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发表于 2010-6-18 09:51
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答案：
第一章 绪论
一、 单选题
1－5:BDCDB 6-10:BADCA 11－16:BAADCD
二、名词解释
1、地理信息（Geographic Information）是指与空间地理分布有关的信息，它表示地表物体和环境固有的数据、质量、分布特征，联系和规律的数字、文字、图形、图像等总称。
2、地理信息系统（GIS-Geographic Information System）是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。
3、数据（Data）是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，是一种未经加工的原始资料。不仅数字是数据，而且文字、符号和图像也是数据。 数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。
4、信息（Information）是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实知识，作为生产、管理、经营、分析和决策的依据。
三、 简答题
1、GIS基本构成一般包括5个主要部分，即系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。
GIS系统硬件主要用以存储、处理、传输和显示地理信息或空间信息；GIS软件则是系统的核心，用于执行GIS功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和图形用户界面等；空间数据具体描述地理实体的空间特征、属性特征和时间特征；GIS应用人员包括系统开发人员和GIS技术的最终用户，他们的业务素质和专业知识是GIS工程及其应用成败的关键；GIS应用模型为解决各种现实问题提供了有效的基本工具。
2、GIS的主要功能既包括数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理与变换、空间分析与统计、产品制作与显示等基本功能，也包括资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策等应用功能。
3、地理信息系统具有以下三个方面的特征：
① 具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性。
② 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。
③ 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。
4、信息的特征：
客观性、适用性、可传输性和共享性等。
客观性是指信息都与客观事实相关，这是信息正确性和精确度的保证；适用性是指从大量数据中收集、组织和管理有用的信息，这是由建立信息系统目的性所决定的；可传输性是指信息可以在系统内或用户之间以一定形式或格式传送和交换。信息的共享性是信息可传输性带来的结果，也就是信息可为多个用户共享。
5、当前，GIS正向着集成化、产业化和社会化发展方向迈进，呈现以下主要发展态势：
⑴G1S已成为一门综合性技术
⑵GIS产业化的发展势头强劲
⑶GIS网络化已构成当今社会的热点
⑷地理信息科学的产生和发展
四、论述题：答案（略）
第二章 地理信息系统空间数据结构
一、 单选题
1－5：ACBDC 6－10：AACAD 11－15：ACACA 16－20：ABABD
21－27：CCDAADD
二、填空题
1、大气电离层、地幔莫霍面
2、点、线、面、曲面、体
3、地图数据、影像数据、地形数据、属性数据、元数据
4、拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含
5、矢量数据结构、栅格数据结构、矢量栅格一体化数据结构
6、栅格矩阵结构、游程编码结构、四叉树数据结构、八叉树、十六叉树结构
7、相邻同值网格
8、压缩栅格数据量、消除数据间的冗余
三、名词解释
1、编码是人为地建立一种数字或符号的组合，沟通人与计算机的联系，用来表达某种特定的事物，编码由多位数字或字符组成，表达一个或多个相关的事件或事物（地物）。
2、编码中每个字符或数字的位置称为码位。
3、若干个码位组合成一个独立的意思，称为码段。
4、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，用于空间数据的组织、分析和应用在GIS中。
5、拓扑邻接表示图形中同类元素之间的拓扑关系。
6、拓扑关联表示空间图形中不同类元素之间的拓扑关系。
7、拓扑包含是表示空间图形中，面状实体所包含的其他面状实体或线状、点状实体的关系。
四、简答题
1、（1）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空间位置关系；
（2）利用拓扑数据有利于空间要素查询；
（3）可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。
2、（1）矢量数据结构有便于面向现象的数据表示，数据结构紧凑、冗余度低，有利于网络分析，图形显示质量好、精度高等优点；缺点有数据结构复杂，软件与硬件的技术要求比较高，多边形叠合分析比较困难，显示与绘图成本比较高等。
