土地信息系统复习资料.doc

题型：
1、 选择
2、 填空（20*0.5分）
3、 名词解释（6*3分）
4、简答题（5道）
5、综合分析（2道）

第1章
1、简述土地信息的涵义、构成及特征?
土地信息：
指表征土地系统诸要素的数量、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。
土地信息的构成：
①地理空间信息——土地信息中最基本的信息首先是描述地块的地理空间位置、形状及其面积大小的信息。
②自然属性信息——它是反映某一特定地理空间区域内地块的自然属性状况，包括地形、岩石、基础地质、水文、气候等自然属性的特点。
③社会经济属性信息——这是反映某地理空间区域内的社会经济状况，包括交通运输能力、公共设施状况、人口总数、人口密度、商业与服务业网点的分布、工农业产值、国民经济总产值、人文特征、土地利用状况及其特点等。
④国家有关土地管理政策、法律等方面的信息——它是指国家已出台的土地管理政策、机构设置、管理的方法及实施的技术规程、规范、土地法律与法规和每宗地的权利状况等。
土地信息的特征：区域分布性；数据量大；信息载体的多样性；土地信息的动态特征。

2、什么叫土地信息系统？简述土地信息系统的构成及功能？
土地信息系统（LIS）：
是以土地空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对土地相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用空间模型分析方法，适时提供多种空间和动态的土地信息，并应用和传播土地信息，为决策服务而建立起来的计算机技术系统。
土地信息系统构成
硬件（数字化仪、扫描仪、GPS、绘图仪）
软件（操作系统、土地数据底层管理软件（GIS、DBMS）及高级语言）
数据（基础数据、专业数据、中间数据、成果数据）、人（输入、编辑、分析、开发、输出）
土地信息系统的功能
l 数据采集、检验与编辑
l 数据处理(数据格式化、数据转换及数据概化)
l 数据的存储和组织（空间数据和属性数据的组织）
l 查询、统计、计算
l 空间分析
l 显示
第2章
1、土地信息分类的基本方法是什么？
线分类法：
又称层级分类法。是将初始的分类对象按选定的若干个属性或特征依次分成若干个层级目录，并编排成一个有层次的分类体系。对土地信息的分类一般是采用线分类法。
面分类法：
将给定的分类对象按选定的若干个属性或特征分成互不相依、互不相干的若干方面，每个面中又分成许多彼此独立的若干个类目，由类目组合形成类的一种分类方法。

2、简述土地信息的分类与分级的区别与联系。
分类把研究对象划分为若干个类组，分级则是对同一类组对象再按某一方面量的差别进行分级；
分类描述地物间的分类关系、隶属关系，而土地分级描述地物间的等级关系。

3、土地信息的空间参考系有哪些？简述其各自的特点。
空间参考系：主要指大地参考系。大地参考系的基础是地球椭球。
常用的大地参考系有：地理坐标系、空间大地直角坐标系、平面直角坐标系。

地理坐标系：以经纬和纬度表示地面点位置的球面坐标系。
地理坐标根据参考基准不同可分为：大地经纬度、天文经纬度。
大地经纬度以参考椭球面和法线作为基准面和基准线；天文经纬度是以水准面和铅垂线为基准面和基准线。大地经度：观测点大地子午面与起始大地子午面之间的两面角，
大地纬度：观测点椭球垂直线（法线）与赤道面之间的夹角；
天文经度：观测点子午面与起始天文子午面之间的两面角;
天文纬度：观测点铅垂线（重力线）与赤道面之间的夹角；经度向东量度为东经(正)，向西量度为西经(负) ，其值各为0º∽180º；纬度向北量度为北纬(正) ，向南量度为南纬(负) ，其值各为0º∽90º。
比如，我国地处东半球，又处于北半球，所以我国地域内各点的地理坐标都是东经和北纬。如北京某地点的地理坐标为东经116º28′，北纬39º54′。

空间大地直角坐标系：以椭球中心O为笛卡尔坐标系原点，OZ轴与椭球的旋转轴一致，OX轴位于起始子午面和赤道面的交线上，在赤道方向上与X轴正交的方向为Y轴，O～XYZ构成右手坐标系。

平面直角坐标系：运用地图投影的方法，建立地球表面和平面上点的函数关系，使地球表面上任意一个由地理坐标确定的点，在平面上必有一个与其相对应的点，平面上任一点的位置可以用极坐标或直角坐标表示。我国目前采用高斯-克吕格投影来建立地球表面和平面上点的函数关系。

