GIS复习题最终版.doc

考研GIS概论复习题一、名词解释（30）1.数字地球：是把浩瀚复杂的地球数据加以数字化、网络化，变成一个地球信息模型计划。是一种可以嵌入海量地理数据、多种分辨率、三维的地球表达，是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现和认识。2.数字高程模型（简称DEM）：是在高斯投影平面上规则格网点平面坐标（x,y）及其高程（z）的数据集。3.空间元数据：是指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方式、空间参考、管理方式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核心标准之一。4.WebGIS：是利用Web技术扩展和完善地理信息系统的一项技术。它是基于网络的客户机/服务器系统而非传统的单机系统；它利用因特网来进行客户端和服务器之间的信息交换；它是一个分布式系统，用户和服务器可以分布在不同地点和不同的计算机平台上。WebGIS主要用于空间数据发布、空间查询检索、空间模型服务、Web资源的组织等。5.空间缓冲区分析：是以点、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。6.虚拟现实：是计算机产生的集视觉、听觉、触觉等为一体的三维虚拟环境，用户借助特定装备以自然方式与虚拟环境交互作用、相互影响，从而获得与真实世界等同的感受以及在现在世界中难以经历的体验。7.开放性地理信息系统（OpenGIS）：是由美国OGC提出一个非赢利性组织，其目标是制定一个规范，使得应用系统开发者可以在单一的环境和单一的工作流中，使用分布于网上的任何地理数据和地理处理。它致力于消除地理信息应用之间以及地理应用与其它信息技术应用之间的藩篱，建立一个无“边界”的、分布的、基于构件的地理数据互操作环境，与传统的地理信息处理技术相比，基于该规范的GIS软件将具有很好的可扩展性、可升级性、可移植性、开放性、互操作性和易用性。8.拓扑空间关系：用来描述实体间的相邻、连通、包含和相交等关系。GIS传统的基于矢量数据结构的结点-弧段-多边形，用于描述地理实体之间的连通性、邻接性和区域性。这种拓扑关系难以直接描述空间上虽相邻但并不相连的离散地物之间的空间关系。9.地理信息：是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；它属于空间信息，具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。10.矢量数据结构：是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。这种数据组织方式能最好地逼近地理实体的空间分布特征，数据精度高，数据存储的冗余度低，便于进行地理实体的网络分析，但对于多层空间数据的叠合分析比较困难。（p49）11.空间数据库：是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。（此题有疑问）12.数据：是通过数字化并记录下来可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。（p1）13.国家基本比例尺地形图：是根据国家颁布的测量规范、图式和比例尺系统测绘或编绘的全要素地图，也可简称为 “基础地形图”。基本地形图是经济建设、国防建设和文教科研的重要图件，又是编绘各种地理图的基础资料，其测绘精度、成图数量和速度等是衡量国家测绘技术水平的重要标志。世界各国采用的基本比例尺系统不尽相同，目前中国采用的基本比例尺系统为：11万、12.5万、15万、110万、125万、150万、1100万等七种。过去曾用120万，后改为125万。14.DEM（数字高程模型）：是一定范围内规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。15.空间数据挖掘：是指在空间数据库的基础上，综合利用各种技术方法，从大量的空间数据中抽取隐含的知识、空间关系或非显式存储在数据库中有意义的特征或模式。揭示出蕴含在数据背后的客观世界的本质规律、内在联系和发展趋势，实现知识的自动获取，从而提供技术决策与经营决策的依据。16.空间数据：是指用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据，它可以用来描述来自现实世界的目标，它具有定位、定性、时间和空间关系等特性。17.叠合分析：是指在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。18.智慧地球：是由IBM提出的概念，就是通过在基础设施和制造业上大量设立传感器，捕捉运行过程中的各种信息，然后通过传感网，进入互联网，通过计算机分析处理发出智慧指令，再反馈回去，到传感器，到基础设施和制造业上，极大提高效率，产生更大的效益。19.