地理信息系統教程課后習題

1、 第一章 緒論1.什么是數據和信息？它們有何聯系和區(qū)別？定義：數據是指某一目標定性、定量描述的原始資料，包括數字、文字、符號、圖形、圖像以及它們能夠轉換成的數據等形式。信息是向人們或機器提供關于現實世界新的事實的知識，是數據、消息中所包含的意義。聯系和區(qū)別：信息與數據是不可分離的。信息由與物理介質有關的數據表達，數據中所包含的意義就是信息。信息是對數據解釋、運用與解算，數據即使是經過處理以后的數據，只有經過解釋才有意義，才成為信息；就本質而言，數據是客觀對象的表示，而信息則是數據內涵的意義，只有數據對實體行為產生影響時才成為信息。數據是記錄下來的某種可以識別的符號，具有多種多樣的形式

2、，也可以加以轉換，但其中包含的信息內容不會改變。即不隨載體的物理設備形式的改變而改變。信息可以離開信息系統而獨立存在，也可以離開信息系統的各個組成和階段而獨立存在；而數據的格式往往與計算機系統有關，并隨載荷它的物理設備的形式而改變。數據是原始事實，而信息是數據處理的結果。不同知識、經驗的人，對于同一數據的理解，可得到不同信息。2.什么是地理信息系統（GIS）?與地圖數據庫有什么異同?與地理信息的關系是什么?GIS定義：GIS是一個發(fā)展的概念。不同領域、不同專業(yè)對GIS的理解不同，目前沒有完全統一的被普遍接受的定義。定義：是對地理環(huán)境有關問題進行分析和研究的一門學科，它將地理環(huán)境的各種要素，包括

3、它們的空間位置形狀及分布特征和與之有關的社會、經濟等專題信息以及這些信息之間的聯系等進行獲取、組織、存儲、檢索、分析，并在管理、規(guī)劃與決策中應用。定義：是在計算機軟硬件支持下，以采集、存儲、管理、檢索、分析和描述空間物體的定位分布及與之相關的屬性數據，并回答用戶問題為主要任務的計算機系統。定義：是為了獲取、存儲、檢索、分析和顯示空間定位數據而建立的計算機化的數據庫管理系統。定義：地理信息系統是一種決策支持系統。它的定義由兩方面組成，一方面，地理信息系統是一門學科，是描述、存儲、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興交叉學科；另一方面，地理信息系統是一個技術系統，是以空間數據庫為基礎，采用地理

4、模型分析方法，適時提供多種空間和動態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統。定義：目前有人認為“GIS”從原來強調空間信息技術系統(SYESTEM)，發(fā)展到地球信息科學體系形成(SCIENCE)，現在已強調空間信息服務(SERVICE)。GIS與地圖數據庫的異同：地圖數據庫有比例尺概念，GIS是為某一特定比例尺建立的一個地圖成品倉庫，它可由GIS管理，其中的地圖具有圖形表現屬性,一般數據庫不需具備這些屬性；它是GIS的下游產品，它的更新依賴于GIS，它提供的信息是GIS向人們提供服務的中間產品；GIS是在地理信息的基礎上對真實世界進行數量化處理分析，但地圖數據庫存在的地理要素經人

5、為修改，不完全是真實地理的反映；GIS與地理信息的關系：GIS操作對象是空間數據，表達內容是與時空有關的地理信息。地理信息是指與研究對象的空間地理分布有關的信息。它表示地理系統諸要素的數量、質量、分布特征，相互聯系和變化規(guī)律的圖、文、聲、像等的總稱。地理信息具有地域性、多維結構性、時序性等特征。2.地理信息系統由哪些部分組成?與其它信息系統的主要區(qū)別有哪些?從計算機系統的角度來看，GIS是由軟件、硬件、數據和用戶組成。用戶（GIS服務的對象，分為一般用戶和從事建立、維護、管理和更新的高級用戶）軟件（支持數據采集、存儲、加工、回答用戶問題的計算機程序系統，是系統的核心，按其功能分為GIS專業(yè)軟件

6、，數據庫軟件和系統管理軟件等）硬件（各種設備-物質基礎，用以存儲、處理、傳輸和顯示地理信息或空間數據，主要包括：GIS主機，GIS外部設備，GIS網絡設備等）。 數據（系統分析與處理的對象、構成系統的應用基礎，它具體描述實體的空間特征、屬性特征和時間特征）也有人認為GIS是由硬件、軟件、數據、應用模型、開發(fā)者和一般用戶組成。信息系統是具有數據采集、管理、分析和表達數據能力的系統，它能夠為單一的或有組織的決策過程提供有用信息。 GIS與其它信息系統的主要區(qū)別：GIS與一般MIS比較GIS離不開數據庫技術。數據庫中的一些基本技術，如數據模型、數據存儲、數據檢索等都是GIS廣泛使

7、用的核心技術。但GIS是對空間數據和屬性數據共同管理、分析和應用，而一般MIS（數據庫系統）側重于非圖形數據（屬性數據）的優(yōu)化存儲與查詢，即使存儲了圖形，也是以文件的形式存儲，不能對空間數據進行查詢、檢索、分析，沒有拓撲關系，其圖形顯示功能也很有限。 GIS與CAD和CAM比較管理圖形數據和非空間屬性數據的系統不一定是GIS，如CAD或AutoCAD，CAM（Computer Aided Map計算機地圖系統計算機輔助制圖）等。GIS和CAD的比較：GIS與CAD共同點GIS與CAD不同點  l      

8、;   都有空間坐標系統；l         都能將目標和參考系聯系起來；l         都能描述圖形數據的拓撲關系；l         都能處理屬性和空間數據 CAD研究對象為人造對象規(guī)則幾何圖形及組合； GIS處理的數據大多來自于現實世界，較之人造對象更復雜，數據量更大；數據采集的方式多樣化； 圖形功

