地理信息系統(tǒng)課后習(xí)題部分答案

1、地理信息系統(tǒng)概論課后習(xí)題部分答案 第一章 1、什么是地理信息系統(tǒng)（GIS）？它與一般計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)有哪些異同點(diǎn)？ 答：地理信息系統(tǒng)： 是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和不同的方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)支持 空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問(wèn)題。 GIS 脫胎于地圖學(xué)，是計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測(cè)繪遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間 科學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)等眾多學(xué)科交叉融合而成的新興學(xué)科。但是，地理信息系統(tǒng)與這

2、 學(xué)科和系統(tǒng)之間既有聯(lián)系又有區(qū)別: （1） GIS 與機(jī)助制圖系統(tǒng) 機(jī)助制圖是地理信息系統(tǒng)得主要技術(shù)基礎(chǔ)，它涉及 GIS 中的空間數(shù)據(jù)采集、表示、處理、 可視化甚至空間數(shù)據(jù)的管理。地理信息系統(tǒng)和數(shù)字制圖系統(tǒng)的主要區(qū)別在于空間分析方面。 一個(gè)功能完善的地理信息系統(tǒng)可以包含數(shù)字制圖系統(tǒng)的所有功能， 此外它還應(yīng)具有豐富的空 間分析功能。 （2）GIS 與 DBMS(數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)) GIS 除需要功能強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)的管理功能之外，還需要具

3、有圖形數(shù)據(jù)的采集、空間數(shù)據(jù) 的可視化和空間分析等功能。因此，GIS 在硬件和軟件方面均比一般事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)更加復(fù)雜， 在功能上也比后者要多地多。 （3）GIS 與 CAD 系統(tǒng) 二者雖然都有參考系統(tǒng)，都能描述圖形，但 CAD 系統(tǒng)只處理規(guī)則的幾何圖形、屬性庫(kù)功能 弱，更缺乏分析和判斷能力。 （4）GIS 與遙感圖像處理的系統(tǒng) 遙感圖像處理的系統(tǒng)是專門用于對(duì)遙感圖像數(shù)據(jù)處理進(jìn)行分析處理的軟件。 它主要強(qiáng)調(diào)對(duì)遙 感柵格數(shù)據(jù)的幾何處理、 灰度處

4、理和專題信息提取。 這種系統(tǒng)一般缺少實(shí)體的空間關(guān)系描述， 難以進(jìn)行某一實(shí)體的屬性查詢和空間關(guān)系查詢以及網(wǎng)絡(luò)分析等功能。 2、地理信息系統(tǒng)有哪幾個(gè)主要部分組成？它的基本功能有哪些？試舉目前廣泛應(yīng)用的兩個(gè)基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)軟件為例，列出它們的功能分類表，并比較異同點(diǎn)？ （1）系統(tǒng)硬件:包括各種硬件設(shè)備，是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)； （2）系統(tǒng)軟件:支持?jǐn)?shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、加工、回答用戶問(wèn)題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)； （3）空間數(shù)據(jù):系統(tǒng)分析與處理的對(duì)象

5、，構(gòu)成系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)； （4）應(yīng)用人員:GIS 服務(wù)的對(duì)象，分為一般用戶和從事建立、維護(hù)、管理和更新的高級(jí)用戶； （5）應(yīng)用模型:解決某一專門應(yīng)用的應(yīng)用模型，是 GIS 技術(shù)產(chǎn)生社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵所在。 3、試說(shuō)明地理信息系統(tǒng)的基本分析功能與應(yīng)用模型之間的區(qū)別和聯(lián)系是什么？ 答： 地理信息系統(tǒng)分析功能是基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)按照一定規(guī)律或者參數(shù)進(jìn)行計(jì)算得出的結(jié)構(gòu)， 這 些規(guī)律和參數(shù)就可以構(gòu)成一個(gè)應(yīng)用模型， 比如降雨量計(jì)算模型和風(fēng)力強(qiáng)度計(jì)

6、算模型等。 但應(yīng) 用模型很多是專業(yè)領(lǐng)域的模型， 其表現(xiàn)可以是參數(shù)表格也可以是圖標(biāo)或計(jì)算公式， 不利于地 理信息這種要與地理坐標(biāo)想聯(lián)系， 并且需要特殊的可視化效果的信息分析與表達(dá)。 因此要構(gòu) 建適合于地理信息分析和表達(dá)的應(yīng)用模型就要吧如氣象農(nóng)業(yè)等行業(yè)應(yīng)用模型轉(zhuǎn)變或者結(jié)合 地理信息做成與空間信息想連接的模型應(yīng)用于分析。 4、根據(jù)你的了解，闡述地理信息系統(tǒng)的相關(guān)學(xué)科及關(guān)聯(lián)技術(shù)，并就地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)理論的簡(jiǎn)歷和發(fā)展問(wèn)題，發(fā)表你的意見(jiàn)和觀點(diǎn)？

