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GIS复习资料（简答题）
Ch1
1、 定义地理空间数据。
答：描述地球表面空间要素的位置和特征的数据。

2、 阐释空间数据和属性数据是GIS数据的重要组成部分。
答：

3、 解释矢量数据和栅格数据之间的不同。
答：（1）定义不同：
矢量数据模型：采用点及其x、y坐标来构建点、线和面空间要素的一种空间数据模型。
栅格数据模型：一种用格网和像元来表示要素空间变化的空间数据模型。它用格网中的像元表示点要素。
（2）矢量数据模型用来表示具有清晰空间位置和边界的具体要素，适用于表示离散要素，而栅格数据模型用来表示如高程、降水等连续要素。
（3）对于栅格数据，每个像元有一个数值对应于该位置的空间要素属性。像元与像元值紧密捆绑在一起。
对于矢量数据，与空间要素有关联的属性数据数量可能明显不同。一个路段可以只有长度和限速的属性，而一个土壤多边形可能有数十个理化性质、解释和性能数据。
（4）与矢量数据模型不同，栅格数据模型从GIS出现以来一直保持相同的概念和数据结构，但存储和压缩栅格数据的方法在过去30年中不断变化。
（4）优缺点不同
优点 缺点
1）数据量小 1）数据结构复杂
矢量数据 2）便于网络分析 2）数学模拟和空间分析极困难
3）图形显示质量好精度高 3）不易同 RS结合
4）便于面向对象的数据表示 4）硬软件技术要求高
5）投影转换容易
1）数据结构简单 1） 数据量大
栅格数据 2）便于空间分析和数学模拟 2） 投影转换复杂
3）易同RS结合 3） 图形质量差
4）输出快、成本低 4） 现象识别效果差
5）难以进行网络分析

4、解释地理相关数据模型和基于对象数据模型之间的不同。
答：地理相关数据模型：一种矢量数据模型，将空间要素的空间数据和属性数据分别存储，两者通过要素ID连接起来。
基于对象数据模型：一种用对象来组织空间数据的数据模型，它将空间数据和属性数据存储在同一个系统内。并将空间要素看作具有相关属性和方法的对象。

Ch2
1、 解释地图投影的重要性。
答：投影过程就是从球形的地球表面到平面的转换。这个转换过程的结果是地图投影，即以经纬线在平面上系统排列来代表地理坐标系统。
1）地图投影可用二维的纸质或数字地图代替地球仪；
2）地图投影可用平面坐标或投影坐标，而不是经纬度值。用地理坐标计算距离会增加复杂，还会降低距离测量的精度。
3）GIS的一个基本原则是用在一起的图层必须在空间上相匹配，否则就会发生明显错误。所以为了能够使用来源不同、空间参照系统不同的各种数据，就必须通过地图投影将它们转换成相同的空间参照系统。

2、根据所保留性质描述地图投影的四种类型。
答：通常根据地图投影所保留的性质将其分为四类：
正形投影：保留了局部角度及其形状
等积投影：以正确的相对大小显示面积
等距投影：保持沿确定路线的比例尺不变
等方位投影：保持确定的准确方向

3、通过投影或可展曲面描述地图投影的三种类型。
答：1）方位投影：以平面为投影面的投影。2）圆柱投影：以圆柱面为投影面的投影
3）圆锥投影：以圆锥面为投影面的投影。

4、解释标准线和中央线的差异。
答：1）标准线：投影面与参考椭球相切的线，标准线没有投影变形，其上的比例尺与参考椭球比例尺一致。对于圆柱和圆锥投影，相切时只有一条标准线，而相割时则有两条标准线。如果标准线沿经线方向则称为标准纬线，如果沿经线方向则称为标准经线。
中心线（中央线）：包括中央经线和中央纬线，它们共同确定了地图投影的中心或原点。
2）标准线指明投影变形分布的模式，而中心线定义了地图投影的中心和原点。中央纬线不同于标准纬线，同样的，中央经线也不同于标准经线，比如横轴墨卡托投影。

5、比例系数如何和主比例尺建立联系？
答：主比例尺：与参考椭球的比例尺相同的比例尺，是指球体半径和地球半径（6378 km）的比值。
比例系数：标准局部比例尺，即局部比例尺与主比例尺的比值。
比例系数通过局部比例尺与主比例尺建立联系，即比例系数=局部比例尺/主比例尺。

6、说出两种基于横轴墨卡托投影的常用投影坐标系统。
答：通用横向墨卡托格网系统（UTM）；南北方向延伸的带（如爱达荷州的SPC带）适用于横轴墨卡托投影。注：国家平面坐标系统（SPC）