9、能特別是三維圖形功能強，屬性庫功能相對較弱； GIS的屬性庫結構復雜，功能強大； CAD中的拓撲關系較為簡單； GIS強調對空間數據的分析，圖形屬性交互使用頻繁； 一般采用幾何坐標GIS采用地理坐標系   GIS與CAM比較：GIS與CAM共同點GIS與CAM不同點  都有地圖輸出、空間查詢、分析和檢索功能CAM側重于數據查詢、分類及自動符號化，具有地圖輔助設計和產生高質量矢量地圖的輸出機制； CAM是GIS的重要組成部分CAM強調數據顯示而不是數據分析，地理數據往往缺乏拓撲關系；GIS綜合圖形

10、和屬性數據進行深層次的空間分析，提供輔助決策信息。CAM與數據庫的聯系通常是一些簡單的查詢。   3.地理信息系統中的數據都包含哪些?GIS數據包括電子數據和非電子數據?；颍篏IS數據源自地圖數據、遙感數據、GPS數據、文本數據、統計數據、實測數據、多媒體數據、已有系統的數據。4.地理信息系統的基本功能有哪些?基本功能與應用功能是根據什么來區(qū)分的?地理信息系統基本功能概述：數據采集、監(jiān)測與編輯；數據處理與變換（矢柵轉換、制圖綜合）；數據存儲與組織（矢量和柵格模型）；空間查詢與分析（空間檢索、空間拓撲、疊加分析、緩沖分析、網絡分析等）；圖形交互與顯示（各種成果表現方

11、式）。根據社會和用戶的需求，GIS是依托基本功能利用空間分析技術模型分析技術，網絡技術，數據庫和數據集成技術二次開發(fā)環(huán)境等，演繹出眾多的GIS應用系統。5.與其它信息系統相比，地理信息系統的哪些功能是比較獨特的?與其它信息系統相比，GIS空間分析作為核心功能是比較獨特的。6.地理信息系統的科學理論基礎有哪些?是否可以稱地理信息系統為一門科學?地理信息系統的科學理論基礎是地球信息科學理論，包括地理學、地圖學、測量學、數學、統計學、計算機科學等交叉學科以及一切與獲取、處理和分析空間數據有關的科學技術的支撐。地理信息的研究和方法應該是科學，因它已經具備成為科學的條件，有明確的研究對象和研究手段，有自

12、己的理論體系，有一定數量的研究隊伍，有明確的研究領域和廣泛的服務對象，已由技術發(fā)展為科學。即：Geographic Information System向Geographic Information Science7.試舉例說明地理信息系統的應用前景。當前，GIS正向著集成化、產業(yè)化和社會化發(fā)展規(guī)律方向邁進，呈現以下主要發(fā)展態(tài)勢：GIS已成為一門綜合性技術；即GIS集成技術，3S技術等名詞的出現。GIS產業(yè)化的發(fā)展勢頭強勁；GIS網絡化已構成當今社會的熱點；地理信息科學的產生和發(fā)展。目前GIS在各行各業(yè)都得到應用，如資源規(guī)劃管理、全球變化、災害預測等，具有廣泛的應用前景。 8.GIS

13、近代發(fā)展有什么特點?GIS起源于人口普查，土地調查和自動制圖，1960年，加拿大測量學家R.F.Tomlinson 提出了把地圖變成數字形式的地圖，1963年，又提出GIS這一術語，并建立了第一個GIS加拿大GIS，隨后GIS在全世界迅速發(fā)展起來。國際GIS的發(fā)展狀況l         60年代，探索時期（GIS思想和技術方法的探索）。當時，人們關注的主題“什么是GIS？，GIS能干什么？”；l         70年代，鞏固時期，（這

14、時由于計算機技術及其在自然資源和環(huán)境數據處理的應用，促進GIS迅速發(fā)展）。這期間，發(fā)展研究的重點是空間數據處理的算法，數據結構和數據庫管理等方面；l         80年代，實驗階段（也是GIS普遍發(fā)展和推廣應用階段）。此時，人們把GIS與RS結合，解決全球性問題，如全球沙漠化，全球可居住地評價，核擴散問題等；l         90年代，全面應用（產業(yè)化階段）。對GIS進一步研究，研究的內容集中在“空間信息分析的新模式和新方法，空間

15、關系和數據模型，人工智能引入等方面；l         現代，普及發(fā)展階段。隨著信息網絡化發(fā)展和深入，GIS與世界接軌,尤其在發(fā)展中國家得到重視和發(fā)展。  我國GIS的發(fā)展我國GIS起步雖較晚，但發(fā)展較快，可分為以下幾個階段：l         70年代，準備階段：一些知名人士GIS先驅看到GIS的廣闊前景和GIS的重要性，進行極積呼吁，為GIS在我國的發(fā)展奠定了與論準備基礎并做了一些可行性實驗。l 

16、60;       80年代，試驗起步階段: 這期間，我國在GIS理論探索，規(guī)范探討，軟件開發(fā)，系統建立等方面取得了突破和進展，進行了一些典型，試驗專題試驗軟件開發(fā)工作。l         90年代，我國GIS發(fā)展階段：我國改革開放以來，沿海，治江經濟開發(fā)區(qū)的發(fā)展土地的有償使用和外資的引進，急需GIS為之服務，這也推動GIS在我國的全面發(fā)展。l         96年以來，是我

