地理信息系統(tǒng)概論學必過版

名詞解釋1,地理信息系統(tǒng)（GIS）:它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，以一定的格式輸入、存儲、檢索、顯示和綜合分析應用的技術系統(tǒng)。2.平面控制網(wǎng)：用以確定物體在地球上的平面位置，通常是地理經(jīng)緯度坐標。3,地理空間：是自然地理過程和生命及人類活動最活躍的場所。4,大地水準面：是假設靜止的平均海水面穿過大陸、島嶼形成包圍整個地球的一個閉合曲面5.旋轉(zhuǎn)橢球體：是一個橢圓圍繞其短軸旋轉(zhuǎn)形成的形體，其赤道半徑a大于極半徑bo6,矢量數(shù)據(jù)結構：利用歐幾里得幾何學中的點、線、面及其組合體來表示地理實體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式。7,柵格數(shù)據(jù)結構：是將空間分割成規(guī)則的網(wǎng)格，在各個網(wǎng)格上給出相應的屬性值來表示地理實體的一種數(shù)據(jù)組織形式。8.不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）:是將離散分布的實測數(shù)據(jù)點連成三角網(wǎng)，網(wǎng)中的每個三角形要求盡量接近等邊形狀，并保證由最近鄰的點構成三角形，即三角形的邊長之和最小。9,規(guī)則格網(wǎng)：即二維區(qū)域的一個矩陣，它以離散分布的平面點來模擬連續(xù)分布的地形。.幾何糾正：是為實現(xiàn)對數(shù)字化的坐標系轉(zhuǎn)換和圖紙變形誤差的糾正。.地圖投影：是依據(jù)一定的數(shù)學法則，將地表曲面映射到平面或可展開成平面的曲面上，最終在地表面點和平面點之間建立一一對應關系。.空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插：通過已知點或多邊形分區(qū)的數(shù)據(jù)，推求任意點或多邊形分區(qū)數(shù)據(jù)的方法稱為~.空間元數(shù)據(jù)：是指在空間數(shù)據(jù)庫中用于描述空間數(shù)據(jù)的內(nèi)容、質(zhì)量、表示方式、空間參考和管理方式等特征的數(shù)據(jù)，是實現(xiàn)地理空間信息共享的核心標準之一。（作用：幫助空間數(shù)據(jù)的使用者查詢所需的空間信息，進行空間數(shù)據(jù)的共享，并進一步處理空間數(shù)據(jù)）.空間分析：是以地球科學原理為依托，通過分析算法，從空間數(shù)據(jù)中獲取有關地理對象的空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間構成、空間演變等信息。.空間疊合分析：是指在相同的空間坐標系統(tǒng)條件下，將同一地區(qū)兩個不同地理特征的空間和屬性數(shù)據(jù)重疊相加，以產(chǎn)生空間區(qū)域的多重屬性特征，或建立地理對象之間的空間對應關系。.網(wǎng)絡：是一個由點、線的二元關系構成的系統(tǒng)，通常用來描述某種資源或物質(zhì)沿著路經(jīng)在空間上運動。.經(jīng)驗模型：基于變量之間的統(tǒng)計關系或啟發(fā)式關系的模型。是通過理化統(tǒng)計方法和大量觀測實驗建立的模型。.GIS的產(chǎn)品：主要指經(jīng)過空間數(shù)據(jù)處理和空間分析產(chǎn)生的可以供各專業(yè)人員或決策人員使用的各種地圖、圖表、圖像、數(shù)據(jù)報表或文字說明等。.DTM與DEMDTM為數(shù)字地形模型，是用數(shù)字化的形式表達地形信息。數(shù)字地形模型中地形屬性為高程時稱為數(shù)字高程模型，簡稱DEM填空O砒擇1,地理信息系統(tǒng)的基本構成：系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件、空間數(shù)據(jù)、應用人員、應用模型：其常見的功能軟件有：Arcview,ArcGIS,MapInfo,SuperMap,,2,地理信息系統(tǒng)的功能包括數(shù)據(jù)處理和變換，其內(nèi)容有：數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)重構、數(shù)據(jù)樨取;常見的空間分析有：疊合分析、緩沖區(qū)分析、數(shù)字地形分析。