GIS原理与应用复习资料

第一章地理信息系统概论第一题：GIS的定义？答：地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说，地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。第二题：2）信息、数据的概念？两者有何联系？答：数据是客观事物的属性、数量、位置及其相互关系等的抽象表示，随载荷它的物理设备的形式而改变。信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据、消息中所包含的意义。它不随载体的物理形式的改变而改变。特点：客观性（任何信息都与客观事物相联系）适用性（针对不同问题需要不同种类的信息）传输性（可在发送者和接受者间传输）共享性（可传输给多个用户共享而本身无损失）信息与数据是不可分离的，数据是信息的表达，信息是数据的内涵。数据本身并没有意义,数据只有对实体行为产生影响时才成为信息地理信息三题：试述GIS的发展及我国GIS的发展过程。答：地理信息系统的发展概况1.起步阶段（60年代），注重空间数据的地学处理。1963年，加拿大测量学家R.T.Tomlinson首先提出GIS这一术语，建立加拿大地理信息系统（CGIS）；1969年，ESRI（环境系统研究所）建立；1969年，Integraph公司建立。2.发展阶段（70年代），注重空间地理信息的管理，受到政府部门、商业公司和大学的普遍重视。1978年，ERDAS成立。3.推广应用阶段（80年代），注重空间决策支持分析。1981年，ESRIARC/INFOGIS发布；1985年，GPS成为可运行系统；1986年，MapInfo建立；1986年，SPOT卫星首次发射；1987年，地理信息系统的国际杂志出版；1988年，美国人口调查局第一次公开发布TIGER；1988年，GISWorld首次发行；1989年，Ingegraph发布MGE；4.用户时代（90年代后）,注重GIS社会应用与服务，GIS技术迅猛发展。控件式GIS成为GISTools的发展方向;WebGIS蓬勃发展;三维GIS崭露头角。5.国外主流GIS软件ARC/INFO（ArcGIS、ArcView、ArcObject、ArcIMS）GENAMAPMGE（ModularGISEnvironment）（GeoMedia）MapInfo（MapinfoProserver、MapX、MapXtreme、SpatialWare）ERDAS我国GIS的发展1.准备阶段（70年代）2.试验阶段（80年代）3.全面发展阶段（90年代）4.国产的GIS软件：GeoStarMapGISSuperMapCityStar第四题：GIS的主要功能？答：GIS的主要功能：数据输入、存贮和编辑操作运算数据查询和检索应用分析图形显示和结果输出数据更新。主要应用于：统计与量算、规划与管理、预测于监测、辅助决策。第五题：GIS理论研究与应用中亟待解决的问题和热点有哪些？答：要想得到一个理想的GIS系统，需要GIS理论上解决的主要有以下问题：GIS设计与实现方法的问题。由于缺乏严格的工程管理和好的好的分析方法支持，GIS软件系统的可靠性和可维性。GIS的功能问题。当前以数据采集、存储、管理和查询检索功能为主的GIS还不能满足社会和区域可持续发展在空间分析、预测报告、决策支持等方面的要求。多媒体地理信息系统的管理和操作问题。GIS的深加工问题，目前GIS还未发挥它提供结论性专题和数据集方面的作用。空间信息可视化技术和虚拟现实技术。GIS发展的热点:GIS的面向的像技术研究时空系统。传统的GIS只考虑地物的空间特性忽略了其时间特性。体力信息建模系统。三维地理信息系统的研究。三维GIS是许多应用领域对GIS的基本要求。主要研究的方向包括：三维数据结构的研究；三维数据的生成和管理；地理数据的三维显示。第二章空间数据模型第一题：空间数据模型有哪些？答：空间数据模型有：场模型、要素模型、网络结构模型、时空模型、三维模型。第二题：拓扑的定义？答：拓扑用于描述两个对象之间的关系。第三题：试述GIS与拓扑学的关系。答：拓扑结构是明确定义空间结构关系的一种数学方法。