17、國GIS產業(yè)化階段：l         近幾年來，我國經濟信息化的基礎設施和重大信息工程已納入國家計劃，一批國家級和地方級的GIS相繼建立并投入運行，一批專業(yè)遙感基地已建立，并進入了產業(yè)化運行，一批綜合運用“3S”技術的重點項目已實施，并在自然災害監(jiān)測和圖土資源調查中發(fā)揮效益，一批高等院校開設了與GIS相關的新專業(yè)，培養(yǎng)了一大批從事GIS研究與開發(fā)的高層次人才，具有我國自主版權的GIS基礎軟件的研制逐步進入了產業(yè)化軌道，等等這些都標志我國GIS產業(yè)已進入新的發(fā)展階段。第二章 空間數據結構和數據模型1GIS的研究對象

18、是什么? 地理實體有什么特點?GIS的研究對象是地理實體，即指自然界現象和社會經濟事件中不能再分割的單元。地理實體類別及實體內容的確定是從具體需要出發(fā)的，例如，在全國地圖上由于比例尺很小，福州就是一個點，這個點不能再分割，可以把福州定為一個空間實體，而在大比例尺的福州市地圖上，福州的許多房屋，街道都要表達出來，所以福州必須再分割，不能作為一個空間實體，應將房屋，街道等作為研究的地理實體，由此可見，GIS中的地理實體是一個概括，復雜，相對的概念。地理實體以什么形式存儲和處理反映了實體的三個特征。l         屬

19、性特征：對空間實體的屬性定義和說明信息。l         空間特征：對空間實體的分布位置、幾何特征和空間關系的定義。l         時間特征：空間實體的時間尺度。2地理實體數據的特征是什么？請列舉出某些類型的空間數據地理實體以什么形式存儲和處理反映了實體的不同的特征和和不同的數據類型。同物理、化學等學科使用的數據類型相比，地理數據是一種較復雜的數據類型，涉及到空間特征、屬性特征及它們之間關系的描述，人們常把地理數據稱為空間數據。地

20、理實體數據的特征：l         空間特征：表示現象的空間位置或現在所處的地理位置。包括定位數據和拓撲數據；l         屬性特征：表示專題屬性（名稱、分類、數量等）；l         時間特征：指現象或物體隨時間的變化。其變化的周期有超短期的，短期的，中期的，長期的。依據空間數據來源的不同分為：地圖數據、地形數據、屬性數據、元數據、影象數據等；

21、依據表示對象的不同分為：點，線，面、體數據。3空間數據的結構與其它非空間數據的結構有什么特殊之處？常見的數據的結構有哪些？數據結構是指數據的組織形式，在計算機存儲、管理和處理的數據邏輯結構?？臻g數據是一種較復雜的數據類型，涉及到空間特征、屬性特征及它們之間關系的描述?？臻g數據的結構主要有矢量數據結構和柵格數據結構。非空間數據主要涉及屬性數據。矢量數據結構是通過記錄坐標的方式盡可能精確地表示點、線和多邊形等地理實體，坐標空間設為連續(xù)，允許任意位置、長度和面積的精確定義。矢量結構的顯著特點：定位明顯，屬性隱含。柵格結構是以規(guī)則的陣列來表示空間地物或現象分布的數據組織，組織中的每個數據表示地物或現象

22、的非幾何屬性特征。柵格結構的顯著特點：屬性明顯，定位隱含，即數據直接記錄屬性的指針或數據本身，而所在位置則根據行列號轉換為相應的坐標。常見的數據結構有層狀數據、網絡數據、關系數據、語義數據、面向對象的數據結構。4矢量數據與柵格數據的區(qū)別是什么？它們有什么共同點嗎？ 優(yōu)點缺點 矢量 1、便于面向現象（土壤類，土地利用單元等）2、結構緊湊，冗余度低，便于描述線或邊界。3、利于網絡、檢索分析，提供有效的拓撲編碼，對需要拓撲信息的操作更有效。4、圖形顯示質量好，精度高。1、數據結構復雜，各自定義，不便于數據標準化和規(guī)范化，數據交換困難。2、多邊形疊置分析困難，沒有柵格有效

23、，表達空間變化性能力差。3、不能像數字圖像那樣做增強處理    4、軟硬件技術要求高，顯示與繪圖成本較高。 柵 格 1、 結構簡單，易于數據交換。2、疊置分析和地理（能有效表達空間可變性）現象模擬較易。3、利于與遙感數據的匹配應用和分析，便于圖像處理。4、 輸出快速，成本低廉。 1、現象識別效果不如矢量方法，難以表達拓撲。2、圖形數據量大，數據結構不嚴密不緊湊，需用壓縮技術解決該問題。3、投影轉換困難。4、圖形質量轉低，圖形輸出不美觀，線條有鋸齒，需用增加柵格數量來克服，但會增加數據文件。5空間數據模型概念和主要類型及比較空間數據模型

24、是關于現實世界中空間實體及其相互間聯系的描述?？臻g數據模型的主要類型：基于對象（要素）的模型；網絡模型；場模型。要素模型：點對象，由特定位置、維數為零的物體；線對象，維度為一的空間組成部分；多邊形對象，即面狀實體，通常用封閉曲線加內點來表示。矢量模型即是基于要素的，將現象看成原型實體的集合，矢量模型的表達源于空間實體的本身，通常以坐標來定義。網絡模型：地物被抽象為鏈、節(jié)點等對象，同時要注意其連通關系。場模型：用于模擬一定空間內連續(xù)分布的現象，常用柵格數據模型描述。柵格數據模型是基于連續(xù)鋪蓋的，它是將連續(xù)空間離散化，以規(guī)則或不規(guī)則的鋪蓋覆蓋整個空間?；趯ο蟮哪Ｐ蛷娬{了離散對象，網絡模型表示了特

