中国科学院大学GIS空间分析考试资料

《GIS空间分析原理与方法》期末复习资料说明（注意）：以下部分黑色粗斜体题干表示该题可能是未知题目具体所问，或者未知遗漏还是多出要求，或者表示答案不明确等。所以仍需进一步检查核实。欢迎大家改修补充。第一章地理空间数据分析与GIS1、什么是地理空间数据分析？它是通过研究地理空间数据及其相应分析理论、方法和技术，探索、证明地理要素之间的关系，揭示地理特征和过程的内在规律和机理，实现对地理空间信息的认知、解释、预测和调控。2、什么是地理系统数学模拟？其模拟的一般过程是？建立地理系统数学模型的过程称为地理系统的数学模拟（简称地理模型）。地理系统数学模拟的一般过程是：①从实际的地理系统或其要素出发，对空间状态、空间成分、空间相互作用进行分析，建立地理系统或要素的数学模型；②经验检查，若与实际情况不符，则要重新分析，修改模型；若大致相符，则选择计算方法，进行程序设计、程序调试和上机运算，从而输出模型解；③分析模型解，若模型解出错，则修改模型；若模型解正确，则对成果进行地理解释，提出切实可行的方案。3、地理空间数据挖掘的体系结构？地理空间数据挖掘是数据挖掘的一个研究分支，其实质是从地理空间数据库中挖掘时空系统中潜在的、有价值的信息、规律和知识的过程，包括空间模式与特征、空间与非空间数据之间的概要关系等。地理空间数据挖掘的体系结构由以下四部分组成：（1）图形用户界面（交互式挖掘）；（2）挖掘模块集合；（3）数据库和知识库（空间、非空间数据库和相关概念）；（4）空间数据库服务器（如ESRI/OracleSDE，ArcGIS以及其他空间数据库引擎）。4、什么是地理空间数据立方体？地理空间数据立方体是一个面向对象的、集成的、以时间为变量的、持续采集空间与非空间数据的多维数据集合，组织和汇总成一个由一组维度和度量值定义的多维结构，用以支持地理空间数据挖掘技术和决策支持过程。5、地理空间统计模型的分为几类，它们的定义分别是什么？地理空间统计模型大致可分为三类：地统计、格网空间模型和空间点分布形态。（1）地统计：是以区域化变量理论为基础，以变差函数为主要工具，研究空间分布上既具有随机性又具有结构性的自然现象的科学。它可以根据离散数据生成连续表面，通过空间自相关进行空间预测。（2）格网空间模型：用以描述分布于有限（或无穷离散）空间点（或区域）上数据的空间关系。（3）空间点分布形态：在自然科学研究中，许多资料是由点（或小区域）所构成的集合，比如，地震发生地点分布、树木在森林中的分布、某种鸟类鸟巢的分布、生物组织中细胞核的分布，太空中星球的分布等，称之为空间点分布形态，其中点的位置为事件。6、地理空间分类与聚类算法的差别是什么？（1）地理空间数据聚类是按照某种距离度量准则，在大型、多维数据集中标识出聚类或稠密分布的区域，从而发现数据集的整体空间分布模式。地理空间分类与预测是根据已知的分类模型把数据库中的数据映射到给定类别中，进行数据趋势预测分析的方法。（2）分类是将数据库中的对象根据一定的意义划分为若干个子集。它和聚类算法的差别在于：聚类算法是根据一定要求将对象聚为一个集合，最后得到的分布模式是聚类之前未确知的；分类算法则是根据已知分布模式的属性要求，将数据库对象归入相应的分类中。在机器学习中，数据分类一般称为监督学习，而数据聚类则称为非监督学习。分类目的是通过学习确定一个分类模型（或分类器），该模型能把数据库中的数据项映射到给定类别中。7、什么是空间分析？空间分析是集空间数据分析和空间模拟于一体的技术方法，通过地理计算和空间表达挖掘潜在空间信息，以解决实际问题。8、空间分析的本质特征是什么？（1）探测空间数据中的模式（2）研究空间数据间的关系并建立相应的空间数据模型（3）提高适合于所有观察模式处理过程的理解（4）改进发生地理空间事件的预测能力和控制能力。9、GIS环境下的空间分析方法分哪些？（1）确定性空间分析（2）探索性空间数据分析（3）时空数据分析（4）专业模型集成分析（5）智能化的空间分析（6）可视化空间分析。