地理信息系统名词解释简答及论述讲解.pdf

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1、地理信息系统地理信息系统一、名词解释1.数据：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。2.信息：信息是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理设备形式的改变而改变，具有客观性、实用性、传输性、共享性等特点。3.空间数据：空间数据也叫地理数据，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、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称。它具有属性特征、空间特征和时间特征。4.地理信息：地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对地理数据的解释。5.地理信息系统（GI

2、S）：一方面，地理信息系统是一门学科，是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科；另一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。6.6.地理空间：地理空间：一般指上至大气电离层，下至地壳和地幔交界的莫霍面之间的空间区域。其间是自然地理过程和生命及人类活动最活跃的场所。7.7.空间关系：空间关系：空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系。通常将空间关系分为三大类：拓扑空间关系、顺序空间关系和度量空间关系。8.8.拓扑关系：拓扑关系：拓扑关系是明确定义空间结

3、构关系的一种数学方法，是指网结构元素节点、弧段、面域之间的空间关系。9.9.比例尺：比例尺：地图比例尺通常认为是地图上距离与地面上相应距离之比。包括数字比例尺、文字比例尺、图解比例尺和面积比例尺等表示方法。10.10.地图变形：地图变形：是指将地球椭球面投影到平面上后所产生的长度（距离）变形、角度（形状）变形与面积变形的总称。11.地图投影：地图投影是指建立地球表面上的点与投影平面上点之间的一一对应关系。12.高斯克吕格投影：高斯克吕格投影是等角横切椭圆柱投影。它是假设用一个椭圆柱与地球椭球体面横切于某一条经线上（此经线称中央经线），椭圆柱的中心轴位于地球椭球的赤道上，再按高斯克吕格投影所规定

4、的条件，将中央经线两侧一定经差范围内的经纬线投影到椭圆柱面上，然后将椭圆柱面展开成平面而成的。13.正轴等角圆锥投影：假想一个圆锥其轴与地球椭球旋转轴重合地套在椭球上，按等角条件把地球椭球上经纬线投影到圆锥面上，然后沿一母线（经线）展开而成。14.14.空间数据质量：空间数据质量：空间数据质量是指空间数据的可靠性和精度，通常用空间数据误差来度量。15.数据编辑：数据编辑又叫数字化编辑，它是指对地图资料数字化后的数据进行编辑加工，其主要目的是在改正数据差错的同时，相应地改正数字化资料的图形。16.误差校正：是指在图件转换或在图件扫描及矢量化过程当中，图件都会出现一定的误差，此时就需要根据图形的变

5、形情况，计算出其校正系数，然后根据校正系数，校正变形图形。17.数据压缩：即从空间坐标数据集合中抽取一个子集，使这个子集在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。18.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、空间参考和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。19.像元：又称像素，即影像单元，是组成数字化影像的最小单元。20.灰度值：指黑白图像中点的颜色深度，是表征像元信息的一种方法。21.栅格数据：栅格数据是将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示空间实体的一种数据组织形式。22.栅格数据结构：基于栅格模型的

6、数据结构简称为栅格数据结构，是指将空间分割成有规则的网格，称为栅格单元，在各个栅格单元上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。23.矢量数据：矢量数据是用欧氏空间的点、线、面等几何元素来表达空间实体的几何特征的数据。24.矢量数据结构：是地理信息系统中一种最常见的图形数据结构，即通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体特征的一种数据组织方式。25.游（行）程编码：是栅格数据压缩的重要编码方法，属于无损压缩编码，游程编码是逐行将相邻同值的栅格合并，记录合并后栅格的值及合并栅格的数量（即游程），以消除数据间的冗余。26.四叉树编码：又称四元树或四分树，是最有效的栅格数

7、据压缩编码方法之一。它是将空间区域按照四个象限进行递归分割，直到子象限中的属性数值都相同为止，该子象限就不再分割。27.DIME27.DIME：双重独立地图编码方法（DIME）是美国人口调查局在人口调查的基础上发展起来的，它通过有向编码建立了多边形、边界、节点之间的拓扑关系，DIME 编码成为其它拓扑编码结构的基础。28.28.实体数据结构：实体数据结构：是矢量数据结构的主要类型之一，在实体数据结构中，空间数据按照基本的空间对象（点、线、多边形）为单位进行单独组织，其中不含有拓扑关系的信息，最典型的是所谓面条（Spaghetti）结构。29.拓扑结构：是根据拓扑几何学原理进行空间数据组织的方式

