武汉大学《地理信息系统教程》复习题库

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复习题

第一章绪论

一、单选题：

1－5:BDCDB6－10:BADCA11－16:BAADCD

二、名词解释

1、地理信息（Geographic Information）是指与空间地理分布有关的信息，它表示地表物体和环境固有的数据、质量、分布特征，联系和规律的数字、文字、图形、图像等总称。

2、地理信息系统（GIS-Geographic Information System）是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并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而建立起来的计算机技术系统。

3、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，是一种未经加工的原始资料。不仅数字是数据，而且文字、符号和图像也是数据。数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。

4、信息（Information）是用数字、文字、符号、语言等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，以便向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实知识，作为生产、管理、经营、分析和决策的依据。

三、简答题

1、GIS基本构成一般包括5个主要部分，即系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。

GIS系统硬件主要用以存储、处理、传输和显示地理信息或空间信息；GIS软件则是系统的核心，用于执行GIS功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和图形用户界面等；空间数据具体描述地理实体的空间特征、属性特征和时间特征；GIS应用人员包括系统开发人员和GIS技术的最终用户，他们的业务素质和专业知识是GIS工程及其应用成败的关键；GIS应用模型为解决各种现实问题提供了有效的基本工具。

2、GIS的主要功能既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、产品制作与显示等基本功能，也包括资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策等应用功能。

3、地理信息系统具有以下三个方面的特征：

①具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性。

②由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。

③计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征，因而使得地理信息系统能以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。

4、信息的特征：

客观性、适用性、可传输性和共享性等。

客观性是指信息都与客观事实相关，这是信息正确性和精确度的保证；适用性是指从大

量数据中收集、组织和管理有用的信息，这是由建立信息系统目的性所决定的；可传输性是指信息可以在系统内或用户之间以一定形式或格式传送和交换。信息的共享性是信息可传输性带来的结果，也就是信息可为多个用户共享。

5、当前，GIS正向着集成化、产业化和社会化发展方向迈进，呈现以下主要发展态势：

⑴G1S已成为一门综合性技术

⑵GIS产业化的发展势头强劲

⑶GIS网络化已构成当今社会的热点

⑷地理信息科学的产生和发展

四、论述题：（答案略）

第二章地理信息系统空间数据结构

一、单选题：

1－5：ACBDC6－10：AACAD11－15：ACACA16－20：ABABD

21－27：CCDAADD

二、填空题

1、大气电离层、地幔莫霍面

2、点、线、面、曲面、体

3、地图数据、影像数据、地形数据、属性数据、元数据

4、拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含

5、矢量数据结构、栅格数据结构、矢量栅格一体化数据结构

6、栅格矩阵结构、游程编码结构、四叉树数据结构、八叉树、十六叉树结构

7、相邻同值网格

8、压缩栅格数据量、消除数据间的冗余

三、名词解释：

1、编码是人为地建立一种数字或符号的组合，沟通人与计算机的联系，用来表达某种特定的事物，编码由多位数字或字符组成，表达一个或多个相关的事件或事物（地物）。

2、编码中每个字符或数字的位置称为码位。

3、若干个码位组合成一个独立的意思，称为码段。

4、拓扑结构是明确定义空间结构关系的一种数学方法；在GIS中，用于空间数据的组织、分析和应用在GIS中。

5、拓扑邻接表示图形中同类元素之间的拓扑关系。

6、拓扑关联表示空间图形中不同类元素之间的拓扑关系。

7、拓扑包含是表示空间图形中，面状实体所包含的其他面状实体或线状、点状实体的关系。

四、简答题

1、（1）根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，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查询；

（3）可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。

2、（1）矢量数据结构有便于面向现象的数据表示，数据结构紧凑、冗余度低，有利于网络分析，图形显示质量好、精度高等优点；缺点有数据结构复杂，软件与硬件的技术要求比较高，多边形叠合分析比较困难，显示与绘图成本比较高等。

（2）栅格数据的优缺点正好与矢量数据结构的优缺点相反。栅格数据结构的数据结构简单，空间分析和地理现象的模拟均比较容易，有利于与遥感数据的匹配应用和分析，输出方法快速，成本比较低廉；缺点是图形数据量大，投影转换比较困难，栅格地图的图形质量比较低些，现象识别的效果不如矢量方法。

3、GIS中的数据来源和数据类型繁多，概括起来主要有以下几种来源:

⑴地图数据。来源于各种类型的普通地图和专题地图，这些地图的内容丰富，图上实体间的空间关系直观，实体的类别或属性清晰，实测地形图还具有很高的精度，是地理信息的主要载体，同时也是地理信息系统最重要的信息源。

⑵影像数据。主要来源于卫星遥感和航空遥感，包括多平台、多层面、多种传感器、多时相、多光谱、多角度和多种分辨率的遥感影像数据，构成多源海量数据，也是GIS的最有效的数据源之一。