7、 答：地理信息系統(tǒng)與其他相關(guān)學(xué)科系統(tǒng)間的關(guān)系 （1）GIS 與 地圖學(xué) GIS 是以地圖數(shù)據(jù)庫(kù)（主要來(lái)自地圖）為基礎(chǔ)，其最終產(chǎn)品之一也是地圖，因此它與地圖 有著極密切的關(guān)系。GIS 是地圖學(xué)理論、方法與功能的延伸， GIS 與地圖學(xué)一脈相承，它 們都是空間信息處理的學(xué)科，地圖學(xué)強(qiáng)調(diào)圖形信息傳輸，而 GIS 則強(qiáng)調(diào)空間數(shù)據(jù)處理與分 析，地圖學(xué)與 GIS 之間的聯(lián)系是通過(guò)地圖可視化工具與他們的潛力來(lái)增強(qiáng) GIS 的數(shù)據(jù)綜合 和分析能力。

8、（2）GIS 與一般事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù) GIS 離不開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)主要通過(guò)屬性來(lái)管理和檢索， 但一般沒(méi)有空間概念， GIS 恩能夠處理空間數(shù)據(jù)。 （3）GIS 與計(jì)算機(jī)地圖制圖 計(jì)算機(jī)地圖制圖技術(shù)的發(fā)展對(duì) GIS 的產(chǎn)生起了有力的促進(jìn)作用， 的出現(xiàn)又反過(guò)來(lái)為地圖 GIS 制圖提供了現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)手段。數(shù)字地圖是 GIS 的數(shù)據(jù)源，也是 叉樹(shù)的區(qū)別： 常規(guī)四叉樹(shù)：常規(guī)四叉樹(shù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)通常儲(chǔ)存 6 個(gè)量，即 4 個(gè)子節(jié)點(diǎn)指針、一個(gè)父節(jié)點(diǎn)

9、指針和 一個(gè)節(jié)點(diǎn)值。常規(guī)四叉樹(shù)可采用子下而上的方法建立，對(duì)柵格按莫頓碼順序進(jìn)行檢測(cè)，這種 方法除了要記錄葉節(jié)點(diǎn)，還要記錄中間節(jié)點(diǎn)。常規(guī)四叉樹(shù)在處理上簡(jiǎn)便靈活，而且當(dāng)柵格矩 陣很大，存儲(chǔ)和處理整個(gè)矩陣較困難時(shí)，可用常規(guī)四叉樹(shù)存儲(chǔ)法 ； 線性四叉樹(shù)：線性四叉樹(shù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)只存儲(chǔ) 3 個(gè)量，即莫頓碼、深度（或節(jié)點(diǎn)大?。┖凸?jié)點(diǎn)值。 線性四叉樹(shù)編碼不需要記錄中間節(jié)點(diǎn)的、0 值節(jié)點(diǎn)，也不適用指針，僅記錄非 0 值也節(jié)點(diǎn)， 并用莫頓碼表示葉節(jié)點(diǎn)的位置。

10、 線性四叉樹(shù)比常規(guī)四叉樹(shù)節(jié)省存儲(chǔ)空間； 由于記錄節(jié)點(diǎn)地址， 既能直接找到其在四叉樹(shù)中的走向路徑， 又可以換算出他在整個(gè)柵格區(qū)域內(nèi)的行列位置， 壓 縮和解壓縮比較方便，各部分分辨率可不同，即可精確地表示圖形結(jié)構(gòu)，又可減少存儲(chǔ)量， 易于進(jìn)行大部分圖形操作和運(yùn)算。 8、什么是 TIN？Grid 和 TIN 在表達(dá)曲面數(shù)據(jù)的時(shí)候各有什么特點(diǎn)？ 答：Grid 規(guī)則網(wǎng)格和 TIN 不規(guī)則三角網(wǎng)都是表示數(shù)字高程的兩種方法。 Grid 規(guī)則網(wǎng)格通常