8、，拓扑数据结构仅从抽象概念来理解其中图形元素（点、线、面）间的相互关系，不考虑结点和线段坐标位置，而只注意它们的相邻与联接关系。30.30.数据库：数据库：数据库就是为一定目的服务，以特定的数据存储的相关联的数据集合，它是数据管理的高级阶段，是从文件管理系统发展而来的。31.空间数据引擎：简称 SDE，是一种空间数据库管理系统的实现方法，即在常规数据库管理系统之上添加一层空间数据库引擎，以获得常规数据库管理系统功能之外的空间数据存储和管理的能力。32.32.空间数据库：空间数据库：地理信息系统的数据库（简称空间数据库或地理数据库）是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合。33.数据模型：根据

9、一定的方案建立的数据逻辑组织方式叫数据模型。34.空间索引：空间索引就是依据空间实体的位置和形状或空间实体之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间实体的概略信息。35.叠加（置）分析：是指在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个或多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。36.缓冲区分析：指根据分析的地理实体，自动建立它们周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影响度，为分析决策提供依据。37.网络分析：网络分析依据网络的拓扑关系，并通过考察网络元素的空间数据与属性数据，对网络的性

10、能特征进行多方面的分析计算。38.DEM：当数字地形模型（DTM）中地形属性为高程时称为数字高程模型（DEM），它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，其它各种地形特征值均可由此派生。39.DTM：数字地形模型（DTM）是描述地面特性的空间分布的有序数值阵列。在形式上可分为：规则格网（Grid）；不规则三角网（TIN）；数字等高线、等深线、地形特征线等。40.TIN：不规则三角网（TIN）是一种表示数字地形模型（DTM）的方法，它根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。41.Grid41.Grid：规则格网（：规则格网（G

11、ridGrid）是一种表示数字地形模型（DTM）的方法，它将区域空间切分为规则的格网单元，每个格网单元对应一个数值。42.GIS 工程：地理信息系统工程是应用 GIS 系统原理和方法，针对特定的实际应用目的和要求，统筹设计、优化、建设、评价、维护和应用GIS 系统的全部过程和步骤的统称，也称 GIS 实用工程。43.GIS43.GIS 标准化：标准化：GIS 标准化是在 GIS 应用实践中，对重复性事物和概念通过制定、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会效益。44.遥感（RS）：广义的遥感泛指一切无接触的远距离探测，狭义的遥感是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特

12、性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。45.全球定位系统（GPS）：全球定位系统（GPS）是利用人造地球卫星在全球范围内实时进行定位、导航的技术。46.WebGIS：万维网地理信息系统（WebGIS）通过互联网对地理空间数据进行发布和应用，以实现空间数据的共享和互操作，是利用 Web 技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术。47.组件式 GIS：就是采用了面向对象技术和组件式软件的 GIS 系统（包括基础平台和应用系统）。48.时态 GIS：时态 GIS 是能够跟踪和分析随时间变化的空间、非空间信息的地理信息系统。它不仅包含传统地理信息系统的空间特性，而且涵盖时

13、间特性；它不仅反映事物和现象的存在状态，而且表达其发展变化过程及规律。49.GIS 互操作：地理信息系统互操作是指不同应用（包括软、硬件）之间能动态地相互调用，并且不同数据集之间有一个稳定的接口。50.开放式地理信息系统（OGIS）：开放式地理信息系统是指在计算机和通信环境下，根据行业标准和接口（Interface）所建立起来的地理信息系统。51.分布式地理信息系统：指在计算机网络环境下，以分布式计算的理论技术和计算机网络技术为应用指导，用来设计地理信息系统中的时空数据采集、存储、管理、分析、表现等运算的理论计算模型。52.地理信息科学：地理信息科学是1992 年 Goodchild 提出的，

14、与地理信息系统相比，它更加侧重于将地理信息视作为一门科学，而不仅仅是一个技术实现，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题。53.数字地球：数字地球是指以地球作为对象的、以地理坐标为依据，具有多分辨率、海量的和多种数据融合的，并可用多媒体和虚拟技术进行多维表达的，具有空间化、数字化、网络化、智能化和可视化特征的技术系统。54.地球信息科学：地球信息科学是一门应用科学，它以信息流为手段研究地球系统内部物质流、能量流和人流的运动状态和方式；它由三部分组成：“地球信息学”是其理论研究的主体，“地球信息技术”是其研究手段，“全球变化与区域可持续发展

