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第一章绪论1、什么是数据和信息？它们有何联系和区别？数据：通过数字化或直接记录下来的可以被识别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。数据是一种未经加工的原始资料，数字、文字、符号、图像和声音等都是数据。信息：数据所表示的事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实的知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。两者在词义上的差别：数据是信息的表达形式，信息则是数据的内涵,信息来源于数据；数据本身没有意义，只有通过解释才有意义，才成为信息。信息具有客观性、适用性、可传输性和共享性等特点。2、地理信息\地理数据的定义？地理信息：是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等所蕴含和表达的地理含义。地理数据：是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。地理信息的特征：空间特征、属性特征、时序特征。3、什么是地理信息系统（GIS）?地理信息系统的基本构成?与其它信息系统的主要区别是什么?*地理信息系统（GIS）既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。其技术系统由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成，用以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。*地理信息系统的基本构成：系统硬件、系统软件、空间数据、用户、应用模型与其它信息系统的主要区别是什么?主要区别在于地理信息系统能够处理空间数据。CAD缺少地理信息系统中的空间分析功能。4、GIS功能软件的分类？GIS基础软件平台的代表性产品？GIS基础软件平台、GIS应用软件5、地理数据的种类？地理数据：空间数据（包括矢量数据、栅格数据）、属性数据、时态数据6、地理信息系统的基本功能有哪些?举例说明GIS的应用领域？*六大基本功能：数据采集与编辑；数据存储与管理；数据处理和变换；空间分析和统计；产品制作与显示；二次开发和编程。应用领域：水土保持、农作物估产、城市土地利用、7、GIS的发展历程。地理信息系统的发展的四个阶段：60年代起源于北美70年代是GIS发展的巩固阶段80年代为地理信息系统的大发展阶段90年代至今为地理信息系统的应用普及时代第二章地理信息系统的数据结构1、地理空间定位框架GIS常用“地理空间”(geo-spatial)来表达空间的概念，要在地理空间中准确测定位置需要采用一种空间定位框架来实现；（大地测量控制系统）大地测量控制系统由平面控制网和高程控制网组成，为建立地理空间数据的坐标位置提供了一个通用的参照系。2、空间实体的表达方法对现实世界的各类空间对象的表达有两种方法:矢量表示法：采用一个没有大小的点(坐标)来表达基本点元素。栅格表示法：采用一个有固定大小的点(面元)来表达基本点元素。3、GIS空间数据的基本特征？通过实例说明空间数据在计算机中的表示方法？1.空间特征2.属性特征3.时间特征空间分幅：即将整个地理空间划分为许多子空间，再选择要表达的子空间；（工作区）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示；时间分段：即将有时间特征的地理数据按其变化规律划分为不同的时间段数据，再逐一表示。（注意：P48实例）4、简述空间数据的拓扑关系（定义、类型）及其对GIS数据处理和空间分析有何重要意义？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，用于空间数据的组织、分析和应用。在GIS中，为了真实反映地物，不仅包括实体的大小、形状及属性，而且要反映出实体之间的相互关系。类型：拓扑邻接：同类元素之间的拓扑关系。拓扑关联：不同类元素之间的拓扑关系。拓扑包含：同类不同级元素之间的拓扑关系。意义：(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的查询。(3)可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。5、矢量数据结构的定义？主要类型？拓扑数据结构的弧段文件的构成？矢量数据结构是利用几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式，通过记录空间对象的坐标及空间关系来表达空间对象的位置。类型：实体数据结构拓扑数据结构6、栅格数据结构的定义？主要类型？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理要素的非几何属性特征。类型：栅格矩阵结构游程（行程）编码结构四叉树结构链码块码7、栅格数据的精度取决于网格边长，那网格边长大小怎么确定？8、提高栅格数据精度的方法有哪些？9、栅格数据结构中混合象元取值的处理方法？练习题：有一栅格数据文件按行方向由左到右、自上而下直接栅格编码表示为：4，4，2，0；4，4，2，0；4，4，7，2；0，2，2，0。分析并回答下列问题。（1）表示点状地物的代码是几？（2）按行方向写出游程编码方案，并写出相应的行索引文件。（3）按四叉树分解最多能分解几次？并请绘出四叉树。（1）表示点状地物的代码是7。（2）按行方向的游程编码方案：（4，2），（2，1），（0，1）；（4，2），（2，1），（0，1）；（4，2），（7，1），（2，1）；（0，1），（2，2），（0，1）。索引文件附后。（3）按四叉树分解最多能分解2次。10、曲面数据的表达方法？不规则三角网（TIN）规则格网（Grid）11、不规则三角网的数据组织？（每个数据记录所包含的数据项图2-23）12、矢量数据\栅格数据的获取方法？13、什么是空间数据分类？应遵循的原则？空间数据的分类：是指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组织为不同的信息层,为数据采集、存储、管理、查询和共享提供依据。