GIS教程习题

第一章绪论第一章习题1．什么是信息、数据？信息与数据的关系是什么？信息（Information）是现实世界在人们头脑中的反映，是关于现实世界新的事实的知识。信息以文字、数据、符号、声音、图像等形式记录下来，进行传递和处理，为人们的生产、建设、管理等提供依据。数据（Data）是指对某一目标定性、定量描述的原始资料，指能被计算机进行处理的数字、文字、符号、图形、声音、图像以及它们能够转换成的形式。信息与数据的联系和区别：（《地理信息系统——原理、方法和应用》P4）联系：信息与数据是不可分离的。数据是信息的载体、表达，信息是数据的内涵，数据与信息是形与质的关系。区别：数据是客观对象的表示，是记录下来的某种可以识别的符号，与载荷它的物理介质有关，具有多种多样的形式，也可以加以转换；而信息是数据内涵的意义，不随载体的改变而改变，也可以离开信息系统而独立存在。数据是客观的原始事实，本身并没有意义，只有经过解释才有意义；而信息是数据处理的结果，是主观知识，不同人对于同一数据的理解，可得到不同信息。2．信息、数据的特性是什么？地理信息特性有什么？（《地理信息系统——原理、方法和应用》P3）信息具有客观性、实用性、传输性、共享性4个主要特性：客观性：任何信息都是与客观事实相联系的，这是信息的正确性和精确度的保证；适用性：问题不同，影响因素不同，需要的信息种类是不同的；传输性：信息可在信息发送者和接受者之间进行传输；共享性：信息与实物不同，信息可传输给多个用户共享，而其本身并无损失，这为信息的并发应用提供可能性。数据的基本特性：选择性：侧面的取舍、存在方式的选择。可靠性（正确性）：任何描述是相对精确的，时间性：体现了data的现势性完备性：空间、时间、主题的完备性。详细性：指数据的分辨率，也就是可描述最细微差异的程度及最微小物体的大小。详细性的对偶是综合性。地理信息（GeographicInformation）指与研究对象的空间地理分布有关的信息。它是表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征，相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。（同上P5）地理信息具有地域性、多维结构、时序特征3个主要特性：地域性（这是地理信息区别于其它类型信息的最显著标志）：地理信息属于空间信息，位置的识别与数据相联系，它的这种定位特征是通过公共的地理基础来体现的；多维结构：指在同一位置上可有多种专题的信息结构。在二维空间编码基础上，实现多专题的第三维信息结构的组合，为地理信息各圈层之间的综合研究提供可能，也为地理系统多层次的分析和信息的传输与筛选提供方便。时序特征：时空的动态变化引起地理信息的属性数据或空间数据的变化。因此，实时的GIS系统要求能及时采集和更新地理信息，使得地理信息具有现势性。以免过时的信息造成决策的失误，或因为缺少可靠的动态数据，不能对变化中的地理事件或现象作出合理的预测预报和科学论证。3．什么是地理信息系统?与地图数据库有什么异同?与地理信息的关系是什么?（P1）地理信息系统（GIS：GeographicInformationSystem）是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题GIS是一个发展的概念。不同领域、不同专业对GIS的理解不同，目前没有完全统一的被普遍接受的定义。是对地理环境有关问题进行分析和研究的一门学科，它将地理环境的各种要素，包括它们的空间位置形状及分布特征和与之有关的社会、经济等专题信息以及这些信息之间的联系等进行获取、组织、存储、检索、分析，并在管理、规划与决策中应用。是在计算机软硬件支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题为主要任务的计算机系统。是为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统。地理信息系统是一种决策支持系统。它的定义由两方面组成，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交叉学科；另一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以空间数据库为基础，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。目前有人认为“GIS”从原来强调空间信息技术系统（SYESTEM），发展到地球信息科学体系形成（SCIENCE），现在已强调空间信息服务（SERVICE）。GIS的特点具有公共的地理定位基础；具有采集、管理、分析和输出多种地理数据的能力；具有空间分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息；以提供地理信息服务为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统。GIS与地图数据库系统的异同：相同点：二者都是空间数据的载体，都是基于空间数据库的空间数据存储、处理和表达。不同点：GIS可以管理多尺度空间数据，其中的数据没有比例尺概念，地图数据库是为某一特定比例尺建立的一个地图成品仓库，其中的数据有比例尺概念；GIS既管理空间数据，又管理属性数据，侧重空间分析，地图数据库主要管理空间数据，侧重图形表达；GIS是在空间数据的基础上对真实世界进行数量化处理分析，强调数据是地理世界的真实反映，地图数据库中的空间数据为满足易读性和美观性要求可人为修改；GIS具有地图数据库系统所没有的数据采集、空间分析等基本功能，以及丰富多彩的应用功能，在功能上比地图数据库系统多得多；GIS在系统硬件和软件方面比地图数据库系统更加复杂；GIS既可将地图数据库作为上游数据源，也可将地图数据库作为下游产品，地图数据库依赖GIS作为数据更新工具。GIS与地理信息的关系：GIS处理对象是地理数据，表达内容是地理信息。4．地理信息系统由哪些部分组成?与其他信息系统的关系和主要区别有哪些?GIS的硬件配置和软件配置。