15、”是其主要应用研究领域。二、简答、论述和分析1.叙述 GIS 的组成答：一个实用的地理信息系统，其基本组成一般包括以下五个部分：（1）系统硬件，包括：数据处理设备；数据输入设备；数据输出设备。（2）系统软件，包括：GIS 功能软件；基础支撑软件；操作系统软件。（3）空间数据：系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础。（4）应用人员：GIS 服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户。（5）应用模型：解决某一专门应用的应用模型，是GIS 技术产生社会经济效益的关键所在。2.一个典型的地理信息系统应具备哪些基本功能？答：（1）基本功能，包括：数据采集与编辑；数据存储与管理；数据

16、处理和变换；空间分析和统计；产品制作与演示；二次开发和编程。（2）应用功能，包括：资源管理；区域规划；国土监测；辅助决策。3.GIS 与其它相关科学系统间的关系答：（1）GIS 与地理学地理学的空间分析理论和方法为地理信息系统提供了有关空间分析的基本观点与方法，成为地理信息系统的基础理论依托；而地理信息系统的发展也为地理问题的解决提供了全新的技术手段，并使地理学研究的数学传统得到了充分地发挥。（2）GIS 与地图学从历史发展看，地理信息系统脱胎于地图，并成为地图信息的又一种新的载体形式。地图学理论与方法对地理信息系统的发展有着重要的影响。同时，地图仍是目前地理信息系统的重要数据来源之一。（3）

17、GIS 与计算机科学地理信息系统与计算机的数据库技术(DBMS)、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制图(CAM)和计算机图形学(Computer Graphics)等有着密切的联系。但是它们却无法取代地理信息系统的作用。（4）GIS 与遥感遥感是地理信息系统的主要数据源与更新手段，同时，地理信息系统的应用又进一步支持遥感信息的综合开发与利用。（5）GIS 与管理信息系统与 GIS 相关联的管理信息系统是以具有空间分析功能的地理信息系统为支持、以管理为目标的信息系统，它利用地理信息系统的各种功能实现对具有空间特征的要素进行处理分析以达到管理区域系统的目的。4.GIS 的发展阶段及我国 GIS

18、 的发展过程答：（1）国际发展状况20 世纪 60 年代为地理信息系统的开拓发展阶段，注重空间数据的地学处理；70 年代为地理信息系统的巩固阶段，注重空间地理信息的管理；80 年代为地理信息系统的突破阶段，注重空间决策支持分析；90 年代为地理信息系统的社会化阶段，一方面，地理信息系统已成为许多机构必备的工作系统，另一方面，社会对地理信息系统认识普遍提高，需求大幅度增加，从而导致地理信息系统应用的扩大与深化；进入 21 世纪为地理信息系统的应用普及阶段。（2）国内发展状况我国地理信息系统方面的工作自80 年代初开始，从第七个五年计划开始进入发展阶段，自 90 年代起，地理信息系统步入快速发展阶

19、段。地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。5.5.国内外主流国内外主流 GISGIS 系统系统答：国外的有美国环境系统研究所公司（ESRI）的 ArcGIS（包括 ArcInfo 和 ArcView GIS等），Intergraph公司的 GeoMedia，MapInfo 公司的 MapInfo，Clark Lab 的 Idrisi，开放源代码 GIS 软件 GRASS 等；国产 GIS 软件平台有超图公司的 SuperMap，中地公司的 MapGIS和吉奥公司的 GeoStar 等。6.简述地理信息系统的特点（征）答：具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具

20、有空间性和动态性；由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务；计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征，因而使得地理信息系统能以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。7.高斯投影中采取分带投影方法的原因答：高斯投影是一种等角横切椭圆柱投影，由于在同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大，最大值位于投影带的边缘，为了控制投影变形不致过大，保证地图精度，高斯投影采用分带投影方法，即将投影范围的东西界加以限制，使其变形不超过一定的限度。这是高斯投影中限制长度变形最有效的方法。8.简述高

