地理信息基础复习.docx

地理信息基础复习资料
第一章：绪论
一、 什么是地理信息？地理信息有什么特性？
1. 地理信息：地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。或者定义为：表征地理系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称 。从另一个角度来说，一切与空间位置有关的信息都叫做地理信息
2. 特征：（1）空间分布性：属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的，这是地理信息区别于其它类型信息的最显著的标志。
（2）数据量大。
（3）信息载体的多样性
二、 什么是GIS？它具有什么特点？
1. 地理信息系统（GIS , Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统
2. 特点：
（1） 具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力；并能产生高层次的地理信息。
（2） 具有公共的地理定位基础，所有的地理要素，要按经纬度或者特有的坐标系统进行严格的空间定位，才能使具有时序性、多维性、区域性特征的空间要素进行复合和分解，将隐含其中的信息变为显示表达，形成空间和时间上连续分布的综合信息基础，支持空间问题的处理与决策。
（3） 地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软硬件系统；而其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统
三、 GIS与其它信息系统有什么区别？
1) GIS有别于DBMS（数据库管理系统），GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。
2) GIS有别于地图数据库，地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来，不注重分析和查询，不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息，它只是GIS的一个数据源。
3) GIS有别于CAD系统，二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只处理规则的几何图形，属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。
4) GIS有别于MIS（管理信息系统），GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备复杂、系统功能强；MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS
四、 简述GIS的构成。
计算机硬件系统 、计算机软件系统、地理空间数据、系统开发，管理和使用人员
五、 GIS的功能有哪些
空间数据获取与集成、空间数据组织与管理、空间编辑预处理、查询统计与空间分析、输出

六、 举例说明GIS可应用的行业。
• 测绘与地图制图 资源调查与管理 城乡规划 灾害监测 环境保护 国防 精细农业 ……公众服务
七、 熟悉SuperMap Deskpro 5的界面。
八、 练习将校园地形图.dwg以各种方式导入数据集，并比较它们在导入后在图层、数据量等方面的差别。
第二章：空间信息基础
一、 GIS中为什么要考虑地图投影？
1) 地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算
2) 地图为平面，符合视觉心理，并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析
二、 某地面点的经度为东经130°25′ 32 ″，试在SuperMap Deskpro中建立该点所在的高斯平面直角坐标系。
新建数据源—新建坐标系—投影坐标系—主项：Gauss-Kruger(Beijing 1954) 子类：GK-Zone（beijing 1954）
三、 某点的6°带投影高斯平面直角坐标为x=5728164.206m, y=22294920.032m；请将其转换成大地坐标。(注意SuperMap软件的x坐标为横坐标，y为纵坐标。）

工具—投影变换—转换坐标点—投影坐标转化为地理坐标（设置源投影）
然后输入X Y坐标

四、 空间数据的基本特征有哪些？
1) 空间特征：描述空间对象的地理位置以及相互关系。
2) 属性特征：描述空间对象的特性，即是什么，如对象的类别、等级、名称、数量等。
3) 时间特征：描述空间对象随时间的变化
五、 地理信息的数字化描述方式有哪些？它们各自是怎样来描述地理信息的
地理信息的数字化描述方法有：显性描述和隐性描述。计算机对空间实体的显性描述也称栅格数据结构，对地理实体的隐性描述也成矢量数据结构。
1) 栅格：由一系列（x,y）坐标定位的像元，每个像元独立编码，并载有属性
2) 矢量：
a) 点状地物的位置用其所在位置的一对坐标表示。
b) 线状地物的位置用一组有序的坐标对来表示。
c) 面状地物的位置用组成面状地物边界的闭合矢量线段来表示。
d) 其属性值都要用其它的数据项来表示
六、 利用关系表来表达右图的空间拓扑关系
七、 举实例说明三种基本拓扑关系。
八、 什么是元数据？元数据的主要作用是什么？元数据包括哪些内容
1) 元数据：元数据被定义为：描述数据的数据，对数据及信息资源的描述性信息
2) 元数据的作用：
a) 帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数据文档；
b) 提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换网络(clearing house)及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索地理空间数据；
c) 提供通过网络对数据进行查询检索的方法或途径，以及与数据交换和传输有关的辅助信息；
d) 帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求作出正确的判断 ；
e) 提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据
3) 内容：识别信息、参考基准信息和质量信息
a) 对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及数据生产历史等的说明；
b) 对数据质量的描述，如数据精度、数据的逻辑一致性、数据完整性、分辨率、源数据的比例尺等；
c) 对数据处理信息的说明，如量纲的转换等；
d) 数据转换方法的描述 ；
e) 对数据库的更新、集成方法等的说明
第三章：空间数据结构
一、 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数据结构分别是如何表示的？
空间实体可以抽象为点、线、面
栅格数据结构中：点：为一个象元
线：在一定方向上连接成串的相邻像元集合。
面：聚集在一起的相邻像元集合
矢量数据结构中：
• 点：空间的一个坐标点；
• 线：多个点组成的弧段；
• 面：多个弧段组成的封闭多边形。