在GIS中，它不但用于空间数据的组织，而且在空间分析和应用中都有非常重要的意义。地理空间数据的拓扑关系。拓扑邻接：同类元素之间的拓扑关系。拓扑关联：不同类元素之间的拓扑关系。拓扑包含：同类不同级元素之间的拓扑关系。地理空间数据拓扑关系应用价值1）确定地理实体间的相对空间位置，无需坐标和距离2）利于空间要素查询3）重建地理实体第三章空间参照系统和地图投影第一题：地图投影的分类？答：按变形性质地图投影可分为三类：等角投影：任何点上二微分线段组成的角度投影前后保持不变也可称为正投影。等积投影：某一微分面积投影前后保持相等。等距投影：沿某一特定方向的距离投影前后保持不变。按构成方法分类几何投影：几何投影是把椭球面上的经纬线网投影到几何面上，然后将几何面展为平面而得到的。根据几何面的形状又可分为：方位投影、圆柱投影、圆锥投影。非几何投影：不借助几何面，根据某些条件用数学解析法确定球面与平面之间点与点的函数关系。按经纬线形状又可分为：伪方位投影、伪圆锥投影、多圆锥投影。按照投影面积与地球相割或相切分类：割投影切投影第二题：的基本条件有哪些？答：高斯投影是一种横轴等角切椭圆柱投影，其条件为：1）中央经线和地球赤道投影成为直线且为投影的对称轴；2）等角投影；3）中央经线上没有长度变形。第三题：高斯投影中为什么要采取分带投影的方法？答：高斯克吕格投影的中央经线和赤道为相互垂直的直线，其他经线均为凹向并对称于中央经线的曲线，其他纬线均以赤道为对称轴的向两极弯曲的曲线，经纬线成直角相交。在这个投影上角度没有变形；中央经线上无变形；同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大；面积变形也是距中央经线愈远变形愈大。为了保证地图的精度，采用分带投影的方法将投影范围加以限制，使其变形范围不超过一定限度。第四章GIS的数据第一题：空间数据的类型有哪些？答：空间数据的类型包括：1）类型数据：居民点、交通线、土地类型分布等。2)面域数据：多边形中心点、行政区域界限和行政单元3)网络数据：道路交叉点、街道和街区等。4)样本数据：气象站、航线和野外样方的分布区等。5)曲面数据：高程点、等高线和等值区域。6)文本数据：如地名、河流名和区域名称。7)符号数据：点状符号、线状符号和面状符号等。第二题：数据的含义？答：数据是信息的载体，它可以是记录下来的某种可以识别的物理符号，数据的具体形式多种多样，如文体、图像、声音等都可以归入数据的范畴。数据是信息的载体但并非信息。空间数据有三个基本特征：空间特征：表示实体的空间位置或现在所处的地理位置。空间特征又称定位特征或几何特征，一般用坐标数据表示。属性特征表示实体的特征。如名称、分类、质量特征和数量特征等。时间特征描述实体随时间的变化，其变化的周期有超短周期的、短期的、中期的和长期的。第三题：空间数据质量问题的来源有哪些？答;按照空间数据的自身存在的规律性空间数据质量的来源主要有以下方面：空间数据自身存在的不规律性：空间现象自身存在的而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。空间现象的表达：数据采集中的测量方法以及测量精度的选择受到人类自身认识和表达的影响这对于数据的生成会出现误差。数据处理中的误差;在数据处理过程中容易产生的误差有：投影变换、数据格式转换、数据抽象、与主控数据层的匹配、数据叠加操作和更新、数据集成除了、数据的可视化表达、数据处理过程中误差的传递和扩散。空间数据使用中的误差:在空间数据使用的过程中也会导致误差的出现，主要保护两个方面：一是对数据的解释过程，一是缺少文档。第四题：说明元数据的内容及主要作用。答:元数据的内容：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、源数据的比例尺等对数据处理信息的说明，如量纲的转换等数据转换方法的描述和对数据库的更新、集成方法等的说元数据的主要作用：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(clearinghouse)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提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。