地理信息系统复习题

第一讲 1、地理信息系统的基本特征？ （1）数据的空间定位特征：空间位置特征是地理空间数据有别于其它数据的本质特征； （2）空间关系处理的复杂性：除了要完成一般信息系统的工作外，还要处理与之对应的空间位置和空间关系，以及与属性数据一一对应的处理； （3）海量数据管理能力：地理数据本身就是海量数据，空间分析中又不断产生新的空间数据。 2、地理信息系统的基本功能包括哪些？ （1）数据采集功能； （2）数据编辑与处理； （3）数据存储、组织与管理功能； （4）空间查询与空间分析功能； （5）数据输出功能。 第二讲 1、空间实体具有哪些特征？ （1）空间位置特征；（2）属性特征；（3）时间特征；（4）空间关系特征。 2、空间数据的拓扑关系包括哪些，他们有什么不同？ 如图Nn为节点，An为线段，Pn为面 （1）邻接关系：空间图形中同类元素之间的拓扑关系，如P1与P2，N1与N2、N3等； （2）关联关系：空间图形中不同类元素之间的拓扑关系，如N1与A1、A2、A3等； （3）包含关系：空间图形中不同类或同类但不同级元素之间的拓扑关系，如P4中包含P3； （4）连通关系：空间图形中弧段之间的拓扑关系，如A1与A2。 3、空间数据的拓扑关系对数据处理和空间的意义？ （1）拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何坐标关系有更大的稳定性，不随投影变换而变化； （2）利用拓扑关系有利于空间要素的查询，例如，某条铁路通过哪些地区，某县与哪些县邻接，又如分析某河流能为哪些地区的居民提供水源，某湖泊周围的土地类型及对生物、栖息环境做出评价等； （3）可以根据拓扑关系重建地理实体，例如根据弧段构建多边形，实现道路的选取，进行最近路径的选择等。 4、栅格单元值的取值方法有哪些？并做出相应分析。 （1）中心点法：用位于栅格中心处的地物类型决定其取值。这种方法常用于有连续分布特性的地理现象； （2）面积占优法：以占矩形区域面积最大的地物类型作为栅格单元的代码； （3）重要性法：根据栅格内不同地物的重要性，选取最重要的地物类型作为相应的栅格单元代码，这种方法常用于有特殊意义而面积较小的地理要素，特别是点状要素和线状要素，如城镇、交通线、水系等； （4）百分比法：根据矩形区域内各地理要素所占百分比数确定栅格单元的取值。 第二种方法增加栅格单元的总数，每个栅格单元可代表更为精细的地面矩形单元，混合单元减少，可提高精度，但数据量大幅增加，数据冗余严重。 第三讲 1、空间索引的方法有哪些？并做简要分析。 （1） 对象范围索引：在记录每个空间实体的坐标时，记录包围每个空间实体的外接矩形的最大最小坐标，没有真正创建空间索引文件，而是在空间对象的数据文件中增加了最大最小范围，主要依靠空间计算进行判别；                                                                                                      （2） 格网索引：将研究区域用横竖线条划分成大小相等或不等的格网，记录每一个格网所包含的空间实体； （3） 四叉树空间索引：根据所有空间对象覆盖范围，进行四叉树分割，使每个子块中包含单个实体，然后根据包含每个实体的子块层数或子块大小，建立相应的索引； （4） R树和R+树空间索引：利用空间实体的外接矩形来建立空间索引，空间索引就是按包含实体的矩形来确定的，树的层次表达了分辨率信息，每个实体与R树的节点相联系，这点与四叉树相同，在进行空间检索时，首先判断哪些虚拟矩形落入查询窗口内，再进一步判别哪些实体是被检索的内容，R+树的数据结构与R树的相同，但对于被分割的下层虚拟矩形或实体外接矩形还要增加关系表达式DECOMP； （5） Cell树索引：CELL树的做法是，借鉴BSP树和R树的，采用凸多边形代替矩形作为划分区域的基本单元，子空间不允许重叠CELL树的磁盘访问次数比R树和R+树少,由于磁盘访问次数是影响空间索引性能的关键指标,故CELL树是比较优秀的空间索引方法。 第四讲    1、空间数据的采集与处理的基本流程是什么？ （1）数据源的选择； （2）采集方法的确定； （3）数据的编辑与处理； （4）数据质量控制与评价； （5）数据入库。 2、数据格式的转换有哪几种途径可以实现？ （1）外部数据交换方式：如MapInfo的MIF，AutoCAD的DXF等； （2）空间数据交换标准方式：如美国国家空间数据协会制定的SDTS； （3）空间数据的互操作方式：基于公共接口的数据融合方式。 3、数据质量控制的方法包括哪些？ （1）传统的手工方法：主要是将数字化数据与数据源进行比较； （2）元数据方法：通过元数据可检查数据质量，了解数据质量的状况和变化； （3）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。 4、空间数据库入库的流程是什么 5、什么是空间数据结构？有哪几种数据结构？ 空间数据结构是指对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式，对地理信息系统中数据存储、查询检索和应用分析等操作处理的效率有着至关重要的影响。 