25、殊對象之間的交互，場模型表示了二維或三維空間中連續(xù)變化的數據。要素模型和場模型的不同在于一個是先選擇要素，再回答"它在哪里"的問題；場模型實現選擇一個位置，在回答"哪里怎么樣"的問題，最后都得到數據。網絡模型的基本特征是：節(jié)點數據之間沒有明確的從屬關系，一個節(jié)點可以與其他多個節(jié)點建立聯系，將數據組織成有向圖結構，它反映了現實世界中常見的多對多關系，在一定程度上支持數據的重構。6.柵格數據結構的編碼方法如何？柵格數據的編碼方法：直接柵格編碼，就是將柵格數據看作一個數據矩陣，逐行（或逐列）逐個記錄代碼；壓縮編碼，包括鏈碼、游程長度編碼、塊碼、四叉樹編碼、八叉

26、樹編碼、十六叉樹編碼等。鏈碼（弗里曼鏈碼）比較適合存儲圖形數據；游程長度編碼通過記錄行或列上相鄰若干屬性相同點的代碼來實現；塊碼是游程長度編碼擴展到二維的情況，采用方形區(qū)域為記錄單元；四叉樹編碼是最有效的柵格數據壓縮編碼方法之一，還能提高圖形操作效率，具有可變的分辨率。7.矢量數據結構的編碼方法如何？矢量數據的編碼方法：對于點實體和線實體，直接記錄空間信息和屬性信息；對于多邊形地物，有坐標序列法、樹狀索引編碼法和拓撲結構編碼法。坐標序列法是由多邊形邊界的x,y坐標對集合及說明信息組成，是最簡單的一種多邊形矢量編碼法，文件結構簡單，但多邊形邊界被存儲兩次產生數據冗余，而且缺少鄰域信息；樹狀索引編

27、碼法是將所有邊界點進行數字化，順序存儲坐標對，由點索引與邊界線號相聯系，以線索引與各多邊形相聯系，形成樹狀索引結構，消除了相鄰多邊形邊界數據冗余問題；拓撲結構編碼法是通過建立一個完整的拓撲關系結構，徹底解決鄰域和島狀信息處理問題的方法，但增加了算法的復雜性和數據庫的大小。8.矢量與柵格數據如何互為轉化？矢量轉柵格：l         內部點擴散法，即由多邊形內部種子點向周圍鄰點擴散，直至到達各邊界l         為止；l 

28、        復數積分算法，即由待判別點對多邊形的封閉邊界計算復數積分，來判斷兩者關l         系；l         射線算法和掃描算法，即由圖外某點向待判點引射線，通過射線與多邊形邊界交點l         數來判斷內外關系；l    

29、     邊界代數算法，是一種基于積分思想的矢量轉柵格算法，適合于記錄拓撲關系的多邊形矢量數據轉換，方法是由多邊形邊界上某點開始，順時針搜索邊界線，上行時邊界左側具有相同行坐標的柵格減去某值，下行時邊界左側所有柵格點加上該值，邊界搜索完之后即完成多邊形的轉換。柵格轉矢量：即是提取具有相同編號的柵格集合表示的多邊形區(qū)域的邊界和邊界的拓撲關系，并表示成矢量格式邊界線的過程。步驟包括：多邊形邊界提取，即使用高通濾波將柵格圖像二值化；邊界線追蹤，即對每個弧段由一個節(jié)點向另一個節(jié)點搜索；拓撲關系生成和去處多余點及曲線圓滑。第三章  GIS數據獲取和質量控

30、制1GIS的數據源有哪些？GIS的數據源，是指建立的地理數據庫所需的各種數據的來源，主要包括地圖、遙感圖像、文本資料、統計資料、實測數據、多媒體數據、已有系統的數據等。點居民點、采樣點、高程點、控制點等。線河流、道路、構造線等。面湖泊、海洋、植被等。注記地名注記、高程注記等。遙感數據  遙感數據是GIS的重要數據源。遙感數據含有豐富的資源與環(huán)境信息，在GIS支持下，可以與地質、地球物理、地球化學、地球生物、軍事應用等方面的信息進行信息復合和綜合分析。遙感數據是一種大面積的、動態(tài)的、近實時的數據源，遙感技術是GIS數據更新的重要手段。文本資料  文本資料是指各行業(yè)、各部門的有

31、關法律文檔、行業(yè)規(guī)范、技術標準、條文條例等，如邊界條約等。這些也屬于GIS的數據。統計資料  國家和軍隊的許多部門和機構都擁有不同領域(如人口、基礎設施建設、兵要地志等)的大量統計資料，這些都是GIS的數據源，尤其是GIS屬性數據的重要來源。實測數據  野外試驗、實地測量等獲取的數據可以通過轉換直接進入GIS的地理數據庫，以便于進行實時的分析和進一步的應用。GPS(全球定位系統)所獲取的數據也是GIS的重要數據源。多媒體數據  多媒體數據(包括聲音、錄像等)通?？赏ㄟ^通訊口傳入GIS的地理數據庫中，目前其主要功能是輔助GIS的分析和查詢。已有系統的數據 

32、 GIS還可以從其它已建成的信息系統和數據庫中獲取相應的數據。由于規(guī)范化、標準化的推廣，不同系統間的數據共享和可交換性越來越強。這樣就拓展了數據的可用性，增加了數據的潛在價值。2數據質量包括那些方面？請舉例說明GIS對數據的質量要求。數據質量包括l         準確性，即一個記錄值與它的真實值之間的接近程度；l         精度，即對現象描述的詳細程度；l      &

33、#160;  空間分辨率，即兩個可測量數值之間最小的可辨識的差異；l         比例尺，即地圖上一個記錄的距離和它所表現的真實距離之間的一個比值；l         誤差，即一個所記錄的測量和它的事實之間的差異；l         不確定性，包括空間位置的不確定性、屬性不確定性和數據不完整性等。GIS數據質量包含如下五個方面： 位置精度：如數