21、斯克吕格投影的特点答：中央经线上没有任何变形，满足中央经线投影后保持长度不变的条件；除中央经线上的长度比为1 外，其他任何点上的长度比均大于1；在同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大，最大值位于投影带的边缘；在同一条经线上，纬度越低，变形越大，变形最大值位于赤道上；投影属于等角性质，故没有角度变形，面积比为长度比的平方；长度比的等变形线平行于中央子午线。9.我国 GIS 中常用的投影类型答：在我国，GIS 中常用的地图投影同我国基本比例尺地形图采用的投影系统基本相同。高斯克吕格投影被确定为我国地形图系列中150 万、120 万、110 万、15 万、12.5 万、11 万及更大比例尺的数学基

22、础，我国 1:100 万地形图采用了兰勃特(Lambert)投影，大部分省区图以及大多数这一比例尺的地图也多采用兰勃特投影和属于同一投影系统的阿尔伯斯(Albers)投影。10.10.空间数据类型空间数据类型答：（1）按照数据来源分类：地图数据；影像数据；文本数据；（2）按照数据结构分类：矢量数据；栅格数据；（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（DLG）数据；数字栅格图（DRG）数据；数字高程模型（DEM）数据；数字正射影像（DOM）数据。11.11.空间对象编码的目的与意义空间对象编码的目的

23、与意义答：空间数据的编码也称为特征码，是指将数据分类结果用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程。编码的结果是形成代码。编码的目的，是用来提供空间数据的地理分类和特征描述，同时为了便于地理要素的输入、存储、管理，以及系统之间数据交换和共享的需要。12.12.空间拓扑关系的地理含义空间拓扑关系的地理含义答：拓扑学是几何学的一个分支，它研究在拓扑变换下能够保持不变的几何属性拓扑属性。拓扑学为空间关系的研究提供了数学方法，在地理空间关系的研究中，它通过地理特征的序列研究，揭示了空间关系的不同类型。地理空间研究中的三个重要拓扑概念：（1）连接性：弧段在结点处的相互连接关系；（2）多边形区域定

24、义：多个弧段首尾相连构成了多边形的内部域；（3）邻接性：通过定义弧段的左右边及其方向性来判断弧段左右多边形的邻接性。13.空间数据的拓扑关系对GIS 数据处理和空间分析有何重要意义？答：根据拓扑关系，不需要利用坐标或者计算距离，就可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体的空间位置关系；利用拓扑数据有利于空间要素的查询；可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。14.GIS 的数据来源答：（1）图形图像数据地图数据：地图是 GIS 的重要信息源，来源于各种类型的普通地图和专题地图；影像数据：主要来源于卫星遥感和航空遥感；地形数据：包括地形图、实测地形数据、已建立的数字高程模型（DEM）数据；测量数

25、据及 GPS 数据。（2）文字符号数据主要是以数字、文字、符号表示的数据。（3）多媒体数据GIS 中引入多媒体信息将大大增强 GIS 信息的表现能力，扩大 GIS 的应用领域。多媒体数据主要是音频数据和视频数据，一般以数字化形式提供，通过数据转换或解释等方法获得。15.数据标准化的内容答：数据标准是指数据的名称、代码、分类编码、数据类型、精度、单位、格式等的标准形式。数据的标准化包含以下内容：(1)统一的地理坐标系统；(2)统一的分类编码；(3)统一通用的数据交换格式标准；(4)统一的数据采集技术规程；(5)统一的数据质量标准。16.空间数据质量问题的内容答：（1）微观方面的数据质量问题，包括

26、：定位精度；属性精度；逻辑一致性；分辨率；（2）宏观方面的数据质量问题，包括：完整性；时间性；地域性；数据档案。17.GIS 空间数据的误差来源及其控制方法及其控制方法答：（1）误差来源：空间现象自身存在的不稳定性；空间现象的表达；空间数据处理中的误差；空间数据使用中的误差。（2 2）控制方法：）控制方法：传统的手工方法；元数据方法；地理相关法。18.空间数据压缩的基本方法答：间隔取点法垂距法合并法（偏角法）分裂法（道格拉斯普克法）19.何为“4D”数据，它们与矢量和栅格数据之间有何联系？答：数字线画图（DLG）数据：DLG 数据是现有地形图要素的矢量数据；数字栅格图（DRG）数据：DRG 数