有栅格数据结构和矢量数据结构之分，还有混合数据结构、镶嵌数据结构和超图数据结构等。 6、什么是多边形叠置分析？其基本步骤有哪些？ 多边形叠置是将两个或多个多边形图层进行叠加，产生一个新的多边形图层。新图层的多边形是原来各图层多边形相交分割的结果，每个多边形的属性含有原图层各个多边形的所有属性数据。是叠置分析中最经典的形式。 首先要进行几何相交，即求出所有多边形边界线的交点，再根据这些交点重新装配多边形，建立拓扑关系，每个多边形赋予唯一标识码，并判断新生的多边形分别落在各图层的哪个多边形内，建立新多边形与原多边形的关系。 其次，在关系数据库中建立结果层的多边形属性表，将原图层中对应多边形的属性数据，关联到新的多边形属性表中，但前提是多边形对象内属性是均质的，将它们分割后，属性不变。 7、简述地理信息系统和一般信息系统的区别？ （1）与机助制图系统的区别：主要区别在空间分析方面，一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能，此外它还应具有丰富的空间分析功能； （2）与数据库管理系统的区别：GIS除需要功能强大的空间数据的管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能； （3）与CAD的区别：CAD处理的多为规则几何图形及其组合，图形功能极强，属性功能相对较弱，而GIS处理的多为地理空间的自然目标和人工目标，图形关系复杂，需要有丰富的符号库和属性库，GIS需要有较强的空间分析功能，图形与属性的相互操作十分频繁，且多具有专业化的特征。 8、"有一栅格数据文件按行方向由左到右、自上而下直接栅格编码表示为：7，3，0，0；7，7，7，0；4，4，7，0；4，4，4，7。分析并回答下列问题。①表示点状地物的代码是几？②按行方向写出一种游程编码。 表示点状地物的代码是3 （7，6），（3，1），（0，4），（4，5） 综合思考题 1、空间数据误差来源？ 空间数据的误差包括随机误差、系统误差以及粗差。数据是通过对现实世界中的实体进行解译、量测、数据输入、空间数据处理以及数据表示而完成的。其中每一个过程均有可能产生误差，从而导致相对数量的误差积累。 数据源：地图、遥感数据、数字地图、GPS、全站仪、摄影测量→数据输入→原始GIS数据→空间数据处理→处理后的GIS数据 2、常用的数据库模型有哪些？ （1）层次数据库：将数据组织成一对多关系的结构，层次结构采用关键字来访问其中每一层次的每一部分； （2）网络数据库：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 ； （3）关系数据库：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； （4）面向对象数据库：扩充面向对象程序语言(OOPL)，在OOPL中增加DBMS的特性，扩充RDBMS，在RDBMS中增加面向对象的特性 ，建立全新的支持面向对象数据模型的OODBMS。 3、在栅格结构数据获取过程中，为了保持原始数据精度，减少信息损失，可采用哪些方法？ 缩小栅格单元面积：在栅格单元值的选取时采用面积占优法：以占矩形区域面积最大的地物类型作为栅格单元的代码，即增加栅格单元的总数，行列数也相应地增加。这样，每个栅格单元可代表更为精细的地面矩形单元，混合单元减少。混合类别和混合的面积都大大减小，可以大大提高量算的精度，接近真实的形态，表现更细小的地物类型。然而增加栅格个数、提高数据精度的同时也带来了一个严重的问题，那就是数据量的大幅度增加，数据冗余严重。为了解决这个难题，已发展了一系列栅格数据压缩编码方法，如游程长度编码、块码和四叉树码等。 4、利用DEM如何估算洪水淹没造成的农业损失？ 首先将数字高程的数据与土地利用数据进行匹配；其次是根据淹没高程，在DEM上确定淹没范围；最后统计淹没范围内的土地类型和面积，就能精确估算出淹没损失。 5、何谓缓冲区？举例说明缓冲区分析的应用。 缓冲把地图分为两个区域，一个区域在所选地图要素指定距离内，另一个在指定距离之外，在指定距离之内的区域称为缓冲区，即给定空间对象或几何后获得的它们的邻域。 在林业方面，要求出距河流两岸一定范围内规定禁止砍伐树木的地带，以防水土流失；城市道路街道的扩建，在街道周围需要拆迁的建筑物标识；大型水库兴建引起的搬迁；沿河流给出的环境敏感去的宽度；不同工厂、飞机场和其他设施对周围产生的噪声污染的区域大小等。 6、说出GIS的主要组成，并做简要分析。 一个完整的 GIS 主要由四个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理数据（或空间数据）和系统管理操作人员。其核心部分是计算机系统（软件和硬件），空间数据反映 GIS 的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。 （1）计算机硬件系统：是计算机系统中的实际物理装置的总称，是 GIS 的物理外壳，包括输入/输出设备、中央处理单元、存储器等，向提供信息、保存数据、返回信息给用户；