34、學基礎、平面精度、高程精度等，用以描述幾何數據的質量。 屬性精度：如要素分類的正確性、屬性編碼的正確性、注記的正確性等，用以反映屬性數據的質量。邏輯一致性：如多邊形的閉合精度、結點匹配精度、拓撲關系的正確性等。完備性：如數據分類的完備性、實體類型的完備性、屬性數據的完備性、注記的完整性等?，F勢性：如數據的采集時間、數據的更新時間等。3各種來源的空間數據是如何準確匹配在一起的？空間數據的地理參照系(地球的形狀、坐標系、高程系)的不同，引起空間數據來源不同時圖幅往往不匹配，為此需要將一種投影的數字化數據轉換為所需要投影的坐標數據，即進行投影轉換。投影轉換的方法有：解析變換(正解變換、反解變換)、數

35、值變換、解析和數值變換。目前，大多數GIS軟件是采用正解變換法來完成不同投影之間的轉換，并直接在GIS軟件中提供常見投影之間的轉換。4地圖投影在GIS中有什么作用？GIS以地圖方式顯示地理信息。地圖是平面，而地理信息則是在地球橢球上，因此地圖投影在GIS中不可缺少。GIS數據庫中地理數據以地理坐標存儲時，則以地圖為數據源的空間數據必須通過投影變換轉換成地理坐標；而輸出或顯示時，則要將地理坐標表示的空間數據通過投影變換變換成指定投影的平面坐標。GIS中，地理數據的顯示可根據用戶的需要而指定投影方式，但當所顯示的地圖與國家基本地圖系列的比例尺一致時，一般采用國家基本系列地圖所用的投影。5空間數據中

36、的幾何數據是什么？請說明它與屬性數據的關系?？臻g數據中的幾何數據是指實體或現象的空間位置或現在所處的地理位置，一般以坐標數據表示。屬性數據即空間實體的特征數據，一般包括名稱、等級、數量、代碼等多種形式。幾何數據和屬性數據相對于時間來說，常常呈相互獨立的變化，即在不同的時間，空間位置不變，但是屬性類型可能已經發(fā)生變化，或者相反。因此可以不斷更新屬性數據來體現實體或現象的時時特征，同時也可反映實體或現象的變化規(guī)律和變化特征。而幾何數據又說明了屬性數據發(fā)生的地理位置及其存在的意義。6請說明分類分級對于屬性數據的意義。在屬性數據中，有一部分是與幾何數據的表示密切有關的，例如，道路的等級、類型等，決定著

37、道路符號的形狀、色彩、尺寸等。在GIS中，通常把這部分屬性數據用編碼的形式表示，并與幾何數據一起管理起來。編碼的過程是將信息轉換成數據的過程，前提是首先要對需表示的信息進行分類分級。7屬性數據的編碼是必須的嗎？屬性數據即空間實體的特征數據，一般包括名稱、等級、數量、代碼等多種形式，屬性數據的內容有時直接記錄在柵格或矢量數據文件中，有時則單獨輸入數據庫存儲為屬性文件，通過關鍵碼與圖形數據相聯系。對于要輸入屬性庫的屬性數據，通過鍵盤則可直接鍵入。對于要直接記錄到柵格或矢量數據文件中的屬性數據，則必須先對其進行編碼，將各種屬性數據變?yōu)橛嬎銠C可以接受的數字或字符形式，便于GIS存儲管理。8紙張上的地圖

38、如何進入計算機系統？圖形數據的輸入實際上就是圖形的數字化過程。一般有兩種方法：（1）       扶跟蹤數字化儀輸入手扶跟蹤數字化是目前最為廣泛使用的將已有地圖數字化的手段，利用手扶跟蹤數字化儀可以輸入點地物、線地物以及多邊形邊界的坐標，通常采用兩種方式，即點方式和流方式，流方式又分為距離流方式和時間流方式。數字化過程：把待數字化的圖件固定在圖形輸入板上，首先用鼠標器輸入圖幅范圍和至少四個控制點的坐標，隨后即可輸入圖幅內各點、曲線的坐標。通過數字化儀采集數據量小，數據處理的軟件也比較完備，但由于數字化的速度比較慢，工作量大，自動化程度

39、低，數字化的精度與作業(yè)員的操作有很大關系，所以，目前很多單位在大批量數字化時，已不再采用它。（2）       掃描儀輸入掃描儀直接把圖形(如地形圖)和圖像(如遙感影像、照片)掃描輸入到計算機中，以象素信息進行存儲表示的設備。按其所支持的顏色分類，可分為單色掃描儀和彩色掃描儀；按所采用的固態(tài)器件又分為電荷耦合器件(CCD)掃描儀、MOS電路掃描儀、緊貼型掃描儀等；按掃描寬度和操作方式分為大型掃描儀、臺式掃描儀和手動式掃描儀。掃描過程掃描時，必須先進行掃描參數的設置，包括：l     &

40、#160;   掃描模式的設置，（分二值、灰度、百萬種彩色），對地形圖的掃描一般采用二值掃描，或灰度掃描。對彩色航片或衛(wèi)片采用百萬種彩色掃描，對黑白航片或衛(wèi)片采用灰度掃描。l         掃描分辨率的設置，根據掃描要求，對地形圖的掃描一般采用300dpi或更高的分辨率。l         針對一些特殊的需要，還可以調整亮度、對比度、色調、GAMMA曲線等。l    

41、0;    設定掃描范圍。l         掃描參數設置完后，即可通過掃描獲得某個地區(qū)的柵格數據。通過掃描獲得的是柵格數據，數據量比較大。如一張地形圖采用300dpi灰度掃描其數據量就有20兆左右。除此之外，掃描獲得的數據還存在著噪聲和中間色調像元的處理問題。噪聲是指不屬于地圖內容的斑點污漬和其它模糊不清的東西形成的像元灰度值。噪音范圍很廣，沒有簡單有效的方法能加以完全消除，有的軟件能去除一些小的臟點，但有些地圖內容如小數點等和小的臟點很難區(qū)分。對于中間色調像元，則可以通過選擇合適的