二、 混合栅格数据的属性有哪几种方法确定？
中心点法，面积占优法，重要性法，百分比法
三、 叙述下列栅格数据存储的压缩编码方法：链式编码、游程长度编码、块状编码和四叉树。并分别用该四种方法对右图的栅格数据进行压缩编码
1) 链式编码(Chain Codes)：
l 又称为弗里曼链码(Freeman)或边界链码。该方法将线状地物和面状地物的边界表示为：由某一起点开始并按某些基本方向确定的单位矢量链。
l 链式编码的前两位数字表示起点的行、列数，从第三个数字开始表示单位矢量的方向
2) 游程长度编码(Run—Length Codes)
l 游程长度编码只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数。
3) 块式编码(Block Codes)：
l 块式编码是将游程长度编码扩大到二维的情况，把多边形范围划分成由像元组成的正方形，然后对各个正方形进行编码。
l 块式编码的数据结构由初始位置(行号，列号)和边长，再加上记录单元的代码组成。
四叉树编码(Quadtree Encoding)：四叉树编码又称为四分树、四元树编码，是一种更有效地压编数据的方法。它将2n×2n像元阵列连续进行4等分，如果某正方形的所有格网值相同，则该正方形就不再继续分割，否则还要把它再分割成四个正方形.。也可采用从下而上的方法建立，对栅格数据按如下的顺序进行检测：如果每相邻四个格网值相同则进行合并，逐次向上递归合并，直到符合四叉树的原则为止。后者与前者相比，运算速度较快

四、 十进制Morton码如何组成？有什么作用？
具体思路：首先将二维栅格数据的行列号分别转化为二进制数，交叉排列后再转化为十进制数，即为线性四叉树地址码Morton码

• 作用：Morton码与行列号（i,j）间存在有函数关系, 如果找到这种函数关系，则可使二维地址码变为一维，可进行简单的排序、快速扫描。可将网格代码值直接赋给以Morton码为下标的数组单元。解码时，由Morton码找出对应的行列号，将代码填回网格,完成代码的存储和回放。

五、 如何结合十进制Morton码完成一幅栅格影像的线性四叉树编码？
计算每一栅格像元的Morton码，然后按顺序排列
六、 试列表比较矢量和栅格数据结构的优缺点。

七、 叙述由矢量数据向栅格数据的转换的方法。
1) 点的变换：
：
2) 矢量线段的变换：先标出两端点的行数i；然后分别确定直线经过的行中的哪一列与直线相交；找到第 i行 中心的y值，就可求出相应的j值；同法计算其它行的j值； 用本直线的属性值填充直线经过的网格
3) 多边形数据的转换：
从多边形的起点依次记录每一点左边面域值；
对多边形的每一条边转换成栅格形式；
进行节点处理，使节点的栅格值唯一而准确；
从第一行起逐行按列的先后顺序排序，使得到的数据结构等同于栅格数据压缩编码的数据结构形式