4、基本比例尺与大比例尺地图如何分幅？
(1)基本比例尺地形图的分幅：在国际规定 1∶100 万地形图基础上，按经纬度进行分幅编号。
(2)大比例尺地图分幅大多采用矩形分幅，图幅大小一般为50cm×50cm或40cm×50cm，按统一的直角坐标格网划分的，坐标值取整公里或500m坐标值。其它比例尺分幅均在1:5000地图的基础上进行。

5、基本比例尺地图的分幅与编号中，J50C003003 代表什么含义？
所有1∶50万-1∶5000地形图的编号仍以1∶100万地形图的编号为基础，增加了比例尺代码(表2-2 )，比例尺代码后表示图幅编号的行、列代码均采用三位数字表示(不足三位时前面补0)，加在1∶100万图幅的图号之后(表2-3) 。

表2-2 各种比例尺的代码

表2-3 地图的图号构成

6、大比例尺地图编号方法有哪些？哪种最常用？
1) 采用图廓西南角坐标法时x坐标在前，y坐标在后，1:500地图取至0.01km(如10.40-21.75)，1:1000、1:2000地图取至0.1km(如10.0-21.0)；（此法最常用）
2) 流水编号法：带状测区或小面积测区，可按测区统一顺序进行编号，一般从左到右，从上到下用数字1、2、3、4、……编定；
3) 行列编号法：一般以代号(如A、B、C、D……)为横行，由上到下排列，以数字1、2、3、……为代号的纵列，从左到右排列来编定，先行后列。

第3章
1、土地数据的基本特征有哪些？
土地数据一般具有三个基本特征:
空间特征：表示地块的空间位置、形状和大小及其与相邻地块的拓扑关系。位置和拓扑特征是空间信息系统所独有的。
专题特征：是土地实体所具有的各种性质，如地面的坡度、坡向、某地的年降雨量等。通常以数字、符号、文本和图像等形式来表示。
时间特征：指土地实体的时间变化或数据采集的时间等。即空间数据总是在某一特定时间或时段内得到或计算的。

2、土地数据的获取的途径有哪些？
①野外实地测量；②摄影测量与遥感；③现场专题考察与调查； ④社会调查与统计；⑤利用已有资料。
其中，空间数据（①②③⑤）属性数据（①③④⑤）
3、试述采用手扶跟踪数字化仪进行数据输入的工作过程。
手扶跟踪数字化的步骤：
（1）手扶跟踪数字化仪的连接和参数设置
通过RS-232(串口)接口与计算机进行连接的，进行通讯参数（包括波特率、数据位、校验位、停止位等）以及坐标原点、分辨率、采点方式、数据格式等参数的设置。为了保证数据录入的正确，必须设置数字化软件的参数与数字化仪相一致。
（2）地图的预处理
首先要确定需要数字化哪些信息，输入哪些图层，以及每个图层包含的具体内容。
（3）确定控制点
控制点的作用是进行地图配准，用来将数字化后的数据校准（配准）到一个指定的地图坐标系，以便这些数据与其它的数据集成。控制点的选择对于空间实体地理位置的确定具有至关重要的意义。
（4）选择数字化方式
通常，数字化仪采用两种数字化方式，即点方式（Point Mode）和流方式（Stream Mode）。
点方式：由数字化作业员自行选择采样点和确定采样密度，逐点地对目标进行数字化的方法。
流方式：作业员只需仔细保持使游标的十字丝沿待数字化的线段连续移动，而由计算机自动地按等时间间隔或等距间隔来控制点位的数据录入。
（5）曲线离散化（对点方式数字化而言）
在数字化过程中，需要对曲线进行采样简化，即在曲线上取有限个点，将其变为折线，并且能够在一定程度上保持原有的形状。

4、空间数据的误差来源及分析（自己详细化了）
（1）空间数据的误差来源：
★空间现象自身存在复杂性、不稳定性和模糊性；
★空间数据源误差及获取过程中产生的误差
ü 地图数据的误差
地图固有误差
控制点误差、投影误差
材料变形误差
温度和湿度变化