（P3）从计算机系统的角度来看，GIS是由系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型5部分组成。系统硬件：系统的物质基础，是用以存储、处理、传输和显示地理信息或空间数据的各种设备，主要包括GIS主机、外部设备、网络设备等；系统软件：系统的核心，是支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统，按其功能分为GIS专业软件，数据库软件和系统管理软件等；空间数据：系统的处理对象，GIS的应用基础，它具体描述实体的空间特征、属性特征和时间特征；应用人员：系统的开发者和服务对象，GIS工程及其应用成败的关键，分为系统开发人员和最终用户（管理与使用人员）；应用模型：系统解决某一专门应用问题的工具，GIS与相关专业连接的纽带，GIS生命力的重要保证，是客观世界中相应系统经由观念世界到信息世界的映射。GIS与其他信息系统的关系：GIS属于信息系统（IS）中的空间信息系统（SIS）中的一类，包括专题GIS和综合GIS。GIS与其他信息系统的具体关系如下图：GIS与其他信息系统的主要区别：GIS以地理数据作为处理和操作的主要对象，这是GIS区别于其他类型信息系统的根本标志，也是其技术难点之所在。（GIS与MIS）GIS具有空间分析能力，这是GIS区别于其他类型空间信息系统的重要标志，也体现了GIS的本质。（GIS与CAD/CAM）GIS与一般MIS（ManagementInformationSystem管理信息系统）比较：共同点：GIS和MIS都离不开数据库技术。数据库中的一些基本技术，如数据模型、数据存储、数据检索等都是GIS广泛使用的核心技术。不同点：GIS对空间数据和属性数据共同管理、分析和应用；而一般MIS侧重于非图形数据（属性数据）的存储与查询，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。GIS和CAD（ComputerAidedDesign计算机辅助设计）的比较：GIS与CAD共同点GIS与CAD不同点都有空间坐标系统；都能将目标和参考系联系起来；都能描述图形数据的拓扑关系；都能处理属性和空间数据。CAD研究对象为人造对象——规则几何图形及组合；GIS处理的数据大多来自于现实世界，较之人造对象更复杂，数据量更大；数据采集的方式多样化；CAD图形功能特别是三维图形功能强，属性库功能相对较弱；GIS的属性库结构复杂，功能强大；CAD中的拓扑关系较为简单；GIS强调对空间数据的分析，图形属性交互使用频繁；CAD一般采用几何坐标系。GIS采用地理坐标系。GIS与CAM（ComputerAidedMapping计算机辅助制图）比较：GIS与CAM共同点GIS与CAM不同点都有地图输出、空间查询、分析和检索功能。CAM侧重于数据查询、分类及自动符号化，具有地图辅助设计和产生CAM是GIS的重要组成部分；信息系统（IS）非空间信息系统空间信息系统（SIS）管理信息系统（MIS）非地理信息系统地理信息系统（GIS）CAD/CAM专题信息系统综合信息系统高质量矢量地图的输出机制；CAM强调数据显示而不是数据分析，地理数据往往缺乏拓扑关系；GIS综合图形和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策信息。CAM与数据库的联系通常是一些简单的查询。GIS硬件配置为：GIS的系统硬件包括、GIS外部设备和GIS网络设备。GIS主机：主机服务器、桌面工作站等计算机数据处理设备；GIS外部设备：数字化仪、扫描仪、测绘仪器、遥感图像处理设备等数据输入设备；活动硬盘、磁盘阵列、光盘机、磁带机等数据存储设备；打印机、绘图仪、显示终端等数据输出设备；GIS网络设备：布线系统、网桥、路由器、交换机等数据传输设备。GIS软件配置为：GIS的系统软件包括GIS专业软件、数据库软件和系统管理软件。GIS专业软件：作为GIS应用系统建设平台的通用GIS软件，代表产品有ArcGIS（美国ESRI）、MGE（美国Intergraph）、MapInfo（美国MapInfo）、MapGIS（武汉中地）、GeoStar（武大吉奥）、SuperMap（北京超图）等；数据库软件：在GIS专业软件中支持复杂空间数据的管理软件、以及服务非空间属性数据管理的数据库软件，有Oracle（美国Oracle—甲骨文）、Sybase（美国Sybase）、Informix（美国Informix）、DB2（美国IBM）、SQLServer（美国Microsoft）、Ingress（自由软件）等；系统管理软件：主要指计算机操作系统，有MS-DOS（美国Microsoft）、UNIX（美国AT&T）、Windows95/98/2000/XP、NT（美国Microsoft）、Linux（自由软件）等。5.地理信息系统中的空间数据都包含哪些?根据空间数据的特征，GIS数据包括几何数据、关系数据、属性数据3种数据（也可说空间数据和属性数据2种）。根据空间数据的图形表示形式，GIS数据包括点、线、面、体4类元素。根据空间数据的组织形式，GIS数据包括矢量数据、栅格数据2种结构。根据空间数据的来源，GIS数据包括地图数据、遥感数据、GPS数据、文本数据、统计数据、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等数据源。6.地理信息系统的基本功能有哪些?基本功能与应用功能是根据什么来区分的?地理信息系统基本功能是数据采集、管理、处理、分析和输出。具体包括：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、产品制作与输出、二次开发和编程。数据采集与编辑：保证各类地理实体按规则转化为坐标、代码等地理数据，并分层输入到计算机中；数据存储与管理；保证地理数据以一定的组织方式存入空间数据库实体，并通过空数据库管理系统（SDBMS）进行管理，功能包括数据库定义、数据访问和提取、空间数据检索、开窗和接边操作、数据更新和维护等；数据处理与变换；保证系统中数据的规范和统一，建立满足用户需求的数据文件，功能包括数据变换（数学状态转换）、数据重构（几何形态转换）、数据提取（集合转换）；空间分析与统计：帮助系统确定地理实体间新