原则：（1)几何图形原则：点、线、面(2)对象原则：不同的地理对象应作为不同的数据层。14、空间属性数据编码的一般步骤？基本方法？一般方法的步骤：①列出全部制图对象清单；②将制图对象分类、分级；③拟定分类代码系统；④设定代码及其格式，设定代码使用的字符和数字、码位长度、码位分配等；⑤建立代码和编码对象的对照表，这是编码最终成果档案，是数据出入计算机进行编码的依据。两种基本编码方法①层次分类编码法：是按照分类对象的从属和层次关系为排列顺序的一种代码，它的优点是能明确表示出分类对象的类别，代码结构有严格的隶属关系。②多源分类编码法：对于一个特定的分类目标，根据诸多不同的分类依据分别进行编码，各位数字代码之间并没有隶属关系。第三章空间数据处理1、空间数据处理包含的内容？数据变换、数据重构、数据提取2、空间数据变换的定义？包含的内容？数据变换：指数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换，包括几何纠正和地图投影转换等，以实现空间数据的几何配准。3、地图投影转换的方法？正解变换、反解变换和数值变换等4、矢量和栅格数据结构的比较和转换方法？一、由矢量转栅格：点的栅格化、线的栅格化、面的栅格化二、由栅格转矢量：基于图像数据的矢量化方法（二值化、细化、跟踪）、栅格数据的矢量方法（P80）5、矢量数据\栅格数据的压缩方法？（一）矢量曲线上点的压缩方法道格拉斯-普克法（二）面域栅格数据的压缩方法：游程编码法；四叉树编码压缩法。6、数字高程模型的构建步骤？数字高程模型的建立一般包括数据取样、数据内插和数据精度分析等步骤7、数据内插的方法：线性内插、双线性内插、加权平均法第四章地理信息系统空间数据库1、空间数据库的概念及其组成部分？答：概念：建立数据库不仅仅是为了保存数据，扩展人的记忆，而主要是为了帮助人们去管理和控制与这些数据相关联的事物。地理信息系统中的数据库就是一种专门化的数据库，由于这类数据库具有明显的空间特征，所以有人把它称为空间数据库组成部分：空间数据库存储系统、空间数据库管理系统和空间数据库应用系统2、空间数据库的设计的主要步骤和内容？3、实体-联系模型中有哪些基本元素？4、什么是关系数据库模型？关系数据模型——是一种数学化的模型，它把数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表中的元素，这种表就称为关系。关系的集合构成关系模型。5、E-R模型向关系数据库模型的转换方法。答：①1:1联系转换：可以在两个实体类型转换成的两个关系模式中任意一个关系模式的属性中加入另一个关系模式的键和联系类型的属性。②1:N联系转换：则在N端实体类型转换成的关系模式中加入1端实体类型的键和联系类型的属性。③M:N联系转换：则将联系类型也转换成关系模式，其属性为两端实体类型的键加上联系类型的属性，而键为两端实体键的组合。6、什么是空间数据库索引？主要有哪些类型？概念：是依据空间实体的位置和形状或空间实体之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间实体的概略信息，如标识码、最小外接矩形（包络线）以及存储地址。类型：包括范围索引、格网索引和四叉树索引。7、通常一个空间数据对象可以被分别存储在哪三个关系表中？要素表——存储空间对象的坐标数据。属性表——存储空间对象的属性数据。索引表——存储空间对象的空间索引，一般可以是格网空间索引或四叉树空间索引。同一个对象在三个关系表里的记录用一个共同的要素ID编码联系起来。8、什么是空间元数据？空间元数据的作用是那些？概念：是指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方式、空间参考和管理方式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核心标准之一。作用：帮助空间数据的使用者查询所需的空间信息，进行空间数据的共享，并进一步处理空间数据。第五章空间分析的原理与方法1、空间分析的定义是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间构成和空间演变等信息。2、DTM、DEM的定义DTM：数字地面（地形）模型，是通过地表点集的空间坐标及其属性数据表示表面特征的地学模型。是带有空间位置特征和地面属性特征的数字描述。DEM：DTM中属性为高程的叫数字高程模型3、讨论从DEM中可以派生出哪些地形数据？①地形因子提取：坡度和坡向的计算、地表曲率计算、曲面面积计算、地面粗糙度计算、高程即变异分析、谷脊特征分析、②地表形态的自动分类：拟定地形分类决策表、根据DEM数据文件，自动进行地形分类、输出地形类型图③剖面图的绘制④可视性分析：剖面分析、通视分析、水文分析4、解释缓冲区分析和叠合分析的概念，并举例说明这两种空间分析方法的用途？空间叠合分析——是指在相同的空间坐标系统下，将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。例子：P158-163缓冲区分析——是围绕空间的点、线、面实体，自动建立其周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或者主体对邻近对象的辐射范围或者影响程度，是解决临近度问题的空间分析工具之一。1、水源污染防治（距水井≤0.1米以内影响最大，应重点防治），找出重点防治区域？条件：水源（如水井）的位置分布point图层方法：（1）做point层的缓冲区图层Distancetopoint.shp（2）在缓冲区图层上使用图层计算工具【mapQuery】，设置距离小于等于0.1，得出重点防治区域图。2、污染源对受污染地区的强度等级划分划分条件：一级区：D≤0.1米二级区：0.1≤D≤0.15米3.如已知一湖泊，要求在它周围5000m内必需禁止任何污染性企业存在，在它周围500m内必需禁止建筑任何永久性建筑物。解题步骤：（1）先建立缓冲区；（2）同现有污染性工业企业图叠置，显示在范围内应禁止的污染性工业企业；（3）同现有永久性建筑物图叠置，显示在范围内应禁止的永久性建筑物。实例4已知一伐木公司，获准在某林区采伐，为防止水土流失，规定不得在河流周围1km内采伐林木。另外，为便于运输，决定将采伐区定在道路周围5km之内。请找出符合上述条件的采伐区，输出森林采伐图。5、进行栅格叠合分析的条件？参与分析的图层必须是同个地区，具有相同的行列数和栅格单元大