图形数字化误差
手扶跟踪数字化：
1、数字化要素对象
2、数字化操作
3、数字化仪
扫描数字化：原图质量、扫描精度、扫描分辨率、配准精度、校正精度等

ü 遥感数据的误差
ü 测量数据的误差

★空间数据处理过程中产生的误差；
ü 投影变换
ü 数据格式转换
B.栅格表示形式
C.矢量表示形式
图3-7 矢量数据和栅格数据的表示形式

ü 数据抽象
在数据发生比例尺变换时，对数据进行的聚类、归并、合并等操作；
合并：在类型转换之后将拓扑相邻且属于同一类型的多个对象合并成一个对象。
聚合：将两个或多个类型相同、不相邻接但彼此间距离小于最小距离域值的多边形联合生成一个多边形，或者将两条类型相同、首尾相对但不相接，且两点之间的距离小于最小距离域值的线对象，聚合生成一个新对象。
压缩：在缩小比例尺状态下，将不满足最小尺寸条件的多边形压缩成点或线，或将线压缩成点。
融合：指将不同类型的拓扑邻接对象合并成新对象，其实质是将不重要的地块（比如面积较小）归并到与其拓扑邻接的某个邻域多边形中。
ü 建立拓扑关系

ü 与主控数据层的匹配
ü 数据叠加操作和更新
ü 数据集成处理
ü 数据的可视化表达
ü 数据处理过程中误差的传递和扩散

★空间数据应用中产生的误差。
√ 对数据的解释过程：不同用户对它的内容的解释和理解可能不同。例如，对于土壤数据，城市开发部门、农业部门、环境部门对某一级别土壤类型内涵的理解和解释会有很大的差异。
√ 缺少文档：缺少对某一地区不同来源的空间数据的说明，如缺少投影类型、坐标系统、数据定义等描述信息。
（2）常见空间数据的误差分析
归纳起来，空间数据的误差主要有四大类，即几何误差（LIS特有）、属性误差、时间误差和逻辑误差（可能导致属性误差、时间误差和几何误差）。
逻辑误差： 由数据的逻辑关系错误所引起的误差。数据的不完整性是通过上述四类误差反映出来的。事实上检查逻辑误差，有助于发现不完整的数据和其他三类误差。对数据进行质量控制或质量评价，一般先从数据的逻辑性检查入手。

5、空间数据质量的涵义？空间数据质量控制常见的方法有哪些？
空间数据质量： 是空间数据在表达空间位置、专题特征和时间信息这三个基本要素时，所能够达到的准确性、一致性、完整性以及它们三者之间同一性的程度；
传统的手工方法：主要是将数字化数据与数据源进行比较，图形部分的检查包括目视方法、绘制到透明图上与原图叠加比较，属性部分的检查采用与原属性逐个对比或其它比较方法；
元数据方法：元数据中包涵了大量的有关数据质量的信息，通过跟踪元数据可以了解数据质量的状况和变化；
地理相关法：用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量。

6、什么叫元数据？LIS中元数据有何作用？
元数据：是关于数据的描述性数据信息.
LIS中元数据的作用:
1）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，并保证即使其主要工作人员离退时，也不会失去对数据情况的了解；
2）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、数据交换网络及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索空间数据；
3）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；
4）提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。

第4章
1、土地空间数据库的特点是什么？它在土地信息系统中有何作用？
（1）空间数据库与一般数据库相比，具有以下特点：
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。
（2）空间数据库在LIS中的地位与作用:
1) 空间数据库花费的时间要占整个系统建设所花时间的85%以上。
2) 空间数据库的布局和存取能力对LIS功能的实现和工作的效率影响极大。
3) 贮存于空间数据库中的空间数据和属性数据是土地信息系统的基础。

2、空间数据库的概念及其组成部分有哪些?　
土地信息系统中的土地数据库就是为了帮助人们去管理和控制与这些土地数据相关联的土地，由于这类数据库具有明显的空间特征，一般把它称为空间数据库。

通常，数据库是数据库系统的简称。一个完整的数据库系统应该包括数据库、数据库管理系统(DBMS)和数据库应用系统三个组成部分。

3、空间数据库设计包括哪些主要步骤?　
数据库设计的整个过程包括以下几个典型步骤，即概念设计、逻辑设计和物理设计。

4、传统的数据库模型有哪三种?它们各自的优缺点是什么？
层次模型、网络模型、关系模型

层次模型——树结构：优点是容易理解，单码查找速度快，易于更新和扩充；但会产生数据冗余，且不能直接表示实体之间多对多（m:n）的联系。
网络模型——网络结构：较层次模型扩充了实体之间联系的限制，可以较灵活地表示实体之间的多种关系，对确定的数据表示效率较高，数据冗余也较小，适合于表示关系较复杂的地理数据和具有网络状特征的地理实体，但网状模型的数据指针比较复杂，数据更新也较为繁琐。
关系模型——二维表结构：优点是可利用数据本身的公共值隐含地表达实体之间的联系，结构简单灵活、数据修改和更新方便、容易维护和理解，是当前数据库中最常用的数据模型。不足之处是难以处理空间数据库涉及的复杂目标，管理较为复杂，查找速度与网状和层次模型相比也要慢一些。