传感器：是指收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。20.空间数据的拓扑关系：是指网结构元素结点、弧段、面域之间的空间关系，主要表现为拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体的位置关系，拓扑数据也有利于空间要素的查询。21.TM/ETM：TM是一种遥感器，搭载在美国陆地卫星Landsat系列卫星上。TM影像是指美国陆地卫星45号专题制图仪所获取的多波段扫描影像，有7个波段。具较高空间分辨率、波谱分辨率、极为丰富的信息量和较高定位精度。Landsat-7，卫星上携带专题制图仪ETM，ETM具有8个波段，其中1-5波段和7波段是多光谱波段，空间分辨率是30米，第六波段是热红外波段，空间分辨率是120米，第8波段为全色波段，空间分辨率为15米。景宽185公里，景面积为34225平方公里。22.大气窗口：通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收、或散射的，透过率较高的波段称为大气窗口。二、简答题（610=60）1. 如何实现多源空间数据的融合？（待完善）（1）几何纠正：指消除或改正遥感影像几何误差的过程。通过统一坐标系和统一投影校正。（2）数据匹配：是数据之间按照某种内在关系进行配准。将同名点匹配在一起以供显示、分析。（3）矢量数据融合是采用地理数据转换等方法， 实现诸数据源的数据模型、 分类分级和几何位置融合， 以及属性数据的进一步丰富，是去伪求真、 去粗求精的地理数据处理过程。其融合技术包括：数据融合规则的制定地理数据模型融合的理论与方法地理要素编码的融合技术地理要素几何位置的融合技术。（4）栅格数据融合。其融合技术包括：简单的图像融合方法塔式算子小波变换的多尺度分析。（5）矢量与栅格数据之间的融合。2、空间数据库的设计有哪些主要的步骤和内容？ 答：空间数据库的设计要经历一个由现实世界到信息世界，再到计算机世界的转化过程。具体步骤和内容为：（1）需求分析：即用系统的观点分析与某一特点的空间数据库应用有关系的数据集合；（2）概念设计：把用户的需求加以解释，并用概念模型表达出来。概念模型完成从现实世界到信息世界的抽象，具有独立于具体的数据库实现的优点，因此是用户和数据库设计人员之间进行交流的语言。（3）逻辑设计：空间数据库逻辑设计的任务是，把信息世界中的概念模型利用数据库管理系统所提共的工具映射为计算机世界中伟数据库管理系统所支持的数据库模型，并用数据描述语言表达出来； （4）物理设计：数据库的物理设计指数据库存储结构和存储路径的设计，即将数据库的逻辑模型在实际的物理存储设备上加以实现，从而建立一个具有较好性能的物理数据库。3.简述DEM的主要用途。DEM是一定范围内规则格网点的平面坐标及其高程的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集，然后进行数据内插而形成的。DEM可应用于地形曲面拟合，立体透视图制作，通视性分析，流域特征地貌提取与地形自动分割，计算地形属性等应用领域。地形曲面拟合：根据有限个格网点的高程，可以拟合一个地形曲面，推求区域内任意点的高程。立体透视图制作：从一个空间三维立体数字高程模型到一个平面的二位透视图，本质是一个透视变换。调整视点、视角等各个参数值，就可从不同方位、不同距离绘制形态各不相同的透视图制作动画。通视性分析：点对点通视；点对线通视；点对区域通视。流域特征地貌提取与地形自动分割技术包括两个方面：a.流域地貌形态结构定义b.特征地貌自动提取和地形自动分割算法。计算地形属性：分为但要素属性和复合属性两种。前者可由高程数据直接计算，如坡度、坡向，后者由几个单要素属性按一定关系组合成的复合指标，用于描述某种过程的空间变化。4.地理信息标准化的意义和作用地理信息系统的标准化直接作用是保障地理信息系统技术及其应用规范化发展，指导地理信息系统相关的实践活动，拓展地理信息系统的应用领域，从而实现地理信息系统的社会及经济价值。地理信息系统的标准体系是地理信息系统技术走向实用化和社会化的保证，对于促进地理信息共享、实现社会信息化具有巨大的推动作用。标准化在地理空间信息中的作用主要体现在：（1）标准化是促进地理空间信息技术发展、推动地理空间信息产业化及经济社会信息化的重要手段。（2）标准化是地理信息共享，实现各信息系统之间互联互通的前提和基础。（3）地理信息标准化是国家信息化的重要组成部分。5.地理信息系统由哪几个主要部分组成？有哪些主要功能？（和基本功能有什么区别？）答：（1）GIS由计算机硬件、软件、数据和用户4大要素组成。硬件包括计算机及其输入输出设备额网络设备。软件是支持信息的采集、处理、存储管理和可视化输出的计算机程序系统。数据则包括图形和非图形数据、定性和定量数据、影响数据和多媒体数据等。用户包括一般用户和从事系统的建立、维护、管理和更新的高级用户。（2）主要功能：数据采集与编辑数据存储与管理数据处理和变换空间分析和统计产品制作与演示二次开发和编辑。6.遥感与GIS数据的融合的常用方法有哪些？