3,地理信息系統(tǒng)的交叉學科包括：地理學、地圖學、測量學、數(shù)學、計算機科學。.我國現(xiàn)存的三大大地坐標系為：北京54坐標系（坐標原點是前蘇聯(lián)玻爾可夫天文臺）、國家80坐標系（坐標原點在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)）、地心坐標系（坐標原點是地球的質(zhì)心）.我國現(xiàn)在規(guī)定的高程基準面為85高程基準,它是采用青島驗潮站1953年至1979年驗潮資料計算確定的，比原來使用的“黃海平均海平面”高29mmq按數(shù)據(jù)來源按數(shù)據(jù)結構按數(shù)據(jù)特征按幾何特征按數(shù)據(jù)發(fā)布形式（4D數(shù)據(jù)）地圖數(shù)據(jù)影像數(shù)據(jù)文本數(shù)據(jù)矢量數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)空間定位數(shù)據(jù)非空間屬性數(shù)據(jù)點線面，曲面體數(shù)字線回圖DLG數(shù)字柵格圖DRG數(shù)字高程模型DEM數(shù)字正射影像圖DOM7.GIS中空間數(shù)據(jù)計算機表示的基本方法是：空間分幅、屬性分層、時間分段。.常見的地圖投影包括：高斯-克呂格投影、墨卡托投影、UTM投影、蘭勃特投影；高斯投影是等角橫切橢圓柱投影；墨卡托投影是等角正切圓柱投影，常用作航海圖和航空圖；UTM投影是橫軸等角割圓柱投影，用在遙感.地圖投影轉(zhuǎn)換的方式包括：正解轉(zhuǎn)換、反解轉(zhuǎn)換.地理數(shù)據(jù)的特征有：多語意性、多時空性、多尺度性、獲取手段的多樣性、存儲格式的不同以及數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結構的差異；為了實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的共享，多元數(shù)據(jù)的融合是必須。.借助遙感技術獲得的信息具有周期動態(tài)性、信息豐富、獲取效率高等優(yōu)勢，GIS具有高效的空間數(shù)據(jù)管理和靈活的空間數(shù)據(jù)綜合分析能力。目前常見的融合方法為：遙感影像與數(shù)字線畫圖（DLG）、數(shù)字地形模型（DEM）、數(shù)字柵格圖（DRG）的融合。.不同格式數(shù)據(jù)的融合主要方法有：基于轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)融合（數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程復雜系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式需要公開）、基于數(shù)據(jù)標準的數(shù)據(jù)融合（包括幾何坐標,投影，拓撲關系，屬性數(shù)據(jù)等）、基于公共接口的數(shù)據(jù)融合（直接讀取,OGC）、基于直接訪問的數(shù)據(jù)融合.基干矢量的壓縮通常是對線狀實體上點的婁^量的壓縮,最常用的是道格折斯-佩克算法。.空間數(shù)據(jù)庫的存儲和管理方式有：空間數(shù)據(jù)文件存儲管理和空間數(shù)據(jù)庫存儲和管理。.DTM在形式上可以分為：規(guī)則格網(wǎng)、不規(guī)則三角網(wǎng)、數(shù)字等高線：根據(jù)屬性內(nèi)容可以分為:數(shù)字高程模型、派生的地形模型。.地形因子包括地形的坡度、坡向、曲面面積、地表粗糙度、高程變異、谷脊特征等與地形有關的信息。.DEM的通視分析分為兩類：視線通視分析和視域通視分析.頂點的無序隊叫做邊』邊組成的圖稱作無向圖二頁點的有序?qū)凶龌?