《地理信息系统》作业参考答案

地理信息系统原理第1页共14页《地理信息系统》参考答案一．名词解释１．TIN：也叫不规则三角网(TriangulatedIrregularNetwork，TIN)。是DTM数据的一种表示方式。TIN利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这些离散点(各三角形的顶点)连接成相互连续的三角面，依此来表示地形表面。TIN可以根据地形的复杂程度来确定采样点的密度和位置，能充分表示地形特征点和线，从而减少了地形较平坦地区的数据冗余。在概念上，TIN模型类似于多边形网络中的矢量拓扑结构，只是TIN中不必要规定“岛屿”或“洞”的拓扑关系。2.缓冲区分析：空间缓冲区分析(spatidbufferanalysis)是指根据分析对象的点、线、面实体，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，以便为某项分析或决策提供依据。它是地理信息系统重要的和基本的空间操作功能之一。３．元数据：即“Metadata”，该词的原意是关于数据变化的描述。一般都认为元数据就是“关于数据的数据”。它是对数据库内容的全面描述，其目的是促进数据集的高效利用和充分共享。４.地理信息系统：地理信息系统（GeographicInformationSystem或Geo－Informationsystem，GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。５．空间数据库：空间数据库是区域内一定地理要素特征以一定的组织方式存储在一起的相关数据的集合。空间数据库具有数据量大，空间数据属性数据具有不可分割的联系，以及空间数据之间具有显著的拓扑结构等特点。６．拓扑关系：是指在拓扑变换下实体与实体之间保持不变的的相互关系，有比例尺缩放、旋转、变形等。拓扑关系主要包括邻接关系（空间图形中同类元素之间的拓扑关系）、关联关系（空间图形中不同元素之间的拓扑关系）和包含关系（空间图形中同类但不同级元素之间的拓扑关系）等。它对数据处理和空间分析具有重要的意义。７．矢量结构：它假定地理空间是连续，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，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。对于点实体，矢量结构中只记录其在特定坐标系下的坐标和属性代码；对于线实体，用一系列坐标对的连线表示；多边形是指边界完全闭合的空间区域，用一系列坐标对的连线表示。８．空间叠加：叠加分析是地理信息系统最常用的提取空间隐含信息的手段之一，它将有关主题层组成的数据层面，进行叠加产生一个新数据层面的操作，其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。根据GIS数据结构的不同，分为两类叠置分析方法：基于栅格的叠加分析和基于矢量的叠加分析。９．路径分析：是空间网络分析中的一种。人们常想知道在地理空间网络的两指定结点间是否存在路径，如果有则特别希望找出其中的最短路径。这种路径问题对于交通、消防、信息传输、救灾、抢险等有着重要的意义。在运输网络中，有时要找出运输费用最小的路径；在通讯网络中，要找出雨点间进行信息传递具有最大可靠性的路径等等，这些都是路径分析。１０．栅格结构：栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。栅格结构的显著特点是：属性明显，定位隐含。１１．网络分析：空间网络分析(spatialnetworkanalysis)是GIS空间分析的重要组成部分。网络是一个由点、地理信息系统原理第2页共14页线的二元关系构成的系统，通常用来描述某种资源或物质在空间上的运动。城市的道路系统、各类地下管网系统、流域的水网等，都可以用网络来表示，形成各类物质、能量和信息流通的通道，网络分析借助于网络进行资源或物质在空间上的分析，主要有路径分析如最短路径分析和定位－配置分析等。１２．DTM：即数字地面模型，是描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列，从数学的角度，可以用下述二维函数系列取值的有序集合来概括地表示数字地面模型的丰富内容和多样形式：13.Geomatics：1990年法国大地测量和摄影学家Gagnon首先将Geomatics定义为“利用各种手段，通过一切途径来获取和管理有关空间基础信息和空间数据部分的科学技术领域”。随后一些高等学校的学科和研究机构出现了更名热潮。“Geomatics”一词反映了现代测绘技术、遥感和地理信息系统和现代计算机科学和信息科学相结合的多学科集成，以满足对空间信息要求的发展趋势。14.叠置分析：叠置分析是地理信息系统最常用的提取空间隐含信息的手段之一，它将有关主题层组成的数据层面，进行叠加产生一个新数据层面的操作，其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。15.空间内插：设一组观测数据，他们可以是离散点的形式，也可以是分区域的形式，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数据，并能根据该函数关系式推求出区域范围内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称为空间数据的插值。16.DTM：从数学的角度，可以用一个二维函数系列取值的有序集合来概括地表示数字地面模型的丰富内容和多样形式：Kp＝fk(up,vp)(k＝l，2，3，…，m;p＝1，2，3，…，n)式中，Kp为第p号地面点(可以是单一的点，但一般是某点及其微小邻域所划定的一个地表面元)上的第k类地面特性信息的取值；up，vp为第p号地面点的二维坐标，可以是采用任一地图投影的平面坐标，或者是经纬度和矩阵的行列号等；当m＝l且fi为对地面高程的映射，(up，vp)为矩阵行列号时，上式表达的数字地面模型即是所谓的数字高程模型(DigitalElevationModel，简称DEM)。