（1）遥感影像与数字线画（DLG）的融合：经过正射纠正后的遥感影像，与数字线画图信息融合，可产生影像地图。这种影像地图具有一定的数学基础，有丰富的光谱信息与几何信息，又有行政界线和属性信息，直接提高了用户的可视化效果。（2）遥感影像与数字地形模型（DEM）的融合：数字地形模型与遥感数据的融合，有助于实施遥感影像的几何校正与配准，消除遥感影像中因地形起伏所造成的像元位移，提高遥感影像的定位精度，同时数字地形可参与遥感影像的分类，改善分类精度。（3）遥感影像与数字栅格图（DRG）的融合：将数字栅格地图与遥感图像配准叠合，可以从遥感图像中快速发现已发生变化的区域，进而实现空间数据库的自动/半自动更新。7.简述GIS的发展以及趋势这个题目要分两个层次予以回答：1. 需要简述GIS的发展史: 萌芽期-初步发展-蓬勃发展; 并在其中论述第一代、第二代、第三代GIS.的发展及其特点，注意按时间顺序。2. 发展趋势，可以选择“答案二”答：（1）GIS的发展史：20世纪60年代是地理信息系统开拓起步阶段，在这个阶段，计算机硬件系统的功能还很弱，计算机存储能力很小且磁带存取速度也很慢，极大地制约着地理信息系统的发展，使得图形功能和地学分析功能都非常有限，相应的算法也比较粗糙。20世纪70年代是地理信息系统巩固发展阶段，该阶段计算机硬件、软件技术得到了迅速的发展，而图形、图像卡等技术的发展则增强了人机对话和图形的显示功能，为基于图形的人机交互提供了良好的基础。20世纪80年代是地理信息系统技术大发展时期，由于大规模和超大规模集成电路的问世，退出了第四代计算机，特别是微型计算机和远程通信传输设备的出现为计算机的普及应用创造了条件，加上计算机网络的建立，使地理信息的传输时效得到极大地提高。20世纪90年代至今是地理信息系统应用普及步阶段，随着各个领域对地理信息系统认识程度和认可程度的提高，应用需求大幅度增加，导致地理信息系统正向更深的应用层次发展，表现出从地理信息系统走向地理信息服务的趋势。（2）地理信息系统正向集成化、产业化和社会化发展方向迈进，呈现以下主要发展态势：地理信息系统已成为一门综合性技术随着地理信息系统技术的发展和社会需求的增大，地理信息系统已经和计算机、通信等技术一样，成为信息技术的重要组成部分。地理信息系统不但与全球定位系统和遥感相结合，构成“3S”集成系统，而且与CAD、多媒体、通信、因特网、办公自动化、虚拟现实等多种技术相结合，构成了综合的信息技术。地理信息系统产业化的发展势头强劲由于地理信息系统是一项面向21世纪信息时代，关系国家综合竞争实力的高新技术，因此地理信息系统及其产业化的发展日益受到各国的普遍关注。地理信息系统网络化已构成当今社会的热点因特网的全球化为地理信息系统技术的发展提供良机。因特网是全球最大的、开放的、由众多网络互联而成的计算机网络，它的分布式结构和TCP/IP协议的互联灵活性是其成功的关键，而其中WWW服务是在因特网基础上发展起来的，它的发展为地理信息系统共享提供了一个开放的信息空间。地理信息科学的产生和发展目前在全球范围内，地理信息系统以前所未有的发展速度在科技界和企业界推广应用，地理信息系统的推广应用大大提高了人类处理和分析有关地球资源、环境、社会与经济数据的能力，而地理信息系统技术及其应用的进一步发展必须依托基础理论的研究，发展地理信息科学。答案二：（1）GIS的发展史：20世纪60年代是地理信息系统开拓起步阶段，在这个阶段，计算机硬件系统的功能还很弱，计算机存储能力很小且磁带存取速度也很慢，极大地制约着地理信息系统的发展，使得图形功能和地学分析功能都非常有限，相应的算法也比较粗糙。20世纪70年代是地理信息系统巩固发展阶段，该阶段计算机硬件、软件技术得到了迅速的发展，而图形、图像卡等技术的发展则增强了人机对话和图形的显示功能，为基于图形的人机交互提供了良好的基础。20世纪80年代是地理信息系统技术大发展时期，由于大规模和超大规模集成电路的问世，退出了第四代计算机，特别是微型计算机和远程通信传输设备的出现为计算机的普及应用创造了条件，加上计算机网络的建立，使地理信息的传输时效得到极大地提高。20世纪90年代至今是地理信息系统应用普及步阶段，随着各个领域对地理信息系统认识程度和认可程度的提高，应用需求大幅度增加，导致地理信息系统正向更深的应用层次发展，表现出从地理信息系统走向地理信息服务的趋势。（2）发展趋势：GIS网络化万维网的发展给GIS数据在更大范围内的发布、出版、获取和查询提供了有效可行的途径。地理数据不仅可以按照地理位置、专题内容、生产机构、使用价格等进行搜索，甚至可以直接在网上进行数据的各类空间操作，使用网络提供的各类模型进行模拟，直接产生新的数据结果。GIS标准化软件就、硬件、数据等要素进行必要的标准化才能实现更有效、广泛地对GIS的使用。GIS的标准化将在国际、国家、省市县和机构范围内多层次地进行，其内容可能包括到GIS的各个组成部分就、各个操作过程、各种数据类型、软件硬件系统等。数据商业化地理数据的开发、更新和维护既费时又费力，GIS硬件、软件和数据的造价比是1：10:100,所以如何更有效地生产和维护地理数据将会是GIS未来面临的主要挑战之一。