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地理信息系统期中试题
1、简述什么是地理信息系统，它与哪些学科相关？
答：Geographic Information System (地理信息系统)，GIS就是一个专门管理地理信息的计算机软件系统，它不但能分门别类、分级分层地去管理各种地理信息；而且还能将它们进行各种组合、分析、再组合、再分析等；还能查询、检索、修改、输出、更新等。地理信息系统具有数据输入、预处理功能、数据编辑功能、数据存储与管理功能、数据查询与检索功能、数据分析功能、数据显示与结果输出功能、数据更新功能等。
2、简述GIS中有哪几类地图投影，应用投影的原因是什么？
投影方式：

原因：
l 将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为地图投影
l 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
l 地球椭球体为不可展曲面
l 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

3、简述GIS中有哪几种定位坐标系，坐标系和投影的关系是什么？ (10分)
4、在数字化地图时经常会产生误差，原因是什么？
GIS的数据质量取决于定位精度、属性精度、逻辑一致性、完整性等，本文仅讨论定位精度。影响定位精度的主要因素是原图误差以及数字化过程中引入的误差。 
　　1、原图误差。原图误差包含外业测图的误差、制图整饰综合误差、图纸变形误差等。扫描数字化与手扶跟踪数字化具有相同的此类误差。 
　　2、仪器误差。地图扫描数字化时使用的扫描仪大部分为以CCD为核心或以PMT为核心的扫描仪，扫描时在光学成像部分、机械传动部分、转换电路部分都会产生一定的误差。采用较高分辨率的扫描仪以及扫描时尽量使原图保持平直可以减弱此项误差。手扶跟踪数字化的仪器误差主要取决于数字化仪的分辨率，实际作业时可以根据实际需要选择合适分辨率的数字化仪进行数字化。 
　　3、操作误差。手扶跟踪数字化误差受操作者的经验和技能的影响较大，操作者在数字化的过程中产生的误差是数字化误差的主要部分。目前受到影像自动识别技术的限制，扫描全自动矢量化还不成熟，大部分采用半自动矢量化方式，需要人机交互处理，在断线、噪声等处进行人工干预，这种半自动交互矢量化作业方式，在形式上与手扶跟踪数字化作业方式似乎没有什么本质区别，但大部分时间作业员只是起引导作用，跟踪还是由软件自动完成，因此操作误差比手扶跟踪数字化误差还是大大减小了。 
　　4、软件误差。在相当长的一段时间里，实现扫描矢量化的技术逐渐形成了一种以细化、曲线跟踪拟合为核心的技术，这种技术的弊病表现为抗干扰性差，产生的识别畸变直接影响到最终结果，因此算法的抗干扰性就成为一个基本要求，据此提出了各种矢量化方法，但都没有重大突破，最终将导致由软件产生的误差。手扶跟踪数字化则不存在类似的软件误差。在手扶跟踪数字化图板作业结束后可以进行后处理主要是进行矢量图的纠正，通过纠正可以消除一部分系统误差，如图纸误差及仪器误差。扫描数字化时，在扫描得到光栅图后应对光栅图进行纠正，通过纠正可消除部分系统性图纸误差及仪器误差。手扶跟踪数字化最后的成图误差构成，主要是：矢量图纠正后的剩余误差与偶然操作误差。扫描数字化最后的成图误差构成是：光栅图纠正后的剩余误差与偶然操作误差及软件误差，其中偶然操作误差较手扶跟踪数字化小，软件误差为系统误差。 
5、述GIS中有哪几种矢量数据结构和栅格存储结构？简述他们之间的关系？(
6、建立如下图所示的拓扑关系表达，请写出拓扑关系表。

拓扑关系表
多边形
结点
相邻多边形
……
……
……
弧段与结点关系表　　　　　　　　　　　　　　　　　多边形与弧段关系表
弧段
结点

多边形
弧段
L1
N5 N1

P1
L1 L2 L6 L7 L8
L2
N1 N2

P2
L9 L8 L3
L3
N2 N3

P3
L10 L9 L4
L4
N3 N4

P4
L5 L7 L10
L5
N4 N5

P5
L6
L6

L7
N6 N5

L8
N2 N6

L9
N3 N6

L10
N4 N6

结点与弧段关系表　　　　　　　　　　　　　　　　　弧段与多边形关系表
结点
弧段

弧段
左多边形
右多边形
N1
L1 L2

L1
-
P1
N2
L2 L3 L8

L2
-
P1
N3
L3 L4 L9

L3
-
P2
N4
L4 L5 L10

L4
-
P3
N5
L1 L5 L7

L5
-
P4
N6
L7 L8 L9 L10

L6
P1
P5

L7
P4
P1

L8
P2
P1

L9
P2
P3

L10
P3
P4

7、点、线、面之间的拓扑关系

8、下图是一个土地利用图，请按照四叉树表示法，画出该土地利用图的属性表。(20分)