，由弧組成的圖稱為有向圖;邊或弧上帶有權重的圖就稱為網(wǎng)絡?！?GIS應用模型根據(jù)所表達的空間對象的不同分為三類：理論模型、經(jīng)驗模型、混合模型.各類專題地圖表示方法：定點符號法、線狀符號法、質(zhì)別底色法、等值線法、定位圖表簡答題.簡述數(shù)據(jù)和信息的關系；答：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(nèi)容。數(shù)據(jù)只有通過解釋才有意義，才成為信息。.簡述GIS的發(fā)展過程和發(fā)展態(tài)勢；答：（1）GIS是20世紀60年代中期逐漸發(fā)展起來的一門新的技術；Tomlinson創(chuàng)建世界上第一個地理信息系統(tǒng)即加拿大地理信息系統(tǒng)；20世紀70年代是GIS的鞏固發(fā)展期；美國地質(zhì)調(diào)查局建成50多個地理信息系統(tǒng)；80年代是GIS的突破性發(fā)展階段；GIS進入發(fā)展中國家一一中國；90年代是GIS應用的大發(fā)展階段；美國前副總統(tǒng)戈爾提出“數(shù)字地球”；當前，GIS正向著集成化、產(chǎn)業(yè)化和社會化發(fā)展方向邁進。

GIS已成為一門綜合性技術GIS的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展勢頭強勁GIS已成為一門綜合性技術GIS的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展勢頭強勁3,簡述地理信息的功能答：③,基本功能：'數(shù)據(jù)采集與編輯1空間分析和統(tǒng)計GIS網(wǎng)絡化已構成當今社會的熱點d）地理信息科學的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)據(jù)存儲與管理產(chǎn)品制作與演示數(shù)據(jù)處理和變換二次開發(fā)和編程②,應用功能：資源管理、區(qū)域規(guī)劃、國土檢測、輔助決策。4,簡述空間數(shù)據(jù)的基本特征答：1）空間特征：表示空間對象的地理位置及其空間相互關系；類型、等級、數(shù)量等;2）屬性特征：表示實體特征，用來說明是什么。如事物的名稱、類型、等級、數(shù)量等;3）時間特征：描述實體隨時間的變化。5,矢量與柵格數(shù)據(jù)的比較優(yōu)點缺點矢量數(shù)據(jù),便丁面向?qū)嶓w的數(shù)據(jù)表達.數(shù)據(jù)結構緊湊、冗余度低3,拓撲結構有利于網(wǎng)絡分析（試驗中的線要素和點面要素）1,數(shù)據(jù)結構較復雜2,軟件實現(xiàn)的數(shù)據(jù)要求比較局3,多邊形疊合等分析相對困難柵格數(shù)據(jù)1,數(shù)據(jù)結構相對簡單2.空間分析較容易實現(xiàn)3,有利于遙感數(shù)據(jù)的匹配應用和分析1,數(shù)據(jù)量較大，冗余度高，需要壓縮處理2,定位精度比矢量低3,拓撲關系難以表達6,簡述地圖投影的類型1）按變形性質(zhì)分類：等角、等面積、任意投影；2）按投影面和地球的相對位置分類：正軸、斜軸、橫軸投影；3）按投影面的形狀分類：圓錐、圓柱、方位投影；4）按投影面和地球的空間邏輯關系分為相切和相割兩類投影。7.簡述高斯-克呂格投影所規(guī)定條件及其為什么要分帶和分哪幾個帶答：（1）中央經(jīng)線和赤道投影后為互相垂直的直線，且為投影的對稱軸；（2）投影具有等角性質(zhì)；（3）中央經(jīng)線投影后保持長度不變。高~投影的最大變形處為各投影帶在赤道邊緣處，為了控制變形，我國地形圖采用分帶方法。1:2.5萬至1:50萬的地形圖均采用6o分帶方案；1:1萬及更大比例尺地形圖采用3o分帶方案8,簡述空間數(shù)據(jù)的類型及各自的特點一.矢量數(shù)據(jù)結構（1）實體數(shù)據(jù)結構第一種是每個點、線、面目標直接跟隨著它的空間坐標，也就是說每個實體的坐標都是獨立存儲的。第二種是點坐標作為一個文件，線和多邊形由點號組成（2）拓撲數(shù)據(jù)結構a）包才DIME（對偶獨立地圖編碼法），POLYVRT（多邊形轉(zhuǎn)換器），TIGER（地理編碼和參照系統(tǒng)的拓撲集成）b）共同特點：點是相互獨立的，點連成線，線連成面。每條線始于起始節(jié)點，止于中止節(jié)點，并與左右多邊形項相鄰接c）弧段是數(shù)據(jù)結構的基本對象拓撲數(shù)據(jù)結構的優(yōu)點是：①消除了重復線，減少數(shù)據(jù)冗余，不易產(chǎn)生裂隙或重疊②建立了地物之間的拓撲關系，有利于相鄰、包含等空間查詢操作。另外，編輯或插入線條也非常簡