没有数据，则谈不上信息系统。如果数据问题能够解决，信息系统才有意义和价值，才能够真正运行。系统专门化许多软件提供全面的GIS功能可以在任何一种需要GIS的部门使用，没有具体专业领域的限制；而从使用GIS机构的角度上看，很多机构只是需要GIS软件中的部分功能。GIS 作为机构整个管理和运作系统的一个部分，GIS的各种功能将融合在与专业领域更直接的系统之中。GIS软件所提供的各种功能也将与各类专业软件系统融合起来，共同发展。软件的部件化是这个趋势的前兆，也为GIS软件的专业化做了必要的准备。GIS企业化GIS网络化的发展使得GIS在机构内部各部门之间更有效地进行通讯、交流和进行各种资源的共享。企业和机构可以从更高的层次上对GIS在企业中的使用进行统筹安排和计划，这种方式被称为“企业化GIS”。GIS全球化目前世界各国都在积极地发展咱和使用GIS、制定有关地理信息的政策、开展国家的GIS项目，例如世界银行和其它的国际信贷组织都要在它们资助的项目中使用GIS来辅助决策。GIS的标准化对于它在国际范围内的推广和使用将起到促进作用，国际标准组织已经专门就地理空间技术从各个方面进行标准化制定和实施。GIS大众化GIS不仅在国际舞台上已经越来越收到人们重视，甚至在人们日常生活中也潜移默化地改变着人们的生活。以往人们需要使用地图来定向、定位和导航，而现在地图已经存储在数据库中；从一个地点到另一个地点的最佳路线轻而易举地就可以使用GIS系统得到；到一个新地方，不需要再费力寻找餐馆、旅游景点等，GIS就是最好的向导。8.以目前广泛应用的GIS软件为例，说明地理信息系统的基本功能。（该答案是否正确？）基本正确由于GIS应用受到广泛的重视，各种GIS软件平台纷纷涌现，各厂商在GIS功能方面都在不断创新、相互包容，我以MAPGIS软件为例来说明GIS的基本功能。MAPGIS是中国地质大学信息工程学院武汉中地数码科技有限公司自行研制开发的地理信息系统，是国产优秀的桌面GIS软件，它属于矢量数据结构GIS平台，主要优势功能有：将空间数据数字化输入、编辑、拓扑一体化；具有强大的制图功能，包括各种专题图例符号的制作较其它软件方便灵活得多；基本上完成了GIS方方面面的分析功能。MAPGIS的主要功能：（1）数据输入在建立数据库时，我们需要将各种类型的空间数据转换为数字数据，数据输入是GIS的关键之一。MAPGIS提供的数据输入有数字化仪输入、扫描矢量化输入、GPS输入和其它数据源的直接转换。（2）数据处理输入计算机后的数据及分析、统计等生成是数据在入库、输出的过程中常常要进行数据校正、编辑、图形整饰、误差消除、坐标变换等工作。MAPGIS通过图形编辑子系统及投影变换、误差校正等系统来完成。（3）数据库管理MAPGIS数据库管理分为网络数据库管理、地图库管理、属性库管理和影像库管理四个子系统。（4）空间分析地理信息系统与机助制图的重要区别就是它具备对中间数据和非空间数据进行分析和查询的功能，它包括矢量空间分析、数字高程模型、网络分析、图像分析、电子沙盘五个子系统。（5）数据的输出如何将GIS的各种成果变成产品供各种用途的需要，或与其它系统进行交换，是GIS中不可缺少的一部分。GIS的输出产品是指经系统处理分析，可以直接提供给用户使用的各种地图、图表、图像、数据报表或文字报告。MAPGIS的数据输出可通过输出子系统、电子表定义输出系统来实现文本、图形、图像、报表等的输出。9.试分析地理信息系统中数据的误差来源。正确，并参考附件PPT误差来源：数据采集过程中（即数据源误差）、数据编辑过程中（即处理误差）、数据使用过程中。从空间数据的形式表达到空间数据的生成，从空间数据的处理变换到空间数据的应用，在这两个过程中都会有数据质量问题的发生。（1）空间现象自身存在的不稳定性：包括空间特征和过程在空间、专题和时间内容上的不确定性。（2）空间现象的表达：数据采集中的测量方法以及量测精度的选择等受到人类自身的认识和表达的影响，这对于数据的生成会出现误差。（3）空间数据处理中的误差：投影变换产生的差异；地图数字化和扫描后的矢量化处理都可能出现误差；数据格式转换中的位置差异性；数据抽象时产生的误差；建立拓扑关系过程中的位置坐标的变化；与主控数据层的匹配位移导致误差；数据叠加操作和更新产生空间位置和属性值的差异；数据集成处理产生的误差；数据的可视化产生表达上的误差；数据处理过程中误差的传递和扩散。（4）空间数据使用中的误差：主要包括两个方面：一是对数据的解释过程，一是缺少文档，这样往往导致数据用户对数据的随意性使用而使误差扩散。10.试解释空间缓冲区分析的概念，并举例说明。答：缓冲区分析是以点、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。基于点特征的缓冲区：如地震波及的范围和城市里的超市服务的区域。基于线特征的缓冲区：如交通沿线的废弃污染；河流沿线的供水能力。基于面特征的缓冲区：如长江洪水的覆盖范围。11.GIS的基本功能。（1）数据的采集与输入（2）数据的编辑与处理（3）数据的存储与管理（4）空间分析（5）数据显示与输出12.