第二章GIS空间分析基础10、地理空间一般被被定义为哪两种形式？GIS中地理空间一般被定义为绝对空间和相对空间两种形式。绝对空间是具有属性描述的空间几何位置的集合，由一系列不同位置的空间坐标组成；相对空间是具有空间属性特征的实体集合，由不同实体之间的空间关系构成。11、坐标系统分为哪几种？测量中用什么坐标系统？坐标系统可以分为天文地理坐标系统和大地地理坐标系统。测量中一般采用两类坐标系：天球坐标系和地球坐标系。12、常用椭球面上的坐标系统有哪些？我国常用的基本比例尺有哪些？①国家大地坐标系②高斯平面直角坐标系统与UTM坐标系③WGS-84世界大地坐标系④独立坐标系我国基本比例尺地图有：1：100万、1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1：2.5万、1：1万和1：500013、什么是地理网格（系统）？地理网格系统是一种以平面子集的规则分级剖分为基础的空间数据结构，具有较高的标准化程度，有利于开发面向空间数据库和几何操作的更有效的算法。它能由粗到细、逐级地分割地球表面，将地球曲面用一定大小的多边形网格进行近似模拟，再现地球表面，其目的是将地理空间的定位和地理特征的描述一体化，并将误差控制在网格单元的大小范围内。14、空间动态与过程的研究内容是什么？空间动态与过程分析的内容主要包括：时空数据的分类、时间量测、基于时间的平滑和综合、变化的统计分析、时空叠加、时间序列分析以及预测分析等。第三章空间量测与计算15、属性数据的量测尺度包括哪些？属性数据的量测尺度或标准与几何数据不同，由粗略至详细大致可分为命名量、次序量、间隔量及比率量等四个层次。16、点模式的空间分布的概念是什么？线模式的空间分布和区域模式的空间分布？A．点模式的空间分布是一种比较常见的状态，如不同区域内的人口、房屋、城市分布，油田区的油井分布等。通常，点模式的描述参数有分布密度、分布中心、分布轴线、离散度等。B．线划要素同点要素一样在地面上占有一定的空间，并表现出一定的结构和模式。线划要素在空间中的分布，有些是具体分布，有些是抽象分布，由于线划要素本身属于一维空间体，与点要素相比增加了长度和方向，因此其空间分布也较点状空间分布复杂。C．区域模式和点模式具有相似性，因此可利用点模式的一些研究方法来研究区域模式。区域模式是一个二维空间分布，它具有零维和一维空间分布所不具有的信息，其分布模式主要包括离散区域分布和连续区域分布两种模式。第四章空间表达变换分析17、地理空间表达的形式有哪些？（1）数据结构模型（2）空间参考系统（3）时空尺度与比例尺（4）图形表达18、空间数据格式的类型有哪些？（1）矢量数据结构（2）栅格数据结构19、什么是坐标转换？地理空间坐标转换的意义是什么？坐标转换是指用一定的数学方法将一种坐标系的坐标转换为另一种坐标系的坐标的过程。包括两方面的内容：即不同坐标系统之间的转换和不同投影系统之间的转换。意义：空间数据的坐标转换是保证空间数据一致性、兼容性和可转换性的前提，是GIS实现多源数据无缝集成和正确进行空间分析及成果显示的基础。20、坐标系统转换的方法有哪两种？（1）仿射变换（2）相似变换21、地图投影的转换方法有哪些？（1）解析变换法（2）数值变换法（3）数值-解析变换法22、什么是尺度？尺度变换的概念？从广义来讲，尺度是实体、模式或过程在空间或时间上的基准尺寸。从研究者和被研究对象特征的角度，尺度是指研究某一现象或事件时采用的空间或时间单位，或某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的范围和发生的频率。信息在不同尺度范围（相邻尺度或多个尺度）之间的变换称为尺度变换，也称尺度推绎。尺度变换将某一尺度上所获得的信息和知识扩展到其他尺度上，实现跨越不同尺度的辨识、推断、预测或推绎，包括尺度上推和尺度下推。23、无级比例尺数据处理技术及流程是什么？