7、解释一个UTM分带如何以其中央经线、标准纬线和比例系数来定义。
答：

Ch3
1、 说出三种GIS中的简单要素及其几何属性。
答：1）点：
定义：由一对坐标表示的，且仅有位置几何性质的空间要素，也称结点。
几何属性：点的维数为0，只有位置性质。
举例：点要素由一个点或一系列独立的点组成，例如水井、水准点或采石场等。
2）线：
定义：由一系列的点来表示且具有位置和长度等几何特性的空间要素，也称弧或边。
几何属性：线是一维的，除了位置还有长度的特征。
举例：例如，道路、河流和等高线等。
3）面：
定义：由一系列连接弧段组成，具有位置、面积、周长性质的空间要素。
几何属性：面是二维的，除了位置外，还有面积和周长性质。
举例：面由连接的、闭合的、不相交的线段组成，可以是单独边界或与其他面共享边界。例如，伐木场、地块和水体等。

2、 阐述拓扑在GIS中的重要性。
答：1）能确保数据质量和完整性。拓扑关系在数字地图的查错上很有用。拓扑关系也可用于发觉未正确接合的线、未正确闭合的多边形，以及数字地图上的其它数字化错误；
2）可强化GIS分析。例如交通容量分析、栖息地分析等。

3、使用Shapefile有哪些主要优点？
答：Shapefile是在ESRI产品中采用的标准非拓扑矢量数据格式，它有两个主要优势：
1）比拓扑数据更快速的在计算机屏幕上显示出来；
2）具有非专有性和互操作性，可以在不同软件包之间通用。
另外，Shapefile可转换为Coverage，反之亦然。

4、 说明地理关系数据模型和基于对象数据模型的区别。
答：1）地理关系数据模型用两个独立的系统分别存储空间和属性数据，两者通过ID要素连接。基于对象数据模型把空间数据和属性数据存储在一个系统中；
2）基于对象数据模型将地理空间数据作为对象，允许一个空间要素（对象）与一系列属性和方法相联系。属性描述其对象的性质和特征，方法执行特定的操作。
3）地理关系数据模型：Shapefile、Coverage；基于对象数据模型：Geodatabase

Ch4
1、 栅格数据模型的基本要素是什么？
答：栅格数据用单个像元代表点，用一系列相邻像元代表线，用连续像元的集合代表面。
2、 请解释栅格数据模型与矢量数据模型相比有哪些优缺点。
答：优缺点不同
优点 缺点
1）数据量小 1）数据结构复杂
矢量数据 2）便于网络分析 2）数学模拟和空间分析极困难
3）图形显示质量好精度高 3）不易同 RS结合
4）便于面向对象的数据表示 4）硬软件技术要求高
5）投影转换容易
1）数据结构简单 1） 数据量大
栅格数据 2）便于空间分析和数学模拟 2） 投影转换复杂
3）易同RS结合 3） 图形质量差
4）输出快、成本低 4） 现象识别效果差
5）难以进行网络分析
补：栅格数据模型表示连续变化的现象比矢量数据模型效果好。

3、 请分别举出整型栅格数据和浮点型栅格数据的例子。
答：1）代表类别的数据通常选择整型。例如，土地覆盖模型可用1代表城市用地、2代表林地、3代表水域等。
2）表示连续的数值型数据通常选择浮点型。例如，代表降水量数值的选择浮点型的数据类型。（降水量栅格数据可能具有20.15、12.23等降水量数值。

4、 请解释像元大小、栅格数据分辨率和空间要素三者之间的关系。
答：1）像元大小决定栅格数据模型的分辨率。30m（10m）的像元大小意味着每个像元为900m2（100m2），即像元越小，栅格数据模型的分辨率越大。.
2）栅格数据用单个像元代表点要素，像元很大则无法表示空间要素的精确位置。但小像元又增加了数据量和数据处理时间。

5、 已知以下关于30mDEM的信息：
（1） 左下角坐标：560635、4816399（2）右上角坐标：570595,4830380
该DEM有多少行？多少列？以及位于（1行、1列）像元中心的UTM坐标是多少？
答：行数=（4830380—4816399）/30=466；列数=（570595—560635）/30=332
（2） 像元中心坐标：560635+15=560650, 4830380—15=4830365