地理信息系统的主要数据源与数据类型。答：（1）按照数据来源分类：地图数据：来源于各种类型的普通地图和专题地图。这些地图的内容丰富，图上空间实体间的空间关系直观，实体的类别或属性清晰，实测地形图还具有很高的定位精度。影像数据:主要来源于卫星遥感和航空遥感，包括多平台多层面、多种传感器、多时相、多光谱、多角度和多种分辨率的遥感影像数据，也是GIS最有效的数据源之一。文本数据：来源于各类调查报告、实测数据、文献资料解译信息等。统计资料:国家和军队的许多部门和机构都拥有不同领域的大量统计资料，这些都是GIS的数据源，尤其是GIS属性数据的重要来源。实测数据:野外试验、实地测量等获取的数据可以通过转换直接进入GIS的地理数据库，以便于进行实时的分析和进一步的应用，如通过物探得到的地下管线数据。GPS所获取的数据也是GIS的重要数据源。多媒体数据:多媒体数据通常可通过通讯接口传入GIS的地理数据库中，目前其主要功能是辅助GIS的分析和查询。已有系统的数据:GIS还可以从其它已建成的信息系统和数据库中获取相应的数据。由于规范化、标准化的推广，不同系统间的数据共享和可交换性越来越强。这样就拓展了数据的可用性，增加了数据的潜在价值。（2）按照数据结构分类：矢量数据（实体数据结构和拓扑数据结构）、栅格数据（栅格矩阵结构、游程编码结构和四叉树结构）。（3）按照数据特征分类：空间定位数据、非空间属性数据。（4）按照数据几何特征分类：点、线、面、曲面、体。（5）按照数据发布形式：数字线画图数据、数字栅格图数据、数字高程模型数据、数字正射影响数据。13.栅格数据与矢量数据的主要特点。(1)矢量数据结构优点： 数据结构严密，冗余度小，数据量小；空间拓扑关系清晰，易于网络分析；面向对象目标的，不仅能表达属性编码，而且能方便地记录每个目标的具体的属性描述信息；能够实现图形数据的恢复、更新和综合；图形显示质量好、精度高。缺点： 数据结构处理算法复杂；叠置分析与栅格图组合比较难；数学模拟比较苦难；空间分析技术上比较复杂，需要更复杂的软硬件条件；显示与绘图成本比较高。(2)栅格数据结构优点： 数据结构简单，易于算法实现；空间数据的叠置和组合容易，有利于与遥感数据的匹配应用和分析；各类空间分析、地理现象模拟均较为容易；输出方法快速简单，成本低廉。缺点： 图形数据量大，用大像元减小数据量时，精度和信息量受损失；难以建立空间网络连接关系；投影变化实现困难；图形数据额质量低，地图输出不精美。14、简述地理信息系统中主要有哪些空间分析方法。空间分析是基于空间数据的分析技术，它是以地球科学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间构成、空间演变等信息。根本目的在于通过对空间数据的深加工，获取新的地理信息。按照空间数据的形式可以把空间分析分为两种类型：矢量数据空间分析，参与空间分析运算的空间数据主要是矢量数据结构。如矢量叠合分析、矢量临近性分析、网络分析等。栅格数据空间分析，参与空间分析运算的空间数据主要是栅格数据接哦股。如数字地形模型分析、栅格叠合分析、栅格临近性分析、栅格统计分析等。按照Goodchild提出的空间分析框架，将空间分析方法分别归纳到两种类型中：产生式分析，主要有数字地形模型分析、叠合分析、空间临近性分析，网络分析和空间统计分析等。查询式分析，主要有空间集合分析和空间数据查询等。15、简述矢量、栅格、DEM数据结构的优缺点。(1)矢量数据结构优点： 数据结构严密，冗余度小，数据量小；空间拓扑关系清晰，易于网络分析；面向对象目标的，不仅能表达属性编码，而且能方便地记录每个目标的具体的属性描述信息；能够实现图形数据的恢复、更新和综合；图形显示质量好、精度高。缺点： 数据结构处理算法复杂；叠置分析与栅格图组合比较难；数学模拟比较苦难；空间分析技术上比较复杂，需要更复杂的软硬件条件；显示与绘图成本比较高。(2)栅格数据结构优点： 数据结构简单，易于算法实现；空间数据的叠置和组合容易，有利于与遥感数据的匹配应用和分析；各类空间分析、地理现象模拟均较为容易；输出方法快速简单，成本低廉。缺点： 图形数据量大，用大像元减小数据量时，精度和信息量受损失；难以建立空间网络连接关系；投影变化实现困难；图形数据额质量低，地图输出不精美。DEM数据结构优点： 简单的数据存储结构；与遥感影响数据的相合性；良好的表面分析功能。缺点： 计算效率较低；数据冗余；格网结构规则。16、遥感的三种模式是什么？依据传感器探测能量的波长和研究需要，一般有三种基本的遥感模式：可见光/近红外遥感：传感器记录地球表面反射太阳辐射的能量，此类遥感主要集中在可见光和近红外波段。热红外遥感：传感器记录地表自身所发射的辐射能量，此类遥感主要集中在热红外波段。主动遥感：传感器自身发射出能量，然后探测并记录地表对该能量的反射。17、什么是遥感图像目视判读？有哪些标志和方法？答：遥感图像是探测目标地物综合信息的最直观、最丰富的载体、人们运用丰富的专业背景知识，通过肉眼观察，经过综合分析、逻辑推理、验证检查把这些信息提取和解析出来的过程叫目视判读。