27、据是现有纸质地图经计算机处理后得到的栅格数据文件；数字高程模型（DEM）数据：DEM 数据是以数字形式表达的地形起伏数据，也是矢量数据；数字正射影像（DOM）数据。DOM 数据是对遥感数字影像，经逐像元进行投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁而生成，也是一种栅格数据。20.栅格数据的组织方法答：在一系列叠置层的栅格地图文件中，如果每一层中每一个像元在数据库中都是独立单元，即数据值、像元和位置之间存在着一对一的关系，则按照上述要求组织数据的可能方式有三种：方式一：以像元为记录的序列。不同层上同一像元位置上的各属性值表示为一个列数组。方式二：以层为基础，每一层又以像元为序记录它的坐

28、标和属性值，一层记录完后再记录第二层。方式三：以层为基础，但每一层内则以多边形（也称制图单元）为序记录多边形的属性值和充满多边形的各像元的坐标。21.栅格数据的取值方法答：（1）中心归属法：每个栅格单元的值以网格中心点对应的面域属性值来确定；（2）长度占优法：每个栅格单元的值以网格中线（水平或垂直）的大部分长度所对应的面域的属性值来确定；（3）面积占优法：每个栅格单元的值以在该网格单元中占据最大面积的属性值来确定；（4）重要性法：根据栅格内不同地物的重要性程度，选取特别重要的空间实体决定对应的栅格单元值。22.栅格数据的压缩编码方法答：（1）链码链码又称弗里曼链码或边界链码，链码可以有效地压缩

29、栅格数据。（2）游（行）程编码游程编码是栅格数据压缩的重要编码方法。可以按（属性值，长度）编码，或者按（位置，属性值）编码，也可以按（起位，止位，属性值）编码。（3）块码块码是游程编码扩大到二维的情况，把多边形范围划分成由像元组成的正方形，然后对各个正方形进行编码。（4）四叉树编码四叉树又称四元树或四分树，是最有效的栅格数据压缩编码方法之一。它是将空间区域按照四个象限进行递归分割，直到子象限中的属性数值都相同为止，该子象限就不再分割。（5 5）直接栅格编码（不属于压缩编码方法，但是属于栅格数据的主要编码方式。）直接栅格编码（不属于压缩编码方法，但是属于栅格数据的主要编码方式。）直接编码就是将栅

30、格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码，可以每行都从左到右逐个像元记录，也可以奇数行地从左到右而偶数行地从右向左记录，为了特定目的还可采用其他特殊的顺序。23.典型的矢量数据结构答：（1）多边形矢量编码（实体式数据结构）多边形矢量编码主要用于表示空间图形为多边形的面状要素，每个多边形在数据库中是相互独立、分开存储的。（2）索引式索引式数据结构是指根据多边形边界的索引文件来检索多边形边界的坐标数据的一种数据组织形式。（3）双重独立地图编码双重独立地图编码，简称 DIME 结构。它原是为人口调查目的而设计的一种拓扑编码方法，是一种把几何度量信息（直角坐标）与拓扑逻辑信息结合起来的系统。

31、也可用于土地利用等多种信息系统的编辑和分析，是GIS 发展早期使用的一种拓扑编码方式。（4）链状双重独立式数据结构链状双重独立式数据结构是DIME 数据结构的一种改进。（5）完整的多边形拓扑结构是荷兰土地调查研究院开发的一种简单而有效的多边形数据结构，并能在小型计算机上处理多边形数据组的分配问题。24.拓扑关系的概念及类型拓扑关系是指网结构元素节点、弧段、面域之间的空间关系，主要表现为下列三种关系：（1）拓扑邻接：是指存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系。（2）拓扑关联：是指存在于空间图形的不同类元素之间的拓扑关系。（3）拓扑包含：是指存在于空间图形的同类但不同级元素之间的拓扑关系。25.栅

32、格数据结构及矢量数据结构的特点及实际工作中的选择原则答：（1）矢量数据结构：数据存储量小；空间位置精度高；用网络连接法能完整描述拓扑关系；输出简单容易，绘图细腻、精确、美观；可对图形及其属性进行检索、更新和综合；数据结构复杂；获取数据慢；数学模拟困难；多种地图叠合分析困难；不能直接处理数字图像信息；空间分析不容易实现；边界复杂和模糊的事物难以描述；数据输出的费用较高。（2）栅格数据结构：数据存储量大；空间位置精度低；难于建立网络连接关系；输出速度快，但绘图粗糙、不美观；便于面状数据处理；数据结构简单；可快速获取大量数据；数学模拟方便；多种地图叠合分析方便；能直接处理数字图像信息；空间分析易于进