八、 叙述由栅格数据向矢量数据的转换的方法。
1) 基于扫描图像的矢量化：二值化 ：在最大与最小灰阶之间定义一个阈值T，大于或等于T的栅格值记为1，小于T的栅格值记为0
2) 细化：消除线划横断面栅格数的差异，使每一条线只保留代表其轴线或周围轮廓线位置的单个栅格的宽度
3) 跟踪：

九、 矢栅一体化数据结构的理论基础是什么？
多级格网方法、三个基本约定和线性四叉树编码
不规则三角网TIN（Triangulated Irregular Network ）
基本的结构元素有三角形顶点、边、面，它们之间存在点与线、点与面、线与面、面与面等拓扑关系
第四章：空间数据库
一、 简述GIS的几种主要数据模型，并进行各自优缺点分析。
1) 层次模型：它的特点是将数据组织成一对多关系的结构
优点
a) 存取方便且速度快
b) 结构清晰，容易理解
c) 检索关键属性十分方便
缺点：
a) 结构呆板，缺乏灵活性
b) 同一属性数据要存储多次，数据冗余大（如公共边）
c) 不适合于拓扑空间数据的组织

2) 网络数据模型： 网络模型用连接指令或指针来确定数据间的显式连接关系，是具有多对多类型的数据组织方式
优点：
a) 能明确而方便地表示数据间的复杂关系。
b) 数据冗余小。
缺陷：
a) 网状结构的复杂，增加了用户查询和定位的困难。
b) 需要存储数据间联系的指针，使得数据量增大。
c) 数据的修改不方便（指针必须修改）
3) 关系数据库模型：关系数据库模型是以记录组或数据表的形式组织数据，以便于利用各种地理实体与属性之间的关系进行存储和变换，不分层也无指针，是建立空间数据和属性数据之间关系的一种非常有效的数据组织方法
优点：
a) 结构特别灵活，具有严密的数学基础和操作代数基础，满足所有布尔逻辑运算和数学运算规则形成的查询要求。
b) 能搜索、组合和比较不同类型的数据。
c) 增加和删除数据非常方便。
缺陷：
a) 数据库大时，查找满足特定关系的数据费时 。
b) 对空间关系无法满足，模拟和操作复杂对象的能力较弱
二、 简述GIS数据库的特征。
1） 空间特征（描述空间物体的位置、形态，更重要的是描述物体之间的拓扑关系）
2） 空间关系特征（空间数据除了空间坐标隐含了空间分布关系外，空间数据中也记录了拓扑数据结构表达的多种空间关系）
3） 多尺度与多态性（不同观察尺度具有不同的比例尺和精度，同一地物在不同情况下会有形态差异）
三、 为什么不能用标准DBMS存储空间数据？
因为标准DBMS数据库只能将数据长度设为固定，而空间数据有变长记录。其次它不具有拓扑关系，不能对空间数据进行相邻、联通、包含、叠加等操作
四、 目前空间数据库存在的主要问题有哪些？
数据共享问题（文件格式、兼容性、共享政策等）数据瓶颈（数据量大、数据结构不唯一）数据更新、数据安全
五、 影像金字塔
六、 SuperMap GIS采用什么方式存储数据？
SuperMap GIS提供文件和数据库两种存储方案
七、 什么是空间数据引擎？它有什么作用？
空间数据引擎：是一种处于应用程序和数据库管理系统之间的中间件技术。
作用：连接不同格式的空间数据和大型数据库并对其进行转换。
第五章：空间数据采集与处理
一、 空间数据采集方法有哪些？它们分别适合采集什么样的数据？
1) 图形数据的 采集：手扶跟踪数字化仪采集、摄影测量数字化采集、扫描跟踪数字化采集、外业实地采集
2) 。。。
二、 针对示例数据，练习本章中相关操作，重点熟悉栅格数据配准、半自动跟踪和拓扑处理。
三、 为什么要对数字化地图进行编辑与处理后才能入GIS数据库？
建立拓扑关系、修正数据输入错误；维护数据的完整性和一致性、完善数据、更新地理信息
四、 GIS数据精度可以从哪几个方面进行评价？并解释
数据情况说明 、位置精度(几何精度) 、分类精度(属性精度)、时间精度(现势性)、逻辑的一致性、数据完整性、表达形式的合理性
第六章：GIS空间分析原理与方法
一、 GIS的核心功能是什么？
空间分析
二、 什么是空间分析？空间分析的主要内容有哪些？
空间分析：是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息
w 主要类容：空间位置： 借助于空间坐标系传递空间对象的定位信息，是空间对象表述的研究基础。
空间分布：同类空间对象的群体定位信息，包括分布、趋势、对比等内容。
空间形态：空间对象的几何形态。
空间距离：空间物体的接近程度。
空间关系：空间对象的相关关系，包括拓扑、方位、相似、相关等
三、 采用三种方法完成“求青海省的湖泊分布情况”，并比较各种方法在属性表等方面的异同。
a) 使用裁剪分析
b) 使用求交分析
c) 使用同一分析