42、閾值選用一些軟件如Photoshop等來處理。一般對獲得的柵格數據還要進行一些后續(xù)處理如圖像糾正、矢量化等。掃描輸入因其輸入速度快、不受人為因素的影響、操作簡單而越來越受到大家的歡迎，再加之計算機運算速度、存儲容量的提高和矢量化軟件的踴躍出現，使得掃描輸入已成為圖形數據輸入的主要方法。9 如何發(fā)現進入GIS中的數據有錯誤？通過矢量數字化或掃描數字化所獲取的原始空間數據，都不可避免的存在著錯誤或誤差，屬性數據在建庫輸入時，也難免會存在錯誤，所以，對圖形數據和屬性數據進行一定的檢查、編輯是很有必要的。圖形數據和屬性數據的誤差主要包括以下幾個方面：l    &

43、#160;    空間數據的不完整或重復：主要包括空間點、線、面數據的丟失或重復、區(qū)域中心點的遺漏、柵格數據矢量化時引起的斷線等；l         空間數據位置的不準確：主要包括空間點位的不準確、線段過長或過短、線段的斷裂、相鄰多邊形結點的不重合等；l         空間數據的比例尺不準確；l         空間數據的變形

44、；l         空間屬性和數據連接有誤；l         屬性數據不完整；為發(fā)現并有效消除誤差，一般采用如下方法進行檢查：l         疊合比較法，是空間數據數字化正確與否的最佳檢核方法，按與原圖相同的比例尺用把數字化的內容繪在透明材料上，然后與原圖疊合在一起，在透光桌上仔細的觀察和比較。一般，對于空間數據的比例尺不準確和空間數據的變形馬上就可

45、以觀察出來，對于空間數據的位置不完整和不準確則須用粗筆把遺漏、位置錯誤的地方明顯地標注出來。如果數字化的范圍比較大，分塊數字化時，除檢核一幅(塊)圖內的差錯外還應檢核已存入計算機的其它圖幅的接邊情況；l         目視檢查法，指在屏幕上用目視檢查的方法，檢查一些明顯的數字化誤差與錯誤，如圖所示，包括線段過長或過短、多邊形的重疊和裂口、線段的斷裂等；l         邏輯檢查法，如根據數據拓撲一致性進行檢驗，將弧段連成多邊形，進行

46、數字化誤差的檢查。有許多軟件已能自動進行多邊形結點的自動平差。另外，對屬性數據的檢查一般也最先用這種方法，檢查屬性數據的值是否超過其取值范圍。屬性數據之間或屬性數據與地理實體之間是否有荒謬的組合。對于空間數據的不完整或位置的誤差，主要是利用GIS的圖形編輯功能，如刪除（目標、屬性、坐標），修改（平移、拷貝、連接、分裂、合并、整飾），插入等進行處理。對空間數據比例尺的不準確和變形，可以通過比例變換和糾正來處理。 10空間數據的質量問題分哪幾類？GIS空間數據的誤差可分為源誤差和處理誤差。源誤差是指數據采集和錄入中產生的誤差，包括：l    

47、60;    遙感數據：攝影平臺、傳感器的結構及穩(wěn)定性、分辨率等。l         測量數據：人差(對中誤差、讀數誤差等)、儀差(儀器不完善、缺乏校驗、未作改正等)、環(huán)境(氣候、信號干擾等)。l         屬性數據：數據的錄入、數據庫的操作等。l         GPS數據：信號的精度、接收機精度、定位方法、處理算法等。

48、l         地圖：控制點精度，編繪、清繪、制圖綜合等的精度。l         地圖數字化精度：紙張變形、數字化儀精度、操作員的技能等。處理誤差是指GIS對空間數據進行處理時產生的誤差，例如在下列處理中產生的誤差就是處理誤差。l         幾何糾正；l        

49、; 坐標變換；l         幾何數據的編輯；l         屬性數據的編輯；l         空間分析(如多邊形疊置等)；l         圖形化簡(如數據壓縮)；l         數

50、據格式轉換；l         計算機截斷誤差；l         空間內插；l         矢量柵格數據的相互轉換。誤差傳播是指對有誤差的數據，經過處理生成的GIS產品也存在著誤差。誤差傳播在GIS中可歸結為三種方式。l         代數關系下的誤差傳播：這是指對有誤差

51、的數據進行代數運算后，所得結果的誤差。l         邏輯關系下的誤差傳播：即指在GIS中對數據進行邏輯交、并等運算所引起的誤差傳播，如疊置分析時的誤差傳播。l         推理關系下的誤差傳播：這是指不精確推理所造成的誤差。 11.何謂元數據？元數據的作用和意義？元數據是關于數據的描述性數據信息，說明數據內容、質量、狀況和其他有關特征的背景信息。其目的是促進數據集的高效利用，并為計算機輔助軟件工程服務。元數據的作用和

52、意義：l         幫助數據生產單位有效的維護和管理數據；l         提供有關數據生產單位的各種有關信息供用戶查詢；l         幫助用戶了解數據；l         提供有關信息，以便用戶處理和轉換有用數據。l    

53、     采用元數據可以便于數據共享。 12.空間數據交換標準的意義是什么？隨著地理信息系統的發(fā)展，數據共享已越來越重要。由于空間數據模型的不同，空間數據的定義、表達和存儲方式也不同，因而數據交換就不那么簡單?？臻g數據交換的主要方式有：(1)外部數據交換標準。這類標準通常是ASCII碼文件，用戶可以通過閱讀說明書來直接讀寫這種外部數據格式。GIS的外部數據交換格式通常包括矢量數據交換格式、柵格數據交換格式和數字高程模型交換格式。(2)空間數據互操作協議。制定一套各方都能接受的標準空間數據操縱函數，通過調用這些函數以互相操作對方的數據。(3)空間