（2）栅格数据的优缺点正好与矢量数据结构的优缺点相反。栅格数据结构的数据结构简单，空间分析和地理现象的模拟均比较容易，有利于与遥感数据的匹配应用和分析，输出方法快速，成本比较低廉；缺点是图形数据量大，投影转换比较困难，栅格地图的图形质量比较低些，现象识别的效果不如矢量方法。
3、GIS中的数据来源和数据类型繁多，概括起来主要有以下几种来源:
⑴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精度，是地理信息的主要载体，同时也是地理信息系统最重要的信息源。
⑵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，构成多源海量数据，也是GIS的最有效的数据源之一。
⑶地形数据。来源于地形等高线图的数字化，已建立的数字高程模型（DEM）和其他实测的地形数据等。
⑷属性数据。来源于各类调查报告、实测数据、文献资料、解译信息等。
⑸元数据。来源于由各类纯数据通过调查、推理、分析和总结得到的有关数据的数据，例如数据来源、数据权属、数据产生的时间、数据精度、数据分辨率、源数据比例尺、数据转换方法等。
4、制定编码要遵守以下原则：
（1）唯一性：代码和分类一一对应，尽量避免一个代码对应多种分类或多个代码对应一种分类。
（2）可扩充性:如果将来要增添新的内容，尽量不改变原有体系而实现扩充，既减少用户熟悉新体系的麻烦，也减少数据库的转换和处理软件的改动，这样必须留有足够的备用代码。
（3）易识别性:用户看到代码时，凭经验就可知道事物的分类，并和其他事物产生对比、联想。
（4）简单性:代码越简单，人的记忆、操作也简单，计算机处理也方便。
（5）完整性：综合性的信息系统牵涉的面很广，应全面考虑有关的信息类型与分类，防止顾此失彼。
5、 信息系统设计中要注意编码的以下问题
（1）凡国家正规施行的编码规范和标准，均按国家规定的执行。
（2）必须可靠地识别数据信息分类，以较小的代码提供丰富的参考信息，以及根据代码结构能进行数据间关系的逻辑推理判别。
（3）不宜过长，一般为4～7位字节长，从而减少出错的可能性和节省存储空间。
（4）编码要标准化，以保证统一的格式和含义的唯一性。
（5）凡大型的信息库都有自行的编码，需要编写数据分类和编码表，以便交流。
五、分析题：
1、①表示点状地物的代码是6
②线状地物的链式编码为：1，1，0，1，3，2
③游程编码方案（采用变长编码）
码 长度 行号
5 2 0
0 2 0
0 1 1
6 1 1
5 1 1
0 1 1
0 1 2
5 1 2
2 2 2
0 1 3
5 1 3
2 2 3
2、①表示点状地物的代码是7。
②线状地物的链式编码为：2，3，2，1，3，4。
③按行方向的一种游程编码方案：
（4，2），（2，1），（0，1）；（4，2），（2，1），（0，1）；（4，2），（7，1），（2，1）；（0，1），（2，2），（0，1）。
或：（1，4），（3，2），（4，0）；（1，4），（3，2），（4，0）；（1，4），（3，7），（4，2）；（1，0），（2，2），（4，0）。
④按行方向的块码编码方案：（1，1，2，4），（1，3，1，2），（1，4，1，0）；（2，3，1，2），（2，4，1，0）；（3，1，1，4），（3，2，1，4），（3，3，1，7），（3，4，1，2）；（4，1，1，0），（4，2，1，2），（4，3，1，2），（4，4，1，0）。
⑤按四叉树分解最多能分解2次，最大层数为3。
3、①表示面状地物的代码是5。
②按列方向的一种游程编码方案：（8，1），（0，1），（8，1），（0，1）；（5，1），（8，1），（5，1），（8，1）；（5，3），（8，1）；（5，2），（8，1），（2，1）。
或：（1，8），（2，0），（3，8），（4，0）；（1，5），（2，8），（3，5），（4，8）；（1，5），（4，8）；（1，5），（3，8），（4，2）。
③按行方向的块码编码方案：（1，1，1，8），（1，2，1，5），（1，3，2，5）；（2，1，1，0），（2，2，1，8）；（3，1，1，8），（3，2，1，5），（3，3，1，5），（3，4，1，5）；（4，1，1，0），（4，2，1，8），（4，3，1，8），（4，4，1，2）。
④按四叉树分解最多能分解2次，最大层数为3。
⑤线状地物的链式编码：1，1，1，3，1，0，7。
4、点：
点号 坐标
1 x 1 , y 1
12 x 12 , y 12
21 X 21 , y 21
28 X 28 , y 28
39 X 39 , y 39
线：
ID 起点 终点 点号
a 39 1 39,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,1
b 28 39 28,40,41,42,43,44,39
c 12 28 12,25,26,27,28
d 1 12 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12
e 12 1 12,13,14,15,16,1
f 21 12 12,22,23,24,12
g 1 21 1,17,18,19,20,21
h 28 21 28m 29,30,31,21
i 21 39 21,32,33,34,35,36,37,38,39
多边形
多边形编号 多边形边界
I d, e
II c, f, h
III b, h, i
IV a, i, g
第三章 空间数据采集与处理
一、单选题
1－5：DBDAB 6－10：ACACA 11－15：CBDCA