第五章空间数据获取与处理第一题：矢量电子图的优点？答：矢量电子图和纸地图相比有如下优点：计算距离和标注地名快速准确；可对地图局部和移动显示、全图缩小、漫游功能很强；可分层显示地图；可以以图元为单位进行信息编辑修改，人机交互画线标注符号文字，删除地图上多余的信息；可以通过计算机网络进行电子地图传递，提供信息共享，传递的速度快，保密性强；如果能有效地解决地图符号自动分割和识别的问题，则能实现地图的智能矢量化；矢量电子图和点阵图相比有以下优点：相同信息量下前者的文件相对要小的多，图越复杂表现越明显；矢量电子图可以以图元为单位进行信息编辑修改，人机交互画线标注符号文字，点阵图只能以像素为基本单位进行拷贝、移动和删除，即他的编辑能力很差；前者可以对所有图元分层显示，后者只能做到对整图某区域的开窗显示控制。第二题:空间数据获取的方式有哪些？答：空间信息获取的方式有：手工方式：通过手工在计算机终端上输入数据，主要是键盘输入。主要用于属性数据的输入。手扶跟踪数字化方式：手扶跟踪数字化仪是一种图形数字化设备，是目前常用的地图数字化方式，生成矢量数据。扫描方式：扫描仪是一种图形、图象输入设备，可以快速地将图形、图象输入计算机系统，是目前发展最快的数字化设备，生成栅格数据。影像处理和信息提取方式：从遥感影像上直接提取专题信息。数据通讯方式：联网方式下，信息系统内部各子系统之间以及与其它信息系统之间实现信息交流和信息共享的主要方式。第三题：试述扫描矢量化流程。答：1）地图信息处理流程纸地图纸地图扫描转换拼接子图块剪裁地图图像处理矢量化矢量图合成矢量图编辑2）将栅格图像转化为矢量图的步骤：◆图像二值化：用于从原始扫描图像得到的黑白二值图像，通常将图像上的白点区域的栅格点赋值为0，而黑色区域为1；◆平滑：用于出处图像中的随机噪声，通常表现为斑点◆细化：将一条细线化为只有一个像素宽，是矢量化的重要步骤也是矢量化的基础；◆链式编码：将细化后的图像转换成为点链的集合，每一个点链对应一条弧段；◆矢量线提取：将每个点链转换成为一条矢量线。第一题：空间分析的概念及分类？空间分析是对分析空间数据有关技术的统称。空间分析有这十分丰富的内涵，它是构成地理信息系统的核心部分之一，在整个地理数据的应用中发挥这举足轻重的作用，也是GIS区别于其它信息系统的一个显著标志。分析技术：空间图形数据的拓扑运算；非空间属性数据运算；空间和非空间数据的联合运算。第二题：试述点、线、面及多重缓冲区的算法原理。点的缓冲区生成：以点为圆心以一定距离为半径画圆；线的缓冲区生成：分别对两个顶点和每条边生成缓冲区，然后对这些缓冲区进行叠置操作；面的缓冲区生成：首先生成多边形周长的缓冲区然后与原始多变性进行叠置操作，都变形缓冲区有内外之分；多重缓冲区的生成：以不同的半径首先生成不同宽度的缓冲区然后对不同半径的缓冲区进行叠置操作。第三题：试述空间插值的几种方法。空间插值方法可以分为整体插值和局部插值方法两类。整体插值法用研究区所有采集点的数据惊醒全区特性拟合，又可分为：边界内插值方法；趋势面分析。局部插值方法只用邻近的数据点来估计未知点的值包括几个步骤：定义一个邻域或搜索范围搜索落在此邻域范围内的数据点选择表达这个有限个点的空间变化的数学函数为落在规则格网单元上的额数据点赋值。重复这个步骤直到格网上的所有点的赋值完毕局部插值法可分为：最近邻点法——泰森多边形方法；移动平均插值方法——距离倒数插值第四题：DEM与DTM的异同？DEM和DTM主要用于描述地面起伏状况，可以用于提取各种地形参数，如坡度、坡向、粗糙度等，并进行通视分析、流域结构生成等应用分析。因此，DEM在各个领域中被广泛使用DEM可以有多种表达方法，包括网格、等高线、三角网等DTM最初是为了高速公路的自动设计提出来的。此后，它被用于各种线路选线（铁路、公路、输电线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面图绘。DTM在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及地图的修测。