11、是正方形，也可以是矩形、三角形等規(guī)則網(wǎng)格。規(guī)則網(wǎng)格將區(qū)域空間切 分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，每個(gè)格網(wǎng)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)值。數(shù)學(xué)上可以表示為一個(gè)矩陣，在計(jì)算機(jī) 實(shí)現(xiàn)中則是一個(gè)二維數(shù)組。每個(gè)格網(wǎng)單元或數(shù)組的一個(gè)元素，對(duì)應(yīng)一個(gè)高程值； TIN 不規(guī)則三角網(wǎng)是將離散分布的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)連成三角網(wǎng)， 網(wǎng)中的每份三角形要求盡量接近 等邊形狀，并保證由最近鄰點(diǎn)構(gòu)成三角形，即三角形的邊長(zhǎng)之和最小。 特點(diǎn)： Grid 規(guī)則網(wǎng)格：可以很容易地用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，特別是柵格數(shù)

12、據(jù)結(jié)構(gòu)的地理信息系統(tǒng)。 它還可以很容易地計(jì)算等高線、坡度坡向、山坡陰影和自動(dòng)提取流域地形，使得它成為數(shù)字 高程模型（DEM）最廣泛使用的格式。規(guī)則格網(wǎng)的缺點(diǎn)是不能準(zhǔn)確表示表面網(wǎng)格所代表的 地形的結(jié)構(gòu)和細(xì)部： 在地形平坦的地方， 存在大量的數(shù)據(jù)冗余； 在不改變格網(wǎng)大小的情況下， 又難以表達(dá)復(fù)雜地形的突變現(xiàn)象。此外，規(guī)則格網(wǎng)的數(shù)據(jù)量通常比較大，給數(shù)據(jù)管理帶來(lái)了 不便，需要進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)。如果采用無(wú)損壓縮難以達(dá)到很好的壓縮效果，如果要保證

13、壓縮效 果，只能采用有損壓縮，即犧牲了地形的細(xì)節(jié)信息。 TIN 不規(guī)則三角網(wǎng)：減少了規(guī)則格網(wǎng)帶來(lái)的數(shù)據(jù)冗余，同時(shí)在計(jì)算效率和表達(dá)精度方面也有 其優(yōu)越性。 不規(guī)則三角網(wǎng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式比規(guī)則格網(wǎng)復(fù)雜， 不規(guī)則三角網(wǎng)與規(guī)則格網(wǎng)不同之 處是隨地形起伏變化的復(fù)雜性而改變采樣點(diǎn)的密度和決定采樣點(diǎn)的位置， 因而它能夠避免地 形平坦時(shí)的數(shù)據(jù)冗余， 又能按地形特征點(diǎn)如山脊、 山谷線、 地形變化線等表示數(shù)字高程特征。 第三章 1、比較空間內(nèi)插的移動(dòng)擬合

14、法、局部函數(shù)和按距離加權(quán)法等。P108 答：移動(dòng)擬合法：是只對(duì)每一個(gè)待插值點(diǎn) P 用一個(gè)多項(xiàng)式曲面擬合該店附近的表面，從而 計(jì)算出該點(diǎn)的高程值。 3、試述克里金內(nèi)插法的基本原理、優(yōu)點(diǎn) 及實(shí)施過(guò)程？ 答：原理：將被插值的莫要素（例如地形要素）當(dāng)做一個(gè)區(qū)域化地變量來(lái)看待。所謂區(qū)域化 的變量就是介于完全隨機(jī)的變量和完全確定的變量之間的一種變量， 它隨所在區(qū)域位置的改 變而連續(xù)地變化，因此，彼此離得近點(diǎn)之間有某種程度上的空間相關(guān)性，而相隔比

15、較遠(yuǎn)的點(diǎn) 之間在統(tǒng)計(jì)上看是相互獨(dú)立無(wú)關(guān)的。 優(yōu)點(diǎn)： 實(shí)施過(guò)程： 首先是利用那些搖搖用來(lái)插值的離散點(diǎn)集合建立一個(gè)變量圖， 變量圖通常包括兩 部分，一個(gè)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲得的變量圖，另一個(gè)是模型變量圖。 其次將變量圖用來(lái)計(jì)算 Kriging 方法中的權(quán)重。 4、請(qǐng)舉例說(shuō)明常用的矢量和柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換方法？ 矢量轉(zhuǎn)柵格： 矢量轉(zhuǎn)柵格： 內(nèi)部點(diǎn)擴(kuò)散法，即由多邊形內(nèi)部種子點(diǎn)向周圍鄰點(diǎn)擴(kuò)散，直至到達(dá)各邊界為止； 復(fù)數(shù)積分算法，即由待判別點(diǎn)對(duì)多邊形的封閉