二、填空题
1、原始数据的特点、用户的具体需求
2、几何纠正、投影转换、辐射纠正
3、结构转换、格式变换、类型替换
4、类型提取、窗口提取、空间内插
5、空间数据坐标变换
6、正解变换、反解变换、数值变换
7、几何精度和拓扑特性的描述
8、系统数据的运行速度和分析应用的进程
9、多语义性、多时空性、多尺度性、获取手段的多样性、存储格式的不同、数据模型与数据结构的差异
10、点的内插、区域的内插
三、名词解释
1、所谓数据压缩，指从所取得的某个数据集合S中抽出一个子集A，这个子集作为一个新的信息源，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。
2、空间数据的内插可以作如下简单的描述：设已知一组空间数据，它们可以是离散点的形式，也可以是分区数据的形式，现在要从这些数据中找到一个函数关系式，使该关系式最好地逼近这些已知的空间数据，并能根据该函数关系式推求出区域范围内其他任意点或任意分区的值。这种通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的方法就称为空间数据的内插。
3、空间数据处理：对采集的各种数据，按照不同的方式方法对数据进行编辑运算，清除数据冗余，弥补数据缺失，形成符合用户要求的数据文件格式。
4、误差误差反映了数据与真实值或者大家公认的真值之间的差异，它是一 种常用的数据准确性的表达方式。
5、空间数据：用于确定具有自然特征或者人工建筑特征的地理实体的地理位置、属性及其边界的信息。
6、类型：在元数据标准中，数据类型指该数据能接收的值的类型。
7、对象：对地理实体的部分或整体的数字表达。
8、点：用于位置确定的零维地理对象。
9、结点：拓扑连接两个或多个链或环的一维对象。
10、线段：两个点之间的直线段。
11、线：由相互连接的一系列线段组成的没有分支线段的序列，线可以自身或与其它线相切。
12、弧：由数学表达式确定的点集组成的弧状曲线。
13、链：两个结点之间的拓扑关联。
14、多边形：在二维平面中由封闭弧段包围的区域。
15、格网：组成一规则或近似规则的棋盘状镶嵌表面的格网集合，或者组成一规则或近似规则的棋盘状镶嵌表面的点集合。
16、矢量：有方向线的组合。
17、栅格：同一格网或数字影像的一个或多个叠加层。
18、象元：二维图形要素，它是数字影象最小要素。
19、栅格对象： 一个或多个影象或格网，每一个影象或格网表示一个数据层，各层之间相应的格网单元或像元一致且相互套准。
20、数据精度：数据的准确度与精确度的总称。数据的准确度是指结果、计算值或估计值与真实值或者大家公认的真值的接近程度。数据的精密度指数据表示的精密程度，亦即数据表示的有效位数。
四、简答题
1、（1）二值化。即将原有的不同级别的灰阶压缩到2个灰阶。（2）细化。细化是消除线划横断面栅格数的差异，使得每一条线只保留达标其轴线或周围轮廓线位置的单个栅格的宽度。（3）跟踪。目的是将写入数据文件的细化处理后的栅格数据，整理为从节点出发的线段或闭合的线条，并以矢量形式存储于特征栅格点中心的坐标。
2、（1）计算机键盘数据采集。
（2）手扶跟踪数字化方法。
（3）地图扫描数字化。
（4）实测地图数据的输入。
（5）全球定位系统数据采集。
3、在地理信息系统中使用元数据的原因如下：
⑴完整性：面向对象的地理信息系统和空间数据库的目标之一，是把事物的有关数据都表示为类的形式，而这些类也包括类自身，即复杂的“类的类”结构。这就要求有支持类与类之间相互印证和操作的机制，而元数据可以帮助这个机制的实现。
⑵可扩展性：有意地延伸一种计算机语言或者数据库特征的语义是 很有用途的，如把跟踪或引擎信息的生成结果添加到操作请求中，通过动态改变元数据信 息可以实现这种功能。
⑶特殊化：继承机制是靠动态连接操作请求和操作体来实现的，语言及数据库以结构化和语义信息的关联文件(Context)方式把操作请求传递给操作体，而这些信息可以通过元数据表达。
⑷安全性：分类完好的语言和数据库都支持动态类型检测，类的信息表示为元数据，这样在系统运行时，可以被类检测者访问。
⑸查错功能：在查错时使用元数据信息，有助于检测可运行应用系统的解释和修改状态。
⑹浏览功能：为数据的控制类开发浏览器时，为显示数据，要求能解译数据的结构，而这些信息是以元数据来表达的。
⑺程序生成：如果允许访问元数据，则可以利用关于结构的信息自动生成程序。如，数据库查询的优化处理和远程过程调用残体生成。
空间数据元数据的应用：
（1）帮助用户获取数据
（2）空间数据质量控制
（3）在数据集成中的应用
（4）数据存贮和功能实现
4、在地理信息系统应用中，元数据的主要作用可以归纳为如下几个方面：
(1)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，并保证即使其主要工作人员离退时，也不会失去对数据情况的了解；
(2)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、数据交换网络及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索空间数据:
(3)帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求做出正确的判断；
(4)提供有关信息，以便于用户处理和转换有用的数据。