5、用Ｅ-Ｒ模型（实体－联系模型）建立概念模型的具体步骤有哪些?
下面以土地面积量算信息系统为例，说明用Ｅ-R来建立概念模型的具体步骤。
第一步：确定Ｅ-Ｒ模型应含的实体。如前面所指出的，每一实体可用来代表一类数据的集合。所以在本例中，可以暂定量算过的3种表格为模型的第一批实体，并分别取名为“图幅”、“图幅分划值计算表”、“线状地物”。
第二步：建立系统单项应用的局部Ｅ-Ｒ模型。这一步的目标是在实体之间建立所需的联系。通常的作法是，根据对系统的功能分析首先选出一至数项有代表性的单项应用，建立起相应的局部Ｅ-Ｒ模型。然后在此基础上逐渐扩充，所有实体之间均建立起应有的联系。
第三步：将局部Ｅ-Ｒ模型综合为系统的总体Ｅ-Ｒ模型。方法为：先将具有相同实体的两个局部Ｅ-Ｒ模型以该相同实体为基准进行集成；若还有相同实体的局部Ｅ-Ｒ模型，则再次集成；这样一直继续下去，直到所有相同实体的局部E-R模型都被集成，便可得到全局E-R模型。
第四步：改进总体Ｅ-Ｒ模型。通过综合得到的初始模型常常存在不完善的地方，需要进行改进。一个完善模型应该具有最小的数据冗余。所以这一步的主要目的就是减少冗余，尽可能避免数据的重复存贮。

6、矢量数据和栅格数据如何表示? 矢量和栅格数据的显著特点？
矢量数据的表示：通过记录坐标的方式来精确表示点、线、面等地理实体。
点(point)：用一对（x, y)表示；线(line, polyline)：用一串(x1 , y1), (x2 ,y2),…(xn , yn)表示；
面(polygon) ：由一串或几串有序的且首尾坐标相同的x、y坐标对表示。

栅格数据的表示：栅格结构用密集的网格基本单元将地理区域划分为网格阵列。位置由行、列号定义，属性为栅格单元的值。
点：由单个栅格表达；线：由沿线走向有相同属性取值的一组相邻栅格表达；
面：由沿线走向有相同属性取值的一片栅格表达。
前者的显著特点是位置明显，属性隐含；后者的显著特点是属性明显，位置隐含

7、什么是游程长度编码的数据结构?
根据压缩栅格数据存贮量的编码方式的不同，介绍三类基本的栅格数据结构：直接栅格编码、游程长度编码、四叉树结构。
游程长度编码法：
方案1：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；
方案2：逐个记录各行（或列）代码发生变化的位置和相应代码。
例如：A A A B B B B B
沿行方向进行编码：按方案1表示为(A,3),(B,5)；按方案2表示为(1,A), (4, B)

8、四分树编码的基本思想?
①先把地图看成是一个正方形的单元，如果该单元内有不同性质的多边形，则将单元分成四个大小相同的二级单元，然后再分别判断这四个二级单元中是否还有不同性质的多边形；
②若其中某个二级单元中有不同性质的多边形，则再划分成四个大小相同的三级单元;
③这种逐级一分为四的方法，一直分到单元内无不同性质的多边形为止。

第5章
1、常用坐标系一般有哪三种？
用户坐标系：指地图采用的坐标系
规格化数据库坐标系：在数据库系统中定义的坐标系
设备坐标系：每一种图形设备都有独特的坐标系，它们使用的坐标都是设备的相对坐标

2、怎样理解顺时针方向构多边形和最靠右边的链。
①顺时针方向构多边形：指多边形是在链的右侧。
②最靠右边的链：指从链的一个端点出发，在这条链的方向上最右边的一条链。

（1）从Pl结点开始，起始链定为P1P2；从P2点算起，P1P2最右边的链为P2P5；从P5算起，P2P5最右边的链为P5P1。所以，形成的多边形为P1P2P5P1;
（2）从P1结点开始,以P1P5为起始链，形成的多边形为P1P5P4Pl;
（3）从Pl开始，以PlP4为起始链形成的多边形为PlP4P3P2P1;
（4）这时Pl为结点的所有链均被使用了两次，因而转向下一个结点P2，继续进行多边形追踪，直至所有的结点取完。共可追踪出五个多边形，即Al 、A2、A3、A4、A5。