数字地形模型是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型（DigitalElevationModel，简称DEM）DEM通常用地表规则网格单元构成的高程矩阵表示，广义的DEM还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示。第五题：DEM数据采集方法有哪些？地面测量利用自动记录的测距经纬仪在野外实地测量。现有的地图数字化利用数字化仪度已有的地图上的信息进行数字化的方法，目前常用的数字仪有手扶跟踪数字化仪和扫描数字化仪空间传感器利用全球定位系统GPS，结合雷达和激光测高仪进行数据采集数据摄影测量方法这是DEM数据采集最常用的方法之一。利用附有的自动记录装置的立体测图仪或立体坐标仪、解析测图仪及数字摄影测量系统，进行人工、半自动或全自动的两侧来采集数据。第六题：空间分析的目的及步骤？空间分析的目的是解决某类与地理空间有关的问题，通常涉及多种空间分析操作的组合。一般步骤是：明确分析的目的和评价准则准备分析数据进行空间分析操作进行结果分析解释、评价结果（如有必要返回步骤1）结果输出（地图、表格和文档）第七题：数据挖掘的定义及步骤？从数据库中发现新的知识被称为数据库知识发现（KDD，KnowledgeDiscoveryinDatabases）也叫数据挖掘（DataMining）。定义为从数据中提取隐含的、先前不知道的和潜在有用的知识的过程。数据挖掘技术集成了机器学习、数据库系统、数据可视化、统计和信息理论等多领域的最新技术。数据挖掘主要分为以下四个步骤：数据选取：数据仓库中的数据并不都与挖掘的信息有关，第一分部就是为了提取有用的数据数据转换：在确定要进行挖掘的数据之后，要对这些数据进行必要的转换，师大额数据可以被进一步的操作使用，通常的变换有：①将定名量转换为定序量，以便于人工神经网络运算②对已有的属性进行数学或逻辑运算，以创建新的属性数据挖掘：在数据转换之后，就要进行数据挖掘，数据挖掘的具体技术很多，如分类、回归分析等结果解释：挖掘的信息要参照用户的决策支持目的进行分析，并且要表现给决策者。第八题：专题地图的含义及内容？专题地图是突出的表示一种或几种自然现象和社会经济现象的地图。按内容可分为三大类：自然地图、社会经济地图和其它专题地图。自然地图表示自然界各种现象的特征、地理分布及其相互关系，如地质图、水文图等；社会经济地图表示各种社会经济现象的特征、地理分布及其相互关系，如人口、行政区划图等；其它专题图指不属于上述二类的专题图，如航海图、航空图等。专题地图的种类很多，但大多数都是由地理基础和专题内容组成的。专题内容一是将普通地图内容中一种或几种要素显示的比较完备和详细，而将其他要素放到次要地位或省略，如交通图等；而是包括在普通地图上没有的和地面上看不见的或不能直接测量的专题要素，如人口密度图。第九题：地图可视化的类型有哪些？可视化具有交流与认知分析的特性，所以信息表达交流模型与地理视觉决策模型构成了地图可视化的理论。地体可视化的类型中要有：虚拟地图：指从计算机屏幕上产生的地图，或者利用双眼观看有一定重叠度的二幅相关地图，从而在人脑中形成的三维立体图像；动态地图：是由于滴血数据存贮与计算机内存，可以动态的显示关于地学数据的不同角度的观察，不同方法的表达结果，或者地学现象随时间演变的过程；交互交融地图：是指人与地图可进行相互作用和信息交流；超地图：是基于万维网的与地学相关的多媒体，可以让用户通过主题和空间进行媒体数据的导航。第十题：试述RS、GPS的概念遥感（RS，RemoteSensing）是指通过某种传感器装置，在不与研究对象直接接触的情况下，获得其特征信息，并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学技术。全球定位系统（GPS，GlobalPositioningSystem）是利用人造地球卫星进行点位测量导航技术的一种。GPS系统包括三大部：空间部分——GPS卫星星座；地面控制部分——地面监控系统；用户设备部分——GPS信号接收机。