5、空间数据元数据的获取可分为三个阶段:数据收集前、数据收集中和数据收集后。对于模型元数据，这三个阶段分别是模型形成前、模型形成中和模型形成后。第一阶段的元数据是根据要建设的数据库的内容面设计的元数据，内容包括:普通元数据、专题性元数据；第二阶段的元数据随数据的形成同步产生出三阶段的元数据，是在上述数据收集到以后，根据需要产生的，包括数据处理过程描述、数据利用情况、数据质量评估、浏览文件的形成、拓扑关系、影像数据的指标体系及指标、数据集大小、数据存放路径等。
空间数据元数据的获取方法主要有五种:键盘输入、关联表、测量法、计算法和推理法。键盘输入一般工作量大且易出错；关联表方法是通过公共项(字段)从已存在的元数据或数据中获取有关的元数据；测量法容易使用且出错较少，如用全球定位系统测量数据空间点的位置等；计算法指由其他元数据或数据计算得到的元数据，如水平位置可由仪器设置及时间计算得到；推理法指根据数据的特征获取元数据。在元数据获取的不同阶段，使用的方法也有差异。在第一阶段主要是键入方法和关联表方法；第二阶段主要采用测量方法；第三阶段主要是计算和推理方法。
6、空间数据源的种类主要有：
⑴地图:各种类型的地图是GIS最主要的数据源，因为地图是地理数据的传统描述形式。我国大多数的GIS系统其图形数据大部分都来自地图。
⑵遥感影像数据:遥感影象是GIS中一个极其重要的信息源。通过遥感影象可以快速、准确地获得大面积的、综合的各种专题信息，航天遥感影象还可以取得周期性的资料，这些都为GIS提供了丰富的信息。
⑶统计数据:国民经济的各种统计数据常常也是GIS的数据源。如人口数量、人口构成、国民生产总值等等。
⑷实测数据:各种实测数据特别是一些GPS点位数据、地籍测量数据常常是GIS 的一个很准确和很现势的资料。
⑸数字数据:目前，随着各种专题图件的制作和各种GIS系统的建立，直接获取数字图形数据和属性数据的可能性越来越大。数字数据也成为GIS信息源不可缺少的一部分。
⑹各种文字报告和立法文件:对于一个多用途的或综合型的系统，一般都要建立一个大而灵活的数据库，以支持其非常广泛的应用范围。
7、图形数据和属性数据的误差或错误主要包括以下几个方面：
⑴空间数据的不完整或重复：主要包括空间点、线、面数据的丢失或重复、区域中心点的遗漏、栅格数据矢量化时引起的断线等；
⑵空间数据位置的不准确：主要包括空间点位的不准确、线段过长或过短、线段的断裂、相邻多边形结点的不重合等；
⑶空间数据的比例尺不准确；
⑷空间数据的变形；
⑸空间属性和数据连接有误；
⑹属性数据不完整；
为发现并有效消除误差，一般采用如下方法进行检查：
⑴叠合比较法，是空间数据数字化正确与否的最佳检核方法，按与原图相同的比例尺用把数字化的内容绘在透明材料上，然后与原图叠合在一起，在透光桌上仔细的观察和比较。一般，对于空间数据的比例尺不准确和空间数据的变形马上就可以观察出来，对于空间数据的位置不完整和不准确则须用粗笔把遗漏、位置错误的地方明显地标注出来。如果数字化的范围比较大，分块数字化时，除检核一幅(块)图内的差错外还应检核已存入计算机的其它图幅的接边情况；
⑵目视检查法，指在屏幕上用目视检查的方法，检查一些明显的数字化误差与错误，如图所示，包括线段过长或过短、多边形的重叠和裂口、线段的断裂等；
⑶逻辑检查法，如根据数据拓扑一致性进行检验，将弧段连成多边形，进行数字化误差的检查。
8、空间数据质量标准要素及其内容如下：
(1)数据情况说明：要求对地理数据的来源、数据内容及其处理过程等作出准确、全面和详尽的说明。
(2)位置精度或称定位精度：为空间实体的坐标数据与实体真实位置的接近程度，常 表现为空间三维坐标数据精度。它包括数学基础精度、平面精度、高程精度、接边精度、形状再现精度(形状保真度)、像元定位精度(图像分辨率)等。平面精度和高程精度又可分 为相对精度和绝对精度。
(3)属性精度：指空间实体的属性值与其真值相符的程度。通常取决于地理数据的类 型，且常常与位置精度有关，包括要素分类与代码的正确性、要素属性值的准确性及其名 称的正确性等。
(4)时间精度：指数据的现势性。可以通过数据更新的时间和频度来表现。
(5)逻辑一致性：指地理数据关系上的可靠性，包括数据结构、数据内容(包括空间特征、专题特征和时间特征)，以及拓扑性质上的内在一致性。
(6)数据完整性：指地理数据在范围、内容及结构等方面满足所有要求的完整程度，包括数据范围、空间实体类型、空间关系分类、属性特征分类等方面的完整性。
(7)表达形式的合理性：主要指数据抽象、数据表达与真实地理世界的吻合性，包括空间特征、专题特征和时间特征表达的合理性等。
第四章 空间信息的查询与分析
一、单选题
1－5：AACDA 6－10：ABDCB 11－13：CAD
二、填空题
1、空间查询和量算
2、于空间关系查询、基于空间关系和属性特征查询、地址匹配查询三类
3、几何量算、形状量算、质心量算、距离量算
4、面线查询、线面查询、点面查询
5、空间位置、属性信息
6、空间内插、外推
7、主成分分析法、层次分析法、系统聚类分析法、判别分析法
8、空间查询与量算，缓冲区分析、叠加分析、路径分析、空间插值、统计分类分析
9、文查图、图查文
三、名词解释
1、DTM是Digital Terrain Mode的简称，翻译成中文为数字地形模型，最初是为了高速公路的自动设计提出来的（Miller，1956）。它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。
2、DEM是Digital Elevation Model的简称，翻译成中文为数字高程模型。它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。在地理信息系统中，DEM是建立DTM的基础数据，其它的地形要素可由DEM直接或间接导出，称为“派生数据”，如坡度、坡向。