54、數據共享平臺。采用客戶機/服務器體系結構，各種GIS通過一個公共的平臺在服務器存取所有數據，以避免數據的不一致性。（4）統一數據庫接口。在對空間數據模型有共同理解的基礎上，各系統開發(fā)專門的雙向轉換程序，將本系統的內部數據結構轉換成統一數據庫的接口。隨著軟硬件的發(fā)展，人們逐漸感受到了外部數據交換格式的不足，如自動化程度不高，速度較慢等，但它畢竟解決了不同GIS之間的數據轉換問題。雖然空間數據互操作協議比外部數據交換標準方便，但由于各種軟件存儲和處理空間數據的方式不同，空間數據的互操作函數又不可能很龐大，因此往往不能解決所有問題?？臻g數據共享平臺雖然是一個較好的思路，但現有的GIS軟件各有自己的底

55、層，因此目前難以實現。統一數據庫接口，首先要求對現實世界進行統一的面向對象的數據理解，這也是不易實現的。因此，目前外部數據交換標準仍然是實現數據共享的主流方式。13 數據共享有哪些主要途徑？最基層的是什么，最理想的又是什么？困難在何處？主要途徑有：、地理信息使用相同的定義；、實行數據轉換標準；、通過 “互操作地理信息處理”。其中 “互操作地理信息處理（Interoperable geoprocessing）是指數字系統的這些能力：自由地交換所有關于地球的信息，即所有關于地表上的、空中的、地球表面以下的對象和現象的信息；通過網絡協作運行能夠操作這些信息的軟件。概括為自由交換地理空間信息以及協作運

56、行空間信息處理的軟件。最基層的是：內部數據結構的公開發(fā)表。最理想的是：用戶和不同的信息群在Internet和Intranet中能靈活地進行地理數據及處理的互操作。困難存在于：互操作的建立，數據的公開發(fā)表。四章  空間數據處理1 空間數據處理主要包括哪些內容？數據處理涉及的內容很廣，主要取決于原始數據的特點和用戶的具體需求。一般有數據變換、數據重構、數據提取等內容。數據處理是針對數據本身完成的操作，不涉及內容的分析?？臻g數據的處理也可稱為數據形式的操作。2何謂數據變換、數據重構、數據提?。繑祿儞Q：指數據從一種數學狀態(tài)到另一種數學狀態(tài)的變換，包括幾何糾正、投影轉換和輻射糾正等，以解決空

57、間數據的幾何配準。數據重構：指數據從一種格式到另一種格式的轉換，包括結構轉換、格式變換、類型替換等，以解決空間數據在結構、格式和類型上的統一，實現多源和異構數據的聯接與融合。數據提?。褐笇祿M行某種有條件的提取，包括類型提取、窗口提取、空間內插等，以解決不同用戶對數據的特定需求。 3請說明如何建立道路的拓撲的關系？道路屬于線狀矢量要素，其拓撲關系的建立也遵循矢量數據自動拓撲的步驟。其步驟可分為以下幾步：（1）鏈的組織。找出在鏈的中間相交(左圖)，而不是在端點相交(右圖)的情況，自動切成新鏈；把鏈按一定順序存儲，如按最大或最小的x或y坐標的順序，這樣查找和檢索都比較方便，然后把鏈按順

58、序編號。4一般從掃描儀上直接得到的地圖有什么問題？如何改正？存在圖形的變形、坐標系不一致等問題?？梢酝ㄟ^幾何糾正和投影變換來糾正。幾何糾正用以糾正圖紙變形產生的誤差。常用的有高次變換、二次變換和仿射變換。當系統所使用的數據是來自不同地圖投影的圖幅時，需要將一種投影的幾何數據轉換成所需投影的幾何數據，這就需要進行地圖投影變換。方法通常分為三類：解析變換法、數值變換法、數值解析變換法。5如果兩個作業(yè)小組各自從數字化儀上得到兩張相鄰圖幅的地圖數據在GIS中不能準確對接該怎么辦？要將分幅的數據聯系在一起，組成統一的數據文件，需要進行圖幅數據邊沿匹配處理。邊沿匹配處理的任務包括以下幾方面：（1）識別和檢

59、索相鄰圖幅的數據。通過編號與分幅數字化的數據聯系起來進行圖幅的識別，再通過幾何糾正和投影轉換使兩圖實現坐標系一致。（2）相鄰圖幅邊界點坐標數據的匹配。相鄰圖幅邊界點坐標數據的匹配采用追蹤拼接法。符合以下條件即可拼接相鄰圖幅邊界兩條線斷或弧段的左右碼各自相反或相同；相鄰圖幅同名邊界點坐標在某一許可定植的范圍內。（3）相同屬性多邊形公共界限的刪除。對數據庫的數據作定向處理，包括數據屬性的重新分類、空間圖形的化簡和圖形特征的內插。6如果你拿到東經120度東西兩側的地圖，在數字化工作之后得到了兩張地圖的數據，這時能直接交給用戶使用嗎？不能。要檢查投影與配準工作以及方向的問題。7假設一條矢量等高線上的點

60、太過于密集了，如何減少占用系統的存儲空間？你能給出多少方法？各有什么適用范圍？采用矢量數據壓縮的方法，矢量數據壓縮的目的是刪除冗余數據，減少數據的存貯量，節(jié)省存貯空間，加快后繼處理的速度。下面介紹幾種常用的矢量數據的壓縮算法，以及它們之間的異同點。l         道格拉斯普克法 如果某種矢量數據的壓縮算法既能精確地表示數據，又能最大限度地淘汰不必要的點，那就是一種好的算法。具體可以依據簡化后曲線的總長度、總面積、坐標平均值等與原始曲線的相應數據的對比來判別。通過分析可以發(fā)現，大多數情況下道格拉斯普克法