33、行；容易描述边界复杂和模糊的事物；技术开发费用低。（3）选择原则：应根据应用目的和应用特点，可能获得的数据精度以及地理信息系统软件和硬件配制情况，在矢量和栅格数据结构中选择合适的数据结构。对于线画地图来说，用矢量数据来记录往往比用栅格数据节省存储空间。相互连接的线网络或多边形网格则只有矢量数据结构模式才能做到，因此矢量结构更有利于网络分析和制图应用。栅格数据结构是一种影像数据结构，适用于遥感图像的处理。对制图物体空间位置的可探性强，并为应用机器视觉提供了可能性，对于探测物体之间的位置关系，栅格数据最为便捷。多边形数据结构的计算方法中常常采用栅格方案，而且在许多情况下，栅格方案还更有效。26.高

34、效率数据结构的要求答：组织的数据能够表示要素之间的层次关系，便于不同数据连接和覆盖；能正确反映地理实体的空间排列方式和各实体间相互关系；便于存取和检索；节省存储空间，减少数据冗余；存取速度快，在运算速度较慢的微机上能做到快速响应；足够的灵活性，数据组织应具有插入新的数据、删除或修改部分数据的基本功能。27.栅格数据和矢量数据相互转换的算法答：（1）矢量数据向栅格数据的转换内部点扩散算法；复数积分算法；射线算法和扫描算法；边界代数算法；（2）栅格数据向矢量数据的转换基于图形数据的矢量化方法；基于再生栅格数据的矢量化方法。28.简要说明空间关系的类型答：空间关系是指地理空间实体之间相互作用的关系。

35、空间关系主要有：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；顺序空间关系：用来描述实体在地理空间上的排列顺序；度量空间关系：用来描述空间实体之间的距离远近等关系。29.试分析数据模型与数据结构的区别和联系答：空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念，它为描述空间数据的组织和设计空间数据库模式提供着基本方法。而空间数据结构是指对空间数据进行合理的组织，以便于进行计算机处理。数据结构是数据模型和文件格式之间的中间媒介。数据模型和数据结构之间的区别很模糊，事实上，数据模型是数据表达的概念模型，数据结构是数据表达的物理实现，前者是后者的基础，后者是前者的具体实现。30.

36、数据模型的类型答：层次模型：层次数据库模型是用树型结构来表示实体间联系的模型；网络模型：用丛结构（或网结构）来表示实体及其联系的模型就是网络模型；关系模型：关系模型的基本思路是用二维表表示实体及其联系；面向对象模型：面向对象的定义是指无论怎样复杂的事例都可以准确地由一个对象表示。每个对象都是包含了数据集和操作集的实体，即是说，面向对象的模型具有封装性的特点。31.空间数据库特点答：数据量特别大；不仅有地理要素的属性数据（与一般数据库中的数据性质相似），还有大量的空间数据；数据应用广泛。32.传统数据库与空间数据库比较答：由于传统数据库系统的数据模型的数据模拟主要针对简单对象，因而无法有效地支持

37、以复杂对象为主体的工程应用。空间数据库系统必须具备对地理对象进行模拟和推理的功能。一方面可将空间数据库技术视为传统数据库技术的扩充；另一方面，空间数据库突破了传统数据库理论（如将规范关系推向非规范关系），其实质性发展必然导致理论上的创新。33.空间数据库管理的方式有哪几种，各有什么优缺点？答：混合结构模型存储和检索数据比较有效、可靠，但查询操作难以优化，存储在 RDBMS 外面的数据有时会丢失数据项的语义；此外，数据完整性的约束条件有可能遭破坏。扩展结构模型优点是省去了空间数据库和属性数据库之间的繁琐联结，空间数据存取速度较快，但由于是间接存取，在效率上总是低于DBMS 中所用的直接操作过程，