單。拓撲數(shù)據(jù)結構的不足之處是：①拓撲表必須在一開始就創(chuàng)建，需要一定的時間和存儲空間二.柵格數(shù)據(jù)1.柵格數(shù)據(jù)結構的類型(1)柵格矩陣結構——全柵格陣列將柵格數(shù)據(jù)看作是一個數(shù)據(jù)矩陣，逐行或逐列逐個記錄代碼(2)游程(行程)編碼結構一一是對柵格數(shù)據(jù)的壓縮是一種無損壓縮編碼，壓縮效率較高，而且易于檢索、疊加合并等操作，運算簡單，適用于機器存儲容量小，數(shù)據(jù)需大量壓縮，而又要避免復雜的編碼解碼運算增加處理和操作時間的情況。(3)四叉樹結構生成四叉樹的方法：自上而下方式(top-down)自下而上方式(bottom-up)四叉樹存儲方法：常規(guī)四叉樹和線性四叉樹常規(guī)四叉樹每個節(jié)點通常存儲6個量：4個子節(jié)點指針、1個父節(jié)點指針和1個節(jié)點值。線性四叉樹每個節(jié)點只存儲3個量：Morton碼、深度(節(jié)點大小)和節(jié)點值，比常規(guī)四叉樹節(jié)省存儲空間9.簡述空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換I由矢量向柵格的轉(zhuǎn)換點的柵格化柵格化技術線的柵格化柵格化技術線的柵格化掃描線算法面的柵格化基于弧段的柵格化掃描線算法基于多邊形的柵格化內(nèi)點填充法邊界代數(shù)法包含檢驗法檢驗夾角之和法鉛垂線法(交點個數(shù)法)n由柵格向矢量的轉(zhuǎn)換(一)基于圖像數(shù)據(jù)的矢量化方法1).二值化0和12).細化：是消除線畫橫斷面柵格數(shù)的差異，使每一條線只保留代表其軸線或周圍輪廓線位置的單個柵格的寬度。(剝皮法，骨架法，掃描算法)3).跟蹤：拓撲關系生成4).去除多余點及曲線光滑(二)柵格數(shù)據(jù)的矢量化方法.簡述空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法.點的內(nèi)插點的分塊內(nèi)插法線性內(nèi)插法(適用隨機分布的點的高程)雙線性多項式內(nèi)插法(適用于正方形網(wǎng)格數(shù)據(jù)的加密)空間二元樣條函數(shù)內(nèi)插法內(nèi)插移動擬合法逐點內(nèi)插法加權平均法：P=1/d2或P=(R-d/d)2克里金法整體內(nèi)插法N次多項式擬合法數(shù)字高程模型的建立一般包括：數(shù)據(jù)取樣、數(shù)據(jù)內(nèi)插和數(shù)據(jù)精度分析.區(qū)域的內(nèi)插1.疊置法2.比重法.簡述空間數(shù)據(jù)的拓撲關系1.拓撲關系的類型節(jié)點：線的起始點和終止點弧段：有2個端點多邊形拓撲鄰接一一相同類型元素拓撲關聯(lián)一一不同類型空間元素拓撲包含一一相同類型但不同等級的元素2.空間拓撲關系的意義：a.清楚地反映實體之間的邏輯結構關系b.有利于空間要素的查詢c.重新建立實體.簡述空間數(shù)據(jù)庫的設計步驟需求分析：用系統(tǒng)的觀念分析與某一特定的空間數(shù)據(jù)庫應用有關的數(shù)據(jù)集合概念設計：把用戶的需求加以解釋，并用概念模型表達出來邏輯設計：把概念模型映射為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型，物理設計：將數(shù)據(jù)庫的邏輯模型在實際的物理存儲設備上加以實現(xiàn)。.簡述空間數(shù)據(jù)的查詢a.針對空間關系查詢一一查詢一條公路途徑的所有城鎮(zhèn)b.針對非空間屬性的查詢——查詢一個城市的人口數(shù)量c.結合空間關系和非空間屬性一查詢距某條河流的距離大于500米（空間關系）、種植玉米（屬性）、且面積大于800hm2（即可空間，也可屬性）的土地利用單元。.