显然，DEM是DTM的一个子集。实际上，DEM是DTM中最基本的部分，它是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达。当然，DTM趋向于表达比DEM和DHM更广意义上的内容，如河流、山脊线、断裂线等也可以包括在内。17.多源数据融合：由于地理数据：获取手段的多样性、数据模型与数据结构的差异、存储格式的不同等，导致空间数据的多尺度性、多语义性、多时空性，即导致多源数据的产生，给数据的集成和信息共享带来困难。将这些数据按空间位置，通过叠加等手段统一在一个框架下，以此集成数据共享信息，获取新的信息的过程就成为多源数据的融合。18.GRID：是规则格网DEM。它是定义在二维区域上的一个有限项的向量阵列，以离散分布的平面点来模拟连续的地形，按平面上等间距规则采样，或内插所建立的数字高程模型，称为GRID。地理信息系统原理第3页共14页二．单项选择题１．Ａ２．Ａ３．Ｃ４．Ｄ５．Ｂ６．Ａ７．Ｃ８．Ｄ９．Ｃ１０．Ｃ１１．Ｄ１２．Ｄ13、A14、D.15、B.16、C17、A.18、C三．简答题１．GIS是对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用，而一般数据库系统侧重于非图形数据（属性数据）的优化存储与查询，即使存储了图形，也是以文件的形式存储，不能对空间数据进行查询、检索、分析，没有拓扑关系，其图形显示功能也很有限。目前通用的数据库结构有网络结构、层次结构和关系结构。２．数据采集（属性数据录入、空间数据采集）——数据编辑处理（空间变换、数据结构等变换）数据存储管理（空间数据模型建立、数据库管理）——数据分析（空间量算、叠置分析、缓冲区分析、网络分析、空间查询等）——数据输出（常规地图、数字地图等）３．数字地面模型是描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列；主要有规则格网和不规则三角网两种形式。DEM的主要应用有：（１）作为国家地理信息的基础数据；（2）景观设计与城市规划；（3）流水线分析、可视性分析；（4）交通路线的规划与大坝的选址；（5）不同地表的统计分析与比较；（6）生成坡度图、坡向图、剖面图，辅助地貌分析，估计侵蚀和径流等。（7）作为背景叠加各种专题信息如土壤、土地利用及植被覆盖数据等，以进行显示与分析等等４．主要有：１）数据采集与编辑２）数据存储与管理３）数据处理和变换４）空间分析和统计５）产品的制作和显示６）二次开发和编程５．空间数据叠置是地理信息系统最常用的提取空间隐含信息的手段之一，它将有关主题层组成的数据层面，进行叠加产生一个新数据层面的操作，其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。根据GIS数据结构的不同，分为下列两类叠置分析方法：基于矢量数据的和基于栅格的叠置。６．属性数据编码一般要遵循：唯一性——一个代码只唯一地表示一类对象。合理性——代码结构要与分类体系相适应。可扩性——必须留有足够的备用代码，以适应扩充的需要。简单性——结构应尽量简单，长度应尽量短。适用性——代码应尽可能反映对象的特点，以助记忆。地理信息系统原理第4页共14页规范性——代码的结构、类型、编写格式必须统一。７．系统硬件是计算机系统中的实际物理装置的总称，可以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件或装置，是GIS的物理外壳，系统的规模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至软件都与硬件有极大的关系，受硬件指标的支持或制约．GIS由于其任务的复杂性和特殊性，必须由计算机设备支持．GIS硬件配置一般包括四个部分：１）计算机主机；２）数据输入设备：数字化仪、图像扫描仪、手写笔、光笔、键盘、通讯端口等；３）数据存贮设备：光盘刻录机、磁带机、光盘塔、活动硬盘、磁盘阵列等；４）数据输出设备：笔式绘图仪、喷墨绘图仪（打印机）、激光打印机等。８．管理了图形数据和非空间属性数据的系统不一定是GIS，如计算机辅助设计(ComputerAdidedDesign，cad)，计算机辅助制图(ComputerAdidedMap，cam)。它们之间的异同点见图1-1-4和1-1-5.９．栅格数据到矢量数据转换的一般过程可描述（主要为二值化-细化-追踪）为：地理信息系统原理第5页共14页１）二值化由于扫描后的图像是以不同灰度级存储的，为了进行栅格数据矢量化的转换，首先需压缩为两级(0和1)。２）二值图像的预处理对于扫描输入的图幅，由于原稿不干净等原因，总是会出现一些飞白、污点、线划边缘凹凸不平等。除了依靠图像编辑功能进行人机交互处理外，还可以通过一些算法来进行处理。３）细化就是将二值图像像元阵列逐步剥除轮廓边缘的点，使之成为线划宽度只有一个像元的骨架图形。细化后的图形骨架既保留了原图形的绝大部分特征，又便于下一步的跟踪处理。细化的基本过程是：（１）确定需细化的像元集合；（２）移去不是骨架的像元；（３）重复，直到仅剩骨架像元。４）追踪细化后的二值图像形成了骨架图，追踪就是把骨架转换为矢量图形的坐标序列。５）拓扑化为了进行拓扑化，需找出线的端点和结点，以及孤立点。在追踪时加上这些信息后，就可形成结点和孤段，就可用矢量数据的自动拓扑方法进行拓扑化了。１０．矢量数据的结构紧凑，冗余度低，并具有空间实体的拓扑信息，容易定义和操作单个空间实体，便于网络分析。矢量数据的输出质量好、精度高。矢量数据结构的复杂性，导致了操作和算法的复杂化，作为一种基于线和边界的编码方法，不能有效地支持影像代数运算，如不能有效地进行点集的集合运算(如叠加)，运算效率低而复杂。由于矢量数据结构的存贮比较复杂，导致空间实体的查询十分费时，需要逐点、逐线、逐面地查询。矢量数据和栅格表示的影像数据不能直接运算(如联合查询和空间分析)，交互时必须进行矢量和栅格转换。矢量数据与DEM(数字高程模型)的交互是通过等高线来实现的，不能与DEM直接进行联合空间分析。栅格数据结构是通过空间点的密集而规则的排列表示整体的空间现象的。其数据结构简单，定位存取性能好，可以与影像和DEM数据进行联合空