38、且查询过程复杂。统一数据模型在核心 DBMS 中进行数据类型的直接操作很方便、有效，并且用户还可以开发自己的空间存取算法。缺点是用户必须在 DBMS 环境中实施自己的数据类型，对有些应用将相当复杂。34.图形数据与专题属性数据的连接方法及其优缺点答：图形数据与专题属性数据的连接基本上有4 种方式：（1）图形数据与专题属性数据分别管理它有两种管理方式：属性数据是作为图形数据记录的一部分进行存储的。这种方案只有当属性数据量不大的个别情况下才有用。主要缺点在于属性数据的存取必须经由图形记录才能进行。用单向指针指向属性数据，此方法的优点在于属性数据的多少不受限制，且对图形数据没有什么坏影响。缺点是仅有

39、从图形到属性的单向指针，因此，互相参照是非常麻烦的，并且容易出错。（2）对通用 DBMS 进行扩展以增加空间数据的管理能力这种方法可使空间和属性数据之间的联系比较密切，还便于利用某些 DBMS 产品的现成功能。但是为了使空间数据适应关系模型，却需要牺牲软件运行的效率。（3）属性数据与图形数据具有统一的结构优点在于灵活性和应用范围均大为提高。这一方案能满足许多部门在建立信息系统时的要求。（4）图形数据与属性数据自成体系此方案为图形数据和属性数据彼此独立地实现系统优化提供了充分的可能性，是适合于不同部门的数据处理方法。35.空间分析的操作步骤及实例分析答：（一）步骤：建立分析的目的和标准准备空间操

40、作的数据进行空间分析操作准备表格分析的数据进行表格分析结果的评价和解释如有必要，改进分析产生最终的结果图和表格报告（二）实例分析设某项应用为公园选址，要求公园的位置既要交通便利又要环境安静，也就是说距主要公路的距离要适当；公园应设计成环绕一个天然的小河流；使公园的可利用面积最大，公园中应很少或没有沿河流分布的沼泽地。假设已经准备好了下面几层数据：穿过研究区的公路（线要素层）、位于研究区内的河段（线要素层，用分类级别 CLASS 识别，CLASS 为 2 的河段，其特性适合于建立公园）、位于研究区内的沼泽地（区要素层）。我们的目的是确定一些具体的河段，作为建立公共郊游公园的可能位置。那么，为了达

41、到上述选址标准，应进行哪些空间操作？（1）建立分析的目的和标准：确定建立公园的合适区域：环境安静（离公路 0.2 公里之外）且交通方便（离公路 0.8 公里之内）；环绕一个天然的小河流，即等级为2 的河流才适合建公园；公园选址要避免沼泽地，即土地利用图中非沼泽地的适合建公园。（2）准备空间操作的数据：交通图，水系图（带有分级属性的水系图），土地利用图。（3）进行空间分析操作：对交通图中的公路分别建立0.2 和 0.8 公里的缓冲区；将两缓冲区进行空间叠置（擦除分析）得到公园候选区域zones；通过赋属性再分类，将土地利用图分成沼泽地及非沼泽地两类（“1”为非沼泽地，“0”为沼泽地）；合并土地利

42、用图中属性相同的相邻多边形的边界，得到Marsh 层；将 Marsh 层和 zones 进行多边形空间叠置分析（相交分析或裁剪分析），得到 zones内的土地利用区域 Zmarsh；将 Stream 层与 Zmarsh 进行空间叠置（相交分析）查询输出所选中的区域查询“土地利用类型=1”且“河流等级=2”的区域，该区域即为公园建立的候选地址。36.36.空间分析的基本方法空间分析的基本方法答：GIS 空间分析的基本方法有：叠置分析：是指在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个或多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。缓冲区分析

43、：指根据分析的地理实体，自动建立它们周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影响度，为分析决策提供依据。网络分析：网络分析依据网络的拓扑关系，并通过考察网络元素的空间数据与属性数据，对网络的性能特征进行多方面的分析计算。窗口分析：窗口分析是指对于栅格数据系统中的一个、多个栅格点或全部数据，开辟一个有固定分析半径的分析窗口，并在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列统计计算，或与其他层面的信息进行必要的复合分析，从而实现栅格数据有效水平方向的扩展分析。37.空间数据量算答：空间信息的自动化量算是地理信息系统所具有的重要功能，也是进行空间分析的定量化基础，其中的主要量算有：（