① ②

实例

3、什么是缓冲区分析？请举例说明它有什么用途。
缓冲区是指对点、线或面实体，按指定的条件，在其周围建立一定宽度范围的空间区域作为分析对象，这个区域称为缓冲区。
点的缓冲区原理：以点为中心，以一定距离为半径绘圆；
线的缓冲区原理：分别对每个顶点和每条线生成缓冲区，然后对这些缓冲区多边形进行叠置操作；
面的缓冲区原理：首先生成多边形周长的缓冲区，然后与原始多边形进行叠置操作，多边形缓冲区有内外侧之分。外缓冲区在面状地物的外围形成缓冲区,内缓冲区则在面状地物的内侧形成缓冲区。

4、常用的网络分析功能有什么？
（1）最短路径分析
最短路径是在网络中从起点经一系列特定的结点至终点的资源运移的最佳路线，即阻力最小的路径。在最短路径选择中，两点之间的距离可以定义为实际的距离，也可定义为两点间的时间、运费、流量等，还可定义为使用这条边所需付出的代价。因此，可以对不同的专题内容进行最短路径分析。
（2）地址匹配
地址匹配实质是对地理位置的查询，它涉及到地址的编码。地址匹配与其它网络分析功能结合起来，可以满足实际工作中非常复杂的分析要求。如物流配送，需要将货物送到多家单位。此时需将路径分析和地理编码结合起来使用，可先通过地理编码进行地址查询，获得各单位的地理位置，再利用最短路径方法确定最短送货线路。
（3）资源分配
资源分配模型中的网络主要由中心点（分配中心）组成，有两种分配方式：一是由分配中心向四周输出资源；另一种是从四周向分配中心集中资源。这种分配功能可以解决资源的有效流动和合理分配。
资源分配模型可用来计算中心地的等时区、等交通距离区、等费用距离区等。可用来进行城镇中心、商业中心或港口等地的吸引范围分析，以用来寻找区域中最近的商业中心，进行各种区划和港口腹地的模拟等。

5、什么是合成叠置与统计叠置？两者有何区别？
①合成叠置：是根据两组多边形边界的交点来建立具有多重属性的多边形。
合成叠置得到一张新的叠置图，产生了许多新的多边形，每个多边形内都具有两种以上的属性，通过区域多重属性的模拟，寻找和确定同时具有几种地理属性的分布区域。
②统计叠置：是进行多边形范围的属性特征的统计分析。
统计叠置得到的是新的属性数据，得到的新属性值可能与原数据层的属性意义不一致，因为得到的结果可能是名称、分类值，也可能是分析后的结果。

6、什么是缓冲区查询？
缓冲区查询与前面介绍的缓冲区分析有一点差别，缓冲区查询不对原有图形进行切割，只是根据用户需要给定一个点缓冲、线缓冲或面缓冲的距离，从而形成一个缓冲区的多边形，再根据多边形检索的原理，检索出该缓冲区多边形内的空间地物。

第6章
1、土地信息系统设计工作包括哪几个方面的主要内容？
①确定系统目标（确定目标的原则、确定目标的依据、设立近期目标和远期目标）
②系统分析（用户需求分析、可行性分析、系统结构方案分析）
③系统设计（功能设计、数据库设计、应用设计）
④系统实施（程序的编制与调试、数据采集与数据库建立、人员的技术培训、系统测试及测试报告的编写）
⑤系统运行与维护（纠错、数据更新、系统的拓展和完善、硬件设备的维护）

2、土地信息系统的设计工作完成后，应从哪些方面对系统进行评价？
①系统效率（是系统完成某一个操作任务所占有的人工和机时）
②系统可靠性（是系统在运行时的稳定性，一般要求系统很少发生事故或不发生事故，即使发生事故也能很快修复）
③可扩展性（一个系统建立后，要使现行系统在增加功能模块时不做大改动或不影响整个系统结构，就必须在系统设计时留有充分的接口，否则当数据量增加或功能增加时，系统就要推倒重来，这就是一个没有生命力的系统）
④可移植性（这是指一个土地信息系统对于硬件环境的适应能力，即它们不仅能在一种类型机器上使用，而且能在其它型号设备上使用）
⑤经济评价（经济投入评价、经济效益评价）
⑥用户界面（评价用户界面是否友好，即评价用户是否操作方便，用户在了解信息系统原理情况下是否可以很快速掌握操作方法，使用系统完成预期目标）