3、缓冲区是根据数据库中事物的点、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。
4、相关是利用一个公共项，在两个表的相对应记录中建立起联系。
5、关系连接是利用一个公共项，将两个表在物理上组合在一起的相关操作。
6、开窗查询：在图形显示屏幕上用光标临时划定一个不规则的多边形，好像在背景地图上开了一个“窗”，然后查出和该窗口有关的点、线、面及其属性信息。
四、简答题
1、（1）数学方法
用数学方法来表达，可以采用整体拟合方法，即根据区域所有的高程点数据，用傅立叶级数和高次多项式拟合统一的地面高程曲面。也可用局部拟合方法，将地表复杂表面分成正方形规则区域或面积大致相等的不规则区域进行分块搜索，根据有限个点进行拟合形成高程曲面。
（2）图形方法
（2．1）线模式
等高线是表示地形最常见的形式。其它的地形特征线也是表达地面高程的重要信息源，如山脊线、谷底线、海岸线及坡度变换线等。
（2．2）点模式
用离散采样数据点建立DEM是DEM建立常用的方法之一。数据采样可以按规则格网采样，可以是密度一致的或不一致的；可以是不规则采样，如不规则三角网、邻近网模型等；也可以有选择性地采样，采集山峰、洼坑、隘口、边界等重要特征点。
2、（1）DTM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制。
（2）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。
（3）在遥感应用中可作为分类的辅助数据。它还是地理信息系统的基础数据，可用于土地利用现状的分析、合理规划及洪水险情预报等。
（4）在军事上可用于导航及导弹制导、作战电子沙盘等。
3、举例说明执行空间分析的步骤：
⑴建立分析目的和标准
以公园选址为例，可能用到的标准有：
a、公园的位置必须是从主要公路上容易到达的，但又不能太靠近公路，以减少燥声或其它干扰；
b、公园应设计成环绕着一条天然的小河流；
c、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。
每个标准可以利用像建立缓冲区、线段与多边形以及多边形与多边形的叠加之类的空间操作来进行分析。在完成这些操作之后，就可以对适合于建造新公园的不同土地区域作出评价。
⑵准备空间操作的数据
这一步骤用于确定和准备分析中所要用到的数据。例如：可能需要对存储特殊属性的单位进行转换（如将以平方英尺为单位存储的面积测量数据值转换为以英亩为单位存储）。
⑶进行空间操作
空间操作包括建立特征缓冲区，进行拓扑叠加、特征提取、特征合并等。
对于公园选址的例子来说，对每项标准的说明都可以用来确定需要进行的一系列空间操作，如：“公园的位置必须是从主要公路上容易到达的，但又不能太靠近公路，以减少燥声或其它干扰”这这段说明可以转换为下面一系列空间操作：
a、在研究区中确定出主要公路；
b、沿主要公路产生0.5Km宽的缓冲区；
c、沿主要公路产生2Km宽的缓冲区；
d、去掉宽窄两个缓冲区重叠的部分。
“公园应设计成环绕着一条天然的小河流”可以转换为：将河流的线段叠加到上面产生的缓冲区的结果上，使二者相交，从而可以确定位于距公路适当范围内的那些河段。
“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.”这段说明可以转换为：在一个沼泽地的多边形上，对上面选出的河段进行线与多边形的叠加，叠加的结果可以确定一些河段，使整个河岸长度都可用于野餐、散步等。
⑷准备表格分析的数据
⑸进行表格分析
利用逻辑表达式和算术表达式可以对在第三步中进行的空间操作所获得的新的属性关系进行分析。例如，在第一步中用于公园选址的标准，可以改变成下面的表达式：
“公园的位置必须是从主要公路上容易到达的，但又不能太靠近公路，以减少燥声或其它干扰。”这段话可以根据沿主要公路建立两个缓冲区，所得到的结果可以改变为：只有那些位于缓冲区所确定的范围内的地区，可以考虑做进一步分析。
⑹结果的评价和解释
⑺如有需要，改进分析
⑻产生结果的最终地图和表格报告
4、DEM的作用：
(1) 储存大范围的数字化地形数据用于制作基本地图；
(2) 各种建设工程的填挖方计算；
(3) 军事上的武器自动引导，作战训练模拟；
(4) 风景景观分析；
(5) 道路纵断面坡度分析，水库坝址选择（库容量估计和淹没范围估计）；
(6) 通过统计对不同的地形、地貌进行比较，供科学研究用；
(7) 计算坡度、坡向，研究日照、雨水排泄、土壤侵蚀等；
(8) 将地形和其他信息综合起来，进行土地评价；
(9) 用三维图形图像方法对地形的起伏变化进行模拟；
(10) 把“高程”（即第三维）换成其他数据，成为其他非地形性质的三维表面模型。
5、拓扑叠加分析是把分散在不同层上的空间属性信息按相同的空间位置加到一起，合为新的一层。该层的属性由被叠加层各自的属性组合而成。
常见的叠合有：
⑴点与点的叠加：点与点的叠加通常是在栅格模型中进行。
⑵面与面的叠加：面与面的叠加是将两个多边形层叠加到一起，合成一个新的多边形。面与面的叠加在城市规划及土地管理中用途程广。
⑶线与面的叠加：线与面的叠加是将一个线状元素或网络状元素与多边形叠加。例如：线为道路网，面为市区某区块，则可得到该区内道路分布状况及密度、内部交通流量、进入和离开交通量等。
⑷点与面的叠加：可以分析每个多边形内某类点状元素的多少或哪些点落在哪些多边形内，常用于各种事物分布分析，如查看GPS控制点的分布情况等。
五、分析题
1、城市道路拓宽中拆迁指标计算的操作步骤：
Ⅰ、目的和标准：
⑴目的：了解拆迁房屋的面积和价值
⑵标准：拓宽20—60米，尽量保持直线，部分位于拆迁区内的10层以上建筑不拆
