地理信息系统概论课后习题答案-黄杏元、马劲松编著

地理信息系统概论课后习题答案_黄杏元、马劲松编著课后习题参考答案第一章导论1、什么是地理信息系统（GIS）？它与一般计算机应用系统有哪些异同点？答：地理信息系统：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脱胎于地图学，是计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等众多学科交叉融合而成的新兴学科。但是，地理信息系统与这学科和系统之间既有联系又有区别：（1）GIS与机助制图系统机助制图是地理信息系统得主要技术基础，它涉及GIS中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面。一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能，此外它还应具有丰富的空间分析功能。（2）GIS与DBMS(数据库管理系统)GIS除需要功能强大的空间数据的管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能。因此，GIS在硬件和软件方面均比一般事务数据库更加复杂，在功能上也比后者要多地多。（3）GIS与CAD系统二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只处理规则的几何图形、属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。（4）GIS与遥感图像处理的系统遥感图像处理的系统是专门用于对遥感图像数据处理进行分析处理的软件。它主要强调对遥感栅格数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取。这种系统一般缺少实体的空间关系描述，难以进行某一实体的属性查询和空间关系查询以及网络分析等功能。2、地理信息系统有哪几个主要部分组成？它的基本功能有哪些？试举目前广泛应用的两个基础地理信息系统软件为例，列出它们的功能分类表，并比较异同点？主要有五个组成部分：（1）系统硬件：包括各种硬件设备，是系统功能实现的物质基础；（2）系统软件：支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统；（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。其基本功能有：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产品制作与显示⑥二次开发和编程3、试说明地理信息系统的基本分析功能与应用模型之间的区别和联系是什么？答：地理信息系统分析功能是基于现有数据按照一定规律或者参数进行计算得出的结构，这些规律和参数就可以构成一个应用模型，比如降雨量计算模型和风力强度计算模型等。但应用模型很多是专业领域的模型，其表现可以是参数表格也可以是图标或计算公式，不利于地理信息这种要与地理坐标想联系，并且需要特殊的可视化效果的信息分析与表达。因此，要构建适合于地理信息分析和表达的应用模型就要吧如气象农业等行业应用模型转变或者结合地理信息做成与空间信息想连接的模型应用于分析。4、根据你的了解，阐述地理信息系统的相关学科及关联技术，并就地理信息系统基础理论的简历和发展问题，发表你的意见和观点？答：地理信息系统与其他相关学科系统间的关系（1）GIS与地图学GIS是以地图数据库（主要来自地图）为基础，其最终产品之一也是地图，因此它与地图有着极密切的关系。GIS是地图学理论、方法与功能的延伸，GIS与地图学一脉相承，它们都是空间信息处理的学科，地图学强调图形信息传输，而GIS则强调空间数据处理与分析，地图学与GIS之间的联系是通过地图可视化工具与他们的潜力来增强GIS的数据综合和分析能力。（2）GIS与一般事务数据库GIS离不开数据库技术。数据库技术主要通过属性来管理和检索，但一般没有空间概念，GIS恩能够处理空间数据。（3）GIS与计算机地图制图计算机地图制图技术的发展对GIS的产生起了有力的促进作用，又反过来为地图GIS制图提供了现代化的先进技术手段。数字地图是GIS的数据源，也是GIS的表达形式，计算机地图制图是GIS的重要组成部分。（4）GIS与计算机辅助制图（CAD）GIS处理的多为自然目标，CAD处理的多为规则几何图形及其组合。GIS的属性库内容结构复杂，功能强大，图形属性的相互作用十分频繁，且多具有专业化特征。5、地理信息系统课应用于哪些领域？根据你的了解论述地理信息系统的应用和发展前景？答：现今地理信息系统已应用于测绘与地图制图、资源管理、城乡规划、灾害监测、环境保护、国防、宏观决策支持等领域；应用：资源管理、区域规划、国土监测、辅助设计6、你对地理信息系统社会的发展趋势是怎么理解的？答：当前地理信息系统正向集成化、产业化、和社会化发展方向迈进，呈现以下发展趋势：（1）地理信息系统已成为一门综合性技术，地理信息系统不仅与全球卫星定位系统（GPS）、遥感（RS）构成“3S”集成系统，而且与CAD、多媒体、通信、英特网、办公自动化、虚拟现实等多种技术相结合，构成了综合的信息技术；（2）地理信息系统产业化的发展势头强劲，地理信息系统及其产业化的发展日益受到各国普遍关注，许多基础地理信息数字化产品和大批专业地理科学数字化产品已进入市场，地理信息系统一成为信息产业镇南关市场前景十分广阔，又相对独立的新兴产业；（3）地理信息网络化已成为当今社会热点，逐步受到关注；（4）地理信息科学的产生和发展，地理信息系统一发展到地信息科学，但学科体系尚未健全，还处在发展阶段。7、叙述地理信息系统的几个主要发展阶段，它们的标志性进展及其对地理信息系统发展的影响？