⑶地形数据。来源于地形等高线图的数字化，已建立的数字高程模型（DEM）和其他实测的地形数据等。

⑷属性数据。来源于各类调查报告、实测数据、文献资料、解译信息等。

⑸元数据。来源于由各类纯数据通过调查、推理、分析和总结得到的有关数据的数据，例如数据来源、数据权属、数据产生的时间、数据精度、数据分辨率、源数据比例尺、数据转换方法等。

4、制定编码要遵守以下原则：

（1）唯一性：代码和分类一一对应，尽量避免一个代码对应多种分类或多个代码对应一种分类。

（2）可扩充性:如果将来要增添新的内容，尽量不改变原有体系而实现扩充，既减少用户熟悉新体系的麻烦，也减少数据库的转换和处理软件的改动，这样必须留有足够的备用代码。（3）易识别性:用户看到代码时，凭经验就可知道事物的分类，并和其他事物产生对比、联想。

（4）简单性:代码越简单，人的记忆、操作也简单，计算机处理也方便。

（5）完整性：综合性的信息系统牵涉的面很广，应全面考虑有关的信息类型与分类，防止顾此失彼。

5、信息系统设计中要注意编码的以下问题

（1）凡国家正规施行的编码规范和标准，均按国家规定的执行。

（2）必须可靠地识别数据信息分类，以较小的代码提供丰富的参考信息，以及根据代码结构能进行数据间关系的逻辑推理判别。

（3）不宜过长，一般为4～7位字节长，从而减少出错的可能性和节省存储空间。

（4）编码要标准化，以保证统一的格式和含义的唯一性。

（5）凡大型的信息库都有自行的编码，需要编写数据分类和编码表，以便交流。

五、分析题：

1、①表示点状地物的代码是6

②线状地物的链式编码为：1，1，0，1，3，2

③游程编码方案（采用变长编码）

码长度行号

520

020

011

611

511

011

012

512

222

013

513

223

2、①表示点状地物的代码是7。

②线状地物的链式编码为：2，3，2，1，3，4。

③按行方向的一种游程编码方案：

（4，2），（2，1），（0，1）；（4，2），（2，1），（0，1）；（4，2），（7，1），（2，1）；（0，1），（2，2），（0，1）。

或：（1，4），（3，2），（4，0）；（1，4），（3，2），（4，0）；（1，4），（3，7），（4，2）；（1，0），（2，2），（4，0）。

④按行方向的块码编码方案：（1，1，2，4），（1，3，1，2），（1，4，1，0）；（2，3，1，

2），（2，4，1，0）；（3，1，1，4），（3，2，1，4），（3，3，1，7），（3，4，1，2）；（4，1，1，0），（4，2，1，2），（4，3，1，2），（4，4，1，0）。

⑤按四叉树分解最多能分解2次，最大层数为3。

3、①表示面状地物的代码是5。

②按列方向的一种游程编码方案：（8，1），（0，1），（8，1），（0，1）；（5，1），（8，1），

（5，1），（8，1）；（5，3），（8，1）；（5，2），（8，1），（2，1）。

或：（1，8），（2，0），（3，8），（4，0）；（1，5），（2，8），（3，5），（4，8）；（1，5），（4，8）；（1，5），（3，8），（4，2）。

③按行方向的块码编码方案：（1，1，1，8），（1，2，1，5），（1，3，2，5）；（2，1，1，

0），（2，2，1，8）；（3，1，1，8），（3，2，1，5），（3，3，1，5），（3，4，1，5）；（4，1，1，0），（4，2，1，8），（4，3，1，8），（4，4，1，2）。

④按四叉树分解最多能分解2次，最大层数为3。

⑤线状地物的链式编码：1，1，1，3，1，0，7。

第三章空间数据采集与处理

一、单选题：

1－5：DBDAB6－10：ACACA11－15：CBDCA

二、填空题

1、原始数据的特点、用户的具体需求

2、几何纠正、投影转换、辐射纠正

3、结构转换、格式变换、类型替换

4、类型提取、窗口提取、空间内插

5、空间数据坐标变换

6、正解变换、反解变换、数值变换

7、几何精度和拓扑特性的描述

8、系统数据的运行速度和分析应用的进程

9、多语义性、多时空性、多尺度性、获取手段的多样性、存储格式的不同、数据模型与数据结构的差异

10、点的内插、区域的内插

三、名词解释

1、所谓数据压缩，指从所取得的某个数据集合S中抽出一个子集A，这个子集作为一个新的信息源，在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。

2、空间数据的内插可以作如下简单的描述：设已知一组空间数据，它们可以是离散点的形式，也可以是分区数据的形式，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的空间数据，并能根据该函数关系式推求出区域范围内其他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就称为空间数据的内插。

