地理信息系統(tǒng)課后習題部分答案

1、地理信息系統(tǒng)概論課后習題部分答案 第一章 1、什么是地理信息系統(tǒng)（GIS）？它與一般計算機應用系統(tǒng)有哪些異同點？ 答：地理信息系統(tǒng)： 是由計算機硬件、軟件和不同的方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設計支持 空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規(guī)劃和管理問題。 GIS 脫胎于地圖學，是計算機科學、地理學、測繪遙感學、環(huán)境科學、城市科學、空間 科學、信息科學和管理科學等眾多學科交叉融合而成的新興學科。但是，地理信息系統(tǒng)與這

2、 學科和系統(tǒng)之間既有聯(lián)系又有區(qū)別: （1） GIS 與機助制圖系統(tǒng) 機助制圖是地理信息系統(tǒng)得主要技術基礎，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， 此外它還應具有豐富的空 間分析功能。 （2）GIS 與 DBMS(數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)) GIS 除需要功能強大的空間數(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數(shù)據(jù)庫更加復雜， 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)是專門用于對遙感圖像數(shù)據(jù)處理進行分析處理的軟件。 它主要強調(diào)對遙 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)一般缺少實體的空間關系描述， 難以進行某一實體的屬性查詢和空間關系查詢以及網(wǎng)絡分析等功能。 2、地理信息系統(tǒng)有哪幾個主要部分組成？它的基本功能有哪些？試舉目前廣泛應用的兩個基礎地理信息系統(tǒng)軟件為例，列出它們的功能分類表，并比較異同點？ （1）系統(tǒng)硬件:包括各種硬件設備，是系統(tǒng)功能實現(xiàn)的物質(zhì)基礎； （2）系統(tǒng)軟件:支持數(shù)據(jù)采集、存儲、加工、回答用戶問題的計算機程序系統(tǒng)； （3）空間數(shù)據(jù):系統(tǒng)分析與處理的對象

5、，構(gòu)成系統(tǒng)的應用基礎； （4）應用人員: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； （5）應用模型:解決某一專門應用的應用模型，是 GIS 技術產(chǎn)生社會經(jīng)濟效益的關鍵所在。 3、試說明地理信息系統(tǒng)的基本分析功能與應用模型之間的區(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)進行計算得出的結(jié)構(gòu)， 這 些規(guī)律和參數(shù)就可以構(gòu)成一個應用模型， 比如降雨量計算模型和風力強度計

6、算模型等。 但應 用模型很多是專業(yè)領域的模型， 其表現(xiàn)可以是參數(shù)表格也可以是圖標或計算公式， 不利于地 理信息這種要與地理坐標想聯(lián)系， 并且需要特殊的可視化效果的信息分析與表達。 因此要構(gòu) 建適合于地理信息分析和表達的應用模型就要吧如氣象農(nóng)業(yè)等行業(yè)應用模型轉(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用于分析。 4、根據(jù)你的了解，闡述地理信息系統(tǒng)的相關學科及關聯(lián)技術，并就地理信息系統(tǒng)基礎理論的簡歷和發(fā)展問題，發(fā)表你的意見和觀點？

7、 答：地理信息系統(tǒng)與其他相關學科系統(tǒng)間的關系 （1）GIS 與 地圖學 GIS 是以地圖數(shù)據(jù)庫（主要來自地圖）為基礎，其最終產(chǎn)品之一也是地圖，因此它與地圖 有著極密切的關系。GIS 是地圖學理論、方法與功能的延伸， GIS 與地圖學一脈相承，它 們都是空間信息處理的學科，地圖學強調(diào)圖形信息傳輸，而 GIS 則強調(diào)空間數(shù)據(jù)處理與分 析，地圖學與 GIS 之間的聯(lián)系是通過地圖可視化工具與他們的潛力來增強 GIS 的數(shù)據(jù)綜合 和分析能力。

8、（2）GIS 與一般事務數(shù)據(jù)庫 GIS 離不開數(shù)據(jù)庫技術。 數(shù)據(jù)庫技術主要通過屬性來管理和檢索， 但一般沒有空間概念， GIS 恩能夠處理空間數(shù)據(jù)。 （3）GIS 與計算機地圖制圖 計算機地圖制圖技術的發(fā)展對 GIS 的產(chǎn)生起了有力的促進作用， 的出現(xiàn)又反過來為地圖 GIS 制圖提供了現(xiàn)代化的先進技術手段。數(shù)字地圖是 GIS 的數(shù)據(jù)源，也是 叉樹的區(qū)別： 常規(guī)四叉樹：常規(guī)四叉樹每個節(jié)點通常儲存 6 個量，即 4 個子節(jié)點指針、一個父節(jié)點