9、地理数据与地理实体的关系
n 所有地理数据都是地理实体的概括，反映地理实体在地表分布的定位数据都是依据一定的地表定位参照系统。
n 地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，是一种较复杂的数据类型，涉及到空间特征、属性特征及它们之间关系的描述，人们常把地理数据称为空间数据。但地理实体以什么形式存储和处理反映了实体空间、属性和时间三个特征,也是地理空间分析的三大基本要素。
n 空间特征包括地理位置和空间关系，定位数据描述地物所在位置，这种位置既可以根据大地参照系定义，如大地经纬度坐标，也可以定义为地物间的相对位置关系，如空间上的距离、邻接、重叠、包含等；
n 属性特征又称为非空间特征，是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标（包括名称、等级、类别等），即描述了信息的非空间组成部分，包括语义与统计数据等；
n 时间特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段，反映时序变化等，时间数据对环境模拟分析非常重要。
10、GIS处理的对象是同时具有空间特征、属性特征和时空特征的空间数据。
11、对同一个地面物体(地理事件)而言，地理信息系统中存储了三种基本类型的信息：
1、空间信息，即地面物体在三维空间中的坐标(经度、纬度、高程)或者是地理事件发生的地点
2、属性信息，地面物体的性质或状态等特征。
3、时间信息，地理事件在时间轴上的坐标。
12、地理数据
地理数据是有选择地表示那些反映客观世界的主要地理实体及其重要特征，其表示的地理实体的数量和特征的详略程度主要受地图比例尺和影像空间分辨率的影响
13、比例尺的含义：
在GIS中，地理数据对地理实体概括描述的程度主要以地图比例尺表示。地图比例尺定义为地图上一条直线段的长度与其在地面上相应的水平投影长度之比。地图比例尺主要有三种形式：数字式、说明式和图解式。GIS在地图形式显示或输出地理数据时，经常使用图解式比例尺。这是因为随着显示在计算机屏幕上的地图的放大或缩小，图解比例尺相应地按比例拉长或缩短。
14、拓扑关系定义
指满足拓扑几何学原理的空间数据点间的相互关系。即用结点、圆弧和多边形所表示的实体之间的邻接、关联和包含等关系。或指虽图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质（如将橡皮任意拉伸，压缩，但不能扭转或折叠）。
（2）拓扑关系种类
依系统元素之间的关系可分为关联性、邻接性、连通性、包含性等。
15、与GIS有关的坐标系统主要有：
①地理坐标，属于球面坐标系统；
②投影坐标，属于平面坐标系统。
16、地面点到大地水准面的高程，称为绝对高程
17、常见的坐标系
（1）目前常见的定位坐标系统有
n 地方独立坐标系
n 1954北京坐标系
“1954年北京坐标系”，是采用苏联克拉索夫斯基椭圆体，在1954年完成测定工作的，所以叫“1954年北京坐标系”，我国地形图上的平面坐标位置都是以这个数据为基准推算的。
n 1980西安坐标系
该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。
n 1984国家大地坐标
n 2000国家大地坐标
18、在地理信息系统中描述地理要素和地理现象的)空间数据，主要包括空间位置、拓朴关系和属性三个方面
的内容。
19、
20、矢量数据模型是以点为基本单位描述地理实体的分布特征，即每一个地理实体都看作是由点组成的，每一个点用一对（x，y）坐标表示。这里的（x，y）坐标可为地理坐标，也可为平面直角坐标。
21、矢量数据的编码方法主要也有以下三种。
①对于点实体和线实体，直接记录空间信息和属性信息。
②对于多边形地物，用树状索引编码法和拓扑结构编码法
③对于多边形地物，用坐标序列法，即由多边形边界的“x,y坐标对”集合及说明信息组成。

22、矢量数据结构
常用的矢量数据结构有简单矢量数据结构、拓扑数据结构和不规则三角网数据结构三种。
23、栅格数据结构
栅格数据结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。栅格数据结构的显著特点是属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性的指针或数据本身，而所在位置则根据行列号转换为相应的坐标。栅格数据在计算机中可以有多种存储方式，主要包括:
• 栅格矩阵
• 游程编码
• 链编码（Chain Coding）
• 四叉树（Quadtree）
24、
25、空间数据库特征:
1）空间特征：一般需要建立空间索引。
2）结构化特征：
结构化的，即满足第一范式:每条记录定长，且数据项是原子数据.而空间数据数据项变长，对象包含一个或多个对象，需要嵌套记录。
3）空间关系特征： 拓扑数据给空间数据的一致性和完整性维护增加了复杂性。 
4）分类编码特征：
一种地物类型对应一个属性数据表文件。多种地物类型共用一个属性数据表文件。
5）海量数据特征。
26、空间数据库的特点
1）数据量特别大；
2）数据种类多，复杂；
3）数据应用面相当广
27、数据库的重要部分是数据字典。它存放有数据库所用的有关信息，对用户来说是一组只读的表。
数据字典内容包括：
① 数据库中所有模式对象的信息，如表、视图、簇、及索引等。
② 分配多少空间，当前使用了多少空间等。
③ 列的缺省值。
④ 约束信息的完整性。
⑤ 用户的名字。
⑥ 用户及角色被授予的权限。
⑦ 用户访问或使用的审计信息。
⑧ 其它产生的数据库信息。
数据库数据字典是一组表和视图结构。它们存放在SYSTEM表空间中。
数据库数据字典不仅是每个数据库的中心。而且对每个用户也是非常重要的信息。用户可以用SQL语句访问数据库中的数据字典。