标志：直接解译标志：形状、大小、色调与颜色、阴影、纹理、图型、位置间接解译标志：目标地物与其相关指示特征、地物及与环境的关系、目标地物与成像时间的关系方法：直接判定法；对比分析法；逻辑推理法；地理相关分析法；信息复合法三、论述（230=60）1.地理信息系统的定义以及它的基本特点，简述地理信息系统与管理信息系统，地理信息系统与计算机辅助设计的主要区别。地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。（1）GIS的特点：具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力，具有空间性和动态性。为管理和决策服务，以地理模型方法为手段，具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力，产生决策支持信息及其它高层地理信息。由计算机系统支持进行地理空间数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用到空间数据之上产生有用信息，完成人类难以完成的任务。计算机系统的支持使得地理信息系统具有快速、精确并能综合地对复杂的地理系统进行空间和过程的动态分析。（2）地理信息系统（GIS）与管理信息系统（MIS）的主要区别GIS与MIS的主要区别在于它能够处理空间定位数据。GIS对图形和属性数据共同管理、分析和应用；MIS一般只处理属性数据，对图形数据以文件形式进行管理，图形要素不能分解、查询，图形与数据之间没有联系；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。（3）地理信息系统（GIS）与计算机辅助设计（CAD）的主要区别CAD虽能表达和处理空间定位数据，但由于应用领域的不同，缺少地理信息系统中的空间查询和分析功能。CAD不能建立地理坐标系统和完成地理坐标变换；CAD处理多为规则图形，而GIS为非集合图形；CAD图形功能强而属性处理能力弱，而GIS图形与属性的操作比较频繁，且专业化特征比较强；GIS的数据量比CAD大得多，数据结构、数据类型复杂，数据之间联系紧密；2. 地理事物与地理现象在GIS中的表达方法？答：（1）根据地理现象在空间上的几何图形表示形式，可将地理现象抽象为点、线、面三种类型，把它们表达成地理数据通常在逻辑上可以采用矢量和栅格两种数据组织形式，分别称为矢量数据结构和栅格数据结构。点状分布图表示的地理事物是标定在图上离散的点；如城市的空间分布、矿产资源的分布等。线状地理事物分布图，常用线状符号来表示等温线、河流等。面状地理事物分布图一般表示地形区、气候区等地理事物。地理事物的表达：点线面1） 静态表达，动态表达2） 二维表达（点线面），三维表达（点线面体）（2）地理现象，即用GIS来表示地理事物及事物之间动态关系。时态GIS，从的实用角度出发，时间可以看成是一条没有端点、向过去和将来无限延伸的线轴，它是现实世界的第四维。时间和空间不可分割地联系在一起，跟踪和分析空间信息随时间的变化，应当是的一个合理目标虚拟地理环境，把现实地理环境中的地理（遥感）信息环境、以及现代网络信息世界（赛博空间）作为客观实在进行研究，从而突破了“虚拟地理环境”作为信息技术系统的狭义理解，为“虚拟地理学”的发展建立了基础；3.地理空间数据源有哪些类型及特征。（1）数据源类型按获取方式分：地图数据、遥感影像数据、实测数据、共享数据、其他数据；按表现形式分：数字化数据、多媒体数据、文本资料数据。（2）数据源特征地图数据：地图是地理数据的传统描述形式，内容丰富。图上实体间的空间关系直观，而且实体的类别或属性可以用各种不同的符号加以识别和表示。主要有普通地图和专题地图。遥感影像数据：通过遥感影像可以快速、准确的获得大面积的、综合的各种专题信息，可以周期性获得资料。实测数据：主要指各种野外实验、实地测量所得数据，它们通过转换可直接进入GIS的空间数据库，以用于实时分析和进一步应用。共享数据：GIS数据共享和已有数据的共享是获取数据的重要来源，但要注意数据格式的转换和数据精度、可信度问题。多媒体数据：主要功能是辅助GIS的分析和查询，可通过通信口传入GIS的空间数据库中。文本资料数据：各种文字说明资料对确定专题的内容的属性特征起着重要的作用，也是GIS建立的主要依据。4. 试分析地理信息系统中数据的误差来源。误差来源：数据采集过程中（即数据源误差）、数据编辑过程中（即处理误差）、数据使用过程中。从空间数据的形式表达到空间数据的生成，从空间数据的处理变换到空间数据的应用，在这两个过程中都会有数据质量问题的发生。（1）空间现象自身存在的不稳定性：包括空间特征和过程在空间、专题和时间内容上的不确定性。（2）空间现象的表达：数据采集中的测量方法以及量测精度的选择等受到人类自身的认识和表达的影响，这对于数据的生成会出现误差。