9、指針和 一個節(jié)點值。常規(guī)四叉樹可采用子下而上的方法建立，對柵格按莫頓碼順序進行檢測，這種 方法除了要記錄葉節(jié)點，還要記錄中間節(jié)點。常規(guī)四叉樹在處理上簡便靈活，而且當柵格矩 陣很大，存儲和處理整個矩陣較困難時，可用常規(guī)四叉樹存儲法 ； 線性四叉樹：線性四叉樹每個節(jié)點只存儲 3 個量，即莫頓碼、深度（或節(jié)點大?。┖凸?jié)點值。 線性四叉樹編碼不需要記錄中間節(jié)點的、0 值節(jié)點，也不適用指針，僅記錄非 0 值也節(jié)點， 并用莫頓碼表示葉節(jié)點的位置。

10、 線性四叉樹比常規(guī)四叉樹節(jié)省存儲空間； 由于記錄節(jié)點地址， 既能直接找到其在四叉樹中的走向路徑， 又可以換算出他在整個柵格區(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)，又可減少存儲量， 易于進行大部分圖形操作和運算。 8、什么是 TIN？Grid 和 TIN 在表達曲面數(shù)據(jù)的時候各有什么特點？ 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，每個格網(wǎng)單元對應一個數(shù)值。數(shù)學上可以表示為一個矩陣，在計算機 實現(xiàn)中則是一個二維數(shù)組。每個格網(wǎng)單元或數(shù)組的一個元素，對應一個高程值； TIN 不規(guī)則三角網(wǎng)是將離散分布的實測數(shù)據(jù)點連成三角網(wǎng)， 網(wǎng)中的每份三角形要求盡量接近 等邊形狀，并保證由最近鄰點構(gòu)成三角形，即三角形的邊長之和最小。 特點： Grid 規(guī)則網(wǎng)格：可以很容易地用計算機進行處理，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算等高線、坡度坡向、山坡陰影和自動提取流域地形，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)的缺點是不能準確表示表面網(wǎng)格所代表的 地形的結(jié)構(gòu)和細部： 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， 又難以表達復雜地形的突變現(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)管理帶來了 不便，需要進行壓縮存儲。如果采用無損壓縮難以達到很好的壓縮效果，如果要保證

13、壓縮效 果，只能采用有損壓縮，即犧牲了地形的細節(jié)信息。 TIN 不規(guī)則三角網(wǎng)：減少了規(guī)則格網(wǎng)帶來的數(shù)據(jù)冗余，同時在計算效率和表達精度方面也有 其優(yōu)越性。 不規(guī)則三角網(wǎng)的數(shù)據(jù)存儲方式比規(guī)則格網(wǎng)復雜， 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雜性而改變采樣點的密度和決定采樣點的位置， 因而它能夠避免地 形平坦時的數(shù)據(jù)冗余， 又能按地形特征點如山脊、 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)插的移動擬合

14、法、局部函數(shù)和按距離加權法等。P108 答：移動擬合法：是只對每一個待插值點 P 用一個多項式曲面擬合該店附近的表面，從而 計算出該點的高程值。 3、試述克里金內(nèi)插法的基本原理、優(yōu)點 及實施過程？ 答：原理：將被插值的莫要素（例如地形要素）當做一個區(qū)域化地變量來看待。所謂區(qū)域化 的變量就是介于完全隨機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，彼此離得近點之間有某種程度上的空間相關性，而相隔比

15、較遠的點 之間在統(tǒng)計上看是相互獨立無關的。 優(yōu)點： 實施過程： 首先是利用那些搖搖用來插值的離散點集合建立一個變量圖， 變量圖通常包括兩 部分，一個是根據(jù)實驗獲得的變量圖，另一個是模型變量圖。 其次將變量圖用來計算 Kriging 方法中的權重。 4、請舉例說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)部點擴散法，即由多邊形內(nèi)部種子點向周圍鄰點擴散，直至到達各邊界為止； 復數(shù)積分算法，即由待判別點對多邊形的封閉