6、 参照下图，画出四叉树并为阴影（空间）要素编上空间索引码。（P77）

Ch5
1、 解释差分纠正的工作原理。
答：差分校正：用基站数据校正GPS数据噪声误差的方法

Ch6
1、 仿射变换可以旋转、平移、倾斜和不均匀缩放。请描述各种变换。
答：仿射变换：允许矩形角度改变，但保留线的平行；
平移
旋转
不均匀缩放
倾斜
y

x

y
x

y
x

y
x

2、 从操作上讲，仿射变换有那三个步骤？
第一步：更新所选控制点的x、y坐标到真实世界坐标。如果不能更新到真实世界坐标，可通过投影控制点的经纬度值获得；
第二步：在控制点上运行仿射变换，并检验RMS误差。如果RMS误差高于期望值，则选择另一系列的控制点并再次运行仿射变换。如果可接受，那么从控制点估算得出的六个仿射变换系数将会应用于下一步；
第三步：用估算系数和变换方程，计算数字化地图的要素或影像的像元的x、y坐标。这一步也叫影像分析纠正，其输出结果是一幅全新的基于一个自定义投影坐标系的地图或图像。

3、 解释控制点在仿射变换中的作用、
答：1）控制点在确定仿射变换精度中起关键作用。
2）地图到地图的仿射变换至少需要3个控制点，才能估算6个变换系数，通常用4个以上的控制点，来减少测量误差的错误。
3）影像到地图变换的控制点通常也称为地面控制点（GCPs）：从图像到地图变换时使用的控制点。
4）GCPs直接从卫星影像选取，以明显的像元显示出来的要素，对一景TM影像进行地理坐标匹配需要20个以上的控制点。

4、 试述栅格数据重采样的三种常用方法。
答：1）邻近点插值法（Nearest neighbor）：采用原始图像邻近点像元值估算新像元值的重采样方法。
2）双线性插值法（Bilinear interpolation）：通过4个原始图像相邻像元的距离加权平均值估算新像元值的重采样方法。
3）三次卷积插值法（Cubic convolution）：通过16个相邻像元的距离加权平均值估算新像元值的重采样方法。

Ch7
1、 说明定位错误和拓扑错误之间的差异。
答：1）定义不同：
定位错误：与地图要素位置有关的错误。诸如缺失线条或缺失多边形。
拓扑错误：与地图要素拓扑关系有关的错误。例如悬挂弧段、缺失标识或多重标识。
2）举例：定位错误。诸如多边形缺失或与空间要素几何错误有关的线条扭曲；
拓扑错误。拓扑错误是与空间要素之间的逻辑不一致有关，诸如悬挂弧段和未闭合多边形等。
3）分类：
定位错误：使用二次数据源的定位错误；使用第一手数据源的定位错误
拓扑错误：几何要素的拓扑错误：多边形要素的拓扑错误包括未闭合多边形、两个多边形之间有缝隙和多边形重叠。
图层之间的拓扑错误：①两个多边形图层之间常见的错误，是它们的外部边界线没有重合
②当一个图层的线要素和另一个图层的线要素在结束点没有完全接合时，两个线图层就会产生拓扑错误。

2、 用示意图说明在编辑中，大的聚合容差如何改变线要素的形状。
答：

3、 试述悬挂节点和伪节点的不同。
答：1）定义不同：
悬挂节点：未与其他弧段相连的弧段终点的节点。
伪节点：出现在连续弧段上的节点。
2）未欠和过伸都将在悬挂的结束点产生悬挂节点（dangling node）。伪节点出现在一条连续线段上，并把该线段不必要的分为数段
3）在某些特殊情况下，悬挂节点和伪节点是可接受的。

4、 描述运用拓扑规则的三个基本步骤。
答：第一步，创建新拓扑，定义参与要素类型、每个要素类型的排序、拓扑规则和聚合容差。
第二步，拓扑关系验证，识别违反拓扑规则的要素
第三步，修正错误和在特例情况下接受错误。

Ch8
1、 描述基于测量范围概念的四种属性数据类型。
答：根据测量范围。属性数据可分为标称的、有序的、区间的和比率的等数据类型。
• 标称数据(Nominal data)：描述不同种类的数据，如土 地利用类型或土壤类型。
• 有序数据(Ordinal data)：按等级排列的数据，如大、中、小城市
• 区间数据(Interval data)：已知数值间隔的数据，如温度记录。
• 比率数据(Ratio data)：已知数值间隔的数据，且基于有意义的0值，如人口密度。
• 类别数据(Categorical data)：以标称或排序度量的数据。
• 数值数据(Numeric data)：以区间或比率标尺量测的数据