（3）空间数据处理中的误差：投影变换产生的差异；地图数字化和扫描后的矢量化处理都可能出现误差；数据格式转换中的位置差异性；数据抽象时产生的误差；建立拓扑关系过程中的位置坐标的变化；与主控数据层的匹配位移导致误差；数据叠加操作和更新产生空间位置和属性值的差异；数据集成处理产生的误差；数据的可视化产生表达上的误差；数据处理过程中误差的传递和扩散。（4）空间数据使用中的误差：主要包括两个方面：一是对数据的解释过程，一是缺少文档，这样往往导致数据用户对数据的随意性使用而使误差扩散。5.举例说明地理信息系统总体设计的主要内容及步骤。（待完善）1.这个描述思路是合理的。 2.需要结合案例说明。建议百度一下GIS软件总体设计方案，选某个典型案例按回答问题的逻辑陈述。更为准确完整。总体设计的任务是根据系统研制的目标来规划系统的规模和确定系统的各个组成部分，说明它们在整个系统中的作用和相互关系，以及确定系统的软硬件配置，规定系统采用的技术规范，并做出经费预算和时间安排，以保证系统总体目标的实现。总体设计的主要内容包括：用户需求：阐明系统的用户构成、不同用户对系统的要求、系统应具备的功能等。系统目标：阐明该系统的应用目标，属于演示系统或运行系统、单机运行系统或分布式运行系统、事物处理系统或信息管理系统等。总体结构：根据系统功能的聚散程度和耦合程度，将系统划分为若干子系统或功能模块，构成系统总体结构图。系统配置：指系统运行的设备环境，应遵循技术上稳定可靠、投资少、见效快、立足现在和顾及发展的原则。数据库设计：数据库是系统的核心组成部分，一个系统可以具备一个或多个数据库。系统功能：由于应用型GIS继承了开发平台所提供的大部分功能，因此主要在于解决用户所需要的特定功能。经费和管理：由于系统开发的复杂性，为保证系统开发工作的顺利进行，必须拟定好开发计划、系统管理措施、投资经费概算以及最后应提交的成果等。6.分析论述地理信息系统的主要应用有哪些方面。 答：（1）用于全球环境变化动态监测1987年联合国开始实施一项环境计划，其中包括建立一个庞大的全球环境变化监测系统；全球森林监测和森林生态变化有关项目，如1990年对亚马逊地区原始森林的砍伐状况进行了调绘；海岸线及海岸带资源与环境动态变化的监测；全球性大气环流形势和海况预报等。（2）用于自然资源调查与管理在资源调查中，提供区域多条件下的资源统计和数据快速再现，为资源的合理利用、开发和科学管理提供依据；可应用于不同层次和不同领域的资源调查与管理。（3）用于监测、预测借助于遥感（RS）和航测等数据，利用GIS对森林火灾、洪水灾情、环境污染等进行监视，例如，1998年长江流域发生特大洪水灾害期间，制作洪水淹没动态变化趋势影像图，为管理部门提供了有效的决策依据。利用数字统计方法，通过定量分析进行预测。如加拿大金矿带的调查，分析不宜再进行开采的存在储量危机的矿山，优先选出新的开采矿区，并作出了综合预测图。（4）用于城市、区域规划和地籍管理GIS技术能进行多要素的分析和管理，可以实施城市和区域的多目标开发和规划，包括总体规划、建设用地适宜性评价、环境质量评价、道路交通规划、公共设施配置等；城市和区域规划研究等（研究城市地理信息系统的标准化、城市与区域动态扩展过程中的数据实时获取、城市空间结构的真三维显示、数字城市等）；地籍管理，可用于土地调查、统计、评价和使用等。（5）军事应用反映战场地理环境的空间结构；完成态势图标绘、选择进攻路线、合理配置兵力、选择最佳瞄准点和打击核心、分析爆炸等级、范围、破坏程度等。如海湾战争中，美国利用GIS模拟部队和车辆机动性、估算了化学武器扩散范围、模拟烟雾遮蔽战场的效果、提供水源探测所需点位、评定地形对武器性能的影响，为军事行动提供决策依据。美国陆军测绘工程中心还在工作站上建立了GIS和RS的集成系统，及时地（不超过4小时）将反映战场现状的正射影像图叠加到数字地图上，数据直接送到前线指挥部和五角大楼，为军事决策提供24小时服务。科索沃战争中，利用3S高度集成技术，使打击目标更精准有效。（6）用于辅助决策（7）其他GIS还在金融业、保险业、公共事业、社会治安、运输导航、考古、医疗救护等领域得到了广泛的应用。7.试述GIS、RS、GPS集成的定义、理论与关键技术。答：（1）全球定位系统（GPS）、遥感（RS）和地理信息系统（GIS）是目前对地观测系统中空间信息获取、存贮、管理、更新、分析和应用的三大支撑技术（简称“3S”）。将遥感、地理信息系统和全球定位系统有机的综合为一个整体，可使它发挥强大作用，产生高效益的新型系统，叫做“3S集成系统”。（2）理论与关键技术时空定位主要研究3S集成系统的传感器实时空间定位、系统行进过程中快速确定相关地面目标的方法和实现技术。包括广域和局域差分GPS网的构建方法与实时数据处理的理论与算法；遥感传感器位置和姿态的测定及在航空、航天遥感中的应用；GPS辅助的遥感地面目标的自动重建与量测方法。一体化数据管理主要研究3S数据的集成管理模式和数据模型，设计和发展相应的数据库管理系统，实现图形、图像、属性、GPS定位数据等的一体化管理，为3S数据的集成处理和综合应用提供基础平台。例如，非均质、多尺度、多时态空间数据的组织与管理；大容量影像数据的无损压缩与还原、建库、传输的理论与方法。