答：（1）地理信息系统开拓期（二十世界60年代）萌芽：这一时期计算机广泛应用，1963年RogerTomlinson开创了世界上第一个地理信息系统即加拿大地理信息系统（CGIS），Tomlinson被誉为地理信息系统之父；（2）地理信息系统的巩固和发展期（二十世界70年代）计算机打在到第三代，推出了额大容量直接存取设备磁盘，而且通过计算机屏幕直接件事数字化操作，ESRI公司开发了著名的ArcInfo软件，这一个阶段还先后召开了一系列地理信息的国际学术讨论会；（3）地理信息系统技术的大发展时期（二十世纪80年代）：由于第四代计算机推出，促进了地理信息系统技术提高，先后开发出了ArcInfo、Genqmp、Microstation、System9等地理信息系统基础软件，1987年美国成立了国家地理信息与分析中心（NCGIA），地理信息系统开始与哦能够与结局全球化问题；（4）地理信息系统普及时代（二十世纪90年代）：地理信息系统被认为一种痛用得地理信息技术工具被广泛应用，美国前副总统提出了“数字地球”这一概念；（5）地理信息系统用用普及阶段（二十一世纪）：地理信息系统正在开始走进千家万户，地理信息系统也英特网结合实现了人类社会巨大资源共享，网络GIS，移动GIS逐渐普及。8、给出“Geomatics”一词的定义。如何理解“Geo”和“matics”的含义？、“Geomatics”的出现有什么意义？答：1990年Gagnon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的空间数据部分的科学技术领域。Geo是地理的意思”，“Matics”是数据的意思，他们只是从地理学科来考虑地理信息系统，从Geomatics一词出现的过程可以看出，Geomatics反映了现在测绘科学、遥感和地理信息系统御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。信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理形式的各种改变而改变。信息具有如下的特点：①信息的客观性。任何信息都是与客观事物紧密相联系的；②信息的适用性。信息对决策是十分重要的，建立地理信息系统的目的就是为生产、管理和决策服务的，因而信息具有适用性；③信息的传输性。信息可以在信息发送者和接受者之间传输，既包括系统把有用信息送至终端设备（包括远程终端），和以一定形式提供给有关用户，也包括信息在系统内各子系统之间的传输和交换。④信息的共享性。信息与实物不同，它可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无损失。信息的这些特点，使信息成为当代社会发展的一项重要资源。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，不仅数字是数据，而且文字、符号和图像也是数据。地理信息是指表征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数字、文字、图像和图形等的总称。第二章地理信息系统的数据结构1、通过实列说明GIS空间数据的基本特征及在计算机中的表示方法？答：GIS空间数据的基本特征：空间特征、属性特征、时间特征；在计算机中空间特征采取空间分幅，即将整个地理空间划分为许多子空间，在选择要素表达子空间；属性特征采取属性分层即将要表达的空间数据抽象成不同类型属性的数据层来表；时间特征采取时间分段即将有时间特征的地理数据按其表化规律划分为不同的时间短数据再逐一表示。2、简述空间数据的拓扑关系及其对GIS数据处理和空间分析有何重要意义？答：空间数据的拓扑关系是明确定义空间结构关系的一种数学方法，在GIS中，它不但用于空间数据的编辑和组织，而且在空间分析和应用中都具有非常重要的意义。意义：（1）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；（2）利用拓扑数据有利于空间要素的查询；（3）可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。3、试比较矢量与栅格数据结构各有什么特征？答：矢量数据的特点：用离散的点、线、面织成的边界或表向来表达空间实体，用标识符表达的内容描述空间实体的属性。描述的空间对象位置明确，属性隐含。矢量数据之间的关系表示丁空间数据的拓扑关系。栅格数据的特点：用离散的量化的网格值来表示和描述空间目标；具有属性明显、位置隐含的特点；数据结构简单，易于遥感数据结合，但数据量大；几何和属性偏差；面向位置的数据结构，难以建立空间对象之间的关系。（1）栅格数据结构类型具有“属性明显、位置隐含”的特点，它易于实现，且操作简单，有利于基于栅格的空间信息模型的分析，而采用矢量数据结构则麻烦的多；（2）但栅格数据表达精度不高，数据存储量大，工作效率较低。因此，对于基于栅格数据结构的应用来说，需要根据应用项目的自身特点及其精度要求来恰当地平衡栅格数据的表达精度和工作效率两者之间的关系。（3）另外，因为栅格数据格式的简单性（不经过压缩编码），其数据格式容易为大多数程序设计人员和用户所理解，基于栅格数据基础之上的信息共享也较矢量数据容易。矢量数据具有“位置明显，属性隐含”的特点，数据表达精度较高数据存储量小，较高分辨率，便于进行网络分析，但在多辨析跌至和抠门那个键均值处理等操作比较苦难。4、请简述平面控制网和高程控制网在GIS中的应用？答：平面控制网用以确定在地球上得平面位置通常是地理经纬度坐标；高程控制网利用空间某点高于或低于基准面的垂直距离来提供地形信息。5、什么是4D数据？它们与矢量和栅格数据之间具有什么联系？答：4D数据是指：数字线画图数据（DLG）、数字栅格数据（DRG）、数字高程模型数据（DEM）、数正射影像数据（DOM）；数字线画图数据（DLG）:是现有地形图要素的矢量数据。数字栅格数据（DRG）：是现有纸质地图经计算机处理后得到的栅格数据文件。数字高程模型数据（DEM）：是艺术字形式表达的地形起伏数据，也是矢量数据；数正射影像数据（DOM）：是对遥感数字影像，经像元进行投影差改正、镶嵌，也是一种栅格形式的数据。6、什么是游程编码？游程编码的压缩效果与哪些因素有关？答：游程编码是逐行将相同值得栅格合并，记录合并后栅格的值及合并栅格的数量（即游程），其目的是压缩栅格数据量，消除数据间的冗余。游程编码的压缩效果主要取决于栅格数据的性质级与原图的复杂成反比，变化多得部分有游程数就多，变化少的部分游程数就少，图件越简单压缩效率就越高。7、什么是栅格四叉树结构？请比较常规四叉树与线性四叉树的区别？答