Ⅱ、准备数据：
道路现状图 建筑物分布图
Ⅲ、空间操作：
⑴建立道路缓冲区 ⑵与建筑物分布图进行叠加
Ⅳ、统计分析：
统计分析部分和全部位于拆迁区内的建筑，将不拆迁的10层以上建筑从中删除，然后统计位于拆迁区内的建筑面积和价值
Ⅴ、打印输出表格
2、辅助建设项目选址的操作步骤：
Ⅰ、目的和标准：
⑴目的：将建设项目选在最佳位置
⑵标准：面积﹤1万m2，地价﹤5000元/m2，地块周围不能有小学、幼儿园等
Ⅱ、准备数据：
地块数据（含地价属性） 小学、幼儿园等公共设施分布图
Ⅲ、空间操作：
⑴选择地块：①查询面积﹤1万m2地块 ②地价﹤5000元/m2，将满足上述两条件的地块提取出来
⑵邻域分析：将学校等公共设施的信息叠加到选中地块的层次上进行分析
Ⅳ、统计分析：
将满足条件的地块选出来
Ⅴ、打印输出图形或表格
第五章 地理信息系统设计与评价
一、填空题
1、工具型地理信息系统、应用型地理信息系统
2、空间事务处理系统、空间管理信息系统和空间决策支持系统
3、系统分析、系统设计、系统实施、系统运行、维护
4、技术、经济
5、分析、操作、应用
二、名词解释
1、所谓原型化设计法，就是根据用户提出的需求，由用户与开发人员共同商定其中重要和基本的开发目标，然后选择一个试验区，设计出初步方案，在较短时间内开发出一个能满足用户基本需求的初步原型或系统雏形，交用户试用，经过一段时间的运行后，根据用户意见对原型加以修改或扩充，产生一个新的原型版本，如此反复和迭代，最后形成一个比较完善和质量较高的应用型地理信息系统。
2、总体设计又称为逻辑设计，其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与相互关系，以及确定系统的软硬件配置，规定系统采用的技术规范，并作出经费预算和时间安排，以保证系统总体目标的实现。
3、详细设计又称实际设计，其任务是根据总体设计方案确定的目标和阶段开发计划，紧密结合特定的硬件、基础软件和规范标准，进行子系统和数据库的详细设计，用于具体指导系统的开发。
4、系统实施是在系统设计的原则指导下，按照详细设计方案确定的目标、内容和方法，分阶段、分步骤完成系统开发的过程。
5、系统分析的基本思想是从系统观点出发，通过对事务进行分析与综合，找出各种可行的方案，为系统设计提供依据，它的任务是对系统用户进行需求调查和可行性分析，最后提出新系统的目标和结构方案。
三、简答题
1、（1）Who，谁试用该系统，该系统的用户结构如何，哪些是直接用户，那些是间接用户，哪些是最终用户，哪些是潜在用户。当前本部门的组织机构、人员分工和职能情况，现有的业务流程和工作效率等。（2）What，新系统是做什么用的，它需要具备哪些功能，它能解决和处理哪些类型的问题，因此需要具有哪些设备、资源、数据等。（3）Why，为什么需要具有这些功能和条件，具有这些功能以后与常规的业务流程有哪些不同点和优越性，对现行系统和建立的新系统从功能、效率、效益等方面做详细调查及对比研究等。（4）Where，建立新系统所需要的资源从哪里获取，特别是数据资源能否得到保障，以及解决系统硬件和软件的途径等。（5）Quality，指具体的技术指标、性能要求和可靠性要求，例如数据精度、运行速度、系统安全保障机制等，要认真听取用户的意见和要求。
2、（1）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。（2）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、事务处理系统或信息管理系统等。（3）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。（4）系统配置。指系统运行的设备环境，包括计算机、存储设备、输入和输出设备以及网络等，并说明其型号、数量和内存等性能指标，画出硬件设备配置图。（5）数据库设计。（6）系统功能。（7）经费和管理。
3、（1）子系统设计。子系统以对用户需求的进一步详细调查为依据，分别完成各个子系统的逻辑结构设计、数据库设计、功能模块设计、用户界面设计等。（2）数据库设计。主要包括数据源的分析与选择、数据分类与分层的确定、数据获取方案的规定、数据编码设计、实体属性表与属性关系的设计、属性数据类型的建立；数据质量标准的规定、地理定位控制的确定等。（3）功能模块设计。详细描述各功能模块的内容，实现的技术和算法，输入输出的数据项和格式等。（4）用户界面设计。
4、（1）系统硬件和软件的引进及调试。（2）系统数据库建立。（3）应用管理系统的开发。（4）系统测试和联调。（5）系统验收和鉴定。
5、（1）统一的名词术语内涵。（2）统一的数据采集原则。（3）统一的空间定位框架。（4）统一的数据分类标准。（5）统一的数据编码系统。（6）统一的数据组织结构。（7）统一的数据记录格式。（8）统一的数据质量含义。
6、基本做法是将运行着的系统与预期目标进行比较，考察是否达到了系统设计时所预定的效果，然后对以下指标逐一进行审议和考核：（1）系统效率。（2）系统可靠性。（3）可扩展性。（4）可移植性。（5）系统的效益。
第六章 地理信息系统产品输出
一、单选题
1－6：CBAADD
二、填空题
1、地图、图表、图像、数据报表、文字说明
2、常规地图、数字地图
3、全要素地图、各类专题图、遥感影像地图、统计图表、数据报表
4、空间分布、时间变异、数量、质量特征
5、地理基础、专题内容
6、虚拟现实技术
7、线框模型、面模型、实体模型
8、体感的视觉效果、存在感、多感知性、闭环交互方式、动态显示
9、可视化
10、多感知性(视觉、听觉、触觉、运动等)、沉浸感、交互性、自主感
