紀70年代地理信息系統(tǒng)的鞏固發(fā)展期  3）. 20世紀80年代地理信息系統(tǒng)技術茁壯發(fā)展時期  4）. 20世紀90年代地理信息系統(tǒng)的應用普及時代&#

16、160; 5）. 21世紀是地理信息系統(tǒng)社會服務時代 21.GIS的基礎理論包括哪些相關學科？它們有什么相互關系？ 地理信息系統(tǒng)的基礎理論包括地理學、地圖學、測量學、數(shù)學、計算機科學以及一切與獲取、處理和分析空間數(shù)據(jù)有關的學科。 相互關系：1）地理學的研究領域涉及地理空間，這與地理信息系統(tǒng)的研究對象一致。地理學中的空間分析是GIS的核心。地理學作為GIS的理論依托，為GIS提供引導空間分析的方法和觀點。因此把地理學稱為G1s之父。2）測繪學及其分支學科，不但為GIs提供高精度的空間數(shù)據(jù)，而且它們中的誤差理論，地圖投影理論、圖形理論及其相關的算法

17、等，可直接用于GIS空間數(shù)據(jù)的處理，保證空間數(shù)據(jù)的精度和質量，以及GIS產品的開發(fā)和輸出等。3）GIS是地理空間數(shù)據(jù)與計算機科學相結合的產物，計算機圖形學原理是GIS圖形輸出的理論依據(jù)。4）數(shù)學的許多分支學科，廣泛地應用于GIS空間數(shù)據(jù)的分析。5）地理信息的認知和地理信息機理是地理信息科學的重要基礎理論之一，認知論和認知圖式對于復雜地理空間和地理過程的分析、GIS的信息轉換和GIS圖形用戶界面的設計與開發(fā)等，都具有重要的指導意義。 22.GIS空間數(shù)據(jù)的誤差如何產生的？  - 4 - （1）地圖數(shù)據(jù)的質量 1)地圖固有誤差：

18、指用于數(shù)字化的地圖本身所帶有的誤差，包括控制點誤差、投影誤差等。 2)材料變形產生的誤差：這類誤差是由于圖紙的大小受濕度和溫度變化的影響而產生的。基于聚脂薄膜的底圖與紙質地圖相比，材料變形產生的誤差相對較小。 3)圖形數(shù)字化誤差：跟蹤數(shù)字化時由于數(shù)字化操作人員技術與經驗不同，常引人不同量的數(shù)字化誤差。這主要表現(xiàn)在最佳采點點位的選擇、十字絲與目標重疊程度的判斷能力等方面。另外，數(shù)字化操作人員的疲勞程度和數(shù)字化的速度也會影響數(shù)字化的質量。 （2）遙感數(shù)據(jù)的質量：遙感數(shù)據(jù)的質量問題，一部分來自遙感儀器的觀測過程，另一部分來自遙感圖像處理和解譯過程。 （3）測量

19、數(shù)據(jù)的質量：測量數(shù)據(jù)質量問題，主要是空間數(shù)據(jù)的位置誤差。通?？紤]的是系統(tǒng)誤差、操作誤差和偶然誤差。 1)系統(tǒng)誤差的發(fā)生與一個確定的系統(tǒng)有關，它受環(huán)境因素(如溫度、濕度和氣壓等)、儀器結構與性能以及操作人員技能等方向的因素影響。 2)操作誤差是操作人員在使用設備、讀數(shù)或記錄觀測值時，因粗心或操作不當而產生的。 3)偶然誤差是一種隨機的誤差，由一些不可預料和不可控制的因素引入。這種誤差具有一定的特征，如正負誤差出現(xiàn)頻率相同、大誤差少、小誤差多等。偶然誤差可采用隨機模型進行估計和處理。 23.Mapinfo 中配準掃描地圖的步驟。 

20、0;打開MapInfo后，用“文件打開”打開open table對話框。 文件類型項中選擇“柵格圖象”，然后選中地圖，點擊“打開”。在彈出的MapInfo對話框中，點擊“配準”。  選擇配準后，彈出“圖像配準”對話框。點擊“投影”，打開“選擇投影”對話框后選擇正確的投影類型（第一個）。然后設置單位成“度”，在“圖像配準”對話框中，移動鼠標把十字光標移到圖廓點上，單擊打開增加控制點對話框。在“地圖MX、地圖AY”中輸入該點的地理坐標后，點擊確定就可添加一個控制點。如此重復加入至少三個控制點（不能在同一直線上），控制點要按照順時針或逆時針方向選取。 