簡述DEM勺應用a.用于自動提取各種地形因子，制作地形剖面圖和劃分地表形態(tài)類型等b.用于工程勘測和設計中各種線路的自動選線、水庫堤壩的選址，及土方、庫容的自動估算c.可進行遙感影像地形畸變的自動校正，以及進行土地利用規(guī)劃的研究等.簡述空間疊合分析一、基于矢量數(shù)據(jù)的疊合分析1）點與多邊形的疊合2）線與多邊形的疊合3）多邊形與多邊形的疊合：Union（保留原所有多邊形卜Intersect（保留共有多邊形卜Identity（保留控制區(qū)內(nèi)的共有多邊形卜Erase（保留控制區(qū)外的多邊形卜Update（一個經(jīng)刪除處理后的多邊形與一個新特征多邊形）。二、基于柵格數(shù)據(jù)的疊合分析：數(shù)學運算、函數(shù)運算、統(tǒng)計運算條件：要具備兩個或多個相同地區(qū)的相同行列數(shù)的柵格數(shù)據(jù)，柵格單元的大小也相同。.簡述空間緩沖區(qū)的分析類型答：空間緩沖區(qū)（Buffering）分析是圍繞空間的點、線、面實體，自動建立其周圍一定寬度范圍內(nèi)的多邊形。它是地理信息系統(tǒng)重要的和基本的空間操作功能之一。類型：基于點特征的緩沖區(qū)；基于線，，；基于面，，.簡述Voronoi多邊形的特征.所有的Voronoi多邊形都是凸多邊形2）.Voronoi多邊形的頂點是相鄰已知點構成的三角形外接圓的圓心3）.所有這些外接圓的內(nèi)部不包含已知點。.簡述GIS產(chǎn)品類型及數(shù)字地圖的優(yōu)點一、按輸出的載體類型分類：1.常規(guī)地圖；2.數(shù)字地圖二、按輸出的內(nèi)容和形式分類：1.全要素地圖；2.各類專題地圖；3.遙感影像地圖；4.統(tǒng)計圖表與數(shù)據(jù)報表數(shù)字地圖白優(yōu)點：1）數(shù)字地圖的存儲介質(zhì)是計算機磁盤、光盤等，其信息儲存量大、體積小，易于攜帶和通過網(wǎng)絡進行傳輸；2）數(shù)字地圖是以空間數(shù)據(jù)反映各類地理特征，可以在計算機軟件的支持下借助高分辨率的顯示器實現(xiàn)地圖的無極縮放、漫游等顯示和信息的動態(tài)選擇、查詢、量算等功能；3）數(shù)字地圖便于與遙感信息和GIS空間數(shù)據(jù)相結合，實現(xiàn)地圖的快速更新，同時也便于多層次信息的綜合表現(xiàn)與分析。

論述題1,設有5個頂點VI、V2、V3、V4和V5,相互間通路如網(wǎng)絡圖所示。圖中各邊上所標的數(shù)Vi到V5的最短路徑。答：第1步：初始化X=Vi到V5的最短路徑。答：第1步：初始化X={vi}M={V2,V3,V4,V5}DIST=(0,10,8,30,100)PRED=(1,1,1,1,1)第2步：在M中，最小距離DIST[2]=10,X=X+V2={v1,V2}M=M-V2={V3,V4,V5}DIST=(0,10,60,30,100)PRED=(1,1,2,1,1)第3步：在M中，最小距離DIST[4]=30X=X+V4={V1,V2,V4}DIST=(0,10,50,30,90)PRED=(1,1,4,1,4)第4步：在M中，最小距離DIST[3]=50X=X+V3={V1,V2,V3,V4}M=M-v3={v5}DIST=(0,10,50,30,60)PRED=(1,1,4,1,3)第5步：在M中，最小距離DIST[5]=60X=X+V5={V1,V2,V4,V3,V5}M=M-v5=())DIST=(0,10,50,30,60)PRED=(1,1,4,1,3)M=M-v4={v3,V5}所以，V1到v5的最短路徑是V1一v4—v3一v5;距離：602,結合你的興趣領域（水土保持、洪水防災、土地分等定級等），敘述基于GIS的地球科學應用模型的建模步驟和方法。利用GIS的數(shù)值分析方法來估算土壤水土流失程度，首先確定土壤流失的數(shù)字分析模型，根據(jù)模型確定影響土壤流失的因子，這些因子必須能夠反映不同的土壤的性質(zhì)，不同的坡面形態(tài)，以及不同的植被條件；然后選擇格網(wǎng)尺寸，建立各個影響因子的柵格數(shù)據(jù)；最后將多種信息加以復合，確定研究地區(qū)土壤流失量的各種不