11、地图
三、名词解释
1、地理信息系统产品是指经由系统处理和分析，可以直接供专业规划人员或决策人员使用的各种地图、图表、图像、数据报表或文字说明
2、专题图是突出表示一种或几种自然图或社会经济现象的地图。
3、定点符号法是以不同形态、颜色和大小的符号，表示呈点状分布的地理资源的分布、数量、质量特征的一种表示方法。
4、点值法是用“点子”的不同数量来反映地理资源分布不均匀的状况，而每一个“点子”本身大小相同，所代表的数量也相等。
5、等值线法是指制图对象中数值相等的各点连结成的光滑曲线。
6、质底法就是把整个制图区按某一种指标或几种相关指标的组合划分成不同区域或类型，然后以特定手段表示它们质的差异。
7、分区统计图表法是将制图区按行政区划单元或其他单元分区，在各分区内配置相应的图形符号，以图形符号的大小和多少来反映观象的数量总和。
8、虚拟现实是指通过头盔式的三维立体显示器、数据手套、三维鼠标、数据衣(Date Suit)、立体声耳机等使人能完全沉浸计算机生成创造的一种特殊三维图形环境，并且人可以操作控制三维图形环境，实观特殊的目的。
四、简答题
1、（1）数字地图的存储介质是计算机磁盘、磁带等，与纸相比，其信息存储量大、体积小、易携带。（2）数字地图是以计算机可以识别的数字代码系统反映各类地理特征，可以在计算机软件的支持下借助高分辨率的显示器实现地图的显示。（3）数字地图便于与遥感信息和地理信息系统相结合，实现地图的快速更新，同时也便于多层次信息的复合分析。
2、专题地图有多种多样的表示方法，需要通过一定的手段来实现。
对于点状分布要素的质量特征和数量特征，可以用点状符号表示。
在地面上呈线状或带状分布的事物，如交通线、河流及边界线等，对于这些事物的分布质量特征和数量特征可以用线状符号表示。
面状专题内容的表示方法最常用的有：等值线法、质地法、范围法、点值法、定点符号法、运动线法、统计图法等。
3、地理信息可视化是指运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输人、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，井结合图表、文字、表格、视频等可视化形式显示并进行交互处理的理论、方法和技术。
空间信息可视化的主要形式有：
⑴地图可视化：地图是空间信息可视化的最主要的形式，也是最古老的形式。由于可视化具有交流与认知分析的两个特点，从而使信息表达交流模型与地理视觉认知决策模型构成了地图可视化的理论，而这两个模型将应用于计算机技术支持的虚拟地图、动态地图、交互地图以及超地图的制作和应用等。
⑵多媒体地理信息：综合、形象地表观空间地理信息的使用文本、表格、声音、图像、图形、动画、音频、视频各种形式逻辑地联结并集成为一个整体概念，是空间信息可视化的重要形式。
⑶三维仿真地图：三维仿真地图是基于三维仿真和计算机三维真实图形技术面产生的三维地图，具有仿真的形状、纹理等，也可以进行各种三维的量测和分析。
⑷虚拟现实：虚拟现实是指通过头盔式的三维立体显示器、数据手套、三维鼠标、数据衣(Date Suit)、立体声耳机等使人能完全沉浸计算机生成创造的一种特殊三维图形环境，并且人可以操作控制三维图形环境，实观特殊的目的。多感知性(视觉、听觉、触觉、运动等)、沉浸感(Immersion)、交互性(Interaction)、自主感(Autonomy)是虚拟现实技术的4个重要特征，其中自主感是指虚拟环境中物体依据物理定律动作的程度，如物体从桌面落到地面等。
第七章 地理信息系统应用
一、填空题
1、空间时代、数字时代和信息时代
2、戈尔
3、信息社会
4、信息化
5、信息高速公路
6、数字世界
7、整体性或全球性
8、地球、网络、计算机
9、地理信息系统、仿真虚拟技术
10、全球学校网
二、名词解释
1、数字地球的基本概念，可以归纳为以下3个方面：
①数字地球是指数字化的三维显示的虚拟地球，或指信息化的地球，包括数字化、网络化、智能化与可视化的地球技术系统。
②实施数字地球计划，需要有政府、企业和学术界共同参加。实施数字地球计划是社会行为，需要全社会来关心和支持。
③数字地球是一次新的技术革命，将改变人类的生产和生活方式，将促进科学技术的发展和推动社会经济的进步。
2、“数字中国”是以中国的数字化或中国的信息化研究作为工作的重点，也就是说，应该以解决中国自己与社会经济发展密切相关的数字地球问题作为研究的重点，或以数字地球的方法，解决中国最迫切的问题，如数字长江、数字农业、数字城市等。
3、中国数字地球是以整个地球为背景，以整个数字地球的技术系统作为研究对象。
三、简答题
1、数字地球（The Digital Earth, DE）的概念最早出现于1997年下半年，1998年戈尔在一次演讲中将数字地球正式提了出来。数字地球的提出是建立在人类科学技术发展成果的基础上，有其深刻的社会、经济背景。数字地球的科学背景，包括地理信息科学，地球信息科学等一系列学科，这些学科的发展，为数字地球的产生打下了理论基础；对地观测系统以及计算机网络的发展为数字地球提供了技术支持；全球变化和可持续发展的研究对数字地球的出现起到了推动作用。
2、到目前为此，GIS在如下几个方面得到了普遍的应用，取得了明显的经济效益和社会效益。主要体现在以下方面：①专题地图制图 ②矿产资源评价③环境评价与监 ④土地、水资源调查与管理⑤资源开采 ⑥管网、交通模拟模型 ⑦导航系统 ⑧城市规划 ⑨教练与模拟 ⑩辅助决策
3、系统设计遵循下列原则：