第十一题：试述3S集成技术实现方案3S技术为科学研究、政府管理、社会生产提供了新一代的观测手段描述语言和思维工具，三者之家形成了“一个大脑，两只眼睛”的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新区域以及空间定位，GIS进行相应的空间分析。目前3S集成的一般工具软件的实现方案是：通过支持栅格数据类型及相关的处理分析操作以实现与遥感的集成，而通过增加一个动态矢量图层以与GPS集成。第十二题：WebGIS的概念及其应用层面。WebGIS就是利用Web技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术。WebGIS的应用可以分为以下几个层面：1）空间数据发布：由于能够以图形方式显示空间数据，较之于单纯的FTP方式，WebGIS使用用户更容易找到需要的数据；2）空间查询检索：利用浏览器提供的交互能力，进行图形及属性数据库德查询检索；3）空间模型服务：在服务器端提供各种空间模型的实现方法，接收用户通过浏览器输入的参数后，将计算机结果返回；4）Web资源的组织：利用地图对Web上的信息进行组织管理，并对用户提供基于空间的检索服务。第十三题：WebGIS的实现技术有哪些？目前已经用多种不同的技术方法的被应用与研制实现WebGIS，包括CGI（CommonGatewayInformation通用网关接口）方法、服务器应用程序接口（ServerAPI）方法、插件方法（Plug-ins）法JavaApplet方法以及ActiveX方法等等。第十四题：GIS可应用于哪些领域？试结合你的专业论述GlS的应用和发展前景地理信息系统可应用于城市规划、建设管理、大气污染监测管理、道路交通管理、地震灾害和损失估计、地貌、医疗卫生、军事等领域。所谓GIS的应用就是人们应用GIS对地球表层人文经济和自然资源及环境等多种信息进行管理和分析，以掌握城乡和区域的自然环境和经济地理要素的空间分布、空间结构、空间联系和空间过程的演变规律，是他成为过家家宏观决策和区域多目标开发的依据，从而为区域经济发展服务。第十五题：GIS应用项目策略性规划包括哪些方面？项目规划包括策略性规划和实施性规划，应用项目策略性规划工作对应于项目生命周期的识别需求阶段，主要目的是确定要建立怎样的GIS应用，组织现有的条件，包括资金、人员、设备、场地等等，能否支持GIS的建立和应用。GIS项目规划一般包括五个部分：机构的状况分析和调查机构的GIS系统开发目标系统开发的可行性系统开发的方案选择GIS系统决策规划书的起草第十六题：GIS软件开发应遵循哪些原则？GIS软件平台软件的开发应遵循以下原则;用分阶段的生命周期计划严格管理坚持进行评审阶段实行严格的产品控制采用现代程序设计技术结果应能够清晰的审查开发小组的人员应该少而精承认不断改进软件工程时间的必要性第十七题：软件工程的概念和目标？软件工程是一门指导计算机软件开发和维护的工程学科。软件工程的目标可以概括为“生产具有正确性、可用性以及开销合合宜的产品”第十八题：GIS界面设计的原则是什么？一个成功的用户界面必然是以用户为中心的集成点的和互动的。设计用户界面的策略有以下几点构成：对人分类：通过仔细研究使用系统的人，对其进行分类，分类的原则包括按照技能层次、按照组织层次、按照身份。弄清楚每类人员使用系统的目的，进而可以确定其相应的人机交互操作。描述人和他们的任务脚本：对人员分类后，并确定每一类人员的特征，包括使用系统的目的，特征，对系统的期望，熟练程度，使用系统的任务脚本。一句这些特征可以指导系统的人际交互设计。设计命令层：命令层的设计包括三个方面的工作，及研究现有的用户交互活动的寓意和准则；建立一个初始化的命令层；细化命令层。设计详细的交互继续做原型设计用户界面类根据图形对用户界面进行设计第十九题：简要说明ISO/TC211及OPENGIS标准ISO/TC21是对地球上位置直接或间接有关的物体或现象信息的结构化标准。该标准宫分为25部分：1、参考模型2、综述3、概念化模式语言4、术语定义5、一致性和测试6、专用标准7、空间模式8、时间尺度模式9、应用模式规则10、要素分类方法11、坐标空间参照标准12、给予地理表示的间接参考系统13、质量标准14、质量评估过程15、元数据16、空间信息定位服务17、地理信息描述18、编码19、服务20、功能标准21、图像和