2、 解释关系数据库的优点。
答：关系数据库简单、灵活。有两个突出优点：
数据库中的每一个表格可与其他表格分开准备、维护和编辑。
在因查询或分析需要连接表格之前，这些表格保持分离。

9章
1．地图的常见元素有哪些？
答：普通地图元素包括图名、地图主体、图例、指北针、比例尺、文字说明和图廓。其他要素包括格子线或栅格、地图投影名称、插图或位置图，以及数据质量信息等。

2.地图编制者将视觉变量运用于地图符号。视觉变量有哪些？
答：数据显示的可视化变量包括大小、明度、彩度、纹理、形状、色调和图案。视觉变量的选择取决于将要显示的数据类型。
如用红色粗线代表州际公路，用黑色细线代表州级公路。其中，线状符号均代表公路的位置，而线的宽度和色彩这两种视觉变量与线状符号一起，将州际公路和州级公路区分开来。

3.说出用于数据显示的普通视觉变量？
答：数据显示的可视化变量包括大小、明度、彩度、纹理、形状、色调和图案。视觉变量的选择取决于将要显示的数据类型。
10章
1、试述用于数据探查的刷亮技术。
答：刷亮（Brushing）：用于在多视图中选择和高亮显示数据子集的一种数据探查技术。是用于操作动态图形的一种常用方法。例如，我们可以通过图形选择方式从一个散点图中选择一个点的子集，并察看在其他散点图中加亮的相关数据点。刷亮法可以延伸用到地图中。

2、假如有两份纽约市的数字化地图，其中一幅显示地界标，而另一幅显示餐馆。餐馆图层的其中一个属性列出了食物类型（如日本、意大利食物等）。假设要在时代广场周围2mi内找日本餐馆，试述完成这项任务的步骤。
答：确定研究区（纽约市）内时代广场的位置，并在其周围以2mi为半径画圆。用空间数据查询，在圆圈范围内选择餐馆。然后，用属性数据查询找到食物类型为日本食物的餐馆。

3、能想出解决上述题目的另一种方法吗？
答：确定研究区所有餐馆的位置，通过属性数据查询选中食物类型为日本食物的餐馆。然后，用空间数据查询，缩小餐馆的选择范围，找到位于时代广场周围2mi内的日本餐馆。

12章
1.分析掩模在栅格数据运算中如何节省时间和工作量。
答：分析掩膜也能决定分析的区域范围，分析掩膜仅对不具有“无数据”像元值的像元做分析。
一般来说，输出像元大小被设为等于或大于输入栅格中的最大像元。这符合输出准确度对应于输入栅格最低准确度的基本原理。

2.试述邻域运算中的常用邻域类型。
答：四种常见的邻域类型：矩形(a)、园行(b)、环形(c)和锲型(d)。

15章
1.说明整体拟合差值和局部拟合差值的区别
1）定义不同：
全局插值法：利用现有的每个已知点来估算未知点的值。
局部插值法：用已知点的样本来估算未知点的值
2）概念理解：
全局插值法用于估算表面的总趋势，局部插值法用于估算局部或短程变化。
3）优缺点：
①在许多情况下，在估算某个点的未知数值时，局部拟合法比整体拟合法更有效，因为，远处的点对估算值的影响很小，在有些情况下甚至会使估算值失真。
②局部拟合法计算量比全局拟合法小。
③局部插值法是用一组控制点的样本来估算未知值，因此样本选取十分重要。首先是确定用于估算的控制点个数。一般认为控制点越多，估算结果越精确。
4）常用方法：
①整体拟合法：趋势面模型、回归模型
②局部拟合常用方法有：泰森多边形、密度估算、核密度估算、距离倒数权重插值、薄板样条插值
2.精确差值方法与非精确差值方法的区别是什么。
精确插值法：对某个数值已知的点，精确插值法在该点位置的估算值与该点已知值相同。换句话说，精确插值所生成的面通过所有的控制点。
非精确插值，或叫作近似插值：估算的点值与该点已知值不同。
3.如何用验证技术比较不同的插值法。
交叉验证和验证是进行插值方法比较时两种常用的统计技术。
验证（validation）：对插值方法进行比较的技术。验证的方法是将控制点分成两组样本，一组用于建立模型，另一组用于验证模型的精度。
交叉验证的方法：重复如下步骤：
1）从数据集中除去一个已知点的测量值；
2）用保留点的测量值估算除去点的值；
3）比较原始值和估算值，计算出估算值的预计误差。
针对每个已知点，进行上述步骤；然后，计算诊断统计值，评估插值方法的精度。常用的诊断统计值为均方根（RMS）和标准均方根