语义和非语义信息自动提取主要研究从航空、航天遥感数据和CCD立体像对中自动、快速和实时地提取空间目标的位置、结构、语义信息和相互关系的理论与方法。包括：遥感影像地物结构信息的自动提取和精确图形表达；多种传感器、多分辨率和多时相遥感图像数据的融合理论与方法；基于知识工程的遥感影像解译与分类系统的研究。全数字化智能系统主要研究如何依托已建立的GIS来实现航空、航天遥感影像的智能式全数字化过程，并从中快速发现在哪些地区空间信息发生了变化，进而实现GIS数据库的自动或半自动快速更新。数据传输与交换数据传输是3S技术集成中的一个关键问题。在环境监测、灾害应急、自动导航和自动加强系统中，都需要将GPS记录数据和遥感影像数据实时传送到信息处理中心，或将所有数据传送到测量平台。为解决这些问题，就需要研究数据单向实时传输的理论和方法、数据双向传输的理论和方法、数据交换的理论和方法等。可视化理论与技术主要研究集成系统中大量图形和影像数据的多比例尺和多分辨率在各种介质和终端上的可视化问题。包括空间图形、图像数据库的多级比例尺和多分辨率的存贮、显示和表达；空间数据的自动综合、符号化和多尺度显示的理论与方法；虚拟地形环境仿真中视景数据库的构造理论与方法；可视化系统、虚拟现实系统和GIS的集成策略与实现。设计方法及CASE工具的研究主要研究基于计算机辅助的软件工程（CASE）技术和3S集成系统的设计方法、软件开发、维护的自动化技术，设计和发展专门用于3S集成系统设计的CASE工具。包括可视化编程技术的研究和工具开发；3S集成系统的结构化分析和设计规格的自动生成；综合考虑时空关系及语义信息的数据实体关系表达与数据字典生成，3S集成中的组件方法与关键技术等。基于Client/Server的分布式网络集成环境3S集成系统涉及到多用户、多数据、多专业，需要有一个强大而有效的硬件、软件环境支持，包括多种软件系统的综合使用、多种类型数据的快速传输、多用户工作方式等。根据3S集成系统研究的特点与特殊要求，提供一个多种空间数据获取方式与GIS融合的基础研究环境，以进一步研究3S集成系统网络集成环境的硬、软件组织，分布式多用户间的数据快速传输，多类型数据的数据通讯与格式转换等。8.论述地理信息系统的数据来源及数据采集的主要方法。答：（1）按照数据来源分类地图数据：来源于各种类型的普通地图和专题地图。这些地图的内容丰富，图上空间实体间的空间关系直观，实体的类别或属性清晰，实测地形图还具有很高的定位精度。影像数据:主要来源于卫星遥感和航空遥感，包括多平台多层面、多种传感器、多时相、多光谱、多角度和多种分辨率的遥感影像数据，也是GIS最有效的数据源之一。文本数据：来源于各类调查报告、实测数据、文献资料解译信息等。（2）数据采集的主要方法1）空间数据采集野外数据采集，是GIS数据采集的一个基础手段。对于大比例尺的城市地理信息采集而言，野外数据采集更是主要手段，其中包括平板测量、全野外数字测图、空间定位测量。地图数字化，是指根据现有纸质地图，通过手扶跟踪或扫描矢量化的方法，生产出可在计算机上进行存储、处理和分析的数字化数据。摄影测量方法：随着数字摄影测量技术的推广，在GIS空间数据采集的过程中，摄影测量也起着越来越重要的作用。遥感图像处理，与具体的数据类型、存储介质等因素相关。2）属性数据的采集主要包括采集及采集后的分类和编码。9. 缓冲区分析，叠置分析，最佳路径分析，解释并举实例说明用途。答：（1）缓冲区分析是研究根据数据库的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法。基于点的缓冲区：如建立污染源缓冲区，该区不能有饮用水源通过。方法：以点为圆心，以一定距离为半径画圆所围成的区域。用途：针对点要素的一定半径范围的分析。基于线缓冲区：如：规划拓宽一条道路，需要通知周边一定范围的居民动迁。在林业规划中需要按照距河流一定纵深范围来确定森林禁止砍伐区，以防水土流失。方法：分别对每一个定点和每条边生成缓冲区，然后对这些缓冲区多边形进行叠置操作。用途：针对现要素的一定范围带状范围的分析。基于面缓冲区：如环城封闭高速公路，周围一定范围内没有小学。湖泊周围一定范围内为水源涵养林，限制砍伐。方法及用途：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测形成缓冲区。（2）叠合分析是指在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。1）基于矢量数据的叠合分析点与多边形的叠合是通过确定一个点状空间特征中的点落在另一个多边形空间特征中的哪以个多边形内，以便为每个点赋予新的多边形属性。如，利用城市点位数据与行政区多边形数据相叠合，可以用来确定城市所在的省份。方法：实际上是计算多边形对点的包含关系，它通过点是否在多边形内判别来完成。用途：通过叠加可以计算出每个多边形类型里有多少个点，以及这些点的属性信息。线与多边形的叠合是通过确定一个线状空间特征中的线经过另一多边形空间特征中的哪个多边形，以便为线赋予新的多边形属性。如当为了确定一条高速公路在各个行政区内的里程数时，就需要将道路线状数据与行政区划多边形数