①科学性。地籍管理信息系统是一个现代化信息系统，其设计与开发必须符合科学性，尽可能采用新思想、新技术、形成特色。为此，在数据库设计、系统功能设计方面重点考虑严格的数据质量，科学、清晰的数据结构与组织，为满足决策分柝的需求，确保系统运行的稳定，使该系统力求较好的容错能力。
②实用性。数据库的建立和系统开发应能充分满足各级土地管理部门及相关部门对信息查询、统计的需要以及决策分析的需求，这要求系统结构合理，功能方便、灵活，界面友好。
③规范性。为保证系统的科学性、实用性，以及与国内其他数据库的接轨，系统设计遵循统一、规范的信息编码和坐标系统，规范的数据精度和符号系统。
④可扩充性。考虑到系统的扩充和与其他系统的兼容，在信息编码、坐标系统选定、数据库设计、系统功能设计等方面，尽可能留有余地，方便系统的扩充或库的移植。
4、应具备的功能：
①利用初始登记与变更登记功能，可完成申请受理、调查、审核、注册、颁证、归档等日常管理工作，并适时进行表、证、卡的打印输出。
②利用查询、统计功能，可按一个或多个条件的组合进行所需宗地信息，如使用者、地类、街道、宗地面积、统编号、宗地位置、单位性质等信息的查询。可进行分区面积汇总、土地分类面积统计，并用柱状图、饼状图、曲线图等形式对统计汇总结果进行直观表示。
③利用图数互查功能，既可根据宗地号查询相应的宗地图信息，也可裉据图形查询宗地的属性信息，包括宗地的申请表、审批表、登记卡、界址点线信息等。
④利用输出功能，可打印输出初始登记表、变更登记表、宗地图以及其他证、卡等，另外，还可打印、查询、统计结果和绘制标准地籍图。
5、数字地球的核心技术包括以下几个方面：
(1)计算科学
在计算机出现前，科学试验或实验这种创造知识的方法一直受到限制，尤其是复杂的自然现象是不能进行实验的。随着高速计算机的出现，人们不仅能对复杂的数据进行实时或准实时的分析，而且还能对复杂的现象进行仿真和虚拟实验，从而能进行知识创新和发展新的理论。所以把计算科学放在首位。
(2)海量存储
仅美国航天局(NASA)每天就产生1011字节的信息，要求每天能存储和处理1015字节以上信息的设施，而且信息量还在不断增长。
(3)卫星图像
美国政府已授权商业卫星系统提供lm分辨率，甚至1英尺*分辨率的卫星图像，这为编制地图提供了足够的精度，实现了以前只有航空影像才能达到的精度。（注：1英尺=0.3048米，下同。）
(4)宽带网络
数字地球所需的数据决不是由一个数据库来存储，面是由无数个分布在不同部分、不同地点的分布式的数据库来存储，并由高速网络来链接。网络的传输速度目前要求10Gbps，将来要求103Gbps。
(5)互操作
Internet和Word Wide Web 之所以成功，是因为它有几个简单的而被广泛接受的协议，Web CIS是一个基于网络的、以地球空间信息的管理、开发、处理和应用为目标的技术系统。Open GIS是为GIS的开放、集成、合作服务的标准和规范，它可以进行不同层次的互操作，可以使一种应用软件产生的地理信息被另一个软件使用。GIS产业部门正在通过OGC组织来解决互操作问题。
(6)元数据
元数据是“关于数据的数据”。通过它可以了解有关数据的名称、位置、作者(或来源)、日期、数据格式以及分辨率等信息。
6、数字地球的研究对象是带有地理坐标的空间信息。除了资源、环境具有明显的分布坐标以外，经济和社会也应具有空间分布特征。电子商务、电子金融、电子社会似乎与数字地球没有关系，其实这种观点是不全面的。例如，人们可以通过网络选择厂家或商场及其需要的货物，但厂家、商场给多个客户送货时，就应该充分利用数字地球技术系统，如路径选择、全球定位系统的导航等。同样，电子金融、电子社会也不能离开数字地球技术。任何数据或信息必须具备3个要素，即属性、时间和空间，缺少其中的任何一个要素，都不是完善的信息。因此，数字地球的信息应用具有广阔的前景。如数字地球在虚拟学校中的直接应用如下：
信息高速公路技术，尤其是数字地球技术创造了一种全新的远程双向教学方式。学生只需坐在家中，就可以得到全世界最好老师的授课与指导，尤其是最先进的教具和影像化的教育方法，有助于学生对课程的理解。这些在经济不发达的地区是不可想像的。教材不再是固定的课本，学生可以和宇航员一起畅游太空，和潜水员一起到海底探险；也可以通过“时间隧道”到几百万年前的历史时期或数亿年前的地质历史中去领略恐龙的生态环境等，使学生能获得深刻而又全面的认识，不仅对地球科学，包括地质、地理、天文、海洋、气象、环境、旅游专业有帮助，而且对历史、物理、工程、信息科学专业也是有帮助的。美国自然科学基金会(NSF)主持了全球校舍计划(Global School House Project)，在Internet上建成了第一所开放的Internet小学，并正在筹备“全球学校网”。
7、数字地球将推动社会经济的更大的发展，尤其是能使产业获得更大的增长，并给社会带来更多的就业机会。不难想像，lm分辨率的卫星遥感影像是覆盖全球的，每天都能获得数据，地表的大部分情况都清晰可见，这些影像对于资源调查、环境监测、防灾减灾、城市管理、区域规划、经济研究和社会调查等都将发挥巨大的作用。
数字地球的更重大的意义还在于，它提供了地球系统的实验条件。过去地质过程、地球过程、大气过程和海洋过程是很难做实验的，靠模型实现包括水槽、人工降雨、风洞及石膏板等力学试验的精度是不够的，而且也是不方便的，而仿真虚拟实验则可以进行各种实验，而且是符合物理理论的(包括力学)，因此有利于知识创新和进行理论研究，推动地球科学和信息科学的发展。 |
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雷达卡
发表于 2010-6-18 09:46
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