3、空间数据处理：对采集的各种数据，按照不同的方式方法对数据进行编辑运算，清除数据冗余，弥补数据缺失，形成符合用户要求的数据文件格式。

4、误差误差反映了数据与真实值或者大家公认的真值之间的差异，它是一种常用的数据准确性的表达方式。

5、空间数据：用于确定具有自然特征或者人工建筑特征的地理实体的地理位置、属性及其

边界的信息。

6、类型：在元数据标准中，数据类型指该数据能接收的值的类型。

7、对象：对地理实体的部分或整体的数字表达。

8、点：用于位置确定的零维地理对象。

9、结点：拓扑连接两个或多个链或环的一维对象。

10、线段：两个点之间的直线段。

11、线：由相互连接的一系列线段组成的没有分支线段的序列，线可以自身或与其它线相切。

12、弧：由数学表达式确定的点集组成的弧状曲线。

13、链：两个结点之间的拓扑关联。

14、多边形：在二维平面中由封闭弧段包围的区域。

15、格网：组成一规则或近似规则的棋盘状镶嵌表面的格网集合，或者组成一规则或近似规则的棋盘状镶嵌表面的点集合。

16、矢量：有方向线的组合。

17、栅格：同一格网或数字影像的一个或多个叠加层。

18、象元：二维图形要素，它是数字影象最小要素。

19、栅格对象：一个或多个影象或格网，每一个影象或格网表示一个数据层，各层之间相应的格网单元或像元一致且相互套准。

20、数据精度：数据的准确度与精确度的总称。数据的准确度是指结果、计算值或估计值与真实值或者大家公认的真值的接近程度。数据的精密度指数据表示的精密程度，亦即数据表示的有效位数。

四、简答题

1、（1）二值化。即将原有的不同级别的灰阶压缩到2个灰阶。（2）细化。细化是消除线划横断面栅格数的差异，使得每一条线只保留达标其轴线或周围轮廓线位置的单个栅格的宽度。（3）跟踪。目的是将写入数据文件的细化处理后的栅格数据，整理为从节点出发的线段或闭合的线条，并以矢量形式存储于特征栅格点中心的坐标。

2、（1）计算机键盘数据采集。

（2）手扶跟踪数字化方法。

（3）地图扫描数字化。

（4）实测地图数据的输入。

（5）全球定位系统数据采集。

3、在地理信息系统中使用元数据的原因如下：

⑴完整性：面向对象的地理信息系统和空间数据库的目标之一，是把事物的有关数据都表示为类的形式，而这些类也包括类自身，即复杂的“类的类”结构。这就要求有支持类与

类之间相互印证和操作的机制，而元数据可以帮助这个机制的实现。

⑵可扩展性：有意地延伸一种计算机语言或者数据库特征的语义是很有用途的，如把跟踪或引擎信息的生成结果添加到操作请求中，通过动态改变元数据信息可以实现这种功能。

⑶特殊化：继承机制是靠动态连接操作请求和操作体来实现的，语言及数据库以结构化和语义信息的关联文件(Context)方式把操作请求传递给操作体，而这些信息可以通过元数据表达。

⑷安全性：分类完好的语言和数据库都支持动态类型检测，类的信息表示为元数据，这样在系统运行时，可以被类检测者访问。

⑸查错功能：在查错时使用元数据信息，有助于检测可运行应用系统的解释和修改状态。

⑹浏览功能：为数据的控制类开发浏览器时，为显示数据，要求能解译数据的结构，而这些信息是以元数据来表达的。

⑺程序生成：如果允许访问元数据，则可以利用关于结构的信息自动生成程序。如，数据库查询的优化处理和远程过程调用残体生成。

空间数据元数据的应用：

（1）帮助用户获取数据

（2）空间数据质量控制

（3）在数据集成中的应用

（4）数据存贮和功能实现

4、在地理信息系统应用中，元数据的主要作用可以归纳为如下几个方面：

(1)帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数据文档，并保证即使其主要工作人员离退时，也不会失去对数据情况的了解；

(2)提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换网络及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索空间数据:

(3)帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求做出正确的判断；

(4)提供有关信息，以便于用户处理和转换有用的数据。

5、空间数据元数据的获取可分为三个阶段:数据收集前、数据收集中和数据收集后。对于模型元数据，这三个阶段分别是模型形成前、模型形成中和模型形成后。第一阶段的元数据是根据要建设的数据库的内容面设计的元数据，内容包括:普通元数据、专题性元数据；第二阶段的元数据随数据的形成同步产生出三阶段的元数据，是在上述数据收集到以后，根据需要产生的，包括数据处理过程描述、数据利用情况、数据质量评估、浏览文件的形成、拓扑关系、影像数据的指标体系及指标、数据集大小、数据存放路径等。

空间数据元数据的获取方法主要有五种:键盘输入、关联表、测量法、计算法和推理法。键盘输入一般工作量大且易出错；关联表方法是通过公共项(字段)从已存在的元数据或数据中获取有关的元数据；测量法容易使用且出错较少，如用全球定位系统测量数据空间点的位置等；计算法指由其他元数据或数据计算得到的元数据，如水平位置可由仪器设置及时间计算得到；推理法指根据数据的特征获取元数据。在元数据获取的不同阶段，使用的方法也有差异。在第一阶段主要是键入方法和关联表方法；第二阶段主要采用测量方法；第三阶段主要是计算和推理方法。

6、空间数据源的种类主要有：

⑴地图

各种类型的地图是GIS最主要的数据源，因为地图是地理数据的传统描述形式。我国大多数的GIS系统其图形数据大部分都来自地图。

⑵遥感影像数据