四、 解释缓冲区分析、叠置分析、最佳路径分析，举实例说明用途，并在软件中练习相关操作。
1) 缓冲分析： 缓冲区分析是指以点、线、面实体为基础，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形图层，然后建立该图层与目标图层的叠加，进行分析而得到所需结果。它是用来解决邻近度问题的空间分析工具之一。邻近度描述了地理空间中两个地物距离相近的程度（鼠标右键选中某个（或几个）几何对象，在弹出的快捷菜单中进行选择）
2) 叠置分析：是将代表不同主题的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面，叠置结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性（分析工具栏---叠置分析）
3) 最佳路径分析：最佳路径是在网络数据集中指定一些结点，按照顺序访问结点从而求解起止点之间阻抗最小的路径
五、 说明DEM的概念及建立方法。
概念：DEM（Digital elevation model） 数字高程模型是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模型化它是对二位地理空间上具有连续变化特征地理现象的模型化表达和过程模拟
建立方法：软件中：分析---三维建模---点、线数据集－>DEM数据集（生成DEM数据集。）TIN数据集－>DEM数据集
4) 练习在SuperMap中建立DEM。

六、 说明坡度，坡向的概念与基于DEM的提取方法
1) 坡度图 ：坡度反映斜坡的倾斜程度、坡度分析类型：角度、度、正切
2) 坡向图：坡向反映斜坡所面对的方向
第七章：地理信息系统产品的输出
一、 电子地图与常规地图相比有哪些主要的优点？生成电子地图必须要经过的一个关键技术步骤是什么？
1) 电子地图数据库可包括图形、图像、文档、统计数据等多种形式，也可与视频、音频信号相连，数据类型与数据量的可扩展性比较强；
2) 电子地图的检索十分方便，多种数据类型、多个窗口可以在同一屏幕上分层、实时地进行动态显示，具有广泛的可操纵性，用户界面十分友好；
3) 信息的存贮、更新以及通讯方式较为简便，便于携带与交流；
4) 可以进行动态模拟，便于定性与定量分析，具有较强的灵活性，为地图及其相关信息深层次的应用打下了坚实的基础；
5) 可缩短大型系列地图集的生产周期和更新周期，降低生产成本。
6) 与输出硬设备相连，可将电子地图上的多种信息制成硬拷贝
二、 GIS支持下的计算机地图制图技术的出现，对传统地图制图方法产生什么影响
将逐渐取代传统地图在社会中的影响力。压抑传统地图
三、 通过扫描矢量化来制作一幅矢量图的具体步骤有哪些？
四、 请叙述用.dwg格式的数据为数据源在SuperMap Deskpro软件中制作一幅完整地图的主要工作步骤。
五、 完成校园专题图的制作
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(hejing)