21、; 選好大于3個控制點后，按“確定”圖象就顯示在窗口中。 24.緩沖區(qū)的定義與分類，舉例說明其用途。 空間緩沖區(qū)就是地理空間實體的一種影響范圍或服務范圍。即GIS中在基本空間要素點、線、面實體周圍建立的具有一定寬度的鄰近區(qū)域。 分類：1)矢量緩沖區(qū)：基于點特征的緩沖區(qū)、基于線特征的緩沖區(qū)、基于面特征的緩沖區(qū)、多重緩沖區(qū) 2）柵格緩沖區(qū) 舉例：基于點特征的緩沖區(qū)是在點特征（如地震的震源，以及獨立地物等）的周圍以點為圓心、按照設定的距離為半徑作的圓，相互靠近的圓可以相互重疊，以此表示點特征的影響范圍或服務區(qū)域，如地震波及的范圍和城市里的超

22、市服務的區(qū)域。 25.矢量數(shù)據(jù)數(shù)疊置的基本條件：同一地區(qū)、同一比例尺、統(tǒng)一投影方式，且各圖均已進行了配準。 26.敘述土壤侵蝕模型的實施過程。 利用GIS的數(shù)值分析方法來估算土壤侵蝕量：1）確定土壤侵蝕的數(shù)值分析模型，根據(jù)模型確定影響土壤侵蝕的因子，這些因子必須能夠反映不同的土壤性質，不同的坡面形態(tài)，以及不同的植被條件等。2)設計土壤侵蝕數(shù)據(jù)處理流程，根據(jù)模型確定的土壤侵蝕因子，研究各個因子的計算或提取所根據(jù)的數(shù)據(jù)源和方法、數(shù)據(jù)組織和編碼方式，然后擬定具體的數(shù)據(jù)處理流程。3）選擇格網尺寸，建立各個影響因子的柵格數(shù)據(jù)。4）土壤侵蝕圖的輸出。根據(jù)計算結果，將多種信息加

23、以復合，確定研究地區(qū)土壤侵蝕量的各種不同的等級，得到分級圖和分布圖，為制訂區(qū)域的水土保持規(guī)劃提供依據(jù)。 27.用mapinfo提取給定條件的信息的操作步驟。 假設需要查詢并顯示出人口大于3000萬的省份  - 5 - 進入mapinfo后，打開要查詢的表，該表為基礎表。點擊“查詢>SQL選擇”,彈出“SQL選擇”對話框。在對話框中填寫滿足你需要的那些部分。比如，在“選擇列”項選擇屬性數(shù)據(jù)中的“地名”和“總人口”，在“條件”項填寫“總人口>3000”，然后單擊“確定”按鈕，MapInfo即會顯示查詢結果。 

24、;30.敘述用DTM進行洪水淹沒面積提取的思路。 （1）DTM就是地形表面形態(tài)屬性信息的數(shù)字表達，是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字描述。地形表面形態(tài)的屬性信息一般包括高程、坡度、坡向等。 （2）假設某地區(qū)洪水水位為20m 為了估算淹沒損失，首先，將數(shù)字地形的數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)進行匹配；其次，根據(jù)高程，確定淹沒邊界；最后，統(tǒng)計淹沒邊界內的被淹對象的類別和面積，就能精確地算出研究對象的淹沒損失。 為確定淹沒邊界，如圖，設格網邊長為x，洪水的實際淹沒高程為H，該高程附近的平均坡度為a，于是 H1=H1/2*tg a 

25、0;   和    H2=H1/2*tg a 顯然，由高程H1確定的網招正好在淹沒邊界之內，面由H2確定的網格，則正好超過實際淹沒高程H一個網格。由于在數(shù)字地形模型中，相鄰網格的高程總是存在于H1至H2的高程范圍內，因此，凡高程< H2的格網均可作為淹沒區(qū)處理，只是對于邊界網格，可能存在半個網格的誤差，需要進行誤差改正。以H2為臨界值，將數(shù)字地形的數(shù)據(jù)按照下式進行重新分類，即           1    當Zi,jH2    Zi,j=