GIS中的无级比例尺数据处理技术是指以一个大比例尺单精度空间数据库为基础数据源，在一定空间区域内，空间对象的信息量随比例尺变化而自动增减，使GIS空间数据压缩和复现与比例尺自适应的信息处理技术。流程：①建立空间数据库②确定地理范围③计算新图比例尺④确定地物要素选取数量⑤确定地物要素选取内容⑥地物要素的图形概括⑦地物要素的图形修饰24、常见的图形表达方式有哪些？（1）剖面图（2）图解分布图（3）玫瑰图表（4）块状图第五章空间几何关系分析25、什么是邻近度？缓冲区分析的概念？邻近度：是定性描述空间目标距离关系的重要物理量之一，表示地理空间中两个目标地物距离相近的程度。缓冲区：是指为了识别某一地理实体或空间物体对其周围地物的影响度而在其周围建立的具有一定宽度的带状区域。缓冲区分析：则是对一组或一类地物按缓冲的距离条件，建立缓冲区多边形，然后将这一图层与需要进行缓冲区分析的图层进行叠加分析，得到所需结果的一种空间分析方法。26、理解缓冲区多变形的重叠合并，对于矢量数据的常用算法有哪些？空间物体不可能都是孤立存在的，会出现多个空间物体缓冲区相互重叠。重叠的情况包括多个要素缓冲区之间的重叠和同一要素缓冲区的重叠，必须对重叠缓冲区进行合并。对于栅格数据，对缓冲区内的栅格赋上一个与其影响度惟一对应的值，如果发生重叠的区域具有相同的影响度，则取任一值；如果发生重叠的区域具有不同影响度等级，则影响度小的服从于影响度大的。对于矢量数据，有以下几种常用的算法：①数学运算法②矢量—栅格转换法③矢量—栅格混合法27、缓冲区分析的应用？缓冲区作为一个独立的数据层可以参与叠加分析，常应用到道路、河流、居民点、工厂（污染源）等生产生活设施的空间分析，为不同工作需要（如道路修整、河道改建、居民区拆迁、污染范围确定等）提供科学依据。结合不同的专业模型，缓冲区分析能够在景观生态、规划、军事应用等领域发挥更大的作用。例如，利用缓冲区分析和相邻缓冲区的景观结构总体变异系数方法对自然保护区进行自然景观和人为影响景观的分割研究。在虚拟军事演练系统中，缓冲区分析方法是对雷达群的合成探测范围和干扰效果进行研究的一种非常有效的手段。28、泰森多边形的定义及特性？Delaunay三角网是什么？为了能根据离散分布的气象站降雨量数据来计算某地平均的降雨量，荷兰气候学家A.H.Thiessen提出了一种新的计算方法，即将所有相邻气象站连成三角形，作三角形各边的垂直平分线，每个气象站周围的若干垂直平分线便围成一个多边形，用这个多边形内所包含的惟一一个气象站的降雨强度来表示这个多边形区域内的降雨强度，该多边形称为泰森多边形泰森多边形因其生成过程的特殊性，具有以下一些特性：①每个泰森多边形内仅含有一个控制点数据；②泰森多边形内的点到相应控制点的距离最近；③位于泰森多边形边上的点到其两边控制点的距离相等；④在判断一个控制点与其他哪些控制点相邻时，可直接根据泰森多边形得出结论，即若泰森多边形是n边形，则与n个离散点相邻。Delaunay三角网是由与相邻泰森多边形共享一条边的相关点连接而成的三角网，它与泰森多边形是对偶关系。29、泰森多边形建立过程是什么？①建立Delaunay三角网，对离散点和形成的三角形进行编号，并记录每个三角形是由哪三个离散点构成的；②找出与每个离散点相邻的所有三角形的编号，并记录下来；③将与每个离散点相邻的所有三角形按顺时针或逆时针方向进行排序；④计算出每个三角形的外接圆圆心，并记录下来；⑤连接相邻三角形的外接圆圆心，即可得到泰森多边形。对于三角网边缘的泰森多边形，可作垂直平分线与图廓相交，与图廓一起构成泰森多边形。30、叠加分析的概念？叠加分析是指将同一地区、同一比例尺、同一数学基础，不同信息表达的两组或多组专题要素的图形或数据文件进行叠加，根据各类要素与多边形边界的交点或多边形属性建立具有多重属性组合的新图层，并对那些在结构和属性上既相互重叠，又相互联系的多种现象要素进行综合分析和评价；或者对反映不同时期同一地理现象的多边形图形进行多时相系列分析，从而深入揭示各种现象要素的内在联系及其发展规律的一种空间分析方法。31、空间要素属性数据叠加分析、矢量和栅格数据