44、1）质心量算描述地理目标空间分布的最有用的单一量算是目标的质心位置。（2）几何量算几何量算对点、线、面、体4 类目标物而言，其含义是不同的：点状目标：坐标；线状目标：长度、曲率、方向；面状目标：面积、周长等；体状目标：表面积、体积等。（3）形状量算（4）距离量算38.常规的网络分析功能答：路径分析路径分析是 GIS 中最为普遍的也是最为基本的功能，其核心是对最佳路径和最短路径的求解。资源分配资源分配就是为网络中的网线和节点寻找阻碍强度最小的中心（资源发散或汇集地）。连通分析连通分析的一类是从某一节点或网络出发能够到达的全部节点或网线；另一类是最少费用连通方案的求解问题。流分析流分析的问题主要是

45、按照某种最优化标准（时间最少、费用最低、路程最短或者运送量最大等）设计运送方案。选址选址功能涉及在某一指定区域内选择服务性设施的位置。除了以上所述之外，还有诸如关阀搜索、上下游追踪、空间排序及可访问性分析等网络分析功能。39.DEM 数据分布特征答：DEM数据按其空间分布特征可分成两类：格网状数据和离散数据（1）格网状数据把 DEM覆盖区划分成为规则格网，每个网格大小和形状都相同，用相应矩阵元素的行列号来实现网格点的二维地理空间定位，第三维为特性值，可以是高程和属性。网格大小代表数据精度。（2）离散数据离散数据 DEM的平面二维地理空间定位由不规则分布的离散样点平面坐标实现，第三维仍为高程和属

46、性特征值。每个离散数据的记录必须使用三项数据。40.空间内插的主要方法答：（1）移动平均法移动平均法认为，任一点上场的趋势分量，可以从该点一定邻域内其他各点的值及其分布特点平均求得参加平均的邻域称做窗口。（2）距离平方倒数加权法距离平方倒数加权法的主要原理是，某点（或某待估网格）的估计值与周围已知点值的距离平方的倒数成一定关系，以空间位置的加权平均来计算。（3）趋势面拟合技术其基本思路是用函数所代表的面来逼近（或拟合）现象特征的趋势变化。（4）样条函数它将数据平面分成若干单元，在每一单元上用低阶多项式，通常为三次多项式（三次样条函数）构造一个局剖曲面，对单元内的数据点进行最佳拟合，并使由局部曲

47、面组成的整个表面连续。（5）克里金法克里金法基本原理是根据相邻变量的值，利用变差函数所揭示的区域化变量的内在联系来估计空间变量数值的方法。41.TIN 的优点及其建立方法答：（1）优点：能克服地形起伏不大的地区产生数据冗余的问题，对于某些类型运算比建立在数字等高线基础上的系统更有效，同时还能按地形特征点获取DEM 数据。（2）建立方法：人工方法；三角网的自动建立。42.DEM 的数据源答：航测方法；现有地形图的数字化；地面测量；声呐测量；雷达和扫描仪数据。43.DEM 的主要用途答：数字高程模型有许多用途，其中最重要的一些用途是：在国家数据库中存储数字地形图的高程数据；计算道路设计、其他民用和

48、军事工程中挖填土石方量；为军事目的的地表景观设计与规划等显示地形的三维图形；越野通视情况分析；规划道路线路、坝址选择等；不同地面的比较和统计分析；计算坡度、坡向图，用于地貌晕渲的坡度剖面图。帮助地貌分析，估计浸蚀和径流等；显示专题信息或将地形起伏数据与专题数据如土壤、土地利用、植被等进行组合分析；提供土地景观和景观处理模型的影像模拟所需要的数据；用其他连续变化的特征代替高程后，DEM 还可以表示如下一些方面：通行时间和费用、人口、直观风景标志、污染状况及地下水水位等。44.GIS 的应用答：资源管理主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位

49、”和“模式”两类问题。资源配置GIS 在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。城市规划和管理空间规划是 GIS 的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。土地信息系统和地籍管理土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容，借助 GIS 技术可以高效、高质量地完成这些工作。生态、环境管理与模拟区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。应急响应解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。

50、地学研究与应用地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成。商业与市场商业设施的建立充分考虑其市场潜力。地理信息系统的空间分析和数据库功能可以解决商业设施的选址问题。房地产开发和销售过程中也可以利用GIS 功能进行决策和分析。基础设施管理城市的地上地下基础设施广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS 完成，而且可以大大提高工作效率。选址分析根据区域地理环境的特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，是 GIS 的一个