61、的壓縮算法較好，但必須在對整條曲線數字化完成后才能進行，且計算量較大；光欄法的壓縮算法也很好，并且可在數字化時實時處理，每次判斷下一個數字化的點，且計算量較?。淮咕喾ㄋ惴ê唵?，速度快，但有時會將曲線的彎曲極值點p值去掉而失真。8柵格地圖數據如何減少硬盤存貯空間？利用數據壓縮技術。如進行游程長度(行程)編碼、弗利曼編碼、四叉樹編碼等。以游程長度(行程)編碼為例說明：地理數據往往有較強的相關性，也就是說相鄰像元的值往往是相同的。游程長度編碼的基本思想是：按行掃描，將相鄰等值的像元合并，并記錄代碼的重復個數。如圖1,其編碼為A4 A1 B3 A2 B2 A2 B2。若在行與行之間不間斷地連續(xù)編碼，則

62、為A5 B3 A2 B2 A2 B2。對于游程長度編碼，區(qū)域越大，數據的相關性越強，則壓縮越大。其特點是，壓縮效率較高，疊加、合并等運算簡單，編碼和解碼運算快。9請簡要說明通過掃描儀得到矢量地圖數據的原理和過程。在數字圖像中，二值圖像占有非常重要的地位。在對地圖、文字的掃描數字化和識別時，通常都是當作二值圖像來處理的。由于掃描后的圖像是以不同灰度級存儲的，為了進行柵格數據矢量化的轉換，需壓縮為兩級(0和1)，這就稱為二值化。二值化的關鍵是在灰度級的最大和最小值之間選取一個閾值，當灰度級小于閾值時，取值為0，當灰度級大于閾值時，取值為1。（2）二值圖像的預處理對于掃描輸入的圖幅，由于原稿不干凈等

63、原因，總是會出現一些飛白、污點、線劃邊緣凹凸不平等。除了依靠圖像編輯功能進行人機交互處理外，還可以通過一些算法來進行處理。除了上述方法外，還可用其它許多方法。例如，對于飛白和污點，給定其最小尺寸，不足的消除；對于斷線，采取先加粗后減細的方法進行斷線相連；用低通型濾波進行破碎地物的合并，用高通濾波提取區(qū)域范圍等等。所謂細化就是將二值圖像象元陣列逐步剝除輪廓邊緣的點，使之成為線劃寬度只有一個像元的骨架圖形。細化后的圖形骨架既保留了原圖形的絕大部分特征，又便于下一步的跟蹤處理。細化的基本過程是：(1)確定需細化的像元集合；(2)移去不是骨架的像元；(3)重復，直到僅剩骨架象元。如果是對掃描后的地圖圖

64、像進行細化處理，應符合下列基本要求：l         保持原線劃的連續(xù)性；l         線寬只為一個像元；l         細劃后的骨架應是原線劃的中心線；l         保持圖形的原有特征。細化后的二值圖像形成了骨架圖，追蹤就是把骨架轉換為矢量圖形的坐標序列。其基

65、本步驟為：l         從左向右，從上向下搜索線劃起始點，并記下坐標。l         朝該點的8個方向追蹤點，若沒有，則本條線的追蹤結束，轉(1)進行下條線的追蹤；否則記下坐標。l         把搜索點移到新取的點上，轉2°。（注意的是，已追蹤點應作標記，防止重復追蹤）。為了進行拓撲化，需找出線的端點和結點，以及孤立點。l 

66、        孤立點：8鄰城中沒有為1的像元。如下圖2- (1)。l         端點：8鄰城中只有一個為1的像元。如圖2- (2)。l         結點：8鄰城中有三個或三個以上為1的像元。如圖2-（3）。在追蹤時加上這些信息后，就可形成結點和孤段，就可用矢量數據的自動拓撲方法進行拓撲化了10對于掃描儀輸出的結果一般需要做哪些處理？掃描儀輸出的結果需要經過

67、圖像增強、數據編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖像識別與理解等內容。經過這些處理后，輸出圖像的質量得到相當程度的改善，既改善了圖像的視覺效果，又便于計算機對圖像進行分析、處理和識別。11二值圖像的處理對于GIS有什么意義？常用哪些方法？在數字圖像中，二值圖像占有非常重要的地位。在對地圖、文字的掃描數字化和識別時，通常都是當作二值圖像來處理的。在二值圖像中，通常1表示圖形，0表示背景。經過二值圖像的處理后的數據量明顯減小，對于GIS克服海量數據的缺點，及提高處理速度等都具有極其重要的意義。二值化為了從圖像中分離出對象物，把圖形和背景作為二值圖像對待。圖像二值化可以用下列閾值處理方法進行。確定出閾值t的方法：（1）、狀態(tài)法求出給定圖像的灰度值直方圖，在具有兩個峰值（對應于圖形和背景）的情況下，可以在峰之間的谷底確定t值。（見圖3）（2）、微分直方圖法這是設想圖像的對象圖形和背景的邊界處的灰度值急劇變化。這樣就可不直接利用圖像的灰度值，而是利用微分值（灰度的變化率）來確定閾值。設圖像中某一像素的為S，計算這個像素的微分值，如取鄰域各像素與該像素灰度值之差的最大值，或取各個灰度值之差的絕對值之和；求出圖像中具有灰度值S的所有像素的微分值之和。對所有的灰度值作同樣的處理，即得到微分直方圖。如果選擇微分直方圖中最高值的灰度值，就可認為這一